全方位位置検出磁気センサ

本発明はマグネットスイッチの技術分野に関し、具体的には、全方位位置検出磁気センサである。

磁気近接スイッチは近接スイッチの1種であり、磁気で位置の関係変化を感知し、非電気量又は電磁気量を所望の電気信号に変換して、制御又は測定の目的を達成させる。ロボット応用技術では、自動ナビゲーションと位置検出がインテリジェント制御を実現するためのコア技術であり、近接スイッチにより実施可能な位置検出と制御実行態様は、ほかのコントローラに備えない利点を有する。従来の磁気近接スイッチは磁界検出によって位置を感知するものであり、ホールタイプ、磁気抵抗タイプ、リードリレータイプ等に大別されており、且つこのコアとなる磁気感受性素子は一般的に輸入するものであり、生産周期が長いとともにコア技術が独立した技術ではないことにより、コストの高騰を引き起こす。ロボット、自動制御装置、インテリジェント機器の製造分野において、部材間の位置変化と動作感知が複雑であるが、従来の外部磁気駆動誘導はリニア制御が採用されており、同じ極性で反発しあい、反対の極性で引き合うように、外部磁界と内部磁界についてNS極性を区別する必要があるため、感知・制御システムにおいて一意的な磁気スイッチを複数配置する必要があり、このように、全体レイアウトが複雑になり製造の難度を向上させる。さらに、自動化、インテリジェント制御装置の発展に伴い、小型化、コンパクト化は工業的設計の主流となっている。このため、従来技術には改良と発展の余裕がある。

本発明の目的は、従来技術の欠点及び欠陥に対して、構造がコンパクトで、配置の柔軟性が高く、コンパクトなレイアウトに適する全方位位置検出磁気センサを提供することである。

上記目的を達成させるために、本発明は以下の技術案を採用する。

本発明に係る全方位位置検出磁気センサは、中空接着剤収納ケースを備え、前記接着剤収納ケースの内部に中空リードが横方向に設けられ、中空リードの両端のいずれにも減衰バネが設けられ、且つ2つの減衰バネの外側端が接着剤収納ケースの両端の内壁にそれぞれ固定して接続され、中空リードは接着剤収納ケースのキャビティに移動可能に懸架され、且つ中空リードに透磁性リングが套設され、 前記接着剤収納ケースの内部に導電性カラムが設けられ、導電性カラムの内側端が中空リードと嵌合するように中空リードに貫装され、 前記接着剤収納ケースにそれぞれ導電性カラムと中空リードに電気的に接続されたインアウトリードが設けられる。

以上の態様によれば、前記接着剤収納ケースの内部にハンガーブラケットが設けられ、中空リードはハンガーブラケットの内部に移動可能に懸架され、中空リードの両端の外縁に透磁性リングと嵌合するロックピースが設けられ、2つの減衰バネの内側端がそれぞれ中空リードの対応端に電気的に接続されるように套設され、前記ハンガーブラケットの両端の内側壁に固定ボスが設けられ、2つの減衰バネの外側端がそれぞれ対応した固定ボスに套設されている。

以上の態様によれば、前記ハンガーブラケットの左側の側壁に固定ボスを貫通する固定孔が設けられ、前記導電性カラムの外側端に制限リングが設けられ、導電性カラムは固定孔と嵌合して接続されるように固定孔の内部に貫装され、導電性カラムの内側端は中空リードと嵌合するように中空リードの内部に貫装される。

以上の態様によれば、前記接着剤収納ケースの左側壁とハンガーブラケットの間に左導電性シートが設けられ、左導電性シートの一端にリベット孔が設けられ、導電性カラムの外側端はリベット孔を貫通して左導電性シートに電気的に接続され、前記左導電性シートの他端に挟持板が設けられ、接着剤収納ケースにおける対応したリード線が挟持板に貫通し且つ左導電性シートに溶接されている。

以上の態様によれば、前記接着剤収納ケースの右側壁とハンガーブラケットの間に右導電性シートが設けられ、右導電性シートの内側端はハンガーブラケットを貫通して右側にある減衰バネに電気的に接続され、右導電性シートの外側端は接着剤収納ケースにおける対応したリード線に電気的に接続され、右導電性シートの外側端と接着剤収納ケースの間に制限機構が設けられる。

以上の態様によれば、前記制限機構は長尺状バンプを含み、長尺状バンプは接着剤収納ケースの底板に設けられ、前記右導電性シートの外側端の両側に制限フランジが設けられ、制限フランジの下端に位置決めノッチが設けられ、位置決めノッチは長尺状バンプに締まり嵌めするように係止される。

以上の態様によれば、前記接着剤収納ケースの右側壁におけるリード線は2つの制限フランジの間に貫装され、且つリード線は右導電性シートに電気的に接続される。

以上の態様によれば、前記接着剤収納ケースは正面が開口するように設置され、且つ接着剤収納ケースの開口にシーラントが設けられ、前記ハンガーブラケットは正面が開口した枠形構造であり、ハンガーブラケットの開口とシーラントの間に絶縁ガスケットが設けられる。

以上の態様によれば、前記絶縁ガスケットの両端のいずれにも係着板が設けられ、絶縁ガスケットはハンガーブラケットの正面にある開口に設けられ、且つ、2つの係着板はそれぞれハンガーブラケットの両端に係着され、右側にある係着板に右導電性シートと嵌合するスロットが設けられる。

以上の態様によれば、前記透磁性リングは外周の磁極が同じ硬質磁性リングである。

本発明の有益な効果は以下のとおりである。本発明では、透磁性リングの外周が単一極性であるため、それに合わせる外部磁界について極性を選択せずに、引き合う又は反発しあう誘導駆動嵌合が実現でき、透磁性リングと中空リードはハンガーブラケットの内部に懸架され、中空リードの両端が減衰バネを介して一定の支持力を提供し、外部磁極がいずれの角度から近づいても、中空リードの動作をトリガーして導電性カラムとの導通・遮断を実現でき、従来のセンサの単一の磁極組み合わせと検出方向の制限性を解決して、ロボットの動作感知の柔軟性を向上させ、センサの点数を効果的に減少させる。

本発明の構造分解模式図である。

本発明の内部組立構造の模式図である。

以下、図面と実施例を参照しながら、本発明の技術案について説明する。

図1−2に示されるように、本発明に係る全方位位置検出磁気センサは、中空接着剤収納ケース1を備え、前記接着剤収納ケース1の内部に中空リード21が横方向に設けられ、中空リード21の両端のいずれにも減衰バネ22が設けられ、且つ2つの減衰バネ22の外側端が接着剤収納ケース1の両端の内壁にそれぞれ固定して接続され、中空リード21は接着剤収納ケース1のキャビティに移動可能に懸架され、且つ中空リード21に外周の極性が同じ透磁性リング2が套設される。前記外周の磁極が同じ透磁性リング2は、任意の極性の外部磁界又は強磁性体に対して引き合う又は反発しあう動作を行って、中空リード21を連動して導通・遮断作動を実行させてセンサに制御信号を出力させる。2つの減衰バネ22はそれぞれ両端から中空リード21と透磁性リング2を支持して、これらを接着剤収納ケース1のキャビティにおいて懸架させ、それにより外部の任意の極性の磁極又は強磁性体が近づくと対応した動作を行い、外部磁極又は強磁性体が磁界から離れると減衰バネ22は、回復力を提供して中空リード21と透磁性リング22を初期位置に回復させる。前記接着剤収納ケース1の内部に導電性カラム3が設けられ、導電性カラム3の内側端が中空リード21と嵌合するように中空リード21の内部に貫通され、透磁性リング22と外部磁界又は強磁性体とが反発しあう又は引き合うときに変位して、中空リード21を連動して導電性カラム3に当接させて電気的に連通させ、センサは導通・遮断制御信号を出力する。前記接着剤収納ケース1にそれぞれ導電性カラム3と中空リード21に電気的に接続されたインアウトリード19が設けられる。

前記接着剤収納ケース1の内部にハンガーブラケット11が設けられ、中空リード21はハンガーブラケット11の内部に移動可能に懸架され、中空リード21の両端の外縁に透磁性リング2と嵌合するロックピース23が設けられ、2つの減衰バネ22の内側端がそれぞれ中空リード21の対応端に電気的に接続されるように套設され、前記ハンガーブラケット11の両端の内側壁に固定ボス12が設けられ、2つの減衰バネ22の外側端がそれぞれ対応した固定ボス12に套設されている。前記ハンガーブラケット11により、接着剤収納ケース1のキャビティは左収容室と中収容室と右収容室に分けられ、中空リード21と透磁性リング2はハンガーブラケット11における中収容室に懸架され、減衰バネ22は固定ボス12に套設されてハンガーブラケット11に接続され、且つ中空リード21に圧力を印加することで、中空リード21は初期状態でハンガーブラケット11の立体中心に位置し、このとき、透磁性リング2の外縁とハンガーブラケット11の上下前後内壁との間の距離が透磁性リング2のストロークの限界になり、このように、全方位検出と動作による信号出力を実現する。

前記ハンガーブラケット11の左側の側壁に固定ボス12を貫通し外部が大きくて内部が小さい段付き孔である固定孔13が設けられ、前記導電性カラム3の外側端に制限リング31が設けられ、導電性カラム3は固定孔13と嵌合するように固定孔13の内部に貫装され、導電性カラム3の内側端は中空リード21と嵌合するように中空リード21の内部に貫装されている。前記導電性カラム3は、固定孔13を貫通して内側端が中空リード21の内孔の中心線に位置するようになり(通常、導電性カラムはリードの内部に懸架される)、このようにして、中空リード21が径方向に沿って動作するときに、それに接触して電気的に連通できる。

前記接着剤収納ケース1の左側壁とハンガーブラケット11の間に左導電性シート32が設けられ、左導電性シート32の一端にリベット孔33が設けられ、導電性カラム3の外側端はリベット孔33を貫通して左導電性シート32に電気的に接続され、前記左導電性シート32の他端に挟持板34が設けられ、接着剤収納ケース1における対応したリード線19が挟持板34に貫通し且つ左導電性シート32に溶接されており、本発明では、好ましくは、ハンガーブラケット11と接着剤収納ケース1の左側壁との間は独立空間になり、導電性カラム3は固定孔13に締まり嵌めするように固定孔13を貫通し、更にハンガーブラケット11の左側にある接着剤収納ケース1のキャビティに絶縁接着剤を充填することで、センサの電気的安全性と絶縁安定性を向上できる。

前記接着剤収納ケース1の右側壁とハンガーブラケット11の間に右導電性シート4が設けられ、右導電性シート4の内側端はハンガーブラケット11を貫通して右側にある減衰バネ22に電気的に接続され、右導電性シート4の外側端は接着剤収納ケース1における対応したリード線19に電気的に接続され、右導電性シート4の外側端と接着剤収納ケース1の間に制限機構が設けられる。好ましくは、前記ハンガーブラケット11の右側の側壁に組立口が開けられ、右導電性シート4は組立口に貫装され、右導電性シート4の内側端に減衰バネ22に電気的に接続された接触シート41が設けられる。本発明では、好ましくは、ハンガーブラケット11の右側にある接着剤収納ケース1のキャビティは独立空間になり、このようにして、絶縁接着剤を充填することでセンサの電気的安全性と絶縁安定性を向上できる。

前記制限機構は長尺状バンプ14を含み、長尺状バンプ14は接着剤収納ケース1の底板に設けられ、前記右導電性シート4の外側端の両側に制限フランジ42が設けられ、制限フランジ42の下端に位置決めノッチ43が設けられ、位置決めノッチ43は長尺状バンプ14に締まり嵌めするように長尺状バンプ14に係止される。本発明では、好ましくは、接着剤収納ケース1の天板と底板にそれぞれ高さ調整ブロックが設けられ、右導電性シート4は上下にある高さ調整ブロックと嵌合して接続されるようにこれらの間に貫装され、該高さ調整ブロックは右導電性シート4を上記ハンガーブラケット11の組立口と等高さで設置し、下高さ調整ブロックには位置決めノッチ43と嵌合する長尺状バンプ14が設置され、このように、右導電性シート4の横方向移動による電気的接続の安定性への影響を回避する。

前記接着剤収納ケース1の右側壁におけるリード線19は2つの制限フランジ42の間に貫装され、且つリード線19は右導電性シート4に電気的に接続され、制限フランジ42の間にある通路を介してリード線19の貫通と溶接を容易にし、それにより右導電性シート4とリード線19を溶接した後に組み立てることが可能になり、効率を向上させる。

前記接着剤収納ケース1は、正面が開口するように設置され、且つ接着剤収納ケース1の開口及びハンガーブラケット11の両側にある接着剤収納ケース1のキャビティのいずれにもシーラント15が充填されており、前記ハンガーブラケット11は、正面が開口した枠形構造であり、ハンガーブラケット11の開口とシーラント15の間に絶縁ガスケット16が設けられ、接着剤収納ケース1の正面の開口は組立口となり、組み立てが完了した後、たとえばエポキシ樹脂、シリコーン接着剤、702接着剤等のシーラント15でシーリングする。

前記絶縁ガスケット16の両端のいずれにも係着板17が設けられ、絶縁ガスケット16はハンガーブラケット11の正面にある開口に設けられ、且つ、2つの係着板17はそれぞれハンガーブラケット11の両端に係着され、右側にある係着板17に右導電性シート4と嵌合するスロット18が設けられ、絶縁ガスケット16はハンガーブラケット11の内部部品をパッケージングするためのカバープレートであり、且つ絶縁ガスケット16と接着剤収納ケース1の内側の内壁は合わせて透磁性リング2の縦方向でのストローク制限を構成し、前記右側の係着板17は右導電性シート4と噛み合って上記ハンガーブラケット11における組立口を塞ぎ、このように、容易に接着剤収納ケース1の右側キャビティに絶縁接着剤を注入できる。

前記透磁性リング2は外周の磁極が同じ硬質磁性リングであり、本発明の透磁性リング2では、それに合わせる外部磁界について極性を選択せずに、引き合う又は反発しあう誘導駆動嵌合を実現できる。

以上は本発明の好適な実施形態に過ぎず、本発明の特許出願範囲に属する前記組み合わせ、特徴及び原理に基づいて行われる同等変化又は修飾はすべて本発明の特許出願範囲に属する。

図中、1、接着剤収納ケース、2、透磁性リング、3、導電性カラム、4、右導電性シート、11、ハンガーブラケット、12、固定ボス、13、固定孔、14、長尺状バンプ、15、シーラント、16、絶縁ガスケット、17、係着板、18、スロット、19、リード線、21、中空リード、22、減衰バネ、23、ロックピース、31、制限リング、32、左導電性シート、33、リベット孔、34、挟持板、41、接触シート、42、制限フランジ、43、位置決めノッチ。