JP2002243405A - 3次元変位センサ - Google Patents

3次元変位センサ

Info

Publication number
JP2002243405A
JP2002243405A JP2001047153A JP2001047153A JP2002243405A JP 2002243405 A JP2002243405 A JP 2002243405A JP 2001047153 A JP2001047153 A JP 2001047153A JP 2001047153 A JP2001047153 A JP 2001047153A JP 2002243405 A JP2002243405 A JP 2002243405A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnet
magnetic field
hall elements
displacement sensor
displacement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001047153A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinori Imamura
吉徳 今村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bridgestone Corp filed Critical Bridgestone Corp
Priority to JP2001047153A priority Critical patent/JP2002243405A/ja
Publication of JP2002243405A publication Critical patent/JP2002243405A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で被測定物の3軸方向の変位を効
率よくかつ正確に測定することのできる3次元変位セン
サを提供する。 【解決手段】 被測定物10の変位測定部位に厚さ方向
に磁化された直角三角形板状の磁石11を取り付けると
ともに、上記磁石11の直交する2つの辺のうちのY軸
に平行な辺と同方向に、複数のホール素子20a〜20
nを一列に配列して成る磁界検出手段20を設け、上記
各ホール素子20a〜20nにより、上記磁石11から
の厚み方向の磁界を検出して、被測定物10の3軸方向
の変位を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホール素子を用い
た変位センサに関するもので、特に、3軸方向の変位を
同時に検出する3次元変位センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、被測定物の変位や位置を測定する
方法として、ホール素子を用いた変位センサや位置検出
センサが多く用いられている。図3(a)は、特開平0
9−231889号公報に開示された位置検出センサの
構成を示す図で、この位置検出センサは、被測定物であ
るピストン30に永久磁石31を埋め込み、上記永久磁
石31からの磁界を、シリンダチューブ32の外側に設
けられた筐体33内の基板34上に所定の距離を隔てて
配設された、2つのホール素子35A,35Bにより検
知し、上記ピストン30の位置を検出するものである。
すなわち、ピストン30が同図のD方向に移動するに伴
って、上記ホール素子35Aは上記シリンダチューブ3
2表面から出ていく方向の磁界を検知して、図3(b)
の一点鎖線に示すような正の電圧を出力し、上記ホール
素子35Aは上記シリンダチューブ32表面から出てい
く方向の磁界を検知して、図3(b)の二点鎖線に示す
ような正の電圧を出力するので、上記ホール素子35
A,35Bに発生するホール電圧Va,Vbの差を求める
ことにより、上記ピストン30の位置を精度良く検出す
ることができる。
【0003】また、図4(a)は、特開平07−105
809号公報に開示された変位センサの構成を示す図で
ある。この変位センサは、磁性体43を介して結合さ
れ、変位方向Xに沿って所定の距離を隔てて配設された
2つの永久磁石42,44を有して被検出物を構成する
磁場発生部41からの磁界を、上記永久磁石42,44
に対向するように配設され、変位方向Xに沿って上記磁
場発生部41と相対的にスライドするホール素子45に
より検知するもので、図4(b)に示すように上記ホー
ル素子45の出力Vが、磁場発生部41とホール素子4
5との相対的な変位量ΔXにしたがって変化することか
ら、上記変位量ΔXを検出する。なお、上記ホール素子
35A,35B,45の出力電圧の符号は、上記各ホー
ル素子35A,35B,45に印可される磁界の方向と
流す制御電流の方向によるので、検出方法により適宜選
定することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のホー
ル素子を用いた変位センサや位置検出センサでは、被測
定物に取り付けられた磁界発生手段である永久磁石と、
上記永久磁石からの磁界のうち、所定の方向の磁界成分
を検出する1個あるいは複数のホール素子とを用いて、
上記被測定物の1方向の変位のみを検出する構成となっ
ているので、例えば、図4のホール素子45では、hが
変化した場合には、出力Vも変化するので、X方向の磁
界成分とh方向の磁界成分とを分離して検出することが
できなかった。すなわち、被測定物の2軸方向あるいは
3軸方向の変位を同時に測定する場合には、上記永久磁
石とホール素子とをそれぞれ2対あるいは3対準備し
て、被測定物の各軸方向の変位を別個に測定しなければ
ならなかった。
【0005】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、簡単な構成で被測定物の3軸方向の変位を効率
よくかつ正確に測定することのできる3次元変位センサ
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
の3次元変位センサは、被測定物上に設けられた、厚さ
方向に磁化された磁石と、上記磁石の磁極面に所定の距
離を隔てて対向するように設けられた、一方向に配列さ
れた複数のホール素子とを備えるとともに、上記磁石の
形状を、上記ホール素子の配列方向に平行な方向の幅
が、上記配列方向に直交する方向に暫時増加あるいは減
少するような形状とし、上記被測定物の3方向の変位を
同時に検出可能としたものである。請求項2に記載の3
次元変位センサは、上記磁石の形状を直角三角形とする
とともに、上記複数のホール素子を、上記直角三角形の
直交する2辺のいずれか一方に平行な方向に配列したも
のである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。図1(a),(b)は本実
施の形態に係わる3次元変位センサの測定原理を示す図
で、図2は上記3次元変位センサの配置例を示す図であ
る。各図において、10は被測定物、11はこの被測定
物10の変位測定部位に取り付けられた、厚さ方向に磁
化された直角三角形板状の磁石(永久磁石)で、表面側
(磁極面11a)がN極に、裏面側(磁極面11b)が
S極になるよう着磁されている。以下、位置関係を明確
にするため、上記磁石11の直交する2つの辺の方向
を、それぞれX軸及びY軸に平行な方向とし、厚み方向
をZ軸に平行な方向とする。20は上記磁石11と、Z
軸方向に所定の距離を隔てて対向するように配置され
た、Y軸方向に延長する基板20B上に、複数のホール
素子20H(20a〜20n)をY軸方向に一列に配列
して成る磁界検出手段である。上記各ホール素子20a
〜20nにおいては、磁界印可面20Sを上記磁極面1
1aに平行になるように配置するとともに、上記磁界印
可面20Sに平行な面内に制御電流を流して、上記磁極
面11aからのZ軸方向に垂直な磁界成分を検出する。
【0008】次に、3次元変位センサの測定原理につい
て説明する。磁石11の形状は、図1(a)に示すよう
に、板状の直角三角形であるので、磁界検出手段20の
長さ方向、すなわち、ホール素子20a〜20nの配列
方向においては、特定のホール素子(ここでは、ホール
素子20c〜20e)のみが磁石11の直下に位置する
ことになる。ホール素子20a〜20nの受けるZ軸方
向の磁界の大きさは、当該ホール素子が磁石11の直下
に位置する場合が最も大きく、磁石11から離れるに従
って急速に減少する。また、上記各ホール素子20a〜
20nは印可磁界に比例する電圧を出力するので、上記
各ホール素子20a〜20nの各出力に閾値を設定する
ことにより、磁石11の直下に位置するホール素子を特
定することができる。すなわち、Y軸方向に1列に配列
されたホール素子のうち、どのホール素子が磁石11の
直下に位置するかを特定することにより、磁石11のX
Y平面内での位置、すなわち被測定物10のXY平面内
での位置を検出することができる。なお、上記閾値の設
定方法については、後述する。また、磁石11と磁界検
出手段20の距離が変化すると、各ホール素子20a〜
20nの出力が変化するので、上記各ホール素子20a
〜20nの出力変化から被測定物10のZ軸方向の変位
を検出することができる。
【0009】ここで、磁石11の直下に位置するホール
素子を特定するための閾値の設定方法について説明す
る。上述したように、ホール素子20a〜20nの受け
るZ軸方向の磁界の大きさは、当該ホール素子が磁石1
1から離れるに従って急速に減少するので、一定値であ
ってもよい。しかしながら、各ホール素子20a〜20
nの出力は磁石11と磁界検出手段20の距離に依存す
るので、検出精度が要求される場合には、上記閾値を、
出力が最大であるホール素子の出力値の、例えば、1/
2あるいは1/3などの所定の係数を乗算した値をの値
に設定する。これにより、磁石11と磁界検出手段20
との距離が増加して各ホール素子20a〜20nの出力
が低下した場合でも、磁石11の直下にないホール素子
の出力は上記閾値よりも小さいので、磁石11の直下に
位置するホール素子を特定することができる。あるい
は、各ホール素子20a〜20nの出力の平均値を算出
して、上記算出された出力平均値、または出力平均値に
所定の係数を乗算した値を閾値に設定するようにしても
よい。また、各ホール素子20a〜20nの出力のう
ち、出力の高い複数のホール素子の出力の平均値を算出
して、上記算出された出力の平均値に所定の係数を乗算
した値を閾値に設定するようにしてもよい。
【0010】このように、本実施の形態によれば、被測
定物10の変位測定部位に厚さ方向に磁化された直角三
角形板状の磁石11を取り付けるとともに、上記磁石1
1の直交する2つの辺のうちのY軸に平行な方向に、複
数のホール素子20a〜20nを一列に配列して成る磁
界検出手段20を設け、上記各ホール素子20a〜20
nにより、上記磁石11からの厚み方向の磁界を検出し
て、磁石11の直下に位置するホール素子を特定すると
ともに、磁石11と磁界検出手段20の距離の変化を検
出するようにしたので、簡単な構成で被測定物の3軸方
向の変位を同時に、効率よくかつ正確に測定することが
できる。
【0011】なお、上記実施の形態では、磁石11の形
状を直角三角形としたが、これに限るものではなく、上
記磁石の形状を、上記ホール素子の配列方向に平行な方
向の幅が、上記配列方向に直交する方向に暫時増加ある
いは減少するような形状であれば、上記磁石直下のホー
ル素子を特定できるので、被測定物10の3軸方向の変
位を測定することができる。また、上記例では、磁界検
出手段20をY軸方向に平行な方向に配置したが、X軸
方向に平行な方向でもよい。すなわち、磁石11の直下
に位置するホール素子を特定できる方向であればよい。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被測定物上に設けられた、厚さ方向に磁化された磁石
と、上記磁石の磁極面に所定の距離を隔てて対向するよ
うに設けられた、一方向に配列された複数のホール素子
とを備えるとともに、上記磁石の形状を、上記ホール素
子の配列方向に平行な方向の幅が、上記配列方向に直交
する方向に暫時増加あるいは減少するような形状とした
変位センサを構成することにより、構成が簡単で、上記
被測定物の3方向の変位を同時に検出することができる
3次元変位センサを得ることができる。また、上記磁石
の形状を直角三角形とするとともに、上記複数のホール
素子を、上記直角三角形の直交する2辺のいずれか一方
に平行な方向に配列することにより、作製が容易で、検
出精度の高い3次元変位センサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる3次元変位センサの測定原理
を示す図である。
【図2】 3次元変位センサの配置例を示す図である。
【図3】 従来の位置検出センサの構成を示す図であ
る。
【図4】 従来の変位センサの構成を示す図である。
【符号の説明】
10 被測定物、11 磁石、11a 磁極面(N
極)、11b 磁極面(S極)、20 磁界検出手段、
20B 基台、20H,20a〜20n ホール素子、
20s ホール素子の磁界印可面。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定物上に設けられた、厚さ方向に磁
    化された磁石と、上記磁石の磁極面に所定の距離を隔て
    て対向するように設けられた、一方向に配列された複数
    のホール素子とを備えるとともに、上記磁石の形状を、
    上記ホール素子の配列方向に平行な方向の幅が、上記配
    列方向に直交する方向に暫時増加あるいは減少するよう
    な形状としたことを特徴とする3次元変位センサ。
  2. 【請求項2】 上記磁石の形状を直角三角形とするとと
    もに、上記複数のホール素子を、上記直角三角形の直交
    する2辺のいずれか一方に平行な方向に配列したことを
    特徴とする請求項1に記載の3次元変位センサ。
JP2001047153A 2001-02-22 2001-02-22 3次元変位センサ Pending JP2002243405A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001047153A JP2002243405A (ja) 2001-02-22 2001-02-22 3次元変位センサ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001047153A JP2002243405A (ja) 2001-02-22 2001-02-22 3次元変位センサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002243405A true JP2002243405A (ja) 2002-08-28

Family

ID=18908648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001047153A Pending JP2002243405A (ja) 2001-02-22 2001-02-22 3次元変位センサ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002243405A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011517766A (ja) * 2007-06-27 2011-06-16 ブルックス オートメーション インコーポレイテッド 多次元位置センサ
JP2018096840A (ja) * 2016-12-13 2018-06-21 Tdk株式会社 センサユニット

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011517766A (ja) * 2007-06-27 2011-06-16 ブルックス オートメーション インコーポレイテッド 多次元位置センサ
JP2018096840A (ja) * 2016-12-13 2018-06-21 Tdk株式会社 センサユニット

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9347799B2 (en) Magnetic field sensor system with a magnetic wheel rotatable around a wheel axis and with magnetic sensor elements being arranged within a plane perpendicular to the wheel axis
JP6926209B2 (ja) 距離センサ
US8896294B2 (en) Magnetic position detector
KR20160102467A (ko) 자기장 센서 및 운동 라인을 따른 자기장 센서와 타겟 물체의 상대적 위치를 감지하는 방법
JPWO2002052221A1 (ja) 変位センサ
US20160169984A1 (en) Magnetic Field Sensor
TWI633321B (zh) 用於磁場感測之穿隧磁阻裝置
JP2005195427A (ja) 電流測定装置、電流測定方法および電流測定プログラム
JP6367458B2 (ja) センサ
US8319491B2 (en) System including circuit that determines calibration values
EP2581707B1 (en) Contactless magnetic linear position sensor
JP2009192261A (ja) 直線変位検出装置
WO2018196835A1 (zh) 一种磁电阻线性位置传感器
JP3487452B2 (ja) 磁気検出装置
CN109655767B (zh) 一种集成磁结构
KR101397273B1 (ko) 자기력 센서
TWI401423B (zh) 非接觸式振動感測裝置
KR20200068539A (ko) 위치 센서 및 위치 감지 방법
CN106771360B (zh) 一种单轴mems加速度计
JP2002243405A (ja) 3次元変位センサ
JP5877728B2 (ja) 磁気検出装置
JP2003028605A (ja) 位置検出装置
US7019607B2 (en) Precision non-contact digital switch
US11280637B2 (en) High performance magnetic angle sensor
JP7196921B2 (ja) 非破壊検査装置、非破壊検査システム及び非破壊検査方法