JPH08297004A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャリッジの一部に永久磁石あるいは巻線よ
りなる磁界を形成する手段を装着させることにより、精
度の向上、ロング・ストローク化および低価格化が容易
な置検出装置に関するものである。 【構成】 スケール１は、所定の間隙を隔て対向して配
置される一対の第１のヨーク２ａ、２ｂと、前記間隙の
構成する空間８内に第１の磁界を形成する第１の永久磁
石３ａと、前記間隙の構成する空間８内に第２の磁界を
形成する第２の永久磁石３ｂとにより構成される。キャ
リッジ１０は、空間８内に第３の磁界を形成する第３の
永久磁石６と磁電変換素子７により構成される。第１の
永久磁石３ａと第２の永久磁石３ｂとは、それぞれの形
成する第１の磁界と第２の磁界とが異なる方向に成るよ
うに配置され、第３の永久磁石６は、第１の磁界と同一
方向であり、第２の磁界と異なる方向に成るように配置
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、キャリッジの変位に対
応するスケールの連続した磁界の変化を各種磁電変換素
子を介して、電圧あるいは電気抵抗等の各種電気量の変
化として出力することにより、変位あるいは長さ等を検
出することが容易な位置検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、変位あるいは長さ等を検出する
位置検出装置には、各種電磁波の変化を利用した位置検
出装置、磁界の変化を利用した位置検出装置及び各種電
気量の変化を利用した位置検出装置等がある。

【０００３】本発明の位置検出装置に類する従来の磁界
の変化を利用した位置検出装置の構造を図１及び図２に
示し、その磁界の分布を図３に示す。

【０００４】図１に示す従来例において、位置検出装置
はスケール１とキャリッジ１０を主に構成される。スケ
ール１は、所定の間隙を隔て対向して配置される一対の
第１のヨーク２ａ、２ｂと、第１のヨーク２ａ、２ｂの
それぞれの一方の端部に装着され、前記間隙の構成する
空間８内の一部に第１の磁界を形成する第１の永久磁石
３ａと、第１のヨーク２ａ、２ｂのそれぞれの他方の端
部に装着され、空間８内の他の一部に第２の磁界を形成
する第２の永久磁石３ｂとにより構成される。キャリッ
ジ１０は、位置の変位に対応した磁界の変化の検出部を
構成し、ホール素子あるいは磁気抵抗素子等よりなる磁
電変換素子７により構成される。

【０００５】第１の永久磁石３ａと第２の永久磁石３ｂ
は、第１の永久磁石３ａのＮ極の極性を有する磁極面が
第１のヨーク２ａを介して第２の永久磁石３ｂのＳ極の
極性を有する磁極面に対向し、第１の永久磁石３ａのＳ
極の極性を有する磁極面が第１のヨーク２ｂを介して第
２の永久磁石３ｂのＮ極の極性を有する磁極面に対向す
るように配置される。空間８内の中央部Ｃより端部Ａ方
向の範囲には、第１のヨーク２ａから第１のヨーク２ｂ
に向かう第１の磁界が形成され、空間８内の中央部Ｃよ
り端部Ｂ方向の範囲には、第１のヨーク２ｂから第１の
ヨーク２ａに向かう第２の磁界が形成される。

【０００６】図２に示す従来例において、位置検出装置
はスケール１とキャリッジ１０を主に構成される。スケ
ール１は、所定の間隙を隔て対向して配置される一対の
第１のヨーク２ａ、２ｂと、第１のヨーク２ａに巻装さ
れ、前記間隙の構成する空間８内の一部に第１の磁界及
び空間８内の他の一部に第２の磁界をそれぞれ形成する
第１の巻線５ａとにより構成される。キャリッジ１０
は、位置の変位に対応した磁界の変化の検出部を構成
し、ホール素子あるいは磁気抵抗素子等よりなる磁電変
換素子７により構成される。

【０００７】第１の巻線５ａの形成する第１の磁界と第
２の磁界は、それぞれ異なる方向に空間８内に形成され
る。即ち、第１の巻線５ａに図示の方向に電流を流すこ
とにより、空間８内の中央部Ｃより端部Ａ方向の範囲に
は、第１のヨーク２ａから第１のヨーク２ｂに向かう第
１の磁界が形成され、空間８内の中央部Ｃより端部Ｂ方
向の範囲には、第１のヨーク２ｂから第１のヨーク２ａ
に向かう第２の磁界が形成される。

【０００８】図３は、図１及び図２に示す従来の位置検
出装置において、キャリッジ１０の変位ｘ［ｍｍ］に対
して空間８内に形成される磁界Ｈ［Ａ／ｍ］の大きさの
変化を示すものであり、キャリッジ１０がスケール１の
一方の端部Ａより他方の端部Ｂまで移動した際の磁界の
分布を示すものである。

【０００９】キャリッジ１０がスケール１の端部Ａに位
置する際の磁界は＋Ｈａ［Ａ／ｍ］であり、中央部Ｃに
位置する際の磁界は０［Ａ／ｍ］であり、端部Ｂに位置
する際の磁界は−Ｈｂ［Ａ／ｍ］である。磁界は一方の
端部Ａで最大となり他方の端部Ｂで最小となる。点線で
示される直線は理想的な磁界の分布を示すものであり、
実線で示される曲線は図１及び図２に示す従来の位置検
出装置の磁界の分布を示すものである。

【００１０】しかし、これらの検出方法は、図３に実線
で示されるように、全ストロークにわたる磁界の分布が
所定の曲線で変化し、所定の磁界Ｈｏ［Ａ／ｍ］に対応
する実線で示される曲線の変位ｘａ［ｍｍ］と、所定の
磁界Ｈｏ［Ａ／ｍ］に対応する点線で示される直線の変
位ｘｂ［ｍｍ］との間にΔｘ［ｍｍ］の誤差を有するも
のである。端部Ａから端部Ｂまでの変位に対するΔｘ
［ｍｍ］の百分率の最大値を直線度とした際に、図１及
び図２に示す従来の位置検出装置の直線度は、±０．５
％となり、１００［ｍｍ］のストロークに対して１［ｍ
ｍ］の誤差を与えるものであり、１［ｍｍ］の精度を有
する位置検出装置になる。１００［ｍｍ］を越えるロン
グ・ストロークの位置検出装置に対応させた際には、ス
トロークに比例して直線度あるいは精度が極端に悪化す
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来の位置検出装置の価格が高く、各種民生機
器、各種産業機器及び各種ＯＡ機器等の各種汎用機器へ
の搭載が困難であり、ロング・ストロークに対応するこ
とが価格的に不可能な点である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、キャリジに磁
界を形成する手段を具備することを最も主要な特徴と
し、精度の向上、直線度の向上、ロング・ストローク化
及び低価格化という目的を極めて簡単に実現した。

【００１３】

【作用】従って、本発明の位置検出装置によれば、キャ
リッジに第３の磁界を形成する手段を具備させ、スケー
ルが形成する第１の磁界と第２の磁界とをそれぞれ異な
る方向に構成し、第３の磁界を第１の磁界あるいは第２
の磁界のどちらか一方と同方向に構成し、スケールが形
成する第１の磁界あるいは第２の磁界をキャリッジを構
成する磁電変換素子に集約させることにより、精度の向
上、直線度の向上及びロング・ストローク化が可能とな
る。更に、第１の磁界及び第２の磁界に第３の磁界を重
畳させることにより、磁電変換素子に作用する磁界の大
きさのレベル・アップが可能となる。即ち、第１の磁界
及び第２の磁界を小さくすることが可能となり、第１の
磁界を形成する手段、第２の磁界を形成する手段及び磁
路を構成するヨーク類の小型軽量化と低価格化を実現す
るものである。

【００１４】

【実施例】本発明の位置検出装置の詳細を図４ないし図
９に示す実施例に基づいて説明し、その磁界の分布を図
１０ないし図１２に示す。

【００１５】図４は、第１の磁界を形成する手段と、第
２の磁界を形成する手段と、第３の磁界を形成する手段
とを永久磁石により構成した本発明の位置検出装置の第
１の実施例を示すものである。

【００１６】図４に示す本発明の位置検出装置は、スケ
ール１とキャリッジ１０を主に構成される。スケール１
は、所定の間隙を隔て対向して配置される一対の第１の
ヨーク２ａ、２ｂと、第１のヨーク２ａ、２ｂのそれぞ
れの一方の端部に装着され、前記間隙の構成する空間８
内の一部に第１の磁界を形成する第１の永久磁石３ａ
と、第１のヨーク２ａ、２ｂのそれぞれの他方の端部に
装着され、空間８内の他の一部に第２の磁界を形成する
第２の永久磁石３ｂとにより構成される。キャリッジ１
０は、位置の変位に対応した磁界の変化の検出部を構成
し、空間８内に第３の磁界を形成する第３の永久磁石６
とホール素子あるいは磁気抵抗素子等よりなる磁電変換
素子７により構成される。各種磁電変換素子７は、空間
８内に第３の磁界を形成する第３の永久磁石６の移動方
向の端部に装着される。

【００１７】第１の永久磁石３ａと第２の永久磁石３ｂ
とは、空間８内にそれぞれ異なる方向の第１の磁界と第
２の磁界を形成するように配置され、第１の磁界は第１
の永久磁石３ａにより空間８内の中央位置よりＡ方向の
範囲に形成され、第２の磁界は第２の永久磁石３ｂによ
り空間８内の中央位置よりＢ方向の範囲に形成される。
第３の永久磁石６は、第１の磁界あるいは第２の磁界の
どちらか一方と同方向の第３の磁界を空間８内に形成す
る。

【００１８】本実施例において、第１の永久磁石３ａの
Ｎ極の極性を有する磁極面は、第１のヨーク２ａを介し
て第２の永久磁石３ｂのＳ極の極性を有する磁極面に対
向するように配置され、第１の永久磁石３ａのＳ極の極
性を有する磁極面は、第１のヨーク２ｂを介して第２の
永久磁石３ｂのＮ極の極性を有する磁極面に対向するよ
うに配置される。第１の磁界は、空間８内に第１のヨー
ク２ａより第１のヨーク２ｂに向かって形成され、第２
の磁界は、空間８内に第１のヨーク２ｂより第１のヨー
ク２ａに向かって形成される。第３の永久磁石６のＮ極
の極性を有する磁極面は、第１の永久磁石３ａのＮ極の
極性を有する磁極面及び第２の永久磁石３ｂのＳ極の極
性を有する磁極面に対向するように配置され、第１の磁
界と同方向であり第２の磁界と異なる方向に第３の磁界
を形成する。

【００１９】図５は、第１の磁界を形成する手段と、第
２の磁界を形成する手段とをヨークに巻装された巻線に
より構成し、第３の磁界を形成する手段を永久磁石によ
り構成した本発明の位置検出装置の第２の実施例を示す
ものである。

【００２０】図５に示す本発明の位置検出装置は、スケ
ール１とキャリッジ１０を主に構成される。スケール１
は、所定の間隙を隔て対向して配置される一対の第１の
ヨーク２ａ、２ｂと、前記間隙の構成する空間８内の一
部に第１の磁界を形成し、更に、前記間隙の構成する空
間８内の他の一部に第２の磁界を形成する第１のヨーク
２ａに巻装される第１の巻線５ａとにより構成される。
キャリッジ１０は、位置の変位に対応した磁界の変化の
検出部を構成し、空間８内に第３の磁界を形成する第３
の永久磁石６とホール素子あるいは磁気抵抗素子等より
なる磁電変換素子７により構成される。各種磁電変換素
子７は、空間８内に第３の磁界を形成する第３の永久磁
石６の移動方向の端部に装着される。

【００２１】第１の巻線５ａは、空間８内にそれぞれ異
なる方向の第１の磁界と第２の磁界を形成するように第
１のヨーク２ａに巻装され、第１の磁界は空間８内の中
央位置よりＡ方向の範囲に形成され、第２の磁界は空間
８内の中央位置よりＢ方向の範囲に形成される。第３の
永久磁石６は、第１の磁界あるいは第２の磁界のどちら
か一方と同方向の磁界を空間８内に形成する。

【００２２】本実施例において、第１の巻線５ａに図示
の方向に電流を流すことにより、第１の磁界は、空間８
内に第１のヨーク２ａより第１のヨーク２ｂに向かって
形成され、第２の磁界は、空間８に第１のヨーク２ｂよ
り第１のヨーク２ａに向かって形成される。第３の永久
磁石６は、Ｎ極の極性を有する磁極面が第１のヨーク２
ａに対向し、Ｓ極の極性を有する磁極面が第１のヨーク
２ｂに対向するように配置され、第１の磁界と同方向で
あり第２の磁界と異なる方向に第３の磁界を形成する。

【００２３】図６は、第１の磁界を形成する手段と、第
２の磁界を形成する手段とをヨークに巻装された巻線に
より構成し、第３の磁界を形成する手段を永久磁石によ
り構成した本発明の位置検出装置の第３の実施例を示す
ものである。

【００２４】図６に示す本発明の位置検出装置は、スケ
ール１とキャリッジ１０を主に構成される。スケール１
は、所定の間隙を隔て対向して配置される一対の第１の
ヨーク２ａ、２ｂと、第１のヨーク２ａ、２ｂのそれぞ
れの両端部に固着される一対の第２のヨーク４ａ、４ｂ
と、第２のヨーク４ａに巻装され、前記間隙の構成する
空間８内の一部に第１の磁界を形成する第１の巻線５ａ
と、第２のヨーク４ｂに巻装され、空間８内の他の一部
に第２の磁界を形成する第２の巻線５ｂとにより構成さ
れる。キャリッジ１０は、位置の変位に対応した磁界の
変化の検出部を構成し、空間８内に第３の磁界を形成す
る第３の永久磁石６とホール素子あるいは磁気抵抗素子
等よりなる磁電変換素子７により構成される。磁電変換
素子７は、空間８内に第３の磁界を形成する第３の永久
磁石６の移動方向の端部に装着される。

【００２５】第１の巻線５ａは、空間８内に第１の磁界
を形成するように第２のヨーク４ａに巻装され、第２の
巻線５ｂは、空間８内に第１の磁界と異なる方向に第２
の磁界を形成するように第２のヨーク４ｂに巻装され
る。第１の磁界は第１の巻線５ａにより空間８内の中央
位置よりＡ方向の範囲に形成され、第２の磁界は第２の
巻線５ｂにより空間８内の中央位置よりＢ方向の範囲に
形成される。第３の永久磁石６は、第１の磁界あるいは
第２の磁界のどちらか一方と同方向の磁界を空間８内に
形成する。

【００２６】本実施例において、第１の巻線５ａに図示
の方向に電流を流すことにより、第１の磁界は、空間８
内に第１のヨーク２ａより第１のヨーク２ｂに向かって
形成され、第２の巻線５ｂに図示の方向に電流を流すこ
とにより、第２の磁界は、空間８内に第１のヨーク２ｂ
より第１のヨーク２ａに向かって形成される。第３の永
久磁石６は、Ｎ極の極性を有する磁極面が第１のヨーク
２ａに対向し、Ｓ極の極性を有する磁極面が第１のヨー
ク２ｂに対向するように配置され、第１の磁界と同方向
であり第２の磁界と異なる方向に第３の磁界を形成す
る。

【００２７】図７は、第１の磁界を形成する手段と、第
２の磁界を形成する手段とをヨークに巻装された巻線に
より構成し、第３の磁界を形成する手段を永久磁石によ
り構成した本発明の位置検出装置の第４の実施例を示す
ものである。

【００２８】図７に示す本発明の位置検出装置は、スケ
ール１とキャリッジ１０を主に構成される。スケール１
は、所定の間隙を隔て対向して配置される一対の第１の
ヨーク２ａ、２ｂと、第１のヨーク２ａ、２ｂのそれぞ
れの両端部に固着される一対の第２のヨーク４ａ、４ｂ
と、第１のヨーク２ａの一方の端部に巻装され、前記間
隙の構成する空間８内の一部に第１の磁界を形成する第
１の巻線５ａと、第１のヨーク２ａの他方の端部に巻装
され、前記間隙の構成する空間８内の他の一部に第２の
磁界を形成する第２の巻線５ｂとにより構成される。キ
ャリッジ１０は、位置の変位に対応した磁界の変化の検
出部を構成し、空間８内に第３の磁界を形成する第３の
永久磁石６とホール素子あるいは磁気抵抗素子等よりな
る磁電変換素子７により構成される。磁電変換素子７
は、空間８内に第３の磁界を形成する第３の永久磁石６
の移動方向の端部に装着される。

【００２９】第１の巻線５ａは、空間８内に第１の磁界
を形成するように第１のヨーク２ａに巻装され、第２の
巻線５ｂは、空間８内に第１の磁界と異なる方向に第２
の磁界を形成するように第１のヨーク２ａに巻装され
る。第１の磁界は第１の巻線５ａにより空間８内の中央
位置よりＡ方向の範囲に形成され、第２の磁界は第１の
巻線５ｂにより空間８内の中央位置よりＢ方向の範囲に
形成される。第３の永久磁石６は、第１の磁界あるいは
第２の磁界のどちらか一方と同方向の磁界を空間８内に
形成する。

【００３０】本実施例において、第１の巻線５ａに図示
の方向に電流を流すことにより、第１の磁界は、空間８
内に第１のヨーク２ａより第１のヨーク２ｂに向かって
形成され、第２の巻線５ｂに図示の方向に電流を流すこ
とにより、第２の磁界は、空間８内に第１のヨーク２ｂ
より第１のヨーク２ａに向かって形成される。第３の永
久磁石６は、Ｎ極の極性を有する磁極面が第１のヨーク
２ａに対向し、Ｓ極の極性を有する磁極面が第１のヨー
ク２ｂに対向するように配置され、第１の磁界と同方向
であり第２の磁界と異なる方向に第３の磁界を形成す
る。

【００３１】図８は、第１の磁界を形成する手段と、第
２の磁界を形成する手段とを永久磁石により構成し、第
３の磁界を形成する手段を巻線により構成した本発明の
位置検出装置の第５の実施例を示すものである。

【００３２】図８に示す本発明の位置検出装置は、スケ
ール１とキャリッジ１０を主に構成される。スケール１
は、所定の間隙を隔て対向して配置される一対の第１の
ヨーク２ａ、２ｂと、第１のヨーク２ａ、２ｂのそれぞ
れの一方の端部に装着され、前記間隙の構成する空間８
内の一部に第１の磁界を形成する第１の永久磁石３ａ
と、第１のヨーク２ａ、２ｂのそれぞれの他方の端部に
装着され、空間８内の他の一部に第２の磁界を形成する
第２の永久磁石３ｂとにより構成される。キャリッジ１
０は、位置の変位に対応した磁界の変化の検出部を構成
し、空間８内に第３の磁界を形成する第３の巻線９とホ
ール素子あるいは磁気抵抗素子等よりなる磁電変換素子
７により構成される。各種磁電変換素子７は、空間８内
に第３の磁界を形成する第３の巻線９の移動方向の端部
に装着される。

【００３３】第１の永久磁石３ａと第２の永久磁石３ｂ
とは、空間８内にそれぞれ異なる方向の第１の磁界と第
２の磁界を形成するように配置され、第１の磁界は第１
の永久磁石３ａにより空間８内の中央位置よりＡ方向の
範囲に形成され、第２の磁界は第２の永久磁石３ｂによ
り空間８内の中央位置よりＢ方向の範囲に形成される。
第３の巻線９は、第１の磁界あるいは第２の磁界のどち
らか一方と同方向の第３の磁界を空間８内に形成するよ
うに巻装される。

【００３４】本実施例において、第１の永久磁石３ａの
Ｎ極の極性を有する磁極面は、第１のヨーク２ａを介し
て第２の永久磁石３ｂのＳ極の極性を有する磁極面に対
向するように配置され、第１の永久磁石３ａのＳ極の極
性を有する磁極面は、第１のヨーク２ｂを介して第２の
永久磁石３ｂのＮ極の極性を有する磁極面に対向するよ
うに配置される。第１の磁界は、空間８内に第１のヨー
ク２ａより第１のヨーク２ｂに向かって形成され、第２
の磁界は、空間８内に第１のヨーク２ｂより第１のヨー
ク２ａに向かって形成される。第３の磁界は、第３の巻
線９に図示の方向に電流を流すことにより、第１の磁界
と同方向であり第２の磁界と異なる方向に形成される。

【００３５】図９は、第１の磁界を形成する手段と、第
２の磁界を形成する手段と、第３の磁界を形成する手段
とをそれぞれ巻線により構成した本発明の位置検出装置
の第６の実施例を示すものである。

【００３６】図９に示す本発明の位置検出装置は、スケ
ール１とキャリッジ１０を主に構成される。スケール１
は、所定の間隙を隔て対向して配置される一対の第１の
ヨーク２ａ、２ｂと、第１のヨーク２ａ、２ｂのそれぞ
れの両端部に固着される一対の第２のヨーク４ａ、４ｂ
と、第２のヨーク４ａに巻装され、前記間隙の構成する
空間８内の一部に第１の磁界を形成する第１の巻線５ａ
と、第２のヨーク４ｂに巻装され、空間８内の他の一部
に第２の磁界を形成する第２の巻線５ｂとにより構成さ
れる。キャリッジ１０は、位置の変位に対応した磁界の
変化の検出部を構成し、空間８内に第３の磁界を形成す
る第３の巻線９とホール素子あるいは磁気抵抗素子等よ
りなる磁電変換素子７により構成される。磁電変換素子
７は、空間８内に第３の磁界を形成する第３の巻線９の
移動方向の端部に装着される。

【００３７】第１の巻線５ａと第２の巻線５ｂは、空間
８内にそれぞれ異なる方向の第１の磁界と第２の磁界を
形成するように第２のヨーク４ａと第２のヨーク４ｂに
それぞれ巻装され、第１の磁界は第２のヨーク４ａに巻
装される第１の巻線５ａにより空間８内の中央位置より
Ａ方向の範囲に形成され、第２の磁界は第２のヨーク４
ｂに巻装される第２の巻線５ｂにより空間８内の中央位
置よりＢ方向の範囲に形成される。第３の巻線９は、第
１磁界あるいは第２の磁界のどちらか一方と同方向の第
３の磁界を空間８内に形成する。

【００３８】本実施例において、第１の巻線５ａに図示
の方向に電流を流すことにより、第１の磁界は、空間８
内に第１のヨーク２ａより第１のヨーク２ｂに向かって
形成され、第２の巻線５ｂに図示の方向に電流を流すこ
とにより、第２の磁界は、空間８内に第１のヨーク２ｂ
より第１のヨーク２ａに向かって形成される。第３の磁
界は、第３の巻線９に図示の方向に電流を流すことによ
り、第２の磁界と同方向であり第１の磁界と異なる方向
に空間８内に形成される。

【００３９】本発明の位置検出装置の第１の磁界を形成
する手段、第２の磁界を形成する手段及び第３の磁界を
形成する手段は、図４ないし図９の実施例に示すよう
に、永久磁石あるいはヨークに巻装された巻線等により
構成されるが、永久磁石とその永久磁石に巻装された巻
線により構成し得るものであり、使用目的、ストローク
の長さ、形状及び寸法等により種々の形態をとるもので
ある。

【００４０】永久磁石のみにて構成される位置検出装置
は、低価格及び電力の消費を必要としない利点を有する
反面、磁界の大きさ及び磁界の分布状態が永久磁石およ
び構成部材の機械加工精度により決定され、微小な調整
を困難とするものであり、巻線のみにて構成される位置
検出装置は、磁界の大きさ及び磁界の分布状態の微小な
調整を可能とする利点を有する反面、大きな電力の消費
を必要とする欠点を有するものである。永久磁石とその
永久磁石に巻装される巻線により構成される位置検出装
置は、磁界の大きさ及び磁界の分布状態の調整を、小さ
な電力の消費により可能とするものであるが、高価格に
なる欠点を有するものである。

【００４１】図１０ないし図１２は、図４に示す本発明
の位置検出装置の第１の実施例において、キャリッジ１
０の変位ｘ［ｍｍ］に対する磁界Ｈ［Ａ／ｍ］の大きさ
の変化を示すものであり、キャリッジ１０を構成する磁
電変換素子７がスケール１の一方の端部Ａより他方の端
部Ｂまで移動した際の空間８内に形成される磁界の分布
を示すものである。

【００４２】図１０は、第１の磁界を形成する第１の永
久磁石３ａと、第２の磁界を形成する第２の永久磁石３
ｂと、第３の磁界を形成する第３の永久磁石６とをフェ
ライト永久磁石で構成し、第１の永久磁石３ａより発生
して空間８を介して第１のヨーク２ａ、２ｂを流れる磁
束と、第２の永久磁石３ｂより発生して空間８を介して
第１のヨーク２ａ、２ｂを流れる磁束に対して、第１の
ヨーク２ａ、２ｂの厚さを十分に厚く構成し、キャリッ
ジ１０がスケール１の一方の端部Ａより他方の端部Ｂま
で移動した際の磁界の分布を示すものである。

【００４３】キャリッジ１０を構成する磁電変換素子７
がスケール１の端部Ａに位置する際の磁界の大きさは＋
Ｈａ［Ａ／ｍ］であり、キャリッジ１０の中央位置への
移動に伴い磁界は所定の割合で減少し、中央位置にて磁
界の大きさは０［Ａ／ｍ］となり、端部Ｂへの移動に伴
い磁界は所定の割合で減少し、端部Ｂにて磁界の大きさ
は−Ｈｂ［Ａ／ｍ］となる。

【００４４】図１１は、第１の磁界を形成する第１の永
久磁石３ａと第２の磁界を形成する第２の永久磁石３ｂ
をフェライト永久磁石で構成し、第３の磁界を形成する
第３の永久磁石６を希土類永久磁石で構成し、第１の永
久磁石３ａより発生して空間８を介して第１のヨーク２
ａ、２ｂを流れる磁束と、第２の永久磁石３ｂより発生
して空間８を介して第１のヨーク２ａ、２ｂを流れる磁
束に対して、第１のヨーク２ａ、２ｂの厚さを十分に厚
く構成し、キャリッジ１０がスケール１の一方の端部Ａ
より他方の端部Ｂまで移動した際の磁界の分布を示すも
のである。

【００４５】キャリッジ１０を構成する磁電変換素子７
がスケール１の端部Ａに位置する際の磁界の大きさはＨ
ａ［Ａ／ｍ］であり、キャリッジ１０のスケール１の端
部Ｂへの移動に伴い磁界は所定の割合で減少し、磁電変
換素子７がスケール１の端部Ｂにて磁界の大きさはＨｂ
［Ａ／ｍ］となる。磁電変換素子７がスケール１の中央
に位置する際の磁界の大きさは（Ｈａ＋Ｈｂ）／２［Ａ
／ｍ］である。

【００４６】図１２は、第１の磁界を形成する第１の永
久磁石３ａと、第２の磁界を形成する第２の永久磁石３
ｂと、第３の磁界を形成する第３の永久磁石６とを希土
類永久磁石で構成し、第１の永久磁石３ａより発生して
空間８を介して第１のヨーク２ａ、２ｂを流れる磁束
と、第２の永久磁石３ｂより発生して空間８を介して第
１のヨーク２ａ、２ｂを流れる磁束に対して、第１のヨ
ーク２ａ、２ｂの厚さを十分に厚く構成し、キャリッジ
１０がスケール１の一方の端部Ａより他方の端部Ｂまで
移動した際の磁界の分布を示すものである。

【００４７】キャリッジ１０を構成する磁電変換素子７
がスケール１の端部Ａに位置する際の磁界の大きさはＨ
ａ［Ａ／ｍ］であり、キャリッジ１０のスケール１の端
部Ｂへの移動に伴い磁界は所定の割合で減少し、磁電変
換素子７がスケール１の端部Ｂにて磁界の大きさは０
［Ａ／ｍ］となる。磁電変換素子７がスケール１の中央
部Ｃに位置する際の磁界の大きさはＨａ／２［Ａ／ｍ］
である。

【００４８】図１０ないし図１２に示す全ストロークに
わたる磁界の分布は、図示のように直線で示され、図３
に実線で示す磁界の分布に対して極めて高い直線度を有
するものであり、１００［ｍｍ］のストロークに対して
±０．１％以上の直線度を有し、ストロークに関わら
ず、０．２［ｍｍ］以下の誤差で変位あるいは長さ等を
検出することを可能とするものである。

【００４９】本発明の位置検出装置において、第１のヨ
ーク２ａ、第１のヨーク２ｂ、第２のヨーク４ａ及び第
２のヨーク２ｂ等は、炭素成分の少ない一般構造用圧延
鋼材、機械構造用炭素鋼鋼材あるいは快削鋼鋼材等によ
り構成され、高い精度および高い直線度に対応する際に
は前記鋼材に熱処理を施し、更に、高い精度および高い
直線度に対応する際には、優れた磁気特性を有する電磁
軟鉄鋼材により構成される。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の位置検出装
置は、スケールとキャリッジを主に構成され、キャリッ
ジの一部に永久磁石あるいは巻線よりなる第３の磁界を
形成する手段を装着することにより、低価格化と、精度
および直線度の向上と、精度および直線度を低下させる
ことなく１００［ｍｍ］を越えるロング・ストローク化
と、スケール部とキャリッジ部との間の非接触化と、非
接触化に伴う保守の簡略化および長寿命化を可能とし、
構造が簡単であり、構成部品が少なく、強固な構造を有
し、校正に際しての調整が簡単であり、設置環境の制限
が少ない等の利点がある。更に、連続したアナログ信号
を出力するため、制御回路が極めて簡単であり、高精
度、高直線度および低価格の位置検出装置を実現するも
のである。位置検出装置として０．１［ｍｍ］以上の精
度を必要としない各種民生機器、各種産業機器及び各種
ＯＡ機器等の各種汎用機器への搭載が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の位置検出装置の構造説明図である。

【図２】従来の位置検出装置の構造説明図である。

【図３】図１及び図２に示す従来の位置検出装置の磁界
分布図である。

【図４】本発明の位置検出装置の第１の実施例の構造説
明図である。

【図５】本発明の位置検出装置の第２の実施例の構造説
明図である。

【図６】本発明の位置検出装置の第３の実施例の構造説
明図である。

【図７】本発明の位置検出装置の第４の実施例の構造説
明図である。

【図８】本発明の位置検出装置の第５の実施例の構成説
明図である。

【図９】本発明の位置検出装置の第６の実施例の構成説
明図である。

【図１０】本発明の位置検出装置の磁界の分布図であ
る。

【図１１】本発明の位置検出装置の磁界の分布図であ
る。

【図１２】本発明の位置検出装置の磁界の分布図であ
る。

【符号の説明】

１ スケール ２ａ 第１のヨーク ２ｂ 第１のヨーク ３ａ 第１の永久磁石 ３ｂ 第２の永久磁石 ４ａ 第２のヨーク ４ｂ 第２のヨーク ５ａ 第１の巻線 ５ｂ 第２の巻線 ６ 第３の永久磁石 ７ 磁電変換素子 ８ 空間 ９ 第３の巻線 １０ キャリッジ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の間隙を隔て対向する一対の第１の
   ヨークと、前記間隙が構成する空間内の一部に第１の磁
   界を形成する手段と、前記間隙が構成する空間内の他の
   一部に第２の磁界を形成する手段とを主に構成されるス
   ケールと、前記間隙が構成する空間内を円滑に移動し得
   る構造に配設され、前記間隙が構成する空間内に第３の
   磁界を形成する手段と、前記第３の磁界を形成する手段
   の移動方向の端部に装着される少なくても一つ以上の磁
   電変換素子とを主に構成されるキャリッジとにより構成
   され、第１の磁界と第２の磁界とがそぞれ異なる方向で
   あり、第３の磁界が第１の磁界あるいは第２の磁界のど
   ちらか一方と同方向であることを特徴とする位置検出装
   置。