專利名稱：磁場形成裝置及使用它的位移傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關具有如空穴IC那樣的磁感應元件，以及發(fā)生磁場、并相對磁感應元件可相對移動的磁場形成裝置，并且從磁感應元件輸出具有與磁感應元件和磁場形成裝置之間的相對位移量相應水平的電子信號的位移傳感器。
本發(fā)明還有關使用永久磁鐵之類的磁性構件為外部空間提供磁場的磁形成裝置。
背景技術：
特開2001-263319號公布的位置測量裝置(位移傳感器)具有安裝在引擎進排氣閥驅動軸那樣的可動構件上的永久磁鐵，利用該永久磁鐵和空穴元件，可以檢測出進排氣閥的位置(位移)。棒狀永久磁鐵被收容在與驅動軸末端結合的筒狀構件之中，利用環(huán)氧樹脂系的粘合劑在筒狀構件之中彈性地固定。
在這種位移傳感器中，由于永久磁鐵加工困難，所以把它直接安裝在上述進排氣閥驅動軸那樣的可動構件上是困難的。因此，在專利文獻1中公布的發(fā)明中，采用的是把筒狀構件安裝在檢測對象物上，并把永久磁鐵收容在該筒狀構件中進行固定的構成。在這個構成中，永久磁鐵需要配置在筒狀構件內規(guī)定的位置，典型的是永久磁鐵中心軸與筒狀構件中心軸一致的位置(即與筒狀構件同軸的位置)。但是，正如專利文獻1所述，使用粘合劑把永久磁鐵固定在筒狀構件內的這個組裝方法，要把永久磁鐵的中心軸精確地定位在筒狀構件的中心軸上比較難。此外，這個組裝方法，由于粘合劑硬化需要相當長時間，所以還存在組裝較慢的問題。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于，在磁場形成裝置以及使用它的位移傳感器中可以把永久磁鐵等磁性構件精確地安裝在規(guī)定位置。
本發(fā)明的另一個目的在于，使安裝磁性構件的作業(yè)變得容易。
基于本發(fā)明的、為外部空間提供磁場的磁場形成裝置擁有，具有帶包圍了柱狀內部空間的側壁的筒狀部分、且在該筒狀部分的一端具有開口的軸，被裝入該軸的筒狀部分的內部空間內相對該筒狀部分固定的、為發(fā)生上述磁場的棒狀磁性構件，被外嵌在該磁性構件上且緊貼在上述筒狀部分的側壁上把磁性構件中心軸固定在筒狀部分的規(guī)定位置上的環(huán)狀的襯套。
在該磁場形成裝置中，被外嵌在棒狀磁性構件上的環(huán)狀的襯套緊貼在軸的筒狀部分的側壁上，磁性構件的中心軸固定在筒狀部分的內部空間的規(guī)定位置(例如，內部空間的中心軸位置)上。組裝時，把環(huán)狀的襯套外嵌在磁性構件上，并且把該磁性構件由軸的一端開口插入筒狀部分的內部空間，利用這樣簡單的作業(yè)，可以把磁性構件的中心軸精確地定位在內部空間的規(guī)定位置上。
在適合的實施形態(tài)中，棒狀的磁性構件做成外徑在軸向變化的形狀(例如，中央處是變成最粗的紡錘形狀)。軸的筒狀部分的內部空間形成了與磁性構件最粗處匹配的尺寸和形狀。因此，磁性構件在其最粗處緊貼在軸的筒狀部分的側壁上。而且，環(huán)狀的襯套被外嵌在比磁性構件細的規(guī)定的一處，緊貼在軸的筒狀部分的側壁上。結果，磁性構件的中心軸位置被磁性構件的最粗處和環(huán)狀的襯套固定。利用這個構成的話，組裝時，把一個環(huán)狀的襯套外嵌在磁性構件的上述規(guī)定的一處上，并插入筒狀部分的內部空間，利用這個極其單純的作業(yè)，就可以把磁性構件的中心軸的位置固定在筒狀部分的規(guī)定位置上。
在適合的實施形態(tài)中，為了不使磁性構件在筒狀部分內在中心軸方向移動而進行固定的擋塊，被設在筒狀部分開口的附近。利用這個構成的話，組裝時，把磁性構件插入軸的筒狀部分的內部空間，而且為了不使磁性構件從筒狀部分拔出而在開口附近施以擋塊，利用這個簡單的作業(yè)，就可以把磁性構件完全固定在軸上。
在適合的實施形態(tài)中，上述襯套被配置在上述筒狀部分的開口的附近，在其襯套上設置1個以上的孔或溝。而且，上述擋塊被設在上述開口附近中沒有堵塞上述孔或溝的位置上。
在適合的實施形態(tài)中，進而為了連通軸的筒狀部分的內部空間和軸的外部空間的1個以上的孔或溝被設在筒狀部分的側壁或者襯套上。例如，這個位移傳感器適用于油壓的差壓式傳感器以及油壓閥的行程傳感器等用途時，可動構件移動的空間(即軸的外部空間)被液壓油充滿，而且，其外部空間的油壓經常變動較大。這樣即使在外部空間的壓力變動較大的情況下，連通外部空間和內部空間的孔或溝，將防止外部空間和內部空間之間的壓力差過大，結果，可以消除由于該壓力差，磁性構件被推出軸外或者軸被損壞之類的擔心。
基于本發(fā)明的另一側面的位移傳感器具備有，具有磁感應元件的主體，以及相對該主體可相對移動、并為了向磁感應元件的位置提供具有與位移相應的強度的磁場的、上述的構成的磁形成裝置。
附圖簡單說明

圖1是使用了基于本發(fā)明的磁場形成裝置的位移傳感器的一實施形態(tài)的剖面圖。
圖2中圖2A是從前方看襯套32的主視圖，圖2B是圖2A的A-A剖面圖。
圖3中圖3A是沿著為固定保持架26后端部的永久磁鐵28的結構的中心軸22的剖面圖，圖3B是從后方看保持架26后端部的后視圖。
圖4中圖4A是表示使用了螺釘40的擋塊變形例的剖面圖，圖4B是表示使用了蓋子41的擋塊的變形例的剖面圖。
圖5中圖5A～圖5C是表示固定不同形狀永久磁鐵28的軸位置的結構的變形例的剖面圖。
圖6是表示用2處的襯套32固定永久磁鐵28的軸位置的變形例的剖面圖。
圖7是表示使用了2個永久磁鐵和磁性材料組合后的復合體作為磁場發(fā)生源的變形例的剖面圖。
具體實施例方式
圖1是使用了基于本發(fā)明的磁場形成裝置的位移傳感器的一實施形態(tài)的剖面圖。圖中，斜剖面線所示的零部件是磁性材料制的零部件?？瞻妆硎镜牧悴考浅谰么盆F28外，非磁性材料(例如，非磁性不銹鋼、塑料和橡膠等)制的零部件。
如圖1所示，位移傳感器10具有傳感器主體12和可在插入傳感器主體12內的棒狀的軸向移動的磁形成裝置(以下稱為可動芯棒)14。傳感器主體12，具有在前后端帶開口的筒狀的主體臺架16，主體蓋18被蓋在該主體臺架16的后端。主體臺架16和主體蓋18都是磁性材料制，構成傳感器主體12的外殼，并具有從外部對傳感器主體12的內部進行磁屏蔽的功能。
主體臺架16內從其前端的開口側插入耐壓套管20并固定。在耐壓套管20的外側面不同的位置上，固定了1個或者多個(在該實施形態(tài)中，例如2個)的磁感應元件，例如空穴IC34A、34B。這些空穴IC34A、34B的輸出信息通過信號電纜37送出到傳感器主體12的外部，并被輸入至圖中未表示的信號處理回路。
耐壓套管20其前端有開口，其內側有由耐壓套管20壁圍成的細長圓柱狀的、可動芯棒14用的移動空間30。該位移傳感器10的代表性用途，例如在用油壓的差壓檢測移動的滑閥的位移量以及油壓閥的行程量這種油壓機械中位移量檢測，在這個用途中，耐壓套管20內側的移動空間30被高壓的液壓油充滿，高壓的油壓施加在耐壓套管20的壁上。耐壓套管20是堅固的非磁性材料(例如，非磁性不銹鋼)制，并具有充分的強度以抗來自內側空間30的高壓的油壓。
可動芯棒14從耐壓套管20的前端開口被插入移動空間30內?？蓜有景?4被配置在與移動空間30同軸的位置上?？蓜有景?4可以沿著其中心軸22在一定距離范圍內移動。被插入在可動芯棒14的耐壓套管20內的部分的外徑，略微小于耐壓套管20的內徑，可動套管14的外面和耐壓套管20的內面之間確保微小的留空量，這樣，可動芯棒14可以平穩(wěn)移動。如上所述，在油壓機械中的位移量檢測用途中，可動芯棒14和耐壓套管20之間的間隙(移動空間30)被液壓油充滿。
可動芯棒14的主體是非磁性材料制的幾乎圓柱形的軸24。這個軸24的前端部分25形成了與位移量測定對象物，例如為與油壓閥的滑閥等結合的螺釘。被插入在軸24后半的耐壓套管20內的部分26，成為了為固定永久磁鐵28的保持架。該保持架26是圓筒狀，具有包圍了圓柱形內部空間26a的側壁26b，另外后端有開口26c。在這個保持架26的內部空間26a內，被收容了圓棒狀的永久磁鐵28。保持架26的側壁26b的后端緣有多個爪26d。這些爪26d為了封閉開口26c向內側彎曲接在永久磁鐵28的后端面上。也就是說，爪26d作為擋塊在保持架26內為了不使永久磁鐵28在中心軸22方向移動而進行固定。此外，利用以下所述的方法，永久磁鐵28在保持架26內被固定在與之同軸的位置上。
永久磁鐵28因中心軸22方向所處場所而形成粗細(外徑)不同的形狀。例如，在本實施形態(tài)中，永久磁鐵28在軸向的中央處最粗，從這里向兩端形成了錐形的紡錘狀的形狀。選擇這種永久磁鐵28的形狀，是為了把永久磁鐵28形成的磁場33的強度(特別是被空穴IC34A、34B檢測出的磁場成分的強度)的分布達到規(guī)定的特性(例如線性)。而且，保持架26的內部空間26a形成了與永久磁鐵28的最粗處(在該實施形態(tài)中為中央處)匹配的形狀和尺寸。因此，永久磁鐵28在其最粗的中央處，緊貼在保持架26的側壁26b上。永久磁鐵28的細的后端部外嵌了圓環(huán)狀的襯套32。襯套32在其內側面緊貼在永久磁鐵28上的同時，還在其外側面緊貼在保持架26的側壁26b上。因此，永久磁鐵28在其最粗的中央處和安裝了襯套32的后端的2處被固定，以使其軸位置與保持架26的中心軸22一致。通過適當地選擇襯套32的材質，還可以緩和施加在永久磁鐵28上的應力。
保持架26的內部空間26a從永久磁鐵28的中央部被分為前方區(qū)域和后方區(qū)域兩個區(qū)域。在保持架26側壁26b的1處或者多處上，貫穿著連通保持架26內部空間26a前方區(qū)域和保持架26外部空間(即移動空間30)的壓力排泄孔26e。此外，如后述的圖2所示，在襯套32上，形成了連通保持架26內部空間26a的后方區(qū)域和保持架26外部空間(移動空間30)的壓力排泄溝32c。在上述的油壓機械的位移量測量的用途中，保持架26的外部空間(移動空間30)被高壓的液壓油充滿，而且，特別是在建筑機械等情況下，其液壓油的油壓大幅變動。即使在這種情況下，由于利用壓力排泄孔26e以及壓力排泄溝32c的作用，可以把保持架26的內部空間26a和外部空間(移動空間30)之間的壓力差控制較小，所以可以防止該壓力差過大引起的問題。
例如，這里假設有個既沒有壓力排泄孔26e，也沒有壓力排泄溝32c的結構。當保持架26的外部空間(移動空間30)的油壓非常高時，其高壓液壓油有時會通過襯套32以及永久磁鐵28和保持架26的側壁26b之間的微小間隙浸入內部空間26a內。然后，保持架26的外部空間(移動空間30)的油壓降低了時，有時由于內部空間26a內的較高的油壓，永久磁鐵28被推出保持架26之外，或者保持架26損壞。這種問題可以利用上述的壓力排泄孔26e以及壓力排泄溝32c消除。
圖2所示的是襯套32的構成。圖2A是從前方看襯套32的主視圖，圖2B是圖2A的A-A剖面圖。
如圖2所示，襯套32具有為緊貼在永久磁鐵28上的內側面32a和為緊貼在保持架26的側壁26b上的外側面32b。外側面32b的1處或者多處上，形成了壓力排泄溝32c。
圖3所示的是為固定保持架26后端部永久磁鐵28的結構。圖3A是沿著保持架26后端部結構的中心軸22的剖面圖，圖3B是從后方看保持架26的后端部的后視圖。
如圖3所示，從保持架26的后端的緣延伸的、例如4個爪26d沿著襯套32和永久磁鐵28的后端部的外形狀彎曲至內側，這樣，作為擋塊為了不使永久磁鐵28在軸向移動而把它牢固地固定。如圖3B所示，襯套32的壓力排泄溝32c被定位在爪26d和爪26d之間的空間內。
此外，作為擋塊，除了把圖3所示的、被分割的多個爪26d彎曲以外，還可以使用各種構成。例如，也可以把保持架26的后端的緣圍繞整個圓周同樣地向內側彎曲縮緊，作為擋塊?；蛘呷鐖D4A所示，也可以把旋進保持架26內的螺釘40用作擋塊，以此固定永久磁鐵28和襯套32，或者如圖4B所示，把蓋在保持架26上的蓋子41用作擋塊，以此固定永久磁鐵28和襯套32。此外，也可以在保持架26的側壁26b上開設追加的壓力排泄孔，以替代在襯套32上設置壓力排泄溝32c。
此外，永久磁鐵28的形狀也可以根據所需要的磁場33的分布特性，采用與圖1所示的紡錘形不同的形狀。而且，如圖5A～圖5C所示，根據永久磁鐵28的形狀，固定其軸位置用的結構(例如，襯套23的位置以及尺寸等)也可以不同。
進而，在圖1及圖5A～圖5C中分別所示的例子中，永久磁鐵28為了在其最粗處緊貼在保持架26的側壁26b上，通過在其以外的一處安裝襯套32，可固定其軸位置。但是，取而代之，也可以在永久磁鐵28的多處，例如在2處上安裝襯套32，以便用該2處的襯套32固定永久磁鐵28的軸位置。圖6所示的是其一例。圖6所示的變形例中，利用分別外嵌在永久磁鐵28兩端上的2個襯套32A和32B，固定永久磁鐵28的軸位置。這時，永久磁鐵28本身不需要直接接觸保持架26的側壁26b。用襯套32A和32B緩和施加在永久磁鐵28上的應力將更加容易。
此外，作為磁場發(fā)生源，還可以使用1個或多個永久磁鐵和磁性材料組合后的復合體，替代單體永久磁鐵28。圖7所示的是這種方式的一例。圖7所示的變形例中，導磁率較高的磁性材料制的圓筒狀的支架50的兩端部外嵌著兩個圓環(huán)狀的永久磁鐵51A和51B。為了使這個支架50和永久磁鐵51A和51B的復合體形成的磁場的分布成線性，支架50的外徑在兩端部為最大，從那里向中央成為錐形的外形狀。這個復合體也是其軸位置由分別外嵌在兩端2處上的2個襯套32A和32B固定。
以上，就本發(fā)明的一實施形態(tài)和若干變形例進行了說明。這些實施形態(tài)和變形例，把組裝時的永久磁鐵28(或者支架50和永久磁鐵51的復合體)安裝到可動芯棒14的軸24上的作業(yè)都比現有技術容易，且用短時間完成。也就是說，把1個(或多個)襯套32外嵌在永久磁鐵28(或者支架50和永久磁鐵51的復合體)上，把它從保持架26的后端開口26c插入到保持架26的內部空間26a中，而且，利用在開口26c上施以擋塊這個簡單作業(yè)，可以永久磁鐵28(或者支架50和永久磁鐵51的復合體)自然而然地固定在與保持架26同軸的規(guī)定位置上。
以上說明的實施形態(tài)及變形例只不過是為說明本發(fā)明的示例，其主旨并未把本發(fā)明的范圍只限于該實施形態(tài)。本發(fā)明，不超過其主旨，還可以在其他各種形式中實施。
權利要求
1.一種磁場形成裝置，在外部空間提供磁場，其特征在于，包括具有帶包圍了柱狀內部空間的側壁的筒狀部分、且在上述筒狀部分的一端具有開口的軸，被裝入上述軸的上述筒狀部分的上述內部空間內相對上述筒狀部分固定的、發(fā)生上述磁場的棒狀磁性構件，被外嵌在上述磁性構件上且緊貼在上述筒狀部分的上述側壁上，把上述磁性構件中心軸固定在上述筒狀部分的規(guī)定位置上的環(huán)狀的襯套。
2.如權利要求1所述的磁場形成裝置，其中，在上述筒狀部分的上述開口的附近，具有不使上述磁性構件在上述筒狀部分內在上述中心軸方向移動而進行固定的擋塊。
3.如權利要求1所述的磁場形成裝置，其中，在上述筒狀部分的側壁或者上述襯套上，設置了連通上述軸的上述筒狀部分的上述內部空間和上述軸的外部空間的孔或溝。
4.如權利要求1所述的磁場形成裝置，其中，上述襯套被配置在上述筒狀部分的上述開口的附近，在上述襯套上，設置了連通上述軸的上述筒狀部分的上述內部空間和上述軸的外部空間的孔或溝，在上述開口的附近中沒有堵塞上述孔或溝的位置上，具有不使上述磁性構件在上述筒狀部分內在上述中心軸方向移動而進行固定的擋塊。
5.一種位移傳感器，其特征在于包括，具有磁感應元件的主體，以及相對上述主體可相對移動、并向上述磁感應元件的位置提供具有與位移相應的強度的磁場的磁場形成裝置，上述磁場形成裝置，包括，具有帶包圍了柱狀內部空間的側壁的筒狀部分、且在上述筒狀部分的一端具有開口的軸，被裝入上述軸的上述筒狀部分的上述內部空間內相對上述筒狀部分固定的、發(fā)生上述磁場的棒狀磁性構件，被外嵌在上述磁性構件上且緊貼在上述筒狀部分的上述側壁上，把上述磁性構件中心軸固定在上述筒狀部分的規(guī)定位置上的環(huán)狀的襯套。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，在組裝位移傳感器時，可以把永久磁鐵等的磁性構件相對可動構件精確地安裝在規(guī)定位置上。在位移傳感器(10)上，可動構件(14)的軸(24)具有筒狀部分(26)。筒狀部分(26)的一端是開口(26c)。襯套(32)外嵌在永久磁鐵等棒狀磁性構件(28)的細處，其磁性構件(28)由開口(26c)插入筒狀部分(26)內。磁性構件(28)的最粗處和襯套(32)通過緊貼在筒狀部分(26)的側壁(26b)上，從而配置成使磁性構件(28)與筒狀部分(26)同軸。為了使磁性構件(28)在軸向不動而進行固定，筒狀部分(26)的開口(26c)上施以擋塊(26d)。
文檔編號G01B7/00GK1715828SQ200510067708
公開日2006年1月4日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權日2004年5月28日
發(fā)明者莊司幸夫, 山元裕一, 吉田伸實 申請人:株式會社小松制作所