JPH05150024A - 磁気検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気測定精度の向上と小型化を実現する磁気
検出器を提供することである。 【構成】 ３軸ジンバルにより支持された３軸磁気セン
サ９０の下部に、重り９１を取付け、重り９１の内部に
超音波モータ１００を固定し、モータ１００の回転軸１
０２を回転自在に挿入したガイドネジ１１０を重り９１
の下部に付設し、ガイドネジ１１０の内周面にストッパ
軸１２０を上下方向に移動可能に螺着し、ストッパ軸１
２０を回転軸１０２と一体に回転することができるよう
に構成し、更にストッパ軸１２０に相対するケース本体
５０の部分にストッパ軸係合部５２を設けた。 【作用】 超音波モータ１００の回転軸１０２の回転に
より、ストッパ軸１２０がガイドネジ１１０内を上下方
向に移動し、磁気センサ９０の固定と解放が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気センサを磁界方向
に指向させて磁気測定を行う磁気検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気測定を行う磁気検出器には様々なも
のがある。例えば実公昭５３−５０４６４号公報に記載
された２軸ジンバル装置は、既知の磁気センサを収容し
た筒体を外部磁界の方向に指向保持させるのに２軸ジン
バルを用い、磁気測定等を行う時には、磁気センサの固
定を解除して、磁気センサが外部磁界の方向を指向する
ようにし、それ以外の時（磁気測定を行わない時や装置
を運搬する時）には振動や衝撃によって筒体内の磁気セ
ンサが損傷しないように、筒体を固定するための、ネジ
棒、送りナット、バネ体、保持環体等で構成されたクラ
ンプ手段を備える。更に、この装置は、そのクランプ手
段を駆動する電動機を備え、電動機によりクランプ手段
を自動操作し、筒体の固定及び固定解除を遠隔操作で行
えるようになっている。

【０００３】一方、クランプ手段の駆動に電動機を使用
できない場合もあり、この場合には、例えば筒体の底部
にピン穴を穿設し、このピン穴に挿通可能なピンを装置
の適所に設け、手動でピンをピン穴に挿脱するなどによ
り、筒体（即ち磁気センサ）の固定と固定解除を行って
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記２軸ジ
ンバル装置を始めとする一般の磁気検出器では、磁気測
定の精度を確保するために、検出器自身はできるだけ磁
性体を有していないのが好ましい。特に、弱磁界を測定
するような場合には、検出器自身が発生する磁界の影響
は無視できなくなり、十分な測定精度が保てなくなる。

【０００５】しかして電動機は一般に、その構造上磁性
体を含んでおり、磁界を発生する。このため、一般に、
磁気センサの固定・解放を行うクランプ手段と、このク
ランプ手段を駆動する電動機とを備える上記のような磁
気検出器では、電動機による磁界の影響が磁気センサに
及ばないように、電動機は磁気センサから一定距離を置
いて設置されている。しかしながら、電動機と磁気セン
サを離して配置すると、余分なスペースが必要になり、
磁気検出器の小型化の支障となる。

【０００６】従って、本発明の目的は、磁気測定精度の
向上と小型化を実現する磁気検出器を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の磁気検出器は、磁界方向に指向させる磁気セ
ンサと、磁気センサの固定及び固定解除を行うためのク
ランプ手段と、クランプ手段を駆動する非磁性回転手段
とを備えることを特徴とする。これにより、磁気センサ
と回転手段を接近させて配置することができるようにな
り、磁気検出器が小型になるだけでなく、回転手段によ
る磁気の影響も受けず、磁気測定精度が向上する。更
に、回転手段が非磁性であるため、電動機が使用できず
に手動でクランプ手段を操作していた磁気検出器でも、
遠隔からクランプ手段を自動操作することができるよう
になる。

【０００８】なお、本発明の磁気検出器で使用する回転
手段は非磁性であれば特定されず、特に超音波モータが
好ましい。超音波モータは、周知のように磁石等の磁性
体を一切使用しておらず、その作動も遠隔から制御し易
く、クランプ手段を駆動するには最適である。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の磁気検出器を実施例に基づい
て説明する。その一実施例に係る磁気検出器を図１及び
図２に示す。この磁気検出器は、前記公報に開示された
２軸ジンバル装置を改良したものである。ここに示す２
軸ジンバルＡは、筒体１を鉛直方向（特定方向）に指向
させるように構成したものであり、筒体１内に既知の磁
気センサが収容されている。ジンバルＡ、筒体１、筒体
１の固定及び固定解除を行うためのクランプ手段Ｂ（後
述）は、筐体２ａに収容され、クランプ手段Ｂを駆動す
るための非磁性回転手段である超音波モータ１５は筐体
２ｂに収容されている。Ｘ軸方向（図面の左右方向）の
枠体３は、縦断面が矩形で、長手方向の長さが筒体１の
長さよりも大きいものである。枠体３の長手方向の外側
には、ピン軸３ａ、３ｂがその軸線をＸ軸方向に合致さ
せて植設され、ピン軸３ａ、３ｂは、筐体２ａの内側に
設けられた軸受４ａ、４ｂに回動自在に軸支されてい
る。

【００１０】筒体１の長手中央部外側には、筒体支持ピ
ン５ａ、５ｂが半径方向に対して植設され、支持ピン５
ａ、５ｂは、それぞれ枠体３の長手方向の外側中央部に
穿設されたピン穴５’ａ、５’ｂに回動自在に軸支され
ている。クランプ手段Ｂは、左右反対ネジを刻んだ複数
の送りネジ棒７を有し、各ネジ棒７は、Ｘ軸方向に平行
に延在すると共に、筐体２ａの内壁に設けられた複数の
軸受８ａ、８ｂに軸支されている。又、筒体１がＸ軸方
向に直角な位置にある時、各ネジ棒７の外側と筒体１の
端面との間に隙間が生じ、各ネジ棒７の軸線が同一半径
上にあるように構成されている。

【００１１】各ネジ棒７のネジ部７ａ、７ｂには、送り
ナット９ａ、９ｂがそれぞれ螺装されている。筒体１の
動きを止めるための挟持部材として機能するバネ体１０
ａ、１０ｂは、この実施例では１本のバネ線材をコイル
状に巻回したもので、筒体１の中央部を保持する径を持
つ。送りナット９ａ、９ｂには、保持環体１１ａ、１１
ｂがそれぞれ固定され、この保持環体１１ａ、１１ｂ
は、バネ体１０ａ、１０ｂを支えるためのもので、筒体
１の外周を保持する大きさを持つ。

【００１２】図１には、送りナット９ａ、９ｂに付設さ
れた保持環体１１ａ、１１ｂ及びバネ体１０ａ、１０ｂ
で筒体１を固定した状態（実線で示す）と、筒体１を固
定から解除した状態（一点鎖線で示す）とを示してあ
る。筒体１の底部には、重り１２が取付けられ、この重
り１２は筒体１を固定から解除した時に筒体１を所定方
向に指向させるためのもので、ここでは鉛直方向に指向
させる場合を示す。筒体１を傾斜状態に指向させる場合
は、その傾斜させる角度に応じて適当な箇所に重り１２
を取付ければよい。このように、重り１２を筒体１に取
付けることにより、筐体２を地上等に任意状態に置いて
も、筒体１を所定方向に指向させることができる。

【００１３】筒体１を固定・解放するためのクランプ手
段Ｂを駆動する超音波モータ１５は、筐体２ｂ内におい
て筐体２ａの側面に近接して枠体３の延在方向に配置さ
れている。超音波モータ１５の回転軸１５ａには主動歯
車１６が固定され、主動歯車１６は、各ネジ棒７の端部
に固定された従動歯車１７ａ、１７ｂに歯合する。次
に、筒体１を固定・解放する動作について述べる。超音
波モータ１５を一方向に回転させると、主動歯車１６及
び従動歯車１７ａ、１７ｂを介して、ネジ棒７も一方向
に回転する。今、ネジ棒７に螺装された送りナット９
ａ、９ｂが互いに筒体１に向かう方向に、超音波モータ
１５、歯車１６、１７ａ、１７ｂ、ネジ棒７を回転させ
たとすると、筒体１の両側は、送りナット９ａ、９ｂに
付設されたバネ体１０ａ、１０ｂにより弾力的に挟持さ
れ、次いで保持環体１１ａ、１１ｂで固定される。この
時、筒体１の端部に近接させて設けたマイクロスイッチ
ｍ ₁ が送りナット９ｂによって作動し、モニタ（図示せ
ず）に設けたランプの点灯等により、筒体１が固定され
たことを知らせる。ここで、超音波モータ１５の作動を
停止すると、ネジ棒７の回転が止まり、筒体１が定位置
に固定される。

【００１４】筒体１の固定を解除するには、超音波モー
タ１５を逆回転させる。これにより、ネジ棒７も逆回転
し、送りナット９ａ、９ｂは筒体１を固定していた位置
から互いに離れる方向に進み、同時に筒体１の固定を知
らせるランプが消灯する。バネ体１０ａ、１０ｂ及び保
持環体１１ａ、１１ｂが筒体１の側面から十分に離脱す
る位置、即ち筒体１が解放される位置まで送りナット９
ａ、９ｂが退行すると、軸受８ｂの付近に設けたマイク
ロスイッチｍ₂ が送りナット９ｂによって作動し、モニ
タに設けた別のランプが点灯し、筒体１の解放を知らせ
る。ここで、超音波モータ１５の作動を停止すれば筒体
１の解放動作は終わり、筒体１を所定方向に指向保持さ
せることができる。

【００１５】筒体１を再び固定状態に戻すには、前記の
ように超音波モータ１５を回転させて、バネ体１０ａ、
１０ｂ及び保持環体１１ａ、１１ｂで筒体１を挟持すれ
ばよい。そして、マイクロスイッチｍ₁ に係るランプが
点灯した時点で、超音波モータ１５の作動を停止すれ
ば、筒体１が固定状態に保持される。更に、別の実施例
に係る３軸磁気検出器を図３に示す。この３軸磁気検出
器は、互いに垂直な３つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向
にそれぞれ配置した磁気センサを有する３軸磁気センサ
９０を備え、この磁気センサ９０が３軸ジンバルによっ
て支持され、Ｚ軸方向の磁気センサが常に鉛直方向を向
くようになっている。このような３軸磁気検出器は、一
般に地磁気変化の測定や船体の磁気測定に使用されるた
め、陸上よりも海底に設置されることが多い。このた
め、３軸磁気検知器は気密性のケースに収容される。

【００１６】この実施例では、３軸磁気検出器は、ケー
ス本体５０とカバー５１からなる気密性の円柱状ケース
に収容されている。ケース本体５０とカバー５１には、
それぞれ鍔部５０ａ、５１ａが設けられ、この鍔部５０
ａ、５１ａをボルト６０とナット６１によって締め付け
ることにより、ケース本体５０とカバー５１が隙間無く
一体に接合される。又、鍔部５０ａには２つのＯリング
６２が一定間隔で埋め込まれ、ケース本体５０とカバー
５１の気密性が一層高まる。

【００１７】鍔部５０ａと５１ａとの隙間には、回転板
７０が回転可能に保持されている。回転板７０の下側に
は、２本のＬ字状支柱７１が回転板７０の中心から等角
度（１８０°）間隔を置いて下方向に突設されている。
各支柱７１の端部には外軸受７２が取付けられ、この外
軸受７２に環状部材７３が枢軸運動するように支持され
ている。これにより、環状部材７３は外軸受７２を支点
にして可動範囲内で揺動することができる。更に、環状
部材７３において外軸受７２から等角度（９０°）間隔
を置いた部分に内軸受７４が設けられ、両方の内軸受７
４間には３軸磁気センサ９０が支持軸（図示せず）を介
して架設されている。これにより、支持軸は内軸受７４
を支点にして回転し、従って３軸磁気センサ９０は可動
範囲内で揺動することができる。外軸受７２と環状部材
７３及び内軸受７４と支持軸で３軸ジンバルが構成さ
れ、環状部材７３の揺動動作と支持軸の軸回転動作とに
よって、設置したケースの傾き具合に依らず３軸磁気セ
ンサ９０が、即ちＺ軸方向の磁気センサが常に鉛直方向
に保持される。

【００１８】３軸磁気センサ９０の下部には、適当な重
り９１が取付けられ、この重り９１によって磁気センサ
９０の鉛直方向への保持が一層容易になる。重り９１の
内部は円柱状にくり抜かれており、このくり抜き部分
に、磁気センサ９０の固定及び固定解除を行うための非
磁性回転手段である超音波モータ１００が取付けられて
いる。更に重り９１の下部には、超音波モータ１００の
回転軸（図３には示さず）を回転可能に挿通したガイド
ネジ１１０が付設され、このガイドネジ１１０には、ス
トッパ軸１２０が上下方向に移動可能に螺着されてい
る。ストッパ軸１２０の端部は、ケース本体５０の底面
に形成したストッパ軸係合部５２に係合することができ
る。

【００１９】これらガイドネジ１１０、ストッパ軸１２
０、ストッパ軸係合部５２で、３軸磁気センサ９０の固
定・解放を行うためのクランプ手段が構成される。この
実施例のように、磁気センサ９０の下部に超音波モータ
１００及びクランプ手段を設けることで、モータ１００
とクランプ手段も重りとして機能し、磁気検出器の軽量
化に最適である。

【００２０】この種の３軸磁気検知器は、一般に地上又
は船上に設けたモニタで遠隔操作するものであり、検出
器とモニタとの信号授受はケーブルを介して行われる。
従って、カバー５１には、３軸磁気センサ９０の磁気信
号や超音波モータ１００の駆動制御信号等をモニタ（図
示せず）に送るためのケーブル８０が、適当なパッキン
グ８１にて気密に挿通されている。図３には特に示して
いないが、ケーブル８０からは３軸磁気センサ９０と超
音波モータ１００にそれぞれリード線が延び、回転板７
０の中心に取付けたコネクタ７５を介して、センサ９０
とモータ１００とはケーブル８０に電気的に接続され
る。なお、センサ９０とモータ１００は回転板７０と一
体に回転するので、この一体回転がリード線によって束
縛されないように注意する必要がある。

【００２１】クランプ手段について、図４〜図６を参照
してもう少し詳しく述べる。超音波モータ１００はネジ
９５によって重り９１のくり抜き部分に固定され、モー
タ１００の円板状の先端部１０１が重り９１の外部に存
在し、回転軸１０２が先端部１０１から重り９１の下方
に突出する。回転軸１０２には、その中心軸から等角度
間隔（１８０°）置いて２つのピン１０３が回転軸１０
２に垂直な方向に突設されている。又、先端部１０１に
は、円筒状のガイドネジ１１０が取付けられ、このガイ
ドネジ１１０内で回転軸１０２が回転するようになって
いる。先端部１０１とガイドネジ１１０とは、先端部１
０１の外周面に刻んだ雄ねじと、ガイドネジ１１０の内
周面に刻んだ雌ねじとの螺合により一体に取付けられ
る。

【００２２】一方、ガイドネジ１１０の他端側にはスト
ッパ軸１２０が螺着されている。ストッパ軸１２０は、
図６に示すような円柱体を呈し、その中央部には、ピン
１０３を含む回転軸１０２が容易に進入する程度の幅と
形状を持つ溝１２１が形成されると共に、端部には突起
１２２が設けられている。このストッパ軸１２０の外周
面には、ガイドネジ１１０の雌ねじに螺合することがで
きる雄ねじが刻まれ、これによりストッパ軸１２０はガ
イドネジ１１０で案内されつつ上下方向に移動すること
ができる。

【００２３】ケース本体５０の底面に形成されたストッ
パ軸係合部５２は、ストッパ軸１２０の突起１２２を収
容する大きさの空隙５３を有し、ストッパ軸１２０の下
端面と係合部５２の端面は係合可能であり、この係合に
よりストッパ軸１２０の下方向への移動が阻止される。
又、ストッパ軸１２０の上方向への移動は、ストッパ軸
１２０の溝１２１に回転軸１０２の先端が当接すること
で制限される。

【００２４】次に、このクランプ手段の動作について述
べる。３軸磁気センサ９０を固定しておく必要がある場
合（運搬時や海底への設置時など）には、図４に示すよ
うな状態にしておく。即ち、この固定状態では、ストッ
パ軸１２０は最下点にあって、ストッパ軸１２０の下端
面とストッパ軸係合部５２の端面とが係合している。
又、回転軸１０２はピン１０３と共にストッパ軸１２０
の溝１２１に或る程度の深さまで進入した位置にある。
これにより、磁気センサ９０は、ガイドネジ１１０及び
ストッパ軸１２０を介してケース本体５０に一体に固定
されたことになる。

【００２５】３軸磁気センサ９０の固定を解除するに
は、超音波モータ１００を作動させ、回転軸１０２を一
方向に回転させればよい。回転軸１０２が回転すると、
回転軸１０２のピン１０３がストッパ軸１２０の溝１２
１の壁に当たるため、ストッパ軸１２０は回転軸１０２
の回転に伴って回転しながら、上方向に移動する。やが
て、回転軸１０２の先端が溝１２１の底部に当接し、同
時に回転軸１０２の回転、即ち超音波モータ１００の作
動が停止する。この時の状態を図５に示す。この状態で
は、ストッパ軸１２０は最上点に位置すると共に、突起
１２２が係合部５２の空隙５３の外に出る。ストッパ軸
１２０がストッパ軸係合部５２との係合から離脱するこ
とにより、磁気センサ９０は解放され、自由に動けるよ
うになる。

【００２６】再び３軸磁気センサ９０を固定するには、
回転軸１０２を逆方向に回転させればよい。これによ
り、ストッパ軸１２０も同様に回転しつつ下降し、その
下端面がストッパ軸係合部５２の端面に係合し、図４の
ような固定状態に戻る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気検出
器は、磁気センサの固定及び固定解除を行うクランプ手
段を駆動する回転手段が非磁性であるため、下記の如き
効果を奏する。 （１）非磁性回転手段（超音波モータ）による磁界の影
響が皆無であるため、回転手段を磁気センサの近傍に配
置することができ、小型化できる。 （２）磁気検出器自身が持つ磁性体、特に磁気センサ付
近に存在する磁性体が少なくなるので、磁気測定精度が
向上する。 （３）電動機が使用できずに手動でクランプ手段を操作
していた磁気検出器でも、クランプ手段を遠隔操作でき
るようになる。 （４）非磁性回転手段が磁気センサの重りとしても機能
するように構成すれば（図３の実施例参照）、回転手段
と重りを別個に設ける場合よりも軽量化が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る磁気検出器（２軸ジン
バル装置）の縦断面図である。

【図２】図１の線Ｐ−Ｐにおける断面図である。

【図３】本発明の別実施例に係る磁気検出器（３軸磁気
検出器）の縦断面図である。

【図４】図３に示す検出器のクランプ手段において、磁
気センサが固定状態にある時のクランプ手段の拡大断面
図である。

【図５】図３に示す検出器のクランプ手段において、磁
気センサが解放状態にある時のクランプ手段の拡大断面
図である。

【図６】図３に示す検出器のクランプ手段におけるスト
ッパ軸の斜視図である。

【符号の説明】

１ 筒体（磁気センサ） ７ ネジ棒 ９ａ、９ｂ 送りナット １０ａ、１０ｂ バネ体 １１ａ、１１ｂ 保持環体 １２、９１ 重り １５、１００ 超音波モータ（非磁性回転手段） ５２ ストッパ軸係合部 ９０ 磁気センサ １１０ ガイドネジ １２０ ストッパ軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁界方向に指向させる磁気センサと、磁気
   センサの固定及び固定解除を行うためのクランプ手段
   と、クランプ手段を駆動する非磁性回転手段とを備える
   ことを特徴とする磁気検出器。