(57)【要約】【課題】本発明は、複雑な形状の部品を設けるという必要がなく、組立性の向上が図れる非接触型位置センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の非接触型位置センサは、第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３、第３の磁気抵抗素子２５および第４の磁気抵抗素子２６を略一直線上に設けるとともに、この第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３、第３の磁気抵抗素子２５および第４の磁気抵抗素子２６と並設するように第１の径大部４４、第２の径大部４５および凹部４６を有する被検出体４２を設け、さらにこの被検出体４２は前記第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３、第３の磁気抵抗素子２５および第４の磁気抵抗素子２６に沿って移動するように構成したものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石と、この磁石における磁極面に設けた第１の磁気抵抗素子と、前記磁石における磁極面に前記第１の磁気抵抗素子と所定の間隔をおいて配設された第２の磁気抵抗素子と、前記第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子とを電気的に接続することにより設けられた第１のハーフブリッジ回路と、前記磁石における磁極面でかつ第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子との間に位置して設けた第３の磁気抵抗素子と、前記磁石における磁極面に前記第３の磁気抵抗素子と所定の間隔をおいて配設された第４の磁気抵抗素子と、前記第３の磁気抵抗素子と第４の磁気抵抗素子とを電気的に接続することにより設けられた第２のハーフブリッジ回路とを備え、前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子を略一直線上に設けるとともに、この第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子と並設するように凹凸を有する被検出体を設け、さらにこの被検出体は前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子に沿って移動するように構成した非接触型位置センサ。
【請求項２】
第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子との間の所定の間隔と、第３の磁気抵抗素子と第４の磁気抵抗素子との間の所定の間隔とが略同一になるように構成するとともに、その間隔が被検出体における凹部の距離と略同一になるように構成した請求項１記載の非接触型位置センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、磁気の変化により直動位置を検出する非接触型位置センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の非接触型位置センサは、図７に示すような構成を有していた。
【０００３】
図７は従来の非接触型位置センサの斜視図を示したもので、この図７において、１は厚さ方向に着磁された磁石である。２は長さ方向の位置によって幅が異なる二等辺三角形状のパーマロイからなる磁性体で、この磁性体２は前記磁石１の上面に載置されている。３は軸で、この軸３は前記磁石１を上面に載置するとともに、溝部４を側面に設けている。５は摺動子で、この摺動子５は内側面に凸部６を設けており、そしてこの凸部６を前記軸３の溝部４に嵌合させることにより摺動子５が軸３の長手方向に摺動するように構成している。７は磁電変換部で、この磁電変換部７は前記摺動子５の上面に載置されるとともに、磁性体２の幅に合わせた磁力の変化を検出するようにしている。また、前記磁電変換部７には、リード線８が接続されており、そしてこのリード線８は相手側コンピュータ（図示せず）等に接続するものである。
【０００４】
以上のように構成された従来の非接触型位置センサについて、次に、その動作を説明する。
【０００５】
摺動子５に載置した磁電変換部７に対して軸３が軸３の長手方向に移動すると、軸３の上面に二等辺三角形状の磁性体２を設けているため、磁電変換部７に対する磁界の強さが変化するもので、この磁界の強さの変化を磁電変換部７により電圧の変化に変換し、そしてリード線８を介して相手側コンピュータ（図示せず）等に出力して、摺動子５の変位を検出するようにしていた。
【０００６】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平５−２６４３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来の構成においては、磁性体２を幅が異なる二等辺三角形状のパーマロイにより構成しているため、磁性体２の形状が複雑となり、これにより、製造が困難になってしまうという課題を有していた。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、複雑な形状の部品を設けるという必要がなく、組立性の向上が図れる非接触型位置センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、磁石と、この磁石における磁極面に設けた第１の磁気抵抗素子と、前記磁石における磁極面に前記第１の磁気抵抗素子と所定の間隔をおいて配設された第２の磁気抵抗素子と、前記第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子とを電気的に接続することにより設けられた第１のハーフブリッジ回路と、前記磁石における磁極面でかつ第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子との間に位置して設けた第３の磁気抵抗素子と、前記磁石における磁極面に前記第３の磁気抵抗素子と所定の間隔をおいて配設された第４の磁気抵抗素子と、前記第３の磁気抵抗素子と第４の磁気抵抗素子とを電気的に接続することにより設けられた第２のハーフブリッジ回路とを備え、前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子を略一直線上に設けるとともに、この第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子と並設するように凹凸を有する被検出体を設け、さらにこの被検出体は前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子に沿って移動するように構成したもので、この構成によれば、第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子を略一直線上に設けるとともに、この第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子と並設するように凹凸を有する被検出体を設けているため、複雑な形状の磁性体を設けるという必要はなくなり、これにより、組立性の向上が図れるという作用効果を有するものである。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子との間の所定の間隔と、第３の磁気抵抗素子と第４の磁気抵抗素子との間の所定の間隔とが略同一になるように構成するとともに、その間隔は被検出体における凹部の距離と略同一になるように構成したもので、この構成によれば、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子との間の所定の間隔と、第３の磁気抵抗素子と第４の磁気抵抗素子との間の所定の間隔とが略同一になるように構成するとともに、その間隔は被検出体における凹部の距離と略同一になるように構成しているため、第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子は、一方が被検出体における凹部に近接し、かつ他方が凸部に近接するようになり、さらに、第３の磁気抵抗素子と第４の磁気抵抗素子は、一方が被検出体における凹部に近接し、かつ他方が凸部に近接するようになり、これにより、第１のハーフブリッジ回路および第２のハーフブリッジ回路における中点電位が精度良く変化するという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明の非接触型位置センサは、磁石と、この磁石における磁極面に設けた第１の磁気抵抗素子と、前記磁石における磁極面に前記第１の磁気抵抗素子と所定の間隔をおいて配設された第２の磁気抵抗素子と、前記第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子とを電気的に接続することにより設けられた第１のハーフブリッジ回路と、前記磁石における磁極面でかつ第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子との間に位置して設けた第３の磁気抵抗素子と、前記磁石における磁極面に前記第３の磁気抵抗素子と所定の間隔をおいて配設された第４の磁気抵抗素子と、前記第３の磁気抵抗素子と第４の磁気抵抗素子とを電気的に接続することにより設けられた第２のハーフブリッジ回路とを備え、前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子を略一直線上に設けるとともに、この第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子と並設するように凹凸を有する被検出体を設け、さらにこの被検出体は前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子に沿って移動するように構成したもので、この構成によれば、第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子を略一直線上に設けるとともに、この第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子、第３の磁気抵抗素子および第４の磁気抵抗素子と並設するように凹凸を有する被検出体を設けているため、複雑な形状の磁性体を設けるという必要はなくなり、これにより、組立性の向上が図れる非接触型位置センサを提供することができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態における非接触型位置センサの分解斜視図、図２は同非接触型位置センサの側断面図、図３は同非接触型位置センサの回路図、図４は同非接触型位置センサに被検出体を対向させる状態を示す模式図である。
【００１５】
図１〜図４において、２１は磁石である。２２は第１の磁気抵抗素子で、この第１の磁気抵抗素子２２は前記磁石２１における磁極面に設けられている。２３は第２の磁気抵抗素子で、この第２の磁気抵抗素子２３は前記磁石２１における磁極面に前記第１の磁気抵抗素子２２と所定の間隔をおいて配設されている。そして、前記第１の磁気抵抗素子２２と第２の磁気抵抗素子２３を直列に接続することにより、図３に示すように、第１のハーフブリッジ回路２４を構成している。２５は第３の磁気抵抗素子で、この第３の磁気抵抗素子２５は前記磁石２１における磁極面に、前記第１の磁気抵抗素子２２と第２の磁気抵抗素子２３との間の中間点に位置して設けられている。２６は第４の磁気抵抗素子で、この第４の磁気抵抗素子２６は前記磁石２１における磁極面に第３の磁気抵抗素子２５と所定の間隔をおいて配設されている。また、前記第１の磁気抵抗素子２２、第３の磁気抵抗素子２５、第２の磁気抵抗素子２３および第４の磁気抵抗素子２６は略一直線上に設けられ、さらに前記第１の磁気抵抗素子２２と第２の磁気抵抗素子２３との間の所定の間隔と、第３の磁気抵抗素子２５と第４の磁気抵抗素子２６との間の所定の間隔とは略同一になるように構成されているものである。そしてまた、前記第３の磁気抵抗素子２５と第４の磁気抵抗素子２６を直列に接続することにより、図３に示すように、第２のハーフブリッジ回路２７を構成している。
【００１６】
２８は第１のコンパレータで、この第１のコンパレータ２８は反転入力端子２９と非反転入力端子３０を設けており、そして前記反転入力端子２９は前記第１のハーフブリッジ回路２４における中点電位と電気的に接続され、かつ前記非反転入力端子３０は固定抵抗３１を直列に接続することにより設けられた第３のハーフブリッジ回路３２の中点電位と電気的に接続されている。３３は第２のコンパレータで、この第２のコンパレータ３３は反転入力端子３４と非反転入力端子３５を設けており、前記反転入力端子３４は前記第２のハーフブリッジ回路２７における中点電位と電気的に接続され、かつ前記非反転入力端子３５は固定抵抗３１を直列に接続することにより設けられた第４のハーフブリッジ回路３６の中点電位と電気的に接続されている。３７は樹脂製の基体で、この基体３７は前記磁石２１、第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３、第３の磁気抵抗素子２５および第４の磁気抵抗素子２６を端部に固着するとともに、側面に前記第１のコンパレータ２８、第２のコンパレータ３３、第３のハーフブリッジ回路３２、第４のハーフブリッジ回路３６およびＤＡ変換器４７を設けている。そして、前記ＤＡ変換器４７は、前記第１のコンパレータ２８および第２のコンパレータ３３のデジタル信号からなる出力信号をアナログ信号に変換するものである。また、前記基体３７には、前記磁石２１を固着した端部と反対側の端部に接続端子３８を設けている。
【００１７】
３９は樹脂製のケースで、このケース３９は、前記基体３７を内側に収納するとともに、外方へ突出するようにコネクタ端子４０を設けており、かつこのコネクタ端子４０は前記基体３７における接続端子３８と電気的に接続している。４１は蓋で、この蓋４１は前記ケース３９の開口部を閉塞するものである。４２は被検出体で、この被検出体４２は、軸部４３とこの軸部４３に取り付けられた円筒形状の第１の径大部４４および第２の径大部４５を設けており、そして、この第１の径大部４４と第２の径大部４５の間に位置して凹部４６を設けている。そして、この凹部４６の長手方向の距離は、前記第１の磁気抵抗素子２２と第２の磁気抵抗素子２３との間の所定の間隔および前記第３の磁気抵抗素子２５と第４の磁気抵抗素子２６との間の所定の間隔と略同一になるように構成しているものである。そうすることにより、被検出体４２の初期位置においては、凹部４６と対向する位置に第２の磁気抵抗素子２３と第４の磁気抵抗素子２６が設けられ、かつ第１の径大部４４と対向する位置に第１の磁気抵抗素子２２と第３の磁気抵抗素子２５が設けられる。
【００１８】
上記したように本発明の一実施の形態においては、第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３、第３の磁気抵抗素子２５および第４の磁気抵抗素子２６を略一直線上に設けるとともに、この第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３、第３の磁気抵抗素子２５および第４の磁気抵抗素子２６と並設するように第１の径大部４４、第２の径大部４５および凹部４６を設けた被検出体４２を設けているため、複雑な形状の磁性体を設けるという必要はなくなり、これにより、組立性の向上が図れるという効果を有するものである。
【００１９】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における非接触型位置センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００２０】
先ず、磁石２１の磁極面にＳｉ基板（図示せず）を介して第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３、第３の磁気抵抗素子２５および第４の磁気抵抗素子２６を蒸着により形成する。
【００２１】
次に、接続端子３８を金型（図示せず）に設置して、この接続端子３８を一体に設けた基体３７を形成する。
【００２２】
次に、コネクタ端子４０を設けた側と反対側の基体３７に磁石２１を固着する。
【００２３】
次に、基体３７の側面に、第１のコンパレータ２８、第２のコンパレータ３３、第３のハーフブリッジ回路３２、第４のハーフブリッジ回路３６およびＤＡ変換器４７を実装する。
【００２４】
次に、予めコネクタ端子４０を一体に成形したケース３９の内側に前記基体３７を収納した後、前記ケース３９のコネクタ端子４０に基体３７の接続端子３８をはんだ付けする。
【００２５】
次に、前記ケース３９の開口部を蓋４１で閉塞する。
【００２６】
最後に、基体３７における第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３、第３の磁気抵抗素子２５および第４の磁気抵抗素子２６に対向する位置に被検出体４２における第１の径大部４４、第２の径大部４５および凹部４６が位置するように、被検出体４２をケース３９の下面の対向する位置に取り付ける。
【００２７】
以上のように構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における非接触型位置センサについて、次にその動作を説明する。
【００２８】
被検出体４２の全移動ストロークである７ｍｍのうちの初期位置である０ｍｍ〜１．１６ｍｍにおいては、図５（ａ）に示すように、第１の磁気抵抗素子２２および第３の磁気抵抗素子２５と対向する位置に被検出体４２における第１の径大部４４が位置するとともに、第２の磁気抵抗素子２３および第４の磁気抵抗素子２６と対向する位置に被検出体４２における凹部４６が位置している。これにより、第１のハーフブリッジ回路２４における第１の磁気抵抗素子２２の抵抗値が大きくなるとともに、第２の磁気抵抗素子２３の抵抗値が小さくなり、その結果、第１のハーフブリッジ回路２４の中点電位が小さくなる。これと同様に、第２のハーフブリッジ回路２７における第３の磁気抵抗素子２５の抵抗値が大きくなるとともに、第４の磁気抵抗素子２６の抵抗値が小さくなり、その結果、第２のハーフブリッジ回路２７の中点電位が小さくなる。一方、第１のコンパレータ２８の基準電圧を供給する第３のハーフブリッジ回路３２および第２のコンパレータ３３の基準電圧を供給する第４のハーフブリッジ回路３６は、共に、固定抵抗３１で構成されているため、変動することはない。したがって、第１のコンパレータ２８および第２のコンパレータ３３はハイの信号を出力し、２ｂｉｔ（１１）信号がＤＡ変換器４７に入力される。これにより、図６に示すように、ＤＡ変換器４７により０．５ｖのアナログ信号が出力される。
【００２９】
次に、被検出体４２が１．１６ｍｍ〜３．５ｍｍに移動すると、図５（ｂ）に示すように、第１の磁気抵抗素子２２が第１の径大部４４に対向するとともに、第４の磁気抵抗素子２６が第２の径大部４５に対向する。一方、第２の磁気抵抗素子２３および第３の磁気抵抗素子２５は凹部４６に対向する。これにより、第１のハーフブリッジ回路２４における第１の磁気抵抗素子２２の抵抗値が大きくなるとともに、第２の磁気抵抗素子２３の抵抗値が小さくなり、その結果、第１のハーフブリッジ回路２４の中点電位が小さくなる。これと同様に、第２のハーフブリッジ回路２７における第３の磁気抵抗素子２５の抵抗値が小さくなるとともに、第４の磁気抵抗素子２６の抵抗値が大きくなり、その結果、第２のハーフブリッジ回路２７の中点電位が大きくなる。これにより、第１のコンパレータ２８はハイの信号を出力し、かつ第２のコンパレータ３３はローの信号を出力し、２ｂｉｔ（１０）信号がＤＡ変換器４７に入力される。そして、図６に示すように、ＤＡ変換器４７により１．８３ｖのアナログ信号が出力される。
【００３０】
すなわち、上記本発明の一実施の形態においては、第１の磁気抵抗素子２２と第２の磁気抵抗素子２３との間の所定の間隔と、第３の磁気抵抗素子２５と第４の磁気抵抗素子２６との間の所定の間隔とを略同一にするとともに、その間隔は被検出体４２における凹部４６の距離と略同一となるように４．７ｍｍにしているため、第２の磁気抵抗素子２３は被検出体４２における凹部４６に近接するとともに、第１の磁気抵抗素子２２は第１の径大部４４に近接するようになり、さらに、第４の磁気抵抗素子２６は被検出体４２における凹部４６に近接し、かつ第３の磁気抵抗素子２５は第１の径大部４４に近接することになり、これにより、第１のハーフブリッジ回路２４および第２のハーフブリッジ回路２７における中点電位が精度良く変化するという効果が得られるものである。
【００３１】
次に、被検出体４２が３．５ｍｍ〜５．８３ｍｍに移動すると、図５（ｃ）に示すように、第２の磁気抵抗素子２３および第４の磁気抵抗素子２６に対向する位置に被検出体４２における第２の径大部４５が位置するとともに、第１の磁気抵抗素子２２および第３の磁気抵抗素子２５に対向する位置に被検出体４２における凹部４６が位置する。これにより、第１のハーフブリッジ回路２４における第２の磁気抵抗素子２３の抵抗値が大きくなるとともに、第１の磁気抵抗素子２２の抵抗値が小さくなり、その結果、第１のハーフブリッジ回路２４の中点電位が大きくなる。これと同様に、第２のハーフブリッジ回路２７における第４の磁気抵抗素子２６の抵抗値が大きくなるとともに、第３の磁気抵抗素子２５の抵抗値が小さくなり、その結果、第２のハーフブリッジ回路２７の中点電位が大きくなる。これにより、第１のコンパレータ２８および第２のコンパレータ３３はローの信号を出力し、２ｂｉｔ（００）信号がＤＡ変換器４７に入力される。そして、図６に示すように、ＤＡ変換器４７により３．１７ｖのアナログ信号が出力される。
【００３２】
次に、被検出体４２が５．８３ｍｍ〜最終ストロークである７ｍｍに移動すると、図５（ｄ）に示すように、第２の磁気抵抗素子２３および第３の磁気抵抗素子２５が第２の径大部４５に対向するとともに、第１の磁気抵抗素子２２および第４の磁気抵抗素子２６は凹部４６に対向する。これにより、第１のハーフブリッジ回路２４における第２の磁気抵抗素子２３の抵抗値が大きくなるとともに、第１の磁気抵抗素子２２の抵抗値が小さくなり、その結果、第１のハーフブリッジ回路２４の中点電位が大きくなる。これと同様に、第２のハーフブリッジ回路２７における第３の磁気抵抗素子２５の抵抗値が大きくなるとともに、第４の磁気抵抗素子２６の抵抗値が小さくなり、その結果、第２のハーフブリッジ回路２７の中点電位が小さくなる。これにより、第１のコンパレータ２８はローの信号を出力し、第２のコンパレータ３３はハイの信号を出力し、２ｂｉｔ（０１）信号がＤＡ変換器４７に入力される。そして、図６に示すように、ＤＡ変換器４７により４．５ｖのアナログ信号が出力される。
【００３３】
すなわち、被検出体４２の移動に伴い、基体３７の接続端子３８およびケース３９のコネクタ端子４０を介して、段階的に変化する出力信号が外部に出力されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係る非接触型位置センサは、複雑な形状の部品を設けるという必要がなく、組立性の向上が図れる非接触型位置センサを提供することができるという効果を有するものであり、特に磁気の変化により直動位置を検出する非接触型位置センサに適用して有用となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施の形態における非接触型位置センサの分解斜視図
【図２】同非接触型位置センサの側断面図
【図３】同非接触型位置センサの回路図
【図４】同非接触型位置センサに被検出体を対向させる状態を示す模式図
【図５】同非接触型位置センサが動作する状態を示す模式図
【図６】同非接触型位置センサが動作する状態を示す図
【図７】従来の非接触型位置センサの斜視図
【符号の説明】
【００３６】
２１  磁石
２２  第１の磁気抵抗素子
２３  第２の磁気抵抗素子
２４  第１のハーフブリッジ回路
２５  第３の磁気抵抗素子
２６  第４の磁気抵抗素子
２７  第２のハーフブリッジ回路
４２  被検出体
【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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【図６】
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【図７】
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