(57)【要約】【課題】取り扱いが容易な移動量検出装置を提供する。【解決手段】移動量検出装置は、磁石３０と、磁石３０による磁界の変化に応じた電気信号を出力する磁気検出素子４１と、磁石３０と磁気検出素子４１とを保持するケース２０と、強磁性体からなる被検出体２と、を備える。移動量検出装置は、第１の軸線Ａ１が延びる方向における被検出体２の移動量を検出する。第１の軸線Ａ１は、磁気検出素子４１の中心部を通る第２の軸線Ａ２と直交し、磁気検出素子４１は、第２の軸線Ａ２が延びる方向において磁石３０と対向するとともに、磁石３０よりも被検出体２の近くに位置する。被検出体２は、第２の軸線Ａ２から離れるように凹む凹部２ｃを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石と、
前記磁石による磁界の変化に応じた電気信号を出力する磁気検出素子と、
前記磁石と前記磁気検出素子とを保持するケースと、
強磁性体からなる被検出体と、を備え、第１の軸線が延びる方向における前記被検出体の移動量を検出する移動量検出装置であって、
前記第１の軸線は、前記磁気検出素子の中心部を通る第２の軸線と直交し、
前記磁気検出素子は、前記第２の軸線が延びる方向において前記磁石と対向するとともに、前記磁石よりも前記被検出体の近くに位置し、
前記被検出体は、前記第２の軸線から離れるように凹む凹部を有する、
ことを特徴とする移動量検出装置。
【請求項２】
前記第１の軸線が延びる方向における前記凹部の凹む深さは、前記被検出体の移動可能量よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動量検出装置。
【請求項３】
前記被検出体は、前記第１の軸線が延びる方向に移動可能な移動体に取り付けられ、
前記第２の軸線に沿って立つ立設部と、
前記立設部から、前記第１の軸線に沿って突出する突出部と、を有し、
前記突出部と前記移動体との間に前記凹部が位置する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の移動量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動量検出装置として、磁石と、磁石による磁界の変化を検出する磁気検出素子とを利用するものがある。従来の移動量検出装置として、特許文献１には、直線移動する被検出体としてのシャフトに磁石を設け、磁気検出素子に対して磁石が移動する構成のストロークセンサが開示されている。また、特許文献２には、直線移動する被検出体としての電機子に磁気検出素子を設け、磁石に対して磁気検出素子が移動する構成のリニアモータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２５１０３号公報
【特許文献２】特開２０１３−３８８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び２のような構成では、検出対象の移動体に対して、磁石又は磁気検出素子を固定することになる。移動体の種類によっては、鉄粉が磁石に付着してしまったり、磁気検出素子を取り付けるための構造を確保できなかったりして、移動量検出装置の取り扱いが難しいことがある。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、取り扱いが容易な移動量検出装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る移動量検出装置は、
磁石と、
前記磁石による磁界の変化に応じた電気信号を出力する磁気検出素子と、
前記磁石と前記磁気検出素子とを保持するケースと、
強磁性体からなる被検出体と、を備え、第１の軸線が延びる方向における前記被検出体の移動量を検出する移動量検出装置であって、
前記第１の軸線は、前記磁気検出素子の中心部を通る第２の軸線と直交し、
前記磁気検出素子は、前記第２の軸線が延びる方向において前記磁石と対向するとともに、前記磁石よりも前記被検出体の近くに位置し、
前記被検出体は、前記第２の軸線から離れるように凹む凹部を有する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、取り扱いが容易な移動量検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る移動量検出装置の斜視図である。
【図２】検出部の図１に示すＡ−Ａ線断面図である。
【図３】検出部のカバーを外した際の正面図である。
【図４】検出部のカバーを外した際の要部背面図であり、被検出体の機能を説明するための図である。
【図５】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る被検出体を示す図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、変形例に係る被検出体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る移動量検出装置を、図面を参照して説明する。
【００１０】
本発明の一実施形態に係る移動量検出装置１００は、図１に示すように、検出部１と、被検出体２と、を備える。移動量検出装置１００は、図５（ａ）に示す移動体２００の移動量を、移動体２００に取り付けられる被検出体２の移動に応じて発生する磁界の変化により検出するストロークセンサとして構成されている。
【００１１】
なお、以下では、構成の理解を容易にするため、互いに直行するＸ、Ｙ、Ｚ軸を適宜用いて、移動量検出装置（位置検出装置）１００が備える各部を説明する。なお、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の各軸を示す矢印が向く方向を、各軸の＋（プラス）側、その反対方向を−（マイナス）側とする。
また、移動体２００とともに移動する被検出体２は、図４に示すように、Ｘ軸と平行な第１の軸線Ａ１に沿って移動するものとする。被検出体２の移動は、第１の軸線Ａ１に沿った往復移動も含む。
【００１２】
検出部１は、リード端子１０と、ケース２０と、磁石３０と、磁気検出回路部４０と、カバー５０と、を備える。
【００１３】
リード端子１０は、磁気検出回路部４０からの出力を外部装置（図示せず）へと伝達するものであり、図２に示すように、概ねＺ方向に沿って延びている。リード端子１０は、屈曲形成された３本のリードフレームからなり、ケース２０に保持されている。リード端子１０の一端部１１は、ケース２０のコネクタ部２１から露出している。リード端子１０の他端部１２は、磁気検出回路部４０と電気的に接続されている。
【００１４】
ケース２０は、合成樹脂からなり、図２に示すように、インサート成形により内蔵されたリード端子１０と一体に形成されている。ケース２０は、リード端子１０の一端部１１を露出させるコネクタ部２１と、−Ｚ方向に延びる板状部２２と、を有する。
【００１５】
コネクタ部２１は、検出部１を外部装置と接続するための部分である。コネクタ部２１に外部装置を接続することで、当該外部装置は、リード端子１０と電気的に接続され、磁気検出回路部４０からの出力を得ることができる。
【００１６】
板状部２２は、先端部に位置する保持部２２０と、＋Ｙ方向に向く第１側面部２２１と、−Ｙ方向に向く第２側面部２２２と、を有する。図２に示すように、保持部２２０及び第１側面部２２１には、磁気検出回路部４０が固定されている。当該固定方法は接着、嵌合など任意である。第２側面部２２２には、図２及び図４に示すように、磁石３０の形状に合わせて窪み、磁石３０を収納する収納部２２２ａが形成されている。また、図２及び図３に示すように、ケース２０におけるコネクタ部２１と板状部２２との間に形成された溝２３には、Ｏリング２３ａが設けられている。
【００１７】
磁石３０は、永久磁石からなり、直方体形状をなしている。磁石３０は、例えば、接着剤によりケース２０の収納部２２２ａに固定されている。磁石３０は、後述の磁気検出素子４１に磁界を与える。この磁界は、被検出体２の移動に伴い変化する。なお、磁石３０は、直方体形状に限られず変形が可能であり、例えば、円柱形状や、断面が半円となる所謂かまぼこ型の柱形状（セミシリンドリカル状）のものを用いても良い。
【００１８】
磁気検出回路部４０は、磁気検出素子４１と、出力端子４２とを有し、例えばモジュール化されて構成されている。
【００１９】
磁気検出素子４１は、例えば、ホール素子と信号処理回路とを有する１チップのセンサＩＣ（Integrated Circuit）から構成されている。この実施形態では、磁気検出素子４１は、複数のホール素子を有し、少なくともＺ軸及びＸ軸の２軸方向の磁場変化を検出可能に構成されている。
【００２０】
磁気検出素子４１は、その中心部が、図４に示すように、予め設定された第２の軸線Ａ２上に位置するように配置されている。第２の軸線Ａ２は、磁気検出素子４１を構成するＩＣチップの下面に相当する検出面４１ａの法線方向に延びるとともに、第１の軸線Ａ１と直交する。磁気検出素子４１は、第２の軸線Ａ２が延びる方向において磁石３０と対向するとともに、磁石３０よりも被検出体２の近くに位置する。例えば、第２の軸線Ａ２は、被検出体２の移動量を検出する際の基準位置として定められている。なお、移動量検出に用いる磁束Ｍを確保するために、磁石３０の底面（−Ｚ側に向く面）は、検出面４１ａよりも大きいことが好ましい。つまり、Ｚ軸方向から見て、磁石３０の底面に相当する磁場発生面が磁気検出素子４１の投影面積よりも大きいことが好ましい。
【００２１】
磁気検出素子４１は、被検出体２の移動に伴う磁石３０による磁場変化を電気信号に変化し、当該電気信号を出力端子４２から出力する。出力端子４２は、図２に示すように、保持部２２０に固定された磁気検出素子４１から曲がって＋Ｚ方向に延びるように、折り曲げられている。出力端子４２は、図３に示すように、リード端子１０の数に対応して３本設けられている。出力端子４２の先端部（＋Ｚ側の端部）は、リード端子１０の他端部１２と、スポット溶接やレーザー溶接などの溶接加工、または半田付けによって電気的に接続されている。図２に示すように、磁気検出素子４１と出力端子４２の先端との間には、保護回路などの電子部品４３が実装されている。電子部品４３は、ケース２０の第１側面部２２１に固定されている。
【００２２】
カバー５０は、樹脂材料からなり、図１及び図２に示すように、円盤部５１と、円筒状の周壁部５２とを有し、カップ状に形成されている。カバー５０は、ケース２０に配設された磁石３０及び磁気検出回路部４０を覆う。カバー５０がケース２０に取り付けられた状態では、ケース２０に設けられたＯリング２３ａが周壁部５２の内面に圧縮される状態となる。これにより、水や埃がカバー５０とケース２０との隙間から検出部１の内部へ入り込むことを防止している。
【００２３】
被検出体２は、鉄、コバルト、ニッケル、又はそれらの合金等からなる強磁性体からなり、図５（ａ）に示すように、移動体２００に取り付けられる。
被検出体２は、図４に示すように、立設部２ａと、突出部２ｂと、凹部２ｃと、を有する。
【００２４】
立設部２ａは、第２の軸線Ａ２に沿って立つ部分であり、この実施形態では、図５（ａ）に示すように、その一端部（−Ｚ側の端部）が移動体２００に固定される。突出部２ｂは、図４に示すように、立設部２ａの他端部（＋Ｚ側の端部）から第１の軸線Ａ１に沿って突出する部分である。突出部２ｂは、第２の軸線Ａ２に向かって突出している。
【００２５】
凹部２ｃは、立設部２ａ及び突出部２ｂが形成されることにより生じる、被検出体２において第２の軸線Ａ２から離れるように凹む部分である。凹部２ｃは、図５（ａ）に示すように、突出部２ｂと移動体２００との間に空間を生じさせる。
【００２６】
このように、被検出体２が凹部２ｃを有することにより、図４に示すように、磁石３０と被検出体２によって形成される磁束Ｍは、主に突出部２ｂの先端部（−Ｘ側の端部）に吸収される。つまり、被検出体２の突出部２ｂの先端部以外の部分への磁束に比べて、突出部２ｂの先端部への磁束Ｍの磁束密度を高めることができる。これにより、被検出体２に凹部２ｃが形成されていない場合に比べて、被検出体２及び移動体２００の移動に応じた磁束ＭのＸ軸方向成分の変化を敏感にすることができ、結果として、被検出体２及び移動体２００の移動量の検出精度を高めることができる。
【００２７】
図４に示すように、被検出体２における凹部２ｃの凹む深さＬ（第１の軸線Ａ１方向の深さ）は、移動体２００の移動可能量Ｓよりも大きく設定されている（Ｌ＞Ｓ）。これは、深さＬよりも移動可能量Ｓを大きくすると（Ｌ＜Ｓ）、移動体２００の移動過程で、被検出体２の立設部２ａが磁石３０や磁気検出素子４１と第１の軸線Ａ１方向において対向する位置にまで来てしまい、上記のように、突出部２ｂ及び凹部２ｃの形状を利用した磁束Ｍの変化態様が実現し難くなるためである。
【００２８】
磁気検出素子４１からの電気信号に応じた移動体２００の移動量検出は、例えば、以下の手法によって行われる。移動量検出装置１００は、移動体２００とともにＸ方向に移動する被検出体２の移動に伴い変化する磁石３０による磁束ＭのＺ軸及びＸ軸方向の各々の変化を示す電気信号を出力する。移動量検出装置１００の検出部１とコネクタ部２１により接続された外部装置は、検出部１から当該電気信号を取得し、移動体２００の移動可能量Ｓ内における移動量を特定（検出）する。当該外部装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる制御部を備え、ＲＯＭ内に磁束ＭのＺ成分及び磁束ＭのＸ成分と移動量とが関連付けられたテーブルを記憶している。電気信号を取得した外部装置の制御部は、当該テーブルを参照して、移動体２００の移動量を特定する。例えば、このようにして移動体２００の移動量検出は行われる。なお、移動量検出装置１００の検出部１が、前記制御部を備えていてもよい。この場合、検出部１の制御部は、磁気検出素子４１からの電気信号と前記テーブルとに基づき移動体２００の移動量を特定し、特定結果を示す信号を外部装置に出力する。なお、図４では、移動体２００の検出可能距離としての移動可能量Ｓが第２の軸線Ａ２を跨ぐ例を示しているが、移動可能量Ｓをどのように定めるかは検出部１や被検出体２の特性に応じて任意である。
【００２９】
以上に説明した移動量検出装置１００によれば、検出対象の移動体２００に被検出体２を取り付ければよく、移動体２００に磁石や磁気検出素子を取り付けなくとも済む。したがって、移動量検出装置１００の取り扱いが容易である。また、移動量検出装置１００は、検出部１がギアトゥースセンサなどの回転位置検出装置と類似した構造を有しつつも、凹部２ｃを設けた被検出体２を利用することで、ストロークセンサとして機能する。したがって、ギアトゥースセンサなどのノウハウを継承しつつ、平行移動する移動体２００の移動量を検出することができ技術的な有用度が高い。
【００３０】
なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。以下に変形の一例を説明する。
【００３１】
以上では、被検出体２の立設部２ａが移動体２００に取り付けられる例を示したが、被検出体２は、凹部２ｃを有していればよく、その形状は任意である。例えば、被検出体２は、図５（ｂ）及び図５（ｃ）のような形状であってもよい。図５（ｂ）は、被検出体２の立設部２ａの下端部に、Ｘ方向に延びる板状の基部２ｄを設けた変形例である。当該基部２ｄが移動体２００に取り付けられる構成としてもよい。また、図５（ｃ）は、立設部２ａの上端部に、突出部２ｂとは反対側に突起する突起部２ｅを設けた変形例である。なお、凹部２ｃの形状も任意である、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように曲面が形成されていてもよいし、図５（ｃ）に示すように曲面が形成されていなくともよい。検出部１による検出精度が保てる限りにおいては、被検出体２の形状は適宜変更可能である。
【００３２】
また、検出対象の移動体２００は平行移動するものであればその種別は任意である。したがって、移動量検出装置１００の用途も限られず、ピストンセンサやシフトセンサなど様々な用途に適用可能である。
【００３３】
以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、重要でない公知の技術的事項の説明を適宜省略した。
【符号の説明】
【００３４】
１００…移動量検出装置
１…検出部
１０…リード端子、１１…一端部、１２…他端部
２０…ケース、２１…コネクタ部
２２…板状部、２２０…保持部、２２１…第１側面部、２２２…第２側面部
２３…溝、２３ａ…Ｏリング
３０…磁石
４０…磁気検出回路部
４１…磁気検出素子、４２…出力端子、４３…電子部品
５０…カバー、５１…円盤部、５２…周壁部
２…被検出体
２ａ…立設部、２ｂ…突出部、２ｃ…凹部、Ｌ…深さ
２ｄ…基部、２ｅ…突起部
２００…移動体、Ｓ…移動可能量
Ａ１…第１の軸線
Ａ２…第２の軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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