(57)【要約】【課題】温度変化や経時変化の悪影響を受けることなく、ガルバノメータの軸の回転位置を常に精度よく、かつ、簡便に検出することの可能な磁気センサ付きガルバノメータの提供を目的とする。【解決手段】磁気センサ付きガルバノメータ１は、円筒状のガルバノメータ本体２と、ガルバノメータ本体２の反軸側の端面に設けられ、Ｎ極の磁化区画３１とＳ極の磁化区画３２とが所定の間隔で交互に配設されたディスク３と、ガルバノメータ本体２の軸側の端面から突出した軸４と、この軸４の反軸側の端部と連結され、半径方向に突き出たアーム５と、アーム５の先端に取り付けられたヘッド６とからなっている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転制御される軸が突設されたガルバノメータ本体と、
磁気信号が書き込まれた磁化区画及び前記磁化区画の前記磁気信号を磁気抵抗効果により読み取るヘッドを有し、前記磁化区画又は前記ヘッドが前記軸に取り付けられ、前記軸の回転位置を検出する磁気センサと
を具備したことを特徴とする磁気センサ付きガルバノメータ。
【請求項２】
前記ヘッドを、アームを介して前記軸に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ付きガルバノメータ。
【請求項３】
前記磁化区画の配設されたディスクを、前記軸に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ付きガルバノメータ。
【請求項４】
前記軸に取り付けられたディスクに、イナーシャを小さくするための切欠を形成したことを特徴とする請求項３記載の磁気センサ付きガルバノメータ。
【請求項５】
前記磁化区画の磁化方向を半径方向としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサ付きガルバノメータ。
【請求項６】
隣り合う前記磁化区間に対して、前記ヘッドの位置と信号電圧を比例させたことを特徴とする請求項５記載の磁気センサ付きガルバノメータ。
【請求項７】
前記磁化区画の磁化方向を円周方向としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサ付きガルバノメータ。
【請求項８】
前記磁化区画のうち、少なくとも一つ以上の磁化区画を他の磁化区画と識別可能に磁気信号を書き込んだことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の磁気センサ付きガルバノメータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気センサ付きガルバノメータに関し、特に、軸の回転位置を検出する位置センサとして、一般的に用いられる静電容量センサの代わりに、磁気センサを用いることにより、位置検出精度を向上させた磁気センサ付きガルバノメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザマーカーやトリマに用いられているガルバノメータは、ガルバノメータ内に内蔵された静電容量センサの出力信号から位置情報を得ていた。
この静電容量センサは、回転角によって電極間の静電容量が変化することを利用したものであって、ガルバノメータの回転位置を検出することができた。
【０００３】
ところで、静電容量センサは、その構造上、温度や湿度などの周囲環境の変化や経時的な変化に起因して、出力信号が変動する特性を有している。
このため、ガルバノメータ制御装置は、静電容量センサの温度ドリフトと経時変化に起因する出力信号の変動を補正して、ガルバノメータの回転位置を位置指令信号による指令位置に常に正確に一致させる必要がある。
【０００４】
たとえば、環境変化や経時変化の影響を受けて、位置センサの出力信号に特性変動が生じても、任意設定された位置決め完了幅にもとづいて測定される位置決め時間の合計の変動、あるいはガルバノメータに流れる電流の積分値の変動により、位置センサの特性変動を検出し、その特性変動に対する補正作業の必要性を警告するための信号を、位置センサ補正警告信号出力手段から出力するガルバノメータ制御装置の技術がある（特許文献１参照。）。
この技術によれば、ガルバノメータの回転駆動制御に対する高い追従性の消失を防止するとともに、位置センサの特性変動に対する補正作業の必要性を簡易な手段で容易に認知させることができ、実際の加工精度に不具合が発生する前に、補正作業を行うことができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２２８４１４号公報  （第１項、特許請求の範囲）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、静電容量センサを使用している限り、静電容量の経時変化によるリニアリティの変化等に対して補正を行なったとしても、位置検出精度に悪影響を与えるといった問題があった。
すなわち、温度変化や経時変化に起因する誤差を完全に排除することができないために、軸の回転位置を精度よく検出しようとしても、たとえば、急激に温度が変化すると、位置検出精度が低下してしまうといった問題があった。
さらに、温度変化や経時変化に起因する誤差を完全に排除しようとすると、ガルバノメータ制御装置が複雑化するといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した従来の技術が有する問題を解決するために提案されたものであり、温度変化や経時変化の悪影響を受けることなく、ガルバノメータの軸の回転位置を常に精度よく、かつ、簡便に検出することの可能な磁気センサ付きガルバノメータの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の磁気センサ付きガルバノメータは、回転制御される軸が突設されたガルバノメータ本体と、磁気信号が書き込まれた磁化区画及び前記磁化区画の前記磁気信号を磁気抵抗効果により読み取るヘッドを有し、前記磁化区画又は前記ヘッドが前記軸に取り付けられ、前記軸の回転位置を検出する磁気センサとを具備した構成としてある。
このように、静電容量センサの代わりに磁気センサを使用して、軸の回転位置を検出できる。この磁気センサは、磁気抵抗効果により信号電圧を検出しており、温度変化や経時変化による悪影響を排除することができ、軸の回転位置を常に精度よく検出することができる。
また、検出した回転位置に対して、温度変化や経時変化に起因する補正を行なわなくてもすむので、制御装置が複雑化するといった不具合を回避することができる。
【０００９】
また、本発明の磁気センサ付きガルバノメータは、前記ヘッドを、アームを介して前記軸に取り付けた構成としてある。
このようにすると、磁気区画を固定しヘッドを可動させるヘッド可動方式のガルバノメータを提供することができ、磁気区画の配設されたディスクを軸に取り付けなくてもすむので、軸のイナーシャの増加を抑制することができ、軸の回転制御を高速化することができる。
【００１０】
また、本発明の磁気センサ付きガルバノメータは、前記磁化区画の配設されたディスクを、前記軸に取り付けた構成としてある。
このようにすると、ヘッドを固定し磁気区画を可動させる磁気区画可動方式のガルバノメータを提供することができ、ヘッドが固定されるので、ヘッドからの配線を固定でき、配線が振動等により断線するといった不具合を回避することができる。
【００１１】
また、本発明の磁気センサ付きガルバノメータは、前記軸に取り付けられたディスクに、イナーシャを小さくするための切欠を形成した構成としてある。
このようにすると、磁気区画の配設されたディスクを軸に取り付けても、軸のイナーシャの増加を抑制することができ、軸の回転制御を高速化することができる。
【００１２】
また、本発明の磁気センサ付きガルバノメータは、前記磁化区画の磁化方向を半径方向とした構成としてある。
このようにすると、磁化区画ごとに極性を選択することができ、たとえば、隣り合う磁化区間の極性を交互に配設することにより、磁気センサの感度を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の磁気センサ付きガルバノメータは、隣り合う前記磁化区間に対して、前記ヘッドの位置と信号電圧を比例させた構成としてある。
このようにすると、デジタル化された信号電圧を入力し、信号電圧から上記比例関係にもとづいて、ヘッドの位置、すなわち、軸の回転位置を精度よく求めることができる。
【００１４】
また、本発明の磁気センサ付きガルバノメータは、前記磁化区画の磁化方向を円周方向とした構成としてある。
このようにすると、環状に磁化区画を配設する構成となり、構成が単純化され製造費用のコストダウンを図ることができる。
【００１５】
また、本発明の磁気センサ付きガルバノメータは、前記磁化区画のうち、少なくとも一つ以上の磁化区画を他の磁化区画と識別可能に磁気信号を書き込んだ構成としてある。
このようにすると、ガルバノメータの軸の原点位置を識別可能な磁気区画と対応させることができ、特別な原点センサを設けなくても、軸の原点位置を設定することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の磁気センサ付きガルバノメータの好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
図１は、第一実施形態にかかる磁気センサ付きガルバノメータの要部の構造を説明するための、概略斜視図を示している。
同図において、磁気センサ付きガルバノメータ１は、例えば、レーザ光線を走査する際のガルバノミラー（図示せず）の回転位置を制御する。
このガルバノメータ１は、円筒状のガルバノメータ本体２と、ガルバノメータ本体２の軸側の端面から突出し、回転制御される軸４と、ガルバノメータ本体２の反軸側の端面に設けられたディスク３と、反軸側の軸４の端部と連結され半径方向に突き出たアーム５と、アーム５の先端に取り付けられたヘッド６とからなっている。
【００１７】
ディスク３は、アルミやガラス等の非磁性体材料からなる、中央部に貫通孔（図示せず）が穿設された円板である。また、ディスク３の表層は、磁性層となっている。
上記貫通孔からは、軸４の反軸側の端部が突出しており、この端部にアーム５が連結されている。また、アーム５の先端には磁気センサとしてのヘッド６が取り付けられており、ヘッド６は軸４とともに回転する。すなわち、ディスク３を軸４に取り付けなくてもすむので、軸４のイナーシャの増加を抑制することができ、軸４の回転制御を高速化することができる。
【００１８】
図２は、第一実施形態にかかるガルバノメータのディスクに配設した磁化区画の磁化方向を説明するための概略拡大図を示している。
同図において、ディスク３の周縁部、すなわち、回転するヘッド６に対応する円環領域３０に、所定の隙間をあけて等間隔で磁化区画３１，３２が交互に配設されている。また、磁化区画３１，３２は、周方向の幅ｈをヘッド６の幅Ｈと同じ（ｈ＝Ｈ）としてある。
磁化区画３１と磁化区画３２は、矢印で示す磁化方向が異なっている。すなわち、磁化区画３１は、半径方向の中央部がＮ極となり、中心側及び外周側がＳ極となっている。これに対し、磁化区画３２は、半径方向の中央部がＳ極となり、中心側及び外周側がＮ極となっている。
【００１９】
図３は、第一実施形態にかかるガルバノメータの制御系を説明するための概略ブロック図を示している。
同図において、ガルバノメータ１は、ガルバノメータ本体２，ガルバノメータ本体２を駆動するドライバ７，ヘッド６のコイルに検出電流Ｉを印加し、信号電圧Ｖを入力するアンプ８と、アンプ８からの増幅された信号電圧をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ９と、デジタル化された信号電圧にもとづいて軸４の位置制御を行なうＣＰＵ１０とからなっている。
【００２０】
次に、上記構成のガルバノメータ１の動作について、図面を参照して説明する。
図４は、第一実施形態のガルバノメータにおける磁化区画の半径方向の信号電圧を説明するための概略図を示している。
同図において、磁化区画３１の上方に向かって漏れ磁束が発生しており、ヘッド６は、磁気抵抗効果により信号電圧Ｖを検出する。
ここで、ヘッド６は、磁気抵抗効果により信号電圧Ｖを検出しているので、温度変化や経時変化に起因する誤差を完全に排除することができ、軸４の回転位置の検出精度を向上させることができる。
【００２１】
磁化区画３１は、半径方向の中央部がＮ極となっており、ヘッド６が磁化区画３１の中央部に位置するとＶ＋側に信号電圧が発生する。仮に、ヘッド６が磁化区画３１の中心側端部や外周側端部に位置する場合には、磁化区画３１の中心側端部や外周側端部はＳ極となっているので、Ｖ−側に信号電圧が発生する。
なお、図示してないが、磁化区画３２は、半径方向の中央部がＳ極となっており、ヘッド６が磁化区画３２の中央部に位置すると、Ｖ−側に信号電圧が発生する。
【００２２】
図５は、第一実施形態のガルバノメータにおける円周方向の信号電圧を説明するための概略図を示している。
同図において、磁化区画３１は上方に向かって漏れ磁束が発生しており、磁化区画３２は下方に向かって漏れ磁束が発生している。
このため、ヘッド６が磁化区画３１の中央部に位置するときは、信号電圧Ｖ＋が発生し、ヘッド６が回転し磁化区画３１と磁化区画３２の中間に位置するときは、信号電圧Ｖ０となり、また、ヘッド６がさらに回転し磁化区画３２の中央部に位置するときは、信号電圧Ｖ−が発生する。
このように、隣り合う磁化区間３１，３２の極性（磁化区画３１においてはＮ極、磁化区画３２においてはＳ極）を交互に配設することにより、信号電圧ＶがＶ＋からＶ−まで変化するので、磁気センサとしてのヘッド６の感度を向上させることができる。
【００２３】
また、好ましくは、隣り合う磁化区間３１，３２に対して、ヘッド６の位置と信号電圧Ｖが比例するように、磁化区画３１及び磁化区画３２の磁気信号の磁力や、磁化区画３１と磁化区画３２との距離等を設定してある。このようにすると、ＣＰＵ１０は、デジタル化された信号電圧Ｖを入力し、信号電圧Ｖから上記比例関係にもとづいてヘッド６の位置、すなわち、軸４の回転位置を精度よく求めることができる。
また、温度変化や経時変化に起因する誤差を補正する必要がないので、制御が複雑化するといった不具合を回避することができる。
さらに、各磁化区画３１，３２の幅ｈを細くしても信号電圧Ｖのピークを容易に識別することができ、幅ｈを細くすることにより、軸４の回転位置の分解能を高めることができる。
【００２４】
このように、本実施形態のガルバノメータ１によれば、磁化区画３１，３２を配設したディスク３をガルバノメータ本体２の反軸側の端面に取り付け、アーム５を介してヘッド６を軸４と連結し、ヘッド６で軸４の回転位置を検出することにより、温度変化や経時変化に起因する誤差を排除することができ、軸４の回転位置を常に精度よく検出することができる。
なお、磁化区画３１，３２をディスク３に配設した構成としてあるが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、ガルバノメータ本体２のケーシングが非磁性体であるアルミニウムからなるときは、反軸側のケーシング端面に磁性層を形成し、磁化区画３１，３２を配設してもよい。
【００２５】
［第二実施形態］
また、第一実施形態のガルバノメータ１は、磁気区画３１，３２を固定しヘッド６を可動させるヘッド可動方式としてあるが、この方式に限定されるものではない。
図６は、第二実施形態にかかる磁気センサ付きガルバノメータの要部の構造を説明するための、概略斜視図を示している。
同図において、ガルバノメータ１ａは、上記ガルバノメータ１において、反軸側の軸４の端部にアーム５の代わりに、磁化区画３１，３２が配設されたアルミ製のディスク３ａが連結され、磁化区画３１，３２と対向する位置に磁気センサとしてヘッド６ａを取り付けた構成としてある。
【００２６】
ディスク３ａは、イナーシャを小さくするための切欠３５を、四本のリブ３６を残すように形成した構造としてある。このようにすると、磁気区画３１，３２の配設されたディスク３ａを軸４に取り付けても、軸４のイナーシャの増加を抑制することができ、軸４の回転制御を高速化することができる。
なお、その他の構成は、上記ガルバノメータ１とほぼ同様としてある。
【００２７】
このように、ヘッド６ａを固定し磁気区画３１，３２を可動させる磁気区画可動方式のガルバノメータ１ａは、ヘッド６ａが固定されるので、ヘッド６ａからの配線（図示せず）をも固定することができ、配線が振動等により断線するといった不具合を回避することができる。
また、ディスク３ａに、イナーシャを小さくするための切欠３５を、四本のリブ３６を残すように形成してあるので、軸４のイナーシャの増加を抑制することができ、軸４の回転制御を高速化することができる。
【００２８】
［第三実施形態］
また、第一実施形態のガルバノメータ１は、磁化区画３１，３２の磁化方向を半径方向とした構成としてあるが、この構成に限定されるものではない。
図７は、第三実施形態にかかるガルバノメータのディスクに配設した磁化区画の磁化方向を説明するための概略拡大図を示している。
同図において、磁気センサ付きガルバノメータ１ｂは、ディスク３ｂの円環領域３０に、円周方向に磁化した磁化区画３３，３４が隣接して交互に配設されている。また、磁化区画３３，３４は、周方向の幅ｈ´がヘッド６の幅Ｈとほぼ同様（ｈ´≒Ｈ）としてある。
【００２９】
隣接する磁化区画３３と磁化区画３４は、矢印で示すように磁化方向が異なっている。すなわち、磁化区画３３は、反時計廻り方向側がＮ極となり、時計廻り方向側がＳ極となっている。
これに対し、磁化区画３４は、反時計廻り方向側がＳ極となり、時計廻り方向側がＮ極となっている。
なお、その他の構成は、上記ガルバノメータ１とほぼ同様としてある。
【００３０】
次に、上記構成のガルバノメータ１ｂの動作について、図面を参照して説明する。
図８は、第三実施形態のガルバノメータにおける磁化区画の円周方向の信号電圧を説明するための概略図を示している。
同図において、ヘッド６の真下において上方に向かって漏れ磁束が発生しており、ヘッド６は磁気抵抗効果により信号電圧Ｖ＋を検出する。
隣接して配設された磁化区画３３，３４の接合部は、交互にＮ極とＳ極になっており、ヘッド６がＮ極の中央部に位置するとＶ＋側に信号電圧が発生する。また、ヘッド６がＳ極の中央部に位置する場合には、Ｖ−側に信号電圧が発生する。
また、信号電圧Ｖとヘッド６の位置との関係は比例の関係とはならない。
【００３１】
図９は、第三実施形態のガルバノメータにおける円周方向の信号電圧に対するスレショルドレベルを説明するための概略図を示している。
同図において、信号電圧Ｖに対して、信号電圧Ｖ＋´〜Ｖ−´のスレショルドレベルを設けて、信号電圧Ｖがスレショルドレベルから外れたときに立ち上がり、スレショルドレベル内にもどったときに立ち下がるパルス信号をＣＰＵ１０で生成する。このパルス信号をＣＰＵ１０がカウントすることによって、軸４の回転位置を検出することができる。
なお、本実施形態のガルバノメータ１ｂは、信号電圧Ｖをパルス信号に置き換えているので、回転位置の分解能が荒くなってしまうが、第一実施形態のガルバノメータ１のように、各磁化区画３３，３４の幅や間隔等を厳密に設定しなくてもよい。
【００３２】
このように、ガルバノメータ１ｂは、磁化区画３３，３４の磁化方向を円周方向とした構成としてあり、すなわち、環状に磁化区画３３，３４を連続的に配設しており、構成が単純化され製造費用のコストダウンを図ることができる。
【００３３】
［第四実施形態］
また、第三実施形態のガルバノメータ１ｂは、各磁化区画３３，３４の磁気信号の磁力を同じ大きさに統一してあるが、この構成に限定されるものではない。
図１０は、第四実施形態のガルバノメータにおける磁化区画の円周方向の信号電圧を説明するための概略図を示している。
同図において、ガルバノメータ１ｃは、上記ガルバノメータ１ｂにおいて、ディスク３ｃの原点位置となる位置に、磁化区画３４の代わりに磁化区画３４ｃを設けた構成としてある。
【００３４】
この磁化区画３４ｃは、磁化区画３４と比べて、磁気信号の磁力を大きくしてある。これにより、ＣＰＵ１０は、磁化区画３４ｃにおいて、信号電圧Ｖ＋より大きな信号電圧Ｖ＋＋を検出することができ、信号電圧Ｖ＋＋によって、この位置がディスク３ｃの原点位置であることを検知することができる。
【００３５】
このように、ガルバノメータ１ｃは、磁化区画３４ｃを他の磁化区画３３，３４と識別可能に磁気信号を書き込んだ構成としてあり、このようにすると、たとえば、特別な原点センサを設けなくても、軸４の原点位置を設定することができる。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態によりなんら限定されるものではなく、本発明の適用範囲内で種々に変更することが可能である。
たとえば、第一実施形態のガルバノメータ１において、所望する位置の磁化区画３１，３２の磁気信号の磁力を大きくして、識別可能に磁気信号を書き込む構成としてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の磁気センサ付きガルバノメータによれば、温度変化や経時変化に起因する誤差を排除することができるため、複雑な制御を行なわなくても、軸の回転位置を常に精度よく検出することができる。
また、磁化区画を微細化することによって、軸の回転位置を高い分解能で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第一実施形態にかかる磁気センサ付きガルバノメータの要部の構造を説明するための、概略斜視図を示している。
【図２】図２は、第一実施形態にかかるガルバノメータのディスクに配設した磁化区画の磁化方向を説明するための概略拡大図を示している。
【図３】図３は、第一実施形態にかかるガルバノメータの制御系を説明するための概略ブロック図を示している。
【図４】図４は、第一実施形態のガルバノメータにおける磁化区画の半径方向の信号電圧を説明するための概略図を示している。
【図５】図５は、第一実施形態のガルバノメータにおける円周方向の信号電圧を説明するための概略図を示している。
【図６】図６は、第二実施形態にかかる磁気センサ付きガルバノメータの要部の構造を説明するための、概略斜視図を示している。
【図７】図７は、第三実施形態にかかるガルバノメータのディスクに配設した磁化区画の磁化方向を説明するための概略拡大図を示している。
【図８】図８は、第三実施形態にかかる磁気センサ付きガルバノメータの振動部材の構造を説明するための、概略上面図を示している。
【図９】図９は、第三実施形態のガルバノメータにおける円周方向の信号電圧に対するスレショルドレベルを説明するための概略図を示している。ある。
【図１０】図１０は、第四実施形態のガルバノメータにおける磁化区画の円周方向の信号電圧を説明するための概略図を示している。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  磁気センサ付きガルバノメータ
２  ガルバノメータ本体
３，３ａ，３ｂ，３ｃ  ディスク
４  軸
５  アーム
６，６ａ  ヘッド
７  ドライバ
８  アンプ
９  ＡＤコンバータ
１０  ＣＰＵ
３０  円環領域
３１，３２  磁化区画
３３，３４，３４ｃ  磁化区画
３５  切欠
３６  リブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004361268.tif 000005
【図４】
2004361268.tif 000006
【図５】
2004361268.tif 000007
【図６】
2004361268.tif 000008
【図７】
2004361268.tif 000009
【図８】
2004361268.tif 000010
【図９】
2004361268.tif 000011
【図１０】
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