JP6282010B2 - 位置検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、駆動体の回転位置を検出する位置検出装置に関する。
永久磁石と磁界を検出する検出素子とを用いた非接触式の検出装置が使用されている。非接触式の検出装置は、回転位置等を検出する機構が摩耗等による不具合を発生することが少ないため、種々の産業分野で使用されている。
特許文献１には、ホルダー（ケース）とハウジング間に配置されるカップとカップに取り付けられている回転軸がハウジングの軸受けに受けられるように配置された構成が記載されている。
図１０は、特許文献１に記載の非接触式変位センサ１００を示す断面図である。非接触式変位センサ１００は、被検出物の変位とともに回転する回転軸１０９に固定されたカップ１０８に永久磁石１０７を設け、永久磁石１０７の回転を非接触により検出するホール素子１０５を設けて、被検出物の変位をホール素子１０５により検出する。
ハウジング１１１は、回転軸１０９に固定されたカップ１０８の底面により回転軸１０９の一方の軸方向の動きを規制する。ホルダー１０１は、回転軸１０９に固定されたカップ１０８の端部１０８ａに複数箇所で当接し、回転軸１０９の軸方向の他方の動きを規制部１０１ｒにより規制する。図１０に示すように、カップ１０８が一体化された回転軸１０９の傾きを、ハウジング１１１に設けた軸受け１１３とホルダー１０１に設けられた規制部１０１ｒとにより抑制している。
しかしながら、ハウジング１１１とホルダー１０１とが別体であるため、軸傾きを抑制するための精度出しが困難になっていた。
本発明は、上述した課題を解決するもので、精度良く回転軸の傾きを抑制できる位置検出装置を提供することを目的とする。
本発明は、外部の駆動体の回転に連動して回転可能な軸部と、前記軸部の一端側に一体的に設けられた磁石と、前記磁石の磁界を感知するための検出素子が実装された基板と、前記軸部の一端側および前記基板が配置される有底の配置部を有するケースと、前記軸部の他端側が外方に突出するよう挿通されるとともに前記配置部を覆うように取り付けられる防護部材と、前記ケースと前記防護部材との間に配置されるシール部材と、を備えた位置検出装置において、前記防護部材には、前記軸部の一端側を軸支する支持部材と、前記軸部を回転自在に支持する軸受けとが一体に取り付けられ、前記防護部材又は前記支持部材のいずれか一方に凸部を備えるとともに、いずれか他方に前記凸部が嵌合する嵌合部を備え、前記凸部と前記嵌合部とが嵌合していることを特徴とする。
この構成によれば、防護部材に軸部を支持する支持部材と軸受けとが一体化されているので、軸部を防護部材のみを基準にして軸支することができる。したがって、ケースにシール部材を介して防護部材を取り付ける際の精度出しでばらつくことなく、精度良く回転軸の傾きを抑制できる。
また、本発明の位置検出装置において、前記防護部材は、前記軸受けを嵌装する筒状部と、前記支持部材に当接する当接部と、前記シール部材が配置される段部と、を備え、前記支持部材は、前記当接部に当接する面に沿って前記当接部の外周より外方に突出した鍔部を備えることを特徴とする。
この構成によれば、シール部材が軸方向に外れることがなくなるので、配置部を外部から気密に封止することができる。
また、本発明の位置検出装置において、前記支持部材は、前記軸部の一端側を軸支する突出部を備えており、前記軸部を回転自在に軸支した状態で、前記防護部材に嵌合されて一体化されていることを特徴とする。
この構成によれば、軸部に磁石を嵌め込んだ後で、軸部と防護部材と支持部材とを一体的に組み立てることができる。
本発明によれば、防護部材に軸部を支持する支持部材と軸受けとが一体化されているので、軸部を防護部材のみを基準にして軸支することができる。したがって、ケースにシール部材を介して防護部材を取り付ける際の精度出しでばらつくことなく、精度良く回転軸の傾きを抑制できる位置検出装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、分かりやすいように、図面は寸法を適宜変更している。
図１は、本発明の実施形態の位置検出装置１を示す斜視図である。図２は、位置検出装置１を示す分解斜視図である。図３は、図２とは異なる方向から見た分解斜視図である。図４は、本実施形態の位置検出装置１を示す平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線で切断した断面図である。図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線で切断した断面図である。
位置検出装置１は、図１〜図６に示すように、回転可能な軸部１０と、軸部１０に一体的に設けられた磁石１１と、磁石１１の磁界を感知するための検出素子４１とを備える。さらに、位置検出装置１は、図２〜図３に示すように、ケース５０、基板４０、支持部材２０、シール部材３２、軸受け３１、防護部材３０を備えている。位置検出装置１は、軸部１０が図示しない外部の駆動体の回転に連動して回転し、その回転位置を検出するものである。回転位置検出機構である磁石１１と検出素子４１とが、図２および図３に示すように支持部材２０を挟んで対向配置される。なお、回転可能な磁石１１は、検出素子４１および支持部材２０と接触しないように配置されている（図５〜図６参照）。このため、回転位置検出機構での接触による摩耗や異物の発生が無いので、信頼性が高いという特徴を有する。
ケース５０は、合成樹脂を成形したものであり、配置部５０ａおよびコネクタ部５０ｂが形成されるとともに、金属の端子部材５２が埋め込まれるように一体化されている。なお、ケース５０は、電気絶縁性を備え、かつ、非磁性の合成樹脂である。
磁石１１は、中心が空洞の略円筒形のプラスチック磁石であり、軸部１０の一端１０ａ側に一体的に設けられている。軸部１０は、非磁性の金属からなり、磁石１１を固定する形状に加工されている。磁石１１は、所望の状態に着磁されており、例えば円周方向にＳ極とＮ極とが交互に配置されている。
検出素子４１は、磁石１１が発生する磁界強度を測定するものである。より具体的には、Ｘ−Ｙ平面上の所定の向きに検出感度軸を有する１軸素子を少なくとも１個備えて、該１軸素子の検出感度軸方向の磁界強度を測定するものである。本実施形態において、検出素子４１にはホール効果素子を用いている。検出素子４１は、基板４０に実装され、ケース５０に設けられた有底の配置部５０ａに配置される。
防護部材３０は、配置部５０ａを覆うようにケース５０に取り付けられる。また、防護部材３０には、支持部材２０と軸受け３１とが一体に取り付けられている。図２および図３に示すように、防護部材３０は、軸受け３１を嵌装する筒状部３０ｂと、支持部材２０に当接する当接部３０ｃと、シール部材３２が配置される段部３０ｄと、を備える。シール部材３２は、図５および図６に示すように、防護部材３０の段部３０ｄに配置され、ケース５０との隙間を塞ぎ、ケース５０の配置部５０ａに異物や水が侵入しないように考慮されている。
軸受け３１は、軸部１０を回転自在に支持する。軸部１０は、この軸受け３１を介することによって、防護部材３０に軸部１０の他端１０ｂ側が外方に突出するよう挿通される（図５〜図６参照）。
支持部材２０は、図２および図３に示すように、嵌合部２０ａ、鍔部２０ｂ、および突出部２０ｃを備えている。嵌合部２０ａは防護部材３０の凸部３０ａに挿入可能な形状である。これにより、凸部３０ａと嵌合部２０ａとが嵌合している。また、鍔部２０ｂは、防護部材３０の当接部３０ｃに当接する面に沿って当接部３０ｃの外周より外方に突出している。さらに、図５および図６に示すように、軸部１０の一端１０ａの中心部には磁石１１の中央に挿入される係合凸部を有し、該係合凸部の突出端面の中心部には係合凹部が形成され、該係合凹部に支持部材２０の突出部２０ｃを挿入することで、軸部１０を回転自在に軸支している。これにより、支持部材２０は、軸部１０を回転自在に軸支した状態で、防護部材３０に一体化されて固定されている。
端子部材５２はコネクタ部５０ｂの内壁面から露出し、外部の接続部材（ケーブル）が接続可能になっている。また、基板４０にハンダ等で接続される。これにより、検出素子４１で測定された磁界強度を回転位置情報として、外部の電子機器等で利用することができる。
次に、本実施形態の位置検出装置１の特徴について、図５〜図８を用いて説明する。
図７は、軸受け３１が一体に取り付けられた防護部材３０に軸部１０を挿通する組み立て図である。図８は、支持部材２０と、軸部１０が挿通された防護部材３０と、を示す組み立て図である。図９は、軸部１０が挿通された防護部材３０に支持部材２０を載置した組み立て図である。
図５および図６に示すように、軸部１０は、軸受け３１によって回転自在に支持されるとともに、軸部１０の一端１０ａの中心部には磁石１１の中央に挿入される係合凸部を有し、該係合凸部の突出端面の中心部には係合凹部が形成されており、該係合凹部に支持部材２０の突出部２０ｃを挿入することで、軸部１０の一端１０ａ側が支持部材２０の突出部２０ｃによって軸支される。軸受け３１は、防護部材３０の筒状部３０ｂに嵌装されて固定されている。
図７に示すように、軸受け３１が一体に取り付けられた防護部材３０と、磁石１１が一体に取り付けられた軸部１０と、シール部材３２と、支持部材２０と、を用意して組み立てる。すなわち、図８に示すように、一端１０ａ側に磁石１１が一体的に設けられた軸部１０を、他端１０ｂ側が外方に突出するよう防護部材３０に挿通してから、図９に示すように支持部材２０を載置する。支持部材２０は、鍔部２０ｂが防護部材３０の当接部３０ｃに当接し、嵌合部２０ａが凸部３０ａと嵌合して固定される。これにより、軸受け３１および支持部材２０は、防護部材３０に一体化されているので、軸部１０を防護部材３０のみを基準にして軸支することができる。
また、軸部１０が軸受け３１および支持部材２０に支持された状態を保持したまま、ケース５０に防護部材３０を取り付けることができるので、シール部材３２を介して防護部材３０を取り付けるだけで、軸部１０の軸傾きを抑制することが容易である。この組み立て手順とすることによって、組み立てが容易であるとともに、精度良く回転軸の傾きを抑制できる。
支持部材２０の鍔部２０ｂの外径は、シール部材３２が弾性変形で伸長可能な内径よりも小さいことが好ましい。この場合、防護部材３０に支持部材２０を組み合わせてからシール部材３２を段部に嵌め込むことが可能であり、組み立てがさらに容易になる。
したがって、ケース５０にシール部材３２を介して防護部材３０を取り付ける際の精度出しでばらつくことなく、精度良く回転軸の傾きを抑制できる。
以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。
本実施形態の位置検出装置１は、外部の駆動体の回転に連動して回転可能な軸部１０と、軸部１０の一端１０ａ側に一体的に設けられた磁石１１と、磁石１１の磁界を感知するための検出素子４１が実装された基板４０と、を備える。そして、軸部１０の一端１０ａ側および基板４０が配置される有底の配置部５０ａを有するケース５０と、軸部１０の他端１０ｂ側が外方に突出するよう挿通されるとともに配置部５０ａを覆うように取り付けられる防護部材３０と、を備える。さらに、ケース５０と防護部材３０との間に配置されるシール部材３２を備える。防護部材３０には、軸部１０の一端１０ａ側を軸支する支持部材２０と、軸部１０を回転自在に支持する軸受け３１とが一体に取り付けられ、防護部材３０に凸部３０ａを備えるとともに、支持部材２０には凸部３０ａが嵌合する嵌合部２０ａを備え、凸部３０ａと嵌合部２０ａとが嵌合している。
この構成によれば、防護部材３０に軸部１０を支持する支持部材２０と軸受け３１とが一体化されているので、軸部１０を防護部材３０のみを基準にして軸支することができる。したがって、ケース５０にシール部材３２を介して防護部材３０を取り付ける際の精度出しでばらつくことなく、精度良く回転軸の傾きを抑制できる。
また、本実施形態の位置検出装置１において、防護部材３０は、軸受け３１を嵌装する筒状部３０ｂと、支持部材２０に当接する当接部３０ｃと、シール部材３２が配置される段部３０ｄと、を備える。さらに、支持部材２０は、当接部３０ｃに当接する面に沿って当接部３０ｃの外周より外方に突出した鍔部２０ｂを備える。
この構成によれば、シール部材３２が軸方向に外れることがなくなるので、配置部５０ａを外部から気密に封止することができる。
また、本実施形態の位置検出装置１において、支持部材２０は、軸部１０の一端１０ａ側を軸支する突出部２０ｃを備えており、軸部１０を回転自在に軸支した状態で、防護部材３０に嵌合されて一体化されている。
この構成によれば、軸部１０に磁石１１を嵌め込んだ後で、軸部１０と防護部材３０と支持部材２０とを一体的に組み立てることができる。
以上のように、本発明の実施形態の位置検出装置１を具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらも本発明の技術的範囲に属する。
（１）本実施形態において、防護部材３０に凸部３０ａを備えるとともに、支持部材２０には凸部３０ａが嵌合する嵌合部２０ａを備えるとしたが、支持部材２０に凸部を設けて、防護部材３０に嵌合部を形成するように変更してもよい。すなわち、防護部材３０又は支持部材２０のいずれか一方に凸部を備えるとともに、いずれか他方に凸部が嵌合する嵌合部を備え、凸部と嵌合部とが嵌合していればよい。
（２）本実施形態において、支持部材２０に突出部２０ｃを備えるとしたが、突出部２０ｃの替わりに軸部１０の一端１０ａを収容する凹部を設けるように変更してもよい。この凹部によって、軸部１０を回転自在に軸支できればよい。
（３）本実施形態において、検出素子４１にはホール効果素子を用いているが、磁気抵抗効果素子を用いてもよい。
１ 位置検出装置
１０ 軸部
１０ａ 一端
１０ｂ 他端
１１ 磁石
２０ 支持部材
２０ａ 嵌合部
２０ｂ 鍔部
２０ｃ 突出部
３０ 防護部材
３０ａ 凸部
３０ｂ 筒状部
３０ｃ 当接部
３０ｄ 段部
３１ 軸受け
３２ シール部材
４０ 基板
４１ 検出素子
５０ ケース
５０ａ 配置部
５０ｂ コネクタ部
５２ 端子部材
１０ 軸部
１０ａ 一端
１０ｂ 他端
１１ 磁石
２０ 支持部材
２０ａ 嵌合部
２０ｂ 鍔部
２０ｃ 突出部
３０ 防護部材
３０ａ 凸部
３０ｂ 筒状部
３０ｃ 当接部
３０ｄ 段部
３１ 軸受け
３２ シール部材
４０ 基板
４１ 検出素子
５０ ケース
５０ａ 配置部
５０ｂ コネクタ部
５２ 端子部材
Claims (3)
- 外部の駆動体の回転に連動して回転可能な軸部と、
前記軸部の一端側に一体的に設けられた磁石と、
前記磁石の磁界を感知するための検出素子が実装された基板と、
前記軸部の一端側および前記基板が配置される有底の配置部を有するケースと、
前記軸部の他端側が外方に突出するよう挿通されるとともに前記配置部を覆うように取り付けられる防護部材と、
前記ケースと前記防護部材との間に配置されるシール部材と、を備えた位置検出装置において、
前記防護部材には、前記軸部の一端側を軸支する支持部材と、前記軸部を回転自在に支持する軸受けとが一体に取り付けられ、
前記防護部材又は前記支持部材のいずれか一方に凸部を備えるとともに、いずれか他方に前記凸部が嵌合する嵌合部を備え、前記凸部と前記嵌合部とが嵌合していることを特徴とする位置検出装置。 - 前記防護部材は、前記軸受けを嵌装する筒状部と、前記支持部材に当接する当接部と、前記シール部材が配置される段部と、を備え、
前記支持部材は、前記当接部に当接する面に沿って前記当接部の外周より外方に突出した鍔部を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。 - 前記支持部材は、前記軸部の一端側を軸支する突出部を備えており、前記軸部を回転自在に軸支した状態で、前記防護部材に嵌合されて一体化されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の位置検出装置。
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|---|---|---|---|
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