JP4055561B2 - 位置検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に装着された磁気検出素子と磁石を組み合わせて備えて磁気検出センサーを構成し、磁性体が磁気検出センサーに近接したときに、磁性体の近接に対応した信号を出力するようにした位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような構成の磁気検出センサーを有する位置検出装置では、従来、磁気検出センサーを構成する磁石は、基部と基部の両端から基部とは直角方向に伸びる一対の延在部を備え、両延在部の間に無磁束の領域を形成するように着磁されている。そして、この無磁束の領域に磁気検出素子を配置して、両延在部の先端側に磁性体が近接したとき、無磁束の領域が相殺されて、磁気検出素子には磁石の基部からＵ字形の外へ向かう磁束が通り、この磁束が検出される構成となっている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００３】
【特許文献１】
特許２９２１６０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
磁気検出素子としては、切断して長さを調整したり、曲げて形状を変えることができる端子を備え、必要に応じて端子を加工した後に基板上に装着されるリード型と、磁気検出素子がチップ状のもので基板に直接装着される面実装型がある。
【０００５】
リード型は端子を屈曲させることが出来るので基板に対して磁気検出素子の向きを自由に設定して装着でき、永久磁石に対して基板を自由に配置できる利点がある反面、その磁気検出素子の基盤への装着には自動装着装置を用いることができなく製造コストがかかる問題点がある。
【０００６】
一方、面実装型は磁気検出素子と基板とを小型に組合せることができ、そして自動装着装置で安価に組付けができる利点がある。しかし、面実装型の場合、磁気検出素子は基盤に直接装着される関係から、磁気検出素子の基盤に対する向きが決められてしまい、検出する磁束の方向との関係で永久磁石に対して基板の配置も決められてしまう。例えば、前述の両延在部の先端側で被検出体の近接を検出する従来の位置検出装置では、面実装型の磁気検出素子を適用しようとすると、基盤の部分が延在部の先端より外へ出る配置となる。このために被検出体と延在部の先端との距離が離れてしまい、検出の感度が上げることができない問題が生じる。これを回避するためには、リード型を採用し基盤部分が延在部の先端から外側に出ないよう配置にして感度を確保して、組付けのコストは犠牲にしなければならなかった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、このような問題を解決するために、感度の優れる位置検出装置を実現し、しかも面実装型の磁気検出素子の利用を可能にして安価に組付けができる構成とすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記した技術的課題を解決するために講じた請求項１の発明は、少なくとも両側に伸びる延在部を備える単一の磁石と、前記延在部の間の所定位置に配置される磁気検出素子とを有し、被検出体が前記磁石から所定範囲内の検出域に位置するとき前記磁気検出素子は検出に対応する信号を出力し、前記被検出体が前記検出域外に位置するとき非検出に対応する信号を出力するように構成された位置検出装置において、
前記磁気検出素子を基板上に装着し、前記被検出体が前記両延在部の外側で且つ延長方向と略並行する位置に近接し前記検出域内に入ったとき前記磁石の磁束の前記基板に対して直角方向成分を検出可能になるように構成したことである。
【０００９】
この構成によれば、被検出体は磁石の側面に近接して、検出されるようになり、磁気検出素子及び基板の位置によらずに、被検出体と磁石の距離を小さく設定することができ、良い検出感度を確保することができる。
【００１０】
第１の手段に加えて、発明で講じた第２の技術的手段は、前記磁気検出素子を面実装型にしたことである。
【００１１】
この構成によって、磁気検出素子は基盤に自動装着装置で組付け可能となり、安価にできる。
【００１２】
更に、第１又は第２の手段に加えて、発明で講じた第３の技術的手段は、前記磁石に前記基板を支持する係止部を設けるように構成したことである。
【００１３】
この構成によって、磁石に対する磁気検出素子の位置が正確に確保され、検出精度が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の係わる位置検出装置１の実施形態を添付図面１から３に基づいて説明する。
【００１５】
図１の分解斜視図に示されるように、位置検出装置１はその枠体となる磁石１０を備える。磁石１０は単一の外形が直方体形状となるもので、直方体の１つの側面に開放するように概略４角形の穴４が形成されている。穴４は所定の深さで底部５を有し、また穴４の対向する両側面には、穴４の開放部から底部５まで延びる一対の溝２(係止部)を備えている。
【００１６】
更に図１に矢印で示されるように、磁石１０の穴４には溝２によって左右の端面が係止される平面で４角形の基板４が嵌め込まれる。基板４の一方側の面上には端子を介せずに直接装着される面実装型の面実装素子６が装着される。面実装素子６は磁束密度が所定値以上に達すると所定の出力を発生する既知のホール素子等を利用した磁電検出素子６１を備えるものである。このような磁電検出素子６１は、装着される基板４に対して直角の方向の磁束を検出する。基板４は、磁電検出素子６１に必要とされる周辺の電子回路を備え、小型に構成されるものである。
【００１７】
磁石１０は図２および図３に示されるように、直方体の１側面である穴４の縁部３と底部５がＮ極に着磁され、底部５と反対側となっている直方体の側面はＳ極に着磁されている。このように着磁された磁石１０は、磁石１０に近接する磁性体が無い場合は、図２に点線の楕円で示されるように、穴４の外側部分で各Ｎからの磁力線が互いに干渉しあって無磁力となる領域Ａを形成する。通常磁電検出素子６１はこの無磁力の領域Ａ内に位置するように、基板４を溝２に係止して組みつけられている。
【００１８】
しかしながら、後述するように磁電検出素子６１は、磁性体９の近接によって変化する磁束を検出して判定するもので、この磁束の変化が安定して検出可能になるように領域Ａ外にわずか外れる位置に配置しても良い。尚、上記実施例に対して、Ｎ極とＳ極を反対になるように磁石１０への着磁を変更しても何ら問題がないことは明らかである。
【００１９】
図３に示すように、被検出体となる磁性体９と磁石１０は、磁石１０の直方体の外側面であって、且つ基板７が挿入されている穴４の伸びる方向と概略平行になる外側面に近接するように配置される。従って基板７は磁石１０に形成された穴４内に配置され、磁石と磁性体９の距離は小さく設定することができ、良い検出感度を確保することができる構成である。尚、磁性体９が近接する時の移動方向はいづれでも良く、所定の検出域内に到達したときに検出される。
【００２０】
磁電検出素子６１の取付け位置の精度は溝２に係止されることによって確保され、磁電検出素子６１の磁石１０に対する位置のバラツキによって生じる磁電検出素子６１の出力のバラツキは小さく抑えられ、検出の精度が向上する。
【００２１】
次にこのように構成された位置検出装置１の作動について説明する。
【００２２】
図３に示されるように、磁性体９が磁石１０に対して２点鎖線で示されように離れた非検出位置にある場合は、磁束は図２に示す状態となっていて、磁電検出素子６１は無磁力の領域Ａ内にあって、磁電検出素子６１は非検出に対応する信号を出力している。磁性体９が図３に実線で示されるように磁石１０の側面に並ぶ位置に移動すると、磁力線の均衡が変化して無磁力の領域が図２のＡから図３のＢのように磁性体９側に移動する。そして、磁電検出素子６１は無磁力の領域Ｂの外側になる。このとき磁束は磁電検出素子６１を基板７の面に対しての直角方向の成分が増加して通過するようになる。そして、磁電検出素子６１は磁束を検出して検出に対応する信号を出力するようになる。上記したように磁束の直角方向の成分が磁電検出素子６１を所定の強さで通るようになるときの磁石１０の側面に対する磁性体９の位置の範囲が検出域となる。
【００２３】
上記した、実施例では、磁石１０を直方体形状の一体のものとしたが、上記説明で明らかなように、磁石１０において磁性体９の検出に寄与する磁力線を発生させるのは基板７と平行する２辺であり、他の基板７と直角な２辺は基板７を支持するために利用されている。したがって、磁力線を発生させる基板７に平行な２辺を延材部１０ａ（図２）として、基板７に直角の２辺を、例えば樹脂材によって形成し、磁石１０と一体に組付ける構成としても良い。
【００２４】
【発明の効果】
上記したように構成された位置検出装置は、被検出体は磁石の側面に近接して、検出されるために、磁気検出素子及び基板の位置によらずに、被検出体と磁石の距離を小さく設定することができ、良い検出感度を確保することができる。また、前記磁気検出素子を面実装型にしたことで、磁気検出素子は基盤に自動装着装置で組付け可能となり、安価にできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の係わる位置検出装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の係わる位置検出装置が磁性体を検出していないときの、磁束の状態を示す断面図である。
【図３】本発明の係わる位置検出装置が磁性体を検出しているときの、磁束の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 位置検出装置
２ 係止部(溝)
４ 穴
６ 面実装素子
７ 基板
９ 被検出体(磁性体)
１０ 磁石
１０ａ 延在部
６１ 磁気検出素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に装着された磁気検出素子と磁石を組み合わせて備えて磁気検出センサーを構成し、磁性体が磁気検出センサーに近接したときに、磁性体の近接に対応した信号を出力するようにした位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような構成の磁気検出センサーを有する位置検出装置では、従来、磁気検出センサーを構成する磁石は、基部と基部の両端から基部とは直角方向に伸びる一対の延在部を備え、両延在部の間に無磁束の領域を形成するように着磁されている。そして、この無磁束の領域に磁気検出素子を配置して、両延在部の先端側に磁性体が近接したとき、無磁束の領域が相殺されて、磁気検出素子には磁石の基部からＵ字形の外へ向かう磁束が通り、この磁束が検出される構成となっている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００３】
【特許文献１】
特許２９２１６０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
磁気検出素子としては、切断して長さを調整したり、曲げて形状を変えることができる端子を備え、必要に応じて端子を加工した後に基板上に装着されるリード型と、磁気検出素子がチップ状のもので基板に直接装着される面実装型がある。
【０００５】
リード型は端子を屈曲させることが出来るので基板に対して磁気検出素子の向きを自由に設定して装着でき、永久磁石に対して基板を自由に配置できる利点がある反面、その磁気検出素子の基盤への装着には自動装着装置を用いることができなく製造コストがかかる問題点がある。
【０００６】
一方、面実装型は磁気検出素子と基板とを小型に組合せることができ、そして自動装着装置で安価に組付けができる利点がある。しかし、面実装型の場合、磁気検出素子は基盤に直接装着される関係から、磁気検出素子の基盤に対する向きが決められてしまい、検出する磁束の方向との関係で永久磁石に対して基板の配置も決められてしまう。例えば、前述の両延在部の先端側で被検出体の近接を検出する従来の位置検出装置では、面実装型の磁気検出素子を適用しようとすると、基盤の部分が延在部の先端より外へ出る配置となる。このために被検出体と延在部の先端との距離が離れてしまい、検出の感度が上げることができない問題が生じる。これを回避するためには、リード型を採用し基盤部分が延在部の先端から外側に出ないよう配置にして感度を確保して、組付けのコストは犠牲にしなければならなかった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、このような問題を解決するために、感度の優れる位置検出装置を実現し、しかも面実装型の磁気検出素子の利用を可能にして安価に組付けができる構成とすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記した技術的課題を解決するために講じた請求項１の発明は、少なくとも両側に伸びる延在部を備える単一の磁石と、前記延在部の間の所定位置に配置される磁気検出素子とを有し、被検出体が前記磁石から所定範囲内の検出域に位置するとき前記磁気検出素子は検出に対応する信号を出力し、前記被検出体が前記検出域外に位置するとき非検出に対応する信号を出力するように構成された位置検出装置において、
前記磁気検出素子を基板上に装着し、前記被検出体が前記両延在部の外側で且つ延長方向と略並行する位置に近接し前記検出域内に入ったとき前記磁石の磁束の前記基板に対して直角方向成分を検出可能になるように構成したことである。
【０００９】
この構成によれば、被検出体は磁石の側面に近接して、検出されるようになり、磁気検出素子及び基板の位置によらずに、被検出体と磁石の距離を小さく設定することができ、良い検出感度を確保することができる。
【００１０】
第１の手段に加えて、発明で講じた第２の技術的手段は、前記磁気検出素子を面実装型にしたことである。
【００１１】
この構成によって、磁気検出素子は基盤に自動装着装置で組付け可能となり、安価にできる。
【００１２】
更に、第１又は第２の手段に加えて、発明で講じた第３の技術的手段は、前記磁石に前記基板を支持する係止部を設けるように構成したことである。
【００１３】
この構成によって、磁石に対する磁気検出素子の位置が正確に確保され、検出精度が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の係わる位置検出装置１の実施形態を添付図面１から３に基づいて説明する。
【００１５】
図１の分解斜視図に示されるように、位置検出装置１はその枠体となる磁石１０を備える。磁石１０は単一の外形が直方体形状となるもので、直方体の１つの側面に開放するように概略４角形の穴４が形成されている。穴４は所定の深さで底部５を有し、また穴４の対向する両側面には、穴４の開放部から底部５まで延びる一対の溝２(係止部)を備えている。
【００１６】
更に図１に矢印で示されるように、磁石１０の穴４には溝２によって左右の端面が係止される平面で４角形の基板４が嵌め込まれる。基板４の一方側の面上には端子を介せずに直接装着される面実装型の面実装素子６が装着される。面実装素子６は磁束密度が所定値以上に達すると所定の出力を発生する既知のホール素子等を利用した磁電検出素子６１を備えるものである。このような磁電検出素子６１は、装着される基板４に対して直角の方向の磁束を検出する。基板４は、磁電検出素子６１に必要とされる周辺の電子回路を備え、小型に構成されるものである。
【００１７】
磁石１０は図２および図３に示されるように、直方体の１側面である穴４の縁部３と底部５がＮ極に着磁され、底部５と反対側となっている直方体の側面はＳ極に着磁されている。このように着磁された磁石１０は、磁石１０に近接する磁性体が無い場合は、図２に点線の楕円で示されるように、穴４の外側部分で各Ｎからの磁力線が互いに干渉しあって無磁力となる領域Ａを形成する。通常磁電検出素子６１はこの無磁力の領域Ａ内に位置するように、基板４を溝２に係止して組みつけられている。
【００１８】
しかしながら、後述するように磁電検出素子６１は、磁性体９の近接によって変化する磁束を検出して判定するもので、この磁束の変化が安定して検出可能になるように領域Ａ外にわずか外れる位置に配置しても良い。尚、上記実施例に対して、Ｎ極とＳ極を反対になるように磁石１０への着磁を変更しても何ら問題がないことは明らかである。
【００１９】
図３に示すように、被検出体となる磁性体９と磁石１０は、磁石１０の直方体の外側面であって、且つ基板７が挿入されている穴４の伸びる方向と概略平行になる外側面に近接するように配置される。従って基板７は磁石１０に形成された穴４内に配置され、磁石と磁性体９の距離は小さく設定することができ、良い検出感度を確保することができる構成である。尚、磁性体９が近接する時の移動方向はいづれでも良く、所定の検出域内に到達したときに検出される。
【００２０】
磁電検出素子６１の取付け位置の精度は溝２に係止されることによって確保され、磁電検出素子６１の磁石１０に対する位置のバラツキによって生じる磁電検出素子６１の出力のバラツキは小さく抑えられ、検出の精度が向上する。
【００２１】
次にこのように構成された位置検出装置１の作動について説明する。
【００２２】
図３に示されるように、磁性体９が磁石１０に対して２点鎖線で示されように離れた非検出位置にある場合は、磁束は図２に示す状態となっていて、磁電検出素子６１は無磁力の領域Ａ内にあって、磁電検出素子６１は非検出に対応する信号を出力している。磁性体９が図３に実線で示されるように磁石１０の側面に並ぶ位置に移動すると、磁力線の均衡が変化して無磁力の領域が図２のＡから図３のＢのように磁性体９側に移動する。そして、磁電検出素子６１は無磁力の領域Ｂの外側になる。このとき磁束は磁電検出素子６１を基板７の面に対しての直角方向の成分が増加して通過するようになる。そして、磁電検出素子６１は磁束を検出して検出に対応する信号を出力するようになる。上記したように磁束の直角方向の成分が磁電検出素子６１を所定の強さで通るようになるときの磁石１０の側面に対する磁性体９の位置の範囲が検出域となる。
【００２３】
上記した、実施例では、磁石１０を直方体形状の一体のものとしたが、上記説明で明らかなように、磁石１０において磁性体９の検出に寄与する磁力線を発生させるのは基板７と平行する２辺であり、他の基板７と直角な２辺は基板７を支持するために利用されている。したがって、磁力線を発生させる基板７に平行な２辺を延材部１０ａ（図２）として、基板７に直角の２辺を、例えば樹脂材によって形成し、磁石１０と一体に組付ける構成としても良い。
【００２４】
【発明の効果】
上記したように構成された位置検出装置は、被検出体は磁石の側面に近接して、検出されるために、磁気検出素子及び基板の位置によらずに、被検出体と磁石の距離を小さく設定することができ、良い検出感度を確保することができる。また、前記磁気検出素子を面実装型にしたことで、磁気検出素子は基盤に自動装着装置で組付け可能となり、安価にできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の係わる位置検出装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の係わる位置検出装置が磁性体を検出していないときの、磁束の状態を示す断面図である。
【図３】本発明の係わる位置検出装置が磁性体を検出しているときの、磁束の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 位置検出装置
２ 係止部(溝)
４ 穴
６ 面実装素子
７ 基板
９ 被検出体(磁性体)
１０ 磁石
１０ａ 延在部
６１ 磁気検出素子
Claims (3)
- 少なくとも両側に伸びる延在部を備える単一の磁石と、
前記延在部の間の所定位置に配置される磁気検出素子とを有し、被検出体が前記磁石から所定範囲内の検出域に位置するとき前記磁気検出素子は検出に対応する信号を出力し、前記被検出体が前記検出域外に位置するとき非検出に対応する信号を出力するように構成された位置検出装置において、
前記磁気検出素子を基板上に装着し、前記被検出体が前記両延在部の外側で且つ延長方向と略並行する位置に近接し前記検出域内に入ったとき前記磁石の磁束の前記基板に対して直角方向成分を検出可能になるように構成したことを特徴とする位置検出装置。 - 請求項１において、前記磁気検出素子は面実装型である位置検出装置。
- 請求項１又は２において、前記磁石に前記基板を支持する係止部を設けるように構成した位置検出装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002346027A JP4055561B2 (ja) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002346027A JP4055561B2 (ja) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | 位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004177339A JP2004177339A (ja) | 2004-06-24 |
| JP4055561B2 true JP4055561B2 (ja) | 2008-03-05 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002346027A Expired - Fee Related JP4055561B2 (ja) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2002
- 2002-11-28 JP JP2002346027A patent/JP4055561B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2004177339A (ja) | 2004-06-24 |
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