JPH0676804U

JPH0676804U - 磁気回路

Info

Publication number: JPH0676804U
Application number: JP1719293U
Authority: JP
Inventors: 克己増永
Original assignee: ミクロン機器株式会社
Priority date: 1993-04-06
Filing date: 1993-04-06
Publication date: 1994-10-28

Abstract

(57)【要約】【目的】略コの字状をした取り付け部材の内面に磁石を
設け、この磁石と磁気センサとを相対的に移動させ、こ
の移動に伴い前記磁気センサに及ぶ磁束密度の変化を前
記磁気センサの出力として取り出し、前記移動の量を検
知する磁気回路において、簡易な手段により、コンパク
トに構成することのできる磁気回路を提供すること。【構成】磁石については異極の磁石７７，７８を並べた
構成とし、かつ、磁気センサ（ホール素子５２，７２）
の移動方向（Ｏ₁₀₀−Ｏ₁₀₀，Ｏ₁₁−Ｏ₁₁）に対しこれら
の磁石の並び方向を含む平面内でこれらの磁石を傾けて
配置した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、移動量を検出する磁気回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

略コの字状をした取り付け部材の内面に磁石を設け、この磁石と磁気センサとを相対的に移動させ、この移動に伴い前記磁気センサに及ぶ磁束密度の変化を前記磁気センサの出力として取り出し、前記移動の量を検知する磁気回路がある（実開平３−７４９９８号公報参照）。

【０００３】具体的に説明する。．図１３に示す取り付け部材６９の内面７０に単体の磁石７１を設けたものがある。

【０００４】磁気センサとしてのホール素子７２は、線分Ｏ₁₀₀−Ｏ₁₀₀上を移動する。ここで、取り付け部材６９自体の内面７０が予め線分Ｏ₁₀₀−Ｏ₁₀₀に対して傾いているので線分と磁石とのギャップが場所により異なる。

【０００５】このため、移動に伴いホール素子７２に及ぶ磁石７１の磁束密度は変化する。よって、ホール素子７２の出力変化は、移動量の変化として表われるので、電気的処理により、移動の量を知ることができる。

【０００６】．図１４に示す取り付け部材７３の内面７４にくさび状の磁石７５を取付けている。ホール素子７２は線分Ｏ₁₀₀−Ｏ₁₀₀上を移動する。

【０００７】ここで、取り付け部材７３の内面７４は、線分Ｏ₁₀₀−Ｏ₁₀₀と平行であるが、磁石７４自体に厚さの変化があるので、線分と磁石とのギャップは場所により異なる。

【０００８】このため、移動に伴いホール素子７２に及ぶ磁石７１の磁束密度は変化するので、の場合と同様、ホール素子の出力変化から移動の量を知ることができる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

の例では、検知精度上げるべく磁束密度の変化を大きくとるためには、取り付け部材自体の傾きを大きくしなければならず、そのようにすると傾き方向での寸法が大きくなるので、制限のあるスペースに納めることができない場合を生ずる。

【００１０】の例では、厚みの異なる磁石の製作がコストとの関係で困難であるとの問題がある。

【００１１】従って本考案は、簡易な手段により、コンパクトに構成することのできる磁気回路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】

前記目的を達成するため、本考案は磁石については異極の磁石を並べた構成とし、かつ、磁気センサの移動方向に対しこれらの磁石の並び方向を含む平面内でこれらの磁石を傾けて配置した。

【００１３】

【作用】

異極磁石を、従来と異なる向きに傾けた配置にするだけで、ホール素子はその移動に伴い、大きな磁束密度の変化を受ける。

【００１４】

【実施例】

例１．図１は、磁気回路主要部の正面図、図２は図１のＪ−Ｊ矢視断面図である。これらの図において、取り付け部材７６は対向面が平行な略コの字状をした部材として構成されている。

【００１５】この取り付け部材７６の内面７７には、一般的な棒磁石である角柱状の２つの磁石７８，７９が極を異ならせて並べて配置してある。これらの磁石７８，７９は、これらの磁石の並び方向を含む平面内つまり、内面７７と同一平面内で、磁気センサ７２の移動方向である線分Ｏ₁₀₀−Ｏ₁₀₀に対し、傾けて配置してある。図２において、この傾きの角度をθで示している。

【００１６】かかる構成において、図２に示すように、各磁石の境界線と線分Ｏ₁₀₀−Ｏ₁₀₀ との交点，つまり、磁石の中点ｍとすると、ホール素子７２がその移動に伴い受ける磁束密度は、中点ｍの部位でゼロであり、この中点ｍを境としてその前後で磁力線の向きが逆転するものの、移動に伴い磁束密度に変化を生ずる。

【００１７】本例では、内面７７上にて、磁石の傾きを自由に変えることが可能であり、傾きの角度を増しても、所要スペースは変わらない。従って、スペース面、製作面での従来技術の問題を克服した、簡易な構成の磁気回路を構成することができる。

【００１８】例２．以下に、本考案に係る磁気回路を適用した例として、ロボットハンドについて説明する。

【００１９】（１）．爪部のリンク機構及びリニアアクチュエータ（図３乃至図１２参照）図３、図６、図７において、符号１、符号２はそれぞれ爪を示している。爪１にはピン３が植設されており、このピン３には軸受４を介してアーム５の一端側が軸支されて節を構成している。

【００２０】爪２に関しても同様で、ピン６が植設されており、このピン６には軸受７を介してアーム８の一端側が軸支されて節を構成している。

【００２１】これら２つのアームの各他端側は互いに交差しており、この交差部分にはピン９が貫通しており、このピンと各アームとの間には軸受１０、１１が介在している。ピン９は下面に凸条１２を有するスライダー１３の上面に植設されている。以上により、２つのアームは、各軸受部分とともに３節リンクを構成する。

【００２２】スライダー１３の凸条１２は、ガイド１４の凹溝１５と摺動自在に嵌合していてＹ方向に移動可能である。ガイド１４はねじ１６、１７によりベース１８と一体的な架台１９に固定されている。従って、スライダー１４はＹ方向にのみ移動可能である。

【００２３】一方、爪１はねじ２０、２１によりＬ字状の可動片２２０に固定されている。同様に爪２はねじ２３、２４により、Ｌ字状の可動片２２に固定されている。可動片２２は図２に示すように、Ｘ方向に長い溝２５が形成された溝部材２６をゆうしており、この溝２５が凸条片２７に摺動自在に係合している。

【００２４】溝部材２６はねじ２８、２９をもってブラケット３０に固定されている。ブラケット３０は、図７に符号４８ａ、４８ｂで示すねじにより、架台１９と一体的な板状部３３に固定されている。ヨーク３４は、ねじ３１、３２によりブラケット３０に締め付け固定されている。つまり、ねじ３１、３２はブラケット３０を貫通して、底付きの円筒形をした磁性体からなるヨーク３４の底の部分に捩じ込まれている。

【００２５】かかる構成により、爪２はＸ方向にのみ拘束されて往復動が可能である。爪１に関しても、爪２にかかる構成と全く同様の構成になっているので、Ｘ方向にのみ拘束されて往復動が可能である。

【００２６】ここで、溝２５と、凸状片２７との摺動係合関係部分は、すべり対遇部を構成する。爪１に関しても同様である。

【００２７】可動片２２のＹ方向に折曲された面の部分には、ねじ軸３６を余裕をもって貫通させる穴３５が形成されている。このねじ軸３６の頭部３８には、緩衝用のゴムリング３７が嵌めてある。

【００２８】ねじ軸３６の先端部のねじ３９は、ブラケット３９の折曲部４０に捩じ込まれている。これにより、可動片２２は爪２と一体的に、ゴムリング３７に突き当たるまでねじ軸３６の範囲でＸ方向に移動可能である。この関係は、爪１についても同様である。

【００２９】円筒状のコイル４１はヨーク３４の内径部に余裕をもって収まり、外端部は、ベークライト製で円柱状のコイルヘッド４２に接着固定されている。コイルヘット４２には２つの端子が形成されていて、これらの端子には、コイルの巻線部が接続されている。

【００３０】コイルヘッド４２の中央部にはねじ穴４３が形成されている。このねじ穴に、ねじ４４が可動片２２の穴４５を通って捩じ込まれており、よって、コイル４１は、コイルヘッド４２と共に可動片２２に固定されている。

【００３１】円筒状のコイル４１の中には、伸長性のコイルばね４６が貫通状に納められている。該コイルの一端側はヨーク３４の底部に当接し、該コイルの他端側はコイルヘッド４２に当接している。

【００３２】よって、可動片２２は、コイルばねの弾性により、爪２が爪１から離間する向きの付勢力を受けており、この付勢力による可動片の移動は、該可動片がゴムリング３７に当接することにより阻止されている。

【００３３】これにより、爪は開状態が保持されるので、ワークに対する予期しない干渉を防ぐことができる。コイルばねの弾性は爪の把持力に対し抵抗となるので、爪の開状態を保持できる限りにおいて、できるだけ弱いばねを使うのが好ましい。

【００３４】ヨーク３４とコイル４１との構成により一種のリニアモータが構成され、端子４２ａ，４２ｂに電流を通すことにより、可動片２２、つまり、爪２をコイルばね４６の弾性に逆らう向きに駆動し、電流をオフすることによりばね力に従い移動させることができる。かかる爪の駆動源を、ここでは、リニアアクチュエータと称し、符号４７をもって全体を示すこととする。爪１を駆動するリニアアクチュエータは符号４８で示す。

【００３５】かかる構成により、リニアアクチュエータ４７、４８によって爪２、爪１が互いに近づき、或は遠ざかる向きに移動するとき、リンク機構の働きにより、スライダー１３も連動してＹ方向に拘束されて往復動することになる。

【００３６】本例では、スライダーの位置をセンサで把握し、その位置情報を以て爪の位置制御に利用している。

【００３７】（２）．センサセンサはリニアアクチュエータとは別体で構成されている。不動部材に固定されたホール素子と、このホール素子に対し移動する磁界発生用の磁石との組み合わせにより、スライダー及び爪の位置検知用のセンサが構成される。

【００３８】原理的には、スライダーの移動に応じて、ホール素子が磁石による磁界中を移動して移動に応じた磁界強度の変化を受ければよいのであり、従って、上記に限らず、磁石側が不動でホール素子が移動する態様であってもよい。

【００３９】図３、図５に示すように、スライダー１３の上面には、磁性材による略コの字状の磁石取り付け板４９が固定されている。この磁石取り付け板４９の裏側には、図６におけるＧ−Ｇ矢視断面である図９に示すように角柱状の２つの磁石５０、５１が極を異ならせて配置されている。ここで、極を異ならせるとは、磁石５０の片をＳ極、裏面をＮ極とすると、磁石５１の片面をＮ極、裏面をＳ極とすることをいう。

【００４０】一方、ホール素子５２及び増幅回路５７が樹脂板５３上に固定されており、この樹脂板はさらに、Ｌ字状の取り付け板５４に固定されている。取り付け板５４はその折曲部を架台１９に、ねじ５５、５６により固定されている。

【００４１】図８、図１１、図１２に示すように、スライダー１３のＹ方向の移動に応じ、ホール素子５２は磁石５０、５１による磁界中を通過する。つまり、ホール素子５２は、通過軌跡Ｏ₁₁−Ｏ₁₁を含みＸＹ平面に平行な平面内で移動する。

【００４２】ここで、各磁石の表面部分が接している境界線Ｏ₂−Ｏ₂上の、磁石の中点ｍを通り、Ｙ方向に平行な線分をＯ₁−Ｏ₁とすると、境界線Ｏ₂−Ｏ₂は当該境界線Ｏ ₂ −Ｏ₂を含みＸＹ平面に平行な平面内にて、ホール素子の通過軌跡Ｏ₁₁−Ｏ₁₁に対し、角度θ傾いている。

【００４３】ここで、ホール素子の通過軌跡Ｏ₁₁−Ｏ₁₁は、磁石表面上の線分Ｏ₁−Ｏ₁に対しＺ方向にΔだけ離間している。これは、ホール素子と磁石との干渉を避けるためである。

【００４４】かかる構成により、スライダー１３の移動に応じてホール素子５２は、磁石５０、５１による向きの異なる磁界中を進行し、傾きの角度θに応じた磁界強度の変化を受けるので、図１１に示すようにホール素子出力は、中点ｍを境に＋，− が逆転するが、スライダー１３の位置変化に応じたホール素子出力を得ることができる。

【００４５】（３）．制御図１０において、コイル４１とホール素子５２との組み合わせからなるセンサ６２からの位置出力はＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ− Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）６４，偏差演算部６５及びコントローラ６３に入力されるようになっている。

【００４６】コントローラ６３からは、位置指示情報を含む出力ｆ、力指示情報を含む出力ｇ、（位置／力）切替信号たる出力ｈ、の３種の出力が出されるようになっている。切替信号の出力ｈは切替スイッチ６６の状態を位置コントロール用か、力コントロール用か、の何れかに切り替えるものである。かかるスイッチの切替によりコントローラ６３の機能がスイッチにより指示されたモードになる。

【００４７】切替スイッチの状態が位置コントロール用になっている場合、偏差演算部６５は、所望の爪位置情報を含む出力ｆと、センサ６２からのフィードバックされた位置出力とから、偏差をゼロにするための出力をＰＩＤに送り、リニアアクチュエータ４７、４８を駆動する。

【００４８】かかる制御により、爪の位置を正確に制御できるので、爪が開いた状態からワークの直近の把持位置まで迅速に爪を移動でき、適切な把持位置までの微小な爪移動もコントロールできる。

【００４９】また、切替スイッチ６６の状態を力コントロール用に切替た場合には、爪把持力を主体としたコントロールがなされるので、柔らかいワーク、硬いワークなどのワークの特質に応じた確実な把持が可能になる。

【００５０】このような、爪把持の微妙なコントロールは、駆動源としてリニアアクチュエータを使用することにより可能となるものであり、ワークに応じ、迅速かつ、確実なワークの把持が可能である。

【００５１】

【考案の効果】

本考案により、簡易な手段で、コンパクトに構成することのできる磁気回路を提供すること行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る、取り付け部材の正面図である。

【図２】本考案に係る、取り付け部材の部分断面図であ
る。

【図３】ロボットハンドの全体構成を説明した斜視図で
ある。

【図４】ロボットハンド要部の分解斜視図である。

【図５】本考案に係る、磁気センサ部の斜視図である。

【図６】図７に示すロボットハンドを爪方向からみた側
面図である。

【図７】ロボットハンドの正面図である。

【図８】図７に示すロボットハンドの左側面図である。

【図９】図８に示すロボットハンドのＧ−Ｇ矢視断面図
である。

【図１０】ロボットハンドの制御系のブロック図であ
る。

【図１１】センサの構成と出力の関係を説明した図であ
る。

【図１２】センサの構成を説明した斜視図である。

【図１３】従来の磁気回路の主要部を説明した図であ
る。

【図１４】従来磁気回路の主要部を説明した図である。

【符号の説明】

７７磁石７８磁石５２（磁気センサとしての）ホール素子７２（磁気センサとしての）ホール素子

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】略コの字状をした取り付け部材の内面に磁
石を設け、この磁石と磁気センサとを相対的に移動さ
せ、この移動に伴い前記磁気センサに及ぶ磁束密度の変
化を前記磁気センサの出力として取り出し、前記移動の
量を検知する磁気回路において、磁石については異極の磁石を並べた構成とし、かつ、磁
気センサの移動方向に対しこれらの磁石の並び方向を含
む平面内でこれらの磁石を傾けて配置したことを特徴と
する磁気回路。