JP2007324125A - 位置センサと励磁部分からなるセット - Google Patents

Abstract

【課題】励磁部分への接近によって能動化できるが、外部磁界によっては能動化できない位置センサを提供する。
【解決手段】位置センサ（１１）と励磁部分（１３）からなるセットに関する。位置センサ（１１）は、三角形配置に並べられた３つの互いに対して平行に方向付けされたリード接点（２７、２８、２９）を有し、そのうちの２つの第１のリード接点は、励磁磁場を二重に検出するために用いられる。第３のリード接点（２９）は、外部磁場によってセンサが能動化された場合に、エラー信号を生成するために用いられる。励磁部分（１３）は、リード接点の三角形配置に相当する三角形配置で配置された３つの永久磁石（１７、１８、１９）を有しており、それらの極軸線は互い対して平行に方向付けされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、センサと励磁部分が構造的に互いに合わせられている、センサを能動化する励磁部分を有する位置センサに関する。

本発明の課題は、励磁部分への接近によって能動化できるが、外部磁場によっては能動化できない、位置センサを提供することにある。センサは、さらに、極めて簡単に構築されなければならない。

この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴によって解決される。

位置センサと励磁部分からなるセットにおいて、位置センサは互いに対して平行に方向付けされ、三角形配置に並んだ３つのリード接点を有している。第１のリード接点と第３のリード接点は、直列または並列に接続されている。これらが直列に接続されている場合には、第１のリード接点が常開接点で、第３のリード接点は常閉接点である。それらが並列に接続されている場合には、第１のリード接点が常閉接点で、第３のリード接点は常開接点である。２つの変形例において、第２のリード接点は、常閉接点でも常開接点でもよい。励磁部分は、リード接点の三角形配置に相当する三角形配置で配置された３つの棒磁石を有している。これらの棒磁石の北−南−軸線は、平行に方向付けされている。これらの棒磁石のうち２つの第１の磁石が同じ向きであって、互いに対して第１の間隔で配置されている。第３の磁石は、第１の２つに対して逆方向に極性を有している。従って、第１の２つを北がリード接点へ向くように配置させると、第３の磁石は南がこの方向になるように配置される。あるいは逆に、第１の２つの磁石をその南極を位置センサのリード接点の方向へ向けて配置することも可能である。この場合においては、第３の棒磁石は、その北極をこの方向へ向けている。

このように３つの磁石を、３つの平行に方向付けされたリード接点の三角形配置に相当する三角形配置で配置すると、磁石によって２つの第１のリード接点を切り替え、同様に第３のリード接点を切り替えないことが可能となる。これは、第３の磁石の逆方向へ向けられた極性が、２つの第１の磁石の磁場を歪めて、第３のリード接点は磁石に対向する位置において能動化されないが、２つの第１のリード接点は能動化されるためである。

励磁部分と位置センサの接近は、磁石極軸線の軸方向に行うことができる。接近は、それに対して垂直に、第１から第３のセンサの方向に、あるいは第１から第３の棒磁石の方向に、ないしは逆に、行うこともできる。しかし、第１から第２の磁石の方向へ、あるいはその逆への励磁部分の移動は、一義的なセンサ信号をもたらさない。もっと正確に言うとこの移動方向は、２つの第１のリード接点が順次能動化され、かつ２つの第１のリード接点が能動化される前に第３のリード接点が短い距離にわたって同様に能動化される。しかし他の移動方向においては、第３のリード接点が能動化されずに、２つの第１のリード接点が一緒に能動化される。このパターンは、他のパターンとは異なり、安全位置センサに適している。

第３の磁石と第３のリード接点は、好ましくは、第３の磁石が、２つの第１の磁石が２つの第１のリード接点へ作用するよりも小さい磁場で第３のリード接点に作用するように、配置されかつ設計されている。これは、第１の２つの磁石が２つの第１のリード接点へ及ぼす影響が、第３の磁石によってわずかしか影響を受けない、という利点を有している。しかしながらこのわずかな影響が、第３のリード接点を、それを能動化する２つの第１の棒磁石の磁場から保護するのに十分である。

第３の磁石のこのように減少された影響は、第３の磁石が、第１の２つの磁石の各々よりも小さい、従って強さの少ない、磁場を有することによって、得ることができる。しかしまたこれを、第３の磁石と第３のリード接点の間の間隔が第１の磁石と第１のリード接点、ないしは第２の磁石と第２のリード接点の間の間隔よりも大きいことによって、達成することもできる。それぞれ対向するリード接点に対する第１の２つの磁石の間隔は、できる限り等しい。

このように、より大きい間隔は、位置センサ内で第３のリード接点が第１の２つのリード接点に対して変位して配置されていることによって、あるいは励磁部分内で第３の磁石が第１の２つの磁石に対して変位して配置されていることによって、達成することもできる。

第３のリード接点によって動作、すなわち外部磁場によるセンサの能動化、を挫折させるために、第３のリード接点は第１のリード接点に対して直列に接続されている。あらゆる場合において外部磁場は、すべてのリードスイッチを能動化させる。第１と第３のリード接点は互いに逆に接続されているので、磁場によって、第１と第２のリードスイッチが共に閉成されることは絶対にできない。センサに接続されている論理回路は、外部磁場によって生成された信号をエラー信号として理解する。というのは、第１と第３のリード接点を通る電気的接続が中断され、第２のリード接点を通る接続が形成されているからである。

３つのリード接点は、一緒にセンサボディ内に鋳込まれるのが望ましい。

図１、２、３に示すセットは、センサ１１と励磁部分１３を有している。励磁部分は、基板１５とその上の３本の棒磁石１７、１８、１９からなる。棒磁石１７、１８、１９は、三角形となるように配置されている。２つの大きい方の棒磁石１７と１８は、その北極をセンサ１１へ向けている。小さい方の第３の棒磁石１９は、最初の２つよりも弱く、かつ南極をセンサへ向けている。

３本の棒磁石は基板上にセットされている。それらは、基板１５内に挿入することもできる。

センサ１１は、実質的に３つのリード接点２７、２８、２９からなり、それらを規定どおりに能動化するために、励磁部分１３に対して図１に示す位置へ取り付けられなければならない。リード接点は、互いに三角形となるように配置されている。リード接点の軸線は、この場合において等辺三角形の３つの角部を通って延びている。もっと一般的に言うと二等辺三角形であって、その場合に第３のリード接点２９の軸線は、２つの等しい辺が交わる角部を通って延びている。３つのリード接点は、プレート２５に配置されており、そのプレートが接続ケーブルのための接続端２１、２３を有している。第１と第２のリード接点２７、２８は常開接点である。第３のリード接点２９は常閉接点である（常閉接点としての２つの第１のリード接点と常開接点としての第３のリード接点を有する逆の形成も、同様に可能である）。第１のリード接点２７と第３のリード接点２９は、プレート２５上の導体路を介して直列に接続されている。接続端２１の間は、第１のリード接点２７が第１の磁石１７の磁場によって能動化され、第３のリード接点が能動化されなかった場合に、接続さる。第２のリード接点２８は、第１のリード接点に対して並列に配置されている。従ってそれと常に同時に開放または閉成される。接続端２３は、第２のリード接点２８が能動化されている場合に、互いに接続されている。

図２と３に一点鎖線で記入された等辺三角形は、本発明に基づくセットのリード接点と磁石の２つの三角形配置が、等しく形成されていることを示している。

図４には、第２の実施変形例が示されており、この変形例において第３のリード接点は最初の２つのリード接点に対してプレート２５上で長手方向に変位して配置されている。従って、このリード接点は、磁石１７、１８、１９によって余り強く影響されない。さらに、最初の２つの磁石１７、１８の磁場は、逆の極性の第３の磁石１９によって、弱められる。従って第３のリード接点は、励磁部分１３の接近によって切り替えられない。

図５には、第３の実施変形例が示されており、この変形例において第３の磁石１９は基板１５上で最初の２つの磁石１７、１８に対して後方へ変位して配置されている。これが、実際に同様の効果を有している。

図６には、４つの配線図が示されており、それらにおいて３つのリード接点２７、２８、２９が２つの導体路にまとめられており、かつ３つの異なる切替えパターンを有することができる。この配線図とは別に、３つのリード接点を個々に照会して、後段に接続された論理によってセンサの切替え状態を分析することも可能である。

図６ａと６ｂにおいて、それぞれ第１のリード接点２７と第３のリード接点２９が直列に接続されている。直列接続する場合には、一義的なセンサ信号を得るために、第１のリード接点が常開接点で、第３のリード接点が常閉接点であることが必要である。第２のリード接点は、常閉接点（図６ｂ）でも、常開接点（図６ａ）でもよい。

図６ｃと６ｄにおいて、第１のリード接点２７と第３のリード接点２９は並列に接続されている。これは、一義的なセンサ信号が生成されるようにするために、第１のリード接点２７が常閉接点で、第３のリード接点２９が常開接点であることを必要とする。その場合にここでも、第２のリード接点は常閉接点でも、常開接点でもよい。

リード接点の状態が、論理回路（好ましくは電子モジュールを有する）によって分析される。上述した回路において、次のことが成立する：

リード接点が個々に照会される場合には、各リード接点は他のリード接点とは関係なく、常閉接点であっても常開接点であってもよい。それに応じて論理回路は、個々のリード接点の開放位置と閉成位置が正しく解釈されるように、設計されなければならない。

要約すると、本発明は、位置センサ１１と励磁部分１３からなるセットである。位置センサ１１は、三角形配置で並べられた、互いに対して平行に方向付けされた３つのリード接点２７、２８、２９を有しており、そのうちの２つの第１のリード接点２７、２８が、励磁部分の磁場を二重に検出するために用いられる。それらは、互いに対して第１の間隔で配置されている。第３のリード接点２９は、外部磁場がリード接点に作用した場合に、エラー信号を生成するために用いられる。励磁部分１３は、対応する三角形配置で配置された３本の棒磁石１７、１８、１９を有しており、それらの北−南−軸線は平行に方向付けされている。これらのうち２つの第１の磁石１７、１８は、同じ極性であって、互いに対して第１の間隔で配置されている。第３の磁石１９は、第１の２つの磁石に対して逆の方向に極性を有している。それによって２つの同じに方向付けされた棒磁石１７、１８によっては、２つの第１のリード接点２７、２８しか能動化できないことが、得られる。それに対して外部磁場によっては、それぞれ３つすべてのリードスイッチ２７、２８、２９が動作される。それによって動作に対して安全な近接センサが得られる。

この種のセットの斜視図である。 センサをリード接点の軸方向に示している。 ３本の棒磁石を示している。 センサ内に変位して配置されたリード接点と励磁部分を有する第２の実施例を側面図で示している。 センサと励磁部分内に変位して配置された磁石とを有する第３の実施例を側面図で示している。 ３つのリード接点の４つの可能な配線図を示している。

符号の説明

１１ 位置センサ、１３ 励磁部分、１７ 第１の磁石、１８ 第２の磁石、１９ 第３の磁石、２７ 第１のリード接点、２８ 第２のリード接点、２９ 第３のリード接点

Claims (10)

1. 位置センサ（１１）と励磁部分（１３）からなるセットであって、前記セットにおいて位置センサ（１１）は、三角形配置で並べられた、互いに対して平行に方向付けされた３つのリード接点（２７、２８、２９）を有しており、それらのうちの、
   ２つの第１のリード接点（２７、２８）が、互いに対して第１の間隔で配置されており、かつ励磁磁場を二重に検出するために用いられ、かつ
   第３のリード接点（２９）は、第３のリード接点が能動化された場合にエラー信号を生成するために用いられ、
   かつ、励磁部分（１３）が、リード接点の三角形配置に対応する三角形配置で配置された３つの永久磁石（１７、１８、１９）を有しており、前記永久磁石の極軸線が互いに対して平行に方向付けされており、そのうちの２つの第１の磁石（１７、１８）は、能動化する位置において、第１と第２のリード接点に一直線に並ぶように、同じ方向に方向付けされ、互いに対して第１の間隔で配置されており、かつ第３の磁石（１９）は、第１の２つの磁石に対して逆方向の極性である、位置センサと励磁部分からなるセット。
2. 第３の磁石（１９）と第３のリード接点（２９）が次のように、すなわち第３の磁石（１９）は２つの第１の磁石（１７、１８）が２つの第１のリード接点（２７、２８）に作用するよりも小さい磁場で第３のリード接点（２９）に作用するように、配置され、かつ設計されていることを特徴とする請求項１に記載のセット。
3. 第３の磁石（１９）が、２つの第１の磁石（１７、１８）の各々よりも小さい磁場を有していることを特徴とする請求項２に記載のセット。
4. 第３の磁石（１９）と第３のリード接点（２９）の間の間隔が、第１の磁石（１７）と第１のリード接点（２７）の間、または第２の磁石（１８）と第２のリード接点（２８）の間の間隔よりも大きいことを特徴とする請求項２または３に記載のセット。
5. 第３のリード接点（２９）が、第１の２つのリード接点（２７、２８）に対してリード接点の長手方向に変位して配置されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のセット。
6. 第３の磁石（１９）が、第１の２つの磁石（１７、１８）に対して極軸線の方向に変位して配置されていることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載のセット。
7. 第３のリード接点（２９）が常閉接点であって、常開接点である第１のリード接点（２７）に対して直列に接続されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のセット。
8. 第３のリード接点（２９）が常開接点であって、常閉接点である第１のリード接点（２７）に対して並列に接続されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のセット。
9. ３つのリード接点（２７，２８、２９）が、センサボディ内に鋳込まれていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のセット。
10. ２つの第１の磁石が、互いに相当する磁場を有していることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のセット。

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