JPH09257514A - 移動状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁束発生手段からの磁束を効率よく磁束感知
素子へ集中させ、２個の並設された磁束感知素子を経由
する磁束を調整して、被検出移動体の移動状態が検出可
能な最大検出距離を大きくすることを目的にする。 【解決手段】 磁性材料により形成され、少なくとも１
つの凸部と少なくとも１つの凹部とが配設され、前記凸
部及び前記凹部の配列方向に移動する被検出移動体と、
該被検出移動体に対応するように配設された磁束感知素
子と、該磁束感知素子の出力を処理して前記被検出移動
体の移動状態を表す電気信号を発生する処理手段と、前
記被検出移動体と前記磁束感知素子を通る磁束を形成す
るように設けられた磁束発生手段と、前記磁束を集中さ
せるように前記磁束発生手段に覆設し、前記被検出移動
体に対応する開口部を有する蓋状ヨークとを備えたこと
を特徴とする移動状態検出装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ラックピ
ニオン機構におけるラックや、歯車、多極着磁のマグネ
ットのような直線移動や回転移動を行う移動体の移動状
態、例えば移動距離、移動速度を検出する移動状態検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来の移動状態検出装置（例え
ば、この種の技術は特許出願公開平成６−１２３６３８
号に記載されている）を示す断面図である。同図に示す
移動状態検出装置は、円筒状のケース１と、このケース
１の下端部に配置され上下面が平坦面をなす蓋部材２
と、この蓋部材２の頂面部の内面側に装着された検出素
子３と、この検出素子３に磁場を与える円柱状のマグネ
ット４と、このマグネット４の上側に、図１２に示すよ
うに半円状ヨーク５とが積層配設され、さらに、ケース
１内の検出素子３とマグネット４とヨーク５を固定保持
する充填剤６と、その他に、検出素子３に対面するよう
に配設された被検出移動体７と、から構成されている。
また、検出素子３は、内部に２個の磁束感知素子、例え
ば磁電変換素子 a、bを被検出移動体７の凸部と凹部の
配列方向に並設し、各磁電変換素子 a、bの出力を処理
して電気信号として出力する処理手段を含む。

【０００３】図１２に示すように半円状ヨーク５は、マ
グネットの中心を支点として、マグネットの表面を回転
摺動させることにより、２個の並設された磁電変換素子
a、bに与える磁束を調整し、最大検出距離となる位置
に調整されている。ここで、最大検出距離とは、図２
中、Ｄで示す被検出移動体７の端縁と蓋部材２の頂面部
までの距離のうち、被検出移動体７の移動状態が検出可
能な最大距離をいう。また、マグネット４と半円状ヨー
ク５と被検出移動体７以外は、基本的に非磁性材から構
成されている。

【０００４】以上の構成の移動状態検出装置は、移動検
出の必要な部品により被検出移動体７を矢印のＸ方向に
駆動させ、被検出移動物体７の凸凹形状に応じて、２個
の並設された磁電変換素子 a、bに与える磁束に変化が
生じる。これにより検出素子３からパルス波が得られ
る。また、このパルス波の単位時間当たりのパルス数を
カウントすることにより被検出移動体７の移動状態が検
出できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の移
動状態検出装置では、検出素子３に磁場を与えるマグネ
ット４と、このマグネット４の上側に半円状ヨーク５と
が積層配設され、マグネット４からの磁束が周辺領域へ
発散してしまうため、マグネット４からの磁束を効率よ
く磁束感知素子へ集中できない課題があった。そこで、
本発明は、上記に例示したような課題を解決すべくなさ
れたもので、磁束発生手段からの磁束を効率よく磁束感
知素子へ集中させ、２個の並設された磁束感知素子を経
由する磁束を調整して、被検出移動体の移動状態が検出
可能な最大検出距離を大きくすることを目的にする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（構成１） 磁性材料により形成され、少なくとも１つ
の凸部と少なくとも１つの凹部とが配設され、前記凸部
及び前記凹部の配列方向に移動する被検出移動体と、該
被検出移動体に対応するように配設された磁束感知素子
と、該磁束感知素子の出力を処理して前記被検出移動体
の移動状態を表す電気信号を発生する処理手段と、前記
被検出移動体と前記磁束感知素子を通る磁束を形成する
ように設けられた磁束発生手段と、ヨークと、を備えた
移動状態検出装置であって、前記ヨークは、前記磁束を
集中させるように前記磁束発生手段に覆設され、前記被
検出移動体に対応する開口部を有する蓋状ヨークである
ことを特徴とする移動状態検出装置。

【０００７】（説明１） 図１は本発明の移動状態検出
装置を示す実施例の断面図である。図１に示すように、
前記磁束発生手段例えばマグネット４の側面にスペーサ
ー９を配設し、その上から蓋状ヨーク８を覆い、その開
口部が被検出移動体７に対面するように構成することに
より前記磁束発生手段からの磁束を積極的に検出素子３
内の前記磁束感知素子に集中させる効果がある。

【０００８】（構成２） 磁性材料により形成され、少
なくとも１つの凸部と少なくとも１つの凹部とが配置さ
れ、前記凸部及び前記凹部の配列方向に移動する被検出
移動体と、該被検出移動体に対応するように配列方向に
配設された２個の磁束感知素子と、該磁束感知素子の出
力を処理して前記被検出移動体の移動状態を表す電気信
号を発生する処理手段と、前記被検出移動体と前記磁束
感知素子を通る磁束を形成するように設けられた磁束発
生手段と、ヨークと、を備えた移動状態検出装置であっ
て、前記ヨークは、前記磁束を集中させるように前記磁
束発生手段に覆設され、前記被検出移動体に対応する開
口部を有する蓋状ヨークであることを特徴とする移動状
態検出装置。

【０００９】（説明２） 図１中に示す検出素子３内に
２個の磁束感知素子が被検出移動体７の凸部と凹部の配
列方向に並設した時も、同様に、前記磁束発生手段、例
えばマグネット４の側面にスペーサー９を配設し、その
上から蓋状ヨーク８を覆い、その開口部が被検出移動体
７に対面するように構成することにより前記磁束発生手
段からの磁束を積極的に検出素子３内の前記磁束感知素
子に集中させる効果がある。

【００１０】（構成３） 構成２に記載した移動状態検
出装置であって、前記蓋状ヨークは、頂面部の中心を外
した位置に前記開口部より小さい欠損部が穿設され、前
記被検出移動体と前記磁束感知素子を通る磁束を調整で
きるように作動可能に設けられていることを特徴とする
移動状態検出装置。

【００１１】（説明３） 図３に示すような頂面部の中
心を外した位置に他端の開口部の大きさより小さい欠損
部を持つ蓋状ヨーク８をマグネット４の側面にスペーサ
ー９を配設し、その上から覆いマグネット４の中心を支
点としてマグネット４の表面を回転摺動させることによ
り２個の並設された磁束感知素子に与える磁場を調整さ
せることが可能で、最大検出距離となる位置に調整する
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の具
体例を詳細に説明する。以下の説明で、第１の具体例は
構成１に対応、第２の具体例は構成２に対応、第３の具
体例は構成３に対応する。

【００１３】（第１の具体例）図１は、本発明の移動状
態検出装置の実施例を示す断面図である。同図に示す移
動状態検出装置は、円筒状のケース１と、このケース１
の下端部に配置され上下面が平坦面をなす蓋部材２と、
この蓋部材２の頂面部の内面側に装着された検出素子３
と、この検出素子３に磁場を与える円柱状のマグネット
４と、このマグネット４の上側に蓋状ヨーク８とが設け
られ、さらに、ケース内の検出素子３とマグネット４と
蓋状ヨーク８を固定保持する充填剤６と、その他に、検
出素子３に対面するように配設された被検出移動体７
と、から構成されている。ここで、検出素子３は、内部
に磁束感知素子、例えば磁電変換素子が組み込まれ、こ
の磁電変換素子の出力を処理して電気信号として出力す
る処理手段を適宜含んでいる。

【００１４】このうち、蓋状ヨーク８を円柱状のマグネ
ット４の上側から覆うことにより、円柱状のマグネット
４から発生する磁束は、周辺領域への磁束の発散を抑
え、効率よく蓋状ヨーク８の頂面部から側面部に流れ、
そして蓋状ヨーク８の開口部に向かう。その結果、円柱
状マグネット４からの磁束を積極的に検出素子内の磁電
変換素子に集中させる効果がある。

【００１５】次に、図１に示す本実施例の装置におい
て、マグネット４からの磁束を蓋状ヨーク８が、積極的
に検出素子内の磁電変換素子に集中させ得ることを実施
例に基づいて説明する。まず、移動検出の必要な部品に
より被検出移動体７を矢印のＸ方向に駆動させる。磁電
変換素子には、被検出移動体７の凸凹形状に応じた磁束
が加わる。また、磁電変換素子は、加えられた磁束に応
じた電圧を出力し、磁電変換素子から出力された電圧
は、同じく検出素子３内に組み込まれた処理手段によ
り、増幅され、電圧Ｖ0として、出力される。図４は、
図１２に示す従来の半円状ヨーク５を使用した場合と図
３に示す蓋状ヨーク８を使用した場合との電圧Ｖ0を比
較した結果を示す。この電圧Ｖ0の振幅が大きいほど磁
束感知素子に加わる磁束が大きいことを示す。図４から
蓋状ヨークを使用した場合は、半円状ヨークを使用した
場合に比べ、マグネット４からの発生磁束を積極的に磁
束感知素子に集中させていることがわかる。

【００１６】（第２の具体例）一般的に、検出素子３内
の磁電変換素子の磁束に対する出力感度は、温度依存性
が大きいので相殺するため２個を並設して使用すること
が多い。そこで、検出素子３内に２個の磁電変換素子が
被検出移動体７の凸部と凹部の配列方向に並設した時
も、同様に、前記磁束発生手段、例えばマグネット４の
磁束を積極的に検出素子３内の前記磁電変換素子に集中
させる得ることを実施例に基づいて説明する。

【００１７】まず、移動検出の必要な部品により被検出
移動体７を矢印Ｘ方向に駆動させる。検出素子３内の２
個の各磁電変換素子 a、bには、被検出移動体７の凸凹
形状に応じた磁束が加わる。また、図５に示すように、
各磁電変換素子 a、bは、それぞれ加えられた磁束に応
じた電圧Ｖa、Ｖbを出力する。その後、各磁電変換素子
a、bから出力された電圧Ｖa、Ｖbは、同じく検出素子
３内に組み込まれた図６に示す処理手段Ａにより、各磁
電変換素子 a、bから出力された電圧Ｖa、Ｖbの差分
（ΔＶ＝ ＶaーＶb）を出力する。図１３に、図１２に
示す従来の半円状ヨークを使用した場合と、図３に示す
蓋状ヨーク８を使用した場合の差分電圧（ΔＶ＝ Ｖaー
Ｖb）の振幅値を比較した結果を示す。この差分電圧
（ΔＶ＝ ＶaーＶb）の振幅値が大きいほど磁電変換素
子に加わる磁束が大きいことを示す。また、図１３中の
検出距離とは、図１、Ｄで示す被検出移動体７の歯の端
縁と蓋部材２の頂面部の距離を示す。図１３から、蓋状
ヨーク８を使用した時は、マグネット４からの発生磁束
を積極的に磁電変換素子へ集中させているため、半円状
ヨーク５を使用した時よりも差分電圧（ΔＶ＝ ＶaーＶ
b ）の振幅値が大きくなっていることがわかる。

【００１８】（第３の具体例）次に、同じく図１に示す
本実施例の装置において、検出素子３内にある２個の磁
電変換素子に磁束に対する出力感度のばらつきがあるた
め、２個の並設された磁電変換素子に与える磁場を調整
し、最大検出距離となる位置に調整する必要がある。そ
こで、図３に示すような頂面部の中心を外した位置に他
端の開口部の大きさより小さい欠損部を持つ蓋状ヨーク
８をマグネット４の中心を支点としてマグネット４の表
面を回転摺動させることにより、２個の並設された磁電
変換素子に与える磁場を調整し、最大検出距離となる位
置に蓋状ヨークを調整できる実施例について説明する。

【００１９】まず、第２の具体例で記述した、各磁電変
換素子 a、bから出力された電圧Ｖa、Ｖbの差分電圧
（ΔＶ＝ ＶaーＶb ）を、その後、図８に示す処理手段
Ｂによって、一定の上限しきい値Ｖ1以上になると電気
信号の出力レベルがＬレベルとなり、一定の下限しきい
値Ｖ2以下になると電気信号の出力レベルがＨレベルと
なるように図７に示すようなパルス波として出力され
る。

【００２０】ここで、図３に示す蓋状ヨーク８をマグネ
ット４の中心を支点としてマグネット４の表面を回転摺
動させることにより、パルス波のデューティ比は変化す
る。図９は、図３に示すような蓋状８ヨークの回転角度
θとパルス波のデューティ比の関係、及び最大検出距離
の関係を示す特性図である。図９の各角度ごと、パルス
波のデューティ比と最大検出距離を対比させると、パル
ス波のデューティ比が５０％に近付いたとき、最大検出
距離が大きくなっていることがわかる。また、サンプル
No.は、測定に用いた検出素子３の番号を示す。このこ
とから蓋状ヨーク８を回転摺動させることでパルス波の
デューティ比を所望の範囲内に設定可能となり、その結
果、最大検出距離となる位置に蓋状ヨークを調整でき
る。

【００２１】具体例において、蓋状のヨークの頂面部の
欠損部は、図３に示す円形だけでなく、図１０に示すよ
うな半円形にしてもよい。また、蓋状のヨーク８は、図
１1に示すように蓋状のヨーク８を半分に切った物でも
よい。例えば以上のように本発明は以上の具体例に限定
されるものではない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明した本発明の移動状態検出装置
は次のような効果がある。

【００２３】（第１の具体例の効果）蓋状ヨークを磁束
発生手段の上側から覆うことにより、磁束発生手段から
発生する磁束は、周辺領域への磁束の発散を抑え、効率
よく蓋状ヨークの頂面部から側面部に流れ、そして開口
部に向かう。その結果、磁束発生手段からの磁束を積極
的に磁束感知素子に集中させる効果がある。

【００２４】（第２の具体例の効果）検出素子３内に２
個の磁束感知素子が被検出移動体７の凸部と凹部の配列
方向に並設した時も、同様に、磁束発生手段から発生す
る磁束は、周辺領域への磁束の発散を抑え、効率よく蓋
状ヨークの頂面部から側面部に流れ、そして開口部に向
かう。その結果、磁束発生手段からの磁束を積極的に磁
束感知素子に集中させる効果がある。

【００２５】（第３の具体例の効果）検出素子３内に２
個の磁束感知素子が被検出移動体７の凸部と凹部の配列
方向に並設した時、頂面部の中心を外した位置に他端の
開口部の大きさより小さい欠損部を持つ蓋状ヨークを回
転摺動させることにより、２個の並設された磁束感知素
子に与える磁場を調整し、最大検出距離となる位置に蓋
状ヨークを調整できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の移動状態検出装置の断面図を示す。

【図２】従来の移動状態検出装置の断面図を示す。

【図３】本発明の実施例を示す蓋状ヨークとスペーサー
とマグネットの関係を示す斜視図である。

【図４】出力電圧Ｖ0を示す特性図である。

【図５】差分電圧（ΔＶ＝ＶaーＶb ）の出力を示す特
性図である。

【図６】処理手段Ａのブロック図である。

【図７】パルス波の出力を示す特性図である。

【図８】処理手段Ｂのブロック図である。

【図９】第２の具体例における蓋状ヨークの回転角とデ
ューティ比の関係を示す特性図である。

【図１０】本発明の実施例を示す他の蓋状のヨークの斜
視図である。

【図１１】本発明の実施例を示す他の蓋状のヨークの斜
視図である。

【図１２】従来品の実施例を示す半円状ヨークとマグネ
ットの関係を示すの斜視図である。

【図１３】本発明の蓋状ヨークの一例と従来の半円状ヨ
ークを使用した場合の差分電圧（ΔＶ＝ ＶaーＶb）の
振幅値を比較した図表である。

【符号の説明】

１ 円筒状のヨーク ２ 蓋部材 ３ 検出素子 ４ 円柱状のマグネット ５ 半円状のヨーク ６ 充填剤 ７ 被検出移動体 ８ 蓋状のヨーク ９ スペーサー １０ 信号出力線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桶谷 俊文 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内 (72)発明者 桑原 佐和子 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性材料により形成され、少なくとも１
   つの凸部と少なくとも１つの凹部とが配設され、前記凸
   部及び前記凹部の配列方向に移動する被検出移動体と、 該被検出移動体に対応するように配設された磁束感知素
   子と、 該磁束感知素子の出力を処理して前記被検出移動体の移
   動状態を表す電気信号を発生する処理手段と、 前記被検出移動体と前記磁束感知素子を通る磁束を形成
   するように設けられた磁束発生手段と、 ヨークと、を備えた移動状態検出装置であって、 前記ヨークは、前記磁束を集中させるように前記磁束発
   生手段に覆設され、前記被検出移動体に対応する開口部
   を有する蓋状ヨークであることを特徴とする移動状態検
   出装置。
2. 【請求項２】 磁性材料により形成され、少なくとも１
   つの凸部と少なくとも１つの凹部とが配置され、前記凸
   部及び前記凹部の配列方向に移動する被検出移動体と、 該被検出移動体に対応するように配列方向に配設された
   ２個の磁束感知素子と、 該磁束感知素子の出力を処理して前記被検出移動体の移
   動状態を表す電気信号を発生する処理手段と、 前記被検出移動体と前記磁束感知素子を通る磁束を形成
   するように設けられた磁束発生手段と、 ヨークと、を備えた移動状態検出装置であって、 前記ヨークは、前記磁束を集中させるように前記磁束発
   生手段に覆設され、前記被検出移動体に対応する開口部
   を有する蓋状ヨークであることを特徴とする移動状態検
   出装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載した移動状態検出装置で
   あって、 前記蓋状ヨークは、頂面部の中心を外した位置に前記開
   口部より小さい欠損部が穿設され、前記被検出移動体と
   前記磁束感知素子を通る磁束を調整できるように作動可
   能に設けられていることを特徴とする移動状態検出装
   置。