JPH0337512A

JPH0337512A - 検出装置

Info

Publication number: JPH0337512A
Application number: JP17246589A
Authority: JP
Inventors: Yoshimoto Odakawa; 小田川　良基; Yasushi Yanagisawa; 柳沢　靖
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1989-07-04
Filing date: 1989-07-04
Publication date: 1991-02-18

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、検出装置に関し、容器と、磁性流体と、可動
体と、検出器とを含み、可動体は、少なくとも２つの磁
極を相対する両側に有していて、２つの磁極のまわりに
何着する磁性流体により、２つの磁極か水平方向の両側
に位置し容器との間の相対的回転変位を許容するように
、容器の内部に支持し、容器及び可動体の相対的回転変
位を検出器によって検出することにより、回転角度、傾
斜角度、加速度Ｊ振動または磁気等の検出等に幅広く適
用でき、しかも、容器と可動体との間の相対的回転変位
に対する摩擦抵抗か小さく、微小変位でも連続的に確実
に検出でき、更に、構造的に堅牢で、取扱いの容易な検
出装置が得られるようにしたものである。

〈従来の技術〉永久磁石を磁性流体で支持して容器内に収納し、容器と
永久磁石との間の相対的回転変位を、磁気感応素子によ
り検出する従来技術としては、傾斜角度検出装置（例え
ば実開昭６３−１４１４１５号、特開昭６３−３１７７
１２号）や、方位センサ（例えば実開昭６３−１０１８
１０号）等が知られている。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、上述した傾斜角度検出装置では、水平面
を基準にして上下方向に着磁された永久磁石を使用し、
この永久磁石を、検出しようとする傾斜角度を有する容
器の底面において、磁性流体中に浮かべるように支持し
、水平角度が底面に設定された傾斜角度をキャンセルす
る位置まで変化したとき、永久磁石の水平方向への移動
を利用して、傾斜角度を検出する構成であるため、傾斜
角度が連続して変化するような場合、その連続する変化
を検出することができない。

また、実開昭６３−１０１８１０号公報に開示された方
位センサは、地磁気により、永久磁石が水平面に対して
実質的に垂直な軸を中心として面回転したとき、永久磁
石の磁界の方向から方位を検出するものであるため、傾
斜角、回転角、加速度、振動等を検出することができな
い。

そこで、本発明の課題は、上述する従来の問題点を解決
し、回転角度、傾斜角度、加速度、振動または磁気等の
検出に幅広く適用でき、しかも、容器と可動体との間の
相対的回転変位に対する摩擦抵抗が小さく、微小変位で
も連続的に確実に検出でき、更に、構造的に堅牢て、取
扱いの容易な検出装置を提供することである。

〈課題を解決するための手段〉上述する課題解決のため、本発明は、容器と、磁性流体
と、可動体と、検出器とを含む検出装置であって、前記可動体は、少なくとも２つの磁極を相対する両側に
有していて、前記２つの磁極のまわりに付着する前記磁
性流体により、前記２つの磁極が水平方向の両側に位置
し前記容器との間の相対的回転変位を許容するように、
前記容器の内部に支持されており、前記容器及び前記可動体の相対的回転変位を前記検出器
によって検出することを特徴とする。

く作用〉可動体は、少なくとも２つの磁極を相対する両側に有し
ていて、２つの磁極のまわりに付着する磁性流体により
、２つの磁極が水平方向の両側に位置し容器との間の相
対的回転変位を許容するように、容器の内部に支持され
ているので、容器が水平軸線の周りに回転し、または傾
斜した場合、可動体は、重力の作用を受けてそのままの
位置を保ち、可動体と容器との間に相対的回転変位を生
じる。本発明においては、このときの容器及び可動体の
相対的回転変位を、検出器によって検出する。

可動体と容器との相対的回転変位は、回転角度、傾斜角
度または振動等によって生じる。従って、本発明によれ
ば、回転角度、傾斜角度または振動等を検出し得る検出
装置を実現できる。

容器と可動体と間の相対的回転変位は、加速度または可
動体に対する外部磁界によっても同様に生じる。従って
、加速度及び外部磁界を検出する検出装置としても利用
できる。

容器と可動体との間の相対回転変位は連続的である。従
って、連続式の検出装置を容易に実現できる。

しかも、可動体は、磁極に付着した磁性流体を介して容
器の内壁面に案内されながら回転するので、容器と可動
体との間の相対的回転変位に対する摩擦抵抗が小さく、
微小変位も迅速に確実に検出できる。

更に、容器と、容器内に収納された磁性流体と、磁極を
有し磁極に付着した磁性流体により容器内に回転可能に
支持される可動体とより構成されているので、構造的に
堅牢で、取扱いの容易な検出装置が得られる。

〈実施例〉第１図は本発明に係る検出装置の原理的な構成を示す斜
視図である。図において、１は容器、２は磁性流体、３
は可動体、４は検出器をそれぞれ示している。

容器１は非磁性材料で構成し、その内部に磁性流体２及
び可動体３を収納する収納部１０１を有している。収納
部１０１の内壁面１０２は、円形状となっている。収納
部１０１の軸方向の両側は開口しているが、実際には、
磁性流体２の蒸発を防ぐための蓋が必要である。

磁性流体２の組成は周知である。例えば、コバルト、鉄
またはニッケル等の金属磁性分を、ケロシン、水等の粘
性の低い液体中に分散し、界面活性剤を添加した組成で
ある。磁性流体２は、容器１の収納部１０１の容積より
は小さい体積とする。

可動体３は、少なくとも２つの磁極Ｎ、Ｓを有している
。磁極Ｎ、Ｓは永久磁石または電磁石によって構成でき
る。磁極Ｎ、Ｓは、可動体３の相対する両側に配置され
ており、図示の可動体３は、外周が円形状の磁石となっ
ていて、直径方向の両側に磁極Ｎ、Ｓを有している。

可動体３は、２つの磁極Ｎ、Ｓのまわりに付着する磁性
流体２により、２つの磁極Ｎ、Ｓが水平方向の両側に位
置し容器１との間の相対的回転変位を許容するように、
容器１の内部に支持されている。

検出器４は、容器１及び可動体３の相対的回転変位を検
出する。図示において、検出器４は磁気感応素子で構成
されており、容器１の外壁面に体内に取付けられている
。検出器４は、容器１及び可動体３の相対的回転変位を
検出することが目的であるので、その構成の仕方によっ
ては、磁気感応素子の他に、光センサ等の他のセンサも
使用できる。また、磁気感応素子を使用する場合でも、
ホール素子、磁気抵抗素子等の連続的検知の可能なセン
サの他に、リートスイッチで代表されるオン、オフ系セ
ンサも使用できる。

磁性流体２は、前述したように、容器２の収納部１０１
の容積よりも小さい体積であり、極Ｎ、Ｓに集中的に付
着し、両磁極Ｎ、Ｓの間の中間部では付着量が減少する
。しかも、可動体３は、２つの磁極Ｎ、Ｓのまわりに付
着する磁性流体２により、２つの磁極Ｎ、Ｓが水平方向
の両側に位置し容器１との間の相対的回転変位を許容す
るように、容器１の内部に支持されている。

この状態で、容器１が回転し、または傾斜した場合、可
動体３は重力の作用を受けて静止した状態であるので、
可動体３と容器１との間に相対的回転変位を生じる。こ
の相対的回転変位を、検出器４によって検出する。容器
１の回転及び傾斜は、回転角度、傾斜角度または振動等
によって変化するから、回転角度、傾斜角度または振動
を検出する検出装置として使用できる。

また、可動体３は、磁極Ｎ、Ｓに付着した磁性流体２を
介して、容器１の内壁面１０２に案内されながら回転す
るので、容器１と可動体３との間の相対的回転変位に対
する摩擦抵抗が小さく、連応性に優れ、微小変位も確実
に検出できる。

更に、容器１と可動体３と間の相対的回転変位は、加速
度または外部磁界による可動体３の回転変位によっても
同様に生じる。従って、加速度及び外部磁界を検出する
検出装置としても利用できる。

しかも、容器１と可動体３との間の相対回転変位は連続
的である。従って、検出器４として、ホール素子や磁気
抵抗素子等の連続検知の可能なセンサを使用することに
より、回転変位を連続的に検出する検出装置を容易に実
現できる。

次に、検出器４として、ホール素子や磁気抵抗素子等の
連続検知センサを使用した場合を例にとり、相対的回転
変位と検出器出力との関係を第２図を参照して説明する
。第２図において、横軸に回転角度をとると共に、その
時の可動体３と容器１との相対的回転位置を図示し、縦
軸に検出器出力をとっである。可動体３と容器１との相
対的回転位置は、検出器４の位置によって表示されてい
る。

まず、検出器４が可動体３の磁極Ｓ極と対向する位置に
あるときを、回転変位零の基準位置とすると、この基準
位置で検出出力か最小になる。そして、矢印ａ方向に４
５度回転した位置で最大、９０度回転した位置で最小、
１３５度回転した位置で最大、１８０度回転した位置で
最小となるカーブを描いて変化する。従って、検出器出
力から回転角度を検出することができる。

次に、本発明に係る種々の実施態様について説明する。

第３図〜第９図は、可動体３の変形例を示している。第
３図に示す可動体３は、非磁性体また磁性体で構成され
た基体３１の直径方向の両側に、磁石３２．３３を配置
した構成となっている。この実施例は、可動体３の全体
を磁石で構成することは、必ずしも必要でないことを示
唆している。

第４図の実施例では、可動体３は、両端側に磁′Ｆｉ１
Ｎ、Ｓを有する磁石で構成されている。この実施例は、
可動体３の外形が必ずしも円形状である必要はないこと
を示している。

第５図は可動体３の外周に複数の磁極Ｎ、Ｓを有する例
を示している。各磁、ｉＮ、Ｓは、磁極Ｎ−３の配置方
向に対して、その中間部において、直交する方向に磁気
的中性線が生じるように配置する。磁極Ｎ％Ｓは、磁性
体でなる可動体３の外周へ着磁し、または磁性体もしく
は非磁性体でなる可動体３に磁石を装着することによっ
て形成できる。

第６図は、基体３１の直径方向の両側に、磁石３２．３
３を配置した点では、第３図の場合と同様であるが、磁
石３２．３３の磁極の関係が第３図の場合と逆になって
いる点で異なる。

第７図の実施例ては、相対する両端に配置されする磁極がＮ、Ｓの組によって構成し、このＮ、　Ｓの組
を複数組設けである。磁極Ｎ、Ｓは、磁性体でなる可動
体３の外周へ着磁し、または磁性体もしくは非磁性体で
なる可動体３に磁石を装着することによって形成できる
。

第８図の実施例では、相対する両端に配置される磁極を
１組のＮ、Ｓによって構成しである。この実施例の場合
も、磁極Ｎ、Ｓは、磁性体てなる可動体３の外周へ着磁
し、または磁性体もしくは非磁性体でなる可動体３に磁
石を装着することによって形成できる。

第５図〜第８図の実施例の場合、地磁気等の外部磁界Ｈ
ｌと磁極Ｎ、Ｓとの間に、矢印Ｃ１の方向の回転力と、
これとは逆向きの矢印Ｃ２の方向の回転力が発生するの
で、外部磁界Ｈｌの影響を受けにくい回転角度、傾斜角
度、振動または加速度検出用の検出装置を実現できる。

第９図は外部磁界Ｈｌの影響を受けにくい検出装置の別
の例を示している。可動体３は、少なくとも２個の可動
体３Ａ、３Ｂを含み、２個の可動体３Ａ、３Ｂは、磁極
Ｎ、Ｓの極性を逆にして同軸上で結合されている。この
実施例の場合、地磁気等の外部磁界Ｈｌによる磁石３Ａ
の回転方向Ｃ＋　と、磁石３Ｂの回転方向Ｃ２とが互い
に逆方向となる。従って、地磁気等の外部磁界の影響を
受けにくくなる。

第１０図は本発明に係る検出装置の更に別の実施例を示
している。この実施例は、容器１と可動体３との相対的
回転変位を、可動体３に一体的に設けた検出器４によっ
て検出する場合を示している。検出器４は、腕４１によ
って可動体３に一体的に結合されている。腕４１には検
出素子４２が取付けられており、この検出素子４２によ
って、容器１に付されたターゲット４３を読み取るよう
になっている。ターゲット４３は、検出素子４２の形式
によって定まる。例えば、検出素子４２が磁気感応素子
である場合は、磁気片、磁気帯または磁気記録媒体のよ
うなものであり、光センサである場合は光反射体、光透
過または光記録媒体である。

第１１図は本発明に係る検出装置の別の実施例を示して
いる。この実施例は、容器１が半径の異なる２つの内壁
面１０２を有しており、内壁面１０２−１０２間で、可
動体３を支持している。

従って、可動体３は、容器１の軸心とは異なる回転中心
をもって回転する。

第１２図及び第１３図は本発明に係る検出装置の具体的
な実施例を示している。容器１は円筒状の収納部１０１
を有する筒状に形成されており、軸方向の両端側は蓋１
０３．１０４によって閉塞されている。容器１の収納部
１０１を構成する内壁面１０２及び蓋１０３．１０４の
内壁面には、リング状の突起１０５〜１０８が設けられ
ている。これらの突起１０５〜１０８は、摩擦抵抗を減
少させる働きをする。

可動体３は、リング状の永久磁石でなり、その直径方向
の両側に磁極Ｎ、Ｓが生じるように着磁されている。第
１４図及び第１５図は、可動体３の着磁状態を示す図で
ある。直径方向にとった磁気的中性線Ａを境界にして、
一方の外周面が磁極Ｎの支配する領域、内径孔の内周面
が磁極Ｓの領域となっており、他方の外周面が磁極Ｓの
領域、内径孔の内壁面が磁極Ｎの領域となるように着磁
されている。可動体３の磁界の強さは、磁気的中性線Ａ
と直交するＸ軸上で最も強くなっているので、磁性流体
２はＸ軸上で最も多く付着し、磁気的中性線Ａに向うに
つれて付Ｓ量が減少する。

第１６図は本発明に係る検出装置の別の実施例における
断面図を示している。この実施例は、第９図に示した検
出装置の具体例であり、可動体３は、少なくとも２個の
磁石３Ａ、３Ｂを含み、２個の磁石３Ａ、３Ｂは、磁極
Ｎ、Ｓの極性を逆にして同軸上で結合されている。

〈発明の効果〉以上述べたように、本発明によれば、次のような効果が
得られる。

（ａ）可動体は、少なくとも２つの磁極を相対する両側
に有していて、２つの磁極のまわりに付着する磁性流体
により、２つの磁極が水平方向の両側に位置し容器との
間の相対的回転変位を許容するように、容器の内部に支
持されており、容器及び可動体の相対的回転変位を検出
器によって検出するようになっているので、回転角度、
傾斜角度、振動、加速度及び外部磁界等を検出し得る用
途範囲の広い検出装置を提供てきる。

（ｂ）容器と可動体との間の相対回転変位が連続的で、
回転角度、傾斜角度、振動、加速度及び外部磁界等を連
続的に検知し得る検出装置を提供てきる。

（Ｃ）可動体は、磁極に付着した磁性流体を介して容器
の内壁面に案内されながら回転するので、容器と可動体
との間の相対的回転変位に対する摩擦抵抗が小さく、微
小変位も迅速に確実に検出し得る検出装置を提供できる
。

（ｄ）容器と、容器内に収納された磁性流体と、磁極を
有し磁極に付着した磁性流体により容器内に回転可能に
支持される可動体とより構成されているので、構造的に
堅牢で、取扱いの容易な検出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る検出装置の原理的な構成を示す斜
視図、第２図は可動体及び容器の相対的回転変位と検出
器出力との関係を示す図、第３図〜第９図は可動体の変
形例を示す図、第１０図は本発明に係る検出装置の別の
実施例を示す斜視図、第１１図は本発明に係る検出装置
の更に別の実施例を示す図、第１２図は本発明に係る検
出装置の具体的な実施例における平面断面図、第１３図
は同じく正面断面図、第１４図は第１２図及び第１３図
に示した可動体の着磁状態を示す斜視図、第１５図は同
じくその断面図、第１６図は本発明に係る検出装置の他
の実施例における平面断面図である。１・・・容器　　　　　２・・・磁性流体３・・・可動
体　　　　４・・・検出器特開平３３７５１２　（９）第１３図第１４図特開平３３７５１２　（１０）第６図１」珪工丑障遠

Claims

【特許請求の範囲】

（１）容器と、磁性流体と、可動体と、検出器とを含む
検出装置であって、前記可動体は、少なくとも２つの磁極を相対する両側に
有していて、前記磁極のまわりに付着する前記磁性流体
により、少なくとも前記２つの磁極が水平方向の両側に
位置し前記容器との間の相対的回転変位を許容するよう
に、前記容器の内部に支持されており、前記容器及び前記可動体の相対的回転変位を前記検出器
によって検出することを特徴とする検出装置。