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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetsensorvorrichtung, die in der Lage ist, ein mikromagnetisches Muster zu detektieren, das auf einem Flächenkörpermedium ausgebildet ist, beispielsweise auf einer Banknote.
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Hintergrund
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Die Patentliteratur 1 gibt eine Magnetsensorvorrichtung an, die Folgendes aufweist:
einen Transportweg zum Transportieren eines zu detektierenden Objektes oder Messobjektes;
einen Magneten mit einem Magnetpol, der auf der einen Seite des Messobjektes angeordnet ist und ein Quermagnetfeld erzeugt, welches das Messobjekt durchsetzt;
ein Element mit Magnetoresistenzeffekt, das zwischen dem Magneten und dem Messobjekt angeordnet ist, einen Ausgangsanschluss aufweist und eine Änderung einer Magnetfeldkomponente in der Transportrichtung in dem Quermagnetfeld als Änderung eines Widerstandswertes abgibt, wobei die Änderung von der Magnetfeldkomponente des Messobjektes hervorgerufen wird, das in dem Quermagnetfeld transportiert wird.
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Die Patentliteratur 1 beschreibt als Konfiguration eines Magnetkreises zur Erzeugung eines Quermagnetfeldes eine Konfiguration, bei der Magneten angeordnet sind, die einander gegenüberliegen, wobei das Messobjekt sich dazwischen befindet; ferner wird eine Konfiguration angegeben, bei der ein Magnet auf der einen Seite des Messobjektes angeordnet ist, und ein Magnetkörper auf der anderen Oberfläche davon angeordnet ist, die dem Magneten gegenüberliegt.
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Die Patentliteratur 2 beschreibt einen Magnetsensor, der Folgendes aufweist: eine Platte, ein Element mit Magnetoresistenzeffekt, das ein Paar von magnetempfindlichen Bereichen aufweist, die parallel zueinander mit einem konstanten Abstand dazwischen auf der Platte angeordnet sind; eine Leiterschicht, die in einer Position angeordnet ist, von der jeder von dem Paar von magnetempflindlichen Bereichen einen gleichen Abstand besitzt; und einen Widerstand, der mit der Leiterschicht elektrisch in Reihe geschaltet ist.
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Die Patentliteratur 3 gibt eine Konfiguration an, um einen langen Magnetkreis zu erhalten, wobei eine Vielzahl von kurzen Magneten verwendet wird, die in einem Array angeordnet sind, wobei eine gleichmäßige Magnetfluss-Dichteverteilung in der Arrayrichtung ausgebildet wird.
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Stand der Technik
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1 Ungeprüfte japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2012-255 270 A
- Patentliteratur 2 Ungeprüfte japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP H08-201 493 A
- Patentliteratur 3 Internationale Patentanmeldungs-Veröffentlichung WO 2013/114993 A1 .
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Bei den Magnetsensorvorrichtungen, die in der Patentliteratur 1 und in der Patentliteratur 2 angegeben sind, wird das Sensorausgangssignal beeinflusst durch die Magnetflussdichte eines Magnetfeldgenerators, der von einem Magneten und einem Magnetkörper gebildet ist. Daher ist ein langer Magnetfeldgenerator erforderlich, der eine gleichmäßige Magnetfluss-Dichteverteilung in der Längsrichtung besitzt, um eine lange Magnetsensorvorrichtung zur Verfügung zu haben.
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Als Konfiguration zum Erzielen eines langen Magnetfeldgenerators, der eine gleichmäßige Magnetfluss-Dichteverteilung in der Längsrichtung besitzt, wird in der Patentliteratur 3 eine Struktur angegeben, bei der Magneten in einer Linie fest angeordnet sind und in engem Kontakt mit kontinuierlichen Metalljochen auf Eisenbasis stehen. Wenn jedoch ein Magnet mit einem kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten auf einem Joch auf Eisenbasis befestigt ist, das einen großen linearen Ausdehnungskoeffizienten im Vergleich mit dem Magneten besitzt, so tritt insofern ein Problem auf, als bei dem Magnetfeldgenerator Verwerfungen oder Verwindungen auftreten können und dieser beschädigt werden kann, und zwar bedingt durch eine Differenz der linearen Ausdehnungskoeffizienten, die sich auswirken, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert.
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Wenn Verwindungen oder Verwerfungen bei dem Magnetfeldgenerator auftreten, so kommt es zu Beeinträchtigungen zwischen dem Magnetfeldgenerator und der Transportebene der Magnetsensorvorrichtung, auf der das Messobjekt transportiert wird, und der Transport wird beeinträchtigt, weil das Messobjekt an der Magnetsensorvorrichtung hängen bleibt. Außerdem tritt in der Lese-Breitenrichtung (Längsrichtung) der Magnetsensorvorrichtung insofern ein Problem auf, als die Abtastempfindlichkeit in der Lese-Breitenrichtung beeinflusst wird und kein stabiles Abtast-Ausgangssignal erhalten werden kann, und zwar wegen der Differenz beim Abstand zwischen dem Messobjekt und dem Magnetfeldgenerator.
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Wenn der Magnetfeldgenerator beschädigt ist, dann ist die Magnetflussdichte des Magnetfeldgenerators nicht gleichmäßig in der Längsrichtung der Magnetsensorvorrichtung. Somit ist das Ansprechverhalten der Sensoren in der Längsrichtung der Magnetsensorvorrichtung nicht konstant.
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Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die oben geschilderten Probleme zu lösen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine lange Magnetsensorvorrichtung anzugeben, bei der Verwindungen oder Verwerfungen bei dem Magneten nicht auftreten und dieser nicht beschädigt wird, auch wenn Temperaturänderungen in einem Falle auftreten, in welchem der lineare Ausdehnungskoeffizient des Magneten sich von dem einer Komponente unterscheidet, an der der Magnet befestigt ist.
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Lösung des Problems
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Gemäß der Erfindung wird eine Magnetsensorvorrichtung angegeben, die Folgendes aufweist:
einen stabförmigen Magneten;
einen Träger, der parallel zu dem Magneten längs der Längsrichtung des Magneten angeordnet ist und der ein Element mit Magnetoresistenzeffekt besitzt, das auf einer Oberfläche davon ausgebildet ist, die einer anderen Oberfläche gegenüberliegt, welche dem Magneten gegenüberliegt, wobei der Träger mit einem Magnetkörper ausgebildet ist, der sich über die Länge des Magneten in der Längsrichtung erstreckt; und
eine Führung, die einen Bodenbereich zwischen dem Magneten und dem Träger sowie einen Seitenwandbereich aufweist, der von dem Bodenbereich aufrecht vorsteht längs einer Seitenfläche des Magneten und der in der Längsrichtung mit einer Oberfläche des Magneten in Kontakt steht, der dem Träger gegenüberliegt, wobei der Bodenbereich und der Seitenwandbereich aus einem nicht-magnetischen Körper gebildet sind, der mit dem Magneten in Kontakt steht und der sich in der Längsrichtung des Magneten erstreckt;
wobei der Magnet von dem Träger durch die magnetische Anziehungskraft zwischen dem Magneten und dem Träger angezogen ist und von diesem Träger gehalten wird, wobei die Führung dazwischen angeordnet ist.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Magnet fixiert, ausgenommen in der Längsrichtung der Magnetsensorvorrichtung, und ist gleitend verschiebbar in der Längsrichtung angeordnet, wobei die Führung sowie die magnetische Anziehungskraft Verwendung finden. Somit erfolgt kein Verwerfen oder Verziehen bei dem Magnetfeldgenerator sowie eine damit einhergehende Beschädigung aufgrund einer Differenz zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten von dem Magneten und dem Joch.
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Es kann daher eine lange Magnetsensorvorrichtung angegeben werden, die in der Lage ist, ein Messobjekt zu detektieren, das eine magnetische Komponente besitzt, wobei die Magnetsensorvorrichtung einen stabilen Betrieb bietet, auch wenn sich die Umgebungstemperaturen ändern.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die Zeichnungen zeigen in:
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1 eine Schnittansicht in einer Ebene orthogonal zu der Haupt-Abtastrichtung einer Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
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2A eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1, bei Betrachtung von einer Transportwegseite;
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2B eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1, bei Betrachtung von der Unterseite;
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3A eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Trägers der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1;
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3B eine Schnittansicht zur Erläuterung des Trägers gemäß Ausführungsform 1;
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4A eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Gehäuses der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1, bei Betrachtung von der Transportwegseite;
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4B eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung des Gehäuses der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1, bei Betrachtung von der Unterseite;
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5A eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in welchem eine Sensorplatte, der Träger, ein Element mit Magnetoresistenzeffekt und ein Signalverstärkungs-IC in der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 eingebaut sind;
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5B eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Detektors gemäß Ausführungsform 1;
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6A eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Magnetfeldgenerators der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1;
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6B eine Schnittansicht zur Erläuterung des Magnetfeldgenerators gemäß Ausführungsform 1;
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7 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Zustands, in welchem ein Sensor und der Magnetfeldgenerator der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 miteinander verbunden sind;
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8 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Zustands, in welchem der Sensor und der Magnetfeldgenerator in dem Gehäuse der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 eingebaut sind;
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9 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Zustands, in welchem ein Kühlkörper an der Anordnung gemäß 8 angebracht ist;
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10 eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Zustands, in welchem eine Abdeckung an der Anordnung gemäß 9 angebracht ist;
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11 eine Schnittansicht in einer Ebene orthogonal zu der Haupt-Abtastrichtung einer Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
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12A eine perspektivische Darstellung einer Führung einer Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung, bei Betrachtung von der Transportwegseite;
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12B eine perspektivische Darstellung der Führung der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 3, bei Betrachtung von der Unterseite;
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12C eine Seitenansicht der Führung der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 3;
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13A eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in welchem ein Magnet und ein Joch in die Führung gemäß Ausführungsform 3 eingepasst sind;
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13B eine Seitenansicht zur Erläuterung eines Zustands, in welchem der Magnet und das Joch in die Führung gemäß Ausführungsform 3 eingepasst sind; und in
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14 eine Schnittansicht in einer Ebene orthogonal zu der Haupt-Abtastrichtung einer Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen handelt es sich bei den Teilen und Komponenten, die mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, um identische oder entsprechende Teile oder Komponenten.
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Ausführungsform 1
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1 zeigt eine Schnittansicht in einer Ebene orthogonal zu der Haupt-Abtastrichtung einer Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 2A zeigt eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1, bei Betrachtung von der Transportwegseite. 2B zeigt eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1, bei Betrachtung von der Unterseite. Drei Achsen X, Y und Z bezeichnen in 1 ein orthogonals Koordinatensystem, das zum besseren Verständnis der Zeichnungen definiert worden ist.
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Die X-Achse bezeichnet eine Lese-Breitenrichtung und damit die Haupt-Abtastrichtung der Magnetsensorvorrichtung. Die Haupt-Abtasteinrichtung ist die Längsrichtung der Magnetsensorvorrichtung. Die Y-Achse bezeichnet eine Transportrichtung und damit eine Neben-Abtastrichtung eines zu detektierenden Objektes oder Messobjektes in Bezug auf die Magnetsensorvorrichtung. Die Neben-Abtastrichtung ist eine Querrichtung der Magnetsensorvorrichtung. Die Z-Achse gibt die Höhenrichtung der Magnetsensorvorrichtung an.
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Ferner gilt Folgendes: Bei allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein Transport des zu detektierenden Objektes oder Messobjektes eine Relativbewegung zwischen der Magnetsensorvorrichtung und dem zu detekierenden Objekt. Die Bewegung umfasst einen Fall, in welchem das zu detektierende Objekt sich nicht bewegt, während sich die Magnetsensorvorrichtung selbst bewegt, und zwar in einer Richtung entgegengesetzt zu der Transportrichtung, sowie auch einen Fall, in welchem die Magnetsensorvorrichtung fixiert ist und sich das zu detektierende Objekt bewegt bzw. transportiert wird.
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Gemäß 1 weist die Magnetsensorvorrichtung der Reihe nach ein Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt, einen Träger 7, eine Führung 14, einen stabförmigen Magneten 9 und ein Joch 10 auf, und zwar von dem Transportweg des zu detektierenden Objektes oder Messobjektes 20 in die negative Z-Richtung, orthogonal zu der Haupt-Abtastrichtung (X-Richtung) und orthogonal zu der Transportrichtung 21 (Y-Richtung) des zu detektierenden Objektes oder Messobjektes 20, wie z. B. einer Banknote.
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Der stabförmige Magnet 9 ist ein viereckiges Prisma mit einem rechtwinkligen Querschnitt. Die Längsrichtung des Magneten 9 ist parallel zu der Haupt-Abtastrichtung angeordnet.
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Der Träger 7 ist parallel zu dem Magneten 9 angeordnet, und zwar längs der Längsrichtung des Magneten 9, und ist aus einem Magnetkörper gebildet, der sich über die Länge des Magneten 9 in der Längsrichtung, also der Haupt-Abtastrichtung erstreckt. Das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt ist in einer Oberfläche installiert, die der Oberfläche des Trägers 7 gegenüberliegt, wobei die Oberfläche dem Magneten 9 gegenüberliegt.
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Die Führung 14 hat einen Boden, der zwischen dem Magneten 9 und dem Träger dazwischengesetzt ist, sowie einen Seitenwandbereich, der von dem Boden aufrecht vorsteht, und zwar längs einer Seitenfläche, die mit einer Oberfläche des Magneten 9 in Kontakt steht, welcher dem Träger 7 längs der Längsrichtung gegenüberliegt. Die Führung 14 hat einen Boden sowie einen Seitenwandbereich in Kontakt mit dem Magneten 9 und ist aus einem nicht-magnetischen Körper gebildet, der sich in der Längsrichtung des Magneten 9 erstreckt.
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Das Joch 10 steht in engem Kontakt mit einer Oberfläche des Magneten 9 auf der gegenüberliegenden Seite des Trägers 7. Bei der Ausführungsform 1 weist die Magnetsensorvorrichtung einen Kühlkörper 11 auf, der in engem Kontakt mit der äußersten Oberfläche der Führung 14 auf der gegenüberliegenden Seite des Trägers 7 steht. Der Kühlkörper 11 steht auch mit dem Joch 10 in Kontakt. Ferner weist die Magnetsensorvorrichtung eine Abdeckung 1, ein Gehäuse 2, eine Sensorplatte 3 sowie eine Signalverarbeitungsplatte 13 auf.
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Die Abdeckung 1 ist ein Element, das eine Transportebene 1 für ein Objekt bildet, das in der Magnetsensorvorrichtung zu untersuchen ist. Wie in 2A dargestellt, erstreckt sich die Abdeckung 1 in der X-Richtung der Transportwegseite der Magnetsensorvorrichtung und besitzt eine Gestalt, welche die Installationsseite des Elementes 4 mit Magnetoresistenzeffekt bedeckt, und zwar auf einer Oberfläche des Gehäuses 2 in der Z-Richtung. Das Gehäuse 2 hat die Gestalt eines Rahmens mit einer Öffnung zur Unterbringung und Halterung der jeweiligen Komponenten der Magnetsensorvorrichtung, ein Positionierungsloch sowie eine Montagefläche.
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Die Sensorplatte 3 ist zwischen der Abdeckung 1 und dem Träger 7 dazwischengesetzt und hat eine Struktur, bei der ein nicht-leitfähiges Element 3a und ein leitfähiges Element 3b in einem Verdrahtungsmuster ausgebildet sind, wobei diese Elemente in der Z-Richtung gestapelt sind. Das leitfähige Element 3b ist an dem Träger 7 befestigt, und das nicht-leitfähige Element 3a ist an der Abdeckung 1 befestigt, und zwar jeweils mit einem doppelseitigen Klebeband oder einem Klebstoff. Die Sensorplatte 3 ist beispielsweise aus einer Harzplatte gebildet, beispielsweise aus einem Glas-Epoxi-Harz, Bismaleimide-Triazin-Harz (BT Kunstharz) oder dergleichen.
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Die 3A zeigt eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung des Trägers bei der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1. 3B zeigt eine Schnittansicht zur Erläuterung des Trägers gemäß Ausführungsform 1. Der Träger 7 ist aus einem Weichmagnet-Träger 7a und einem nicht-magnetischen Träger 7b gebildet und besitzt eine integrale Struktur, bei der der Weichmagnet-Träger 7a und der nicht-magnetische Träger 7b in der Y-Richtung miteinander verbunden sind.
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Der Träger 7 ist in eine Öffnung 2b des Gehäuses 2 eingepasst und dort mit einem Klebstoff oder dergleichen befestigt. Der Magnet 9 ist an einer Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite einer Oberfläche angeordnet, die mit der Sensorplatte 3 des Trägers 7 in Kontakt steht. Der Weichmagnet-Träger 7a ist beispielsweise aus rostfreiem Stahl gebildet, während der nicht-magnetische Träger 7b beispielsweise aus Messing gebildet ist.
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Wie in 1 dargestellt, ist das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt an einer Oberfläche des Weichmagnet-Trägers 7a in der positiven Z-Richtung, also der Transportwegseite mit einem Klebestoff oder dergleichen befestigt, und es ist elektrisch mit dem leitfähigen Element 3b der Sensorplatte 3 über einen Draht verbunden.
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Ein Signalverstärkungs-IC 5 ist an einer Oberfläche des nicht-magnetischen Trägers 7b in der positiven Z-Richtung (Transportwegseite) mit einem Klebstoff oder dergleichen befestigt. Der Signalverstärkungs-IC 5 ist elektrisch verbunden mit dem leitfähigen Element 3b der Sensorplatte 3 über einen Draht 6 und ist ferner elektrisch verbunden mit dem Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt. Der Draht 6 ist beispielsweise ein Metalldraht, beispielsweise ein Golddraht, ein Aluminiumdraht oder dergleichen.
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Wie in 1 dargestellt, ist die Abdeckung 1 eine Komponente, welche die Transportebene 1b bildet, die in der Magnetsensorvorrichtung zu detektieren ist, und sie besteht aus einem gebogenen nicht-magnetischen Metallblech, wie z. B. Aluminum oder dergleichen, um das Magnetfeld nicht zu beeinflussen. Die Abdeckung 1 weist eine Schräge 1a als Transportführung auf, sodass das zu detektierende Objekt 20, das nachstehend kurz als Messobjekt 20 bezeichnet wird, längs der Schräge während des Transportes transportiert werden kann. Die Schräge 1a kann dabei verhindern, dass das Messobjekt 20 in irgendwelchen Richtungen transportiert wird, ausgenommen in der Transportrichtung, also der Y-Richtung.
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Die Abdeckung 1 hat die Funktion, die Magnetsensorvorrichtung gegenüber irgendwelchen Stößen und Abrieb durch einen Aufprall und Reiben zu schützen, wenn das Messobjekt 20 auf der Magnetsensorvorrichtung transportiert wird. Ferner erfolgt eine Wechselwirkung zwischen dem Signalverstärkungs-IC 5 und Licht, was ein Rauschen erzeugt.
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Die Abdeckung hat auch die Funktion, Licht von außen abzusperren, sodass dieses nicht in den Signalverstärkungs-IC 5 eintritt. Die Abdeckung 1 ist zwischen dem Messobjekt 20 und dem Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt angeordnet. Daher ist das für die Abdeckung 1 zu verwendende Material vorzugsweise ein nicht-magnetisches Material, um das magnetische Abtastvermögen nicht zu beeinträchtigen.
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Bei der Ausführungsform 1 ist vorgesehen, dass die Abdeckung 1 beispielsweise aus einem gebogenen Metallblech hergestellt ist. Es gibt keine Einschränkungen hinsichtlich der Materialien und der Herstellungsverfahren, wenn das Material die oben erwähnten Eigenschaften und Funktionen besitzt. Beispielsweise kann die Abdeckung 1 aus einem Kunstharz geformt werden, das einen Lichtblockiereffekt aufweist.
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Wie in 1 dargestellt, ist das Gehäuse 2 eine Komponente, um andere Elemente im Innenraum unterzubringen. 4A zeigt eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Gehäuses der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1, bei Betrachtung von der Transportwegseite. 4B zeigt eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung des Gehäuses der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1, bei Betrachtung von unten.
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Das Gehäuse 2 ist aus einem schwarzen Harz geformt, bei dem eine Stufe 2a, eine Öffnung 2b, eine Öffnung 2c, ein Abdeckungsträger 2d, eine Öffnung 2e, eine Platten-Montagefläche 2f sowie ein Platten-Montageloch 2g ausgebildet sind. Der Träger 7, in welchem die Sensorplatte 3, das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt, der Signalverstärkungs-IC 5 und der Draht 6 integriert sind, ist zwischen der Abdeckung 1 und der Stufe 2a dazwischengesetzt und in der Z-Richtung abgestützt.
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Die Öffnung 2b positioniert in der X-Richtung und in der Y-Richtung den Träger 7, in welchem die Sensorplatte 3, das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt, der Signalverstärkungs-IC 5 und der Draht 6 integriert sind. Die Öffnung 2c positioniert den integrierten Magneten 9 und das Joch 10 in der X-Richtung und in der Y-Richtung. Der Abdeckungsträger 2d bildet eine äußere Oberfläche, die zu der Transportrichtung 21 des Messobjekts 20 abgeschrägt ist. Die abgeschrägte Oberfläche der Abdeckung 1 steht entlang dem Abdeckungsträger 2d in Kontakt und ist an dem Gehäuse 2 befestigt.
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Wenn der Kühlkörper 11 an dem Joch 10 angebracht ist, so bildet die Öffnung 2e Flächen, welche den Kühlkörper 11 in der X-Richtung und in der Y-Richtung positionieren. Die Signalverarbeitungsplatte 13 ist an dem Platten-Montageloch 2g unter Verwendung eines Befestigungselements 8 positioniert, beispielsweise einer Schraube, die in das Platten-Montageloch 13a eindringt, welche in der Signalverarbeitungsplatte 13 ausgebildet ist; auf diese Weise ist die Signalverarbeitungsplatte 13 an der Platten-Montagefläche 2f angebracht.
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Da der Signalverstärkungs-IC 5 mit Licht reagiert und Rauschen erzeugen kann, hat das Gehäuse 2 daher auch die Funktion einer Lichtabsperrung, sodass Licht von außen den Signalverstärkungs-IC 5 nicht erreicht. Bei der Ausführungsform 1 ist angegeben, dass geformtes schwarzes Harz verwendet wird, um das Gehäuse 2 auszubilden. Sofern die oben angegebenen Funktionen in ausreichendem Maße erfüllt werden, bestehen keine Einschränkungen hinsichtlich der Materialien und der Herstellungsverfahren für das Gehäuse.
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Wie in 1 dargestellt, ist die Sensorplatte 3 aus einem nicht-leitfähigen Element 3a, dem leitfähigen Element 3b und einem leitfähigen Element 3c gebildet. In dem nicht-leitfähigen Element 3a ist ein Raum ausgebildet, sodass die Abdeckung 1 mit dem Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt, dem Signalverstärkungs-IC 5 und dem Draht 6 nicht in Kontakt steht. In dem leitfähigen Element 3b ist eine Verdrahtung ausgebildet, um elektrische Signal des Elementes 4 mit Magnetoresistenzeffekt und des Signalverstärkungs-IC 5 zu übertragen. Das leitfähige Element 3c ist mit einem Kabel 15 elektrisch verbunden und überträgt elektrische Signale zu der Signalverarbeitungsplatte 13.
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5A zeigt eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in welchem die Sensorplatte, der Träger, das Element mit Magnetoresistenzeffekt und der Signalverstärkungs-IC in der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zusammengebaut sind. Die Sensorplatte 3, der Träger 7, das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt und der Signalverstärkungs-IC 5 bilden zusammen einen Detektor. 5 zeigt eine Schnittansicht zur Erläuterung eines derartigen Detektors gemäß Ausführungsform 1. Die Sensorplatte 3 ist an einer Oberfläche des Trägers 7 in der positiven Z-Richtung angebracht. Die Sensorplatte 3 ist in der Z-Richtung positioniert und steht mit dem Träger 7 in Kontakt.
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Ein Positionierungsloch 3d ist in der Sensorplatte 3 ausgebildet, und ein Positionierungsloch 7c ist in dem Träger 7 ausgebildet. Positionen in der X-Richtung und in der Y-Richtung werden beispielsweise bestimmt durch das Einsetzen eines Stiftes durch das Positionierungsloch 3d und das Positionierungsloch 7c und deren Fixierung in diesen Positionen. Die zumindest zwei Positionierungslöcher 3d und die zumindest zwei Positionierungslöcher 7c sind jeweils entsprechend ausgebildet.
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Das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt ist mit einem Klebstoff oder dergleichen an derselben Oberfläche wie der Oberfläche befestigt, an der die Sensorplatte 3 des Weichmagnet-Trägers 7a montiert ist. Die Position des Elementes 4 mit Magnetoresistenzeffekt in der Z-Richtung ist bestimmt durch das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt, das mit dem Weichmagnet-Träger 7a in Kontakt steht.
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Das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt ist im Inneren einer Öffnung 3e für dieses Element mit Magnetoresistenzeffekt der Leiterplatte 3 angeordnet.
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Zwei Zentren an beiden Enden der Positionierungslöcher 3d der Sensorplatte 3 sind durch ein imaginäres Liniensegmet verbunden, und das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt ist parallel zu dem imaginären Liniensegment angeordnet und befestigt, sodass die Position des Elementes 4 mit Magnetoresistenzeffekt in der Y-Richtung bestimmt ist.
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Außerdem ist das Zentrum des oben erwähnten imaginären Liniensegmentes und das Zentrum des Elementes 4 mit Magnetoresistenzeffekt in der X-Richtung das gleiche, und damit ist die Position des Elementes 4 mit Magnetoresistenzeffekt in der X-Richtung bestimmt. Wenn ein Bedarf für die Positionierung des Detektorbereiches der Magnetsensorvorrichtung besteht, dann können deren Positionen in der X-Richtung und der Y-Richtung versetzt werden, und zwar parallel zu der X-Richtung und der Y-Richtung.
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Das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt detektiert eine Änderung der Transportrichtungskomponente des Magnetfeldes, das von dem Messobjekt 20 erzeugt wird, einschließlich der magnetischen Komponenten, wie z. B. von einer Banknote, die in der Transportrichtung 21 transportiert wird. Die Änderung der Transportrichtungskomponente des Magnetfeldes ändert den Widerstandswert des Elementes 4 mit Magnetoresistenzeffekt und ändert damit ein Signal, was von dem Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt abgegeben wird.
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Der Signalverstärkungs-IC 5 verstärkt das Signal, das von dem Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt abgegeben wird. Der Draht 6 verbindet elektrisch das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt und den Signalverstärkungs-IC 5 mit dem leitfähigen Element 3b der Sensorplatte 3.
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Wie in 1 und 5B dargestellt, ist der Signalverstärkungs-IC 5 mit einem Klebstoff oder dergleichen auf derselben Oberfläche befestigt wie der Oberfläche, auf der die Sensorplatte 3 des nicht-magnetischen Trägers 7b angebracht ist, und die Position in Z-Richtung wird von dem Signalverstärkungs-IC 5 bestimmt, der mit dem nicht-magnetischen Träger 7b in Kontakt steht. Die Positionen in X-Richtung und Y-Richtung des Signalverstärkungs-IC 5 werden so bestimmt, dass die Zentren in der X-Richtung und der Y-Richtung des Signalverstärkungs-IC 5 und die Zentren einer Öffnung 3f für den Signalverstärkungs-IC 5 in der X-Richtung und der Y-Richtung an denselben Positionen festgelegt sind.
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Wie in 1, 3A und 3B dargestellt, weist der Träger 7 einen Weichmagnet-Träger 7a und einen nicht-magnetischen Träger 7b auf. Die Position in Z-Richtung des Trägers 7 wird dadurch bestimmt, dass eine Oberfläche des Trägers 7 in der Z-Richtung mit der Stufe 2a des Gehäuses in Kontakt gebracht wird, und jede Position in der X-Richtung und der Y-Richtung des Trägers 7 wird jeweils dadurch bestimmt, dass die Oberflächen in der X-Richtung und der Y-Richtung des Trägers 7 mit der Öffnung 2b in Kontakt gebracht werden. Der Träger 7 hat die Funktion, die Sensorplatte 3 in der Z-Richtung abzustützen, und der Weichmagnet-Träger 7a hat die Funktion, die Richtung des Magnetfeldes anzuordnen, das von dem Magneten 9 in der Z-Richtung erzeugt wird.
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6A zeigt eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Magnetfeldgenerators in der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1. 6B zeigt eine Schnittansicht zur Erläuterung des Magnetfeldgenerators gemäß Ausführungsform 1. Der Magnetfeldgenerator weist den Magneten 9, das Joch 10 und die Führung 14 auf. Der quadratische U-förmige Querschnitt der Führung 14 parallel zu der YZ-Ebene erstreckt sich in der X-Richtung, und die eine Oberfläche der Führung 14 steht mit einer Oberfläche des Trägers 7 in der negativen Z-Richtung in Kontakt.
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Die Oberfläche der Führung 14 parallel zu der XZ-Ebene steht in der Z-Richtung von den beiden Enden der Oberfläche, die mit dem Träger 7 in der Neben-Abtastrichtung in Kontakt steht, und die Führung 14 hat eine Struktur, bei der der Magnet 9 in den Innenraum des quadratischen U-förmigen Querschnitts passt. Die Führung 14 ist an dem Träger 7 mit einem Klebestoff oder dergleichen befestigt. Die Führung 14 ist aus einem nicht-magnetischen Metall, wie z. B. Aluminium, oder Kunstharz geformt, aber aus den nachstehend beschriebenen Gründen zur Strahlungsverbesserung ist ein nicht-magnetisches Metall wünschenswert. Beispielsweise kann die Führung 14 durch einen Metallextrusionsprozess geformt werden.
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Der Magnet 9 ist in einem Zustand gehalten, in welchem er mit der Führung 14 in Kontakt steht, die zwischen dem Magnet 9 und dem Träger 7 dazwischengesetzt ist, und zwar wegen der Anziehungskraft, welche den Weichmagnet-Träger 7a durch Magnetismus anzieht. Beispielsweise wird ein Neodym-Sintermagnet für den Magneten 9 verwendet.
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Das Joch 10 ist eine Metallplatte mit Weichmagnetismus, die durch die Magnetwirkung des Magneten 9 gegen die Oberfläche des Magneten 9 gezogen wird, und zwar auf der gegenüberliegenden Seite des Trägers 7 in der negativen Z-Richtung. Ein Seitenwandbereich der Führung 14 ist in der Y-Richtung des Joches 10 vorhanden, und der Seitenwandbereich begrenzt die Bewegung des Joches 10 in der Y-Richtung. Das Joch 10 besteht aus einem weichmagnetischen Körper, wie z. B. rostfreiem Stahl, Eisen oder dergleichen.
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Der in 1 dargestellte Kühlkörper 11 ist ein Element zum Abstrahlen von Wärme aus dem Innenraum der Magnetsensorvorrichtung an die äußere Umgebungsluft und steht in engem Kontakt mit der äußersten Oberfläche der Führung 14 auf der gegenüberliegenden Seite des Trägers 7; dabei steht der Kühlkörper 11 mit einer Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite einer Oberfläche des Jochs 10 in Kontakt, das mit dem Magnet 9 in Kontakt steht.
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Der Kühlkörper 11 ist zweckmäßigerweise aus einem nicht-magnetischen Metall, wie z. B. Aluminium oder dergleichen geformt. Der Kühlkörper 11 ist in die Öffnung 2c in dem Gehäuse 2 eingepasst und mit einem Klebstoff oder dergleichen befestigt. Die Signalverarbeitungsplatte 13 ist elektrisch mit der Sensorplatte 3 durch das Kabel 15 verbunden und an der Außenseite des Kühlkörpers 11 auf der gegenüberliegenden Seite der Oberfläche montiert, die mit der Abdeckung 1 des Gehäuses 2 in Kontakt steht.
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Wie in 1 und 6B dargestellt, hat der Querschnitt der Führung 14, der parallel zu der YZ-Ebene liegt, eine quadratische U-förmige Gestalt. Der Magnet 9 und das Joch 10 sind in den Innenraum des quadratischen U-förmigen Querschnitts der Führung 14 eingepasst, und dieser Querschnitt begrenzt die Bewegung des Magneten 9 und des Jochs 10 der Y-Richtung. Der Magnet 9 ist in einer Position angeordnet, die näher bei dem Träger 7 liegt als die des Joches 10.
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Die Dimensionen des Magneten 9 und des Jochs 10 in der X-Richtung und der Y-Richtung sind gleich den Dimensionen im Innenraum der Führung 14 in der X-Richtung und der Y-Richtung. Das Joch 10 ist in einem Zustand gehalten, in dem es von dem Magneten 9 angezogen ist und mit diesem in Kontakt steht, und zwar aufgrund der Magnetkraft des Magneten 9. Außerdem kann ein Klebstoff oder dergleichen zur Unterstützung der Halterung des Joches 10 durch die Magnetkraft verwendet werden.
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Die integrierte Führung 14, der Magnet 9 und das Joch 10 bilden zusammen einen Magnetfeldgenerator. Der Magnetfeldgenerator ist parallel zu einer Reihe von Elementen 4 mit Magnetoresistenzeffekt in der Längsrichtung angeordnet. Der Magnet 9 hat die Funktion, ein Magnetfeld zu erzeugen und das Messobjekt 20 mit einer Magnetkraft zu beaufschlagen, während das Joch 10 die Funktion hat, das Magnetfeld zu verstärken, das von dem Magneten 9 erzeugt wird. Die Führung 14 ist zweckmäßigerweise aus einem nicht-magnetischen Material gebildet, um das Magnetfeld nicht zu beeinträchtigen.
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Die Position des Magnetfeldgenerators in Z-Richtung ist bestimmt durch einen Kontakt einer Träger-Anhaftungsfläche 14a der Führung 14 mit einer Oberfläche, die einer Oberfläche gegenüberliegt, an der das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt des Trägers 7 befestigt ist. Die Position des Magnetfeldgenerators in der X-Richtung wird dadurch bestimmt, dass man das Zentrum der Führung 14 in der X-Richtung und das Zentrum des Elementes 4 mit Magnetoresistenzeffekt in der X-Richtung auf dieselbe Position legt, und die Position in der Y-Richtung wird dadurch bestimmt, dass man das Zentrum der Führung 14 in der Y-Richtung und das Zentrum des Elementes 4 mit Magnetoresistenzeffekt in der Y-Richtung auf dieselbe Position legt. Die Führung 14 ist an dem Träger 7 unter Verwendung eines Klebstoffs oder dergleichen befestigt.
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Wenn sich die Position der Führung 14 in der Y-Richtung ändert, dann ändert sich auch die Position des Magneten 9, der in den Innenraum der Führung 14 eingepasst ist, in der Y-Richtung, und dadurch ändern sich die Magnetkräfte, die auf das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt und das Messobjekt 20 wirken. Daher sollte die Position der Führung 14 in der Y-Richtung genau eingestellt werden, während das Leistungsvermögen der Magnetsensorvorrichtung beobachtet wird.
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Die Führung 14 ist an dem Träger 7 befestigt. Der Magnet 9 wird durch die Anziehungskraft gehalten, die bewirkt, dass der Magnet 9 über die Führung 14 hinweg dicht an den Weichmagnet-Träger 7a herankommt, wobei die Anziehungskraft eine Magnetkraft ist. Somit ist der Magnet 9 in der X-Richtung gleitend verschiebbar, während der Magnet gegen die Führung 14 angezogen und von dieser gehalten wird.
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Ein elastisches Befestigungsmaterial, wie z. B. ein Klebstoff auf Silikonbasis oder dergleichen kann in Kombination zur Fixierung des Magneten 9 und der Führung 14 verwendet werden, und zwar als Unterstützung, um die Position des Magneten 9 durch die Magnetkraft aufrechtzuerhalten.
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Bei der Ausführungsform 1 gemäß der Erfindung wird beispielsweise ein Metall extrudiert und zu der Führung 14 geformt. Es bestehen jedoch keinerlei Einschränkungen hinsichtlich der Materialien und der Herstellungsmethoden, solange das jeweilige Element die oben beschriebene Funktion in ausreichendem Maße ausübt.
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Wie in 1 dargestellt, ist der Kühlkörper 11 mit der äußersten Oberfläche der Führung 14 auf der gegenüberliegenden Seite des Trägers 7 und mit der Oberfläche des Joches 10 auf der gegenüberliegenden Seite des Magneten 9 mit einem Klebstoff oder dergleichen verbunden, sodass die Position des Kühlkörpers 11 in der Z-Richtung bestimmt ist. Die Position in X-Richtung und die Position in der Y-Richtung des Kühlkörpers 11 werden dadurch bestimmt, dass jede von der Oberfläche in X-Richtung und der Oberfläche in Y-Richtung des Kühlkörpers 11 mit der Öffnung 2e des Gehäuses in Kontakt gebracht werden.
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Der Kühlkörper 11 hat die Funktion, die Wärme nach außen abzuführen, die hauptsächlich von dem Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt und dem Signalverstärkungs-IC 5 erzeugt werden, und zu verhindern, dass die Magnetsensorvorrichtung selbst auf eine hohe Temperatur aufgeheizt wird.
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Wie in 1 dargestellt, wird die Position der Signalverarbeitungsplatte 13 in Z-Richtung dadurch bestimmt, dass eine der Oberflächen der Signalverarbeitungsplatte 13 in der Z-Richtung mit der Platten-Montagefläche 2f des Gehäuses 2 in Kontakt gebracht wird. Ferner werden die Position in der X-Richtung und die Position in der Y-Richtung der Signalverarbeitungsplatte 13 dadurch bestimmt, dass die Signalverarbeitungsplatte 13 unter Verwendung von einem Befestigungselement 8 befestigt wird, und zwar in einem Zustand, in welchem die Achse des Platten-Montageloches 2g des Gehäuses 2 und die Achse des Platten-Montagelochs 13a der Signalverarbeitungsplatte 13 ausgefluchtet sind.
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Das Befestigungselement 8 kann dabei eine Schraube sein, oder es kann ein Verstemmen oder dergleichen verwendet werden, um die Signalverarbeitungsplatte 13 an dem Gehäuse 2 zu befestigen. Das Befestigungsverfahren selbst spielt dabei keine Rolle, sofern eine zuverlässige Befestigung erfolgt.
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Nachstehend wird ein Verfahren zum Herstellen einer Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 beschrieben. Der grundlegende Prozess dieses Herstellungsverfahrens umfasst einen Träger-Montageprozess, einen Sensorplatten-Montageprozess, einen Magnetfeldgenerator-Montageprozess sowie einen Endmontageprozess. Unter diesen Herstellungsschritten muss der Träger-Montageprozess durchgeführt werden, bevor der Sensorplatten-Montageprozess erfolgt, während der Endmontageprozess erst nach diesen Prozessen stattfinden kann.
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Wie in 3A und 3B dargestellt, ist der Träger-Montageprozess ein Prozess zum Befestigen des Weichmagnet-Trägers 7a in einer Öffnung 7d des nicht-magnetischen Trägers 7b. Die Befestigungsmethoden umfassen eine Haftverbindung mit einem Kunstharzklebstoff oder eine Verbindung durch Verstemmen. Wenn eine Differenz in der Dicke zwischen dem Weichmagnet-Träger 7a und dem nicht-magnetischen Träger 7b vorliegt, so wird die eine Oberfläche in der Z-Richtung als Referenz fixiert, sodass keine Stufe an der Referenzfläche auftritt.
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Die Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 besitzt einen Weichmagnet-Träger 7a, der die Funktion hat, die Richtung des Magnetfeldes auszurichten, das von dem Magneten 9 in der Z-Richtung erzeugt wird. Es gibt jedoch einen Fall, in dem die Anordnung des Magnetfeldes in der Z-Richtung nicht erforderlich ist, abhängig von der erforderlichen Empfindlichkeit der Magnetsensorvorrichtung. In diesem Falle ist der Weichmagnet-Träger 7a nicht erforderlich, und der nicht-magnetische Träger 7b ohne die Öffnung 7d wird als Träger 7 verwendet. In diesem Falle ist ein Träger-Montageprozess nicht erforderlich.
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Der Sensorplatten-Montageprozess ist ein Prozess, bei dem der Träger 7 an der Sensorplatte 3 angebracht wird, und das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt sowie der Signalverstärkungs-IC 5 werden an dem Träger 7 angebracht und mit der Sensorplatte 3 verbunden. Ein Klebstoff wird auf eine Verbindungsfläche zwischen dem Träger 7 und der Sensorplatte 3 aufgetragen; ferner werden, in der oben beschriebenen Weise, das Positionierungsloch 3d und das Positionierungsloch 7c ausgefluchtet und durch das Einsetzen eines Stiftes oder dergleichen positioniert, und die Sensorplatte 3 wird an dem Träger 7 befestigt.
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Wie in 5A dargestellt, werden die jeweiligen Elemente 4 mit Magnetoresistenzeffekt und Signalverstärkungs-ICs 5 in einem Array angeordnet und parallel zu dem Liniensegment befestigt, welches die Positionierungslöcher 7c an beiden Enden verbindet, wobei zumindest zwei deartige Positionierungslöcher 7c in dem Träger 7 ausgebildet sind. Die Signalverstärkungs-ICs 5 und die Elemente 4 mit Magnetoresistenzeffekt sind jeweils elektrisch über das leitfähige Element 3b der Sensorplatte 3 und die jeweiligen Drähte 6 angeschlossen.
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Wenn die Sensorplatte 3, das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt und der Signalverstärkungs-IC 5 an dem Träger 7 angebracht werden, sollte die Montageoberfläche die gleiche Oberfläche sein wie die Oberfläche, an der der Weichmagnet-Träger 7a und der nicht-magnetische Träger 7b befestigt sind, und zwar ohne Stufe.
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Wenn das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt an dem Weichmagnet-Träger 7a angebracht wird, so ist darauf zu achten, dass das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt nicht aus der Öffnung 3e für dieses Element in der Sensorplatte 3 nach außen vorsteht, etwa zu der Plattenseite. Wenn der Signalverstärkungs-IC 5 an dem nicht-magnetischen Träger 7 montiert wird, ist in ähnlicher Weise darauf zu achten, dass der Signalverstärkungs-IC 5 nicht aus der Öffnung 3f für diesen Signalverstärkungs-IC der Sensorplatte 3 nach außen vorsteht, etwa zu der Plattenseite.
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Wie in 6A und 6B dargestellt, ist der Magnetfeldgenerator-Montageprozess ein Prozess zur Integration von der Führung 14, dem Magneten 9 und dem Joch 10. Die Anzahl von Magneten 9 ist nicht auf einen Magneten beschränkt, und es kann auch eine Vielzahl von Magneten 9 in der Haupt-Abtastrichtung angeordnet und integriert werden.
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Der Magnet 9 und das Joch 10 werden in einer Aussparung in der Führung 14 eingepasst, die einen quadratischen U-förmigen Querschnitt besitzt. Die Führung 14 und das Joch 10 werden derart angeordnet, dass sie vier Oberflächen des Magneten 9 in der Y-Richtung und in der Z-Richtung umgeben. Das Joch 10 wird von der Magnetkraft des Magneten 9 gehalten. Dabei kann jedoch die Haltekraft der Magnetkraft unterstützt werden, indem man einen Klebstoff oder dergleichen verwendet, sodass die Position des Joches 10 sich nicht ändert.
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Da die Kraft zur Halterung des Magneten 9 und des Joches 10 nicht auf die Aussparung der Führung 14 aufgebracht wird, können der Magnet 9 und die Führung 14 provisorisch mit einem Klebstoff oder dergleichen fixiert werden, sodass sie sich nicht bei dem Montageprozess lösen. In diesem Falle sind elastische Befestigungsmaterialien, wie z. B. ein Klebstoff auf Silikonbasis, zweckmäßig als temporäre Befestigungsmaterialien.
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Die Position in Z-Richtung und die Position in Y-Richtung des Magneten 9 werden bestimmt durch das Einsetzen des Magneten 9 in die Aussparung der Führung 14 und in Kontakt bringen mit der Bodenfläche der Aussparung und einem Paar von Seitenwänden, die an beiden Enden von der Bodenfläche in der Transportrichtung vorstehen. Die Positionen in Längsrichtung von dem Magneten 9 und der Führung 14 werden dadurch bestimmt, dass man die eine Oberfläche von dem einen Ende in der Längsrichtung der Führung 14 bündig macht mit der einen Oberfläche des einen Endes in der Längsrichtung des Magneten 9.
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Die Position in Z-Richtung des Joches 10 wird bestimmt durch Anbringen des Joches 10 an der Oberfläche des Magneten 9 in der Z-Richtung, wobei die Oberfläche mit der Führung 14 nicht in Kontakt steht. Die Position in X-Richtung des Joches 10 wird dadurch bestimmt, dass man die eine Oberfläche an dem einen Ende in der X-Richtung des Joches 10 bündig macht mit der einen Oberfläche an dem einen Ende in der X-Richtung des Magneten 9. Die Position in der Y-Richtung des Joches 10 wird dadurch bestimmt, dass man die Oberfläche des einen Endes in der Y-Richtung des Joches 10 bündig macht mit der einen Oberfläche des einen Endes in der Y-Richtung des Magneten 9.
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Der Endmontageprozess ist ein Prozess, bei dem der Magnetfeldgenerator mit dem Träger 7 verbunden wird, an dem die Sensorplatte 3 befestigt ist. Dann erfolgt eine Unterbringung und Befestigung in dem Gehäuse 2. Dann wird der Kühlkörper 11 an dem Magnetfeldgenerator befestigt, und die Abdeckung 1 sowie die Signalverarbeitungsplatte 13 werden an dem Gehäuse 2 befestigt.
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7 zeigt eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Zustands, in welchem ein Sensor und der Magnetfeldgenerator der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 miteinander verbunden sind. Die Träger-Anhaftungsfläche 14a der Führung 14 für den Magnetfeldgenerator steht in Kontakt mit einer Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite der Oberfläche, auf der die Sensorplatte 3 des Trägers 7 befestigt ist.
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Die Führung 14 ist längs des Weichmagnet-Trägers 7a ausgebildet, und das Zentrum der Führung 14 in der X-Richtung und das Zentrum des Weichmagnet-Trägers 7a in der X-Richtung sind ausgefluchtet. Da das Leistungsvermögen der Magnetsensorvorrichtung in Abhängigkeit von der Position des Magneten 9 ändert, der in die Führung 14 eingepasst ist, kann eine Spanneinrichtung verwendet werden, die in der Lage ist, die Fixierungsposition des Magneten 9 einzustellen.
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Die Anziehungskraft, die durch die Magnetkraft bewirkt, dass der in die Führung 14 eingesetzte Magnet 9 dicht an den Weichmagnet-Träger 7a herankommt, funktioniert aufgrund des Kontaktes zwischen der Führung 14 und dem Träger 7. Somit wird die Position des Magneten 9 in der Z-Richtung in dem Zustand festgehalten, in welchem er in die Führung 14 eingepasst ist. Es gibt auch Fälle, in denen die Führung 14 und der Magnet 9 provisorisch befestigt werden unter Verwendung von Klebstoff oder dergleichen. In einem solchen Falle sind die provisorischen Befestigungsmaterialien zweckmäigerweise elastische Fixierungsmaterialien, wie z. B. Klebstoffe auf Silikonbasis oder dergleichen.
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8 zeigt eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Zustands, in dem der Sensor und der Magnetfeldgenerator in dem Gehäuse der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zusammengebaut werden. In dem Zustand der Verbindung von dem Sensor und dem Magnetfeldgenerator wird die Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite der Oberfläche, an der die Sensorplatte 3 des Trägers 7 haftet, mit der Stufe 2a des Gehäuses 2 in Kontakt gebracht; die Oberfläche des Trägers 7 in der X-Richtung und die Oberfläche der Öffnung 2b des Gehäuses 2 in der X-Richtung werden in Kontakt miteinander gebracht; die Oberfläche des Trägers 7 in der Y-Richtung und die Öffnung 2b des Gehäuses 2 in der Y-Richtung werden in Kontakt miteinander gebracht, und der Träger 7 wird in die Öffnung 2b eingepasst. Dann wird der Magnet 9 in die Öffnung 2c in dem Gehäuse 2 eingepasst.
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9 zeit eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Zustands, in welchem ein Kühlkörper an der Anordnung angebracht wird, die in 8 dargestellt ist. Der Kühlkörper 11 wird mit der äußersten Oberfläche der Führung 14 verbunden, die dem Träger 7 gegenüberliegt, und mit einer Oberfläche des Jochs 10 verbunden, die der Oberfläche gegenüberliegt, an der der Magnet 9 haftet. Die Position in der X-Richtung und die Position in der Y-Richtung des Kühlkörpers 11 werden dadurch bestimmt, dass der Kühlkörper 11 in die Öffnung 2e des Gehäuses 2 eingepasst wird.
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10 zeigt eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Zustands, in welchem eine Abdeckung an der Anordnung angebracht wird, die in 9 dargestellt ist. Eine Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite der Transportebene 1b der Abdeckung 1 wird mit einer Oberfläche auf der gegenüberliegenden Seite des Trägers 7 der Sensorplatte 3 verbunden. Die Abdeckung 1 wird derart angebracht, dass die Abdeckung 1 die eine Seite des Gehäuses 2 in der Z-Richtung überdeckt. Die Position der Abdeckung 1 in der X-Richtung wird bestimmt durch Ausfluchten des Zentrums der Abdeckung 1 in der X-Richtung und des Zentrums des Gehäuses 2 in der X-Richtung.
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Wie in 1 und 4B dargestellt, steht die eine Oberfläche der Signalverarbeitungsplatte 13 in der Z-Richtung in Kontakt mit der Platten-Montagefläche 2f des Gehäuses 2; die Mittelachsen von mindestens zwei Platten-Montagelöchern 13a, die in der Signalverarbeitungsplatte 13 ausgebildet sind, und die Mittelachsen von mindestens zwei Platten-Montagelöchern 2g, die in dem Gehäuse 2 ausgebildet sind, sind miteinander ausgefluchtet; und die Positionen der Signalverarbeitungsplatte 13 und des Gehäuses 2 in der X-Richtung sowie die Positionen der Signalverarbeitungsplatte 13 und des Gehäuses 2 in der Y-Richtung werden dadurch bestimmt, dass sie unter Verwendung von Befestigungselementen 18 befestigt werden. Außerdem sorgt das Kabel 15 für eine elektrische Verbindung von der Signalverarbeitungsplatte 13 und der Sensorplatte 3.
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Die oben beschriebenen Schritte führen zur Beendigung des Endmontageprozesses, und die Magnetsensorvorrichtung gemäß 1 bis 2B ist fertiggestellt. Außerdem besitzt die Führung 14 gemäß Ausführungsform 1 zwei Seitenwandbereiche längs der jeweiligen beiden Seitenoberflächen an beiden Enden des Magneten 9 in der Y-Richtung. Wenn eine Bewegung von Bewegungen des Magneten in der positiven oder negativen Y-Richtung an der Seitenoberfläche der Öffnung 2c in dem Gehäuse 2 reguliert werden kann, dann braucht nur der gegenüberliegende Seitenwandbereich ausgebildet zu sein.
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Wenn bei der Ausführungsform 1 die Führung 14 zwei Seitenwandbereiche aufweist, die sich längs der jeweiligen zwei Seitenwände an beiden Enden des Magneten 9 in der Y-Richtung erstrecken, dann kann ein zusätzlicher Arbeitsraum in der Öffnung 2c in der Y-Richtung ausgebildet sein. Damit ist es leicht, die Position des Magneten 9 in der Y-Richtung für das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt einzustellen.
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Außerdem ist der Magnet 9 säulenförmig. Sein Querschnitt ist jedoch nicht darauf beschränkt, dass er rechteckig oder quadratisch ist. Beispielsweise kann sein Querschnitt auch trapezförmig oder parallelogrammförmig sein. Wenn beispielsweise der Querschnitt des Magneten 9 asymmetrisch bezüglich der ZX-Ebene ist, wie bei einem Parallelogramm, dann wird das Magnetfeld in der ZX-Ebene asymmetrisch. Anschließend wird das Verhalten eines Magneten 9 beschrieben, wenn sich die Temperatur der Magnetsensorvorrichtung ändert.
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Wenn sich die Temperatur des Magneten 9 bei einer Temperaturänderung der Magnetsensorvorrichtung ändert, und zwar im Verhältnis zu dem Wert der Temperaturänderung und den Dimensionen des Magneten 9, so erfolgt eine Expansion oder Kontraktion der jeweiligen Dimensionen des Magneten 9 in den Richtungen X, Y und Z. Die Dimensionen in der Y-Richtung und der Z-Richtung des Magneten 9 sind relativ klein im Verhältnis zu der Länge in der X-Richtung und werden durch eine Temperaturänderung nicht stark verändert.
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Eine Temperaturänderung vergrößert jedoch die Länge des Magneten 9 in der X-Richtung im Verhältnis zu der Lesebreite der Magnetsensorvorrichtung. Um eine lange Magnetsensorvorrichtung zu erhalten, ist es erforderlich, die Länge des Magneten in der X-Richtung zu vergrößern. Der Änderungswert der Länge des Magneten 9 in der X-Richtung nimmt im Verhältnis zu der Länge in der X-Richtung zu, wenn sich die Temperatur der Magnetsensorvorrichtung ändert.
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Wenn der Magnet 9 in der X-Richtung aufgrund einer Temperaturänderung sich ausdehnt oder zusammenzieht, so ändern sich die Position in der X-Richtung und die Position in der Z-Richtung nicht aufgrund der magnetischen Anziehungskraft, die dafür sorgt, dass der Magnet 9 dicht an den Weichmagnet-Träger 7a herangezogen wird, und zwar, weil die Magnetkraft von dem Magneten ausgeübt wird und weil der Magnet mit der Führung 14 in Kontakt steht. Daher erfolgt eine Expansion oder Kontraktion des Magneten 9 nur in der X-Richtung längs der Führung 14.
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Der Magnet 9 kann mit der Führung 14 und dem Joch 10 unter Verwendung eines Klebstoffs oder dergleichen verbunden sein. Es ist jedoch erforderlich, einen weichen Klebstoff, wie z. B. vom Typ eines Silikons zu verwenden, um eine Expansion oder Kontraktion des Magneten 9 relativ zu der Führung 14 in der X-Richtung nicht zu begrenzen.
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Um zu verhindern, dass sich die Position des Magneten 9 verlagert, kann der Magnet 9 fest angebracht werden an dem Joch 10, der aus rostfreiem Stahl besteht, und dem Träger 7, der aus Messing besteht, in dem man ein hartes Kunstharz verwendet, beispielsweise vom Typ eines Epoxidharzes. Dabei wird angenommen, dass der Träger 7 aus dem Weichmagnet-Träger 7a aus rostfreiem Stahl und dem nicht-magnetischen Träger 7b aus Messing gebildet ist. Im Allgemeinen liegt der lineare Ausdehnungskoeffizient von rostfreiem Stahl zwischen 9 und 18 (10–6/K) während der lineare Ausdehnungskoeffizient von Messing zwischen 18 und 23 (10–6/K) liegt.
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Wenn ein Neodym-Sintermagnet für den Magneten 9 bei der Ausführungsform 1 verwendet wird, so wird angenommen, dass der Magnet 9 in der Z-Richtung magnetisiert ist und im Allgemeinen liegt der lineare Ausdehnungskoeffizient von einem Neodym-Sintermagnet bei –2,3 (10–6/K) in den Richtungen orthogonal zu der Magnetisierung (X-Richtung und Y-Richtung) und bei 6,8 (10–6/K) in einer Richtung parallel zu der Magnetisierung (Z-Richtung).
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Die linearen Ausdehnungskoeffizienten von rostfreiem Stahl und Messing und der lineare Ausdehnungskoeffizient von einem Neodym-Sintermagneten haben entgegengesetzte Richtungen zueinander. Wenn daher eine Temperaturänderung in einem Zustand auftritt, in welchem der Magnet 9 stark befestigt ist, wird eine Kraft parallel zu der Haftfläche zwischen dem Joch 10 oder dem Träger 7 und dem Magneten 9 aufgebracht, deren lineare Ausdehnungen unterschiedlich sind. Die Kraft parallel zu der Oberfläche führt zu einer Verdrehung oder Beschädigung des Magneten 9.
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Bei der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 ist die Führung 14, die den Magneten 9 hält, an dem Träger 7 befestigt. Der Magnet 9 wird durch die Anziehungskraft gehalten, welche dafür sorgt, dass der Magnet 9 dicht an den Weichmagnet-Träger 7a herankommt, und zwar durch die Magnetkraft über die Führung 14 hinweg. Da der Magnet 9 durch die Magnetkraft angezogen und an der Führung 14 gehalten wird, ist der Magnet 9 in der X-Richtung in Bezug auf die Führung 14 verschiebbar.
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Wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, so erfolgt auch dann, wenn die Werte der Expansion/Kontraktion des Trägers 7 und des Magneten 9 unterschiedlich sind, eine Expansion/Kontraktion des Magneten 9 bezüglich der Führung 14, ohne dass diese durch die Führung 14 reguliert wird. Auf diese Weise wird auf den Magneten 9 keine Spannung ausgeübt. In Folge dessen erfolgt keine Verdrehung oder Verwerfung des Magneten 9, und dieser wird nicht beschädigt.
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Ferner wird bei der Ausführungsform 1 die Aluminiumführung 14 an dem Träger 7 mit einem Klebstoff oder dergleichen befestigt. Da der lineare Ausdehnungskoeffizient von Aluminium im Allgemeinen 23 (10–6/K) ist, erfolgt in Abhängigkeit von der Kombination mit Materialien des Trägers 7 beim Magneten 9 ein Verdrehen oder Verziehen sowie eine Beschädigung ähnlich wie bei dem fixierten Magneten 9.
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Allerdings beeinträchtigt Aluminium nicht den Magnetkreis, und die Querschnittsgestalt des Aluminiums kann verändert werden, unabhängig von dem Leistungsvermögen der Magnetsensorvorrichtung. Daher kann die Festigkeit vergrößert werden, indem man die Querschnittsform der Führung 14 verändert, und diese kann der Kraft entgegenwirken, die durch die Differenz der linearen Ausdehnungskoeffizienten hervorgerufen wird.
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Als nächstes wird die Art und Weise beschrieben, wie die Wärme, die in der Magnetsensorvorrichtung erzeugt wird, an die äußere Umgebung abgeführt wird.
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Die hauptsächlichen Wärmequellen in der Magnetsensorvorrichtung sind das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt und der Signalverstärkungs-IC 5. Bei der Ausführungsform 1 kann die Verwendung von Aluminium als Material für die Führung 14 in effizienter Weise die Wärme abführen, die bei dem Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt und dem Signalverstärkungs-IC 5 erzeugt wird, und zwar zu dem Kühlkörper 11.
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Die in dem Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt und dem Signalverstärkungs-IC 5 erzeugte Wärme wird zu dem Träger 7 geleitet, mit dem das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt und der Signalverstärkungs-IC 5 in Kontakt stehen. Die mit dem Träger 7 in Kontakt stehenden Komponenten sind die Sensorplatte 3, das Gehäuse 2 und die Führung 14. Von diesen Komponenten besteht das nicht-leitfähige Element 3a der Sensorplatte 3 aus Epoxidglas, und seine Wärmeleitfähigkeit ist gering, da die Wärmeleitfähigkeit von Epoxidglas im Allgemeinen 0,4 [(W/mK)] beträgt; daher wird die Wärme kaum abgeleitet, weil das nicht-leitfähige Element 3a kein Metall für die Wärmeabführung enthält.
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Ferner besteht das Gehäuse 2 aus Kunstharz, das eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt, wobei die Wärmeleitfähigkeit des allgemein verwendeten Polykarbonatharzes etwa 0,24 [(W/mK)] beträgt; somit wird Wärme kaum abgeführt. Der größte Teil der dem Träger 7 zugeführten Wärme wird zu der Führung 14 abgeleitet, wobei die Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Aluminiums im Allgemeinen 236 [(W/mK)] beträgt.
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Die Führung 14 steht mit dem Träger 7, dem Magneten 9, dem Joch 10 und dem Kühlkörper 11 in Kontakt. Die der Führung 14 von dem Träger 7 zugeführte Wärme wird zu dem Magneten 9, dem Joch 10 und dem Kühlkörper 11 geleitet. Der Magnet 9 steht nur mit der Führung 14 und dem Joch 10 in Kontakt. Daher wird die von der Führung 14 dem Magneten 9 zugeführte Wärme zu dem Joch 10 weitergeleitet.
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Da das Joch 10 nur mit der Führung 14, dem Magneten 9 und dem Kühlkörper 11 in Kontakt steht, wird die Wärme, die von der Führung 14 und dem Magneten 9 dem Joch 10 zugeführt wird, zu dem Kühlkörper 11 weitergeleitet. Da die Führung 14 direkt mit dem Kühlkörper 11 in Verbindung steht, wird die Wärme direkt von der Führung 14 dem Kühlkörper 11 zugeführt.
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Die Wärme des Kühlkörpers 11 wird weitergleitet und in die Öffnung 2e abgestrahlt und zu der Signalverarbeitungsplatte 13 sowie an die Umgebungsluft weitergeleitet, und zwar über das Verdrahtungsmuster der Signalverarbeitungsplatte, insbesondere Masse, und das Verdrahtungsmuster der Stromversorgung, sowie ein Durchgangsloch.
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Wenn der Magnet direkt mit dem Träger 7 in Kontakt steht, und zwar ohne die Führung 14, so wird die Wärme von dem Träger 7 zu dem Magneten 9 geleitet, von dem Magneten 9 zum Joch 10 weitergeleitet, und vom Joch 10 zum Kühlkörper 11 weitergeleitet und dann die äußere Umgebungsluft abgegeben.
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Wenn Aluminium als Material für die Führung 14 verwendet wird, so hat solches Aluminium eine höhere Wärmeleitfähigkeit als der Magnet 9; bei der Ausführungsform 1 wird ein Neodym-Sintermagnet verwendet, und ein derartiger Neodym-Sintermagnet hat im Allgemeinen eine Wärmeleitfähigkeit von 6,5 [(W/mK)]. Dabei wird mehr Wärme an den Kühlkörper 11 weitergeleitet und der Wert der Wärmeabgabe an die äußere Umgebungsluft kann bei der Konfiguration gemäß Ausführungsform 1 mit der Führung 14 vergrößert werden, und zwar im Vergleich mit einer Konfiguration ohne die Führung 14.
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Wenn die Wärmeabführung an die äußere Umgebungsluft zunimmt, so kann ein Temperaturanstieg in der Magnetsensorvorrichtung unterdrückt werden; dies führt dazu, dass eine Entmagnetisierung des Magneten 9 verhindert werden kann und ein stabiles Ausgangssignal ohne Empfindlichkeitsbeeinträchtigung erhalten werden kann.
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Ausführungsform 2
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11 zeigt eine Schnittansicht in einer Ebene orthogonal zu der Haupt-Abtastrichtung der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Bei der Ausführungsform 2 wird als Material für das Gehäuse 2 anstelle von Kunstharz mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit ein Metall verwendet, beispielsweise Magnesium, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Die Wärmeleitfähigkeit von Magnesium beträgt im Allgemeinen 156 [(W/mK)].
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Die Wärme, die von dem Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt, dem Signalverstärkungs-IC 5 und anderen Komponenten erzeugt wird, kann an die gesamte Magnetsensorvorrichtung abgegeben werden, indem man das Gehäuse 2, welches das größte Volumen unter den Komponenten besitzt, die die Magnetsensorvorrichtung bilden, durch ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit ersetzt.
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Die Wärmeabgabe in der gesamten Magnetsensorvorrichtung vergrößert die Bereiche, die zur Wärmeabführung beitragen und erhöht somit den Wert der Wärmeabführung. Die im Inneren der Magnetsensorvorrichtung erzeugte Wärme wird hauptsächlich an das Gehäuse 2 abgegeben und von der äußeren Oberfläche des Gehäuses an die äußere Umgebungsluft abgestrahlt. Daher muss der Kühlkörper im Inneren des Gehäuses nicht notwendigerweise vorhanden sein.
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Wie in 11 dargestellt, ist bei der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 kein Kühlkörper 11 vorgesehen, und die Öffnung 2c steht nicht mit der Öffnung 2e in Verbindung. Im Übrigen ist die Konfiguration die gleiche wie bei der Ausführungsform 1. Eine Oberfläche der Führung 14 auf der gegenüberliegenden Seite des Trägers 7 und eine Oberfläche auf der gegenüberiegenden Seite des Magneten des Joches 10 stehen in Kontakt mit der Bodenfläche der Öffnung 2c, die in dem Gehäuse 2 ausgebildet ist. Die zu der Führung 14 geleitete Wärme wird dem Gehäuse 2 an der Bodenfläche der Öffnung 2c zugeleitet und von der Außenoberfläche des Gehäuses 2 an die äußere Umgebungsluft abgegeben und abgestrahlt.
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Die Wärme, die in dem Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt und dem Signalverstärkungs-IC 5 erzeugt wird, wird dem Träger 7 zugeführt, von dem Träger 7 zu dem Gehäuse 2 weitergeleitet und dann von dem Gehäuse 2 an die äußere Umgebungsluft abgeführt, wobei ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit für das Gehäuse 2 verwendet wird. Der Wärmewiderstand zwischen der Wärmequelle und der äußeren Umgebung nimmt ab, und die Wärmeabführungseffizienz wird verbesset durch die Abführung der Wärme an die äußere Umgebung, ohne eine Wärmeleitung durch die Führung 14, den Magneten 9 und das Joch 10 zu verwenden.
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Außerdem kann bei der Ausführungsform 2 der Seitenwandbereich der Führung 14 nur auf der gegenüberliegenden Seite ausgebildet sein, wenn die Seitenwand der Öffnung 2c in dem Gehäuse 2 in der Lage ist, eine Bewegung des Magneten in der positiven oder negativen Y-Richtung zu regulieren.
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Ausführungsform 3
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12 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Führung der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung, bei Betrachtung von der Transportwegseite. Die 12B zeigt eine perspektivische Darstellung der Führung der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 3, bei Betrachtung von der Unterseite. 12C zeigt eine Seitenansicht der Führung der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 3. Die Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform 2 in der Gestaltung der Führung. Im Übrigen ist die Konfiguration der Anordnung die gleiche wie bei der Ausführungsform 2.
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Die 13A zeigt eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung einer Anordnung, bei der ein Magnet und ein Joch in die Führung gemäß Ausführungsform 3 eingepasst sind. 13B zeigt eine Seitenansicht zur Erläuterung einer Anordnung, bei der der Magnet und das Joch in die Führung gemäß Ausführungsform 3 eingepasst sind. Die Führung 14 gemäß Ausführungsform 3 hat einen Vorsprung 14b, der mit dem Magneten 9 an der Innenoberfläche des quadratischen U-förmigen Querschnitts der Führung 14 in Kontakt steht.
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Eine Reduzierung der Kontaktfläche zwischen dem Magneten 9 und der Führung 14 verringert den Reibungswiderstand zwischen dem Magneten 9 und der Führung 14 in dem Magnetfeldgenerator-Montageprozess und erleichtert die Montage des Magnetfeldgenerators.
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Bei der Ausführungsform 3 ist der Vorsprung 14b der Führung 14 durch einen Prägevorgang geformt, bei dem von der Rückseite der Oberfläche, die mit dem Magneten 9 in Kontakt steht, Material bis zu der Mitte der Plattendicke in einem Formwerkzeug herausgedrückt wird; und daher hat die Rückseite des Vorsprungs 14b eine Aussparung.
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Eine Öffnung ist am Boden der Position des Vorsprungs 14b in der Führung 14 ausgebildet. Dies deswegen, weil die Führung 14 durch einen Blechmetall-Biegevorgang gebildet wird und ein Blechmetall-Biegewerkzeug sonst nicht positioniert werden kann, weil es durch den Vorsprung 14b blockiert wird; dies deswegen, weil der Bereich des Vorsprungs 14b in der positiven Z-Richtung nicht unter einem rechten Winkel gebogen werden kann.
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Wenn das Biegen nicht unter einem rechten Winkel erfolgt und der Magnet 9 in die Führung 14 eingepasst wird, dann kollidiert ein Eckenbereich des Magneten 9 mit der Führung 14. Dadurch wird der Magnet 9 in einem geneigten Zustand befestigt. Wenn der Magnet 9 geneigt ist, ändert sich das Magnetfeld, das auf das Element 4 mit Magnetoresistenzeffekt ausgeübt wird; damit wird das Leistungsvermögen der Magnetsensorvorrichtung verschlechtert.
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Während des Metallblech-Biegevorgangs erfolgt eine Rundung mit einem kleinen Biegeradius an der inneren Ecke des gebogenen Bereiches. Als Gegenmaßnahme wird vorher eine Entlastungsnut in dem Metallblech ausgebildet. Eine Entlastungsnut 14d kann an dem Biegebereich zur Ausbildung des rechten Winkels der Führung 14 in dem Metallblecht ausgebildet werden, um dieses Verfahren anzuwenden. Die Existenz der Entlastungsnut 14d beseitigt jeglichen unnötigen Kontakt zwischen dem Eckenbereich des Magneten 9 und der Führung 14 in diesem Bereich, und das Leistungsvermögen der Magnetsensorvorrichtung kann stabilisiert werden.
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Ferner kann auch bei der Ausführungsform 3 der Seitenwandbereich der Führung 14 nur auf der gegenüberliegenden Seite ausgebildet sein, wenn die Seitenwand der Öffnung 2c in dem Gehäuse 2 in der Lage ist, eine Bewegung des Magneten 9 in der positiven oder negativen Y-Richtung zu regulieren.
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Ausführungsform 4
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14 zeigt eine Schnittansicht in einer Ebene orthogonal zu der Haupt-Abtastrichtung der Magnetsensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung. Bei der Ausführungsform 4 ist eine Führung 14e aus Kunstharz ausgebildet, und die Höhe des Seitenwandbereiches reicht bis zur Mitte der Höhe des Magneten 9. Ein Jochhalter 14f zum Abdecken der Seite des Magneten 9 und des Joches 10 ist dort angeordnet, um die Bewegung des Joches 10 in der Y-Richtung zu regulieren. Im Übrigen ist die Konfiguration die gleiche wie bei der Ausführungsform 3.
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Bei der Magnetsensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind der Träger 7 und die Führung 14 fixiert. Wenn daher eine Temperaturänderung auftritt, erfolgt ein Verdrehen oder Verwerfen bei dem Träger 7 und der Führung 14 aufgrund der Differenz der linearen Ausdehnungen bei dem Träger 7 und der Führung 14.
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Bei der Ausführungsform 4 ist die Festigkeit der Führung 14 reduziert durch die Ausbildung der Führung 14e aus Kunstharz. Dies reduziert ein Verdrehen oder Verwerfen, auch wenn eine Differenz bei den linearen Ausdehnungen zwischen dem Träger 7 und der Führung 14 auftritt, und zwar aufgrund einer Temperaturänderung, da die Führung 14 dem Träger 7 folgt.
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Da die Festigkeit der Führung 14 reduziert ist, besteht daher die Befürchtung, dass die Bewegung des Joches 10 in der Y-Richtung nicht in ausreichendem Maße unterdrückt werden kann. Daher wird bei dem Seitenwandbereich der Führung 14 in der Y-Richtung eine Öffnung weggelassen, in dem man die Höhe des Seitenwandbereiches der Führung 14 so vorgibt, dass sie bis zu der Mitte der Höhe des Magneten 9 reicht und dass man die Höhe in der Z-Richtung reduziert. Der Jochhalter 14f zum Abdecken der Seite des Magneten 9 und des Joches 10 ist dafür ausgelegt, die Bewegung des Joches 10 in der Y-Richtung zu regulieren.
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Da der Jochhalter 14f die Bewegung des Joches 10 in der Y-Richtung in Bezug auf den Magneten 9 regulieren kann, muss der Jochhalter 14f nicht an dem Magneten 9 und dem Joch 10 haften und daran befestigt sein. Daher braucht das Auftreten von Verwindungen oder Verwerfungen aufgrund einer Differenz der linearen Ausdehnungskoeffizienten von dem Magneten 9 und dem Joch 10 sowie dem Jochhalter 14f nicht berücksichtigt zu werden. Bei den Materialien für den Jochhalter 14f bestehen keine speziellen Beschränkungen.
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Da bei der Ausführungsform 4 das Material der Führung 14e Kunstharz ist und eine geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt, kann eine Wärmeabführung von einem Kühlkörper 11 nicht erwartet werden, selbst wenn ein Kühlkörper 11 angebracht wird, wie bei Ausführungsform 1 oder Ausführungsform 2. Daher wird bei der Ausführungsform 4, ähnlich wie bei der Ausführungsform 3, ein Metallmaterial mit hoher Wärmeleitfähigkeit als Material für das Gehäuse 2 verwendet.
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Ferner gilt bei der Ausführungsform 4 Folgendes: Wenn eine Bewegung des Magneten 9 entweder in der positiven Y-Richtung oder der negativen Y-Richtung an der Seitenwand der Öffnung 2c in dem Gehäuse 2 reguliert werden kann, dann braucht der Seitenwandbereich der Führung 14e nur auf der gegenüberliegenden Seite ausgebildet zu sein. In diesem Falle bedeckt der Jochhalter 14f die Seitenoberfläche auf der Seite des Seitenwandbereiches des Magnet 9 und des Joches 10.
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Außerdem ist bei der Konfiguration gemäß Ausführungsform 4 der Querschnitt des Magneten nicht begrenzt auf eine viereckige Gestalt; der Querschnitt kann auch ein Polygonzug sein, der fünf oder mehr Seiten besitzt, oder der Magnet kann eine Säule mit kurvenförmigen Querschnitt sein, wobei die äußere Form beispielsweise ein Kreis, eine Ellipse oder dergleichen im Schnitt sein kann.
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In der vorstehenden Beschreibung sind einige Ausführungsformen zur Erläuterung angegeben. Obwohl spezielle Ausführungsformen diskutiert worden sind, erkennt der Fachmann, dass zahlreiche Abwandlungen hinsichtlich der Form und der Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne den weiten Schutzumfang des erfindungsgemäßen Konzeptes zu verlassen.
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Daher sind die vorstehende Beschreibung sowie die Zeichnungen lediglich als Erläuterung zu verstehen, jedoch nicht im einschränkenden Sinne. Die vorliegende Beschreibung ist daher nicht in einschränkender Weise aufzufassen, vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche sowie deren Äquivalente bestimmt.
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Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-018152 vom 2. Februar 2015 in Anspruch, deren Offenbarung durch Bezugnahme hiermit eingeführt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abdeckung
- 1a
- Schräge
- 1b
- Transportebene
- 2
- Gehäuse
- 2a
- Stufe
- 2b
- Öffnung
- 2c
- Öffnung
- 2d
- Abdeckungsträger
- 2e
- Öffnung
- 2f
- Platten-Montagefläche
- 2g
- Platten-Montageloch
- 3
- Sensorplatte
- 3a
- Nicht-leitfähiges Element
- 3b
- Leitfähiges Element
- 3c
- Leitfähiges Element
- 3d
- Positionierungsloch
- 3e
- Öffnung für Element mit Magnetoresistenzeffekt
- 3f
- Öffnung für Signalverstärkungs-IC
- 4
- Element mit Magnetoresistenzeffekt
- 5
- Signalverstärkungs-IC
- 6
- Draht
- 7
- Träger
- 7a
- Weichmagnet-Träger
- 7b
- nicht-magnetischer Träger
- 7c
- Positionierungsloch
- 7d
- Öffnung
- 8
- Befestigungselement
- 9
- Magnet
- 10
- Joch
- 11
- Kühlkörper
- 13
- Signalverarbeitungsplatte
- 13a
- Platten-Montageloch
- 14
- Führung
- 14a
- Träger-Anhaftungsfläche
- 14b
- Vorsprung
- 14d
- Entlastungsnut
- 14e
- Führung
- 14f
- Jochhalter
- 15
- Kabel
- 20
- Messobjekt
- 21
- Transportrichtung
