JPS5844301A - 位置検出機構 - Google Patents
位置検出機構Info
- Publication number
- JPS5844301A JPS5844301A JP14276581A JP14276581A JPS5844301A JP S5844301 A JPS5844301 A JP S5844301A JP 14276581 A JP14276581 A JP 14276581A JP 14276581 A JP14276581 A JP 14276581A JP S5844301 A JPS5844301 A JP S5844301A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- detection
- pole
- magnetic flux
- magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、直線運動における移動位置や回転運動におけ
る角醜位置を測定する際に用いる位置検出機構に関し、
特に、位醍検出の判別を複数の条件で行なうことにより
、位置判断を確実に行なうことができる位置検出機構に
関する。
る角醜位置を測定する際に用いる位置検出機構に関し、
特に、位醍検出の判別を複数の条件で行なうことにより
、位置判断を確実に行なうことができる位置検出機構に
関する。
工作機械等の直線運動要素や内燃機関のクランク軸等の
回転運動要素においては、その移動位置や角度位置を検
出する必要があった。このため、従来から磁気を用いて
移動位１や角度位置を検出する機構（センサ）が用いら
れており、これらは磁性体とホール素子等の感磁素子を
組合せた構成が採られていた。
回転運動要素においては、その移動位置や角度位置を検
出する必要があった。このため、従来から磁気を用いて
移動位１や角度位置を検出する機構（センサ）が用いら
れており、これらは磁性体とホール素子等の感磁素子を
組合せた構成が採られていた。
従来の位置検出機−の例を第１図により示す。
この第１図の構成に類似する提案としては、例えば特願
昭５５−１３７２２２号などがある。
昭５５−１３７２２２号などがある。
この構成では、検出体１の上面に立方体状をしたブロッ
ク２を等間隔に突起させてあり、このブロック２の上方
にはコ字形をした磁石３がその両端面をブロック２に対
向させである。この磁石３のＮ極端面には感磁素子４が
固着してあり、Ｓ極端面と感磁素子４とはブロック２の
上面よりクリアランスＤを習いて離して位置させである
。この構成では、検出体１が１翰方向に移動すると各ブ
ロック２が磁石３の端面を通過する毎に磁石３の磁束を
横切り、感磁素子４を通過する磁束密度に変化が生じて
くるものであり、この磁束密度の麦化を感磁素子４が電
流の資化に変換することでブ【コック２の位置、すなわ
ち検出体１の移動位置を検出することができる。しかし
、この感磁素子４が検出する磁束密変のレベルは磁石３
の磁気力が一定であってもクリアランスＤの間隔によっ
て変化し、感磁素子４の検出レベルを一定にさせるため
には感磁素子４と検出体１との間隔が資化しないよう加
工１１１ｍを＾めな【ブればならないものである。また
、一般に、感磁素子４の感度はその温度によって大きく
変化する特性を有しているため、検出機構の外囲温度に
よってその出力レベルが変動することになる。このクリ
アランスＤの変化と温度変化によって感磁素子４−の検
出レベルが変動するのを表わしたのが第２図に示すもの
である。
ク２を等間隔に突起させてあり、このブロック２の上方
にはコ字形をした磁石３がその両端面をブロック２に対
向させである。この磁石３のＮ極端面には感磁素子４が
固着してあり、Ｓ極端面と感磁素子４とはブロック２の
上面よりクリアランスＤを習いて離して位置させである
。この構成では、検出体１が１翰方向に移動すると各ブ
ロック２が磁石３の端面を通過する毎に磁石３の磁束を
横切り、感磁素子４を通過する磁束密度に変化が生じて
くるものであり、この磁束密度の麦化を感磁素子４が電
流の資化に変換することでブ【コック２の位置、すなわ
ち検出体１の移動位置を検出することができる。しかし
、この感磁素子４が検出する磁束密変のレベルは磁石３
の磁気力が一定であってもクリアランスＤの間隔によっ
て変化し、感磁素子４の検出レベルを一定にさせるため
には感磁素子４と検出体１との間隔が資化しないよう加
工１１１ｍを＾めな【ブればならないものである。また
、一般に、感磁素子４の感度はその温度によって大きく
変化する特性を有しているため、検出機構の外囲温度に
よってその出力レベルが変動することになる。このクリ
アランスＤの変化と温度変化によって感磁素子４−の検
出レベルが変動するのを表わしたのが第２図に示すもの
である。
この様に感磁素子４の検出レベルが変動するため、判別
の基準となるスライスレベルの設定値は図中９で示す狭
い範囲でのみ設定しなければならず、スライスレベルの
設定を誤まると適正なレベル判定が不能となるものであ
る。このため、大きな温度変化やクリアランス変化が生
ずる検出条件では検出不能となることがあった。また、
位置検出においては相対位習と１４準位置を検出しなけ
ればならないが、従来の構成ではブロツク２０位璽を電
気信号として検出することしか出来ず、複数の検出信号
を出りさせることができないものであった。
の基準となるスライスレベルの設定値は図中９で示す狭
い範囲でのみ設定しなければならず、スライスレベルの
設定を誤まると適正なレベル判定が不能となるものであ
る。このため、大きな温度変化やクリアランス変化が生
ずる検出条件では検出不能となることがあった。また、
位置検出においては相対位習と１４準位置を検出しなけ
ればならないが、従来の構成ではブロツク２０位璽を電
気信号として検出することしか出来ず、複数の検出信号
を出りさせることができないものであった。
本発明は上述の欠点に鑑み、極性左置ならせた３つの磁
極を配置し、各磁極間に感磁素子を配置この検出信号の
組合せにより検出体の位置を確実に判断することができ
る位置検出機構を提供するものである。
極を配置し、各磁極間に感磁素子を配置この検出信号の
組合せにより検出体の位置を確実に判断することができ
る位置検出機構を提供するものである。
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。
第３図は本発明の位置検出機構の概略を示したもので、
この検出機構は移動部材である検出体１１と磁気検出部
１２とから組み立てられている。検出体１１は、鉄、け
い素鋼等の軟ｖ４磁性材で形成されており、この検出体
１１の上面には同一材質で形成された複数の形状の異っ
たブロック１３．１４．１５がａｍを習いて順に配置、
固着しである。各ブロック１３．１４．１５の幅ａ 、
ｃ、、 ｅはそれぞれ同一の幅であり、また、各ブロ
ック１３．１４．１５はその幅ａｃ、ｅと同じ間隔す、
ｄ、ｆを置いて配置しである。また、ブロック１３の長
さｈは検出体１１の暢Ｏと同じであるが、ブロック１４
．１５の長さ１．ｊは検出体１１の幅ｇの半分より長い
程度に形成してあり、各ブロック１３．１４．１５はそ
の軸線を検出体１１の移動方向とは直角に配置してあり
、それぞれが平行となるよう←位置させである。そして
、ブロック１３は検出体１１の両側部にかけて配置しで
あるが、ブロック１４の一端は検出体１１の一側面に位
置させてあり、ブロック１５の一端は検出体１１の他側
面に位置させてあり、これにより、ブロック１３゜１４
、１．５は飛石状に配置されることになる。
この検出機構は移動部材である検出体１１と磁気検出部
１２とから組み立てられている。検出体１１は、鉄、け
い素鋼等の軟ｖ４磁性材で形成されており、この検出体
１１の上面には同一材質で形成された複数の形状の異っ
たブロック１３．１４．１５がａｍを習いて順に配置、
固着しである。各ブロック１３．１４．１５の幅ａ 、
ｃ、、 ｅはそれぞれ同一の幅であり、また、各ブロ
ック１３．１４．１５はその幅ａｃ、ｅと同じ間隔す、
ｄ、ｆを置いて配置しである。また、ブロック１３の長
さｈは検出体１１の暢Ｏと同じであるが、ブロック１４
．１５の長さ１．ｊは検出体１１の幅ｇの半分より長い
程度に形成してあり、各ブロック１３．１４．１５はそ
の軸線を検出体１１の移動方向とは直角に配置してあり
、それぞれが平行となるよう←位置させである。そして
、ブロック１３は検出体１１の両側部にかけて配置しで
あるが、ブロック１４の一端は検出体１１の一側面に位
置させてあり、ブロック１５の一端は検出体１１の他側
面に位置させてあり、これにより、ブロック１３゜１４
、１．５は飛石状に配置されることになる。
次に、磁気検出部１２はアルニコ、希土類等の硬質磁性
材料で形成された磁石１６とホール素子、ホールＩＣ，
磁気抵抗素子等の２個の感磁素子１７゜１８より構成さ
れている。磁石１６はその側面形状を５字形としており
、その５字形の両先端はそれぞれＳ極の極性を持つよう
に磁化させてあり、中央の先端はＮ極の極性を持つよう
に磁化させである。
材料で形成された磁石１６とホール素子、ホールＩＣ，
磁気抵抗素子等の２個の感磁素子１７゜１８より構成さ
れている。磁石１６はその側面形状を５字形としており
、その５字形の両先端はそれぞれＳ極の極性を持つよう
に磁化させてあり、中央の先端はＮ極の極性を持つよう
に磁化させである。
５−
そして、Ｅ字形となった各Ｎ極とＳ極の中間にはそれぞ
れ感磁素子１７．１８が位置させである。この感磁素子
１７．１８の位置は第４図に、示す状態にあり、各感磁
素子１７．１８の感磁方向ＪＳＫはそれぞれ水平方向に
なるよう配置させである。この感磁方向は、磁石１６の
Ｎ、Ｓ極の軸線方向に対しては直角の方向、である。こ
の磁石１６の長さは検出体１１の幅とほぼ同一あるいは
大きく形成してあり、その各Ｓ極は検出体１１の側面に
位置するよう配置しであるので、磁石１６の軸線は検出
体１１の移動方向と直角に位置させることになり、Ｎ極
、Ｓ極の各先端はそれぞれブロック１３．１４．１５の
上面より少しの間隔を置いである。この磁気検出部１２
を側面から視たのが第４図に示されている。
れ感磁素子１７．１８が位置させである。この感磁素子
１７．１８の位置は第４図に、示す状態にあり、各感磁
素子１７．１８の感磁方向ＪＳＫはそれぞれ水平方向に
なるよう配置させである。この感磁方向は、磁石１６の
Ｎ、Ｓ極の軸線方向に対しては直角の方向、である。こ
の磁石１６の長さは検出体１１の幅とほぼ同一あるいは
大きく形成してあり、その各Ｓ極は検出体１１の側面に
位置するよう配置しであるので、磁石１６の軸線は検出
体１１の移動方向と直角に位置させることになり、Ｎ極
、Ｓ極の各先端はそれぞれブロック１３．１４．１５の
上面より少しの間隔を置いである。この磁気検出部１２
を側面から視たのが第４図に示されている。
次に、第５図は本実施例における感磁素子１７゜１８か
らの信号の処理回路である。感磁素子１７には制御電流
が印加してあり、この直流電流を印加したのとは直角方
向に設けた一対の電極はそれぞれ抵抗２０．２１を介し
て差動増幅器２２に接続しである。
らの信号の処理回路である。感磁素子１７には制御電流
が印加してあり、この直流電流を印加したのとは直角方
向に設けた一対の電極はそれぞれ抵抗２０．２１を介し
て差動増幅器２２に接続しである。
差動増幅！１２２の正調入力端には接地した抵抗２３が
６一 接続してあり、差動増幅器２２の負側入力端と出力の間
には抵抗２４を介在させてあり、差動増幅器２２の出力
は比較器２５の負側入力端に接続してあり、比較器２５
の正側入力端には抵抗２６．２７より成る分圧回路が接
続しである。そして、比較器２５の出力はアンドゲート
２８．２９およびインバータ３２に接続しである。そし
て、比較器２５の出力はアンドゲート２８．２９及びイ
ンバータ３２に接続してあり、インバータ３２にはアン
ドゲート３０が接続しである。また、感磁素子１８には
制御電流が印加してあり、この直流を印加したのと直角
方向に設けた一対の電極には抵抗３３．３４を介して差
動増幅器３５が接続してあり、差動増幅器３５の正側入
力端には接地した抵抗３６が接続してあり、差動増幅！
１３５の出力と負側入力端の間には抵′ＦＬ３７が介在
させである。この差動増幅器３５の出力は比較器３８の
負側入力に接続してあり、比較器３８の正側入力には抵
抗３９．４０により分圧された電圧が印加されている。
６一 接続してあり、差動増幅器２２の負側入力端と出力の間
には抵抗２４を介在させてあり、差動増幅器２２の出力
は比較器２５の負側入力端に接続してあり、比較器２５
の正側入力端には抵抗２６．２７より成る分圧回路が接
続しである。そして、比較器２５の出力はアンドゲート
２８．２９およびインバータ３２に接続しである。そし
て、比較器２５の出力はアンドゲート２８．２９及びイ
ンバータ３２に接続してあり、インバータ３２にはアン
ドゲート３０が接続しである。また、感磁素子１８には
制御電流が印加してあり、この直流を印加したのと直角
方向に設けた一対の電極には抵抗３３．３４を介して差
動増幅器３５が接続してあり、差動増幅器３５の正側入
力端には接地した抵抗３６が接続してあり、差動増幅！
１３５の出力と負側入力端の間には抵′ＦＬ３７が介在
させである。この差動増幅器３５の出力は比較器３８の
負側入力に接続してあり、比較器３８の正側入力には抵
抗３９．４０により分圧された電圧が印加されている。
この比較器３８の出力はアンドゲート２８．３０及びイ
ンバータ３１に接続してあり、インバータ３１の出力は
アンドゲート２９に接続しである。このアンドゲート２
８゜２９、３０の出力ｘ、ｙ、ｚｔ＊検出信号であり、
この検出信号Ｘ、Ｙ、Ｚの組合せにより検出体１１の位
置を判断することができる。
ンバータ３１に接続してあり、インバータ３１の出力は
アンドゲート２９に接続しである。このアンドゲート２
８゜２９、３０の出力ｘ、ｙ、ｚｔ＊検出信号であり、
この検出信号Ｘ、Ｙ、Ｚの組合せにより検出体１１の位
置を判断することができる。
次に、本実施例の作用を説明する。
第３図において、磁気検出部１２は図示しない手段によ
って検出体１１より間隔を置いて保持されており一１検
出体１１は図中矢印で示す直線方向に自由に移動するこ
とができ、磁石１６のＮ極、Ｓ極、はそれぞれ交互に１
０ツク１３．１４．１５に接離することになる。このＮ
極、Ｓ極の接近は、ブロック１３においてはＮ極、２つ
のＳ極、の全てが接近し、ブロック１４においてはＳ極
とＮ極が接近し、ブロック１５においてはＮ極とＳ極が
接近することになる。このブロック１３．１４．１５は
軟磁性材料で形成されているため、磁束の流れる方向が
切換えられる。この磁束の流れの変化を第６図により示
す。
って検出体１１より間隔を置いて保持されており一１検
出体１１は図中矢印で示す直線方向に自由に移動するこ
とができ、磁石１６のＮ極、Ｓ極、はそれぞれ交互に１
０ツク１３．１４．１５に接離することになる。このＮ
極、Ｓ極の接近は、ブロック１３においてはＮ極、２つ
のＳ極、の全てが接近し、ブロック１４においてはＳ極
とＮ極が接近し、ブロック１５においてはＮ極とＳ極が
接近することになる。このブロック１３．１４．１５は
軟磁性材料で形成されているため、磁束の流れる方向が
切換えられる。この磁束の流れの変化を第６図により示
す。
第６図（イ）では磁石１６が各ブロック１３〜１゛５（
第３図です、ｄ、ｆ）の間に位置した状態であり、磁束
はＮ極から各Ｓ極に流れ、感磁素子１７．１８にはそれ
ぞれ漏れた一部の磁束が貫通する。第６図（ロ）ではＳ
極とＮ極にブロック１４が接近した状態であり、ブロッ
ク１４内を磁束が通過するため感磁素子１７には磁束は
貫通せず、感磁素子１８にのみ磁束が貫通する。第６図
（ハ）ではＮ極とＳ極にブロック１５が接近した状態で
あり、磁束はＮ極からブロック１５を通過してＳ極に伝
わり、感磁素子１８には電束が貴通しなく、感磁素子１
７を磁束が貫通することになる。第６図（→ではＮ極と
２つのＳ極にブロック１３が接近した状態であり、磁束
はＮ極よりブロック１３を通過し、両側のＳ極に吸収さ
れることになり、両感磁素子１７．１８には磁束が貫通
しない。この感磁素子１７．１８に磁束が貫通すると信
号が出力されるが、この感磁素子１７．１８を貫通する
磁束の有無によって各アンドゲート２８．２９．３０の
出力Ｘ、Ｙ。
第３図です、ｄ、ｆ）の間に位置した状態であり、磁束
はＮ極から各Ｓ極に流れ、感磁素子１７．１８にはそれ
ぞれ漏れた一部の磁束が貫通する。第６図（ロ）ではＳ
極とＮ極にブロック１４が接近した状態であり、ブロッ
ク１４内を磁束が通過するため感磁素子１７には磁束は
貫通せず、感磁素子１８にのみ磁束が貫通する。第６図
（ハ）ではＮ極とＳ極にブロック１５が接近した状態で
あり、磁束はＮ極からブロック１５を通過してＳ極に伝
わり、感磁素子１８には電束が貴通しなく、感磁素子１
７を磁束が貫通することになる。第６図（→ではＮ極と
２つのＳ極にブロック１３が接近した状態であり、磁束
はＮ極よりブロック１３を通過し、両側のＳ極に吸収さ
れることになり、両感磁素子１７．１８には磁束が貫通
しない。この感磁素子１７．１８に磁束が貫通すると信
号が出力されるが、この感磁素子１７．１８を貫通する
磁束の有無によって各アンドゲート２８．２９．３０の
出力Ｘ、Ｙ。
２の組合せが相違してくる。この感磁素子１７．１８を
貫通する磁束と出力Ｘ、Ｙ、Ｚの関係を第７図に示すと
、図中上段の「０」は磁束が貫通しない状態であり、「
１」は磁束が貫通した状態であり、図中下段のｒｌＪ、
ｒＯＪはそれぞれアントゲ−９− ト２８〜３０の電気信号である。この出力信号Ｘ、Ｙ。
貫通する磁束と出力Ｘ、Ｙ、Ｚの関係を第７図に示すと
、図中上段の「０」は磁束が貫通しない状態であり、「
１」は磁束が貫通した状態であり、図中下段のｒｌＪ、
ｒＯＪはそれぞれアントゲ−９− ト２８〜３０の電気信号である。この出力信号Ｘ、Ｙ。
判別し、ブロック１４．１５によって相対位置を判別す
ることもできる。
ることもできる。
第８図は磁気検出部１２の構成の変形例を示すもので、
図中（イ）では感磁素子１７．１８はそれぞれＳ極の内
側側面に固着してあり、図中（０）では感磁素子１７、
１８はＮ極の両側面に固着しである。
図中（イ）では感磁素子１７．１８はそれぞれＳ極の内
側側面に固着してあり、図中（０）では感磁素子１７、
１８はＮ極の両側面に固着しである。
本発明は上述の様に構成したので、複数の感磁素子を貫
通する磁束の有無により検出体の位置をでき、例えば基
準位置、相対位置等を区別して検出することができて精
度を高めることができる。
通する磁束の有無により検出体の位置をでき、例えば基
準位置、相対位置等を区別して検出することができて精
度を高めることができる。
また、磁束密度変化により位置を検出する方法に比べ、
クリアラ、ンス誤差、ｍ度による特性変化等により影響
を受けることが少なくなり、正確な判別を行うことがで
きる。
クリアラ、ンス誤差、ｍ度による特性変化等により影響
を受けることが少なくなり、正確な判別を行うことがで
きる。
１０−
第１図は従来の位置検出機構を示す原理図、第２図はそ
の感磁出力の変化を示すグラフ、第３図は本発明の一実
施例を示す斜視図、第４図は同上の磁気検出部を示す側
面図、第５図は同上の信号処理回路、第６図は磁束の変
化を示す説明図、第７図は感磁素子を貫通する磁束の変
化と出力信号の変化を示す真理値表、第８図は磁気検出
部の他の実施例を示す平面図である。 １１・・・検出体、１２・・・磁気検出部、１３．１４
．１５・・・ブロック、１６・・・磁石、１７．１８・
・・感磁素子。 特許出願人 富士重工業株式会社 代理人弁理士 小 橋 信 淳 同 弁理士 村 井 進 １１− 第１閣 ［１２図 第６図 第７ＩＩ
の感磁出力の変化を示すグラフ、第３図は本発明の一実
施例を示す斜視図、第４図は同上の磁気検出部を示す側
面図、第５図は同上の信号処理回路、第６図は磁束の変
化を示す説明図、第７図は感磁素子を貫通する磁束の変
化と出力信号の変化を示す真理値表、第８図は磁気検出
部の他の実施例を示す平面図である。 １１・・・検出体、１２・・・磁気検出部、１３．１４
．１５・・・ブロック、１６・・・磁石、１７．１８・
・・感磁素子。 特許出願人 富士重工業株式会社 代理人弁理士 小 橋 信 淳 同 弁理士 村 井 進 １１− 第１閣 ［１２図 第６図 第７ＩＩ
Claims (1)
- 中心とその両側の極性を貢ならせて３つの磁極を間隔を
胃いて配置するとともに、Ｎ極とＳ極の間及びＳ極とＮ
極の間にそれぞれ感磁索子を配置した磁気検出部と、軟
磁性材料で形成された複数のブロックを間隔を胃いて固
定させた検出体とから成り、検出体の移動方向と磁気検
出部の磁極の方向とを交叉するように両者を接近させ、
それぞれの感磁索子を通過する磁束の有無により検出、
体の位置を検出させることを特徴とする位置検出機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14276581A JPS5844301A (ja) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | 位置検出機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14276581A JPS5844301A (ja) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | 位置検出機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5844301A true JPS5844301A (ja) | 1983-03-15 |
Family
ID=15323059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14276581A Pending JPS5844301A (ja) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | 位置検出機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5844301A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5304926A (en) * | 1992-04-08 | 1994-04-19 | Honeywell Inc. | Geartooth position sensor with two hall effect elements |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52121356A (en) * | 1976-04-05 | 1977-10-12 | Ibm | Converter for displacement detection |
-
1981
- 1981-09-09 JP JP14276581A patent/JPS5844301A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52121356A (en) * | 1976-04-05 | 1977-10-12 | Ibm | Converter for displacement detection |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5304926A (en) * | 1992-04-08 | 1994-04-19 | Honeywell Inc. | Geartooth position sensor with two hall effect elements |
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