JP2020145121A - 近接センサユニット - Google Patents

Abstract

【課題】磁気センサによる検知精度を向上させて、部品精度や組付け誤差等によって磁気センサによる検知誤差が生じることを防止することができる近接センサユニットを提供する。【解決手段】磁石２と磁気センサ３とを備え、磁石２の磁界を磁気センサ３が検知することによって磁石２と磁気センサ３との近接状態を検知する、近接センサユニット１であって、磁石２と磁気センサ３とは相対的に近接または離間するように移動可能に構成され、磁石２は、円環状に構成され、磁化方向が軸心方向となるように構成され、磁気センサ３は、磁石２の軸心からオフセットした位置で磁石２の磁界を検知するように構成され、感磁方向が磁石２の径方向となるように構成されるものとする。【選択図】図１

Description

本発明は、近接センサユニットの技術に関する。

従来、検出対象物に接触することなく検出対象物との近接状態を検知する近接センサユニットに関する技術は種々知られている（特許文献１参照）。
また、前記近接センサユニットには、磁石と磁気センサとを備え、磁石の磁界を磁気センサが検知することによって、検出対象物（検出対象物に設けられた磁石）と磁気センサとの近接状態を検知する構成のものがある（特許文献２参照）。

特開２００６−１５６３６０号公報 特開２０１４−７８４０９号公報

しかしながら、前記近接センサユニットの磁気センサの検知精度（例えば、検知精度±０．０５ｍｍ程度）では、部品精度や組付け誤差等によって磁気センサによる検知誤差が生じ易くなる場合があり、磁気センサの検知精度を向上させることが求められている。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、磁気センサによる検知精度を向上させて、部品精度や組付け誤差等によって磁気センサによる検知誤差が生じることを防止することができる近接センサユニットを提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、磁石と磁気センサとを備え、前記磁石の磁界を前記磁気センサが検知することによって前記磁石と前記磁気センサとの近接状態を検知する、近接センサユニットであって、前記磁石と前記磁気センサとは相対的に近接または離間するように移動可能に構成され、前記磁石は、円環状に構成され、磁化方向が軸心方向となるように構成され、前記磁気センサは、前記磁石の軸心からオフセットした位置で前記磁石の磁界を検知するように構成され、感磁方向が前記磁石の径方向となるように構成されるものである。

請求項２においては、前記磁気センサは、前記磁石の内側に配置されたときに、前記磁石の軸心よりも前記磁石の内周面側に位置するように構成されるものである。

請求項３においては、前記磁気センサは、常磁性体素材で構成される筐体内に配置されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明によれば、磁気センサによる検知精度を向上させて、部品精度や組付け誤差等によって磁気センサによる検知誤差が生じることを防止することができる。

本発明の実施形態に係る近接センサユニットを示す正面図。 同じく近接センサユニットを示す側面図。 同じく近接センサユニットの検知装置を示す斜視図。 同じく近接センサユニットの内部構造を示す正面図。 同じく近接センサユニットの内部構造を示す正面図。 同じく近接センサユニットの検知特性を示す図。 同じく近接センサユニットを示す正面図。 同じく近接センサユニットの検知装置を示す斜視図。 同じく近接センサユニットの内部構造を示す正面図。 同じく近接センサユニットの内部構造を示す正面図。 同じく近接センサユニットを示す正面図。 同じく近接センサユニットの内部構造を示す正面図。

次に、図１から図６に記載の近接センサユニット１について説明する。

図１から図５に示すように、近接センサユニット１は、磁石２と磁気センサ３とを備え、磁石２周りの磁界を磁気センサ３が検知することによって、検出対象物（不図示）に接触することなく検出対象物（検出対象物に設けられた磁石２）と磁気センサ３との近接状態を検知する。
磁石２と磁気センサ３とは、相対的に近接または離間するように移動可能に構成される。本実施形態では、磁気センサ３が移動して磁石２側に近接または離間するように移動可能に構成されるものとして説明する。

磁石２は、検出対象物に設けられる。円環状に構成される。磁石２は、磁化方向が軸心α（高さ）方向となるように構成される。磁石２は、所定の検出対象物（不図示）に固定して配置される。

磁気センサ３は、リニアホールＩＣであり、磁石２の磁界（磁界の大きさ・方向）を検知する。磁気センサ３は、検知装置１０内に配置される。

検知装置１０は、カバー１１と、シャフト１２と、基板１３と、ハーネス１４と、磁気センサ３と、を備える。シャフト１２とカバー１１とは検知装置１０の筐体として構成される。筐体（検知装置１０）は、長手方向を軸心β方向とする略円筒状に構成される。

検知装置１０のカバー１１は、常磁性体素材（例えばアルミ素材）で構成される。カバー１１は、先端側に底部を有する略円筒状に構成される。カバー１１は、先端部１１ａが縮径されて構成される。カバー１１の先端部１１ａの直径は、磁石２の内径よりも小さく構成される。磁石２の内径は、カバー１１の先端部１１ａの直径の約７倍の長さに構成される。
シャフト１２は、例えば、アルミ、鉄、またはステンレス鋼素材等で構成される。シャフト１２は、略円筒状に構成される。シャフト１２は、カバー１１の基端部にシャフト１２の先端部が挿入された状態で固定されてカバー１１に連結される。
基板１３はカバー１１内に配置される。
ハーネス１４は、ハーネス１４の一端部がカバー１１及びシャフト１２の内部に挿入されて、基板１３に接続される。

磁気センサ３は、基板１３に設けられる。磁気センサ３は、カバー１１の先端部１１ａの内側に配置される。磁気センサ３は、感磁方向が検知装置１０（カバー１１）の径方向（ラジアル方向）になるように配置される。磁気センサ３は、検知装置１０（カバー１１）の軸心βと交差する方向に軸心βからオフセットした位置（例えば、軸心βから１．７ｍｍずらした位置）に配置される。
磁気センサ３が検知した磁界に関する情報は、ハーネス１４等を介して接続されたＰＣ等の情報処理装置に送信される。

検知装置１０（磁気センサ３）は、検知装置１０の軸心β方向に移動可能に構成される。検知装置１０は、検知装置１０の軸心βと磁石２の軸心αとが並行するように配置される。検知装置１０は、検知装置１０の軸心βと磁石２の軸心αとが一致しないように、磁石２の軸心αからオフセットして配置される。検知装置１０（磁気センサ３）は、磁石２方向に移動したときに、カバー１１の先端部１１ａ（磁気センサ３）が磁石２の内側に配置可能に構成される。検知装置１０（磁気センサ３）は、磁石２方向に移動してカバー１１の先端部１１ａ（磁気センサ３）が磁石２の内側に配置されたときに、磁石２の内周面近傍（磁石２の軸心αよりも磁石２の内周面側）に位置するように構成される（図５参照）。
検知装置１０（磁気センサ３）が磁石２側に移動して、磁石２との距離が所定の距離に近接したとき（例えば、磁石２の内側に磁気センサ３が位置したとき）に、磁気センサ３が磁石２の磁界を検出する。

このように構成される近接センサユニット１では、磁気センサ３は、検知装置１０の軸心βと交差する方向に軸心βからオフセットした位置に配置され、検知装置１０の軸心β方向に移動可能に構成され、また、検知装置１０は、検知装置１０の軸心βと磁石２の軸心αとが並行しつつ互いの軸心α・βが一致しないように配置されることから、磁気センサ３は、磁石２の軸心αからオフセットした位置で磁石２の磁界を検知するように構成される。また、磁気センサ３は、感磁方向が磁石２の径方向となるように構成される。
このため、近接センサユニット１によれば、リニア特性を得ることができ（図６参照）、磁気センサ３による検知精度を向上させること（検知精度±０．０５ｍｍ以上とすること）ができる。
また、このように磁気センサ３による検知精度が向上することによって、部品精度や組付け誤差等によって磁気センサ３による検知誤差が生じることを防止することができる。
また、磁気センサ３は、磁石２の内側に配置されたときに、磁石２の軸心αよりも磁石２の内周面側に位置するように構成されることから、より確実に、磁気センサ３による検知精度を向上させることができる。

またこのように、磁気センサ３が常磁性体素材でありアルミ等の導電性素材で構成される筐体（検知装置１０のカバー１１及びシャフト１２）内に配置されることから、外部からの電界等の影響を受けることを防止することができる。

次に、図７から図１０に記載の近接センサユニット１について説明する。
なお、図７から図１０に記載の近接センサユニット１の説明については、図１から図６に記載の近接センサユニット１と同様の部分の説明については適宜省略し、図１から図６に記載の近接センサユニット１と異なる部分を中心に説明する。

図７から図１０に示すように、近接センサユニット１は、磁石２と磁気センサ３とを備える。

磁石２は、円環状に構成される。磁石２は、磁化方向が軸心α（高さ）方向となるように構成される。磁石２は、保持部材２０内に保持される。

保持部材２０は、本体２１と、支持体２２と、磁石２と、スペーサ２３と、を備える。

保持部材２０の本体２１は、強磁性体素材（例えば鉄系素材）で構成され、円筒状に構成される。本体２１の外径は検知装置１０のカバー１１の先端部１１ａ以外の外径と略同一に構成される。本体２１の基端側（検知装置１０側）の内径は拡径して構成される。
磁石２は、前記本体２１の拡径される部分に配置される。磁石２は、磁石２の内径が本体２１の先端部１１ａの外径よりも若干大きく構成される。
支持体２２は、常磁性体素材（例えばアルミ素材）で構成され、本体２１内に嵌装可能な略円筒状に構成される。支持体２２は、支持体２２の内径が磁石２の内径よりも若干小さく且つ本体２１の先端部の外径よりも若干小さく構成される。支持体２２は、本体２１内に磁石２が配置された状態で本体２１内に嵌装されて、本体２１内に配置された磁石２が脱落することを防止するように支持する。
スペーサ２３は、本体２１と磁石２との間、及び支持体２２と磁石２との間に配置される。

検知装置１０は、検知装置１０の軸心βと磁石２の軸心αとが並行し、検知装置１０の軸心βと磁石２の軸心αとが一致するように配置される。検知装置１０（磁気センサ３）は、磁石２方向に移動したときに、カバー１１の先端部１１ａ（磁気センサ３）が磁石２の内側に配置可能に構成される。検知装置１０（磁気センサ３）は、磁石２方向に移動してカバー１１の先端部１１ａ（磁気センサ３）が磁石２の内側に配置されたときに、磁石２の内周面近傍（磁石２の内周面よりも磁石２の軸心α側）に位置するように構成される。
検知装置１０（磁気センサ３）が磁石２側に移動して、磁石２との距離が所定の距離に近接したとき（例えば、磁石２の内側に磁気センサ３が位置したとき）に、磁気センサ３が磁石２の磁界を検出する。

このように構成される近接センサユニット１では、磁気センサ３は、磁石２の軸心αからオフセットした位置で磁石２の磁界を検知するように構成され、また、感磁方向が磁石２の径方向となるように構成される。
このため、近接センサユニット１によれば、リニア特性を得ることができ、磁気センサ３による検知精度を向上させることができる。
また、このように磁気センサ３による検知精度が向上することによって、部品精度や組付け誤差等によって磁気センサ３による検知誤差が生じることを防止することができる。
また、保持部材２０（保持部材２０の本体２１及び支持体２２）が略円筒状に構成されることから、より確実に、外部からの磁界等の影響を受けることを防止することができる。さらに、磁気センサ３が常磁性体素材で構成される筐体内に配置され、保持部材２０（保持部材２０の本体２１及び支持体２２）が略円筒状に構成されることから、ＥＭＣ（ＥＬＥＣＴＲＯ−ＭＡＧＮＥＴＩＣ ＣＯＭＰＡＴＩＢＩＬＩＴＹ）対策とすることができる。

次に、図１１から図１２に記載の近接センサユニット１について説明する。
なお、図１１から図１２に記載の近接センサユニット１の説明については、図１から図１０に記載の近接センサユニット１と同様の部分の説明については適宜省略し、図１から図１０に記載の近接センサユニット１と異なる部分を中心に説明する。

図１１から図１２に示すように、近接センサユニット１は、磁石２と、磁気センサ３と、センサ側磁石１６と、を備える。

磁石２は、円環状に構成される。磁石２は、磁化方向が軸心α（高さ）方向となるように構成される。磁石２は、保持部材２０内に保持される。

磁気センサ３は、磁石２及びセンサ側磁石１６の磁界（磁界の大きさ・方向）を検知する。磁気センサ３は、検知装置１０内に配置される。磁気センサ３は、検知装置１０内に配置される。

センサ側磁石１６は、円環状に構成される。センサ側磁石１６は、磁化方向が軸心γ方向となるように構成される。センサ側磁石１６は、検知装置１０内に配置される。

検知装置１０は、カバー１１と、シャフト１２と、基板１３と、ハーネス１４と、磁気センサ３と、キャップ１５と、センサ側磁石１６と、を備える。シャフト１２とカバー１１とキャップ１５は検知装置１０の筐体として構成される。筐体（検知装置１０）は、長手方向を軸心β・γ方向とする略円筒状に構成される。

キャップ１５は、強磁性体素材（例えば鉄系素材）で構成される。キャップ１５は、カバー１１の先端部１１ａの外側に配置されて、カバー１１の先端部１１ａの径方向外側を覆うように構成される。
キャップ１５は、先端側に底部を有する略円筒状に構成される。カバー１１の底部の中央部は、カバー１１の先端部１１ａが挿入可能に開口する。キャップ１５は、キャップ１５の外径がカバー１１の先端部１１ａ以外の部分の外径と略同一に構成される。

センサ側磁石１６は、カバー１１の先端部１１ａ（磁気センサ３）の径方向外側であってキャップ１５の内側に配置される。
センサ側磁石１６は、センサ側磁石１６の内径がカバー１１の先端部１１ａの外径よりも大きく構成され、センサ側磁石１６の外径がキャップ１５の内径と略同一に構成される。センサ側磁石１６は、磁石２の外径及び内径と略同一に構成される。
センサ側磁石１６と磁石とは、互いの軸心α・γが一致するとともに、互いの異極同士が対向するように配置される。

磁気センサ３は、カバー１１の先端部１１ａの内側に配置されて、センサ側磁石１６の内側に配置される。磁気センサ３は、感磁方向が磁石２及びセンサ側磁石１６の径方向（ラジアル方向）になるように配置される。磁気センサ３は、磁石２及びセンサ側磁石１６の軸心α・γと交差する方向にセンサ側磁石１６の軸心γからオフセットした位置（例えば、センサ側磁石１６の軸心γから１．７ｍｍずらした位置）に配置される。

検知装置１０は、センサ側磁石１６の軸心γと磁石２の軸心αとが並行し、センサ側磁石１６の軸心γと磁石２の軸心αとが一致するように配置される。
検知装置１０（磁気センサ３）が磁石２側に移動して、磁石２との距離が所定の距離（例えば、磁気センサ３と磁石２との距離が１ｍｍ）に近接したときに、磁気センサ３が磁石２及びセンサ側磁石１６の磁界を検出する。

このように構成される近接センサユニット１では、磁気センサ３は、磁石２及びセンサ側磁石１６の軸心α・γからオフセットした位置で磁石２の磁界を検知するように構成され、また、感磁方向が磁石２及びセンサ側磁石１６の径方向となるように構成される。
このため、近接センサユニット１によれば、リニア特性を得ることができ、磁気センサ３による検知精度を向上させることができる。
また、このように磁気センサ３による検知精度が向上することによって、部品精度や組付け誤差等によって磁気センサ３による検知誤差が生じることを防止することができる。

１ 近接センサユニット
２ 磁石
３ 磁気センサ
１０ 検知装置
１１ カバー
１２ シャフト
１３ 基板
１４ ハーネス
１５ キャップ
１６ センサ側磁石
２０ 保持部材
２１ 本体
２２ 支持体
２３ スペーサ
α 軸心
β 軸心
γ 軸心

Claims (3)

1. 磁石と磁気センサとを備え、前記磁石の磁界を前記磁気センサが検知することによって前記磁石と前記磁気センサとの近接状態を検知する、近接センサユニットであって、
   前記磁石と前記磁気センサとは相対的に近接または離間するように移動可能に構成され、
   前記磁石は、円環状に構成され、磁化方向が軸心方向となるように構成され、
   前記磁気センサは、前記磁石の軸心からオフセットした位置で前記磁石の磁界を検知するように構成され、感磁方向が前記磁石の径方向となるように構成される、
   近接センサユニット。
2. 前記磁気センサは、前記磁石の内側に配置されたときに、前記磁石の軸心よりも前記磁石の内周面側に位置するように構成される、
   請求項１に記載の近接センサユニット。
3. 前記磁気センサは、常磁性体素材で構成される筐体内に配置される、
   請求項１または請求項２に記載の近接センサユニット。

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