JPH04160315A - リニア型位置センサ - Google Patents

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】 〔概　要〕 直線上の位置を検出する、いわゆるリニア型位置センサ
に関し、 信頼性を確保し、且つ安価に構成しうろことを目的とし
、 着磁の強さが長手方向にほぼ直線的に連続変化している
永久磁石と、該永久磁石の近傍に配置した磁界検出セン
サとを具備し、該永久磁石と磁界検出センサとを相対的
に移動可能に構成し、磁界検出センサの８力により永久
磁石と磁界検出センサとの相対位置を検出可能となるよ
うに構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は直線上の位置を検出する、いわゆるリニア型位
置センサに関する。

マイクロコンピュータ等半導体装置の発達に伴ない、イ
ンプット部としてのセンサが種々求められている。リニ
ア型位置センサもそのうちの一つであり、限定された直
線上のどこに現在位置しているかを検出するセンサであ
って、直線運動くピストン運動を含む）を行なう物体の
位置を検出するためには重要なセンサで用途も広い。

〔従来の技術〕

従来のリニア型位置センサとしては、代表的なものとし
て、両端に電圧が印加されている直線状の抵抗体の上を
摺動子が動き、その位置に応じた電圧出力が得られる「
抵抗摺動タイプ」、縞状に明暗が記録されたスケール上
を光電変換素子が動きパルス状の出力を得る「リニア型
光エンコーダ」、縞状に磁気記録されたスケール上を磁
気ヘッドが動きパルス状８カを得る「リニア型磁気エン
コーダ」等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来のリニア型位置センサにおいて、抵抗摺動タイ
プは、非常に安価であるが、接点が抵抗体を摺動するた
め、接点部の酸化、耐摩耗性、耐久性に問題があり、最
悪の場合、不導通となり位置検出が不可能となる。

またリニア型光エンコーダは非接触であり、摩耗等の問
題はないがゴミ、汚れ等に対する信頼性が低く、また基
本的にデジタル出力であり、これをリニア用として用い
る場合は非常に微細なパターン形成が必要である。また
絶対的な位置を検出するためには多数のビット数が必要
になるた約非常に高価となる。

さらにリニア型磁気エンコーダは非接触であり、ゴミ、
汚れ等に対しても強いがリニア型光エンコーダと同様の
理由で高価である。また近年、磁気漏洩磁界を用いたリ
ニア型位置センサが提案されている（特開昭６２−１６
８００４号）が漏洩磁界の制御が難かしいという欠点が
ある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、信頼性を確保し、且
つ安価に構成し得るリニア型位置センサを提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。

（ａ）図は本発明のリニア型位置センサの基本構成であ
り、７は永久磁石、１４は磁界を検出する磁界検出セン
サである。そして該磁界検出センサ１４と永久磁石７と
は適量のギャップをあけた状態で相対的に移動できるよ
うになっている。従って永久磁石７と磁界検出センサ１
４の何れか一方は固定され、他方が自由に直線運動でき
るようになっている。（ｂ）及び（Ｃ）図は永久磁石７
の着磁量を示す図であり、共に永久磁石の長手方向に直
線的且つ連続的に着磁量を変化させている。（ｄ）図は
磁界検出センサ１４の１例としてのホール素子の出力特
性を示す図であり、磁界強さＨに対して出力Ｖはほぼ直
線的である。

〔作　用〕

磁界検出センサ１４は永久磁石７に対して何時も一定の
ギャップを持っているので、該磁界検出センサ１４の受
ける磁界強さはその位置の永久磁石７の着磁量に比例す
る。従って磁界検出センサ１４の出力から第１図（ｂ）
又は（Ｃ）図を用いて永久磁石７と磁界検出センサ１４
との相対位置を知ることができる。

〔実施例〕

第２図は本発明のリニア型位置センサの実施例を示す図
である。

本実施例は、ホルダ３とスライダ４とよりなり、該スラ
イダ４は非磁性体の丸棒に、長手方向にガイド溝５と平
面部６とが形成され、その平面部６に着磁強さが長手方
向に直線的且つ連続的に変化させた板状の永久磁石７が
はり付けられている。

なお、この永久磁石を作成する場合、永久磁石には等方
性と異方性があり、本実施例の場合、どちらも使用でき
るが、着磁の安定性からみて異方性の方がすぐれている
。

実際の着磁力法は第３図に示すように着磁器８の磁極９
．９′間に予め消磁した板状の磁石材料１０をセットす
る。次に着磁したい量に見合う電流を磁石材料１０の位
置に応じて制御しながら磁石材料１０を磁極間の磁界方
向に対し直角方向移動させることにより、第１図（ｂ）
又は（Ｃ）に示すよりに着磁量がほぼ直線状で且つ連続
的に変化した永久磁石とすることができる。

また第２図のホルダ３は、非磁性体で円筒状に形成され
、孔１１の内側に前記スライダ４のガイド溝５に係合す
る突起１２を有し、該孔１１の中にスライダ４が摺動自
在に挿入される。さらにホルダ３には、該ホルダ３に挿
入されたスライダ４の永久磁石７に平行な平面部１３が
形成され、該平面部１３に磁界検出センサ１４が設けら
れている。この磁界検出センサ１４としては、ホール素
子又は磁気抵抗素子を用いることができる。ホール素子
は第１図（ａ）に示すように外部磁界Ｈに対してリニア
な出力電圧Ｖを発生する。また磁気抵抗素子は第４図（
ａ）に示すように帯状の強磁性薄膜パターン１５に対し
、４５度の方向からバイアス磁石１６・１６′によりバ
イアス磁界を加えるか、或いは第４図（ｂ）に示すよう
に帯状の強磁性薄膜パターン１５に対し一軸磁気異方性
（内部磁化）を付与した後、Ａ、ｕ膜等の導電膜１７を
一定間隔で斜めに形成し、いわゆるバーバーポール型と
することにより、外部磁界に対しリニアなａカミ圧を得
ることができる。

以上の如く構成された本実施例は、永久磁石７の着磁量
がほぼ直線的且つ連続的に変化しているため、磁界検出
センサ１４からは永久磁石７の位置に応じたアナログ出
力が得られ、これによりリニア型位置センサとなる。こ
のリニア型位置センサは磁気を利用しているので非接触
であり、かつゴミ、汚れといった悪環境にも強く、また
永久磁石、磁界検出センサともに安価であるので全体と
しても安価となる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、非接触であり、か
つゴミ、汚れ等の悪環境に強く、信頼性を確保し乍ら安
価に構成できる。また出力がアナログ出力であるのでア
ブソリニート化が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための図、第２図は本
発明のリニア型位置センサの実施例を示す図、 第３図は本発明の実施例の永久磁石の着磁方法を示す図
、 第４図は出力が直線性を示す磁気抵抗素子を示す図であ
る。 図において、 ３はホルダ、 ４はスライダ、 ５はガイド溝、 ６．１３は平面部、 ７は永久磁石、 ８は着磁器、 ９．９′は磁極、 １０は磁石材料、 １１は孔 １２は突起、 １４は磁界検出センサ を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、着磁の強さが長手方向にほぼ直線的に連続変化して
   いる永久磁石（７）と、該永久磁石（７）の近傍に配置
   した磁界検出センサ（１４）とを具備し、該永久磁石（
   ７）と磁界検出センサ（１４）とを相対的に移動可能に
   構成し、磁界検出センサ（１４）の出力により永久磁石
   （７）と磁界検出センサ（１４）との相対位置を検出可
   能としたことを特徴とするリニア型位置センサ。 ２、上記磁界検出センサ（１４）として、ホール効果を
   利用した素子、又は磁気抵抗効果を利用した素子を用い
   ることを特徴とする請求項１記載のリニア型位置センサ
   。 ３、請求項１記載のリニア型位置センサにおいて、使用
   される永久磁石（７）は、永久磁石材料（１０）を着磁
   器（８）の磁極（９、９′）間に挿入し、該磁極間の磁
   界と直角の方向に移動させると共に着磁器（８）の磁界
   強さを変化させ乍ら着磁することを特徴とするリニア型
   位置センサの製造方法。