CN1830046A - 磁性体检测装置以及移动体检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明可将磁性体检测装置1小型化、轻量化、薄型化。具备在直线方向可以位移的磁铁(12)、检测磁铁(12)的位移的霍耳IC(14)。如果铁片(28)位于距磁性体检测装置1本体的规定距离内，则铁片(28)带有强磁性，通过吸引磁铁(12)使其向铁片(28)侧发生位移。从而，在通过霍耳IC(14)检测到磁铁(14)发生位移时，可以检测出铁片(28)位于距磁性体检测装置(1)本体规定距离处。

Description

磁性体检测装置以及移动体检测系统

技术领域

本发明涉及一种尤其可以适用于汽车、电梯、看护用机器、家庭安全系统、携带电话机、断线检测系统、产业用机器人等的磁性体检测装置以及移动体检测系统。

背景技术

在特开2003-151390号公报中记载了一种以往的磁感应开关。该磁感应开关，在开关壳体内设置有可动部件及螺旋弹簧，螺旋弹簧支撑可动部件，可动部件的上端部从开关壳体的上面部的开口突出。在开关壳体内配置有霍耳(Hall)IC。若按压上端部，则固定在可动部件上的磁铁向下方移动，将霍耳IC的输出信号由截止变为导通。

但是，随着磁感应开关的小型化、轻量化、薄型化的要求进一步提高，在该点上还有改善的余地。尤其是，在如携带电话机等那样需要携带性的情况、或如洗澡辅助装置等的看护用机器那样需要有效地使用有限空间的情况下，该改善是必要的。

发明内容

因此，本发明以使包含磁感应开关的磁性体检测装置、磁性开关以及移动体检测系统小型化、轻量化、薄型化为课题。

为了解决上述课题，本发明的磁性体检测装置，具备：在直线方向上可以位移的磁铁；和检测所述磁铁的位移的检测机构，所述检测机构通过检测所述磁铁的位移，可以检测出位于磁性体检测装置主体外部的磁性体，位于距该磁性体检测装置主体给定距离处。

而且，本发明的磁性开关，具备：所述磁性体检测装置；和在通过所述磁性体检测机构检测到所述磁铁发生位移时，输出检测信号的输出机构。

并且，本发明的移动体检测系统具备：所述磁性体检测装置；和具备所述磁性体的移动体。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的磁性体检测装置的俯视图及剖面图。

图2是图1所示的磁铁以及霍耳元件的放大图。

图3是本发明的实施方式2的磁性体检测装置的剖面图。

图4是本发明的实施方式3的磁性体检测装置的剖面图。

图5是本发明的实施方式4的磁性体检测装置的说明图。

图6是本发明的实施方式5的磁性体检测装置的说明图。

图7是表示图6的变形例的图。

图8是本发明的实施方式6的磁性体检测装置的说明图。

图9是表示图8的变形例的图。

图10是本发明的实施方式7的移动体检测系统的模式构成图。

图11是本发明的实施方式8的移动体检测系统的模式构成图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的各实施方式进行说明。另外，在各图中，对于同样的部分赋予了相同的符号。

图1A是本发明的实施方式1的磁性体检测装置1的俯视图。图1B是图1A的A-A’的剖面图。另外，虽然在图1B中，还附带标记了位于磁性体检测装置1主体的外部的铁片28(磁性体)，但如果使用如镍片、钴片之类能与磁力发生反应的装置来代替铁片28，则可进行检测。

如图1A、图1B所示，本实施方式中，在壳体10内收容有磁铁12、霍耳IC14以及安装部件22等。壳体10由金属或塑料等非磁性体作为材料。安装部件22在覆盖壳体10的开口部的状态下被密封，以使外部气体、水、油等不侵入到壳体10内。磁铁12是在图1B的铁板28侧，即图1B的上方可以发生位移的物体。如果通过铁片28靠近磁性体检测装置1，使铁片28带有相对较强的磁性，则磁铁12会通过磁力向铁片28侧发生位移。另外，如后所述，当通过作为弹性体的“J字形状”的板簧30，铁片28距磁性体检测装置1相对远离时，磁铁12被控制为位于图1B下方。

即，在距磁性体检测装置1相对远离时，板簧30起使磁铁12不发生位移而固定的作用，即起在图1B横方向不发生位移的作用。位于向磁性体检测装置1相对靠近的位置之后，在距磁性体检测装置1相对远离时，板簧30起使磁铁12复原到发生位移之前的位置的作用。

另外，磁铁12通过下边定位器32，被限制在图1B下方的可发生位移位置。磁铁12的形状可以是立方体、长方体、圆柱体等，只要是霍耳IC14的相对面与霍耳IC的外壁平行的形状即可。另外，磁铁12设置为，例如，N极位于图1B上方向，S极位于图1B下方向。

霍耳IC14包括，检测磁铁12的位移的检测机构、在检测到磁铁12的位移时输出检测信号的输出机构。霍耳IC14，在磁铁12的附近，以位于与磁铁12的移动方向正交的方向的状态，安装在安装部件22上。在霍耳IC14上安装有输入输出销24，用于在与外部信号处理机构(未图示)之间输入输出信号。

在安装部件22上，位于壳体10的开口部侧，形成期望的贯通孔。在贯通孔中穿过用于在与霍耳IC14之间输入输出信号的外部连接电缆20。在空间16内，外部连接电缆20与输入输出销24介由未图示的挠性电缆而连接。

而且，磁铁12介由板簧30连接到安装部件22上。板簧30，其端部的一方连接在磁铁12的例如上面，中央部在空间26内穿过磁铁12的与霍耳IC14相反一侧的侧面侧以及下面侧，另外一端通过固定螺钉18a、18b连接在安装部件22的空间16的附近。

磁铁12，在铁片28距磁性体检测装置1相对远离时，与下边定位器32接触。这是因为如果铁片28距磁性体检测装置1相对远离，则铁片28通过与磁铁12共同作用仅带有微弱的磁性，使得铁片28和磁铁12的相互吸引力变弱。另一方面，当铁片28向磁性体检测装置1相对靠近时，磁铁12向图1B上方向位移。这是因为，铁片28和磁铁12共同作用，带有强磁性，使得铁片28与磁铁12之间的吸引力变强。

图2是图1B所示的磁铁12以及霍耳IC14的放大图。图2A表示磁铁12位移前的状态、图2B表示磁铁12位移后的状态。磁铁12可以在S-N极方向上发生位移，在磁铁12位移前后两极的边界线以跨越霍耳IC14的动作点14a的方式设置。

在磁铁12的周围，存在以曲线将S极和N极之间连接的磁力线12b。而且，在磁铁12的周围，存在穿过磁力相等的地方的等磁力线12c～12e。各等磁力线12c～12e与各磁力线12b正交。等磁力线12b例如为0高斯，等磁力线12c、12e分别为例如25高斯。另为，随着从磁铁12的S-N两极的边界线离开，等磁力线的磁力强度增加。

如图2A所示，在磁铁12位移之前，磁铁12的N极侧的例如25高斯的等磁位面12c，位于霍耳IC14的动作点14a的下侧。此时，霍耳IC14处于截止状态，从霍耳IC14没有输出检测信号。

另一方面，如图2B所示，在磁铁12位移之后，磁铁634的N极侧的例如25高斯的等磁位面12c，位于霍耳IC14的动作点14a的上侧。此时，霍耳IC14处于导通状态，从霍耳IC14输出检测信号。之后，若铁片28相对远离，则磁铁12返回到位移前的状态。

另外，如果将霍耳IC14的设置朝向反过来，则图2A所示的状态下从霍耳IC14输出检测信号，图2B所示的状态下从霍耳IC14没有输出检测信号。

实际上，仅通过磁铁12位移几μm，就可以获得切换检测信号输出的有无的高灵敏度的结果。因此，在壳体10内，由于不大需要用于磁铁12位移的空间，所以，实现了磁性体检测装置1的小型化、轻量化、薄型化。

图3是本发明的实施方式2的磁性体检测装置1的剖面图。在本实施方式中，具备作为复原机构的镀镍层36以及支撑板34，来代替板簧30。镀镍层36施加在磁铁12的下方。通过镀镍层36与磁铁12共同作用、带有磁性，可以将磁铁12固定在图3下方侧。另外，也可以设置其他的比铁片28小的铁片等，来代替镀镍层36。

支撑板34，安装在磁铁12的例如上面。作为支撑板34，可以采用SUS30等的不锈钢、聚酰亚氨板。本实施方式的磁性体检测装置1，由于镀镍层36以及支撑板34与板簧30相比不容易恶化，所以，相对于实施方式1的磁性体检测装置1，具有寿命较长的优点。

图4为本发明的实施方式3的磁性体检测装置1的剖面图。在本实施方式中，具备作为复原机构的弹簧38以及导向部35，来代替板簧30。而且，具备管体的磁铁15，来代替长方体等形状的磁铁12。

弹簧38，一端安装在磁性体检测装置1的上内壁，另外一端安装在磁铁15的管内。当铁片28位于距磁性体检测装置1相对远离时，弹簧38伸长，使磁铁15固定在图4下方侧。

导向部35，与直径比磁铁15的内径稍稍短一些的支柱33形成为一体。磁铁15嵌入支柱33。支柱33的长度比磁铁15的位移量大。另外，也可以像在实施方式2中说明的那样，也可代替导向部35，将支撑板安装到磁铁15上。

本实施方式的磁性体检测装置1，由于可以不设置板簧30或镀镍层36等，所以，与实施方式1、2的磁性体检测装置1相比，可以进一步实现薄型化。

图5A是本发明的实施方式4的磁性体检测装置1的俯视图。图5B是图5A的剖视图。图5C是图5A的侧视图。图5D是图5A的仰视图。图5E是连接在磁性体检测装置1上的安装工具48的俯视图。图5F是图5E的侧视图。

在本实施方式中，为了进一步使磁性体检测装置1小型化、轻量化，具备支柱44以及弹簧38等，来代替板簧30。支柱44在空间16内，从壳体10的底面延伸到上面，与壳体10形成为一体。在支柱44的侧面，形成用于支撑弹簧38的一端的段差。

内径比支柱44的外径稍大一些的弹簧38位于支柱44的周围。塑料制的、内径比弹簧38的外径稍大一些的磁铁支撑物46，位于弹簧38的周围。内径比磁铁支撑物46外径稍大一些的磁铁15，例如，以附图上侧为S极、附图下侧为N极的方式安装在磁铁支撑物46的周围。磁铁15，被壳体10短边方向的一方侧壁、长边方向的两方侧壁的一部分、限定空间16的隔墙29的第1面包围。

磁铁支撑物46，其底部为了支撑磁铁15的一端而向外侧突出，在上部形成用于穿过支柱44的贯通孔。贯通孔的大小，以相对于支柱44磁铁支撑物46可以上下滑动的方式，设定为内径比支柱44的外径稍稍大一些。

壳体10的上部嵌入上盖47，该上盖47与具有内径比支柱44的外径稍稍大一些的开口部的壳体的材料相同，支柱支撑物49嵌入上盖47的开口部。之后，使用粘接剂等将上盖47及支柱支撑物49粘接到壳体10侧，将空间16与外部气体等遮断。另外，霍耳IC14安装在隔墙29的第2面上，周围填充树脂27，与外部气体等遮断。

如图5C所示，在壳体10的霍耳IC14侧的短边方向的侧面上，形成将外部连接电缆20引出的引出口。如图5D所示，在壳体10的长边方向的侧面上，形成槽40、42。以将壳体10安装到所需要的部件上的方式，将图5E、图5F所示的安装工具48连接到槽40、42上。

安装工具48，包括，载置壳体10的载置部58、在载置部58长边方向的一方侧面侧延伸的底面部60、从载置部58与底面部60之间的边界附近垂直延伸的壳体把持部54、从载置部58长边方向的另外一方的侧面垂直延伸的壳体把持部56、在壳体把持部56的中央部形成的定位器55。安装工具48，例如由不锈钢制成。

为了实现轻量化，将载置部58的中央部分挖空。在底面部60上形成螺纹孔50、52。壳体把持部55，通过在中央部设置切口形成定位器54，可以收容到槽42内。壳体把持部56，以前端收容到槽40中的方式，将前端向内侧弯曲。

当铁片28距磁性体检测装置1相对远离时，磁铁支撑物46的上面与上盖47的底面接触。当铁片28相对靠近磁性体检测装置1时(在此指，铁片28位于图5B下侧的规定距离时)，磁铁支撑物46离开上盖47，弹簧38一边收缩，一边向图5B的下方位移。

在此，由于磁铁支撑物46上安装有磁铁15，所以，随着磁铁支撑物46的位移，磁铁15也向下方位移。由此，霍耳IC由截止变为导通。

根据本实施方式的磁性体检测装置1，与实施方式1的磁性体检测装置1相比，由于去掉了空间26的量，所以可以进一步实现小型化。

图6A是本发明的实施方式5的磁性体检测装置1的剖面图。图6B是图6A的第1侧视图。图6C是图6A的第2侧视图。图7A～图7C是表示图6A～图6C的变形例的图。

在本实施方式中，准备了外壁被切削成螺纹、由不锈钢制造的圆筒形状的壳体10。只要在壳体10上安装2个螺母，就可以安装到安装体上，该安装体设置有直径比壳体10的外径稍大一些的开口孔。

在壳体10的内壁上形成有段差。塑料制造的圆盘形状的磁铁保持部70被按压并压入到该段差部分为止。磁铁保持部70，边缘部朝向壳体10的开口部侧并且具有立壁。而且，为了收容把持霍耳IC14的、由不锈钢制造的保持部件23的端部，从中心附近形成半圆柱状的(semicylindrical)切口。而且，在磁铁保持部70上，偏离中心形成螺栓64穿过的螺纹孔。

把持部件23，包括：在壳体10的轴方向上较长的主体部23d；载置霍耳IC14的载置部23a；为了规定霍耳IC的载置位置，在载置部23a的周边相对于主体部23d，向霍耳IC14侧弯曲的第1、第2辅助部23e和23f；为了通过按压壳体10内壁，规定霍耳IC14的壳体直径方向的位置，相对于主体部23d弯曲成需要角度的按压部23b、23c。

将霍耳IC14向把持部件23安装时，首先，在载置部23a或霍耳IC14上涂布粘接剂。接着，使霍耳IC14和载置部23a与涂布粘接剂的面接触之后，使粘接剂干燥。此时，由于霍耳IC14通过第1、第2辅助部23e、23f被定位保持，所以，不需要进行严密的对位等繁杂的作业。在此，如图6B所示，与输入输出销24连接的挠性电缆，从霍耳IC14的上侧通过。

另外，由塑料制造的伞形状的支柱44，通过螺栓64连接在磁铁保持部70上，该支柱44在底部形成螺栓支撑物，头部大、脚部呈圆筒形状。内径比支柱44脚部的外径稍大一些的弹簧38位于支柱44的脚部周围。由塑料制造的筒状磁铁支撑物46位于弹簧38的周围，该磁铁支撑物46的内径比弹簧38的外径稍大、比支柱44的头部外径稍大。

磁铁支撑物46，一端侧按压磁铁15，另一端侧形成外壁为圆锥形状、内壁向内侧延伸的爪部。爪部的内径比支柱44的脚部外周稍大。当铁片28距磁性体检测装置1相对远离时，爪部外侧的侧壁与磁铁保持部70接触。爪部内侧的侧壁与弹簧38的一端接触，弹簧38的另外一端与支柱44脚部的底接触。

如果铁片28相对靠近磁性体检测装置1(在此是指，铁片28位于图6A左侧的规定距离时)，磁铁支撑物46与磁铁保持部70分离，弹簧38一边收缩，一边向图6A的左侧位移，如上所述，霍耳IC14导通。

并且，在壳体10的开口部侧，安装有覆盖外部连接电缆20的橡胶填料(packing)68、和连接橡胶填料68与壳体10的开口部的填料垫62，这样，可以保护霍耳IC14不受脏物、灰尘的影响。

另外，如图7B所示，与输入输出销24连接的挠性电缆从第2辅助部23f的横侧穿过。此时，与图6所示的磁性体检测装置1相比，由于磁铁15等的离心距离变短等，可以减少无信号区(dead space)，所以，能够进一步减小壳体10的直径。

图8A是本发明的实施方式6的磁性体检测装置1的俯视图。图8B是图8A的侧视图。图8C是图8A的剖面图。图8D是图8C的侧视图。图8E～图8G是图8C的B-B’、C-C’、D-D’的各剖面图。图9A以及图9B是表示图8A以及图8B的变形例的图。

在本实施方式中，为了通过螺栓将壳体10安装到所需要的部件上，设置有螺纹孔80、82。而且，不仅设置了用于切换霍耳IC14的截止/导通的磁铁12，还准备了与铁片28共同作用相互吸引的磁铁72。磁铁72为管体，图8C的上侧为N极、下侧为S极。磁铁12、72分别安装在不锈钢制造的臂74以及第1管76的各一端侧。臂74的形状呈剖面为“コ字形”的方形形状，第1管76为具有收纳在臂74内外径的圆筒形状。

臂74以及第1管76的另外一端相互侧，以第1管76收纳在臂74内的状态连接。在将由聚酰亚氨制的、中央部挖空的十字形支撑板78对位到该连接部分上部之后，通过粘接等进行连接。支撑板78，在与臂74平行的一侧(安装到臂74上的一侧)，形成宽度与臂74相同、长度与连接部分相同的2个定位标记。

支撑板78在与臂74垂直的一侧，形成宽度与螺栓支撑物92、94的长边方向长度相同、长度与壳体10的短边方向的内侧壁间相同的2个螺纹孔。而且，穿过这些螺纹孔，通过螺栓84、86将支撑板78安装到壳体10上。此时，臂74以及第1管76相对于壳体10以及第2管88平行。因此，臂74以及第1管76呈由支撑板78悬吊的状态。如果铁片28相对靠近磁铁72，则磁铁72和铁片28相互吸引。由此，以支撑板78为支点，臂74以及第1管76相对壳体10以及第2管88倾斜，这样，霍耳IC14导通。

另外，在壳体10的短边方向的第1侧面上，形成用于安装第2管88的开口部，该第2管88由不锈钢制、内包第1管76；在第2侧面上形成将外部连接电缆20引出的引出口。第2管88的内径比磁铁72的外径大。在磁铁72的内部和第1管76的内部，按压各个连接部96，通过连接部96而连接。在第2管88的前端嵌入不锈钢制造的帽(cap)90。

而且，在霍耳IC14附近的壳体10的底面，具备报告霍耳IC14的导通/截止的LED98。LED98的阳极、阴极例如分别电连接到霍耳IC14的正电源端子、输出端子上。在从输出端子发出的输出信号截止(off)时，即高电平时，由于在正电源端子和输出端子之间不存在电势差，所以，电流不会流过LED98。另一方面，在来自输出端子的信号导通(on)时，即低电平时，由于在正电极端子和输出端子之间产生电势差，所以电流流过LED98。

另外，也可以将LED98设置在外部连接电缆20中，使得壳体10小型化、轻量化。而且，还可以将LED98设置在图1等所示的磁性体检测装置1上。

图10是本发明的实施方式7的移动体检测系统的模式的构成图。另外，在图10中，即在本实施方式中，以将实施方式1～6所说明的磁性体检测装置1用于家庭安全的情况为例进行说明。

附带说一下，本实施方式中，当磁性体检测装置1和铁片28相对靠近时，不输出检测信号；当磁性体检测装置1和铁片28相对远离时，输出检测信号。

在图10中，表示了家庭或办公室等的建筑物100、安装在建筑物100的门110上的铁片28、在关闭门110时安装在与铁片28相对向位置的磁性体检测装置1、发送来自磁性体检测装置1的检测信号的发送装置200、接收由发送装置200发送的检测信号并使警备员等紧急赶往建筑物100侧的安全中心。另外，铁片28与磁性体检测装置1的安装位置可以相反。

例如，在从建筑物100外出时，如果通过规定的操作，将安全系统设定为工作状态之后将门110关闭，则铁片28与磁性体检测装置1之间的距离相对靠近。如果从该状态，将门110打开，则铁片28与磁性体检测装置1之间的距离，渐渐地相对变远。于是，铁片28上带有的磁性变弱。之后，如果铁片28距磁性体装置1达到规定距离，则内置于磁性体检测装置1的磁铁发生位移。由此，根据实施方式1等所说明的原理，可以检测到门110被打开。

然后，如果在打开门110之后的规定时间内，为了使安全系统停止而重新设置的情况下，则从磁性体检测装置1通过外部连接电缆20，向发送装置200输出检测信号。发送装置200输入从磁性体检测装置1输出的检测信号，并在该检测信号中，附加发送源分配给建筑物100的固有ID信息之后，向安全中心300发送。安全中心300接收到从发送装置200发出的检测信号后，从附加给该检测信号的ID信息中，确定设置检测信号的发送源的发送装置200的建筑物100，并且使警备员等紧急赶往该建筑物100。

尤其是，如果在本实施方式的家庭安全系统中，使用实施方式3～5所说明的薄型磁性体检测装置1，则会具有很难发现外部连接电缆20等，使外观整洁的优点。

图11是本发明的实施方式8的移动体检测系统的模式构成图。在本实施方式中，以在携带电话机500中，使用实施方式1～6所说明的磁性体检测装置1的情况为例，进行说明。在本实施方式中，也是当磁性体检测装置1和铁片28相对靠近时，不输出检测信号；当磁性体检测装置1和铁片28相对远离时，输出检测信号。

在图11中，表示第1框体510和第2框体520铰链连接的折叠式携带电话机500。在此，在第1框体510的端部安装有磁性体检测装置1，在第2框体520的端部安装有铁片28。另外，磁性体检测装置1与铁片28的安装位置可以互相变更。

在使第1框体510和第2框体520相互闭合时，磁性体检测装置1和铁片28相对靠近。在使第1框体510和第2框体520相互打开时，磁性体检测装置1和铁片28相对远离。因此，根据实施方式1等所说明的原理，可以检测第1框体510和第2框体520的相互开闭。在本实施方式中，通过该开闭检测，进行例如静音模式的开/闭、留言电话设定的开/闭、通话键的按下等的切换。

具体地说，例如，每次第1框体510和第2框体520互相开闭时，进行切换静音模式等的开/关。而且，如果来电时将第1框体510和第2框体520相互打开，则可以进行通话。这样，携带电话机的用户，仅通过将第1框体510和第2框体520相互打开即可，不需要另外按下静音模式的设定键或通话键，因此，可以提高携带电话的操作性。

并不仅限定于实施方式7、8所说明的实施例，也适用于检测汽车车门开闭的车门开关、控制电梯停止位置的电梯系统、进行工业用机器或看护用机器的机械手等的位置控制的手臂位置控制、在拉长钢琴线时检测是否发生断线的断线检测系统。

Claims (6)

1.一种磁性体检测装置，其特征在于，

对在磁极方向上可以位移的磁铁，和检测所述磁铁的位移的检测机构进行设置，以使该磁铁两极的边界线在位移前后跨过该检测机构的动作点，

所述检测机构，通过检测所述磁铁的位移，检测出位于磁性体检测装置主体的外部的磁性体，位于距离该磁性体检测装置主体规定距离处。

2.根据权利要求1所述的磁性体检测装置，其特征在于，

具备复原机构，其在所述磁性体位于所述规定距离处之后，当位于比该规定距离远的位置时，使所述磁铁复原到位移之前的位置。

3.根据权利要求1所述的磁性体检测装置，其特征在于，

具备一端连接在所述磁铁侧、另一端连接在所述磁性体检测装置主体侧的弹性体。

4.根据权利要求1所述的磁性体检测装置，其特征在于，

对一端与所述磁铁连接、另一端与该磁铁不同的第2磁铁连接的支撑部件进行设置，以使所述第2磁铁位于所述磁性体的移动路径附近。

5.根据权利要求1所述的磁性体检测装置，其特征在于，

所述磁铁的形状可以是立方体、长方体、圆柱体、管体的任意一种。

6、一种移动体检测系统，其特征在于，

具备：权利要求1所述的磁性体检测装置；和具备所述磁性体的移动体。

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