JPH0744972Y2 - 無接触直線変位センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は無接触直線変位センサに関する。

〔従来の技術〕

従来、接点摺動型の変位センサは一般的に使用されてい
るが、さらに、磁気抵抗素子を用いた無接触直線変位セ
ンサとして直線型のパターンをもつ磁気抵抗素子とマグ
ネットの組み合わせのものも使用されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来使用されている接触形式直線変位センサは摺動形式
である関係上、検出信号にはノイズが多く含まれ、この
センサを使った場合には誤動作発生の原因にもなる欠点
があった。さらに、無接触型方式も含め、従来方式で
は、何れも磁気抵抗素子とマグネットの間隙を誤差なく
保ち乍ら直線摺動する構造が要求されていた。殊に、長
ストロークの場合、この機構は高価となり、また低荷重
での作動が困難となる欠点があった。本考案は、検出信
号内のノイズ含有率が小さく、従来使用のものより構造
が簡素であって量産に適し、低荷重によって作動する外
に、計測すべき直線変位の範囲が異なったものをも容易
に作成することができる無接触直線変位センサを提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記問題点を解決するために、センサユニット
と該センサユニットの駆動手段とから構成され、上記セ
ンサユニットは透磁性物質によって湾曲形成したヨーク
１の両端に取り付けた一対の永久磁石２と、上記一対の
永久磁石の磁極間に介設した磁気抵抗素子３と、上記ヨ
ーク１の両端部を所定角度回動自在に支持する本体４
と、上記ヨーク１の湾曲部分に一端が係止され該ヨーク
を回転原位置に復帰させるべく他端が固定部材に係止さ
れたバックスプリング11とから成り、上記センサユニッ
ト駆動手段は、上記ヨーク１の湾曲形成部分に先端20a
を固設し円弧形状のガイト20と、上記ガイドの基端20b
にその基端22bを固着して上記ガイドの先端20a側に案内
されるベルト22と、上記ベルトの先端22aが固着されそ
のガイドの基端20b側の基端23cが被測定部材と係合し直
線移動すると共に上記本体４と一体的に形成した枠体24
に支持される棒部材23とから成る。

〔作用〕

磁気抵抗素子３は一対の永久磁石２の磁極間に設けたの
で、磁束密度が大きく、安定した磁気回路内で作動す
る。また、永久磁石２が両端に取り付けられたヨーク１
に円弧状のガイド20が固定され、このガイド内をベルト
22が移動し、このベルトの先端22aに棒部材23の第１突
起23aを取着し、しかも、この棒部材23の基端23cに被測
定物を係合させて被測定物の変移量を測定するので、測
定データは確実，安定となる。しかも、棒部材23の第１
突起23aはベルト22を介して円弧状ガイド20の基端20bに
固着しているので、棒部材23の移動は直線運動となり、
この棒部材23の直線移動に比例した数値がセンサユニッ
トを形成する磁気抵抗素子３の出力端子に出力するの
で、本考案は無接触直線変位センサとして作動する。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。第１
図ないし第８図は本実施例の構成を示す。本実施例の主
要部としてのセンサユニットは透磁性物質でつくった断
面コの字形のヨーク１と、このヨーク１の両端部内側に
相対して取り付けた一対の永久磁石２と、磁気抵抗素子
３と合成樹脂製の本体４とからなり、上記ヨーク１はそ
の両端部外側に突設した永久磁石２の軸心と一致する軸
5,5及び該軸5,5に外嵌する軸受材6,6を介して本体４に
回動自在に支持されている。上記磁気抵抗素子３は、第
５図に示すように、両端をそれぞれ入力端子8,9とし、
中央部分10と何れか１つの入力端子８まはた９を出力端
子とし、端子８と10間および端子９と10間とに２分割さ
れた磁気抵抗素子3a,3bは、同心円を２分割した対向半
円周上に外側から内側に向って順次，往復接続する形式
に配置して構成される。さらに、磁気抵抗素子３は第４
図に示すように、その入力端子8,9、出力端子10が各端
子板12,13,14に接続されるとともに、永久磁石２の長方
形の磁極面により、磁気抵抗素子３の半分を覆われ、ヨ
ーク１が図示の位置にあるとき、磁力線の半分が磁気抵
抗素子3a,3bを等分に貫通している。また磁気抵抗素子
３は第１図に示すように、この中心が本体４の軸心16と
一致するよにに、本体４に支持され、各端子板12,13,14
の末端から導いた３本の端子17,18,19が本体４を貫通し
て外方へ突出しており、永久磁石２の磁極面が磁気抵抗
素子３の上面および端子板12,13,14の下面に近接してい
る。

また、本体４の軸５には第３図に示すように、バックス
プリング11を巻回し、このバックスプリングの一端を本
体４の壁7a上の上辺部7a₁に係止させると共に、他端を
ヨーク１の折曲部上辺部1aに係止させ、バックスプリン
グ11の弾揆力によって、ヨーク１を非計測時には本体４
の壁7bに当接させヨーク回転の原位置としている。な
お、バックスプリング11はヨーク１を回転原位置に復帰
させれば足りるので、その一端をヨーク１の湾曲部に係
止し、他端を本体４のような固定部材に係止させてもよ
い。

また、ヨーク１は対向配置した永久磁石2,2の軸心と一
致する本体４の軸５を中心として回動するもので、この
回動範囲αは第３図に示すように本体４に設けた壁7a,7
bによるヨーク１の回動制限によって約120度に規制さ
れ、この回動範囲α内では磁気抵抗素子３の出力電圧が
第６図に示すように直線的に変化する。

なお、ヨーク１はコの字形の代りに、円弧形状に形成し
てもよく、永久磁石２の断面は半円形にしてもよい。

次に、本実施例の主要部の駆動手段としては、前記セン
サユニットを形成するヨーク１のコの字形湾曲部1bに、
第７図（Ａ），（Ｂ）、第８図に示すように、本体４の
軸５を中心とする円弧状に形成されたガイド20の先端20
aが固着され、基端20bは自由端となっている。このガイ
ド20の基端20bには平ワイヤなどで形成されたベルト22
の基端22bが固着され、その先端22aは棒部材23上の第１
突起23aに固着されている。また、ガイド20の外表面に
は溝21が形成され、この溝の内部に上記ベルト22が案内
されている。上記棒部材23はガイド20の先端20aにおけ
る接線と平行配置されている。

先に述べたように、センサユニットを形成するヨーク１
のコの字形湾曲部1bは、本体４の壁7bにバックスプリン
グ11の弾力によって当接しているので、棒部材23はその
第１突起23aに固着されたベルト22の張力を受けて、第
７図（Ａ）の図面上右側に向って移動し、棒部材23に設
けた第２突起23bがセンサユニットの本体４と一体形成
された枠体24の折曲部24bに当接している。

次に、本実施例の作動について説明する。

一対の永久磁石2,2がヨーク１の両端部内側に取り付け
られて磁気抵抗素子３を介在しているので、磁気閉回路
が形成され、磁極間に強力な磁場が作られる。このた
め、ヨーク１が回動すると、第６図に示すように、磁気
抵抗素子３の出力電圧が急勾配で変化し、出力感度が大
きい。

また、ヨーク１が回動しても、磁束密度が変化しないの
で、出力電圧は広い範囲に渡って安定した変化をする。

他方、ヨーク１の湾曲部1bはバックスプリング11の弾力
によって、常時、本体４の壁7bに当接し、従って、棒部
材23の第２突起23bはセンサユニットの本体４と一体的
に形成した枠体24の折曲部24bに係止している。このた
め、直線移動距離を検出したい被測定物を棒部材23の基
端23cに当接させ、センサユニットを形成する磁気抵抗
素子３の入力端子を所定電圧値の直流電源に接続してお
くことによって、被測定物が第７図（Ａ）の矢印25方向
に直線移動すると、棒部材23も矢印25方向に直線移動
し、第８図に示すように最大限、棒部材23の第１突起23
aが枠体24の折曲部24aに係止するまで移動する。この移
動距離に応じて上記磁気抵抗素子３の出力端子間に電圧
値が発生することになる。

〔考案の効果〕

本考案は、ヨークの両端に取り付けた一対の永久磁石の
間に磁気抵抗素子を介在させ、この磁気抵抗素子の両端
に直流電源の入力端子を接続し、中間部分に出力端子を
設けて、ポテンショメータ形式のセンサユニットに形成
し、上記ヨークの回動駆動手段として被測定物に係合す
る直線変移部材を用いているので、下記の効果を奏す
る。

（１）直線変位センサは原理的には無接触式ポテンショ
メータであるので、測定信号には含有ノイズが少なく、
測定精度が高い。

（２）構成部品はセンサユニットとしてのヨーク，永久
磁石，磁気抵抗素子，およびセンサ本体，バックスプリ
ング，センサユニットの駆動手段としての円弧状ガイ
ド，ベルト，棒部材などであるので、構造が簡単であっ
て、量産に適する。

（３）被測定物の荷重は、センサユニット本体の軸に回
動自在に取り付けたヨークをバックスプリングの弾力に
抗して駆動できれば足りるので、低荷重ですみ、感度が
高い。

（４）円弧状のガイドの中心径を任意の大きさにすれ
ば、同一のヨークの回転角で大小の直線変位を変換でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本考案実施例のセンサユニットの
構成図で、第１図は一部切断側面図、第２図，第３図，
第４図は第１図におけるII-II方向,III-III方向の矢視
図およびIV-IV方向からの拡大矢視図、第５図は磁気抵
抗素子の概念を示す構成図、第６図はセンサユニットの
特性図、第７図，第８図は本実施例のセンサユニットと
該センサユニットの駆動手段との関連構造を示し、第７
図（Ａ）はセンサユニットが駆動されていない状態の正
面図、第７図（Ｂ）は第７図（Ａ）内のガイドの拡大斜
視図、第８図はセンサユニットが駆動されている状態の
正面図である。 １……ヨーク、２……永久磁石、３……磁気抵抗素子、
４……本体、５……軸、６……軸受材、７……壁、8,9
……入力端子、10……出力端子、11……バックスプリン
グ、12,13,14……端子板、17,18,19……端子、20……ガ
イド、20a……ガイドの先端、20b……ガイドの基端、21
……溝、22……ベルト、22a……ベルトの先端、22b……
ベルトの基端、23……棒部材、24……枠体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】センサユニットと該センサユニットの駆動
   手段とから構成され、 上記センサユニットは透磁性物質によって湾曲形成した
   ヨーク１の両端に取り付けた一対の永久磁石２と、上記
   一対の永久磁石の磁極間に介設した磁気抵抗素子３と、
   上記ヨーク１の両端部を所定角度回転自在に支持する本
   体４と、上記ヨーク１の湾曲部分に一端が係止され該ヨ
   ークを回転原位置に復帰させるべく他端が固定部材に係
   止されるバックスプリング11とから成り、 上記センサユニットの駆動手段は、上記ヨーク１の湾曲
   形成部分にその先端20aを固設した円弧形状のガイト20
   と、上記ガイドの基端20bにその基端22bを固着して上記
   ガイドの先端20a側に案内されるベルト22と、上記ベル
   トの先端22aが固着されそのガイドの基端20b側の基端23
   cが被測定部材と係合し直線移動すると共に上記本体４
   と一体的に形成した枠体24に支持される棒部材23とから
   成ることを特徴とする無接触直線変位センサ。