JPS63279101A - 非接触変位検出装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は非接触変位検出装置に関するものである。

「従来の技術」 従来は、特開昭４８−６６８６６号公報に示されるよう
に、２本の棒状のマグネットによって作られる長手方向
に直線的に変化する磁界内で、長手方向に磁気感応素子
を変位させることによって、変位を連続的に検出するア
ナログ式の非接触変位検出装置が提案されているが、こ
の装置は温度変化に対する特性変動が大きくなる笠の問
題点があった。このため、本発明者等は先に、非接触大
変位検出装置として被検出部位を往復するスライダーを
設け、このスライダーの端部にマグネットを連結すると
共に、スライダーの往復運動部位に対向する場所に磁気
検出センサを前記マグネットに直接対向するように配設
したものを提案している（特開昭６ｌ−１７７１０４）
。

「解決すべき問題点」 しかしながら、検出範囲が広くかつ分解能に精度が必要
な場合、検知分解能の数だけ磁気検出センサを配列し、
各センサ毎に配線が必要となり、このため配線が複雑と
なりコストアップとなる等の解決すべき問題点があった
。

「問題点を解決すべき手段」 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
その要旨とするところは、固定部材と移動部材の対向面
のいずれか一方にマグネットを、いずれか他方に複数の
磁気検出素子を非接触状に配設し、その複数の磁気検出
素子が前記マグネットの磁束の変化を検知して出力する
Ｈ、Ｌの検出信号の組合せを異ならせて、磁気検出素子
の設置数より多い変位検出点を形成するとともに、前記
複数の磁気検出素子の検出信号を弁別して演算処理し、
移動部材の絶対位置を割り出す演算処理回路を設けたこ
とを特徴とするものである。

「作用」 本発明は前記の構成になり、移動部材が移動してマグネ
ットが磁気検出素子に対向するとその磁束を検知して、
第１レベルの信号を出力し、対向しなくなると第２レベ
ルの信号を出力する。磁気検出素子は複数個設置するも
のであるので、出力する第１レベル及び第２レベル信号
の組合せを異ならせて、磁気検出素子の設置数より多い
種類の組合せパターンを形成することができ、演算処理
回路により各出力信号を弁別し演算処理することにより
、移動部材の絶対位置を検出する。

「実施例」 本発明の第１実施例を添付図面第１図〜第９図に従って
説明する。

第１図は本発明装置たる非接触変位検出装置１の縦断正
面図であって、本体ケース２に所定の電気回路を構成し
たプリント基板３を固定すると共に、一定間隔置きに一
対の磁気検出素子４を配設し前記プリント店板３の電気
回路に接続する６５はプリンｌ−Ｍ　ｖｉＢ上に配置さ
れたエンコーダー、６は信号出力及び電源用ハーオ・ス
である。前記プリント基板３、磁気検出素子４、エンコ
ーダー５は、モールド用樹脂７で本体ケース２内に完全
にモールドし、耐環境性め向上を図る。８は本体ケース
２と上部ケース９とによって挟持固定したリテーナであ
って、スライダー１０を滑動移動可能に支持する。スラ
イダー１０は両側に前記リテーナ９の上面で支持される
支持突条１１を形成するとともに、底面の両側にはマグ
ネット１２を移動方向に２列番列３個ずつを配設し、前
記本体ケース２にモールドした磁気検出素子対４に非接
触に対向させる。マグネット１２は強磁性の希土類系磁
石を用いる。マグネット１２の配設ピッチＰは、マグネ
ット１２の巾の３倍として両側の各列の配設ピッチＰを
Ｐ／３、即ちマグネット１２の巾だけ移動方向にずらす
、１３は操作用ロッドであって一端をスライダー１０に
連結し、他端を上部ゲース９の側部から突出させて、検
知対象物に連結する。１４は上部ケース９りこ嵌めた前
記操作用ロッド１３のシール用バッキングである。上記
本体ケース２．リテーナ８．上部ケース９．スライダー
１０、及び操作用ロッド１３は、マグネット１２の磁界
を乱さないため、ステンレス等の非磁性材料により形成
する。

「本実施例の作用」 第４図は、磁気検出素子対４とマグネット１２により磁
気検出原理を説明したもので、磁気検出素子対４には所
定電圧が印加されており、マグネット１２に非接触に対
向してその磁束を検知すると、所定電圧を出力する。磁
気検出素子４の出力特性は第５図に示すとおりであり、
印加磁束密度が所定値（約１５０ガウス）以上では、第
１レベルとしテＩ）　Ｈｉ　ｇ　ｈ　（以下Ｈ）１８号
を所定値（約５０ガウス）以下では、第２レベルとして
のＬｏｗ（以下Ｌ）信号を出力する。

第６図（ａ）は、スラーｆダー１０に配設されたマグネ
ット１２と、同一検出位置にへ置された磁気検出素子対
４との関係を示し、磁気検出素子Ｃに対しては、マグネ
ット１２をその巾の３倍のピッチ１ノで移動方向に３個
列設したマグネット列１１を応成し、磁気検出素子りに
対しては同様にマグネット列１２を形成し、両列のマグ
ネット１２の配設位置関係を移動方向でＰ／３だけずら
す。

第６図（ｂ）は、操作用ロッド１３によりＸ方向にスラ
イダー１０を移動させた時の磁気検出素子Ｃ，Ｄの出力
波形図である。この場合磁気検出素子Ｃ，Ｄとマグネッ
ト列１．１２の先頭の二つのマグネット１２の最小組合
せ革位により、（Ｌ。

Ｌ）、（Ｈ，Ｌ）、（Ｌ、Ｈ）の三組の異なる信号パタ
ーンが形成され、この出力信号を弁別処理することによ
り、スライダー１０の絶対位置が検出できる。但しスラ
イダー１０の接近移動時に出力される（Ｌ、Ｌ）信号は
、信号出力の変化として捉えることができないから位置
検出点とはならない。

第６１（ａ）のように、３個のマグネット１２を配設し
たマグネット列り、　１２と磁気検出素子Ｃ２Ｄによっ
て、移動方向を考慮すると図面（ｂ）の領域（ア）に示
す１０点の位置検出点をＰ／３間隔で形成することがで
きる。

第７図は磁気検出素子４を対にして、移動方向にマグネ
ット１２の配設ピッチＰの３倍のピッチで４組４−１．
４−１，４−３．４−４を設置しそれぞれをエンコーダ
ー５に検出信号回路により接続し、さらに演算処理回路
１５に接続した状態を示したものである。

第８図は、第７図に示したように磁気検出素子４を４組
設置して構成した領域（ａ）〜（ｅ）を、スライダー１
０が移動する場合の説明図であって、位置検出点は、−
組の磁気検出素子４に対して９点、都合３６点である。

この位置検出点のある基準位置からの絶対位置を検出す
るためには、前記の出力信号の組合せパターンをパルス
化して積算する必要があり、さらに積算開始点を知る必
要がある。この積算開始点は、第８図に示す４組の磁気
検出素子４の設置点となる１例えばスライダー１０がＸ
方向に領域（ａ）から（ｅ）まで連続的に移動する場合
は、移動方向先頭に配設されたマグネット１２が、磁気
検出素子対４−＋に対向して、該磁気検出素子が出力す
るＨ信号を、積算開始のトリガーとする。しかしながら
、スライダー１０が隣り合う領域に跨がって停止した状
態（第８図鎖線）から移動を開始する場合と、領域（ｂ
）、（Ｃ）。

（ｄ）から移動を開始する場合とは、磁気検出素子にＨ
信号が出力されても、マグネット列のいずれのマグネッ
ト１２が対向したのか判別できないので、移動方向側の
異なる領域の磁気検出素子対４にスライダー１０の先頭
のマグネ・ント１２が対向して、出力されるＨ信号を新
たな積Ｘ開始のトリガーとする。この場合に新たに積算
されるパルス数と、トリガー信号を発生した磁気検出素
子対４の設置位置との関係を演算処理して、スライダー
１０の絶対位置を検出する。Ｘ方向と逆方向に移動する
場合も同様である。移動方向は、出力信号の組合せパタ
ーンの変化が、移動方向によって異なるので、この変化
を弁別することにより判別することができる。移動方向
が判別できる場合は、ＭＸ開始点からのパルス数を加減
算することにより絶対位置が検出できる。

第９図は、スライダー１０の絶対位置検出のためのフロ
ーチャートであって、スライダー１０が移動開始して、
その変位に応じた信号が入力され、パルス積算開始点即
ち、スライダー１０の移動方向先頭のマグネット１２が
磁気検出素子対４の設置点に達したか否かを判定し、Ｎ
ｏであれば同図（１）のループを繰り返し入力されるパ
ルスをカウントし、ＹＥＳであれば、現在位置を当該磁
気検出素子対４の設；ｄ点として入力しカウントされた
パルス数をリセッｌ−Ｌ、変位に応じて出力される信号
を、エンコーダー５によりパルス１ヒして入力し、新た
にカウントする。さらにスライダー１０が移動して先頭
のマグネット１２が、隣りの磁気検出素子対４に達した
か否かを判定し、ＮＯであればパルス数を積算するとと
もに、現在位置として入力された磁気検出素子対４との
関係を演算処理して絶対位置を検出表示する。ＹＥＳで
あれば、現在位置を新たな磁気検出素子対４の設置点と
して更新し、それまでにカウントされたパルス数をリセ
ットする（同図（２））。

第１０図＜ａ）は、第２実施例を示したもので、スライ
ダー２０にマグネット２２を移動方向に３個配段してマ
グネット、列を形成したもので、その配設ピッチＰをマ
グネット１２の一個の中の２倍とするとともに、２個の
磁気検出素子Ｅ、Ｆを移動方向に前記ピッチＰの１／４
のピッチで設置したものである。第１０図（ｂ）は、前
記スライダー２０がＸ方向に移動したときの磁気検出素
子Ｅ。

Ｆの出力波形図であって、領域（イ）に示すように１／
４Ｐ間隔で１３点が位置検出点となる。磁気検出素子対
４の設置数を移動方向で列設増加することにより、位置
検出点を増加することができ、第１実施例と同様に演算
処理回路１５を設けることにより、スライダー２０の絶
対位置を検出することができる。

第１１図は、第３実施例を示し、第２実施例の配置を円
周上に配置した変形実施例であって、扇形スライダー３
０を固定円板３１上で旋回移動させるようにしたもので
、固定円板３１の円周上に９０°角間隔で２個１組の磁
気検出素子３４を４組配設し、これに非接触で対向する
３個のマグネット３２を扇形形状のスライダー３０上に
等角度間隔で配設する０本実施例は、第１実施例と同様
に演算処理回路を設けて絶対位置を検出することにより
、回転センサーとして旋回角度及び回転数を検出するこ
とができる。

第１２図（ａ）は、第４実施例を示しスライダー４０に
１個のマグネット４２を設置し、スライダー４０の移動
方向に２個の磁気検出素子Ｇ、［（を。

マグネット４２の中Ｐの２／３のピッチで配設したもの
である。

第１２図（ｂ）は、前記磁気検出素子Ｇ、ト１の出力波
形図で領域（つ）で示すように、１／３Ｐの間隔で３点
の位置検出点が形成される。

本実施例も第１実施例と同様に、磁気検出素子対４４の
設置数を増加して、位；埋検出点を増加するとともに、
演算処理＠路１５により絶対位置を検出することができ
る。

第１３図（ａ）は第５実施例を示し、スライダー５０の
底面の両側に２個のマグネッｌ−５２，５２を、その巾
Ｐの１／２だけ移動方向で重なり合う様に配設し、同一
・検出位置に設置される磁気検出素子対５４を、２組Ｉ
、Ｊとに、Ｌを前記ピッチＰの間隔で設置したものであ
る。

第１３１３？１（ｂ）は前記磁気検出素子Ｉ、Ｊ、Ｋ。

Ｌの出力波形図であって、各検出素子の出力信号を弁別
して演算処理することにより、領域（工）で示すように
１／２Ｐ間隔で出力信号の組合せパターンが同一でない
５点の絶対位置を検出することができる。また領域（１
）の外側の２点は、移動方向を考慮すれば、即ち磁気検
出素子Ｉ又はＬの出力信号がＨからＬに変化して、各出
力信号の組合せパターンの変化として捉えることができ
るからその位置を検出することができる。

２組の磁気検出素子対５４の設置数を、移動方向で増加
して位置検出点を増加し、さらに演算処理回路１５を設
けて演算処理することにより、第１実施例と同様に絶対
位置を検出することができる。

第１４図（ａ）は第６実施例を示し、スライダー６０の
底面に移動方向両側と中央とに３列のマグネット列１１
．　Ｉｔ、　Ｉｔｓを形成し、マグネット６２を移動方
向の前側からピッチＰの間隔で７ピッチかつ各ピッチ２
間で同一の配役パターンを形成しないように配設し、同
一検出位置に設置され前記各マグネット列ｌｘ　１ｘ、
　１ｓに対応する３個１組の磁気検出素子の組Ｍ、Ｎ、
ＯとＱ、Ｒ，、Ｓを、７Ｐの間隔を置いて列設したもの
である。

第１４図（ｂ）は、前記各磁気検出素子Ｍ〜Ｓの出力波
形図であり、その出力信号を弁別して演算処理すること
により、領域（オ）で示すようにＩ）の間隔で出力信号
の組合せパターンが同一でない１４点の絶対位置を検出
することができる。領域（オ）の外側の２点は、第５実
施例と同様に移動方向を考慮すれば、その位置を検出で
きる。

また磁気検出素子の設置数を移動方向で増加し、位置検
出点を増加するとともに、演算処理回路１５を設けて演
算処理することにより絶対位置の検出が可能となるのは
、第１実施例と同様である。

前記各実施例では、移動部材たるスライダー側にマグネ
ットを配設し、固定部材側に磁気検出素子を設置したが
、この両者の関係は相対的なものであるので逆にするこ
とも、できる。

「効果」 本発明は、前記した具体的構成及び作用になり、マグネ
ットの磁束を検知して第１レベル及び第２レベルの信号
を出力する磁気検出素子を複数個設置し、その複数の磁
気検出素子が出力する両レベルの信号の異なる組合せパ
ターンの数を、設置素子数よりも多くしてこれにより位
置検出を行うとともに、出力信号を演算処理回路により
演算処理して移動部材の絶対位置の割り出しを行うよう
にしたものであるので、従来装置のように検出位置毎に
検出素子を設置して検出信号取出しのための配線をする
必要がないから、配線を簡略化することができ製作コス
トの低減を図り得ると共に生産能率を高めることができ
る。さらに、移動部材の移動方向で、マグネット及び磁
気検出素子の設置数を増加して、検出分解能を向上して
精度を高め、変位検出対象物の微妙な変位を検出するこ
とができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の縦断正面図、第２図は一部切欠平
面図、第３図は第２図Ａ−Ａ線切断側面図、第４図は検
出原理を示す概略斜視図、第５図は磁気検出素子４の出
力特性を示した特性図、第６図（ａ＞はスライダー１０
と磁気検出素子４の一部の平面図、第６図（ｂ）は磁気
検出素子Ｃ，Ｄの出力波形図、第７図は磁気検出素子対
４−５〜４−４の配設状態を示す概略甲面図、第８図は
スライダー１０の移動を説明した説明図、第９図は演算
処理回路の演算処理のフローチャート、第１０図（ａ）
は第２実施例の概略説明図、第１０図（ｂ）は同出力波
形図、第１１図は第３実施例の概略説明図、第１２図（
ａ）は第４実施例の概略説明図、第１２図（ｂ）は同出
力波形図、第１３ｒｆ！１（ａ）は第５実施例の概略説
明図、第１３図（ｂ）は同出力波形図、第１４図（ａ）
は第６実施例の概略説明図、第１４図（ｂ）は同出力波
形図である。 １１０．非笑触変位検出装置、　４１１．磁気検出素子
対、　１０，２０，３０，４０，５０，６０．、。 スライダー、　　１２，２２，３２，４２，５２゜６２
　、、、マグネット、　　１３．、、操作用ロッド、１
５、、、演算処理回路、　ＣＮ３．１．磁気検出素子、
ｌＩ、１２．　ｉｓ、、、マグネット列。 第３図 ′１ｇ４ｒ２ １フ 磁 気 検 出　　　　　　　　　　第　５［！］ 素 入力磁界　（ガウス）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　固定部材と移動部材の対向面のいずれか一方に
   マグネットを、いずれか他方に複数の磁気検出素子を非
   接触状に配設し、その複数の磁気検出素子が前記マグネ
   ットの磁束の変化を検知して出力する第１レベル及び第
   ２レベルの検出信号の組合せを異ならせて、磁気検出素
   子の設置数より多い変位検出点を形成するとともに、前
   記複数の磁気検出素子の検出信号を弁別して演算処理し
   、移動部材の絶対位置を割り出す演算処理回路を設けた
   ことを特徴とする非接触変位検出装置。
2. （２）　同一検出位置に設置した一対の磁気検出素子に
   対向する二つのマグネットを移動方向で一定距離ずらし
   て配設した特許請求の範囲第１項記載の非接触変位検出
   装置。
3. （３）　移動方向に二つの磁気検出素子を一定距離を置
   いて配置し、一のマグネットに同時に対向するようにし
   た特許請求の範囲第１項記載の非接触変位検出装置。
4. （４）　同一検出位置に設置した３個以上の磁気検出素
   子に対向するマグネットを、移動方向において一定ピッ
   チ間隔で、かつ各ピッチ間でマグネットの配設パターン
   を異ならせて配設した３列以上のマグネット列を形成し
   た特許請求の範囲第１項記載の非接触変位検出装置。
5. （５）　マグネット若しくはマグネット列を移動方向に
   おいて、一定ピッチ間隔置きに列設配置した特許請求の
   範囲第１項又は第２項又は第３項又は第４項記載の非接
   触変位横出装置。
6. （６）　複数の磁気検出素子の組を移動方向において一
   定距離間隔置きに設置した特許請求の範囲第１項又は第
   ２項又は第３項又は第４項、又は第５項記載の非接触変
   位検出装置。
7. （７）　移動部材を固定部材上で旋回移動させるように
   した特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項又は第
   ４項又は第５項、又は第６項記載の非接触変位検出装置
   。