JPH0550307U - リニアセンサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被接触で物体の移動量，長さ，幅等を精度良
く測定する。 【構成】 マグネット２０を感磁性素子２１に対向さ
せ、マグネット２０或いは感磁性素子２１を矢印方向に
移動させる。マグネット２０の相対移動量は、磁界強度
の変化となって現れ、感磁性素子２１で検出される。検
出結果は、入出力端子２４から出力され、記録計，モニ
ター等に表示される。このとき、相対移動量と磁界強度
の変化量との間にリニアリティをもたせておくことが好
ましい。 【効果】 相対移動量は磁界強度の連続的な変化として
感磁性素子２１で検出されるため、高精度の測定結果が
得られる。また、被接触方式の測定であることから、マ
グネット２０，感磁性素子２１等に摩耗に起因した劣化
が少なく、長期間にわたり信頼性の高い測定結果にな
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、信頼性が高く耐久性に優れたリニアセンサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】

距離を検出する手段として、ポテンショメータ等の可変抵抗器を使用し、抵抗 値の変化から距離を求める方式が採用されている。この方式においては、抵抗素 子の表面に金属等の摺動子を接触・移動させ、移動距離に応じた抵抗値変化に基 づく出力が得られる。また、この距離検出手段を自動制御に応用する場合、操作 端の位置信号を調節計の入力にフィードバックさせ、比例動作に積分動作を加え た制御動作が行われる。

【０００３】 たとえば、走行中の鋼板，フィルム等の幅を測定するため、図１に示す可変抵 抗器を組み込んだシステムが知られている。このシステムにおいては、走行中の フィルム１の両端縁に光電式のエッジ検出器２を対向させ、エッジ検出器２で測 定された端縁情報を増幅器３で増幅して電気・油圧変換器４に入力する。油圧ポ ンプ５は、この端縁情報に基づいてオイルタンク６から油圧シリンダ７に所定の 油圧を送り込む。これにより、エッジ検出器２は、フィルム１の両端縁に追従す る。

【０００４】 油圧シリンダ７の運動は、ケーブル８を介して距離センサー９に伝えられ、フ ィルム１の幅方向に関するエッジ検出器２の移動量からフィルム１の幅が測定さ れる。測定結果は、記録計１０やモニタ等に表示される。

【０００５】 距離センサー９としては、可変抵抗器をロール状に巻いたドラムに摺動子を接 触させる回転式の他に、図２に示すように抵抗素子９ａを直線状に配置し、この 抵抗素子９ａに金属摺動子９ｂを接触させて滑らせるリニアセンサーが知られて いる。

【０００６】 金属摺動子９ｂは、レバー９ｃを介したとえば図１のケーブル８に接続されて いる。また、抵抗素子９ａは、ゴミ等の異物が付着することを防止するためカバ ー９ｄで覆われている。カバー９ｄには、矢印方向に金属摺動子９ｂが移動する ためのスリットが形成されている。抵抗素子９ａに対する金属摺動子９ｂの移動 量は、抵抗値の変化として入出力端子９ｅから出力される。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

金属摺動子９ｂは、図示するように抵抗素子９ａの表面に押し当てられた状態 で摺動する。そのため、金属摺動子９ｂを移動させるために大きな駆動トルクが 必要になる。しかも、接触式で抵抗値変化を検出させることから、抵抗素子９ａ と金属摺動子９ｂとの間に一定の接触幅が必要となる。

【０００８】 この条件下で金属摺動子９ｂを抵抗素子９ａに摺動させると、抵抗素子９ａと 金属摺動子９ｂとの間の摩擦力による影響が現れ、駆動トルクが一定値を超えた とき金属摺動子９ｂが断続的に抵抗素子９ａの上面を移動する動きが生じる。す なわち、移動方向に関する金属摺動子９ｂのフラッタリングが避けられない。

【０００９】 金属摺動子９ｂのフラッタリングは、図３に示すようにミクロ的にみて抵抗値 の階段的な変化となって現れる。そのため、次の摺動が生じるまでの間、抵抗値 に変化がみられない不感帯ｄが生じ、測定精度を低下させる原因となる。

【００１０】 また、金属摺動子９ｂが抵抗素子９ａの上面に押し付けられた状態で摺動する ため、抵抗素子９ａ及び金属摺動子９ｂに摩耗等の劣化が生じる。劣化は、金属 摺動子９ｂと抵抗素子９ａとの間の接触状態に悪影響を与え、接触抵抗を増加さ せる。この接触抵抗が入出力端子９ｅから取り出される抵抗値に加算されると、 測定精度に対する信頼性も低下する。

【００１１】 本考案は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、非接触で磁界 強度を測定することにより、移動距離を高精度で検出することができ、信頼性に 優れたリニアセンサーを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本考案のリニアセンサーは、その目的を達成するため、感磁性素子と、該感磁 性素子の感磁面に対向する着磁面をもつマグネットとを備え、被測定物に連動し て移動するように、前記感磁性素子或いは前記マグネットの何れか一方の移動量 に応じて前記感磁性素子で受ける磁界強度が変化することを特徴とする。

【００１３】

【実施例】

以下、図面を参照しながら、実施例によって本考案を具体的に説明する。 本実施例のリニアセンサーは、図４に示すようにマグネット２０と感磁性素子 ２１とを対向させている。感磁性素子２１としては、ホール素子，磁気抵抗効果 素子等が使用され、感磁面２１ａをマグネット２０に対向させている。また、感 磁性素子２１の表面にゴミ等の付着がないように、カバー２２で感磁性素子２１ を覆っている。

【００１４】 カバー２２にはスリットが形成されており、スリットからマグネット２０に取 り付けられたノブ２３が外部に突出している。ノブ２３は、たとえば図１に示し たケーブル８等の被測定対象物の相対移動に連動する部材に連結され、矢印で示 した方向に移動する。或いは、マグネット２０を固定し、感磁性素子２１を移動 させてもよい。

【００１５】 マグネット２０は、感磁性素子２１との相対的な位置関係に応じて、感磁性素 子２１で検出される磁界強度を変化させる。この磁界強度の変化は、入出力端子 ２４から検出値として取り出される。このとき、検出結果を処理し易くするため 、マグネット２０の相対移動と磁界強度の変化量との間にリニアリティをもたせ ることが好ましい。そのための手段としては、マグネット２０の形状，着磁方法 ，感磁性素子２１の配置等に工夫が施される。

【００１６】 たとえば、磁界Ｇの強度はマグネット２０と感磁性素子２１との間の間隙ｇの 二乗に反比例するため、図５に示すようにＳ極に着磁された面をテーパ状に形成 すると、感磁性素子２１で検出される磁界強度は、マグネット２０と感磁性素子 ２１との間の相対的移動に応じ二次関数的に増減する。そこで、マグネット２０ の着磁面２０ａを二次関数的な曲面に湾曲させると、感磁性素子２１で検出され る磁界強度が直線的に変化する。

【００１７】 図６に示すように、磁界レベルＦがマグネット２０の移動方向に沿って変化す るように着磁したマグネット２０を使用することもできる。

【００１８】 また、マグネット２０に対して感磁性素子２１を傾斜配置するとき、マグネッ ト２０と感磁性素子２１との間の間隙ｇがマグネット２０の相対移動に応じて変 わり、図５の場合と同様な結果が得られる。或いは、マグネット２０を固定し、 感磁性素子２１を所定の曲率で湾曲した軌跡に沿って移動させることによっても 、マグネット２０の相対移動と磁界強度の変化量との間にリニアリティをもたせ ることができる。

【００１９】 したがって、入出力端子２４から取り出された出力は、図７に示すようにマグ ネット２０の相対移動量との間で直線的な関係をもったものとなる。図７を図３ と比較すると明らかなように、不感帯ｄがなく、マグネット２０の相対移動量は 克明な出力変化となって入出力端子２４から取り出される。そのため、相対移動 量、ひいては被測定対象物の長さ，幅，移動量等が高精度で検出される。

【００２０】 また、マグネット２０は、感磁性素子２１から間隙ｇだけ離れているため、接 触摩耗等に起因した劣化がない。したがって、図７に示したリニアリティは、長 期間にわたって維持され、信頼性及び耐久性に優れたリニアセンサーが得られる 。

【００２１】

【考案の効果】

以上に説明したように本考案のリニアセンサーにおいては、マグネット或いは 感磁性素子の相対的な移動量を磁界強度の変化で検出し、出力している。このと き、出力値変化は、マグネットの形状を変えることにより不連続点のない任意の 曲線又は直線に設定することができる。そして、相対移動量に応じて検出値が連 続的に変化するため、高精度の測定値が得られる。また、マグネットと感磁性素 子とは非接触状態では位置されているので、摩擦に起因した損耗もなく、マグネ ット或いは感磁性素子を移動させるために必要な駆動トルクも小さくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】 距離センサーが組み込まれる幅測定システム

【図２】 従来のリニアセンサー

【図３】 従来のリニアセンサーの欠点を説明するため
の図

【図４】 本考案実施例のリニアセンサー

【図５】 相対移動量と検出値との間にリニアリティを
もたせた一例

【図６】 相対移動量と検出値との間にリニアリティを
もたせた他の例

【図７】 入出力端子から取り出された出力と移動距離
との関係を表したグラフ

【符号の説明】

２０ マグネット ２０ａ 着磁面 ２１ 感磁性
素子 ２１ａ 感磁面 ２２ カバー ２３ ノブ ２４ 入出力端子 Ｇ 磁界 ｇ 間隙 Ｆ 磁界レベル

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 感磁性素子と、該感磁性素子の感磁面に
   対向する着磁面をもつマグネットとを備え、被測定物に
   連動して移動するように、前記感磁性素子或いは前記マ
   グネットの何れか一方の移動量に応じて前記感磁性素子
   で受ける磁界強度が変化することを特徴とするリニアセ
   ンサー。