JPS62168001A - 位置検出装置 - 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］ 閉磁気回路内の位置による漏洩磁束の変化を検知して位
置を検出する装置であって、閉磁気回路を位置変化と漏
洩磁束の変化とが直線的となるように構成し、高精度の
位置検出を可能とする。

［産業上の利用分野］ 本発明は、位置検出装置に係り、特に並設された二つの
細長磁性部材とこの両端の永久磁石とよりなる閉磁気回
路と、この内側において細長磁性部材の長手方向に移動
可能な磁気検知器とよりなる位は検出装置の改善に関す
る。

［従来の技術］ 永久磁石の直接磁界を磁気検知器により測定する構造の
ポテンショメータは、測定可能な距離が短いという問題
点がある。

これらの問題点を解決すべく、本出願人は昭和６０年９
月１３日付で発明の名称「ポテンショメータ」を特許出
願（特願昭６０−２０２８３２号）した。このポテンシ
ョメータは、第８図に示す如く、二つの細長の磁性部材
１，２と、これに挟まれて左右端側に配されたフェライ
ト又はアルニコ等の永久磁石３．４とよりなる閉磁気回
路５と、閉磁気回路５内においてその細長磁性部材１の
長手方向へ移動可能な磁気検知器６とよりなる。磁検知
出器６は、例えば強磁性金属（パーマロイ等）の磁気抵
抗を利用した磁気検知素子を収容した構成であり、被測
定物の変位に応じて非磁性のガイド７に案内されつつ移
動する。また閉磁気回路５の細長磁性部材１，２には、
永久磁石３．４のＮ極からＳ極に向かって磁束８，９が
通り、閉磁気回路５の内側には、細長磁性部材１，２よ
り漏洩し、永久磁石３，４から離れるにつれて弱まる漏
洩磁束１０が流れる。

第９図のライン■は第８図中細長磁性部材１の内側面近
傍における漏洩磁束１０による磁界の強さを示す。磁気
検知器６が漏洩磁束を１０を検知しつつ第８図中Ｐ１を
中心としてＰ２−Ｐ３の問を直線的に移動するとき、磁
気検知器６よりは、第１０図中うイン■で示す電圧が出
力される。この出力電圧に基づいて、磁気検知器６、即
ち、被測定物の位置が検出される。

ところで、上記の細長磁性部材１は、その断面積が全長
に亘って一定である形状であるため、上記磁界の強さａ
は、上記ラインエで示すように、永久磁石３及び４より
離れるにつれてａ＝１／４　　　（ここで２は永久磁石
３．（４）よりの離反距離）の割合で減じ、左右の永久
磁石３゜４の中間位置Ｐｌでは零となる如くになり、ラ
インエは曲線となる。従って、磁気検知器６の出力特性
は、上記ライン■に対応したうイン■で示される如くに
なり、ライン■は中心位置Ｐ１からの距離に対して略対
数的に変化する曲線となる。

第１１図は、第８図のポテンショメータを使用した位置
測定装置の１例を示す。磁気検知器６よりの出力電圧は
、増幅器１１により増幅され、Ｐ波器１２を通してノイ
ズを除去された後、直線化回路１３を通り、Ａ／Ｄ変換
器１５でＡ／Ｄ変換されてマイクロプロセッサユニット
１６に供給されて処理される。

［発明が解決しようとする問題点］ 磁気検知器６の出力特性はライン■で示す如くに曲線で
あり、永久磁石３（４）よりの離反距離２（第８図参照
）に対して比例関係にない。このため、位置測定装置に
は、高価な直線化回路１３が不可欠であり、位置測定装
置がコスト高となるという問題点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、離間対向して配された細長の磁性部材と該細
長磁性部材の両端側に該細長磁性部材により挟まれて配
された永久磁石とよりなる閉磁気回路と、該閉磁気回路
の内側で該細長磁性部材の長手方向へ移動可能な磁気検
知器とよりなる位置検出装置であって、 該細長磁性部材を、その長手方向に直角な断面の面積が
、両端で最大であり、中央部に向かうにつれて減少し、
中央部で最小となる形状としたことを特徴とし、 さらには、前記細長磁性部材は、両端が厚く、中央部に
向かうにつれて厚さが減少し、中央部が最も薄い形状ど
したこと、 前記細長磁性部材は、前記閉磁気回路の内側に向く面が
平面であり、該閉磁気回路の外側に向く面が、中央部が
谷部となるように傾斜した一対の平面で形成されている
こと、 前記閉磁気回路の内側に向く面が平面であり、該閉磁気
回路の外側に向く面が、中央部が谷部となるように湾曲
した曲面で形成されていることを特徴とし構成したもの
である。

［作用］ 前記形状の細長磁性部材は、磁束の漏洩状況を変え、漏
洩磁束による磁界の強さが細長磁性部材の長手方向上の
位置に対して比例関係となるようにし、磁気検知器の出
力特性の直線性を改善する。

［実施例］ 以下図面と共に本発明の実施例について説明するに、各
図中、第８図及び第１１図に示す構成部分と同一部分に
は同一符号を付し、その説明は省略する。

第１図は本発明の第１の実施例による位置検出装置の概
略を示す平面図である。

同図中、２０．２１はパーマロイ、磁性ステンレス、又
は珪素鋼板等を用いた細長磁性部材であり、左右端で永
久磁石３．４を挾んでいる。細長磁性部材２０．２１及
び永久磁石３．４が閉磁気回路２３を構成する。

細長磁性部材２０．２１は、夫々閉磁気回路２３の内側
に向く面２０ａ、２１ａが平面であり、外側の面２０ｂ
、２１ｂが中央位置Ｐ１を谷部２０ｂ−＋　、２１ｂ−
＋　とされた一対の傾斜した平面２０ｂ−２，２０ｂ−
３，２１ｂ−２゜２１ｂ−３よりなる形状を有する。換
言すれば、細長磁性部材２０．２１は、永久磁石３，４
に近い両端部で最も厚い板厚Ｔ２を有し、永久磁石３゜
４より離れ゛るにつれて板厚が瀬次減少し、永久磁石３
．４より最も離れた中央位置Ｐ１において最も薄い板厚
Ｔ１を有し、且つ内側面２０ａ、２１ａが平面とされた
形状を有する。こ）でＴ２とＴ１とは、Ｔ２　＝Ｔ＋　
ｘ　（２，０〜５．０）なる関係を満足するように定め
である。なお、閉磁気回路２３は、中心点Ｏを通る横軸
及び縦軸に関して対称な形状となっている。

上記の閉磁気回路２３において、細長磁性部材２０．２
１には、永久磁石３，４のＳ極からＮ極に向かって磁束
２４．２５が通り、ｒＩ！１１１気回路２３の内側には
細長磁性部材２０．２１より漏洩した漏洩磁束２６が流
れる。

こ）で、細長磁性部材２０．２１は上記のような形状で
あり、長手方向に直角な面での断面積は両端で最大で永
久磁石３．４より遠くなるにつれて減少し、中央位置Ｐ
＋で最小となる。断面積の減少は磁束の漏洩を促し、永
久磁石３．４より離れても磁束は効果的に漏洩し、前記
従来の場合よりも余分に漏洩する。これにより、細長磁
性部材２０の内側面２０ａ近傍における漏洩磁束による
磁界の強さと、ｍ良磁性部材２０の長手方向上の各位置
との関係は、第２図中ライン■で示される如くになり、
第９図のライン■に比べて直線性が改善される。

磁気検知器６は、被副定物の動きに応じて、ガイド７に
より案内されつ）、且つ漏洩磁束２６を検知しつ）、位
置Ｐ１を中心としてＰ２−Ｐ３間をＭＢ的に移動する。

このとき、磁気検知器６より、第３図中ライン■で示ず
電圧が出力される。

ライン■は上記ライン■に略対応し、第１０図中のライ
ン■に比べて直線性が改善されている。

直線性が改善されたことにより、第１図の佼行検出器を
使用した位置測定装置は第４図に示す如くになり、前記
の直線化回路１３は設けられていず、Ｐ波器１２の出力
がＡ／Ｄ変換器１５に供給される安価な回路構成となっ
ており、測定精度が向上する。

第７図は本発明の第２の実施例になる位置検出装置の概
略を示す平面図である。

同図中、３０，３１は細長磁性部材であり、永久磁石３
，４と組み合わせて閉磁気回路３２を構成している。３
３．３４は夫々細長磁性部材内を通る磁束、３５は細長
磁性部材３０．３１より閉磁気回路３２の内側に漏洩し
た漏洩磁束である。

細長磁性部材３０．３１の相対向する内側の面３０ａ、
３１ａは平面である。Ｉｌｌｌ班長部材３０の外側の面
３０ｂは、中央を原点とするｘ−ｙ座標においてＶ＝Ａ
Ｘ　　　（Ａは定数）の曲線に一致した曲面３０ｂ−＋
　と、ｙ　Ｉｐ＊に関してこれと対称な曲面３０ｂ−２
とが組み合わされた、中央部が谷部３０ｂ−３となる湾
曲した曲面となっている。別の細長磁性部材３１の外側
の面３１ｂも上記面３０ｂと同じ形状の曲面となってい
る。従って、細長磁性部材３０．３１は、両端が厚く、
中央部が薄く、断面積が永久磁石３．４より離れるにつ
れて小さくなる形状となっている。なお、ｙ＝Ａｘ３７
２は、前記した厚さの変化のない細長の磁性部材よりの
漏洩磁束による磁界の強さと磁性部材の長手方向位置と
の関係を考慮して定めである。

細長磁性部Ｕ３０．３１の上記の形状とされていること
により、細長磁性部材３０の内側面３０ａ近傍における
漏洩磁束による磁界の強さと、細長磁性部材３０の長手
方向の各位置との関係は、第６図中ラインＶで示す如く
になり、第２図のライン■に比べて直線性が更に改善さ
れる。

磁気検知器６は、被測定物の動きに応じて、ガイド７に
より案内されつつ、且つ漏洩磁束３５を検出しつ）、位
Ｍ　Ｐ　＋を中心としてＰ２−Ｐ３間を直線的に移動す
る。このとき磁気検知器６よりは、第７図中ライン■で
示す電圧が出力される。

ライン■は上記ラインＶに略対応し、第３図のライン■
に比べて更に良い直線性となっている。

このため、第５図の位置検出器を使用することにより、
位置測定装置は第４図に示すと同様に、直線化回路１３
を設けずに構成でき、安価となり、しかも、良好な測定
精度を保証しうる。

なお、細長磁性部材の幅寸法を変えても、更には厚さと
併せて幅寸法を変えても、磁気検出装置の特性の直線性
を改善しつる。

Ｕ発明の効果］ 以上説明した如く、本発明によれば、磁気検知器の移動
位置と磁気検知器の出力電圧との関係で表わされる磁気
検出装置の特性の直線性を改善出来、これにより、従来
は不可欠とされた直線化回路を省略して位置測定装置を
構成出来、位置測定装置のコストの低減を図り得、しか
も、部材を付加することなくして上記直線性の改善を図
り（ｑる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例になる位置検出装置の概
略を示す平面図、 第２図は第１図中の閉磁気回路の内側への漏洩磁束によ
る磁界の強さの分布を示す図、第３図は前記第１の実施
例になる位置検出装置の特性図、 第４図は前記第１の実施例になる位置検出装置ＣＩ＋１
ｉ　ＦＲＩ　、　ｆ−１ｈ　嘴ｉ１　＋　状ｗ　１ｒｒ
−中冶ｍｌ　？−、：ｌ−すブロック図、 Ｍ５図は本発明の第２の実施例になる位置検出装置の概
略を示す平面図、 第６図は第５図中の閉磁気回路の内側への漏洩磁束によ
る磁界の強さの分布を示す図、第７図は前記第２の実施
例になる位置検出装置の特性図、 第８図は従来技術になるポテンショメータの概略を示す
平面図、 第９図は第８図中のｒ１１磁気回路の内側への漏洩磁束
による磁界の強さの分布を示す図、第１０図は前記従来
技術になるポテンショメータの特性図、 第１１図は前記従来技術になるポテンショメータを使用
した位置測定装置の１例を示すブロック図、 である。 第１図、第５図において、 ３．４は永久磁石、 ６はａ番例線ケｎ閃 ７はガイド、 １３【よ直線化回路、 ２０．２１，３０．３１は細長磁性部材、２０ａ、２１
ａ、３０ａ、３１ａは内側面、 ２０ｂ、２１ｂ、３０ｂ、３１ｂは外側面、 ２０ｂ−３，２ｌ　ｂ−１，３０ｂ−ｚは谷部、 ２０ｂ−２，２０ｂ　　３．２１ｂ　２．２１ｂ−３は
傾斜平面、 ３０ｂ−＋　、３１ｊ）−＋は曲面、 ２３．３２は閉磁気回路、 ２４．２５．３３．３４は磁束、 ２６．３５．は漏洩磁束である。 第１図 砿界つ強２の分布ｔホす回 第２図 ）１１℃ｑのＡ１１し令ト田漕失１Ｌの斗呼＋支τ日第
３図 茅１国シ横軸出妓デし大川した本ｌ！享軒１茨量：Ｆｌ
−世’Ｊｔ−泊寸団第４図 令〔戦謹」牟ｌ：　ｒ（る、ｆテンシ曾メー２ｐ早ａｑ
第Ｓ図 りＶ箇ｆ′）強さのも布［木工凹 ＠９図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）離間対向して配された細長の磁性部材（２０、２
   １、３０、３１）と該細長磁性部材（２０、２１、３０
   、３１）の両端側に該細長磁性部材（２０、２１、３０
   、３１）により挟まれて配された永久磁石（３、４）と
   よりなる閉磁気回路（２３、３２）と、該閉磁気回路（
   ２３、３２）の内側で該細長磁性部材（２０、２１、３
   ０、３１）の長手方向へ移動可能な磁気検知器（６）と
   よりなる位置検出装置であって、 該細長磁性部材（２０、２１、３０、３１）を、その長
   手方向に直角な断面の面積が、両端で最大であり、中央
   部に向かうにつれて減少し、中央部で最小となる形状と
   したことを特徴とする位置検出装置。
2. （２）前記細長磁性部材（２０、２１、３０、３１）は
   、両端が厚く、中央部に向かうにつれて厚さが減少し、
   中央部が最も薄い形状としたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の位置検出装置。
3. （３）前記細長磁性部材（２０、２１）は、前記閉磁気
   回路（２３）の内側に向く面（２０ａ、２１ａ）が平面
   であり、該閉磁気回路（２３）の外側に向く面（２０ｂ
   、２１ｂ）が、中央部が谷部 （２０ｂ−＿１、２１ｂ−＿１）となるように傾斜した
   一対の平面（２０ｂ−＿２、２０ｂ−＿３、２１ｂ−＿
   ２、２１ｂ−＿３）で形成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の位置検出装置。
4. （４）前記細長磁性部材（３０、３１）は、前記閉磁気
   回路（３２）の内側に向く面（３０ａ、３１ａ）が平面
   であり、該閉磁気回路（３２）の外側に向く面（３０ｂ
   、３１ｂ）が、中央部が谷部 （３０ｂ−＿３）となるように湾曲した曲面（３０ｂ−
   ＿１、３０ｂ−＿２）で形成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の位置検出装置。