JP3666441B2 - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3666441B2 JP3666441B2 JP2001323557A JP2001323557A JP3666441B2 JP 3666441 B2 JP3666441 B2 JP 3666441B2 JP 2001323557 A JP2001323557 A JP 2001323557A JP 2001323557 A JP2001323557 A JP 2001323557A JP 3666441 B2 JP3666441 B2 JP 3666441B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- moving
- position detection
- magnetic body
- magnetic field
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直線運動をする物体の移動位置を検出する位置検出装置に関するものであり、とくに磁束変化を磁気センサにより検出して位置を検出する位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１８は例えば特開平０６−２４１７０４号公報に示された従来の位置検出装置の一例を示す図である。図において、１０は位置検出すべき方向に対して傾斜させて配置した短冊状の永久磁石、２０は位置検出すべき方向に移動する移動磁石、４０は移動磁石２０と隣接して一緒に移動する磁気センサである。５０は筐体、６０は移動軸である。図１８に示す装置においては、移動磁石２０と磁気センサ４０を一緒に移動させ、固定磁石１０と移動磁石２０により発生する磁束の変化を、磁気センサ４０にて検出することにより移動部の位置を検出する。
【０００３】
また、図１９は例えば特開２００１−７４４０９号公報に示された従来の位置検出装置の他の例を示す図である。図において、１００は２つの磁石対向辺１０１、１０２を有する第１の固定磁性体、２００は２つの磁石対向辺１０１、１０２を結ぶ軌跡上に１つの磁石対向辺２０１を有する第２の固定磁性体、３００は第１の固定磁性体１００と第２の固定磁性体２００との間に設けられたホール素子、４００は３つの磁石対向辺１０１、１０２、２０１と対向するように設けられた磁石であり、２つの磁石対向辺１０１、１０２を結ぶ軌跡に沿って移動自在な移動磁性体６００上に隣接配置された第１の磁石４００ａと第２の４００ｂとからなる。
図１９に示す装置においては、磁石４００と移動磁性体６００とからなる移動部は検出すべき物体に連結されており、上記移動部を第１の固定磁性体１００の磁石対向辺１０１、１０２、及び第２の固定磁性体２００の磁石対向辺２０１と一定距離を保って移動するように構成する。このような構成において、第１の磁石→移動磁性体→第２の磁石→第１の固定磁性体→ホール素子→第２の固定磁性体→第１の磁石とめぐる磁束９００の量と方向が移動部の移動に従って略線形に変化し、これを検出することによって物体の位置を検出することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１８に示す従来の位置検出装置は、
１：短冊状の永久磁石を傾斜させて配置するため、製造工程が複雑となり、生産性が悪い。
２：空隙をわたる磁束が多いため、磁束の漏れが多く、外部磁界の影響を受けやすい。
３：磁気センサが移動するため、信号線の引き回しが難しく、繰り返しの移動によって断線する恐れがあり、信頼性が低い。
４：機械的強度が比較的弱い永久磁石を移動側に設けているため、繰り返し使用時に破損して信号レベルが変化したり、破損した磁石片が移動部の運動を妨げる恐れがある。
等の問題があった。
【０００５】
また、図１９に示す従来の位置検出装置においても、機械的強度が比較的弱い永久磁石を移動側に設けているため、繰り返し使用時に破損して信号レベルが変化したり、破損した磁石片が移動部の運動を妨げる恐れがある。また磁性体６００と磁石４００とを固定するために接着剤などが必要があるが、繰り返しの直線運動や高温環境などで劣化し、磁石４００と磁性体６００とが分離してしまうなどの問題があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、繰り返しの直線運動や高温環境や環境温度の変化に強く、また外部磁界の影響を受けにくく、さらに量産に適した安価な位置検出装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の位置検出装置は、位置検出方向に移動可能な移動磁性体、上記移動磁性体の移動方向に沿って、上記移動磁性体を挟むように空隙を有して配置される２つの固定磁性体、上記２つの固定磁性体の少なくとも一方の固定磁性体の空隙側に設けられた磁界発生体、及び上記２つの固定磁性体に接続され、上記固定磁性体を通過する上記磁界発生体からの磁束を検出する磁気センサを備えた位置検出装置であって、上記磁界発生体は、上記移動磁性体の移動方向に垂直な面内に磁化され、上記磁界発生体から上記移動磁性体、または上記移動磁性体から上記磁界発生体に向かう方向の磁界成分を発生するように磁化されており、上記移動磁性体の移動距離に対して上記磁気センサの出力信号が直線的に変化するようにしたものである。
【０００９】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、磁気センサは、２つの固定磁性体の、移動磁性体が移動する方向の先端部分に配置されているものである。
【００１０】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、磁気センサは、２つの固定磁性体の、移動磁性体が移動する方向の側方に配置されているものである。
【００１１】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、磁気センサと接続する固定磁性体の接続部が、上記磁気センサに近づくに従って細くなっているものである。
【００１２】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体のほぼ半分であると共に、上記移動磁性体は移動方向にわたって常に２つの固定磁性体で挟まれており、上記磁界発生体は、位置検出方向の中央で、磁化の向きが反対の２つの領域に２分割されているものである。
【００１４】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体より短く、上記磁界発生体は、上記移動磁性体に対向する面における、位置検出方向に垂直な方向の幅が、上記位置検出方向に対して単調増加、または単調減少するように構成されているものである。
【００１５】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体より短く、上記磁界発生体は、上記移動磁性体に対向する面における、位置検出方向に垂直な方向の幅が、上記位置検出方向に対して単調増加する領域と単調減少する領域とで構成され、上記各領域が位置検出方向に並び、かつ上記各領域の磁化方向が互いに反対方向であるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を図を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態１による位置検出装置を示す斜視図である。図において、１は位置検出方向に移動可能な移動磁性体であり、位置検出すべき物体に連結され、物体と共に直線運動する。２ａ、２ｂは移動磁性体１の移動方向に沿って、移動磁性体１を挟むように空隙５を有して配置される２つの固定磁性体、３ａ、３ｂは各々固定磁性体２ａ、２ｂの空隙側に設けられた磁界発生体であり、磁界発生体から移動磁性体、または移動磁性体から磁界発生体に向かう方向の磁界成分を発生するように磁化されている。本実施の形態では磁界発生体３ａ、３ｂは、共に移動磁性体１の移動方向に対し垂直な面内で、かつ磁界発生体３ａ、３ｂの厚さ方向に磁化されており、また磁界発生体３ａと磁界発生体３ｂの磁化方向は同じ方向である。すなわち、移動磁性体１の移動方向に対し垂直な面内において、磁界発生体３ａは磁界発生体３ａから移動磁性体１へ、磁界発生体３ｂは移動磁性体１から磁界発生体３ｂに向かう方向に磁化されている。４は移動方向の端部において、２つの固定磁性体２ａ、２ｂの先端部に接続される磁気センサである。
【００１７】
移動磁性体１と固定磁性体２ａ、２ｂとは共に電磁鋼板を積層したものを使用し、表面の渦電流の発生を防止している。
磁界発生体３ａ、３ｂには例えばフェライトの方形磁石を使用し、検出距離１５ｍｍに対し余裕を持たせて長手方向の長さを１８ｍｍの長さとし、２つの固定磁性体２ａ、２ｂの両方にポリイミド系の接着剤にて固定する。磁化の向きは各磁界発生体の全体に亘って同じ方向であり、また磁界発生体２ａと磁界発生体２ｂとの間の距離は８ｍｍとする。
移動磁性体１は厚みが６ｍｍの平板であり、空隙５に移動磁性体１が入ると、移動磁性体１と磁界発生体３ａ、３ｂとの間隔はそれぞれ１ｍｍとなり、磁束が通りやすくなるように設計している。磁界発生体３ａ、３ｂと移動磁性体１の幅は出力信号（ここでは５Ｖ）に合わせて設計する。移動磁性体１の幅が磁界発生体３ａ、３ｂの幅よりも若干大きい方が望ましい。
【００１８】
固定磁性体２ａ、２ｂは磁界発生体３ａ、３ｂの外側にあり、磁界発生体３ａ、３ｂよりも位置検出方向に長く、その端部において、空隙５を埋める方向に曲げた形になっている。特に先端部は、磁気センサ４の検出面と同程度の面積をとるまで徐々に細くして、磁束が集中するようにしている。
【００１９】
磁気センサ４には、内部に温度検知素子が含まれ、温度補償機能をプロブラミングできるＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｓｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：特定用途向け半導体）つきホール素子を使用し、０点や出力勾配をホールＩＣの中で調整してあるので、高温環境でも出力は変動しない。
【００２０】
図２は本発明の実施の形態１による位置検出装置の動作を説明する図であり、図２（ａ）〜（ｄ）は空隙５を徐々に移動磁性体１が埋めていく様子を示している。図において、６は磁束であり、移動磁性体１の移動に従って、磁気センサ４に到達する磁束の密度が変化し、位置に対して直線的な出力信号が得られる。
【００２１】
図３中の直線ａは、本実施の形態による位置検出装置における移動磁性体１の移動距離と磁気センサの出力の関係を示す図である。移動磁性体１が磁界発生体３ａ、３ｂに重ならない状態を出力０として、移動磁性体１が磁界発生体３ａ、３ｂにかかる領域が多くなるにしたがって磁気センサ４からの出力が直線的に増加する。移動磁性体１の主に端部の形状設計を工夫することによって、移動距離１７ｍｍの範囲で直線性を１％以下に抑えることができた。
【００２２】
磁界発生体３ａ、３ｂは、焼結磁石やボンド磁石等の永久磁石あるいは電磁石でもよく、磁界の強さとしては、移動磁性体１の厚さ分の空隙を設けた場合に、磁界発生体３ａ、３ｂからの磁束が弱まり、移動磁性体１を上記空隙に挿入したときに十分な磁界強度が得られる程度がよい。
磁界発生体３ａ、３ｂと固定磁性体２ａ、２ｂは接着剤で固定してもよいが、固定磁性体２ａ、２ｂに空隙を作ってそこに磁界発生体３ａ、３ｂを埋め込んでもよく、耐熱性の高いガラスエポキシシートのような薄い固定部材を設けてもよい。
【００２３】
なお、上記実施の形態で示した移動磁性体１や磁界発生体３ａ、３ｂの長さ、幅、及び厚み、また、磁界発生体３ａと３ｂとの間の距離は、一例を示すものであり、これに限定するものではない。特に移動磁性体１の形状については、直方体に限ることはなく、両端部などを、出力の直線性を向上させるために最適設計するのが望ましい。
【００２４】
また、特に外部磁界が大きい場合には、全体を磁性体の筐体で囲うことにより、外部磁界を遮蔽することができる。
【００２５】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２による位置検出装置を示す斜視図である。本実施の形態においては、移動磁性体１は円柱形状であり、移動磁性体１が円柱形状であるのに合わせて、磁界発生体３ａ、３ｂもラジアル方向の磁化された扇状のものを使用している。
本実施の形態では円筒形をベースにして装置を構成しているが、移動方向に垂直な断面における磁束の分布が異なるだけで、機能や特徴は実施の形態１とほぼ同じである。
【００２６】
本実施の形態の位置検出装置は、円筒形をベースにして装置を構成しているので、作り易く、製造コストを低減できる。また、位置検出すべき物体が円柱形状の場合にはそのまま利用できる。
【００２７】
実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３による位置検出装置を示す斜視図である。本実施の形態においては、図４に示すものと同様、円筒形をベースにしたものであるが、磁界発生体３ａ、３ｂの形状は必要とする出力によって調整すればよいので、図４のような扇状でなくてもよく、直方体に近いもの、あるいは直方体を使用してもよい。
【００２８】
実施の形態４．
図６は本発明の実施の形態４による位置検出装置の動作を説明する図であり、図６（ａ）〜（ｅ）は空隙５を徐々に移動磁性体１が埋めていく様子を示している。図において、１は移動磁性体、２ａ、２ｂは固定磁性体、３ａ、３ｂは各々固定磁性体２ａ、２ｂの空隙側に設けられた磁界発生体、４は磁気センサ、５は空隙、６１、６２は磁束、７は移動磁性体を位置検出方向に移動させる駆動軸である。本実施の形態においては、実施の形態１と同様、直方体をベースに形状を設計している。
【００２９】
磁界発生体３ａ及び３ｂは、各々磁界発生体３１ａと磁界発生体３２ａ、磁界発生体３１ｂと磁界発生体３２ｂで構成され、中央で磁化の向きが反対となっている。また、磁界発生体３１ａと磁界発生体３１ｂ、磁界発生体３２ａと磁界発生体３２ｂの磁化の向きは同じ方向である。
移動磁性体１は、磁界発生体３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂの長さ（移動方向の長さ）と同程度であり、空隙５よりやや小さい厚さとする。また、移動磁性体１の移動方向の長さは検出すべき長さ以上の長さであり、従って磁界発生体２ａ、２ｂと固定磁性体３ａ、３ｂの長さは、移動磁性体１の２倍以上の長さとする。
【００３０】
このような構成の位置検出装置において、移動磁性体１を図６（ａ）に示す位置より図６（ｅ）に示す位置へと順次直線移動させることにより、磁気センサ４に到達する磁束６１と磁束６２の磁束密度が変化する。図６（ａ）に示す磁束６１の方向をプラスとすると、図６（ｂ）〜（ｅ）の順でマイナスの向きの磁束６２が混在し始め、磁気センサ４の出力としてはプラスからマイナスに直線的に変化する。図７中の直線ａは、本実施の形態による位置検出装置における移動磁性体１の移動距離と磁気センサの出力の関係を示す図である。
【００３１】
本実施の形態の位置検出装置においては、磁気センサ４からの出力を、プラス最大から０点を通り、マイナス最小とすることができ、検出感度の良いものが得られる効果がある。
【００３２】
実施の形態５．
図８は本発明の実施の形態５による位置検出装置を示す断面図である。本実施の形態においては、図１の実施の形態１に示すものに対して、磁界発生体が１つの場合の例であり、磁界発生体３が片側の固定磁性体２ａ部分にのみ設けられている。
磁界発生体の磁界の強さが、必要なセンサ出力に対して十分の強さを有している場合、このように磁界発生体を１つにしても同様の効果が得られ、コストの低減が図れる。
【００３３】
図３中の直線ｂは、本実施の形態による位置検出装置における移動磁性体１の移動距離と磁気センサの出力の関係を示す図であり、磁界発生体３として、図１の実施の形態１と同じ磁界の強さを有する磁界発生体３ａを用いた場合を示している。実施の形態１による位置検出装置における出力（直線ａ）に比べ、半分程度の出力となる。
【００３４】
実施の形態６．
図９は本発明の実施の形態６による位置検出装置を示す断面図である。本実施の形態においては、図６の実施の形態４に示すものに対して、磁界発生体が１つの場合の例であり、磁化の方向が反対の磁界発生体３１と磁界発生体３２とからなる磁界発生体３０が片側の固定磁性体２ａ部分にのみ設けられている。
実施の形態５と同様、磁界発生体の磁界の強さが、必要なセンサ出力に対して十分の強さを有している場合、このように磁界発生体を１つにしても同様の効果が得られ、コストの低減が図れる。
【００３５】
図７中の直線ｂは、本実施の形態による位置検出装置における移動磁性体１の移動距離と磁気センサの出力の関係を示す図であり、磁界発生体３０として、図６の実施の形態４と同じ磁界の強さを有する磁界発生体３ａを用いた場合を示している。実施の形態４による位置検出装置における出力（直線ａ）に比べ、半分程度の出力となる。
【００３６】
実施の形態７．
図１０は本発明の実施の形態７による位置検出装置を示す断面図である。本実施の形態においては、図９の実施の形態６と同様に、磁界発生体３０が片側の固定磁性体２ａ部分にのみ設けられており、さらに磁界発生体３０は、磁化の向きが隣接する領域の磁化の向きと反対である領域が小さいピッチで移動方向に繰り返し形成されたものである。また、移動磁性体１の位置検出方向の長さは、磁化の向きが反対の領域の長さと同等に構成される。
【００３７】
このように構成することにより、磁気センサ４からの出力は、移動磁性体１の移動距離に対して図１１（ａ）に示すようになり、この出力信号をディジタル処理することにより、図１１（ｂ）に示すような、プラスとマイナスのパルス出力が得られ、パルスカウントにより、位置検出を行うことが可能になる。その結果、ノイズに強い位置検出装置が得られる効果がある。
【００３８】
なお、本実施の形態では磁界発生体３０は固定磁性体２ａのみに設けたが、固定磁性体２ｂ側にも上記磁界発生体３０と同じ磁化方向の磁界発生体を設けてもよい。
【００３９】
実施の形態８．
図１２（ａ）（ｂ）は各々本発明の実施の形態８による位置検出装置を示す斜視図及び横断面図である。本実施の形態においては、実施の形態１に示すものにおいて、磁気センサ４を固定磁性体２ａ、２ｂの端部に設けないで、固定磁性体２ａ、２ｂの側方で、かつ長さ方向の中央部に設けている。このようにすれば、位置検出装置の移動方向における長さを短くすることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態においては実施の形態１に対応するものに対して、磁気センサの位置が固定磁性体の側方にくるようにしたが、実施の形態２〜７に対応するものに対して、磁気センサの位置が固定磁性体の側方にくるようにしてもよく、位置検出装置の移動方向における長さを短くすることができる。なお、固定磁性体の側方における位置は中央でなくてもよく、任意の位置でよい。
【００４１】
実施の形態９．
図１３は本発明の実施の形態９による位置検出装置を示す斜視図である。本実施の形態においては、実施の形態１に示すものにおいて、磁界発生体の形状を三角形とし、移動磁性体に対向する面における、位置検出方向に垂直な方向の幅が、位置検出方向に対して単調減少するように構成されている。また、移動磁性体の位置検出方向の長さは短くしている。
【００４２】
本実施の形態の位置検出装置における移動磁性体の移動距離と磁気センサの出力の関係は図３に示すものと同様の関係となる。
【００４３】
本実施の形態による位置検出装置においては、移動距離が０の状態、即ち移動磁性体を抜いた状態において、移動磁性体の長さが短くなった分だけ必要となる移動方向の遊びの距離も短くなるので、位置検出装置の移動方向における長さを短くすることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、磁界発生体を三角形とし、位置検出方向の距離に対する磁石幅が単調減少するものを示したが、このような形状に限らず、位置検出方向の距離に対する磁石幅が単調増加あるいは単調減少するものとしてよい。これにより検出位置に対する出力の直線性を向上することができる。
【００４５】
実施の形態１０．
図１４は本発明の実施の形態１０による位置検出装置を示す斜視図である。本実施の形態においては、実施の形態９に示すものにおいて、磁界発生体を移動磁性体の片側のみに設けている。このようにすれば、磁界発生体にかかるコストを半減することができる。
【００４６】
実施の形態１１．
図１５は本発明の実施の形態１１による位置検出装置を示す斜視図である。本実施の形態においては、実施の形態１０に示すものにおいて、磁気センサ４を固定磁性体２ａ、２ｂの端部に設けないで、固定磁性体２ａ、２ｂをＬ字型に曲げた先端に設けている。このようにすれば、固定磁性体を少ない部品点数で製作することができる。
【００４７】
本実施の形態１１に示すように、本発明においては、信号を検出する部分、即ち磁気センサとそれを挟む固定磁性体の形状は、必ずしも対称でなくても非対称であってもよく、また先端が尖った形状でなくてもよい。特に幅方向に一様である場合は、プレス成形や積層でも作れ、製造が容易となる効果がある。
【００４８】
また、磁気センサの向きは固定磁性体に挟まれる構成であればよく、移動磁性体の移動方向に平行（実施の形態１〜１０）であっても、垂直（実施の形態１１）であってもよい。
【００４９】
実施の形態１２．
図１６は本発明の実施の形態１２を説明するための図であり、磁界発生体を上から見た図である。本実施の形態は、実施の形態９〜１１に対して適用できるものであり、磁化の向きが反対方向の２つの磁界発生体３１、３２を、図１６に示すように対称に並べて第２の固定磁性体２ｂに固定したものである。即ち、磁界発生体３０は、移動磁性体に対向する面における、位置検出方向に垂直な方向の幅が、位置検出方向に対して単調増加する領域と単調減少する領域とで構成され、上記各領域が位置検出方向に並び、かつ上記各領域の磁化方向が互いに反対方向となるようにしたものである。
【００５０】
このようにすることにより、実施の形態９〜１１と同じ磁石幅の変化を位置検出方向の半分の移動距離に対応させることができ、感度がよい位置検出装置が得られる。また実施の形態９〜１１では、磁気センサは一方向の磁化の向きのみを検出することになり、出力電圧はプラスあるいはマイナスのいずれかのみしか得られなかったのに対し、実施の形態１２のようにすれば、図１７のように、プラスとマイナスの両方向で出力できるようになり、さらに感度がよくなる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の位置検出装置は、位置検出方向に移動可能な移動磁性体、上記移動磁性体の移動方向に沿って、上記移動磁性体を挟むように空隙を有して配置される２つの固定磁性体、上記２つの固定磁性体の少なくとも一方の固定磁性体の空隙側に設けられた磁界発生体、及び上記２つの固定磁性体に接続され、上記固定磁性体を通過する上記磁界発生体からの磁束を検出する磁気センサを備えた位置検出装置であって、上記磁界発生体は、上記移動磁性体の移動方向に垂直な面内に磁化され、上記磁界発生体から上記移動磁性体、または上記移動磁性体から上記磁界発生体に向かう方向の磁界成分を発生するように磁化されており、上記移動磁性体の移動距離に対して上記磁気センサの出力信号が直線的に変化するようにしたので、移動するのが移動磁性体のみであり、磁界発生体及び磁気センサは固定磁性体とともに固定されているため、繰り返しの移動に対して破損しにくく、さらに移動側、固定側とも製造しやすく、量産に適した安価な位置検出装置を得ることが可能となる。
【００５２】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、磁界発生体は、移動磁性体の移動方向に垂直な面内に磁化されているので、磁界発生体の体積を最小限とすることができ、感度の高い位置検出装置を安価に得られる効果がある。
【００５３】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、磁気センサは、２つの固定磁性体の、移動磁性体が移動する方向の先端部分に配置されているので、装置の幅方向の寸法を小さく構成できる。
【００５４】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、磁気センサは、２つの固定磁性体の、移動磁性体が移動する方向の側方に配置されているので、位置検出装置の移動方向における長さを短くすることができる。
【００５５】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、磁気センサと接続する固定磁性体の接続部が、上記磁気センサに近づくに従って細くなっているので、磁気センサの感知面に磁束を集中させることができ、磁界発生体の体積を最小限とすることができ、感度の高い位置検出装置を安価に得られる効果がある。
【００５６】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体のほぼ半分であると共に、上記移動磁性体は移動方向にわたって常に２つの固定磁性体で挟まれており、上記磁界発生体は、位置検出方向の中央で、磁化の向きが反対の２つの領域に２分割されているので、磁気センサが検出する磁界の向きをプラス側からマイナス側まで広い範囲にとることができ、感度の高い位置検出装置が得られる効果がある。
【００５８】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体より短く、上記磁界発生体は、上記移動磁性体に対向する面における、位置検出方向に垂直な方向の幅が、上記位置検出方向に対して単調増加、または単調減少するように構成されているので、位置検出装置の移動方向における長さを短くすることができる。
【００５９】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体より短く、上記磁界発生体は、上記移動磁性体に対向する面における、位置検出方向に垂直な方向の幅が、上記位置検出方向に対して単調増加する領域と単調減少する領域とで構成され、上記各領域が位置検出方向に並び、かつ上記各領域の磁化方向が互いに反対方向であるので、感度がよい位置検出装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による位置検出装置を示す斜視図である。
【図２】 本発明の実施の形態１による位置検出装置の動作を説明する図である。
【図３】 本発明の実施の形態１及び実施の形態５による位置検出装置の出力特性を示す図である。
【図４】 本発明の実施の形態２による位置検出装置を示す斜視図である。
【図５】 本発明の実施の形態３による位置検出装置を示す斜視図である。
【図６】 本発明の実施の形態４による位置検出装置の動作を説明する図である。
【図７】 本発明の実施の形態４及び実施の形態６による位置検出装置の出力特性を示す図である。
【図８】 本発明の実施の形態５による位置検出装置を示す断面図である。
【図９】 本発明の実施の形態６による位置検出装置を示す断面図である。
【図１０】 本発明の実施の形態７による位置検出装置を示す断面図である。
【図１１】 本発明の実施の形態７による位置検出装置の出力特性を示す図である。
【図１２】 本発明の実施の形態８による位置検出装置を示す斜視図である。
【図１３】 本発明の実施の形態９による位置検出装置を示す斜視図である。
【図１４】 本発明の実施の形態１０による位置検出装置を示す斜視図である。
【図１５】 本発明の実施の形態１１による位置検出装置を示す斜視図である。
【図１６】 本発明の実施の形態１２による位置検出装置を示す構成図である。
【図１７】 本発明の実施の形態１２による位置検出装置の出力特性を示す図である。
【図１８】 従来の位置検出装置を示す図である。
【図１９】 従来の他の位置検出装置を示す図である。
【符号の説明】
１，６００ 移動磁性体、２ａ，２ｂ 固定磁性体、３，３ａ，３ｂ，３０，３１，３２，３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ 磁界発生体、４，４０ 磁気センサ、５ 空隙、６，６１，６２，９００ 磁束、７ 駆動軸、１０ 永久磁石、２０ 移動磁石、１００ 第１の固定磁性体、２００ 第２の固定磁性体、１０１，１０２，２０１ 磁石対向辺、３００ ホール素子、４００，４００ａ，４００ｂ 磁石。
【発明の属する技術分野】
本発明は、直線運動をする物体の移動位置を検出する位置検出装置に関するものであり、とくに磁束変化を磁気センサにより検出して位置を検出する位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１８は例えば特開平０６−２４１７０４号公報に示された従来の位置検出装置の一例を示す図である。図において、１０は位置検出すべき方向に対して傾斜させて配置した短冊状の永久磁石、２０は位置検出すべき方向に移動する移動磁石、４０は移動磁石２０と隣接して一緒に移動する磁気センサである。５０は筐体、６０は移動軸である。図１８に示す装置においては、移動磁石２０と磁気センサ４０を一緒に移動させ、固定磁石１０と移動磁石２０により発生する磁束の変化を、磁気センサ４０にて検出することにより移動部の位置を検出する。
【０００３】
また、図１９は例えば特開２００１−７４４０９号公報に示された従来の位置検出装置の他の例を示す図である。図において、１００は２つの磁石対向辺１０１、１０２を有する第１の固定磁性体、２００は２つの磁石対向辺１０１、１０２を結ぶ軌跡上に１つの磁石対向辺２０１を有する第２の固定磁性体、３００は第１の固定磁性体１００と第２の固定磁性体２００との間に設けられたホール素子、４００は３つの磁石対向辺１０１、１０２、２０１と対向するように設けられた磁石であり、２つの磁石対向辺１０１、１０２を結ぶ軌跡に沿って移動自在な移動磁性体６００上に隣接配置された第１の磁石４００ａと第２の４００ｂとからなる。
図１９に示す装置においては、磁石４００と移動磁性体６００とからなる移動部は検出すべき物体に連結されており、上記移動部を第１の固定磁性体１００の磁石対向辺１０１、１０２、及び第２の固定磁性体２００の磁石対向辺２０１と一定距離を保って移動するように構成する。このような構成において、第１の磁石→移動磁性体→第２の磁石→第１の固定磁性体→ホール素子→第２の固定磁性体→第１の磁石とめぐる磁束９００の量と方向が移動部の移動に従って略線形に変化し、これを検出することによって物体の位置を検出することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１８に示す従来の位置検出装置は、
１：短冊状の永久磁石を傾斜させて配置するため、製造工程が複雑となり、生産性が悪い。
２：空隙をわたる磁束が多いため、磁束の漏れが多く、外部磁界の影響を受けやすい。
３：磁気センサが移動するため、信号線の引き回しが難しく、繰り返しの移動によって断線する恐れがあり、信頼性が低い。
４：機械的強度が比較的弱い永久磁石を移動側に設けているため、繰り返し使用時に破損して信号レベルが変化したり、破損した磁石片が移動部の運動を妨げる恐れがある。
等の問題があった。
【０００５】
また、図１９に示す従来の位置検出装置においても、機械的強度が比較的弱い永久磁石を移動側に設けているため、繰り返し使用時に破損して信号レベルが変化したり、破損した磁石片が移動部の運動を妨げる恐れがある。また磁性体６００と磁石４００とを固定するために接着剤などが必要があるが、繰り返しの直線運動や高温環境などで劣化し、磁石４００と磁性体６００とが分離してしまうなどの問題があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、繰り返しの直線運動や高温環境や環境温度の変化に強く、また外部磁界の影響を受けにくく、さらに量産に適した安価な位置検出装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の位置検出装置は、位置検出方向に移動可能な移動磁性体、上記移動磁性体の移動方向に沿って、上記移動磁性体を挟むように空隙を有して配置される２つの固定磁性体、上記２つの固定磁性体の少なくとも一方の固定磁性体の空隙側に設けられた磁界発生体、及び上記２つの固定磁性体に接続され、上記固定磁性体を通過する上記磁界発生体からの磁束を検出する磁気センサを備えた位置検出装置であって、上記磁界発生体は、上記移動磁性体の移動方向に垂直な面内に磁化され、上記磁界発生体から上記移動磁性体、または上記移動磁性体から上記磁界発生体に向かう方向の磁界成分を発生するように磁化されており、上記移動磁性体の移動距離に対して上記磁気センサの出力信号が直線的に変化するようにしたものである。
【０００９】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、磁気センサは、２つの固定磁性体の、移動磁性体が移動する方向の先端部分に配置されているものである。
【００１０】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、磁気センサは、２つの固定磁性体の、移動磁性体が移動する方向の側方に配置されているものである。
【００１１】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、磁気センサと接続する固定磁性体の接続部が、上記磁気センサに近づくに従って細くなっているものである。
【００１２】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体のほぼ半分であると共に、上記移動磁性体は移動方向にわたって常に２つの固定磁性体で挟まれており、上記磁界発生体は、位置検出方向の中央で、磁化の向きが反対の２つの領域に２分割されているものである。
【００１４】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体より短く、上記磁界発生体は、上記移動磁性体に対向する面における、位置検出方向に垂直な方向の幅が、上記位置検出方向に対して単調増加、または単調減少するように構成されているものである。
【００１５】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体より短く、上記磁界発生体は、上記移動磁性体に対向する面における、位置検出方向に垂直な方向の幅が、上記位置検出方向に対して単調増加する領域と単調減少する領域とで構成され、上記各領域が位置検出方向に並び、かつ上記各領域の磁化方向が互いに反対方向であるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を図を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態１による位置検出装置を示す斜視図である。図において、１は位置検出方向に移動可能な移動磁性体であり、位置検出すべき物体に連結され、物体と共に直線運動する。２ａ、２ｂは移動磁性体１の移動方向に沿って、移動磁性体１を挟むように空隙５を有して配置される２つの固定磁性体、３ａ、３ｂは各々固定磁性体２ａ、２ｂの空隙側に設けられた磁界発生体であり、磁界発生体から移動磁性体、または移動磁性体から磁界発生体に向かう方向の磁界成分を発生するように磁化されている。本実施の形態では磁界発生体３ａ、３ｂは、共に移動磁性体１の移動方向に対し垂直な面内で、かつ磁界発生体３ａ、３ｂの厚さ方向に磁化されており、また磁界発生体３ａと磁界発生体３ｂの磁化方向は同じ方向である。すなわち、移動磁性体１の移動方向に対し垂直な面内において、磁界発生体３ａは磁界発生体３ａから移動磁性体１へ、磁界発生体３ｂは移動磁性体１から磁界発生体３ｂに向かう方向に磁化されている。４は移動方向の端部において、２つの固定磁性体２ａ、２ｂの先端部に接続される磁気センサである。
【００１７】
移動磁性体１と固定磁性体２ａ、２ｂとは共に電磁鋼板を積層したものを使用し、表面の渦電流の発生を防止している。
磁界発生体３ａ、３ｂには例えばフェライトの方形磁石を使用し、検出距離１５ｍｍに対し余裕を持たせて長手方向の長さを１８ｍｍの長さとし、２つの固定磁性体２ａ、２ｂの両方にポリイミド系の接着剤にて固定する。磁化の向きは各磁界発生体の全体に亘って同じ方向であり、また磁界発生体２ａと磁界発生体２ｂとの間の距離は８ｍｍとする。
移動磁性体１は厚みが６ｍｍの平板であり、空隙５に移動磁性体１が入ると、移動磁性体１と磁界発生体３ａ、３ｂとの間隔はそれぞれ１ｍｍとなり、磁束が通りやすくなるように設計している。磁界発生体３ａ、３ｂと移動磁性体１の幅は出力信号（ここでは５Ｖ）に合わせて設計する。移動磁性体１の幅が磁界発生体３ａ、３ｂの幅よりも若干大きい方が望ましい。
【００１８】
固定磁性体２ａ、２ｂは磁界発生体３ａ、３ｂの外側にあり、磁界発生体３ａ、３ｂよりも位置検出方向に長く、その端部において、空隙５を埋める方向に曲げた形になっている。特に先端部は、磁気センサ４の検出面と同程度の面積をとるまで徐々に細くして、磁束が集中するようにしている。
【００１９】
磁気センサ４には、内部に温度検知素子が含まれ、温度補償機能をプロブラミングできるＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｓｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：特定用途向け半導体）つきホール素子を使用し、０点や出力勾配をホールＩＣの中で調整してあるので、高温環境でも出力は変動しない。
【００２０】
図２は本発明の実施の形態１による位置検出装置の動作を説明する図であり、図２（ａ）〜（ｄ）は空隙５を徐々に移動磁性体１が埋めていく様子を示している。図において、６は磁束であり、移動磁性体１の移動に従って、磁気センサ４に到達する磁束の密度が変化し、位置に対して直線的な出力信号が得られる。
【００２１】
図３中の直線ａは、本実施の形態による位置検出装置における移動磁性体１の移動距離と磁気センサの出力の関係を示す図である。移動磁性体１が磁界発生体３ａ、３ｂに重ならない状態を出力０として、移動磁性体１が磁界発生体３ａ、３ｂにかかる領域が多くなるにしたがって磁気センサ４からの出力が直線的に増加する。移動磁性体１の主に端部の形状設計を工夫することによって、移動距離１７ｍｍの範囲で直線性を１％以下に抑えることができた。
【００２２】
磁界発生体３ａ、３ｂは、焼結磁石やボンド磁石等の永久磁石あるいは電磁石でもよく、磁界の強さとしては、移動磁性体１の厚さ分の空隙を設けた場合に、磁界発生体３ａ、３ｂからの磁束が弱まり、移動磁性体１を上記空隙に挿入したときに十分な磁界強度が得られる程度がよい。
磁界発生体３ａ、３ｂと固定磁性体２ａ、２ｂは接着剤で固定してもよいが、固定磁性体２ａ、２ｂに空隙を作ってそこに磁界発生体３ａ、３ｂを埋め込んでもよく、耐熱性の高いガラスエポキシシートのような薄い固定部材を設けてもよい。
【００２３】
なお、上記実施の形態で示した移動磁性体１や磁界発生体３ａ、３ｂの長さ、幅、及び厚み、また、磁界発生体３ａと３ｂとの間の距離は、一例を示すものであり、これに限定するものではない。特に移動磁性体１の形状については、直方体に限ることはなく、両端部などを、出力の直線性を向上させるために最適設計するのが望ましい。
【００２４】
また、特に外部磁界が大きい場合には、全体を磁性体の筐体で囲うことにより、外部磁界を遮蔽することができる。
【００２５】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２による位置検出装置を示す斜視図である。本実施の形態においては、移動磁性体１は円柱形状であり、移動磁性体１が円柱形状であるのに合わせて、磁界発生体３ａ、３ｂもラジアル方向の磁化された扇状のものを使用している。
本実施の形態では円筒形をベースにして装置を構成しているが、移動方向に垂直な断面における磁束の分布が異なるだけで、機能や特徴は実施の形態１とほぼ同じである。
【００２６】
本実施の形態の位置検出装置は、円筒形をベースにして装置を構成しているので、作り易く、製造コストを低減できる。また、位置検出すべき物体が円柱形状の場合にはそのまま利用できる。
【００２７】
実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３による位置検出装置を示す斜視図である。本実施の形態においては、図４に示すものと同様、円筒形をベースにしたものであるが、磁界発生体３ａ、３ｂの形状は必要とする出力によって調整すればよいので、図４のような扇状でなくてもよく、直方体に近いもの、あるいは直方体を使用してもよい。
【００２８】
実施の形態４．
図６は本発明の実施の形態４による位置検出装置の動作を説明する図であり、図６（ａ）〜（ｅ）は空隙５を徐々に移動磁性体１が埋めていく様子を示している。図において、１は移動磁性体、２ａ、２ｂは固定磁性体、３ａ、３ｂは各々固定磁性体２ａ、２ｂの空隙側に設けられた磁界発生体、４は磁気センサ、５は空隙、６１、６２は磁束、７は移動磁性体を位置検出方向に移動させる駆動軸である。本実施の形態においては、実施の形態１と同様、直方体をベースに形状を設計している。
【００２９】
磁界発生体３ａ及び３ｂは、各々磁界発生体３１ａと磁界発生体３２ａ、磁界発生体３１ｂと磁界発生体３２ｂで構成され、中央で磁化の向きが反対となっている。また、磁界発生体３１ａと磁界発生体３１ｂ、磁界発生体３２ａと磁界発生体３２ｂの磁化の向きは同じ方向である。
移動磁性体１は、磁界発生体３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂの長さ（移動方向の長さ）と同程度であり、空隙５よりやや小さい厚さとする。また、移動磁性体１の移動方向の長さは検出すべき長さ以上の長さであり、従って磁界発生体２ａ、２ｂと固定磁性体３ａ、３ｂの長さは、移動磁性体１の２倍以上の長さとする。
【００３０】
このような構成の位置検出装置において、移動磁性体１を図６（ａ）に示す位置より図６（ｅ）に示す位置へと順次直線移動させることにより、磁気センサ４に到達する磁束６１と磁束６２の磁束密度が変化する。図６（ａ）に示す磁束６１の方向をプラスとすると、図６（ｂ）〜（ｅ）の順でマイナスの向きの磁束６２が混在し始め、磁気センサ４の出力としてはプラスからマイナスに直線的に変化する。図７中の直線ａは、本実施の形態による位置検出装置における移動磁性体１の移動距離と磁気センサの出力の関係を示す図である。
【００３１】
本実施の形態の位置検出装置においては、磁気センサ４からの出力を、プラス最大から０点を通り、マイナス最小とすることができ、検出感度の良いものが得られる効果がある。
【００３２】
実施の形態５．
図８は本発明の実施の形態５による位置検出装置を示す断面図である。本実施の形態においては、図１の実施の形態１に示すものに対して、磁界発生体が１つの場合の例であり、磁界発生体３が片側の固定磁性体２ａ部分にのみ設けられている。
磁界発生体の磁界の強さが、必要なセンサ出力に対して十分の強さを有している場合、このように磁界発生体を１つにしても同様の効果が得られ、コストの低減が図れる。
【００３３】
図３中の直線ｂは、本実施の形態による位置検出装置における移動磁性体１の移動距離と磁気センサの出力の関係を示す図であり、磁界発生体３として、図１の実施の形態１と同じ磁界の強さを有する磁界発生体３ａを用いた場合を示している。実施の形態１による位置検出装置における出力（直線ａ）に比べ、半分程度の出力となる。
【００３４】
実施の形態６．
図９は本発明の実施の形態６による位置検出装置を示す断面図である。本実施の形態においては、図６の実施の形態４に示すものに対して、磁界発生体が１つの場合の例であり、磁化の方向が反対の磁界発生体３１と磁界発生体３２とからなる磁界発生体３０が片側の固定磁性体２ａ部分にのみ設けられている。
実施の形態５と同様、磁界発生体の磁界の強さが、必要なセンサ出力に対して十分の強さを有している場合、このように磁界発生体を１つにしても同様の効果が得られ、コストの低減が図れる。
【００３５】
図７中の直線ｂは、本実施の形態による位置検出装置における移動磁性体１の移動距離と磁気センサの出力の関係を示す図であり、磁界発生体３０として、図６の実施の形態４と同じ磁界の強さを有する磁界発生体３ａを用いた場合を示している。実施の形態４による位置検出装置における出力（直線ａ）に比べ、半分程度の出力となる。
【００３６】
実施の形態７．
図１０は本発明の実施の形態７による位置検出装置を示す断面図である。本実施の形態においては、図９の実施の形態６と同様に、磁界発生体３０が片側の固定磁性体２ａ部分にのみ設けられており、さらに磁界発生体３０は、磁化の向きが隣接する領域の磁化の向きと反対である領域が小さいピッチで移動方向に繰り返し形成されたものである。また、移動磁性体１の位置検出方向の長さは、磁化の向きが反対の領域の長さと同等に構成される。
【００３７】
このように構成することにより、磁気センサ４からの出力は、移動磁性体１の移動距離に対して図１１（ａ）に示すようになり、この出力信号をディジタル処理することにより、図１１（ｂ）に示すような、プラスとマイナスのパルス出力が得られ、パルスカウントにより、位置検出を行うことが可能になる。その結果、ノイズに強い位置検出装置が得られる効果がある。
【００３８】
なお、本実施の形態では磁界発生体３０は固定磁性体２ａのみに設けたが、固定磁性体２ｂ側にも上記磁界発生体３０と同じ磁化方向の磁界発生体を設けてもよい。
【００３９】
実施の形態８．
図１２（ａ）（ｂ）は各々本発明の実施の形態８による位置検出装置を示す斜視図及び横断面図である。本実施の形態においては、実施の形態１に示すものにおいて、磁気センサ４を固定磁性体２ａ、２ｂの端部に設けないで、固定磁性体２ａ、２ｂの側方で、かつ長さ方向の中央部に設けている。このようにすれば、位置検出装置の移動方向における長さを短くすることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態においては実施の形態１に対応するものに対して、磁気センサの位置が固定磁性体の側方にくるようにしたが、実施の形態２〜７に対応するものに対して、磁気センサの位置が固定磁性体の側方にくるようにしてもよく、位置検出装置の移動方向における長さを短くすることができる。なお、固定磁性体の側方における位置は中央でなくてもよく、任意の位置でよい。
【００４１】
実施の形態９．
図１３は本発明の実施の形態９による位置検出装置を示す斜視図である。本実施の形態においては、実施の形態１に示すものにおいて、磁界発生体の形状を三角形とし、移動磁性体に対向する面における、位置検出方向に垂直な方向の幅が、位置検出方向に対して単調減少するように構成されている。また、移動磁性体の位置検出方向の長さは短くしている。
【００４２】
本実施の形態の位置検出装置における移動磁性体の移動距離と磁気センサの出力の関係は図３に示すものと同様の関係となる。
【００４３】
本実施の形態による位置検出装置においては、移動距離が０の状態、即ち移動磁性体を抜いた状態において、移動磁性体の長さが短くなった分だけ必要となる移動方向の遊びの距離も短くなるので、位置検出装置の移動方向における長さを短くすることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、磁界発生体を三角形とし、位置検出方向の距離に対する磁石幅が単調減少するものを示したが、このような形状に限らず、位置検出方向の距離に対する磁石幅が単調増加あるいは単調減少するものとしてよい。これにより検出位置に対する出力の直線性を向上することができる。
【００４５】
実施の形態１０．
図１４は本発明の実施の形態１０による位置検出装置を示す斜視図である。本実施の形態においては、実施の形態９に示すものにおいて、磁界発生体を移動磁性体の片側のみに設けている。このようにすれば、磁界発生体にかかるコストを半減することができる。
【００４６】
実施の形態１１．
図１５は本発明の実施の形態１１による位置検出装置を示す斜視図である。本実施の形態においては、実施の形態１０に示すものにおいて、磁気センサ４を固定磁性体２ａ、２ｂの端部に設けないで、固定磁性体２ａ、２ｂをＬ字型に曲げた先端に設けている。このようにすれば、固定磁性体を少ない部品点数で製作することができる。
【００４７】
本実施の形態１１に示すように、本発明においては、信号を検出する部分、即ち磁気センサとそれを挟む固定磁性体の形状は、必ずしも対称でなくても非対称であってもよく、また先端が尖った形状でなくてもよい。特に幅方向に一様である場合は、プレス成形や積層でも作れ、製造が容易となる効果がある。
【００４８】
また、磁気センサの向きは固定磁性体に挟まれる構成であればよく、移動磁性体の移動方向に平行（実施の形態１〜１０）であっても、垂直（実施の形態１１）であってもよい。
【００４９】
実施の形態１２．
図１６は本発明の実施の形態１２を説明するための図であり、磁界発生体を上から見た図である。本実施の形態は、実施の形態９〜１１に対して適用できるものであり、磁化の向きが反対方向の２つの磁界発生体３１、３２を、図１６に示すように対称に並べて第２の固定磁性体２ｂに固定したものである。即ち、磁界発生体３０は、移動磁性体に対向する面における、位置検出方向に垂直な方向の幅が、位置検出方向に対して単調増加する領域と単調減少する領域とで構成され、上記各領域が位置検出方向に並び、かつ上記各領域の磁化方向が互いに反対方向となるようにしたものである。
【００５０】
このようにすることにより、実施の形態９〜１１と同じ磁石幅の変化を位置検出方向の半分の移動距離に対応させることができ、感度がよい位置検出装置が得られる。また実施の形態９〜１１では、磁気センサは一方向の磁化の向きのみを検出することになり、出力電圧はプラスあるいはマイナスのいずれかのみしか得られなかったのに対し、実施の形態１２のようにすれば、図１７のように、プラスとマイナスの両方向で出力できるようになり、さらに感度がよくなる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の位置検出装置は、位置検出方向に移動可能な移動磁性体、上記移動磁性体の移動方向に沿って、上記移動磁性体を挟むように空隙を有して配置される２つの固定磁性体、上記２つの固定磁性体の少なくとも一方の固定磁性体の空隙側に設けられた磁界発生体、及び上記２つの固定磁性体に接続され、上記固定磁性体を通過する上記磁界発生体からの磁束を検出する磁気センサを備えた位置検出装置であって、上記磁界発生体は、上記移動磁性体の移動方向に垂直な面内に磁化され、上記磁界発生体から上記移動磁性体、または上記移動磁性体から上記磁界発生体に向かう方向の磁界成分を発生するように磁化されており、上記移動磁性体の移動距離に対して上記磁気センサの出力信号が直線的に変化するようにしたので、移動するのが移動磁性体のみであり、磁界発生体及び磁気センサは固定磁性体とともに固定されているため、繰り返しの移動に対して破損しにくく、さらに移動側、固定側とも製造しやすく、量産に適した安価な位置検出装置を得ることが可能となる。
【００５２】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、磁界発生体は、移動磁性体の移動方向に垂直な面内に磁化されているので、磁界発生体の体積を最小限とすることができ、感度の高い位置検出装置を安価に得られる効果がある。
【００５３】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、磁気センサは、２つの固定磁性体の、移動磁性体が移動する方向の先端部分に配置されているので、装置の幅方向の寸法を小さく構成できる。
【００５４】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、磁気センサは、２つの固定磁性体の、移動磁性体が移動する方向の側方に配置されているので、位置検出装置の移動方向における長さを短くすることができる。
【００５５】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、磁気センサと接続する固定磁性体の接続部が、上記磁気センサに近づくに従って細くなっているので、磁気センサの感知面に磁束を集中させることができ、磁界発生体の体積を最小限とすることができ、感度の高い位置検出装置を安価に得られる効果がある。
【００５６】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体のほぼ半分であると共に、上記移動磁性体は移動方向にわたって常に２つの固定磁性体で挟まれており、上記磁界発生体は、位置検出方向の中央で、磁化の向きが反対の２つの領域に２分割されているので、磁気センサが検出する磁界の向きをプラス側からマイナス側まで広い範囲にとることができ、感度の高い位置検出装置が得られる効果がある。
【００５８】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体より短く、上記磁界発生体は、上記移動磁性体に対向する面における、位置検出方向に垂直な方向の幅が、上記位置検出方向に対して単調増加、または単調減少するように構成されているので、位置検出装置の移動方向における長さを短くすることができる。
【００５９】
また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出装置において、移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体より短く、上記磁界発生体は、上記移動磁性体に対向する面における、位置検出方向に垂直な方向の幅が、上記位置検出方向に対して単調増加する領域と単調減少する領域とで構成され、上記各領域が位置検出方向に並び、かつ上記各領域の磁化方向が互いに反対方向であるので、感度がよい位置検出装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による位置検出装置を示す斜視図である。
【図２】 本発明の実施の形態１による位置検出装置の動作を説明する図である。
【図３】 本発明の実施の形態１及び実施の形態５による位置検出装置の出力特性を示す図である。
【図４】 本発明の実施の形態２による位置検出装置を示す斜視図である。
【図５】 本発明の実施の形態３による位置検出装置を示す斜視図である。
【図６】 本発明の実施の形態４による位置検出装置の動作を説明する図である。
【図７】 本発明の実施の形態４及び実施の形態６による位置検出装置の出力特性を示す図である。
【図８】 本発明の実施の形態５による位置検出装置を示す断面図である。
【図９】 本発明の実施の形態６による位置検出装置を示す断面図である。
【図１０】 本発明の実施の形態７による位置検出装置を示す断面図である。
【図１１】 本発明の実施の形態７による位置検出装置の出力特性を示す図である。
【図１２】 本発明の実施の形態８による位置検出装置を示す斜視図である。
【図１３】 本発明の実施の形態９による位置検出装置を示す斜視図である。
【図１４】 本発明の実施の形態１０による位置検出装置を示す斜視図である。
【図１５】 本発明の実施の形態１１による位置検出装置を示す斜視図である。
【図１６】 本発明の実施の形態１２による位置検出装置を示す構成図である。
【図１７】 本発明の実施の形態１２による位置検出装置の出力特性を示す図である。
【図１８】 従来の位置検出装置を示す図である。
【図１９】 従来の他の位置検出装置を示す図である。
【符号の説明】
１，６００ 移動磁性体、２ａ，２ｂ 固定磁性体、３，３ａ，３ｂ，３０，３１，３２，３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ 磁界発生体、４，４０ 磁気センサ、５ 空隙、６，６１，６２，９００ 磁束、７ 駆動軸、１０ 永久磁石、２０ 移動磁石、１００ 第１の固定磁性体、２００ 第２の固定磁性体、１０１，１０２，２０１ 磁石対向辺、３００ ホール素子、４００，４００ａ，４００ｂ 磁石。
Claims (7)
- 位置検出方向に移動可能な移動磁性体、上記移動磁性体の移動方向に沿って、上記移動磁性体を挟むように空隙を有して配置される２つの固定磁性体、上記２つの固定磁性体の少なくとも一方の固定磁性体の空隙側に設けられた磁界発生体、及び上記２つの固定磁性体に接続され、上記固定磁性体を通過する上記磁界発生体からの磁束を検出する磁気センサを備えた位置検出装置であって、上記磁界発生体は、上記移動磁性体の移動方向に垂直な面内に磁化され、上記磁界発生体から上記移動磁性体、または上記移動磁性体から上記磁界発生体に向かう方向の磁界成分を発生するように磁化されており、上記移動磁性体の移動距離に対して上記磁気センサの出力信号が直線的に変化するようにしたことを特徴とする位置検出装置。
- 磁気センサは、２つの固定磁性体の、移動磁性体が移動する方向の先端部分に配置されていることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
- 磁気センサは、２つの固定磁性体の、移動磁性体が移動する方向の側方に配置されていることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
- 磁気センサと接続する固定磁性体の接続部が、上記磁気センサに近づくに従って細くなっていることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
- 移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体のほぼ半分であると共に、上記移動磁性体は移動方向にわたって常に２つの固定磁性体で挟まれており、上記磁界発生体は、位置検出方向の中央で、磁化の向きが反対の２つの領域に２分割されていることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
- 移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体より短く、上記磁界発生体は、上記移動磁性体に対向する面における、位置検出方向に垂直な方向の幅が、上記位置検出方向に対して単調増加、または単調減少するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
- 移動磁性体の位置検出方向の長さは、磁界発生体より短く、上記磁界発生体は、上記移動磁性体に対向する面における、位置検出方向に垂直な方向の幅が、上記位置検出方向に対して単調増加する領域と単調減少する領域とで構成され、上記各領域が位置検出方向に並び、かつ上記各領域の磁化方向が互いに反対方向であることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001323557A JP3666441B2 (ja) | 2001-05-11 | 2001-10-22 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-141648 | 2001-05-11 | ||
| JP2001141648 | 2001-05-11 | ||
| JP2001323557A JP3666441B2 (ja) | 2001-05-11 | 2001-10-22 | 位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003028605A JP2003028605A (ja) | 2003-01-29 |
| JP3666441B2 true JP3666441B2 (ja) | 2005-06-29 |
Family
ID=26614978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001323557A Expired - Fee Related JP3666441B2 (ja) | 2001-05-11 | 2001-10-22 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3666441B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7567077B2 (en) | 2003-06-20 | 2009-07-28 | Mikuni Corp. | Non-contact position sensor |
| JP4545406B2 (ja) | 2003-09-03 | 2010-09-15 | 三菱電機株式会社 | 位置検出装置 |
| JP2006220506A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Denso Corp | 回転角検出装置 |
| JP4720233B2 (ja) * | 2005-03-18 | 2011-07-13 | 株式会社デンソー | 回転角度検出装置 |
| BRPI0501790B1 (pt) * | 2005-05-17 | 2019-02-12 | Petroleo Brasileiro S.A. - Petrobras | Sistemas com transdutor de posição a fibra óptica e de leitura remota e método de calibração da posição |
| FR2896035B1 (fr) * | 2006-01-06 | 2009-01-16 | Moving Magnet Tech | Capteur de position magnetique de faible course, en particulier destine a la mesure de torsion d'une colonne de direction |
| US7893689B2 (en) | 2007-10-03 | 2011-02-22 | Denso Corporation | Displacement measuring device |
| JP4609516B2 (ja) * | 2007-10-03 | 2011-01-12 | 株式会社デンソー | 変位検出装置 |
| JP5683703B2 (ja) * | 2011-07-13 | 2015-03-11 | 三菱電機株式会社 | 位置検出装置 |
| WO2017099866A1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | Bourns, Inc. | Long range magnetic proximity sensor |
| JP7172939B2 (ja) | 2019-10-01 | 2022-11-16 | Tdk株式会社 | 磁気センサ装置 |
-
2001
- 2001-10-22 JP JP2001323557A patent/JP3666441B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003028605A (ja) | 2003-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3775257B2 (ja) | 角度センサ | |
| US6922052B2 (en) | Measuring device for contactless detecting a ferromagnetic object | |
| JP5867235B2 (ja) | 磁気センサ装置 | |
| US8558539B2 (en) | Stroke amount detecting device | |
| JP3666441B2 (ja) | 位置検出装置 | |
| KR20020015275A (ko) | 자계의 방향을 감지하는 센서 | |
| JP5535139B2 (ja) | 近接センサ | |
| WO2013080557A1 (ja) | 電流センサ | |
| JP5408508B2 (ja) | 位置検出装置 | |
| EP1696213A2 (en) | Compact single magnet linear position sensor | |
| JP3487452B2 (ja) | 磁気検出装置 | |
| US6549003B2 (en) | Position detector utilizing two magnetic field sensors and a scale | |
| JP2006294363A (ja) | 磁気近接スイッチ | |
| US7573361B2 (en) | Solenoid actuator and biaxial actuator | |
| CN106643467B (zh) | 旋转角度检测装置及其使用的角度传感器单元 | |
| WO2014045559A1 (ja) | 電流センサ | |
| JP3400641B2 (ja) | 直線変位検出装置 | |
| JP2019056680A (ja) | トルク検出装置 | |
| JP5409972B2 (ja) | 位置検出装置 | |
| JPS6344730Y2 (ja) | ||
| JP3641919B2 (ja) | 電磁流量計の検出部構造 | |
| JP5479796B2 (ja) | 磁気センサの部品配置構造 | |
| JP5675009B2 (ja) | 位置検出装置 | |
| WO2021181535A1 (ja) | 磁気式リニア位置検出器 | |
| JP4154922B2 (ja) | 位置検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040708 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041012 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041026 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041222 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050315 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050328 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080415 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090415 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100415 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100415 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110415 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120415 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120415 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130415 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130415 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140415 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |