KR20020000765A

KR20020000765A - 비접촉형 위치 센서

Info

Publication number: KR20020000765A
Application number: KR1020017010242A
Authority: KR
Inventors: 마츠카와야스노리; 마츠우라아키라; 우에다신지로
Original assignee: 모리시타 요이찌; 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2002-01-05
Also published as: CN1340149A; WO2001044757A1; KR100453328B1; US20020135360A1; US7042210B2; EP1152222A1; EP1152222A4; JP4556374B2; CN1163729C

Abstract

본 발명의 비접촉형 위치 센서는 적어도 1개의 자석 및 자기적으로 연속된 자성체로 구성된 자기 회로와, 자기 회로중에 배치된 적어도 1개의 자기 검출 소자와, 자기 회로 중에 배치된 피검출물로 구성된 것이다. 본 발명의 비접촉형 위치 센서는 자기 회로 중에 배치된 피검출물의 회전 또는 이동에 의한 자기 검출 소자의 출력 변화를 검출하고, 피검출물의 회전각이나 위치를 검출하는 것이다.

Description

비접촉형 위치 센서{NONCONTACT POSITION SENSOR}

본 발명의 비접촉형 위치 센서는 적어도 1개의 자석 및 자기적으로 연속된 자성체로 구성된 자기 회로와, 자기 회로중에 배치된 적어도 1개의 자기 검출 소자와, 자기 회로중에 배치된 피검출물로 구성된 것이다. 본 발명의 비접촉형 위치 센서는 자기 회로중에 배치된 피검출물의 회전 또는 이동에 의한 자기 검출 소자의 출력 변화를 검출하여, 피검출물의 위치를 검출하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 실시 형태의 비접촉형 위치 센서는 자기적으로 폐회로의 자성체와, 폐회로 자성체의 내측에 배치된 2개의 자석으로 구성되어 있다. 자기 검출 소자는 폐회로 자성체의 내측에 배치되고, 피검출물이 상기 2개의 자석사이에 배치된 것이다.

본 발명의 다른 실시 형태의 비접촉형 위치 센서는 상기 자기 회로가 제1의 U자 형상 자성체와, 제2의 U자 형상 자성체와, 2개의 자석으로 구성되어 있다. 2개의 자석은 상하로 배치된 2개의 U자 형상의 자성체 사이에 배치되고, 자기 검출 소자는 2개의 U자 형상의 자성체의 대략 중앙 부분 사이에 배치되어 있다. 피검출물은 2개의 U자 형상 자성체의 U자 내부 또는 연장된 U자 형상 자성체 사이에 배치되어 직진 이동한다.

본 발명은 자기의 변화에 따라 피검출물의 회전 각도 또는 위치를 검출하는 비접촉형 위치 센서에 관한 것이다.

종래의 이러한 종류의 비접촉형 위치 센서로는 일본국 특개평 2-240585호 공보에 개시된 것이 알려져 있다.

이하, 종래의 비접촉형 위치 센서에 관해 도면을 참조하여 설명한다.

도34는 종래의 비접촉형 위치 센서의 분해 사시도, 도35는 동 비접촉형 위치 센서의 측단면도이다.

종래의 비접촉형 위치 센서는 자석(1)을 고정 장착한 제1 자성체(2)와, 일단부(3a)가 제1 자성체(2)의 일단부(2a)와 대향하는 위치에 설치된 제2 자성체(3)를 가진다. 자기 검출 소자(4)는 자성체(3)의 측면에 형성됨과 동시에, 상기 자석(1)과 대향하는 위치에 형성되어 있다. 수지제의 케이스(5)는 자석(1), 자성체(2), 자성체(3) 및 자기 검출 소자(4)를 내측에 수납함과 동시에, 커넥터부(6)를 가진다. 커넥터 단자(7)의 일단은 상기 자기 검출 소자(4)로부터 인출된 리드 단자(8)와 전기적으로 접속되어 있다. 수지제의 덮개(9)는 상기 케이스(5)의 개구부를 폐색하고 있다.

이상과 같이 구성된 종래의 비접촉형 위치 센서에 대해 다음에 그 동작을 설명한다.

상기 종래의 비접촉형 위치 센서는 도35에 도시하는 바와같이 자성체(2)의 일단부(2a)와 자성체(3)의 일단부(3a)가 대향하는 갭부 및 자석(1)과 자기 검출 소자(4)가 대향하는 갭부에, 자력선 셔터(10b)가 삽입되어 있다. 자력선 셔터(10b)는 피검출물의 회동축(도시하지 않음)에 부착되고, 또한 피검출부재(10a)와 일체로 회전한다. 이 자력선 셔터(10b)의 래디얼 방향에의 이동에 의해 자기 검출 소자(4)에 도달하는 자석(1)의 자속 밀도가 변화한다. 이 자속 밀도의 변화를 자기 검출 소자(4)에 의해 출력 신호로서 출력하고, 이 출력 신호를 리드 단자(8) 및 커넥터 단자(7)를 통하여 컴퓨터 등으로 출력하여, 피검출 부재(10a)의 회전 각도를 검출하는 것이다.

상기 종래의 구성에 있어서는 자성체(2)의 일단부(2a)와 자성체(3)의 일단부(3a)와의 사이의 갭부 및 자석(1)과 자기 검출 소자(4) 사이의 갭부에 자력선 셔터(10b)가 삽입되는 구성으로 되어있다. 이때문에, 회동축(10a)이 편심된 경우, 회동축의 선단부에 부착된 자력선 셔터(10b)의 갭부에의 삽입 정도는 크게 변동한다. 이와 같이 삽입 정도가 크게 변동하면, 자력선 셔터(10b)에서 자기 검출 소자(4)에 대한 자속을 온, 오프시키는 비접촉형 위치 센서에서는 회동축의 회전 각도의 검출을 정확하게 행할 수 없다는 과제를 가지고 있었다.

또한, 종래의 비접촉형 위치 센서는 회동축의 선단부측에 수직 방향으로 자력선 셔터(10b)를 부착한 구성이므로, 구성적으로도 복잡해진다. 또한, 비접촉형 위치 센서를 피검출물에 정밀도 좋게 부착하기 위해서는 양자를 근접시켜 부착하는것이 필요하다. 그러나, 자속 셔터의 존재에 의해, 비접촉형 위치 센서를 피검출물의 근방에 용이하게 부착할 수 없다는 과제를 가지고 있었다.

또한, 상기 종래의 구성에 있어서는 자석(1) 및 자기 검출 소자(4)와의 사이에 자력선 셔터(10b)가 삽입되어 회전하는 구성으로 되어있으므로, 출력 특성에 히스테리시스가 발생한다는 과제를 가지고 있었다. 즉, 자력선 셔터(10b)가 자석(1)의 자력선에 의해 전자 유도되어, 결과적으로 도36(a)에 도시하는 바와같이 자력선 셔터(10b)가 정방향으로 회전하는 경우에는 자력선 셔터(10b)가 N극의 자기를 띤다. 반대로, 자력선 셔터(10b)가 역방향으로 회전하는 경우에는 도36(b)에 도시하는 바와같이, 자력선 셔터(10b)가 S극의 자기를 띤다. 이때문에, 자력선 셔터(10b)의 회전 방향에 의해 자기 검출 소자(4)에 가해지는 자력선이 변화한다. 이에 따라, 피검출 부재(10a)의 정방향으로의 회전과 역방향으로의 회전에서는 출력이 변화하여, 출력 특성에 히스테리시스가 발생한다.

본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로, 피검출물의 회동축이 편심된 경우라도 피검출물 회동축의 이동량을 미소하게 억제할 수 있어, 그 회전 각도의 검출을 정확하게 행할 수 있음과 동시에, 비접촉형 위치 센서를 피검출물의 회동축에 부착할 수 있는 경우에, 양자를 근접시켜 용이하게 부착시킬 수 있는 비접촉형 위치 센서를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 피검출물의 정방향 및 역방향의 회전에 의해 출력 신호에 히스테리시스가 발생하지 않는다는 특성이 향상된 비접촉형 위치 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 출력의 직선성이 뛰어난 비접촉형 위치 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명의 실시 형태1의 비접촉형 위치 센서의 덮개 및 회로 기판을뺀 상태의 상면도,

도2는 도1의 접촉형 위치 센서의 측단면도,

도3은 본 발명의 실시 형태1의 비접촉형 위치 센서에 피검출물의 회동축을 삽입한 상태를 도시하는 단면도,

도4(a), (b)는 비접촉형 위치 센서의 동작 상태를 도시하는 설명도,

도5는 피검출물의 회전 각도와 자속 밀도의 관계를 나타내는 특성도,

도6은 본 발명의 실시 형태2의 비접촉형 위치 센서의 상면도,

도7은 본 발명의 실시 형태2의 비접촉형 위치 센서의 측단면도,

도8은 본 발명의 실시 형태2의 비접촉형 위치 센서에 피검출물의 회동축을 삽입한 상태를 도시하는 단면도,

도9(a), (b), (c)는 비접촉형 위치 센서의 동작 상태를 도시하는 설명도,

도10은 피검출물의 회전 각도와 자속 밀도의 관계를 도시하는 특성도,

도11은 본 발명의 실시 형태3의 비접촉형 위치 센서의 분해 사시도,

도12는 본 발명의 실시 형태3의 비접촉형 위치 센서의 상면도,

도13은 본 발명의 실시 형태3의 비접촉형 위치 센서의 측단면도,

도14는 본 발명의 실시 형태3의 비접촉형 위치 센서에 피검출물의 회동축을 삽입한 상태를 도시하는 사시도,

도15(a), (b), (c)는 비접촉형 위치 센서의 동작 상태를 도시하는 설명도,

도16은 피검출물의 회전 각도와 자속 밀도의 관계를 도시하는 특성도,

도17은 본 발명의 실시 형태4의 비접촉형 위치 센서에 피검출물을 삽입한 상태를 도시하는 사시도,

도18은 비접촉형 위치 센서의 동작 상태를 도시하는 도면,

도19는 피검출물의 회전 각도와 출력 전압의 관계를 도시하는 특성도,

도20은 본 발명의 실시 형태5의 비접촉형 위치 센서의 분해 사시도,

도21은 본 발명의 실시 형태5의 비접촉형 위치 센서의 사시도,

도22는 본 발명의 실시 형태6의 비접촉형 위치 센서의 사시도,

도23은 본 발명의 실시 형태6의 비접촉형 위치 센서에 피검출물이 삽입된 상태를 도시하는 사시도,

도24는 본 발명의 실시 형태7의 비접촉형 위치 센서의 사시도,

도25는 본 발명의 실시 형태8의 비접촉형 위치 센서에 피검출물을 삽입한 상태를 도시하는 사시도,

도26은 비접촉형 위치 센서의 동작 상태를 도시하는 도면,

도27은 피검출물의 회전 각도와 출력 전압의 관계를 도시하는 도면,

도28은 본 발명의 실시 형태8의 다른 비접촉형 위치 센서에 피검출물을 삽입한 상태를 도시하는 사시도,

도29는 본 발명의 실시 형태9의 비접촉형 위치 센서에 피검출물을 삽입한 상태를 도시하는 사시도,

도30은 본 발명의 실시 형태10의 비접촉형 위치 센서에 피검출물을 삽입한 상태를 도시하는 사시도,

도31은 본 발명의 실시 형태10의 비접촉형 위치 센서에 피검출물을 삽입한상태를 배면에서 도시하는 사시도,

도32는 비접촉형 위치 센서의 동작 상태를 도시하는 도면,

도33은 피검출물의 이동 거리와 출력 전압의 관계를 도시하는 도면,

도34는 종래의 비접촉형 위치 센서의 분해 사시도,

도35는 종래의 비접촉형 위치 센서의 측단면도,

도36(a), (b)는 종래의 비접촉형 위치 센서의 자기 셔터가 자석에 부착된 상태를 도시하는 모식도이다.

(실시 형태1)

이하, 본 발명의 실시 형태1의 비접촉형 위치 센서에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도1은 본 발명의 실시 형태1의 비접촉형 위치 센서의 덮개 및 회로 기판을 제거한 상태의 상면도, 도2는 동 비접촉형 위치 센서의 측단면도이다.

도1, 도2에서 L자 형상의 제1 자성체(24)는 자석(21)의 N극(22)에 맞닿아 있다. L자 형상의 제2 자성체(25)는 자석(21)의 S극(23)에 접해 있다. 이와 같이 자석(21)은 제1 자성체(24) 및 제2 자성체(25)에 의해 양측에서 끼워 지지되어 있다. 자기 검출 소자(26)는 제2 자성체(25)의 L자 형상의 선단부(25a)와 대향하도록 제1 자성체(24)의 L자 형상의 선단부(24a)에 고정 장착되어 있다. 자기 검출 소자(26)에는 예컨대 홀 소자가 사용된다. 홀 소자 이외의 자기 검출 소자(26)로서, 자기 저항 효과 소자(MR소자)나 거대 자기 저항 효과 소자(GMR 소자 또는 CMR 소자)도사용할 수 있다. 이들 자기 저항 효과 소자는 홀 소자에 비해 출력은 작지만, 저항 온도 특성이 우수하다. 회로 기판(27)에는 전자 부품으로 이루어지는 처리 회로(28)가 형성되어 있다. 처리 회로(28)는 자기 검출 소자(26)에 리드 단자(26a)를 통하여 전기적으로 접속되고, 상기 자기 검출 소자(26)에서 발생된 출력 신호를 출력 전압으로 변환하는 것이다. 수지제의 케이스(29)는 구멍(29a)이 형성되어 있고, 또한 이 구멍(29a)의 상면에는 자성체(24)의 선단부(24a) 및 자성체(25)의 선단부(25a)의 단면이 노출되어 있다. 케이스(29)는 자석(21), 자성체(24), 자성체(25) 및 회로 기판(27)을 내측에 수납하고 있다. 케이스(29)는 외측면에 커넥터부(30)를 가지고, 커넥터부(30)에는 커넥터 단자(31)가 일체로 형성되어 있다. 커넥터 단자(31)는 일단을 처리 회로(28)와 전기적으로 접속함과 동시에, 타단을 외측으로 향해 돌출시키고 있다. 수지제의 덮개(32)는 케이스(29)의 개구부를 폐색하고 있다.

다음에, 이상과 같이 구성된 비접촉형 위치 센서의 조립 방법을 설명한다.

우선, 미리 준비된 자석(21)의 N극 및 S극에 자성체(24) 및 자성체(25)를 접착제 등에 의해 고정하여, 자성체(24) 및 자성체(25)에 의해 자석(21)을 끼워 지지한다.

다음에, 자성체(24)의 L자 형상의 선단부(24a)에 자기 검출 소자(26)를 부착한 후, 자성체(24), 자성체(25) 및 자석(21)을 미리 구멍(29a)을 형성한 케이스(29)에 수납한다.

다음에, 케이스(29)내의 자성체(24), 자성체(25) 및 자석(21)의 상면에 미리처리 회로(28)를 형성한 회로 기판(27)을 재치한다.

다음에, 자기 검출 소자(26)의 리드 단자(26a)와 처리 회로(28)를 납땜에 의해 전기적으로 접속한 후, 처리 회로(28)와 커넥터 단자(31)를 납땜에 의해 전기적으로 접속한다.

마지막에 케이스(29)의 개구부를 덮개(32)로 폐색한다.

이상과 같이 구성되고, 또한 조립된 비접촉형 위치 센서에 대해 다음에 그 동작을 도면을 참조하면서 설명한다.

도3은 실시 형태1의 비접촉형 위치 센서의 구멍에 피검출물의 회동축을 삽입한 상태를 도시하는 단면도이다. 이와 같이 본 발명의 비접촉형 위치 센서는 피검출물을 직접 삽입하여 그 각도, 위치 등을 직접 측정하는 것이 최대의 특징이다.

도3에서, 회동축(33)은 케이스(29)의 구멍(29a)에 삽입되고, 또한 회동축(33)의 선단부에 형성한 단면이 부채형인 부채형상부(34)는 자성체(24)의 선단부(24a)와 자성체(25)의 선단부(25a) 사이에 배치되어 있다.

회동축(33)의 회전에 따라, 부채형상부(34)가 회전하므로, 이 회전에 의해, 선단부(24a)와 선단부(25a) 사이에 형성되는 공극내에 발생하는 자속 밀도가 변화하는 것이다.

즉, 도4(a)에 도시하는 회동축(33)의 부채형상부(34)의 회전 각도를 0도로 하였을 때는, 자속 밀도는 도5에 도시하는 바와같이 약 0.15T이지만, 도4(b)에 도시하는 바와같이 회전 각도가 90도일 때는 자속 밀도는 도5에 도시하는 바와같이 약 0.32T로 된다.

본 실시 형태에서 선단부(24a) 및 선단부(25a)는 자석의 N-S축에 대해 경사져 있으므로, 선단부(24a)와 선단부(25a) 사이의 자속 밀도는 자석(21)에 가까이 감에 따라 커진다. 한편, 부채형상부(34)가 선단부(24a)와 선단부(25a) 사이의 공극내에 차지하는 용적의 변화 속도가 회동축(33)의 회전 각도와 함께 작아진다. 이에 따라 상대측 회동축(33)의 회전 각도에 따른 자기 검출 소자(26)를 통과하는 자속 밀도의 직선성을 향상시킬 수 있다.

그리고 자속 밀도의 변화를 자기 검출 소자(26)에 의해 출력 신호로서 검출하고, 처리 회로(28)에 의해 출력 전압으로 변환하고, 커넥터 단자(31)를 통하여 컴퓨터 등에 출력하여, 회동축(33)의 회전 각도를 검출하는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시 형태1에서는 선단부(24a)와 선단부(25a) 사이에 형성되는 공극내에 회동축(33)을 형성하고, 이 회동축(33)의 회전 각도에 의해, 선단부(24a, 25a) 사이에 형성되는 공극내에 발생하는 자속 밀도를 변화시키는 구성으로 하고 있다. 이 때문에, 종래와 같은 자속 셔터 등의 복잡한 부재를 형성하지 않고 회동축(33)의 회전 각도를 용이하게 검출하는 것이다.

또한 회동축(33)이 편심된 경우라도, 종래와 같이 회동축의 선단부에 자속 셔터를 수직 방향으로 부착한 구성이 아니므로, 회동축(33)의 이동량을 미소하게 억제할 수 있다. 이에 따라, 회동축(33)의 회전 각도의 검출도 정확하게 행하는 것이다. 그리고 또 비접촉형 위치 센서를 피검출물에 부착하는 경우에, 종래와 같은 자속 셔터 등의 복잡한 부재가 없으므로, 양자를 근접시켜 용이하게 부착할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태1에서는 회동축(33)의 공극에 위치하는 부분의 단면 형상을 부채형상으로 하고 있으므로, 회동축(33)의 회전 각도에 의해, 선단부(24a, 25a) 사이에 형성되는 공극의 자속 밀도는 변화한다. 이에 따라 종래와 같은 자속 셔터 등의 복잡한 부재를 필요로 하지 않고, 상대측 회동축(33)의 회전 각도를 용이하게 검출할 수 있는 효과를 가진다.

또한 상기 실시 형태1에서, 비접촉형 위치 센서에 강한 충격이 가해진 경우를 생각해 보면, 본 발명의 비접촉형 위치 센서에 있어서는, 선단부(24a)와 선단부(25a)를 각각 대략 L자 형상으로 함과 동시에, 자성체(24) 및 자성체(25)를 자석(21)에 접하도록 형성하고 있으므로, 자석(21)은 자성체(24)와 자성체(25)에 의해 끼워 지지되어 있다. 이에 따라, 비접촉형 위치 센서에 강한 충격이 가해진 경우라도, 자성체(24) 및 자성체(25)와 자석(21)이 강고하게 고정되어 있으므로, 비접촉형 위치 센서의 내충격성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 설명에 있어서는 회동축(33)의 센서내의 단면 형상을 부채형상으로 하였지만, 단면 형상을 반원형상으로 구성한 경우라도, 실시 형태1과 동일한 효과를 가진다.

또한, 상기 설명에 있어서는 자기 검출 소자를 1개 사용하는 예에 대해 기재했는데, 2개의 자기 검출 소자를 자성체의 선단부(24a) 및 선단부(25a)에 형성하고, 그 출력 차를 검출하면, 더욱 고정밀도의 측정이 가능해진다.

(실시 형태2)

이하, 본 발명의 실시 형태2의 비접촉형 위치 센서에 대해 도면을 참조하여설명한다.

도6은 본 발명의 실시 형태2의 비접촉형 위치 센서의 덮개 및 회로 기판을 제거한 상태의 상면도, 도7은 동 비접촉형 위치 센서의 측단면도이다.

도6, 도7에서 자성체(44)는 대략 중앙에 자석(41)의 S극(43)을 고정함과 동시에, 자성체(44) 양단 선단부는 L자 형상이 되도록 구성하고 있다. 자기 검출 소자(45)는 자성체(44)의 한쪽 단부(44a)에 부착되어 있다. 이 자기 검출 소자(45)는 자석(41)의 N극(42)과 단부(44a) 사이에 형성되는 공극내에 발생한 자속 밀도를 검출한다. 회로 기판(46)에는 처리 회로(47)를 형성하고 있고, 처리 회로(47)는 자기 검출 소자(45)에 리드 단자(48)를 통하여 전기적으로 접속되며, 자기 검출 소자(45)에서 발생한 출력 신호를 출력 전압으로 변환한다. 수지제의 케이스(49)는 내측에 자석(41) 및 자성체(44)를 수납함과 동시에, 저면에 구멍(49a)을 가진다. 케이스(49)는 커넥터부(50)를 형성하고 있고, 케이스와 일체로 형성된 커넥터 단자(51)로부터 처리 회로(47)에 발생하는 출력 전압을 출력한다. 수지제의 덮개(52)는 상기 케이스(49)의 개구부를 폐색하고 있다.

이상과 같이 구성된 실시 형태2의 비접촉형 위치 센서에 대해 다음에 그 조립 방법을 설명한다.

우선, 미리 준비된 자석(41)의 S극(43)을 자성체(44)의 대략 중앙에 접착제 등에 의해 고정한다.

다음에, 자성체(44)의 한쪽 단부(44a)에 자기 검출 소자(45)를 부착한 후, 자성체(44) 및 자석(41)을 미리 구멍(49a)을 형성한 케이스(49)의 내측에 수납한다.

다음에, 케이스(49)의 내측의 자성체(44) 및 자석(41)의 상면에 미리 처리 회로(47)를 설치한 회로 기판(46)을 재치한다.

다음에, 리드 단자(48)와 처리 회로(47)를 납땜에 의해 전기적으로 접속한 후, 처리 회로(47)와 커넥터 단자(51)를 납땜에 의해 전기적으로 접속한다.

마지막에 케이스(49)의 개구부를 덮개(52)로 폐색한다.

이상과 같이 구성되고, 또한 조립된 실시 형태2의 비접촉형 위치 센서에 대해 다음에 그 동작을 도면을 참조하면서 설명한다.

도8은 실시 형태2의 비접촉형 위치 센서의 구멍(49a)에 피검출물의 회동축(53)을 삽입한 상태를 도시하는 단면도이다.

도8에서 회동축(53)은 한쪽 단부(44a), 다른쪽 단부(44b) 및 자석(41)의 N극과의 사이에 형성되는 공극 내에 배치되어 있다. 그리고 회동축(53)의 센서내의 단면이 I형상으로 되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는 I형상부(54)의 회전에 의해 자성체(44)의 선단부(44a)와 자석(41)의 N극과의 사이에 형성되는 공극내에 발생하는 자속 밀도가 변화한다.

즉, 도9(a)에 도시하는 I형상부(54)의 회전 각도를 0도로 하였을 때, 자속 밀도는 도10에 도시하는 바와같이, 약 0.15T이지만, 도9(b)에 도시하는 바와같이, 회전 각도가 45도일 때는 자속 밀도는 도10에 도시하는 바와같이 약 0.4T로 되고, 또한 도9(c)에 도시하는 바와같이 회전 각도가 90도일 때는 자속 밀도는 도10에 도시하는 바와같이 약 0.67T로 된다.

상기 실시 형태2에서는 선단부(44a)와 자석(41)의 N극과의 사이에 형성되는 공극에 위치하는 회동축(53)의 형상을 I형상으로 하고 있다. 이 때문에, I형상부(54)의 길이 방향의 양단부가 자석(41) 및 선단부(44a)의 근방에 위치할 때는 다른쪽 선단부(44b)의 근방에 회동축(53)이 존재하지 않게 된다. 한편, I형상부(54)의 길이 방향의 양단부가 자석(41) 및 다른쪽 선단부(44b)의 근방에 위치할 때는 한쪽 선단부(44a)의 근방에 회동축(53)이 존재하지 않게 된다. 이와 같이, 한쪽 선단부(44a)의 자력이 강해지면 다른쪽 선단부(44b)의 자력이 약하게 되므로, 회동축(53)의 회전 각도에 따른 자기 검출 소자(45)를 통과하는 자속 밀도의 직선성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 자속 밀도의 변화를 자기 검출 소자(45)에 의해 출력 신호로서 검출하고, 이 출력 신호를 처리 회로(47)에 의해 출력 전압으로 변환하고, 커넥터 단자(51)를 통해 컴퓨터 등에 출력하여, 상대측 회동축(53)의 회전 각도를 검출하는 것이다.

상기 실시 형태2에서는 한쪽 단부(44a), 다른쪽 단부(44b) 및 자석(41)의 N극과의 사이에 형성되는 공극내에 회동축(53)을 형성하고, 이 회동축(53)의 회전 각도에 의해, 상기 공극내에 발생하는 자속 밀도를 변화시키는 구성으로 하고 있다. 이 때문에, 종래의 동종 센서에 비해 상기 실시 형태1과 동일한 유리한 효과를 가진다.

(실시 형태3)

이하, 본 발명의 실시 형태3의 비접촉형 위치 센서에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도11은 본 발명의 실시 형태3의 비접촉형 위치 센서의 분해 사시도, 도12는 비접촉형 위치 센서의 덮개를 제거한 상태의 상면도, 도13은 동 비접촉형 위치 센서의 측단면도이다.

도11∼도13에 있어서, 제1 자석(61)은 제2 자석(64)과 대향함과 동시에, U자 형상으로 구성된 자성체(67)의 일단부측의 내측면에 N극(62)이 고정되어 있다. 자성체(67)의 타단부측의 내측면에는 제2 자석(66)의 S극(66)이 고정되어 있다. 본 실시 형태에서는 자성체(67)는 U자 형상으로 구성되어 있으므로, 자성체(67)의 일단부측에 형성된 제1 자석(61)과 자성체(67)의 타단부측에 형성된 제2 자석(64)이 자력선에 대해 수직으로 배치된다. 이에 따라, 자기 회로내를 흐르는 자력선이 증가되므로, 비접촉형 위치 센서의 출력 감도가 향상된다는 효과를 가진다.

또한, 본 발명에서 기술하는 U자 형상이란, 1변이 없는 사각형이나, C자 형상을 포함하는 것이며, 반드시 엄밀하게 U자를 의미하는 것은 아니다.

자기 검출 소자(68)는 자성체(67)의 중간부(69)의 내측면에 형성되어 있다. 그리고 본 실시 형태에서는 자성체(67)의 중간부(69)의 자기 검출 소자(68)를 형성하는 부분의 두께를 자기 검출 소자(68)를 형성하지 않은 부분의 두께보다 작게 하고 있다. 이 때문에, 자성체(67)를 흐르는 자력선은 자기 검출 소자(68)를 형성하는 부분으로 집중되게 되고, 이에 따라, 자기 검출 소자(68)를 통과하는 자력선의 량이 더욱 증가한다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는 비접촉형 위치 센서의 출력 감도가 향상된다는 효과를 가진다.

또한, 자성체(67)의 일단부측과 타단부측은 보강 자성체(70)에 의해 자기적으로 연속하여 접속되어 있다. 이와 같이 자성체(67)의 일단부측과 타단부측을 접속하는 보강 자성체(70)를 형성하면, 일단부측과 타단부측의 간극으로부터 외부로 새려는 자력선을 이 보강 자성체(70)에 의해 흡수하여 자기 회로를 구성할 수 있다. 이 때문에, 자기 검출 소자(68)를 통과하는 자력선의 양은 증가하게 되어, 비접촉형 위치 센서의 출력 감도가 향상된다는 효과를 가진다.

회로 기판(71)의 상면에는 콘덴서 등의 전자 부품(72)으로 이루어지는 처리 회로를 형성하고 있고, 처리 회로는 자기 검출 소자(68)에 리드 단자(68a)를 통해 전기적으로 접속되고, 자기 검출 소자(68)에서 발생한 출력 신호를 출력 전압으로 변환한다. 수지제의 케이스(73)는 저면으로부터 상측방으로 향해 슬릿(74)을 형성한 원통부(75)를 가지고 있고, 또한 이 원통부(75)의 내측에 공극(76)이 형성되어 있다. 공극(76)에는 자석(61)의 S극(63)과 자석(64)의 N극(65) 및 자기 검출 소자(68)가 근접해 형성되어 있다.

또한 상기 케이스(73)의 외측 저면에는 하측방으로 돌출하도록 커넥터 단자(77)를 형성하고, 커넥터 단자(77)는 일단을 회로 기판과 전기적으로 접속하고 있다. 수지제의 덮개(78)는 케이스(73)의 개구부를 폐색하고 있다.

이상과 같이 구성된 실시 형태3의 비접촉형 위치 센서에 대해 다음에 그 조립 방법을 설명한다.

우선, 미리 준비된 자석(61)의 N극(62)을 자성체(67)의 일단부측의 내측면에 접착제 등에 의해 고정한 후, 마찬가지로 자석(64)의 S극(66)을 자성체(67)의 타단부측 내측면에 접착제 등에 의해 고정한다.

다음에, 자성체(67)의 일단부측의 선단과 타단부측의 선단을 보강 자성체(70)에 의해 접착제를 사용하여 접속한다.

다음에, 회로 기판(71)에 자기 검출 소자(68) 및 전자 부품(72)을 실장한 후, 납땜에 의해 회로 기판(71)에 자기 검출 소자(68) 및 전자 부품(72)을 전기적으로 접속한다.

다음에, 미리 커넥터 단자(77)를 일체로 성형한 케이스(73)의 내측에 자석(61), 자석(64), 자성체(67), 자기 검출 소자(68), 보강 자성체(70) 및 회로 기판(71)을 수납한다. 마지막에 케이스(73)의 개구부를 덮개(78)로 폐색한다.

이상과 같이 구성되고, 또한 조립된 실시 형태3의 비접촉형 위치 센서에 대해 다음에 그 동작을 도면을 참조하면서 설명한다.

도14는 실시 형태3의 비접촉형 위치 센서의 공극에 피검출물의 회동축을 삽입한 상태를 도시하는 사시도이다.

도14에서, 피검출물의 회동축(78)은 케이스(73)의 원통부(75)에 삽입되고, 또한 선단부에 형성한 단면이 반원 형상인 반원 형상부(79)를 가진다. 반원 형상부(79)는 자기 검출 소자(68)와 자석(61) 및 자석(64) 사이에 형성되는 공극(76)내에 배치되어 있다. 이 때, 본 실시 형태에 있어서는 자석(61) 및 자석(64)의 횡폭을 회동축(78)의 직경에 대략 일치시키고 있다. 이 때문에, 자석(61)과 자석(64) 사이를 통과하는 자력선이 회동축(78)이 없는 부분을 통과하지 않고 이에 따라, 비접촉형 위치 센서의 출력 특성이 향상되는 효과를 가진다.

본 실시 형태에서는 회동축(78)이 회전하면, 회동축(78)의 반원 형상부(79)가 회전하므로, 공극(76)내에 발생하는 자속 밀도가 변화한다.

즉, 도15(a)에 도시하는 회동축(78)의 반원 형상부(79)의 회전 각도를 0도로 했을 때, 자속 밀도는 도16에 도시하는 바와같이 약-40mT이지만, 도15(b)에 도시하는 회전 각도가 45도일 때 자속 밀도는 약 0mT, 도15(c)에 도시하는 회전 각도가 90도일 때는 약 30mT로 된다.

또한, 반원 형상부(79)의 회전 각도가 0도일 때는 자석(64)으로부터 반원 형상부(79)를 통하여 자기 검출 소자(68)에 이르기 까지의 간극이 작으므로, 도15(a)에 도시하는 바와같이, 회동축(78)측으로부터 자기 검출 소자(68)에 자력이 흐르게 되지만, 반원 형상부(79)의 회전 각도가 45도일 때는 자석(64)으로부터 반원 형상부(79)를 통하여 제1 자석(61)에 이르기 까지의 간극이 작으므로, 도15(b)에 도시하는 바와같이, 자기 검출 소자(68)에 자력이 흐르지 않게 된다. 또한, 회동축(78)의 반원 형상부(79)의 회전각도가 90도일 때는 자기 검출 소자(68)로부터 반원 형상부(79)를 통하여 자석(61)에 이르기 까지의 간극이 작으므로, 도15(c)에 도시하는 바와같이, 자기 검출 소자(68)측에서 회동축(78)측에 자력이 흐르게 된다.

그리고, 상기 자속 밀도의 변화를 자기 검출 소자(68)에 의해 출력 신호로서 검출하고, 이 출력 신호를 회로 기판(71)의 전자 부품(72)에 의해 출력 전압으로 변환하고, 커넥터 단자(77)를 통하여 컴퓨터 등에 출력하여, 회동축(78)의 회전 각도를 검출한다.

상기 본 발명의 실시 형태3에서는 자기 검출 소자(68)와 자석(61) 및자석(64)과의 사이에 형성되는 공극(76)내에 회동축(78)을 형성하고, 이 회동축(78)의 회전 각도에 의해, 공극(76)내에 발생하는 자속 밀도를 변화시키는 구성으로 하고 있다. 이 때문에, 종래의 동종 센서에 비해 상기 실시 형태1과 동일한 유리한 효과를 가진다.

또한, 상기 설명에 있어서는 회동축(78)의 공극(76)에 위치하는 부분의 단면 형상을 반원 형상으로 하였지만, 단면 형상을 부채형상으로 구성한 경우에도 동일한 효과를 가진다.

(실시 형태4)

이하, 본 발명의 실시 형태4의 비접촉형 위치 센서에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도17은 본 발명의 실시 형태4의 비접촉형 위치 센서에 피검출물이 삽입된 상태를 도시하는 사시도이다.

도17에서 U자 형상을 가지는 제1 자성체(111)는 중간부(112)의 상면에 제1 자기 검출부(113)를 형성함과 동시에, 이 제1 자기 검출부에 상측방으로 향해 돌출하는 제1 볼록부(114)를 형성하고 있다. 자성체(111)의 일단측(111a)의 상면에, 예컨대 SmCo를 주성분으로 하는 제1 자석(116)의 N극(117)을 고정함과 동시에, 자성체(111)의 타단측(111b)에 SmCo를 주성분으로 하는 제2 자석(118)의 S극(119)을 고정하고 있다. 제2 U자 형상을 가지는 자성체(120)는 일단측(120a)의 하면에 자석(116)의 S극(121)을 고정함과 동시에, 타단측(120b)의 하면에 자석(118)의 N극(22)을 고정하고, 또한, 중간부(123)의 하면에 제1 자기 검출부(113)와 대향하도록 제2 자기 검출부(124)를 형성하고 있다. 또한, 제2 자기 검출부(124)에는 하측방으로 향해 돌출하는 제2 볼록부(125)를 형성하고, 또한 볼록부(125)의 반대측에 오목부(126)를 형성하고 있다. 동일하게 제1 볼록부(114)의 반대측에도 오목부(도시하지 않음)를 형성하고 있다. 자기 검출 소자(127)는 제1 자기 검출부(13)와 제2 자기 검출부(124) 사이에 배치되어 있다.

본 실시 형태에서는 자기 검출부(113)에 상측방으로 향해 돌출하는 제1 볼록부(114)를 형성함과 동시에, 제2 자기 검출부(124)에 하측방으로 향해 돌출하는 제2 볼록부(125)를 형성하고 있다. 이 때문에, 볼록부(114) 및 볼록부(125)에 자석(116) 및 자석(118)에 의해 발생하는 자력선이 집중하게 되고, 결과적으로 자기 검출 소자(127)로부터 출력되는 출력의 감도가 향상되고, 비접촉형 위치 센서의 출력 특성이 향상된다.

또한, 자기 검출 소자(127)에는 전원 단자(128), 출력 단자(129) 및 GND 단자(130)가 형성되어 있다. 전원 단자(128)는 전원(도시하지 않음)에 전기적으로 접속됨과 동시에, GND 단자(130)는 GND(도시하지 않음)에 전기적으로 접속되고, 또한 출력 단자(129)는 컴퓨터 등에 전기적으로 접속되어 있다.

이상과 같이 구성된 실시 형태4의 비접촉형 위치 센서에 대해 다음에 그 조립 방법을 설명한다.

우선, 미리 U자 형상을 가지는데 형성된 제1 자성체(111)의 중간부에 조임 가공에 의해 제1 볼록부(114) 및 오목부(도시하지 않음)를 형성한다.

다음에, 자성체(111)의 일단측(111a)의 상면 및 타단측(111b)의 상면에 접착제를 도포하고, 일단측(111a)의 상면에 자석(116)의 N극(117)을 고정한 후, 타단측(111b)의 상면에 자석(118)의 S극(19)을 고정한다.

다음에, 미리 U자 형상으로 형성된 제2 자성체(120)의 중간부(123)에 제2 볼록부(125) 및 오목부(126)를 형성한다.

본 실시 형태에서는 볼록부(125)를 조임 가공에 의해 형성하고, 볼록부(125)의 반대측에 오목부(126)를 형성하였으므로, 이 오목부(26)에 자석(116) 및 자석(118)에 의해 발생하는 자력선이 통과하지 않게 되고, 결과적으로 제2 자기 검출부(124)에 자력선이 집중한다. 이 때문에, 자기 검출 소자(127)를 통과하는 자력선이 증가하게 되어, 자기 검출 소자(127)의 출력 단자(129)로부터 출력되는 출력의 감도가 향상하고, 비접촉형 위치 센서의 출력 특성이 향상된다.

다음에, 자석(116)의 S극(121)에 자성체(120)의 일단측(120a)을 접착제에 의해 고정함과 동시에, 타단측(120b)을 자석(118)의 N극(122)에 접착제에 의해 고정한다.

마지막에, 미리 전원 단자(128), 출력 단자(129) 및 GND 단자(130)를 일체로 형성된 자기 검출 소자(127)를 자성체(111)의 자기 검출부(113)와 자성체(120)의 자기 검출부(124) 사이에 위치하도록 별도 부재(도시하지 않음)에 의해 설치한다.

이상과 같이 구성되고, 또한 조립된 본 발명의 실시 형태4의 비접촉형 위치 센서에 대해 다음에 그 동작을 도면을 참조하면서 설명한다.

우선, 자기 검출 소자(127)의 전원 단자(128)에 전원을 접속함과 동시에, GND 단자(130)를 GND에 접지한다. 그리고, 반원부(131) 및 절결부(132)를 가지는회동축으로 이루어지는 피검출물(133)을 자성체(111) 및 자성체(120)의 내측면에 삽입한 후, 피검출물(133)을 회동시킨다.

그리고, 피검출물(133)의 회전 각도가 10도인 경우에는 도18(a)에 도시하는 바와같이, 피검출물(133)의 반원부(131)가 자석(116)의 근방에 위치함과 동시에, 절결부(132)가 자석(118)의 근방에 위치하도록 배치한다. 이 경우, 자석(116)의 N극(117)으로 부터 발생하는 자력선이 자성체(111)의 일단측(111a)으로부터 피검출물(133)의 반원부(131), 자성체(120)의 일단측(120a)을 통해 자석(116)의 S극(121)으로 되돌아간다. 한편, 자석(118)의 N극(122)으로부터 발생하는 자력선은 자성체(120)의 타단측(120b)을 통해 제2 자기 검출부(124)로부터 자기 검출 소자(127)를 통과하여, 자성체(111)의 제1 자기 검출부(113)에 도달하고, 또한 자성체(111)의 타단측(111b)으로부터 자석(118)의 S극(119)으로 되돌아간다. 이 때, 자기 검출 소자(27)의 출력 단자(129)의 출력 전압은 도19에 도시하는 바와같이 약 0.7V로 된다.

피검출물(133)의 회전 각도가 50도인 경우에는 도18(b)에 도시하는 바와같이, 반원부(131)가 자석(116) 및 자석(118)과 수직으로 향하는 방향에 위치하게 되고, 거의 피검출물(133)에 자력선이 흐르지 않게 된다. 이 때, 자석(116)의 N극(117)으로부터 발생하는 자력선이 자성체(111)의 일단측(111a)으로부터 타단측(111b)에 전해지고, 자석(118)의 S극(119), N극(122)을 통해 자성체(120)의 타단측(120b)으로부터 일단측(120a)을 향해 자석(16)의 S극(121)으로 되돌아가도록 루프한다. 결과적으로 자기 검출 소자(127)에는 자력선이 통과하지 않은 상태로 되어 있다. 이 때, 자기 검출 소자(127)의 출력 단자(129)로부터의 출력 전압은 도19에 도시하는 바와같이 약 2.5V로 된다.

또한, 피검출물(133)의 회전 각도가 90도인 경우에는 도19에 도시하는 바와같이 피검출물(133)이 회전하고, 자석(118)의 근방에 위치하게 된다.

이 때, 자석(118)의 N극(122)으로부터 발생하는 자력선이 자성체(120)의 타단측(120b)을 통해 반원부(131), 다시 자성체(111)의 타단측(111b)을 통해 자석(118)의 S극(119)으로 되돌아간다. 한편, 자석(16)의 N극(117)에서 발생하는 자력선은 자성체(111)의 일단측(111a)으로부터 자기 검출부(113)를 통해 자기 검출 소자(127)를 하측방으로부터 상측방으로 향해 통과하고, 자기 검출부(124), 자성체(120)의 일단측(120a)을 통해 자석(116)의 S극(121)으로 되돌아간다. 이 때, 도19에 도시하는 바와같이, 출력 단자(129)로부터의 출력 전압은 약 4.3V가 된다.

즉, 반원부(131)가 자석(116)의 근방에 위치하는 상태에서는 자기 검출 소자(127)에 대해 상측방으로부터 하측방으로 향해 자력선이 통과하는데 대해, 반원부(131)가 자석(118)의 근방에 위치하는 상태에서는 자기 검출 소자(127)에 대해 하측방으로부터 상측방으로 향해 자력선이 통과한다. 따라서, 피검출물(133)의 회전에 따라, 도19에 도시하는 바와같이, 회전 각도에 따른 출력 신호가 출력되고, 이 출력 신호를 컴퓨터(도시하지 않음) 등에 입력하여, 피검출물(133)의 회전 각도를 검출하는 것이다.

여기서, 피검출물(133)이 자석(116) 및 자석(118)의 근방을 통과함으로써, 피검출물(133)에 전자 유도에 의한 자력이 발생하는 경우를 생각할 수 있다.

본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서에 있어서는, 제1 자기 검출부(113)와 제2 자기 검출부(124) 사이에 자기 검출 소자(127)를 형성하였으므로, 자석(116)의 N극(117)으로부터 자성체(111), 자석(118)의 S극(119), 자석(118)의 N극(122) 및 자성체(120)를 통하여 자석(116)의 S극(121)으로 되돌아가는 자력선의 흐름이 피검출물(133)에 작용하는 자력선의 흐름과 독립되어 있다. 결과적으로 자석(116) 및 자석(118)의 전자 유도에 의해 발생하는 피검출물(133)의 자화(磁化)의 영향을 자기 검출 소자(127)가 직접 검출하는 일은 없다. 이 때문에, 종래의 동종의 센서에서 발생한 피검출물(133)의 정방향 및 역방향의 회전에 의해 출력 신호에 히스테리시스가 발생하는 현상을 방지할 수 있다. 이와 같이 본 실시 형태에 의하면, 종래에 없는 특성이 향상된 비접촉형 위치 센서를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 자성체(111) 및 자성체(120)를 U자 형상으로 하였으므로, 자석(116)과 제2 자석(118)이 상호 대략 평행하게 마주 향하게 된다. 이 때문에, 피검출물(133)의 반원부(131)가 최대로 자석(116)에 근접했을 때는 자석(118)측에 절결부(132)가 근접하게 되고, 자석(118)의 자력선이 피검출물(133)을 통과하기 어렵게 된다. 이 때문에, 자기 검출 소자(127)에 최대의 자력선이 통과하게 되고, 결과적으로 자기 검출 소자(127)로부터 출력되는 출력의 감도가 향상된다.

또한, 본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서에 있어서는, 자석(116)을 고정하는 일단측과 자석(118)을 고정하는 타단측의 중간부(112)의 대략 중앙에 자기 검출부(113)를 형성하였는데, 중간부(112)의 일단측 혹은 타단측으로 기울어진 위치에자기 검출부를 형성해도 동일한 효과를 가진다.

또한, 본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서에 있어서는 자성체(111)의 자기 검출부(113)에 상측방으로 향해 돌출하는 볼록부(114)를 형성하고, 자성체(120)의 자기 검출부(124)에 하측방으로 향해 돌출하는 볼록부(125)를 형성했는데, 자기 검출부(113) 및 자기 검출부(124)를 평면 형상으로 해도 동일한 효과를 가진다.

(실시 형태5)

이하, 실시 형태5의 비접촉형 위치 센서에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도20은 실시 형태5의 비접촉형 위치 센서의 분해 사시도, 도21은 그 사시도이다.

또한, 도20, 도21에 도시하는 비접촉형 위치 센서는 기본적으로 실시 형태4에 나타낸 비접촉형 위치 센서와 같은 구성이므로, 동일 구성 부분에는 동일 번호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.

본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서는 자성체(111)의 제1 자기 검출부(141)의 상면과 제2 자성체(120)의 제2 자기 검출부(142)의 하면에 의해 자기 검출 소자(127)를 끼워 지지한 것이다. 이 구성에 의하면, 자기 검출 소자(127)와 자기 검출부(141) 및 자기 검출 소자(127)와 자기 검출부(142)와의 공극이 없어지고, 결과적으로 자기 검출 소자(127)로부터 출력되는 출력 신호의 감도가 향상된다는 작용 효과를 가진다.

또한, 본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서는 자성체(111)의 일단측(111a),타단측(111b), 자성체(120)의 일단측(120a) 및 타단측(120b)의 내측면을 원호 형상으로 함과 동시에, 자성체(111)의 일단측(111a), 타단측(111b), 자성체(120)의 일단측(120a) 및 타단측(120b)의 내측면을 피검출물(133)의 외주에 따르게 한 것이다.

이 구성에 의하면, 자성체(111)와 피검출물(133) 사이의 공극 및 자성체(120)와 피검출물(133) 사이의 공극이 적어지고, 자력선이 공기중을 통과함에 따른 손실이 없어진다. 이 때문에, 자기 검출 소자(127)로부터 출력되는 출력 신호의 감도가 향상된다.

(실시 형태6)

이하, 본 발명의 실시 형태6의 비접촉형 위치 센서에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도22는 본 발명의 실시 형태6의 비접촉형 위치 센서의 사시도, 도23은 센서에 피검출물을 삽입한 상태를 도시하는 사시도이다.

또한, 도22, 도23에 도시하는 본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서는 기본적으로 본 실시 형태4에 나타낸 비접촉형 위치 센서와 동일한 구성이므로 동일 구성 부분에는 동일 번호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.

본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서에 있어서는, 제1 자성체(151) 및 제2 자성체(152)를 단차 형상으로 하고, 상호 대략 평행하게 형성한 제1 자석(116) 및 제2 자석(118)이 서로 대향하지 않도록 다른 평면상에 형성하는 구성으로 한 것이다. 이 구성에 의하면, 자성체(151) 및 자성체(152)를 통하지 않고 자석(116)과 자석(118) 사이의 공기중을 직접 자력선이 통과하는 일이 없어진다. 이 결과, 자기 검출 소자(127)를 통과하는 자력선이 증가하므로, 자기 검출 소자(127)로부터 출력되는 출력 신호의 감도가 향상된다.

(실시 형태7)

이하, 본 발명의 실시 형태7의 비접촉형 위치 센서에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도24는 본 발명의 실시 형태7의 비접촉형 위치 센서의 사시도이다.

또한, 도24에 도시하는 본 실시 형태에 있어서의 비접촉형 위치 센서는 기본적으로 본 실시 형태4에 나타낸 비접촉형 위치 센서와 동일한 구성이므로, 동일 구성 부분에는 동일 번호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다.

본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서에 있어서는, 제1 자성체(111)의 타단측(111b)에 제1 자석 지지 부재(161)를 형성함과 동시에, 제2 자성체(120)의 일단측(120a)에 제2 자석 지지 부재(162)를 형성한 것이다. 자석 지지 부재(161)와 자성체(120)의 타단측(120b)에서 제2 자석(118)을 끼워 지지함과 동시에, 자석 지지 부재(162)와 자성체(111)의 일단측(111a)에서 제1 자석(116)을 끼워 지지하고 있다. 이 때문에, 상호 평행하게 형성한 자석(116)과 자석(118)이 상호 대향하지 않도록 다른 평면상에 형성되어 있다. 또한 자성체(111)의 제1 자기 검출부(113)에 상측방으로 향해 돌출하는 제1 볼록부(114)를 형성함과 동시에, 자성체(120)의 제2 자기 검출부(124)에 하측방으로 향해 돌출하는 제2 볼록부(125)가 형성되어 있다.

본 실시 형태의 구성에 의하면, 자성체(111) 및 자성체(120)를 통하지 않고자석(116)과 자석(118) 사이의 공기중을 직접 자력선이 통과하는 일이 없어진다. 또한, 자기 검출부(113)에 상측방으로 향해 돌출하는 제1 볼록부(114)를 형성함과 동시에, 자기 검출부(124)에 하측방으로 향해 돌출하는 제2 볼록부(125)를 형성하였으므로, 볼록부(114) 및 볼록부(125)에 자석(116) 및 자석(118)에 의해 발생하는 자력선이 집중한다. 이 결과, 자기 검출 소자(127)를 통과하는 자력선이 증가하므로, 자기 검출 소자(127)로부터 출력되는 출력의 감도가 향상된다.

(실시 형태8)

이하, 본 발명의 실시 형태8의 비접촉형 위치 센서에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도25는 본 발명의 실시 형태8의 비접촉형 위치 센서에 피검출물이 삽입된 상태를 도시하는 사시도이다.

본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서는 자기 검출 소자 지지부(212)의 대략 중앙에 센서의 내측으로 돌출하도록 볼록부(213)가 형성되고, 또한, 이 볼록부(213)의 반대측에 오목부(214)가 형성되며, 또한, 볼록부(213)의 선단에 자기 검출 소자(215)를 형성하고 있다. 또한, 자기 검출 소자(215)에는 전원 단자(215a), GND 단자(215b) 및 출력 단자(215c)가 형성되고, 전원 단자(215a)는 전원(도시하지 않음)에 전기적으로 접속됨과 동시에, GND 단자(215b)는 GND(도시하지 않음)에 전기적으로 접속되며, 또한 출력 단자(215c)는 컴퓨터 등(도시하지 않음)에 전기적으로 접속되어 있다.

자기 검출 소자 지지부(212)의 일단에는 제1 자석 지지부(216)를 형성함과동시에, 타단에 제2 자석 지지부(217)를 형성하고, 자기 검출 소자 지지부(212)와 합친 전체로서 U자 형상이 되도록 구성되어 있다. 예컨대 SmCo를 주성분으로 하는 제1 자석(218)은 제1 자석 지지부(216)의 외측면에 N극을 고정 장착하고 있다. 예컨대 SmCo를 주성분으로 하는 제2 자석(219)은 자석 지지부(217)의 외측면에 S극을 고정 장착하고 있다. U자 형상의 보강 자성체(220)는 제1 자성체(211)의 상측방에 형성됨과 동시에, 중간부(221)에 구멍(222)을 가지고, 또한 일단부(223)의 내측에 자석(218)의 S극을 고정 장착하고 있다. 보강 자성체(220)의 타단부(224)의 내측에는 자석(219)의 N극을 고정 장착하고 있다.

본 실시 형태에서는 보강 자성체(220)를 제1 자성체(211)의 상측방에 배치함과 동시에, 보강 자성체(220)에 구멍(222)을 형성하고, 구멍(222)에 피검출물(225)을 관통시키고 있다. 이 때문에, 자석(218)과 자석(2l9)을 직접적으로 결합한 보강 자성체(220)를 구성하게 되어, 결과적으로 자성체(211), 자석(219), 보강 자성체(220) 및 자석(218)으로 이루어지는 자기 회로의 자력선의 양이 커지므로, 자기 검출 소자(215)로부터 출력되는 출력의 감도가 향상되는 작용을 가진다.

또한, 자기 검출 소자 지지부(212)의 내측으로 돌출하는 볼록부(213)를 형성하고, 이 볼록부(213)의 선단부에 자기 검출 소자(215)를 배치하였으므로, 이 볼록부(213)에 자석(218) 및 자석(219)이 발생하는 자력선이 집중하게 되어, 자기 검출 소자(215)로부터 출력되는 출력 신호의 감도가 더욱 향상된다.

이상과 같이 구성된 비접촉형 위치 센서에 대해 다음에 그 조립 방법을 설명한다.

우선, 미리 U자 형상으로 형성된 제1 자성체(211)의 자기 검출 소자 지지부(212)의 대략 중앙에 조임 가공에 의해 내측에 돌출하는 볼록부(213)및 오목부(14)를 형성한다.

이 때, 볼록부(213)의 반대측에 오목부(214)를 형성하였으므로, 이 오목부(214)에 자석(218) 및 자석(219)에 의해 발생하는 자력선이 통과하지 않게 되고, 볼록부(13)의 선단부에 자력선이 집중한다. 이 때문에, 자기 검출 소자(215)를 통과하는 자력선이 더욱 증가하게 되어, 자기 검출 소자(215)로부터 출력되는 출력 신호의 감도가 더욱 증가한다.

다음에, 자성체(211)의 일단측의 제1 자석 지지부(216)의 외측면 및 타단측의 제2 자석 지지부(217)의 외측면에 접착제를 도포하고, 자석 지지부(216)의 외측면에 제1 자석(218)의 N극을 고정한 후, 자석 지지부(217)의 외측면에 제2 자석(219)의 S극을 고정한다.

다음에, 미리 구멍(222)이 형성된 보강 자성체(220)의 일단부(223) 내측면을 자석(218)의 S극에 고정함과 동시에, 자석(219)의 N극에 보강 자성체(220)의 타단부(224)의 내측면을 고정한다. 이 때, 보강 자성체(220)가 자성체(211)의 상측방에 위치하도록 고정한다.

마지막에 미리 전원 단자(215a), GND 단자(215b) 및 출력 단자(215c)를 일체로 형성한 자기 검출 소자(215)를 볼록부(213)의 선단에 고정한다.

전원 단자(215a)에 전원(도시하지 않음)을 접속함과 동시에, GND 단자(215b)를 GND(도시하지 않음)에 접속하여, 5V의 전압을 인가한다. 그리고, 반원부(228) 및 절결부(229)를 형성한 피검출물(225) 자성체(211)의 내측 및 보강 자성체(220)의 구멍(222)에 삽입한 후, 상기 피검출물(225)을 회동시킨다.

그리고, 도26(a)에 도시하는 상태를 피검출물(225)의 회전 각도를 10도로 한다. 이 때, 피검출물(225)의 반원부(228)가 자석(218)의 근방에 위치함과 동시에, 절결부(229)가 자석(219)의 근방에 위치하게 된다. 자석(218)의 N극에서 발생하는 자력선의 일부는 피검출물(225)을 통해 자기 검출 소자(215)를 통과하여, 볼록부(213)에 흐르고, 자성체(211)의 타단측의 자석 지지부(217)에 도달하며, 자석(219)의 S극에 도달한다. 이 때, 출력 단자(215c)의 출력 전압은 도27에 도시하는 바와같이 약 0.7V로 된다. 또한, 도26(b)에 도시하는 바와같이 피검출물(225)의 회전 각도가 50도인 경우에는 반원부(228)가 자석 지지부(216) 및 자석 지지부(217)의 양방에 대해 수직으로 향하는 방향에 위치하게 된다. 그리고, 피검출물(225)과 자석 지지부(216) 및 피검출물(225)과 자석 지지부(217)의 거리가 양방 모두 작아지므로, 자석(218)의 N극에서 발생하는 자력선이 피검출물(225), 자석 지지부(217)를 통해 자석(219)의 S극에 도달한다. 이 결과, 자기 검출 소자(215)에는 자력선이 통과하지 않는 상태로 된다. 그리고, 이 때, 출력 단자(215c)의 출력 전압은 도27에 도시하는 바와같이 약 2.5V로 된다. 또한, 도26(c)에 도시하는 바와같이 피검출물(225)의 회전 각도가 90도인 경우에는 반원부(228)가 자석(219)의 근방에 위치함과 동시에, 절결부(229)가 자석(218)의 근방에 위치하게 된다. 이 때,자석(218)의 N극에서 발생하는 자력선의 일부가 자석 지지부(216)를 통해 볼록부(213)로 흐르고, 자기 검출 소자(215), 피검출물(225)을 통하여 자석 지지부(217)에 도달하고, 자석(219)의 S극에 도달한다. 이 때, 출력 단자(215c)의 출력 전압은 도27에 도시하는 바와같이 약 4.3V로 된다.

즉, 반원부(228)가 자석(218)의 근방에 위치하는 상태에서는 자기 검출 소자(215)에 대해 피검출물(225)로부터 볼록부(213)로 향해 자력선이 통과하는데 대해, 반원부(228)가 자석(219)의 근방에 위치하는 상태에서는 자기 검출 소자(215)에 대해, 볼록부(213)로부터 피검출물(225)로 향해 자력선이 통과한다. 따라서, 피검출물(225)의 회전에 따라, 도27에 나타내는 바와같이 회전 각도에 따른 출력 신호가 출력된다. 이 출력 신호를 컴퓨터(도시하지 않음) 등에 입력하여, 피검출물(25)의 회전 각도를 검출하는 것이다.

상기 본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서에 있어서는, 자성체(211)의 내측에 피검출물(225)을 형성하였으므로, 피검출물(225)의 회전 각도에 따라, 피검출물(225)과 볼록부(213) 사이의 자속밀도가 변화하는 것이다. 이 때문에, 종래의 동종 센서에 비해 상기 실시 형태1과 같은 유리한 효과를 가진다.

또한, 본 실시 형태에서는 자성체(211)를 U자 형상으로 하였으므로, 자석 지지부(216)와 자석 지지부(217)가 상호 대략 평행하게 마주 향하므로, 반원부(228)가 최대로 자석 지지부(216)에 근접했을 때, 자석 지지부(217)에 절결부(229)가 근접하게 된다. 이 결과, 자석(218)및 자석(219)에서 발생하는 최대의 자력선이 자기 검출 소자(215)를 통과하여, 볼록부(213)로 흐르므로, 자기 검출 소자(215)로부터출력되는 출력의 감도가 향상된다.

또한, 본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서에 있어서는 보강 자성체(220)를 자성체(211)의 상측방에 위치하여 형성하는 구성으로 하였지만, 도28에 도시하는 바와같이, 보강 자성체(230)를 자성체(211)와 동일 평면상에 형성해도 동일한 효과를 가진다.

(실시 형태9)

이하, 본 발명의 실시 형태9의 비접촉형 위치 센서에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도29는 본 발명의 실시 형태9의 비접촉형 위치 센서에 피검출물이 삽입된 상태를 도시하는 사시도이다.

또한, 도29에 도시하는 본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서에 있어서는 실시 형태8에 나타낸 도25와 동일한 구성이므로, 동일 구성 부품에는 동일 번호를 부여하여 상세한 설명은 생략한다.

본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서에 있어서는 실시 형태8의 보강 자성체 대신에, 일단에 제1 자석(218)의 S극이 고정됨과 동시에 타단이 제1 자성체(211)의 제1 자석 지지부(216)의 상측방에 배치된 제2 자성체(231)를 형성하고 있다. 또한, 제2 자석(219)의 N극과 일단이 고정됨과 동시에, 타단이 자성체(211)의 제2 자석 지지부(217)의 상측방에 배치된 제3 자성체(232)를 형성하고 있다. 그리고, 자성체(211)의 내측 및 자성체(231)와 자성체(232) 사이에 형성되는 공극내에 피검출물의 회동축으로 이루어지는 피검출물(225)을 형성하고 있다.

피검출물(225)이 자석(218) 및 자석(219)의 근방을 통과함으로써, 피검출물(225)에 전자 유도에 의한 자력이 발생하는 경우를 생각할 수 있다. 본 실시형태에서는 자성체(211)의 내측에 형성되는 공극내 및 자성체(231)와 자성체(232) 사이에 형성되는 공극내에 피검출물(225)을 형성하고 있다. 이 때문에, 자성체(211)에 의해 피검출물(225)을 통과하는 자력선의 방향과 자성체(231) 및 자성체(232)에 의해 피검출물(225)에 통과하는 자력선의 방향이 상호 반대로 된다. 이와 같이, 피검출물(225)의 회전에 따라, 전자 유도에 의해 피검출물(225)에 발생하는 자력의 방향이 서로 반대가 되므로, 피검출물(225)에 발생한 자력이 없어지고, 피검출물(225)을 통과하는 자력이 안정된다고 하는 작용 효과를 가진다.

또한, 자성체(231) 및 자성체(232)의 피검출물(225)에 접하는 내측면을 원호 형상으로 함과 동시에, 자성체(231) 및 자성체(232)의 내측면을 피검출물(225)에 맞추었으므로, 자성체(231)와 피검출물(225) 사이의 공극 및 자성체(232)와 피검출물(225) 사이의 공극이 적어진다. 결과적으로, 자력선이 공기중을 통과함에 따른 손실이 적어지므로, 자기 검출 소자(215)로부터 출력되는 출력 신호의 감도가 향상되는 작용 효과를 가진다.

(실시 형태10)

도30은 본 발명 실시 형태10의 비접촉형 위치 센서에 피검출물이 배치된 상태를 도시하는 사시도, 도31은 동일한 센서를 뒤쪽에서 본 사시도이다.

도30, 도31에 있어서, U자 형상의 제1 자성체(311)는 중간부(312)의 상면에 제1 자기 검출부(313)를 형성함과 동시에, 자기 검출부(313)에 상측방으로 향해 돌출되는 제1 볼록부(314)를 형성하고, 또한 이 제1 볼록부(14)의 반대측에 오목부(315)를 형성하고 있다. 또한, 자성체(311)의 일단측(311a)의 상면에, 예컨대 SmCo를 주성분으로 하는 제1 자석(316)의 N극(317)을 고정함과 동시에, 자성체(311)의 타단측(311b)에 SmCo를 주성분으로 하는 제2 자석(318)의 S극(319)을 고정하고 있다. U자 형상의 제2 자성체(320)는 일단측(320a)의 하면에 자석(316)의 S극(321)을 고정함과 동시에, 타단측(320b)의 하면에 자석(318)의 N극(322)을 고정하고 있다. 자성체(320)의 중간부(323)의 하면에는 자성체(311)의 자기 검출부(313)와 대향하도록 제2 자기 검출부(324)를 형성하고 있다. 또한, 자성체(320)의 자기 검출부(324)에는 하측방으로 향해 돌출되는 제2 볼록부(325)를 형성하고, 또한 볼록부(325)의 반대측에 오목부(326)를 형성하고 있다. 자기 검출 소자(327)는 자기 검출부(313)와 자기 검출부(324)에 의해 끼워 지지되어 있다.

본 실시 형태에서는 자기 검출부(313)의 상면과 자기 검출부(324)의 하면에 의해 자기 검출 소자(327)를 끼워 지지하였으므로, 자기 검출 소자(327)와 자기 검출부(313) 및 자기 검출 소자(327)와 자기 검출부(324)의 공극이 없어지고, 자기 검출 소자(327)로부터 출력되는 출력 신호의 감도가 향상된다.

또한, 자기 검출부(313)에 상측방으로 향해 돌출되는 볼록부(314)를 형성함과 동시에, 자기 검출부(324)에 하측방으로 향해 돌출하는 볼록부(325)를 형성하였으므로, 볼록부(314) 및 볼록부(325)에 자석(316) 및 자석(318)의 자력선이 집중한다. 따라서, 자기 검출 소자(327)로부터 출력되는 출력의 감도가 향상되므로, 비접촉형 위치 센서의 출력 특성이 향상된다.

상기 자기 검출 소자(327)에는 전원 단자(328), 출력 단자(329) 및 GND단자(330)가 형성되어 있고, 그 접속은 상기 실시 형태와 동일하다.

피검출물(331)은 중앙에 외직경이 큰 피검출부(332)를 형성하고, 피검출부(332)의 길이는 자성체(311) 및 자성체(320)의 일단측 및 타단측 폭보다도 길게 설정되어 있다. 또한, 자성체(311)의 일단측(311a)의 폭을 자성체(320)의 일단측(320a)의 폭과 대략 동일하게 함과 동시에, 자성체(311)의 타단측(311b)의 폭을 자성체(320)의 타단측(320b)의 폭과 대략 동일하게 하고 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 피검출물(331)의 검출 가능 거리를 일단측(311a)의 폭과, 타단측의 폭(311b)과, 일단측(311a)과 타단측(311b)과의 공극과의 합에서 피검출부(332)의 길이를 뺀 거리로 하고 있다.

이 구성에 의하면, 자성체(311) 및 자성체(320)의 일단측의 피검출물(331)의 이동 방향의 단부에 피검출부(332)의 일단이 위치하는 부분에서 자성체(311) 및 자성체(320)의 타단측의 피검출물(331)의 이동 방향의 단부에 피검출부(332)의 타단이 위치하는 부분까지, 피검출물(331)이 이동한다. 따라서, 이동 거리의 전체 영역에 걸쳐 출력 특성의 직선성이 안정된다는 작용을 가진다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 일 실시 형태의 비접촉형 위치 센서에 대해 다음에 그 조립 방법을 설명한다.

우선, 미리 U자 형상으로 형성된 제1 자성체(311)의 중간부에 제1 볼록부(314) 및 오목부(315)를 형성한다.

다음에, 자성체(311)의 일단측(311a)의 상면 및 타단측(311b)의 상면에 접착제를 도포하고, 일단측(311a)의 상면에 제1 자석(316)의 N극(317)을 고정하고, 타단측(311b)의 상면에 제2 자석(318)의 S극(319)을 고정한다.

다음에, 미리 U자 형상으로 형성된 제2 자성체(320)의 중간부(323)에 제2 볼록부(325) 및 오목부(326)를 형성한다.

본 실시 형태에서는 자성체(320)에 오목부(326)를 형성하였으므로, 오목부(326)에 자석(316) 및 자석(318)의 자력선이 통과하기 어렵게 되고, 따라서, 제2 자기 검출부(324)에 자력선이 집중한다. 이에 따라 자기 검출 소자(327)를 통과하는 자력선이 증가하게 되어, 자기 검출 소자(327)의 출력 단자(329)로부터 출력되는 출력의 감도가 향상되므로, 비접촉 위치 센서의 출력특성이 향상된다.

다음에, 자석(316)의 S극(321)에 자성체(320)의 일단측(320a)을 접착제에 의해 고정함과 동시에, 타단측(320b)을 자석(318)의 N극(322)에 접착제에 의해 고정한다.

마지막에, 미리 전원 단자(328), 출력 단자(329) 및 GND 단자(330)가 일체로 형성된 자기 검출 소자(327)를 자기 검출부(313)와 자기 검출부(324) 사이에 위치하도록 별도 부재(도시하지 않음)에 의해 지지한다.

우선, 전원 단자(328)에 전원(도시하지 않음)을 접속함과 동시에, GND 단자(330)를 GND(도시하지 않음)에 접지한다. 그리고, 피검출부(332)를 형성한 피검출물(331)을 일단측(311a) 및 타단측(311b)과 일단측(320a) 및 타단측(320b) 사이에 배치한 후, 상기 피검출물(332)을 화살표 방법으로 직진 이동시킨다.

이 때, 도32(a)에 도시하는 바와같이, 일단측(311a)의 폭을 A, 일단측(311a)과 타단측(311b)의 간극 폭을 B, 타단측(311b)의 폭을 C, 피검출부(32)의 길이를 D로 한다. 그리고, 일단측(311a)과 타단측(311b) 간극의 중점에 피검출부(332)의 중점이 위치할 때를, 피검출물(331)의 이동 위치 0mm로 한다.

우선, 도32(a)에 도시하는 바와같이, 피검출부(332)의 타단측 단부가 타단측(311b)의 단부에 위치하는 경우, 즉, 피검출부(332)의 위치가 -(C+B/2-D/2)mm인 상태에서는 피검출부(332)가 자석(318)의 근방에 위치함 과 동시에, 자석(316)으로부터 가장 멀어진다. 이 때, 자석(318)의 N극(322)으로부터 발생하는 자력선이 자성체(320)의 타단측(320b)에서 피검출부(332), 타단측(311b)을 통하여 자석(318)의 S극(319)으로 되돌아간다. 또한, 자석(316)의 N극(317)으로부터 발생하는 자력선은 일단측(311a)을 통하여 자기 검출부(313)로부터 자기 검출 소자(327)를 통과하여, 자기 검출부(324)에 도달하고, 또한 일단측(320a)으로부터 자석(316)의 S극(21)으로 되돌아간다. 이 때, 도33에 도시하는 바와같이, 자기 검출 소자(327)의 출력 단자(29)의 출력 전압은 약 0.7V로 된다.

본 실시 형태에서는 피검출부(332)의 길이 D를 자성체(311) 및 자성체(320)의 타단측의 폭 C보다도 길게 하였으므로, 피검출부(332)가 자성체(311) 혹은 자성체(320)의 근방에 위치하는 상태에 있어도, 피검출부(332)의 직선적인 미소한 변위에 대해 자성체(311) 및 자성체(320)를 통과하는 자계가 변화하게 되고, 따라서, 출력 특성이 안정된다는 작용 효과를 가진다.

또한, 피검출부(332)가 위치 0mm인 경우에는 도32(b)에 도시하는 바와같이 피검출부(332)가 자석(316) 및 자석(318)과 등거리에 위치하게 되고, 피검출부(332)에의 자력선이 상쇄된다. 이 때, 자석(316)의 N극(317)으로부터 발생하는 자력선이 일단측(311a)에서 타단측(311b)(도시하지 않음)에 전해지고, 또한 자석(318)의 S극(319), N극(322)을 통해 타단측(320b)으로부터 일단측(320a)으로 향하고, 자석(316)의 S극(321)으로 되돌아가도록 루프한다. 이 때, 자기 검출 소자(327)에는 자력선이 통과하지 않은 상태로 되어있다. 그리고, 출력 단자(329)로부터의 출력 전압은 도33에 도시하는 바와같이, 약 2.5V로 된다. 또한, 피검출부(332)의 위치가(A+B/2-D/2)mm인 경우에는 도32(c)에 도시하는 바와같이, 피검출부(332)가 자석(316)의 근방에 위치하게 된다. 이 때, 자석(316)의 N극(317)으로부터 발생하는 자력선이 일단측(311a)을 통해 피검출부(332), 다시 일단측(320a)을 통해 자석(316)의 S극(321)으로 되돌아가게 된다. 또한, 자석(318)의 N극(322)으로부터 발생하는 자력선은 타단측(320b)에서 자기 검출부(324)를 통해 자기 검출 소자(327)를 상측방으로부터 하측방으로 향해 통과하고, 자기 검출부(313), 타단측(311b)을 통해 자석(318)의 S극(319)으로 되돌아간다. 이 때, 출력 단자(329)로부터의 출력 전압은 도33에 도시하는 바와같이 약 4.3V로 된다. 즉, 피검출부(332)가 자석(318)의 근방에 위치하는 상태에서는 자기 검출 소자(327)에 대해 하측방으로부터 상측방으로 향해 자력선이 통과하는데 대해, 피검출부(332)가 자석(316)의 근방에 위치하는 상태에서는 자기 검출 소자(327)에 대해 상측방으로부터 하측방으로 향해 자력선이 통과한다. 따라서, 피검출부(332)의직선적인 왕복 운동에 따라, 도33에 도시하는 바와같이 출력 단자(29)로부터 피검출물의 위치에 따른 출력 신호가 출력된다. 이 출력 신호를 컴퓨터(도시하지 않음) 등에 입력하여, 피검출부(332)의 위치를 검출하는 것이다.

여기서, 비접촉형 위치 센서를 장기간에 걸쳐 사용하는 경우를 생각하면, 본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서에 있어서는, 일단측(311a) 및 타단측(311b)과 일단측(320a) 및 타단측(320b) 사이, 또는 근방에 위치하여 피검출물(331)을 형성하고 있다. 이 때문에, 피검출물(331)이 비접촉형 위치 센서에 대해 전혀 슬라이딩 접합하지 않는다. 따라서, 자성체(311) 및 자성체(320)와 피검출물(331)의 거리가 슬라이딩 마모에 의해 변동하지 않는다. 이 때문에, 장기간에 걸쳐 고정밀도로 위치 검출 가능한 비접촉형 위치 센서를 제공할 수 있다.

또한, 자성체(311) 및 자성체(320)를 U자 형상으로 하였으므로, 일단측(311a)을 타단측(311b)과 상호 폭방향으로 일직선상에 형성함과 동시에, 일단측(320a)을 타단측(320b)과 상호 폭방향으로 일직선상에 형성할 수 있다. 이 때문에, 자성체의 일단측으로부터 타단측의 방향과 피검출물(331)의 이동 방향을 대략 평행하게 배치할 수 있다. 따라서, 자성체의 일단측 및 타단측에 근접시켜 피검출부(332)를 이동시킬 수 있으므로, 비검출 위치 센서의 출력 감도가 향상된다.

또한, 본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서에 있어서는, 자석(316)을 고정하는 일단측과 자석(318)을 고정하는 타단측 사이를 중간부(312)로 하고, 중간부(312)의 대략 중앙에 자기 검출부(313)를 형성하는 구성으로 했는데, 중간부(312)의 일단측 혹은 타단측으로 기울어진 위치에 자기 검출부(313)를 형성해도 동일한 효과를 가진다.

또한, 본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서에 있어서는, 자기 검출부(313)에 상측방으로 향해 돌출하는 볼록부(314)를 형성함과 동시에, 자기 검출부(324)에 하측방으로 향해 돌출하는 볼록부(325)를 형성하는 구성으로 했는데, 자기 검출부(313) 및 자기 검출부(324)를 평면 형상으로 해도 동일한 효과를 가진다.

또한, 본 실시 형태의 비접촉형 위치 센서에 있어서는, 피검출부(332)를 원통 형상의 구성으로 했는데, 반원통 형상 혹은 각주 형상으로 해도 동일한 효과를 가진다.

이상과 같이 본 발명의 구성에 의하면, 피측정물 자체의 회전 또는 직진 운동에 의해, 위치 센서의 자속 밀도가 변화하므로, 종래와 같은 자속 셔터 등의 복잡한 부재를 형성하지 않고, 피측정물의 회전 각도나 이동 속도를 용이하게 검출할 수 있다. 또한 피측정물의 회동축이 편심된 경우라도, 종래와 같이 회동축의 선단부측에 자속 셔터를 수직 방향으로 부착한 구성이 아니므로, 회동축 회전 각도의 검출도 정확하게 행할 수 있다. 또한, 비접촉형 위치 센서를 상대측 회동축에 부착한 경우에도, 종래와 같은 자속 셔터 등의 복잡한 부재가 없으므로, 피측정물과 위치 센서를 근접시켜 부착할 수 있다.

이 때문에, 본 발명의 비접촉형 위치 센서는 장기 신뢰성을 필요로 하는 각종 회전 각도 검출, 위치 검출 등의 용도에 폭넓게 사용할 수 도 있다.

Claims

적어도 1개의 자석 및 자기적으로 연속된 자성체로 구성된 자기 회로와, 상기 자기 회로중에 배치된 적어도 1개의 자기 검출 소자와, 상기 자기 회로중에 배치된 피검출물로 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제1항에 있어서, 상기 자성체는 비연속 부분을 가지고, 상기 비연속 부분 또는 상기 비연속 부분과 상기 자석 사이에 상기 피검출물이 배치된 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제1항에 있어서, 상기 자성체는 선단이 대략 L자 형상을 가지는 2개의 자성체로 이루어지고, 상기 2개의 자성체의 선단의 적어도 한쪽에 상기 자성 검출 소자가 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제1항에 있어서, 상기 자성체는 상기 자석의 한쪽 극을 대략 중앙에 배치하고, 상기 자성체는 양단의 선단부가 대략 L자 형상을 가짐과 동시에, 상기 피검출물은 상기 자석의 상기 한쪽 극과 반대 극과 상기 자성체 선단 사이에 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제1항에 있어서, 상기 자기 회로는 자기적으로 폐회로의 자성체와 상기 폐회로의 자성체 내측에 배치된 2개의 자석으로 구성되고, 상기 자기 검출 소자는 상기 폐회로의 자성체의 내측에 배치되며, 상기 피검출물이 상기 2개의 자석 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제1항 내지 제5항에 있어서, 상기 피검출물은 단면이 부채 형상, 반원 형상 및 I형상에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제1항 내지 제4항에 있어서, 상기 자성체의 선단이 상기 자석의 N극과 S극을 연결하는 축에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제5항에 있어서, 상기 자기 검출 소자를 배치하는 부분의 상기 자성체의 두께가 상기 자성체의 다른 부분의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제5항에 있어서, 상기 자기 검출 소자를 배치하는 부분의 상기 자성체가 상기 자성체의 다른 부분과 단차를 가지는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제5항에 있어서, 상기 2개의 자석의 횡폭이 상기 피검출물의 직경에 대략 일치해 있는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제1항에 있어서, 상기 자기 회로는 제1의 U자 형상 자성체와, 제2의 U자 형상 자성체와, 2개의 자석으로 구성됨과 동시에, 상기 2개의 자석은 상하로 배치된 상기 2개의 U자 형상 자성체 사이에 배치되고, 상기 자기 검출 소자는 상기 2개의 U자 형상 자성체의 대략 중앙 부분 사이에 배치되고, 상기 피검출물은 상기 2개의 U자 형상 자성체의 U자 내부에 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제11항에 있어서, 상기 자기 검출 소자를 배치하는 부분의 상기 U자 형상 자성체가 상기 U자 형상 자성체의 다른 부분과 단차를 가지는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제12항에 있어서, 상기 자기 검출 소자를 배치하는 부분의 상기 제1 및 제2의 U자 형상 자성체가 상기 자기 검출 소자를 통해 서로 접해 있는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제11항에 있어서, 상기 2개의 U자 형상 자성체의 적어도 하나는 상기 피검출물의 외형에 접하는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제11항에 있어서, 상기 2개의 U자 형상의 자성체는 단차를 가지고, 상기 2개의 자석이 단차를 가지고 대향하는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제11항에 있어서, 상기 2개의 U자 형상의 자성체는 다시 자석 지지 부분을 가지고, 상기 2개의 자석이 단차를 가지고 대향하는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제1항에 있어서, 상기 자기 회로는 제1의 U자 형상 자성체와, 상기 제1의 U자 형상 자성체보다 큰 제2의 U자 형상 자성체와, 2개의 자석으로 구성됨과 동시에, 상기 2개의 자석은 상기 2개의 U자 형상 자성체 사이에 배치되고, 상기 자기 검출 소자는 상기 제1의 U자 형상 자성체의 U자 내측에 배치된 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제17항에 있어서, 상기 제1의 U자 형상 자성체와 상기 제2의 U자 형상 자성체가 동일 평면상에 배치된 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제17항에 있어서, 상기 제1의 U자 형상 자성체와 상기 제2의 U자 형상 자성체가 대략 직각으로 배치된 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제19항에 있어서, 상기 제2의 U자 형상 자성체의 대략 중앙에 상기 피검출물을 삽입하는 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제19항에 있어서, 상기 제2의 U자 형상 자성체가 2개의 부분으로 구성되고, 상기 2개의 부분의 접합 부분에 상기 피검출물을 삽입하는 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제1항에 있어서, 상기 자기 회로는 제1의 U자 형상 자성체와, 제2의 U자 형상 자성체와, 2개의 자석으로 구성됨과 동시에, 상기 2개의 자석은 상하로 배치된 상기 제1과 제2의 U자 형상 자성체 사이에 배치되고, 상기 자기 검출 소자는 상기 제1과 제2의 U자 형상 자성체의 대략 중앙 부분 사이에 배치되고, 상기 피검출물은 상기 제1의 U자 형상 자성체의 양단부와 상기 제2의 U자 형상 자성체의 양단부 사이에 직진 이동 가능하도록 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제22항에 있어서, 상기 제1의 U자 형상 자성체의 일단측의 폭을 상기 제2의 U자 형상 자성체의 일단측의 폭과 대략 같게 함과 동시에, 상기 제1의 U자 형상 자성체의 타단측의 폭을 상기 제2의 U자 형상 자성체의 타단측 폭과 대략 같게 하고, 또한 상기 피검출물의 검출 가능 거리를 상기 일단측의 폭과, 상기 타단측의 폭과, 상기 일단측과 상기 타단측의 간극의 합으로부터 상기 피검출물의 피검출부 길이를 뺀 거리로 한 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제23항에 있어서, 상기 피검출부의 길이를 상기 일단측의 폭 및 상기 타단측의 폭보다 길게 한 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제22항에 있어서, 상기 자기 검출 소자를 배치하는 부분의 상기 제1 또는 제2의 U자 형상 자성체의 일부가 상기 제1 또는 제2의 U자 형상 자성체의 다른 부분과 단차를 가지는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.
제25항에 있어서, 상기 자기 검출 소자를 배치하는 부분의 상기 제1 또는 제2의 U자 형상 자성체가 상기 자기 검출 소자를 통해 서로 접해 있는 것을 특징으로 하는 비접촉형 위치 센서.