JPH03138501A

JPH03138501A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH03138501A
Application number: JP27799089A
Authority: JP
Inventors: Shigejirou Shimizu; 茂治郎清水
Original assignee: Macome Corp
Current assignee: Macome Corp
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1989-10-25
Publication date: 1991-06-12
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPH0718684B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、例えば無人車やロボットのアームの位置決
めを行う場合等に用いて好適な位置検出装置に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、発磁体例えば永久磁石から発生する磁界を
検出し、磁石の血中央部から鉛直に伸びる線或いはこの
線からの変位を検出する技術に関するものである。つま
り、検出の対象となるターゲラｌ−（永久磁石）が２次
元平面内を移動しかつごの平面内で任意の回転をすると
き、平面から離れた位置にある磁気センサでターゲット
の中央から伸びる鉛直線を検出し、ターゲットを磁気セ
ンサ直下に誘導する或いは磁気センサをターゲット上に
誘導する等である。その際に発磁体としては一方の主表
面をＮ極とし、他方の主表面をＳ極とすることにより、
磁気センサと発磁体を夫々単体で済ませ、構成の簡略化
１位置決めの調整の簡易化を図るようにしたものである
。

〔従来の技術〕

従来の位置検出装置としての磁気センサとして例えば第
１０図に示すようなものがある。同図において、（１）
はＸ軸方向の水平磁束を検出するヘッドであって、コイ
ル（２）、　（３）及びコア（４）から成る。なお、コ
イル（２）、　（３）は電気的に接続されている。この
ヘッド（１）に対してターゲットとし゛この発磁体例え
ば永久磁石（５）が設けられている。この永久磁石（５
）は１主表面がＮ、Ｓと着磁されている。また、ヘッド
（１）は第７図に示す様な磁気センサ回路と組合されて
磁気センサを構成している。そして、ヘッド（１）でＸ
軸方向に水平方向の磁束を検出し、その磁束変化に対応
する電気出力の最小点（零クロス点）が求めるＸ軸上の
位置である。

また、（６）はＹ軸方向の水平磁束を検出するヘッドで
あって、コイル（７）、　（８）及びコア（９）から成
る。

なお、コイル（７）と（８）は電気的に接続されている
。

このヘッド（６）に対してターゲットとしての発磁体例
えば永久磁石（１０）が設けられる。この永久磁石（ｌ
Ｏ）は１主表面がＮ、Ｓと着磁されている。また、ヘッ
ド（６）は第７図に示ずような磁気センサ回路と組合わ
されて磁気センサを構成している。そして、ヘッド（６
）でＹ軸方向に水平方向の磁束を検出し、その磁束変化
に対応する電気出力の最小点（零クロス点）が求めるＹ
軸上の位置である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが第１０図の如き構成の従来位置の場合Ｘ軸、Ｙ
軸の水平方向の磁束を検出するのにＸ軸用に一組、Ｙ軸
用に一組計２組の磁気センサが必要であるので構成が複
雑になると共にコスト的にも高価になる等の欠点があっ
た。

また、磁気センサの他に渦電流型、静電容量型等のセン
サがあるが、このようなセンサを用いた場合、Ｘ軸の変
位検出用に２個、Ｙ軸の変位検出用に２個計４個のセン
サが必要であり、検出距離を大きくとるためにはそれに
見合った大きな径のセンサが必要であり、都合の悪いこ
とにこれ等のセンサは相互干渉が強く互いの距離を離し
て取イ」けなければならず大変大きな検出装置となる等
の欠点がある。

また光センサを用いた場合には」二連のような不具合は
無いが油、塵埃等の悪影音下での使用には不向きである
。

この発明は係る点に鑑みてなされたもので、上述の欠点
を一掃し得る位置検出装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る位置検出装置は、水平方向の磁束を検出
できる磁気センサを備えた位置検出装置において、磁気
センサに対して平行に発磁体を設け、この発磁体の一方
の主表面をＮ極とし、他方の主表面をＳ極としたことで
ある。

〔作用〕

この発明においては、発磁体の着磁を工夫し、一方の主
表面にＮ極を、他方の主表面にＳ極を設けるようにする
。そしてこのような発磁体に平行に磁気センサを設けて
水平方向の磁束を検出する。

これにより一組の磁気センサと発磁体を用いてＸ軸方向
とＹ軸方向の水平磁束を検出することができ、構成が簡
単で位置決めの調整が容易となる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図〜第９図に基づいて
詳しく説明する。

第１図はこの発明の第１実施例を示すもので、同図にお
いて、（１１）はＸ軸方向の水平磁束を検出するヘッド
であって、コイル（１２）、　（１３）及びコア（１４
）から成る。なお、コイル（１２）と（１３）は電気的
に接続されている。また、（１５）はＹ軸方向の水平磁
束を検出するヘッドであって、コイル（１６）　、　（
１７）及びコア（１８）から成る。なお、コイル（１６
）と（１７）は電気的に接続されている。これ等のヘッ
ド（１１）。

（１５）に対してターゲットとしての発磁体例えば永久
磁石（１９）が設けられる。この永久磁石（１９）は−
方の主表面がＮ極、他方の主表面がＳ極に着磁されてい
る。

なお、ヘッド（１１）及び（１５）は夫々第７図に示ず
ような磁気センサ回路と組合わされて磁気センサを構成
する。この場合永久磁石（１９）が１個であるのでヘッ
ド（１１）及び（１５）等を含む磁気センサも一個で済
む。

いま、永久磁石（１９）は第２図に示ずようにＮ極より
Ｓ極に至る磁界を発生しており、この磁界のＸ成分の水
平方向の磁束をヘッド（１１）で検出するとその磁束分
布はその変位量に応じて第３図Ａの如く変化し、磁束Ｏ
の点（零クロス点）が丁度永久磁石（１９）の血中央部
の鉛直に伸びる線にあたる所で、この位置が求めるＸ軸
上の検出位置である。

また、同様にして磁界のｙ成分の水平方向の磁束をヘノ
Ｆ’（１５）で検出するとその磁束分布はその変位量に
応して第３図Ｂの如く変化し、この場合も磁束の０の点
（零クロス点）が丁度永久磁石（１９）の血中央部の鉛
直に伸びる線にあたる所で、この位置が求めるＹ軸上の
検出位置である。

このように本実施例では永久磁石（１９）が１個である
のでへン）”（１１）及び（１５）等を含む磁気センサ
も］（［ｌｊで済み、構成が簡略化されると共にコスト
的にも安価となり、また、位置決めの調整が簡単である
。

第４図はこの発明の第２実施例を示すもので、４つのコ
イルを１つのコアで組合わした場合である。同回におい
て、（２０）はＸ軸方向及びＹ軸方向の水平磁束を検出
する共通のヘッドであって、対をなすコイル（２１）と
（２２）及びコイル（２３）と（２４）と、１個のコア
（２５）から成る。コイル（２１）と（２２）及び（２
３）と（２４）は夫々第５図に示すように電気的に接続
されている。

コイル（２１）〜（２４）は、これ等によってできる磁
束が第６図に示すように全て加わるように配線している
。なお、第６図において矢印は磁束の向きを示す。また
、コイル（２１）と（２２）でＸ軸方向の水平磁束を検
出し、コイル（２３）と（２４）でＹ軸方向の水平磁束
を検出する。

発磁体として例えば第１図の如き永久磁石（＋９）を用
いる。なお、ヘッド（２０）は第７図に示すような磁気
センサ回路と組合わされて磁気センサを構成する。勿論
、コイル（２１）と（２２）及びコイル（２３）と（２
４）に夫々第７図の如き磁気センサ回路が２つ必要にな
るのは第１図の場合と同様である。

いま、永久磁石（１９）の単極面（Ｎ極又はＳ極）に垂
直方向にある間隔をおいてへシト（２０）を配置する。

永久磁石（１９）の面と平行な平面において、例えば中
央を交点として直角に変わる２直線を考える。ヘノｌ”
（２０）をその面内のある位置においた場合、先の２直
線をＸ軸、Ｙ軸とすれば、ヘッド（２０）および磁気セ
ンサ回路を含む磁気センサの出力は交点からの距離に比
例した電圧として、Ｘ軸に平行な電圧成分（Ｘ軸変位電
圧）とＹ軸に平行な電圧成分（Ｘ軸変位電圧）を夫々出
力することができる。

このようにして本実施例でも−１−記第１実施例と略同
様の作用効果が得られると共に更に本実施例では１つの
ヘッドでＸ軸、Ｙ軸方向の水平磁束に対応した２つの電
圧を出力することができる。また、磁気センナの磁気回
路は１つなので２組の磁気センサを別々に用いた場合に
比べて干渉等の影響を考える必要が全くない。更に４つ
のコイルで１つの磁路を励磁するため、効率がよく、消
費電流が２組の磁気センサを用いた場合に比べて少なく
て済む。

第７図は一般的に用いられまたこの発明でも用いられる
磁気センサ回路の−・例を示すもので、例えば第４同の
場合、コイルＡ、Ｂとして（２１）、（２２）或いは（
２３）　、　（２４）をつなぎ、出力側に正弦波状のア
ナログ出力電圧を生ずるものである。第７図において、
Ｏ２０は約５０　ｋ　ｔ（ｚのパルス状電圧発振器、Ｒ
８は直列抵抗、Ｄ、、Ｄ２はダイオード、ｒｌ＋ｒ２は
出力抵抗、Ｃ，、Ｃ２はコンデンサである。

コイルＡ、Ｂにはパルス状の励磁電流が供給されていて
コアを飽和磁化させている。外部磁界（すなわち永久磁
石（１つ）からの磁界）がないときはコイルＡ、Ｂのイ
ンピーダンスは同じでコンデンサＣ８の出力側に得られ
る出力電圧は零である。

いま、外部磁界によりコイルＡの磁束の変化が小さくな
り、コイルＢの磁束の変化が大きくなると、コイルＡの
インピーダンスが低くなり、コイルＢのインピーダンス
が大きくなってコンデンサ（３）の出力側にある出力電
圧が得られる。一方、外部磁界によりコイルへの磁束の
変化が大きくなり、コイルＢの磁束の変化が小さくなる
と、コイルへのインピーダンスが高くなり、コイルＢの
インピーダンスが小さくなってコンデンサＣ３の出力側
に先とは逆極性のある出力電圧が得られる。

このようにして磁束の変化に対応した出力電圧を得るこ
とができる。

第８図及び第９図は第４図の位置検出装置を実際に用い
て測定した動作特性を示すもので、永久磁石（１９）と
して１００ミリ角１　、６ｍｍの厚さのものを用いた場
合である。第８図及び第９図において、継軸はセンサの
出力電圧を表わし、横軸は変位量を表わす。またパラメ
ータ７０〜１２０はセンサと永久磁石間の間隔（検出間
隔）を表わし、単位はｍｍである。

この第８図及び第９図より１００ミリ角、厚さ１．６ｍ
ｍの発磁体を用いると検出間隔１００ｎｕ＋＋程度、動
作領域Ｘ＠Ｙ軸とも±５０ｍｍの範囲で検出可能なセン
サができる。「０」点の精度はかなり良く±０．０５ｍ
ｍ位はだせそうである。検出間隔１００ｍｍ位離して使
用できるので、広い検出間隔がとれるセンサとして応用
が期待できる。

〔発明の効果〕

上述の如くこの発明によれば、水平方向の磁束を検出で
きる磁気センサに対して平行に発磁体を設け、この発磁
体の一方の主表面をＮ極とし、他方の主表面をＳ極とす
るようにしたので、磁気センサとターゲットである発磁
体を単一に出来、構成の簡略化、位置決めの調整の簡易
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図及び
第３図は第１図の動作説明に供するための図、第４図は
この発明の他の実施例を示す構成図、第５図は第４図で
使用されるコイルの結線図、第６図は第４図の磁束分布
図、第７図は慣用の磁気センサ回路図、第８図及び第９
図は第４図の測定結果を示す特性図、第１０図は従来装
置の一例を示す構成図である。（１１）　、　（１５）　、　（２０）はヘッド、（１
２）　、　（１３）　、　（１６）　、　（１７）　。（２１）〜（２４）はコイル、（１４）、（１８）　（
２５）はコア、（１９）は永久磁石である。

Claims

【特許請求の範囲】水平方向の磁束を検出できる磁気センサを備えた位置検
出装置において、上記磁気センサに対して平行に発磁体を設け、該発磁体
の一方の主表面をＮ極とし、他方の主表面をＳ極とした
ことを特徴とする位置検出装置。