JP2009186231A - Apparatus for detecting moving object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性材移動体の移動に伴う磁界変化からその磁性材移動体の位置情報を検出する技術に関し、特に、例えば工業用工作機械や自動車エンジンに用いられる磁性材回転体あるいは磁性材直線移動体の位置情報を検出するのに用いて好適な移動体検出装置に関する。 The present invention relates to a technique for detecting position information of a magnetic material moving body from a magnetic field change accompanying the movement of the magnetic material moving body, and in particular, a magnetic material rotating body or a magnetic material straight line used in, for example, industrial machine tools and automobile engines. The present invention relates to a moving body detection apparatus suitable for use in detecting position information of a moving body.
従来の移動体検出装置は、下記特許文献1に示されるように、凹凸を有する磁性材回転体(軟磁性回転体)の外周面に対向するように一対のホール素子(磁電変換素子の例示)を前記磁性材回転体の接線と平行に並べて配置し、背面から永久磁石でバイアス磁界を印加したものである。この装置によれば、前記一対のホール素子の出力電圧の差動信号より、磁性材回転体の回転数検出等が可能である。また、前記一対のホール素子に印加されるバイアス磁界は軟磁性材ヨークによって強弱の差がつけられており、これにより、印加磁界のオーバーシュートやアンダーシュートに伴って誤パルスが発生することが防止される。
従来の移動体検出装置では、一対のホール素子の前面を磁性材回転体の凹凸切替り部分が通過するときは前記一対のホール素子からの差動信号が変動するものの、一対のホール素子が共に磁性材回転体の凹部又は凸部と対向しているときは前記一対のホール素子への印加磁界の強弱関係が同じとなる。このため、従来の移動体検出装置では、磁性材回転体の回転情報は検出できても電源投入時の位置情報(すなわち電源投入時に一対のホール素子の前面に磁性材回転体の凸部があるのか凹部があるのか)が判別できない。このような問題は軟磁性ラック等の直線移動体を検出対象とする場合にも同様である。 In the conventional moving body detection device, the differential signal from the pair of Hall elements fluctuates when the unevenness switching portion of the magnetic material rotating body passes through the front surface of the pair of Hall elements, but the pair of Hall elements are both When facing the concave portion or convex portion of the magnetic material rotating body, the strength relationship of the applied magnetic field to the pair of Hall elements is the same. For this reason, in the conventional moving body detection apparatus, even if the rotation information of the magnetic material rotating body can be detected, the position information at the time of turning on the power (that is, the convex portion of the magnetic material rotating body is in front of the pair of Hall elements when the power is turned on. Or whether there is a recess). Such a problem is the same when a linear moving body such as a soft magnetic rack is a detection target.
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、磁性材移動体の移動情報のみならず電源投入時の位置情報も検出することの可能な移動体検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a moving body detection apparatus capable of detecting not only movement information of a magnetic material moving body but also position information at power-on. It is in.
本発明の第1の態様は、移動体検出装置である。この装置は、
少なくとも1つの凹凸部をそれぞれ有し、一体的に移動する磁性材移動体を成す第1及び第2磁性材移動部と、
バイアス磁界発生手段と、
前記バイアス磁界発生手段に対して固定配置され、前記凹凸部との位置関係に応じて印加磁界がそれぞれ変化する第1及び第2磁電変換素子とを備え、
前記第1及び第2磁電変換素子は、一方が前記第1磁性材移動部の凹部と対向する位置もしくはその近傍に存在するとき、他方が前記第2磁性材移動部の凸部と対向する位置もしくはその近傍に存在し、一方が前記第1磁性材移動部の凸部と対向する位置もしくはその近傍に存在するとき、他方が前記第2磁性材移動部の凹部と対向する位置もしくはその近傍に存在する配置である。
A first aspect of the present invention is a moving body detection apparatus. This device
First and second magnetic material moving parts each having at least one concavo-convex part and forming a magnetic material moving body that moves integrally;
Bias magnetic field generating means;
A first and a second magnetoelectric conversion element that are fixedly arranged with respect to the bias magnetic field generation unit and that change the applied magnetic field according to the positional relationship with the concavo-convex part,
When one of the first and second magnetoelectric conversion elements is present at or near a position facing the recess of the first magnetic material moving part, the other is a position facing the protrusion of the second magnetic material moving part. Or when it exists in the vicinity and one side exists in the position facing the convex part of the first magnetic material moving part or in the vicinity thereof, the other is in the position facing the concave part of the second magnetic material moving part or in the vicinity thereof. It is an existing arrangement.
本発明の第2の態様も、移動体検出装置である。この装置は、
少なくとも1つの凹凸部をそれぞれ有し、一体的に移動する磁性材移動体を成す第1及び第2磁性材移動部と、
バイアス磁界発生手段と、
前記バイアス磁界発生手段に対して固定配置され、前記凹凸部との位置関係に応じて印加磁界がそれぞれ変化する第1及び第2磁電変換素子とを備え、
前記第1及び第2磁性材移動部は同じ回転軸で一体的に回転する回転体であり、
前記第1磁性材移動部の凸部と前記第2磁性材移動部の凹部とは、回転方向に関して前記回転軸と成す角が等しく、かつ前記回転方向に関して略同一位置に存在し、
前記第1磁性材移動部の凹部と前記第2磁性材移動部の凸部とは、前記回転方向に関して前記回転軸と成す角が等しく、かつ前記回転方向に関して略同一位置に存在する。
The second aspect of the present invention is also a moving object detection device. This device
First and second magnetic material moving parts each having at least one concavo-convex part and forming a magnetic material moving body that moves integrally;
Bias magnetic field generating means;
A first and a second magnetoelectric conversion element that are fixedly arranged with respect to the bias magnetic field generation unit and that change the applied magnetic field according to the positional relationship with the concavo-convex part,
The first and second magnetic material moving parts are rotating bodies that rotate integrally with the same rotating shaft,
The convex part of the first magnetic material moving part and the concave part of the second magnetic material moving part have the same angle formed with the rotation axis with respect to the rotation direction, and exist at substantially the same position with respect to the rotation direction,
The concave part of the first magnetic material moving part and the convex part of the second magnetic material moving part have the same angle with the rotation axis with respect to the rotation direction, and are at substantially the same position with respect to the rotation direction.
第2の態様の装置において、前記凹凸部が前記第1及び第2磁性材移動部の外周面もしくは端面に存在してもよい。 In the apparatus according to the second aspect, the concavo-convex portion may be present on an outer peripheral surface or an end surface of the first and second magnetic material moving portions.
本発明の第3の態様も、移動体検出装置である。この装置は、
少なくとも1つの凹凸部をそれぞれ有し、一体的に移動する磁性材移動体を成す第1及び第2磁性材移動部と、
バイアス磁界発生手段と、
前記バイアス磁界発生手段に対して固定配置され、前記凹凸部との位置関係に応じて印加磁界がそれぞれ変化する第1及び第2磁電変換素子とを備え、
前記第1及び第2磁性材移動部は一体的に直線移動する直線移動体であり、
前記第1磁性材移動部の凸部と前記第2磁性材移動部の凹部とは、移動方向に関して長さが等しく、かつ前記移動方向に関して略同一位置に存在し、
前記第1磁性材移動部の凹部と前記第2磁性材移動部の凸部とは、前記移動方向に関して長さが等しく、かつ前記移動方向に関して略同一位置に存在する。
The third aspect of the present invention is also a moving object detection device. This device
First and second magnetic material moving parts each having at least one concavo-convex part and forming a magnetic material moving body that moves integrally;
Bias magnetic field generating means;
A first and a second magnetoelectric conversion element that are fixedly arranged with respect to the bias magnetic field generation unit and that change the applied magnetic field according to the positional relationship with the concavo-convex part,
The first and second magnetic material moving parts are linear moving bodies that move linearly integrally,
The convex part of the first magnetic material moving part and the concave part of the second magnetic material moving part have the same length in the moving direction and are present at substantially the same position in the moving direction,
The concave portion of the first magnetic material moving portion and the convex portion of the second magnetic material moving portion have the same length in the moving direction and are present at substantially the same position in the moving direction.
第1ないし第3の態様の装置において、前記第1及び第2磁電変換素子は、一方が前記第1磁性材移動部側に位置し、他方が前記第2磁性材移動部側に位置するように並べて配置されているとよい。 In the first to third aspects of the apparatus, one of the first and second magnetoelectric transducers is located on the first magnetic material moving part side, and the other is located on the second magnetic material moving part side. It is good to arrange them side by side.
本発明の第4の態様も、移動体検出装置である。この装置は、
少なくとも1つの凹凸部を有する磁性材移動体と、
バイアス磁界発生手段と、
前記バイアス磁界発生手段に対して固定配置され、前記凹凸部と対向する位置もしくはその近傍に存在し、前記凹凸部との位置関係に応じて印加磁界が変化する第1磁電変換素子と、
前記バイアス磁界発生手段に対して固定配置され、前記第1磁電変換素子よりも前記磁性材移動部から離れた位置に存在する第2磁電変換素子と、
前記第2磁電変換素子側に配置されて前記第2磁電変換素子への印加磁界を強める軟磁性材ヨークとを備え、
前記第1磁電変換素子が前記磁性材移動部の凹部もしくは凸部のいずれと対向する位置もしくはその近傍に存在するかに応じて前記第1及び第2磁電変換素子の出力電圧の大小関係が変化する。
The fourth aspect of the present invention is also a moving object detection device. This device
A magnetic material moving body having at least one uneven portion;
Bias magnetic field generating means;
A first magnetoelectric conversion element that is fixedly arranged with respect to the bias magnetic field generation means, is present at or near a position facing the uneven portion, and an applied magnetic field changes according to a positional relationship with the uneven portion;
A second magnetoelectric conversion element that is fixedly arranged with respect to the bias magnetic field generation means and is located at a position farther from the magnetic material moving part than the first magnetoelectric conversion element;
A soft magnetic material yoke disposed on the second magnetoelectric conversion element side and strengthening a magnetic field applied to the second magnetoelectric conversion element;
The magnitude relationship of the output voltages of the first and second magnetoelectric conversion elements varies depending on whether the first magnetoelectric conversion element is present at a position facing or near the concave portion or convex portion of the magnetic material moving portion. To do.
本発明の第5の態様も、移動体検出装置である。この装置は、
少なくとも1つの凹凸部を有する磁性材移動体と、
バイアス磁界発生手段と、
前記バイアス磁界発生手段に対して固定配置され、前記凹凸部と対向する位置もしくはその近傍に存在し、前記凹凸部との位置関係に応じて印加磁界が変化する第1磁電変換素子と、
前記バイアス磁界発生手段に対して固定配置され、前記第1磁電変換素子よりも前記磁性材移動部から離れた位置に存在する第2磁電変換素子とを備え、
前記第2磁電変換素子は前記第1磁電変換素子よりも前記バイアス磁界発生手段に近い位置に配置され、
前記第1磁電変換素子が前記磁性材移動部の凹部もしくは凸部のいずれと対向する位置もしくはその近傍に存在するかに応じて前記第1及び第2磁電変換素子の出力電圧の大小関係が変化する。
The fifth aspect of the present invention is also a moving object detection device. This device
A magnetic material moving body having at least one uneven portion;
Bias magnetic field generating means;
A first magnetoelectric conversion element that is fixedly arranged with respect to the bias magnetic field generation means, is present at or near a position facing the concavo-convex portion, and an applied magnetic field changes according to a positional relationship with the concavo-convex portion;
A second magnetoelectric conversion element that is fixedly arranged with respect to the bias magnetic field generation means and is located at a position farther from the magnetic material moving part than the first magnetoelectric conversion element,
The second magnetoelectric conversion element is disposed at a position closer to the bias magnetic field generating means than the first magnetoelectric conversion element;
The magnitude relationship of the output voltages of the first and second magnetoelectric conversion elements varies depending on whether the first magnetoelectric conversion element is present at a position facing or near the concave portion or convex portion of the magnetic material moving portion. To do.
なお、以上の構成要素の任意の組合せもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above components is also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、第1及び第2磁電変換素子が磁性材移動体の凹部又は凸部のいずれと対向しているかによって前記第1及び第2磁電変換素子への印加磁界の強弱関係が変化して前記第1及び第2磁電変換素子の出力電圧の大小関係が変化するため、磁性材移動体の移動情報のみならず電源投入時の位置情報も検出することが可能となる。 According to the present invention, the strength relationship of the applied magnetic field to the first and second magnetoelectric conversion elements varies depending on whether the first and second magnetoelectric conversion elements are facing the concave or convex portions of the magnetic material moving body. Since the magnitude relationship between the output voltages of the first and second magnetoelectric transducers changes, it becomes possible to detect not only the movement information of the magnetic material moving body but also the position information when the power is turned on.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent component, member, etc. which are shown by each drawing, and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably. In addition, the embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る移動体検出装置100の例示的な概略構成図であり、(A)は斜視図、(B)は右側面図、(C)は背面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an exemplary schematic configuration diagram of a moving object detection apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention, where (A) is a perspective view, (B) is a right side view, and (C) is a back surface. FIG.
移動体検出装置100は、第1磁性材移動部の例示である第1磁性材回転体10と、第2磁性材移動部の例示である第2磁性材回転体20と、バイアス磁界発生手段の例示であるバイアス磁石5と、ホールIC3とを備える。ホールIC3は、第1磁電変換素子の例示である第1ホール素子H1と、第2磁電変換素子の例示である第2ホール素子H2とを含む。ホールIC3の回路図については後述する。
The moving body detection apparatus 100 includes a first magnetic
板状ないし柱状の第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20はスペーサ30によって軸方向に所定の間隔をあけて一体化されて磁性材移動体を成し、この状態で存在する取付孔9をシャフト1が貫通している。したがって、シャフト1の回転に伴って第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20は一体的に回転する。
The plate-shaped or columnar first magnetic
第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の外周面は、回転軸O(シャフト1の中心)周りの角度に応じて回転軸Oからの距離の大小が変化する。すなわち、第1磁性材回転体10は、回転軸Oからの距離が大となる凸部11と、同距離が小となる凹部12とを有する。また、第2磁性材回転体20は、回転軸Oからの距離が大となる凸部21と、同距離が小となる凹部22を有する。
The outer peripheral surfaces of the first magnetic
第1磁性材回転体10の凸部11及び第2磁性材回転体20の凹部22は、シャフト1の回転方向に関して回転軸Oからの角度範囲が略同一である。また、第1磁性材回転体10の凹部12と第2磁性材回転体20の凸部21もシャフト1の回転方向に関して回転軸Oからの角度範囲が略同一である。すなわち、第1磁性材回転体10の凸部11及び第2磁性材回転体20の凹部22は、シャフト1の回転方向に関して回転軸Oと成す角が等しく、かつ前記回転方向に関して略同一位置に存在する。また、第1磁性材回転体10の凹部12と第2磁性材回転体20の凸部21もシャフト1の回転方向に関して回転軸Oと成す角が等しく、かつ前記回転方向に関して略同一位置に存在する。
The
バイアス磁石5は、例えば第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の外周面に対向する面にN極、反対面にS極を有するように固定配置された永久磁石である。好ましくはバイアス磁石5の横幅は、ホールIC3に含まれる第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2の配置幅よりも大きいものとする。また、第1磁性材回転体10、スペーサ30及び第2磁性材回転体20の厚さの合計も同様に、第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2の配置幅よりも大きいものとする。
The
ホールIC3は、バイアス磁石5のN極面と第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の外周面との間に位置するように固定配置される。好ましくはこの状態で、ホールIC3に含まれる第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2は、第1ホール素子H1が第1磁性材回転体10側に位置し、第2ホール素子H2が第2磁性材回転体20側に位置するように並べて配置される。好ましくはさらに、第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2は、第1ホール素子H1が第1磁性材回転体10の凹部12と対向する位置(もしくはその近傍)に存在するとき、第2ホール素子H2が第2磁性材回転体20の凸部21と対向する位置(もしくはその近傍)に存在し、第1ホール素子H1が第1磁性材回転体10の凸部11と対向する位置(もしくはその近傍)に存在するとき、第2ホール素子H2が第2磁性材回転体20の凹部22と対向する位置(もしくはその近傍)に存在する配置とする。このような配置は、図1のように第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の凹凸切替面が共に回転軸Oと平行な場合には、第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2を回転軸Oと平行に並べることで実現される。
The
第1ホール素子H1への印加磁界は第1磁性材回転体10の凸部11及び凹部12との位置関係(すなわち第1磁性材回転体10の回転)に応じて変化し、第2ホール素子H2への印加磁界は第2磁性材回転体20の凸部21及び凹部22との位置関係(すなわち第2磁性材回転体20の回転)に応じて変化する。すなわち、第1ホール素子H1への印加磁界は、第1ホール素子H1が第1磁性材回転体10の凸部11と対向する位置(もしくはその近傍)に存在するときは大となり、凹部12と対向する位置(もしくはその近傍)に存在するときは小となる。第2ホール素子H2への印加磁界も同様に、第2ホール素子H2が第2磁性材回転体20の凸部21と対向する位置(もしくはその近傍)に存在するときは大となり、第2ホール素子H2が第2磁性材回転体20の凹部22と対向する位置(もしくはその近傍)に存在するときは小となる。なお、印加磁界とは、感磁面と垂直な磁界を意味する。第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2の感磁面は好ましくは、第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の外周面に接する平面に平行な同一平面内にあるものとする。
The magnetic field applied to the first Hall element H1 changes according to the positional relationship between the
図2は、図1に示されるホールIC3の例示的な回路図である。この回路において、第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2はそれぞれ、第1定電流源811及び第2定電流源822によって定電流駆動される。第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2からの出力電圧V1,V2はそれぞれ、第1差動増幅器801及び第2差動増幅器802によって増幅される。増幅された出力電圧Vamp1,Vamp2は、コンパレータ810によって互いの大小関係が比較されてハイレベルもしくはローレベルの信号Vcmpとなる。コンパレータ810の出力信号Vcmpは、トランジスタQ1のベースに入力される。トランジスタQ1のコレクタはホールIC3の出力端子(オープンコレクタ)となっている。なお、ホールIC3は、電源投入時に第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2の差動出力信号がコンパレータ810の変換閾値のどちら側にあるかにより、信号レベルのハイ又はローが切り替わるICを用いる。
FIG. 2 is an exemplary circuit diagram of the
図3は、特許文献1に記載された従来の移動体検出装置において一対のホール素子から得られる差動出力信号と、本実施の形態の移動体検出装置において第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2から得られる差動出力信号との比較図である。
FIG. 3 shows a differential output signal obtained from a pair of Hall elements in the conventional mobile body detection device described in
本図から明らかなように、従来の移動体検出装置では、一対のホール素子の前面を磁性材回転体の凹凸切替り部分が通過してるときは差動出力信号が変動するものの、一対のホール素子が共に磁性材回転体の凹部又は凸部と対向しているときは前記一対のホール素子への印加磁界の強弱関係が同じとなって差動出力信号がほぼ一定値となっている。このため、上述のとおり従来の移動体検出装置では磁性材回転体の回転情報は検出できても電源投入時の位置情報(すなわち電源投入時に一対のホール素子の前面に磁性材回転体の凸部があるのか凹部があるのか)が判別できない。 As is apparent from this figure, in the conventional moving body detection apparatus, the differential output signal fluctuates when the unevenness switching portion of the magnetic material rotating body passes through the front surface of the pair of Hall elements, but the pair of Hall elements. When both elements are opposed to the concave or convex portions of the magnetic material rotating body, the strength relationship of the applied magnetic field to the pair of Hall elements is the same, and the differential output signal has a substantially constant value. For this reason, as described above, in the conventional moving body detection device, even if rotation information of the magnetic material rotating body can be detected, position information at the time of turning on the power (that is, the convex portion of the magnetic material rotating body on the front surface of the pair of Hall elements when the power is turned on) It is not possible to determine whether there is a recess or a recess.
これに対し本実施の形態の移動体検出装置100では、第1ホール素子H1が第1磁性材回転体10の凹部12と対向する位置(もしくはその近傍)に存在する状態(以下「第1の状態」とも表記)では第2ホール素子H2が第2磁性材回転体20の凸部21と対向する位置(もしくはその近傍)に存在し、第1ホール素子H1が第1磁性材回転体10の凸部11と対向する位置(もしくはその近傍)に存在する状態(以下「第2の状態」とも表記)では第2ホール素子H2が第2磁性材回転体20の凹部22と対向する位置(もしくはその近傍)に存在するので、前記第1及び第2の状態間で第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2への印加磁界の強弱が変化(すなわち第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2の出力電圧V1,V2の大小関係が変化)することとなり、図3からも明らかなように差動出力信号Vdは前記第1及び第2の状態間で一定値とならず変化する(ゼロクロスする)。したがって、コンパレータ810の出力信号Vcmpのレベルが前記第1及び第2の状態間で切り替わり、これによりホールIC3の出力信号Voutのレベルも前記第1及び第2の状態間で切り替わる。このため、本実施の形態の移動体検出装置100によれば、電源投入時であっても前記第1及び第2の状態を判別することができ、第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の回転情報のみならず電源投入時の位置情報を検出することが可能となる。
On the other hand, in the moving body detection device 100 of the present embodiment, the first Hall element H1 is present at a position (or in the vicinity thereof) facing the
(第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態に係る移動体検出装置200の例示的な概略構成図であり、(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は右側面図である。ここでは主に第1の実施の形態との相違点を説明し、一致点については適宜説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is an exemplary schematic configuration diagram of a moving object detection apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention, where (A) is a perspective view, (B) is a front view, and (C) is a right side view. FIG. Here, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of matching points will be omitted as appropriate.
本実施の形態の移動体検出装置200では、第1の実施の形態と異なり、第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20は環状ないし円筒状ある。そして第1磁性材回転体10は径が小、第2磁性材回転体20は径が大となっていて、第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20はスペーサ30によって径方向に所定の間隔をあけて一体化されている。凹凸は第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の片側端面に存在する。具体的には、第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の片側端面は、回転軸O周りの角度に応じて厚さの大小が変化する。すなわち、第1磁性材回転体10は、厚さが大となる凸部11と、厚さが小となる凹部12とを有する。また、第2磁性材回転体20は、厚さが大となる凸部21と、厚さが小となる凹部22とを有する。
In the moving body detection apparatus 200 of the present embodiment, unlike the first embodiment, the first magnetic
バイアス磁石5は、例えば第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の片側端面に対向する面にN極、反対面にS極を有するように固定配置された永久磁石である。ホールIC3は、バイアス磁石5のN極面と第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の片側端面との間に位置するように固定配置される。図4のように第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の凹凸切替面が共に径方向の場合には、第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2を回転軸Oに向けて垂直に並べるとよい。第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2の感磁面は好ましくは、第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の片側端面に平行な同一平面内にあるものとする。
The
本実施の形態も、第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。なお、第1及び第2の実施の形態において、第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20はスペーサ30を介さずに一体形成されてもよい。
This embodiment can also achieve the same effects as those of the first embodiment. In the first and second embodiments, the first magnetic
(第3の実施の形態)
図5は、本発明の第3の実施の形態に係る移動体検出装置300の例示的な概略構成図であり、(A)は斜視図、(B)は右側面図、(C)は背面図である。ここでは主に第1の実施の形態との相違点を説明し、一致点については適宜説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is an exemplary schematic configuration diagram of a moving object detection apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention, where (A) is a perspective view, (B) is a right side view, and (C) is a back surface. FIG. Here, differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of matching points will be omitted as appropriate.
本実施の形態の移動体検出装置300では、第1の実施の形態と異なり、磁性材移動体の例示として磁性材回転体50を1つだけ用いる。磁性材回転体50は、図1の第2磁性材移動部20と同様の形状である。第1ホール素子H1は磁性材回転体50の凸部51もしくは凹部52と対向する位置(もしくはその近傍)に存在し、第2ホール素子H2は第1ホール素子H1よりも磁性材回転体50から離れた位置に存在する。第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2への印加磁界は、磁性材回転体50の凸部51及び凹部52との位置関係(すなわち磁性材回転体50の回転)に応じて変化する。ここで、上述のとおり第2ホール素子H2は第1ホール素子H1よりも磁性材回転体50から離れた位置に存在するため、印加磁界の変化量は第1ホール素子H1のほうが第2ホール素子H2よりも大きい。
Unlike the first embodiment, the moving body detection apparatus 300 according to the present embodiment uses only one magnetic
第2ホール素子H2の前方(磁性材回転体50側)には軟磁性材ヨーク70が配置されて第2ホール素子H2への印加磁界が強められている。強める度合いは、軟磁性材ヨーク70の材質や大きさ、位置によって適宜設定可能である。本実施の形態では、軟磁性材ヨーク70を設けることにより、第1ホール素子H1が磁性材回転体50の凹部52と対向する位置(もしくはその近傍)に存在するときは第2ホール素子H2への印加磁界が第1ホール素子H1への印加磁界よりも強くなり、第1ホール素子H1が磁性材回転体50の凸部51と対向する位置(もしくはその近傍)に存在するときは第2ホール素子H2への印加磁界が第1ホール素子H1への印加磁界よりも弱くなるようにしている。すなわち、本実施の形態によれば、第1ホール素子H1が磁性材回転体50の凸部51もしくは凹部52のいずれと対向する位置(もしくはその近傍)に存在するかに応じて第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2の出力電圧(図2のV1,V2)の大小関係が変化し、これによりホールIC3からの出力信号(図2のVout)のレベルも変化する。したがって、本実施の形態によれば、電源投入時であっても第1ホール素子H1が磁性材回転体50の凸部51もしくは凹部52のいずれと対向する位置(もしくはその近傍)に存在するかを判別することができ、磁性材回転体50の回転情報のみならず電源投入時の位置情報を検出することが可能となる。
A soft
(第4の実施の形態)
図6は、本発明の第4の実施の形態に係る移動体検出装置400の例示的な概略構成図であり、(A)は右側面図、(B)は背面図である。本実施の形態の移動体検出装置400は、図5に示される第3の実施の形態の移動体検出装置300と比較して、バイアス磁石5が磁性材回転体50の片側端面に対向する面にN極、反対面にS極を有するように固定配置されている点と、ホールIC3がバイアス磁石5のN極面と磁性材回転体50の片側端面との間に位置するように固定配置されている点と、第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2の感磁面が磁性材回転体50の片側端面に平行な同一平面内にある点で相違し、その他の点で一致している。本実施の形態も第3の実施の形態と同様の効果を奏することができる。なお、第3及び第4の実施の形態において、軟磁性材ヨーク70を第2ホール素子H2の背後(磁性材回転体50と反対側)に配置しても同様の作用を得ることができる。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is an exemplary schematic configuration diagram of a moving object detection apparatus 400 according to the fourth embodiment of the present invention, where (A) is a right side view and (B) is a rear view. The moving body detection device 400 of the present embodiment is a surface in which the
(第5の実施の形態)
図7は、本発明の第5の実施の形態に係る移動体検出装置500の例示的な概略構成図であり、(A)は第1例、(B)は第2例を示す。図5に示される第3の実施の形態の移動体検出装置400と比較して、軟磁性材ヨーク70を用いていない点と、第2ホール素子H2が第1ホール素子H1よりもバイアス磁石5に近い位置に配置されている点で相違し、その他の点で一致している。このような配置を実現するために、図7(A)に示される第1例ではバイアス磁石5の磁極面が回転軸Oに対して所定の角度を成していて、図7(B)に示される第2例ではホールIC3が回転軸Oに対して所定の角度を成している。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is an exemplary schematic configuration diagram of a moving object detection apparatus 500 according to the fifth embodiment of the present invention, where (A) shows a first example and (B) shows a second example. Compared to the moving body detection apparatus 400 of the third embodiment shown in FIG. 5, the
本実施の形態では、第2ホール素子H2を第1ホール素子H1よりもバイアス磁石5に近い位置に配置することにより、第1ホール素子H1が磁性材回転体50の凹部52と対向する位置(もしくはその近傍)に存在するときは第2ホール素子H2への印加磁界が第1ホール素子H1への印加磁界よりも強くなり、第1ホール素子H1が磁性材回転体50の凸部51と対向する位置(もしくはその近傍)に存在するときは第2ホール素子H2への印加磁界が第1ホール素子H1への印加磁界よりも弱くなるようにしている。したがって、図5に示される第3の実施の形態と同様に、電源投入時であっても第1ホール素子H1が磁性材回転体50の凸部51もしくは凹部52のいずれと対向する位置(もしくはその近傍)に存在するかを判別することができ、磁性材回転体50の回転情報のみならず電源投入時の位置情報を検出することが可能となる。
In the present embodiment, the second Hall element H2 is disposed at a position closer to the
(第6の実施の形態)
図8は、本発明の第6の実施の形態に係る移動体検出装置600の例示的な概略構成図であり、(A)は第1例、(B)は第2例を示す。本実施の形態の移動体検出装置600は、図7に示される第5の実施の形態の移動体検出装置500と比較して、バイアス磁石5が磁性材回転体50の片側端面に対向する面にN極、反対面にS極を有するように固定配置されている点と、ホールIC3がバイアス磁石5のN極面と磁性材回転体50の片側端面との間に位置するように固定配置されている点で相違し、その他の点で一致している。本実施の形態も第5の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
(Sixth embodiment)
FIG. 8 is an exemplary schematic configuration diagram of a moving object detection apparatus 600 according to the sixth embodiment of the present invention, where (A) shows a first example and (B) shows a second example. The moving body detection device 600 of the present embodiment is a surface in which the
(第7の実施の形態)
図9は、本発明の第7の実施の形態に係る移動体検出装置700の例示的な概略構成図である。本実施の形態の移動体検出装置700は、図1に示される第1の実施の形態の移動体検出装置100と比較して、凹凸を直線状に配列した磁性材直線移動体(軟磁性体ラック)を磁性材移動体としている点が主に相違するので、この点を中心に説明する。
(Seventh embodiment)
FIG. 9 is an exemplary schematic configuration diagram of a moving object detection apparatus 700 according to the seventh embodiment of the present invention. The moving body detection apparatus 700 of the present embodiment is a magnetic material linear moving body (soft magnetic body) in which irregularities are arranged in a straight line as compared with the moving body detection apparatus 100 of the first embodiment shown in FIG. Since the point that the rack is a magnetic material moving body is mainly different, this point will be mainly described.
第1磁性材移動部の例示である第1磁性材直線移動体710及び第2磁性材移動部の例示である第2磁性材直線移動体720は、スペーサ730によって移動方向と垂直な方向に所定の間隔をあけて一体化され、例えば工作機械(不図示)の直線移動部分に取り付けられて前記直線移動部分と一体的に移動する。第1磁性材直線移動体710及び第2磁性材直線移動体720は、移動方向に関する位置に応じて底面からの高さの大小が変化する。すなわち、第1磁性材直線移動体710は、底面からの高さが大となる凸部711と、同高さが小となる凹部712とを有する。また、第2磁性材直線移動体720は、底面からの高さが大となる凸部721と、同高さが小となる凹部722を有する。
The first magnetic material linear moving
第1磁性材直線移動体710の凸部711及び第2磁性材直線移動体720の凹部722は、移動方向に関して存在範囲が略同一である。また、第1磁性材直線移動体710の凹部712と第2磁性材直線移動体720の凸部721も移動方向に関して存在範囲が略同一である。すなわち、第1磁性材直線移動体710の凸部711及び第2磁性材直線移動体720の凹部722は、移動方向に関して長さが等しく、かつ前記移動方向に関して略同一位置に存在する。また、第1磁性材直線移動体710の凹部712と第2磁性材直線移動体720の凸部721も移動方向に関して長さが等しく、かつ前記移動方向に関して略同一位置に存在する。
The
バイアス磁石5は、例えば第1直線移動体710及び第2磁性材直線移動体720の上面(凹凸の形成されている面)に対向する面にN極、反対面にS極を有するように固定配置される。ホールIC3は、バイアス磁石5のN極面と第1直線移動体710及び第2磁性材直線移動体720の上面との間に位置するように固定配置される。第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2の感磁面は好ましくは、第1直線移動体710及び第2磁性材直線移動体720の上面に平行な同一平面内にあるものとする。
The
本実施の形態のによれば、第1の実施の形態と同様の理由から、第1直線移動体710及び第2磁性材直線移動体720の移動情報のみならず電源投入時の位置情報を検出することが可能となる。なお、第2ないし第6の実施の形態に関しても、凹凸を直線状に配列した磁性材直線移動体(軟磁性体ラック)を磁性材回転体に替えて磁性材移動体として用いてもよく、この場合も同様の効果を奏することができる。
According to the present embodiment, for the same reason as in the first embodiment, not only the movement information of the first linear moving
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素には請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。 The present invention has been described above by taking the embodiment as an example. However, it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each component of the embodiment within the scope of the claims. Hereinafter, modifications will be described.
第1の実施の形態では第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の凹凸切替面が共に回転軸Oと平行である場合を説明したが、変形例では図10に簡略して示すように第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の凹凸切替面は共に回転軸Oと所定の角度を成していてもよい。この場合、第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2も回転軸Oに対して同じ所定角度を成すように並べるとよい。つまり、第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2は、第1磁性材回転体10及び第2磁性材回転体20の凹凸切替面と平行になるように並べるとよい。
In the first embodiment, the description has been given of the case where the concave / convex switching surfaces of the first magnetic
第1ないし第6の実施の形態では磁性材回転体の凹部と凸部の個数を1ずつとしたが、変形例では凹部と凸部の個数を2又はそれ以上としてもよい。 In the first to sixth embodiments, the number of the concave portions and the convex portions of the magnetic material rotating body is one, but in the modification, the number of the concave portions and the convex portions may be two or more.
各実施の形態において第1ホール素子H1及び第2ホール素子H2がホールIC3に含まれている場合を説明したが、変形例ではそれらをディスクリート部品としてもよい。
In each of the embodiments, the case where the first Hall element H1 and the second Hall element H2 are included in the
各実施の形態においてバイアス磁界発生手段を永久磁石としたが、動作原理上、電磁石を用いることも可能である。 In each embodiment, the bias magnetic field generating means is a permanent magnet. However, an electromagnet can be used on the principle of operation.
1 シャフト
3 ホールIC
5 バイアス磁石
9 貫通孔
10 第1磁性材回転体
20 第2磁性材回転体
11,21 凸部
12,22 凹部
30 スペーサ
H1 第1ホール素子
H2 第2ホール素子
100,200,・・・,700 移動体検出装置
1
5
Claims (7)
バイアス磁界発生手段と、
前記バイアス磁界発生手段に対して固定配置され、前記凹凸部との位置関係に応じて印加磁界がそれぞれ変化する第1及び第2磁電変換素子とを備え、
前記第1及び第2磁電変換素子は、一方が前記第1磁性材移動部の凹部と対向する位置もしくはその近傍に存在するとき、他方が前記第2磁性材移動部の凸部と対向する位置もしくはその近傍に存在し、一方が前記第1磁性材移動部の凸部と対向する位置もしくはその近傍に存在するとき、他方が前記第2磁性材移動部の凹部と対向する位置もしくはその近傍に存在する配置である、移動体検出装置。 First and second magnetic material moving parts each having at least one concavo-convex part and forming a magnetic material moving body that moves integrally;
Bias magnetic field generating means;
A first and a second magnetoelectric conversion element that are fixedly arranged with respect to the bias magnetic field generation unit and that change the applied magnetic field according to the positional relationship with the concavo-convex part,
When one of the first and second magnetoelectric conversion elements is present at or near a position facing the recess of the first magnetic material moving part, the other is a position facing the protrusion of the second magnetic material moving part. Or when it exists in the vicinity and one side exists in the position facing the convex part of the first magnetic material moving part or in the vicinity thereof, the other is in the position facing the concave part of the second magnetic material moving part or in the vicinity thereof. A moving body detection device that is an existing arrangement.
バイアス磁界発生手段と、
前記バイアス磁界発生手段に対して固定配置され、前記凹凸部との位置関係に応じて印加磁界がそれぞれ変化する第1及び第2磁電変換素子とを備え、
前記第1及び第2磁性材移動部は同じ回転軸で一体的に回転する回転体であり、
前記第1磁性材移動部の凸部と前記第2磁性材移動部の凹部とは、回転方向に関して前記回転軸と成す角が等しく、かつ前記回転方向に関して略同一位置に存在し、
前記第1磁性材移動部の凹部と前記第2磁性材移動部の凸部とは、前記回転方向に関して前記回転軸と成す角が等しく、かつ前記回転方向に関して略同一位置に存在する、移動体検出装置。 First and second magnetic material moving parts each having at least one concavo-convex part and forming a magnetic material moving body that moves integrally;
Bias magnetic field generating means;
A first and a second magnetoelectric conversion element that are fixedly arranged with respect to the bias magnetic field generation unit and that change the applied magnetic field according to the positional relationship with the concavo-convex part,
The first and second magnetic material moving parts are rotating bodies that rotate integrally with the same rotating shaft,
The convex part of the first magnetic material moving part and the concave part of the second magnetic material moving part have the same angle formed with the rotation axis with respect to the rotation direction, and exist at substantially the same position with respect to the rotation direction,
The moving body in which the concave portion of the first magnetic material moving portion and the convex portion of the second magnetic material moving portion have the same angle with the rotation axis with respect to the rotation direction and are substantially at the same position with respect to the rotation direction. Detection device.
バイアス磁界発生手段と、
前記バイアス磁界発生手段に対して固定配置され、前記凹凸部との位置関係に応じて印加磁界がそれぞれ変化する第1及び第2磁電変換素子とを備え、
前記第1及び第2磁性材移動部は一体的に直線移動する直線移動体であり、
前記第1磁性材移動部の凸部と前記第2磁性材移動部の凹部とは、移動方向に関して長さが等しく、かつ前記移動方向に関して略同一位置に存在し、
前記第1磁性材移動部の凹部と前記第2磁性材移動部の凸部とは、前記移動方向に関して長さが等しく、かつ前記移動方向に関して略同一位置に存在する、移動体検出装置。 First and second magnetic material moving parts each having at least one concavo-convex part and forming a magnetic material moving body that moves integrally;
Bias magnetic field generating means;
A first and a second magnetoelectric conversion element that are fixedly arranged with respect to the bias magnetic field generation unit and that change the applied magnetic field according to the positional relationship with the concavo-convex part,
The first and second magnetic material moving parts are linear moving bodies that move linearly integrally,
The convex part of the first magnetic material moving part and the concave part of the second magnetic material moving part have the same length in the moving direction and are present at substantially the same position in the moving direction,
The concave part of the first magnetic material moving part and the convex part of the second magnetic material moving part have the same length in the moving direction and are present at substantially the same position in the moving direction.
バイアス磁界発生手段と、
前記バイアス磁界発生手段に対して固定配置され、前記凹凸部と対向する位置もしくはその近傍に存在し、前記凹凸部との位置関係に応じて印加磁界が変化する第1磁電変換素子と、
前記バイアス磁界発生手段に対して固定配置され、前記第1磁電変換素子よりも前記磁性材移動部から離れた位置に存在する第2磁電変換素子と、
前記第2磁電変換素子側に配置されて前記第2磁電変換素子への印加磁界を強める軟磁性材ヨークとを備え、
前記第1磁電変換素子が前記磁性材移動部の凹部もしくは凸部のいずれと対向する位置もしくはその近傍に存在するかに応じて前記第1及び第2磁電変換素子の出力電圧の大小関係が変化する、移動体検出装置。 A magnetic material moving body having at least one uneven portion;
Bias magnetic field generating means;
A first magnetoelectric conversion element that is fixedly arranged with respect to the bias magnetic field generation means, is present at or near a position facing the uneven portion, and an applied magnetic field changes according to a positional relationship with the uneven portion;
A second magnetoelectric conversion element that is fixedly arranged with respect to the bias magnetic field generation means and is located at a position farther from the magnetic material moving part than the first magnetoelectric conversion element;
A soft magnetic material yoke disposed on the second magnetoelectric conversion element side and strengthening a magnetic field applied to the second magnetoelectric conversion element;
The magnitude relationship of the output voltages of the first and second magnetoelectric conversion elements varies depending on whether the first magnetoelectric conversion element is present at a position facing or near the concave portion or convex portion of the magnetic material moving portion. A moving body detection device.
バイアス磁界発生手段と、
前記バイアス磁界発生手段に対して固定配置され、前記凹凸部と対向する位置もしくはその近傍に存在し、前記凹凸部との位置関係に応じて印加磁界が変化する第1磁電変換素子と、
前記バイアス磁界発生手段に対して固定配置され、前記第1磁電変換素子よりも前記磁性材移動部から離れた位置に存在する第2磁電変換素子とを備え、
前記第2磁電変換素子は前記第1磁電変換素子よりも前記バイアス磁界発生手段に近い位置に配置され、
前記第1磁電変換素子が前記磁性材移動部の凹部もしくは凸部のいずれと対向する位置もしくはその近傍に存在するかに応じて前記第1及び第2磁電変換素子の出力電圧の大小関係が変化する、移動体検出装置。 A magnetic material moving body having at least one uneven portion;
Bias magnetic field generating means;
A first magnetoelectric conversion element that is fixedly arranged with respect to the bias magnetic field generation means, is present at or near a position facing the uneven portion, and an applied magnetic field changes according to a positional relationship with the uneven portion;
A second magnetoelectric conversion element that is fixedly arranged with respect to the bias magnetic field generation means and is located at a position farther from the magnetic material moving part than the first magnetoelectric conversion element,
The second magnetoelectric conversion element is disposed at a position closer to the bias magnetic field generating means than the first magnetoelectric conversion element;
The magnitude relationship of the output voltages of the first and second magnetoelectric conversion elements varies depending on whether the first magnetoelectric conversion element is present at a position facing or near the concave portion or convex portion of the magnetic material moving portion. A moving body detection device.
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