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JP2013160711A - Position detection device - Google Patents

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JP2013160711A
JP2013160711A JP2012024975A JP2012024975A JP2013160711A JP 2013160711 A JP2013160711 A JP 2013160711A JP 2012024975 A JP2012024975 A JP 2012024975A JP 2012024975 A JP2012024975 A JP 2012024975A JP 2013160711 A JP2013160711 A JP 2013160711A
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JP
Japan
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magnetic
output
magnetic field
movable
magnetic sensors
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Application number
JP2012024975A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuya Sakiuchi
拓哉 崎内
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Aisin Corp
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position detection device capable of improving the accuracy of position detection by detecting vertical deviation between a fixed part and a movable part to correct the output of a magnetic sensor.SOLUTION: The position detection device of the present invention includes a magnetic field generation part which is a magnetic field generation source in one of a fixed part and a movable part, and in the other of the fixed part and the movable part, a plurality of magnetic sensors for detecting the magnetic field of the magnetic field generation part and an arithmetic part for calculating the position of the movable part from the output of the magnetic sensor. An interval between the magnetic sensors arranged in the movable direction of the movable part is equal to the movable-direction length of the magnetic field generation part. The arithmetic part includes a deviation detection part for detecting the vertical deviation of the magnetic sensor and the magnetic field generation part from an output addition value obtained by adding together the outputs of magnetic sensors adjacent to each other in the movable direction, and an output correction part for correcting the output of the magnetic sensor on the basis of the vertical deviation.

Description

本発明は、磁気センサを用いた位置検出装置に関する。   The present invention relates to a position detection device using a magnetic sensor.

磁気センサを用いた位置検出装置の一例として、例えば、特許文献1〜3に挙げられる発明が知られている。特許文献1に記載の発明では、磁石と2個のホール素子を用いて可動部の移動量を検出する。特許文献1に記載の発明では、可動部が直線移動する所定範囲Dxにおいて、2個のホール素子の出力がsin関数又はcos関数で近似され、所定の位相差αをもつように磁石と2個のホール素子を配することにより、その位相差αから可動部の移動量を検出することができる。   As an example of a position detection device using a magnetic sensor, for example, inventions listed in Patent Documents 1 to 3 are known. In the invention described in Patent Document 1, the amount of movement of the movable part is detected using a magnet and two Hall elements. In the invention described in Patent Document 1, in the predetermined range Dx in which the movable part moves linearly, the outputs of the two Hall elements are approximated by a sin function or a cos function, and the magnet and the two pieces have a predetermined phase difference α. By disposing the Hall element, the amount of movement of the movable part can be detected from the phase difference α.

特許文献2に記載の発明では、磁石とGMR素子を備える磁気センサとを用いて、可動部である磁気センサの位置を検出する。特許文献2に記載の発明では、磁気センサの相対移動に伴って、GMR素子と磁石の重なり面積が変化することにより、磁気センサの出力が変化して可動部の位置を検出することができる。   In the invention described in Patent Document 2, the position of the magnetic sensor, which is a movable part, is detected using a magnet and a magnetic sensor including a GMR element. In the invention described in Patent Document 2, the overlapping area of the GMR element and the magnet is changed with the relative movement of the magnetic sensor, so that the output of the magnetic sensor can be changed to detect the position of the movable part.

特許文献3に記載の発明では、磁気センサの感磁方向と同じ方向にN極とS極とが着磁された磁石を用いて、可動部である磁石の位置を検出する。特許文献3に記載の発明では、2個の磁気センサの出力を減算及び加算して減算値及び加算値を算出して、それらを除算することにより可動部の位置を検出することができる。   In the invention described in Patent Document 3, the position of the magnet, which is a movable part, is detected using a magnet having N and S poles magnetized in the same direction as the magnetic sensing direction of the magnetic sensor. In the invention described in Patent Document 3, it is possible to detect the position of the movable part by subtracting and adding the outputs of the two magnetic sensors to calculate a subtraction value and an addition value and dividing them.

特開2010−139338号公報JP 2010-139338 A 特開2010−133882号公報JP 2010-133882 A 特開2010−96540号公報JP 2010-96540 A

しかしながら、特許文献1に記載の発明では、2個のホール素子の出力をsin関数又はcos関数で近似し、所定の位相差αを用いて可動部の移動量を検出するので、可動部が直線移動する所定範囲Dxを大きく取る必要がある。そのため、特許文献1に記載の発明では、検出装置が大型化する。また、特許文献2に記載の発明では、GMR素子と磁石の重なり面積の変化を用いて可動部の位置を検出するので、可動部の可動範囲を大きく取る必要がある。そのため、特許文献2に記載の発明では、検出装置が大型化する。   However, in the invention described in Patent Document 1, the output of the two Hall elements is approximated by a sine function or a cos function, and the movement amount of the movable part is detected using a predetermined phase difference α. It is necessary to increase the predetermined range Dx that moves. Therefore, in the invention described in Patent Document 1, the detection device is increased in size. In the invention described in Patent Document 2, since the position of the movable part is detected using a change in the overlapping area between the GMR element and the magnet, it is necessary to increase the movable range of the movable part. Therefore, in the invention described in Patent Document 2, the detection device is increased in size.

一方、特許文献3に記載の発明では、2個の磁気センサの出力値を四則演算して可動部の位置を検出するので、特許文献1及び2に記載の発明と比べて、検出装置を小型化することができる。しかしながら、特許文献3に記載の発明では、磁石と磁気センサとの間に鉛直方向の偏差が生じると、偏差に伴って磁気センサの出力値が変化して位置検出の精度は低下する。   On the other hand, in the invention described in Patent Document 3, the output values of the two magnetic sensors are arithmetically calculated to detect the position of the movable part, so that the detection device is smaller than the inventions described in Patent Documents 1 and 2. Can be However, in the invention described in Patent Document 3, if a vertical deviation occurs between the magnet and the magnetic sensor, the output value of the magnetic sensor changes with the deviation, and the accuracy of position detection decreases.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、固定部と可動部の鉛直方向の偏差を検出して磁気センサの出力を補正することにより、位置検出の精度を向上させることが可能な位置検出装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to improve the accuracy of position detection by detecting the deviation in the vertical direction between the fixed portion and the movable portion and correcting the output of the magnetic sensor. It is an object to provide a position detection device.

請求項1に係る位置検出装置は、固定部に対して所定距離離隔して相対移動する可動部の位置を検出する位置検出装置であって、前記固定部及び前記可動部のうちの一方に磁界発生源である磁界発生部を備え、前記固定部及び前記可動部のうちの他方に前記磁界発生部の磁界を検出する複数の磁気センサと前記磁気センサの出力から前記可動部の位置を算出する演算部とを備え、前記可動部の可動方向に配される各前記磁気センサの間隔は前記磁界発生部の可動方向長と同じであり、前記演算部は、前記可動方向に隣接する前記磁気センサの出力を加算した出力加算値から前記磁気センサ及び前記磁界発生部の鉛直方向偏差を検出する偏差検出部と、前記鉛直方向偏差に基づいて前記磁気センサの出力を補正する出力補正部と、を有する。   The position detection apparatus according to claim 1 is a position detection apparatus that detects a position of a movable part that moves relative to a fixed part at a predetermined distance, and includes a magnetic field applied to one of the fixed part and the movable part. A magnetic field generation unit that is a generation source is provided, and a position of the movable unit is calculated from a plurality of magnetic sensors that detect the magnetic field of the magnetic field generation unit on the other of the fixed unit and the movable unit, and an output of the magnetic sensor. An interval between the magnetic sensors arranged in the movable direction of the movable portion is the same as the length of the magnetic field generating portion in the movable direction, and the arithmetic portion is adjacent to the movable direction. A deviation detection unit that detects a vertical deviation of the magnetic sensor and the magnetic field generation unit from an output addition value obtained by adding the outputs of the output, and an output correction unit that corrects the output of the magnetic sensor based on the vertical deviation. Have.

請求項2に係る位置検出装置は、請求項1において、前記出力補正部は、下記数1に示す関係式を用いて前記磁気センサの出力を補正する。   A position detection apparatus according to a second aspect is the position detection apparatus according to the first aspect, wherein the output correction unit corrects the output of the magnetic sensor using a relational expression expressed by the following formula 1.

Figure 2013160711
Figure 2013160711

但し、前記磁気センサの出力をf、鉛直方向位置をz、前記磁気センサの出力補正量をΔf、前記鉛直方向偏差をΔzとする。   However, the output of the magnetic sensor is f, the vertical position is z, the output correction amount of the magnetic sensor is Δf, and the vertical deviation is Δz.

請求項3に係る位置検出装置は、請求項1又は2において、前記出力補正部は、可動方向端部の前記磁気センサの出力特性に合わせて前記磁気センサの出力を補正する。   According to a third aspect of the present invention, in the position detection device according to the first or second aspect, the output correction unit corrects the output of the magnetic sensor in accordance with the output characteristics of the magnetic sensor at the end in the movable direction.

請求項4に係る位置検出装置は、請求項1〜3のいずれか1項において、複数の前記磁気センサは、同一の磁気センサで形成されている。   According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the plurality of magnetic sensors are formed of the same magnetic sensor.

請求項1に係る位置検出装置によれば、可動部の可動方向に配される各磁気センサの間隔は磁界発生部の可動方向長と同じであるので、可動部が相対移動する所定範囲において、隣接する磁気センサの出力を加算した出力加算値を一定にすることができる。そして、演算部は、出力加算値から磁気センサ及び磁界発生部の鉛直方向偏差を検出する偏差検出部と、鉛直方向偏差に基づいて磁気センサの出力を補正する出力補正部と、を有するので、鉛直方向偏差に応じて磁気センサの出力を補正することができる。そのため、磁気センサと磁界発生部との間に鉛直方向の偏差が生じても、位置検出の精度低下を抑制することができる。   According to the position detection device of the first aspect, since the interval between the magnetic sensors arranged in the movable direction of the movable part is the same as the length of the magnetic field generating part in the movable direction, The output addition value obtained by adding the outputs of the adjacent magnetic sensors can be made constant. And since a calculating part has a deviation detection part which detects a perpendicular direction deviation of a magnetic sensor and a magnetic field generating part from an output addition value, and an output correction part which corrects an output of a magnetic sensor based on a vertical direction deviation, The output of the magnetic sensor can be corrected according to the vertical deviation. For this reason, even if a vertical deviation occurs between the magnetic sensor and the magnetic field generator, it is possible to suppress a decrease in position detection accuracy.

請求項2に係る位置検出装置によれば、出力補正部は、数1に示す関係式を用いて磁気センサの出力を補正するので、高次の偏微分を含む演算を行う場合と比べて、位置検出に要する演算時間を短縮することができる。また、磁気センサ及び磁界発生部の鉛直方向偏差は、可動部の移動量と比べて十分に小さいので、1次の偏微分による演算であっても位置検出の精度を確保することができる。   According to the position detection device of the second aspect, the output correction unit corrects the output of the magnetic sensor using the relational expression shown in Equation 1, and therefore, compared with a case where an operation including higher-order partial differentiation is performed. The calculation time required for position detection can be shortened. In addition, since the vertical deviation of the magnetic sensor and the magnetic field generator is sufficiently smaller than the amount of movement of the movable part, it is possible to ensure the accuracy of position detection even with the calculation based on the first partial differential.

請求項3に係る位置検出装置によれば、出力補正部は、可動方向端部の磁気センサの出力特性に合わせて磁気センサの出力を補正するので、可動方向端部の磁気センサの出力特性が可動方向中央部の磁気センサの出力特性と比べて異なる場合においても、位置検出の精度低下を抑制することができる。   According to the position detection device of the third aspect, the output correction unit corrects the output of the magnetic sensor in accordance with the output characteristic of the magnetic sensor at the end in the movable direction. Even when the output characteristics of the magnetic sensor in the central portion in the movable direction are different from each other, it is possible to suppress a decrease in position detection accuracy.

請求項4に係る位置検出装置によれば、複数の磁気センサは、同一の磁気センサで形成されているので、各磁気センサの温度依存性を互いに打ち消しあうことができ、温度変動による出力特性の変化を抑制することができる。また、各磁気センサの間隔を磁界発生部の可動方向長と同じに設定することが容易であり、磁気センサの取り付け誤差を低減させることができる。   According to the position detection device of the fourth aspect, since the plurality of magnetic sensors are formed of the same magnetic sensor, the temperature dependence of each magnetic sensor can be canceled with each other, and the output characteristics due to temperature fluctuations can be reduced. Change can be suppressed. In addition, it is easy to set the interval between the magnetic sensors to be the same as the length of the magnetic field generating unit in the movable direction, and the mounting error of the magnetic sensor can be reduced.

位置検出装置の構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of a position detection apparatus. 磁気センサと磁界発生部の位置関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the positional relationship of a magnetic sensor and a magnetic field generation part. 磁気センサの出力特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the output characteristic of a magnetic sensor. 演算部の制御ブロックの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the control block of a calculating part. 位置検出の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of a position detection. 磁気センサの出力加算値と鉛直方向偏差の関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the output addition value of a magnetic sensor, and a vertical direction deviation. 鉛直方向偏差と出力補正量の関係の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the relationship between a vertical direction deviation and an output correction amount.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Each figure is a conceptual diagram and does not define the dimensions of the detailed structure.

(1)位置検出装置の構成
図1は、位置検出装置の構成の一例を示す構成図である。図2は、磁気センサS1〜S4と磁界発生部M1の位置関係の一例を示す説明図である。本実施形態の位置検出装置は、固定部20に4つの磁気センサS1〜S4と演算部10とを備え、可動部30に磁界発生部M1を備えている。なお、本明細書では、磁界発生部M1の可動方向(矢印X方向)中心を可動部30の位置として説明し、説明の便宜上、可動部30の形状等は記載を省略する。
(1) Configuration of Position Detection Device FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the configuration of the position detection device. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a positional relationship between the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generation unit M1. In the position detection device of the present embodiment, the fixed unit 20 includes four magnetic sensors S1 to S4 and the calculation unit 10, and the movable unit 30 includes a magnetic field generation unit M1. In this specification, the center of the movable direction (arrow X direction) of the magnetic field generation unit M1 is described as the position of the movable unit 30, and the shape of the movable unit 30 and the like are omitted for convenience of description.

磁気センサS1〜S4及び演算部10は、固定部20である基板上に配されている。磁気センサS1〜S4は、例えば、公知のホールセンサを用いることができる。ホールセンサは、ホール効果を利用した磁気センサであり、磁界発生部M1が発生する磁界を電気信号に変換することができる。ホールセンサは、Si、Ge、GaAs又はInAsなどを含む半導体チップとして形成することができ、磁気センサS1〜S4は、同一の磁気センサで形成されていると好適である。これにより、各磁気センサS1〜S4の温度依存性を互いに打ち消しあうことができ、温度変動による出力特性の変化を抑制することができる。また、後述する各磁気センサS1〜S4の間隔LSを磁界発生部M1の可動方向長LMと同じに設定することが容易であり、磁気センサS1〜S4の取り付け誤差を低減させることができる。   The magnetic sensors S <b> 1 to S <b> 4 and the calculation unit 10 are arranged on a substrate that is the fixed unit 20. For example, a known Hall sensor can be used as the magnetic sensors S1 to S4. The Hall sensor is a magnetic sensor using the Hall effect, and can convert the magnetic field generated by the magnetic field generator M1 into an electrical signal. The Hall sensor can be formed as a semiconductor chip containing Si, Ge, GaAs, InAs or the like, and the magnetic sensors S1 to S4 are preferably formed of the same magnetic sensor. Thereby, the temperature dependence of each magnetic sensor S1-S4 can be mutually canceled, and the change of the output characteristic by a temperature fluctuation can be suppressed. In addition, it is easy to set an interval LS between magnetic sensors S1 to S4, which will be described later, to be the same as the movable direction length LM of the magnetic field generation unit M1, and the mounting error of the magnetic sensors S1 to S4 can be reduced.

ホールセンサの駆動方法は、例えば、ホールセンサの入力端子に一定電流を印加する定電流駆動であっても良く、ホールセンサの入力端子に一定電圧を印加する定電圧駆動であっても良い。なお、磁気センサS1〜S4は、ゲイン調整を行う必要がある。ゲイン調整では、磁束密度Bkと磁気センサS1〜S4の出力電圧との比(磁気感度)を調整する。具体的には、磁界発生部M1と各磁気センサS1〜S4とが鉛直方向(矢印Z方向)と平行に配されるときに、磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4の各ピーク値が一致するようにする。また、本明細書では、4つの磁気センサS1〜S4を用いた位置検出装置を例に説明するが、磁気センサの個数は4つに限定されず、2つ以上であれば良い。   The Hall sensor driving method may be, for example, constant current driving in which a constant current is applied to the input terminal of the Hall sensor, or constant voltage driving in which a constant voltage is applied to the input terminal of the Hall sensor. The magnetic sensors S1 to S4 need to perform gain adjustment. In gain adjustment, the ratio (magnetic sensitivity) between the magnetic flux density Bk and the output voltages of the magnetic sensors S1 to S4 is adjusted. Specifically, the peak values of the outputs SO1 to SO4 of the magnetic sensors S1 to S4 coincide when the magnetic field generator M1 and the magnetic sensors S1 to S4 are arranged in parallel with the vertical direction (arrow Z direction). To do. In this specification, a position detection device using four magnetic sensors S1 to S4 will be described as an example. However, the number of magnetic sensors is not limited to four, and may be two or more.

磁界発生部M1は、磁気センサS1〜S4から所定距離LZ0離隔して相対移動が可能に配されている。図2では、磁界発生部M1の可動方向を矢印X方向で示し、X方向の原点0は、磁気センサS2と磁気センサS3の間の中心にある。磁界発生部M1は磁界発生源であり、例えば、永久磁石を用いることができる。永久磁石は、例えば、フェライト磁石、ネオジウム磁石などを用いることができる。永久磁石は、磁気センサS1〜S4の感磁方向と同じ方向にN極、S極が着磁されている。つまり、磁気センサS1〜S4の感磁方向は、既述の鉛直方向と同じ矢印Z方向である。また、同図では、磁界発生部M1が矢印X方向に可動する様子を破線の磁界発生部M10、M12を用いて模式的に示している。磁界発生部M1の形状は、例えば、直方体、立方体などの角柱にすることができる。つまり、矢印Z方向視における磁界発生部M1の平面形状は角型である。   The magnetic field generation unit M1 is arranged so as to be relatively movable at a predetermined distance LZ0 from the magnetic sensors S1 to S4. In FIG. 2, the movable direction of the magnetic field generator M1 is indicated by the arrow X direction, and the origin 0 in the X direction is at the center between the magnetic sensor S2 and the magnetic sensor S3. The magnetic field generation unit M1 is a magnetic field generation source, and for example, a permanent magnet can be used. For example, a ferrite magnet or a neodymium magnet can be used as the permanent magnet. The permanent magnet is magnetized with N and S poles in the same direction as the magnetic sensing directions of the magnetic sensors S1 to S4. That is, the magnetic sensing directions of the magnetic sensors S1 to S4 are the same as the arrow Z direction as described above. Further, in the drawing, the manner in which the magnetic field generator M1 moves in the direction of the arrow X is schematically shown by using the broken-line magnetic field generators M10 and M12. The shape of the magnetic field generation unit M1 can be, for example, a rectangular column such as a rectangular parallelepiped or a cube. That is, the planar shape of the magnetic field generation unit M1 when viewed in the direction of the arrow Z is a square shape.

図3は、磁気センサS1〜S4の出力特性の一例を示す図である。横軸は、磁界発生部M1の可動方向Xを示し、縦軸は、磁束密度Bkを示している。図3に示すX方向の原点0は、図2に示すX方向の原点0と一致しており、磁界発生部M1のX方向中心が図2に示す原点0位置にあるときに、図3に示す原点0位置に磁界発生部M1のX方向中心が位置する。磁束密度Bkは、磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4である電圧値として表すことができる。同図では、隣接する磁気センサS1、S2の出力SO1、SO2を加算した出力加算値をO12とし、隣接する磁気センサS2、S3の出力SO2、SO3を加算した出力加算値をO23とし、隣接する磁気センサS3、S4の出力SO3、SO4を加算した出力加算値をO34とする。なお、同図では、出力加算値O12〜O34を結ぶ曲線を曲線Z0で示している。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of output characteristics of the magnetic sensors S1 to S4. The horizontal axis indicates the movable direction X of the magnetic field generator M1, and the vertical axis indicates the magnetic flux density Bk. The X-direction origin 0 shown in FIG. 3 coincides with the X-direction origin 0 shown in FIG. 2, and when the X-direction center of the magnetic field generator M1 is at the origin 0 position shown in FIG. The X-direction center of the magnetic field generator M1 is located at the origin 0 position shown. The magnetic flux density Bk can be expressed as a voltage value that is the outputs SO1 to SO4 of the magnetic sensors S1 to S4. In the figure, the output addition value obtained by adding the outputs SO1 and SO2 of the adjacent magnetic sensors S1 and S2 is O12, and the output addition value obtained by adding the outputs SO2 and SO3 of the adjacent magnetic sensors S2 and S3 is O23. An output addition value obtained by adding the outputs SO3 and SO4 of the magnetic sensors S3 and S4 is defined as O34. In the figure, a curve connecting the output addition values O12 to O34 is indicated by a curve Z0.

本実施形態では、図2に示すように、磁界発生部M1の可動方向Xに配される各磁気センサS1〜S4の間隔LSは、磁界発生部M1の可動方向長LMと同じに設定されている。これにより、磁界発生部M1の可動範囲(図3に示す丸数字1〜3)において、出力加算値O12〜O34を一定にすることができる。なお、各磁気センサS1〜S4の間隔LSが磁界発生部M1の可動方向長LMと同じに設定されているとは、各磁気センサS1〜S4の間隔LSが磁界発生部M1の可動方向長LMと必ずしも完全同一である必要はなく、磁界発生部M1の可動範囲(図3に示す丸数字1〜3)で出力加算値O12〜O34が一定となれば良い。各磁気センサS1〜S4の間隔LSは、例えば、製造上の誤差、取り付け上の誤差などを含むことができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the interval LS between the magnetic sensors S1 to S4 arranged in the movable direction X of the magnetic field generator M1 is set to be the same as the movable direction length LM of the magnetic field generator M1. Yes. Thereby, in the movable range (circle numerals 1-3 shown in FIG. 3) of the magnetic field generation | occurrence | production part M1, output addition value O12-O34 can be made constant. Note that the interval LS between the magnetic sensors S1 to S4 is set to be the same as the movable direction length LM of the magnetic field generation unit M1, that the interval LS between the magnetic sensors S1 to S4 is the movable direction length LM of the magnetic field generation unit M1. The output added values O12 to O34 need only be constant within the movable range (circled numbers 1 to 3 shown in FIG. 3) of the magnetic field generator M1. The interval LS between the magnetic sensors S1 to S4 can include, for example, manufacturing errors, mounting errors, and the like.

演算部10は、磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4から磁界発生部M1の位置を算出することができる。演算部10は、図示しないCPU及びメモリを備えるマイクロコンピュータ、増幅器並びにA/D変換器を有している。マイクロコンピュータは、信号処理に特化したDSP(Digital Signal Processor)を用いることもできる。   The calculation unit 10 can calculate the position of the magnetic field generation unit M1 from the outputs SO1 to SO4 of the magnetic sensors S1 to S4. The arithmetic unit 10 includes a microcomputer including a CPU and a memory (not shown), an amplifier, and an A / D converter. The microcomputer can also use a DSP (Digital Signal Processor) specialized for signal processing.

磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4は増幅器に送信され、増幅器によって磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4が増幅されてA/D変換器に送信される。A/D変換器は、増幅された磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4(アナログ信号)をデジタル信号に変換して、メモリに送信する。メモリは、磁気センサS1〜S4からの出力SO1〜SO4をデジタル値として記憶することができる。また、演算部10は、各磁気センサS1〜S4に駆動信号を出力することができる。ホールセンサを用いる場合、演算部10は、ホールセンサに対して既述の一定電流又は一定電圧を供給することができる。   Outputs SO1 to SO4 of the magnetic sensors S1 to S4 are transmitted to the amplifier, and the outputs SO1 to SO4 of the magnetic sensors S1 to S4 are amplified by the amplifier and transmitted to the A / D converter. The A / D converter converts the amplified outputs SO1 to SO4 (analog signals) of the magnetic sensors S1 to S4 into digital signals and transmits them to the memory. The memory can store outputs SO1 to SO4 from the magnetic sensors S1 to S4 as digital values. Moreover, the calculating part 10 can output a drive signal to each magnetic sensor S1-S4. When using the Hall sensor, the calculation unit 10 can supply the constant current or the constant voltage described above to the Hall sensor.

(2)位置検出方法
(位置検出の概要)
図4は、演算部10の制御ブロックの一例を示すブロック図である。図5は、位置検出の手順を示すフローチャートである。図4に示すように、演算部10は、制御ブロックとして捉えると、位置算出部11、偏差検出部12及び出力補正部13を有している。
(2) Position detection method (Outline of position detection)
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a control block of the calculation unit 10. FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of position detection. As shown in FIG. 4, the calculation unit 10 includes a position calculation unit 11, a deviation detection unit 12, and an output correction unit 13 when viewed as a control block.

演算部10は、メモリ内に格納されたプログラムを実行することによって、磁界発生部M1の位置を算出することができる。プログラムは、図5に示すフローチャートに従って所定時間の経過毎に繰り返し実行される。つまり、ステップS100で磁界発生部M1の暫定位置を算出して、ステップS101で磁気センサS1〜S4及び磁界発生部M1の鉛直方向偏差Δzを検出する。そして、ステップS102で下記数1に示す関係式を用いて磁気センサS1〜S4の出力補正量Δfを算出して、ステップS103で磁界発生部M1の最終位置を算出する。なお、磁界発生部M1の暫定位置の算出及び最終位置の算出は、位置算出部11が行い、鉛直方向偏差Δzの検出は、偏差検出部12が行う。また、磁気センサS1〜S4の出力補正量Δfの算出は、出力補正部13が行う。   The calculation unit 10 can calculate the position of the magnetic field generation unit M1 by executing a program stored in the memory. The program is repeatedly executed every elapse of a predetermined time according to the flowchart shown in FIG. That is, the provisional position of the magnetic field generation unit M1 is calculated in step S100, and the vertical deviation Δz of the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generation unit M1 is detected in step S101. In step S102, the output correction amount Δf of the magnetic sensors S1 to S4 is calculated using the relational expression shown in the following equation 1, and the final position of the magnetic field generation unit M1 is calculated in step S103. The position calculation unit 11 calculates the provisional position and the final position of the magnetic field generation unit M1, and the deviation detection unit 12 detects the vertical direction deviation Δz. The output correction unit 13 calculates the output correction amount Δf of the magnetic sensors S1 to S4.

Figure 2013160711
Figure 2013160711

但し、磁気センサS1〜S4の出力をf、鉛直方向位置をz、磁気センサS1〜S4の出力補正量をΔf、鉛直方向偏差をΔzとする。   However, the output of the magnetic sensors S1 to S4 is f, the vertical position is z, the output correction amount of the magnetic sensors S1 to S4 is Δf, and the vertical deviation is Δz.

(位置算出部11)
位置算出部11は、磁界発生部M1の暫定位置を算出する。kを1〜3の整数として、隣接する磁気センサS1〜S4の出力をVk、Vk+1で表す。Vk−Vk+1は、磁界発生部M1の可動範囲において、直線近似することができるので、下記数2を用いて磁界発生部M1の暫定位置を算出することができる。なお、磁気センサS1〜S4の出力減算値Vk−Vk+1を出力加算値Vk+Vk+1で除算することにより、磁気センサS1〜S4の温度依存性を打ち消すことができる。
(数2)
(Vk−Vk+1)/(Vk+Vk+1)
(Position calculation unit 11)
The position calculation unit 11 calculates a temporary position of the magnetic field generation unit M1. Assume that k is an integer of 1 to 3, and outputs of adjacent magnetic sensors S1 to S4 are represented by Vk and Vk + 1. Since Vk−Vk + 1 can be linearly approximated in the movable range of the magnetic field generation unit M1, the provisional position of the magnetic field generation unit M1 can be calculated using the following equation (2). The temperature dependence of the magnetic sensors S1 to S4 can be canceled by dividing the output subtraction value Vk−Vk + 1 of the magnetic sensors S1 to S4 by the output addition value Vk + Vk + 1.
(Equation 2)
(Vk−Vk + 1) / (Vk + Vk + 1)

例えば、図3の丸数字1に示す区間に磁界発生部M1があるときには、隣接する磁気センサS1、S2の出力SO1(=V1)、SO2(=V2)を用いて、磁界発生部M1の暫定位置を算出することができる。つまり、磁気センサS1、S2の出力SO1、SO2を数2に代入して丸数字1に示す区間における磁界発生部M1の暫定位置を算出することができる。同様に、丸数字2に示す区間に磁界発生部M1があるときには、隣接する磁気センサS2、S3の出力SO2(=V2)、SO3(=V3)を用いて、磁界発生部M1の暫定位置を算出することができる。丸数字3に示す区間に磁界発生部M1があるときには、隣接する磁気センサS3、S4の出力SO3(=V3)、SO4(=V4)を用いて、磁界発生部M1の暫定位置を算出することができる。以上により、磁気センサS1〜S4及び磁界発生部M1の鉛直方向偏差Δzを考慮しない磁界発生部M1の暫定位置を算出することができる。なお、温度変動による出力特性の変化が小さい場合は、磁気センサS1〜S4の出力減算値Vk−Vk+1のみを用いて、磁界発生部M1の暫定位置を算出することもできる。   For example, when the magnetic field generation unit M1 is in the section indicated by the circled numeral 1 in FIG. 3, the outputs SO1 (= V1) and SO2 (= V2) of the adjacent magnetic sensors S1 and S2 are used to temporarily provision the magnetic field generation unit M1. The position can be calculated. That is, the provisional position of the magnetic field generation unit M1 in the section indicated by the circled number 1 can be calculated by substituting the outputs SO1 and SO2 of the magnetic sensors S1 and S2 into Equation 2. Similarly, when the magnetic field generation unit M1 is in the section indicated by the circled numeral 2, the temporary position of the magnetic field generation unit M1 is determined using the outputs SO2 (= V2) and SO3 (= V3) of the adjacent magnetic sensors S2 and S3. Can be calculated. When the magnetic field generation unit M1 is in the section indicated by the circled number 3, the temporary position of the magnetic field generation unit M1 is calculated using the outputs SO3 (= V3) and SO4 (= V4) of the adjacent magnetic sensors S3 and S4. Can do. As described above, the provisional position of the magnetic field generation unit M1 that does not consider the vertical deviation Δz of the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generation unit M1 can be calculated. If the change in the output characteristics due to temperature fluctuation is small, the temporary position of the magnetic field generation unit M1 can be calculated using only the output subtraction values Vk−Vk + 1 of the magnetic sensors S1 to S4.

(偏差検出部12)
偏差検出部12は、磁気センサS1〜S4及び磁界発生部M1の鉛直方向偏差Δzを検出する。磁界発生部M1は、磁気センサS1〜S4から鉛直方向(矢印Z方向)に所定距離LZ0離隔して矢印X方向に相対移動する。しかしながら、例えば、磁界発生部M1や固定部20が加振されると、磁気センサS1〜S4及び磁界発生部M1の鉛直方向距離が変化する。この他にも、磁気センサS1〜S4及び磁界発生部M1の鉛直方向距離は、例えば、経年変化により徐変する可能性がある。
(Deviation detector 12)
The deviation detector 12 detects the vertical deviation Δz of the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generator M1. The magnetic field generator M1 moves relative to the magnetic sensors S1 to S4 in the vertical direction (arrow Z direction) by a predetermined distance LZ0 and moves in the arrow X direction. However, for example, when the magnetic field generation unit M1 or the fixed unit 20 is vibrated, the vertical distances of the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generation unit M1 change. In addition, there is a possibility that the vertical distances of the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generator M1 may change gradually due to secular change, for example.

磁気センサS1〜S4と磁界発生部M1との鉛直方向距離が小さくなると、磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4は、所定距離LZ0が保持されている場合と比べて大きくなる。一方、磁気センサS1〜S4と磁界発生部M1との鉛直方向距離が大きくなると、磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4は、所定距離LZ0が保持されている場合と比べて小さくなる。そこで、本実施形態では、磁気センサS1〜S4及び磁界発生部M1の鉛直方向偏差Δzを検出して、磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4を補正する。   When the vertical distance between the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generation unit M1 becomes smaller, the outputs SO1 to SO4 of the magnetic sensors S1 to S4 become larger than when the predetermined distance LZ0 is held. On the other hand, when the vertical distance between the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generator M1 increases, the outputs SO1 to SO4 of the magnetic sensors S1 to S4 become smaller than when the predetermined distance LZ0 is held. Therefore, in the present embodiment, the vertical direction deviation Δz of the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generator M1 is detected, and the outputs SO1 to SO4 of the magnetic sensors S1 to S4 are corrected.

図6は、磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34と鉛直方向偏差Δzの関係の一例を示す説明図である。横軸は、磁界発生部M1の可動方向Xを示し、縦軸は、磁束密度Bkを示している。磁束密度Bkは、磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34である電圧値として表すことができる。曲線Z0は、磁気センサS1〜S4と磁界発生部M1との鉛直方向距離が所定距離LZ0のときの磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34を示しており、図3に示す曲線と同じである。なお、本明細書では、鉛直方向距離が所定距離LZ0のときの磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34を「所定距離LZ0を示す基準値」という。   FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of the relationship between the output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4 and the vertical deviation Δz. The horizontal axis indicates the movable direction X of the magnetic field generator M1, and the vertical axis indicates the magnetic flux density Bk. The magnetic flux density Bk can be expressed as a voltage value that is the output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4. A curve Z0 indicates the output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4 when the vertical distance between the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generator M1 is the predetermined distance LZ0, and is the same as the curve illustrated in FIG. It is. In the present specification, the output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4 when the vertical distance is the predetermined distance LZ0 are referred to as “reference values indicating the predetermined distance LZ0”.

曲線Z1、Z2は、磁気センサS1〜S4と磁界発生部M1との鉛直方向距離が所定距離LZ0より小さいときの磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34を示している。曲線Z1は、曲線Z2と比べて磁気センサS1〜S4と磁界発生部M1との鉛直方向距離が小さくなっている。一方、曲線Z3、Z4は、磁気センサS1〜S4と磁界発生部M1との鉛直方向距離が所定距離LZ0より大きいときの磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34を示している。曲線Z4は、曲線Z3と比べて磁気センサS1〜S4と磁界発生部M1との鉛直方向距離が大きくなっている。   Curves Z1 and Z2 indicate output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4 when the vertical distance between the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generator M1 is smaller than the predetermined distance LZ0. The curve Z1 has a smaller vertical distance between the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generator M1 than the curve Z2. On the other hand, the curves Z3 and Z4 indicate the output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4 when the vertical distance between the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generator M1 is larger than the predetermined distance LZ0. The curve Z4 has a larger vertical distance between the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generator M1 than the curve Z3.

磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34は、磁界発生部M1の可動範囲(図3に示す丸数字1〜3)において一定であるので、磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34と、所定距離LZ0を示す基準値と、の偏差から磁気センサS1〜S4及び磁界発生部M1の鉛直方向偏差Δzを検出することができる。つまり、鉛直方向偏差Δzは、所定距離LZ0からのずれ量を示している。   Since the output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4 are constant in the movable range of the magnetic field generator M1 (circled numbers 1 to 3 shown in FIG. 3), the output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4. And the deviation from the reference value indicating the predetermined distance LZ0 can detect the vertical deviation Δz of the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generator M1. That is, the vertical direction deviation Δz indicates a deviation amount from the predetermined distance LZ0.

(出力補正部13)
出力補正部13は、鉛直方向偏差Δzに基づいて磁気センサS1〜S4の出力補正量Δfを算出する。図7は、鉛直方向偏差Δzと出力補正量Δfの関係の一例を示す説明図である。横軸は、鉛直方向Zを示し、縦軸は、磁束密度Bkを示している。磁束密度Bkは、磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34である電圧値として表すことができる。直線L10は、磁界発生部M1の可動方向Xの中央部(図3に示すX=0)における特性を示し、直線L20は、可動方向Xの両端部(図3に示すX=±PXE)近傍における特性を示している。なお、直線L10、L20は、鉛直方向Zを横軸にとり、図6に示す特性を表したものである。つまり、直線L10、L20は、磁気センサS1〜S4及び磁界発生部M1の鉛直方向距離と磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34との関係を示している。
(Output correction unit 13)
The output correction unit 13 calculates the output correction amount Δf of the magnetic sensors S1 to S4 based on the vertical deviation Δz. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the vertical deviation Δz and the output correction amount Δf. The horizontal axis indicates the vertical direction Z, and the vertical axis indicates the magnetic flux density Bk. The magnetic flux density Bk can be expressed as a voltage value that is the output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4. A straight line L10 indicates a characteristic at the central portion (X = 0 shown in FIG. 3) of the movable direction X of the magnetic field generator M1, and a straight line L20 is near both ends of the movable direction X (X = ± PXE shown in FIG. 3). The characteristic in is shown. The straight lines L10 and L20 represent the characteristics shown in FIG. 6 with the vertical direction Z as the horizontal axis. That is, the straight lines L10 and L20 indicate the relationship between the vertical distances of the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generator M1 and the output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4.

磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34は、可動方向Xの両端部(X=±PXE)近傍を除いて、磁界発生部M1の可動範囲において一定である。そのため、直線L10は、可動方向Xの中央部(X=0)以外の所定位置における特性を用いることもでき、磁界発生部M1の可動位置に合わせて複数の所定位置における特性を用いることもできる。例えば、図3に示す丸数字1に示す区間、丸数字2に示す区間及び丸数字3に示す区間毎に、各区間の中央部における特性を用いることもできる。   The output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4 are constant in the movable range of the magnetic field generator M1 except for the vicinity of both end portions (X = ± PXE) in the movable direction X. Therefore, the straight line L10 can use characteristics at a predetermined position other than the central portion (X = 0) in the movable direction X, and can also use characteristics at a plurality of predetermined positions in accordance with the movable position of the magnetic field generation unit M1. . For example, the characteristics in the central portion of each section can be used for each section shown by circled numeral 1, section shown by round numeral 2, and section shown by round numeral 3 shown in FIG. 3.

直線L10、L20で示す特性は、計算機シミュレーションや実機による計測によって予め取得することができる。直線L10、L20で示す特性は、例えば、マップ、テーブル又は数1に示す関係式等を用いてメモリに記憶しておくことができる。数1は、磁気センサS1〜S4及び磁界発生部M1の鉛直方向距離と磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34との関係を関数f(z)で表し、テーラー展開して1次近似したものである。これにより、比例係数(∂f/∂z)と鉛直方向偏差Δzとから容易に磁気センサS1〜S4の出力補正量Δfを算出することができる。例えば、図7において、所定距離LZ0を示す基準値をBZ0とする。磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34がBZ1のとき、鉛直方向偏差Δzは、LZ1−LZ0となる。   The characteristics indicated by the straight lines L10 and L20 can be acquired in advance by computer simulation or measurement by an actual machine. The characteristics indicated by the straight lines L10 and L20 can be stored in the memory using, for example, a map, a table, or the relational expression shown in Equation 1. Equation 1 represents the relationship between the vertical distances of the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generation unit M1 and the output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4 as a function f (z), and is expanded by Taylor to perform a first-order approximation. It is a thing. Thereby, the output correction amount Δf of the magnetic sensors S1 to S4 can be easily calculated from the proportionality coefficient (∂f / ∂z) and the vertical deviation Δz. For example, in FIG. 7, the reference value indicating the predetermined distance LZ0 is BZ0. When the output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4 are BZ1, the vertical direction deviation Δz is LZ1 to LZ0.

出力補正部13は、直線L10の勾配である比例係数(∂f/∂z)と鉛直方向偏差Δz(=LZ1−LZ0)とを乗算することにより、磁気センサS1〜S4の出力補正量Δfを算出することができる。この場合、磁気センサS1〜S4の出力補正量Δfは、BZ0−BZ1となる。出力補正部13は、磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4を出力補正量Δf(=BZ0−BZ1)分、加算する。そして、位置算出部11は、補正された磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4を用いて、磁界発生部M1の最終位置を算出する。磁界発生部M1の最終位置の算出方法は、既述の磁界発生部M1の暫定位置を算出する方法と同様である。   The output correction unit 13 multiplies the proportionality coefficient (∂f / ∂z), which is the gradient of the straight line L10, and the vertical deviation Δz (= LZ1−LZ0) to obtain the output correction amount Δf of the magnetic sensors S1 to S4. Can be calculated. In this case, the output correction amount Δf of the magnetic sensors S1 to S4 is BZ0-BZ1. The output correction unit 13 adds the outputs SO1 to SO4 of the magnetic sensors S1 to S4 by an output correction amount Δf (= BZ0−BZ1). Then, the position calculation unit 11 calculates the final position of the magnetic field generation unit M1 using the corrected outputs SO1 to SO4 of the magnetic sensors S1 to S4. The method for calculating the final position of the magnetic field generator M1 is the same as the method for calculating the provisional position of the magnetic field generator M1 described above.

本実施形態では、出力補正部13は、数1に示す関係式を用いて磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4を補正するので、高次の偏微分を含む演算を行う場合と比べて、位置検出に要する演算時間を短縮することができる。なお、磁気センサS1〜S4及び磁界発生部M1の鉛直方向偏差Δzは、可動部30の移動量と比べて十分に小さいので、1次の偏微分による演算であっても位置検出の精度を確保することができる。なお、必要に応じて2次以上の偏微分による演算を行うこともできる。   In the present embodiment, since the output correction unit 13 corrects the outputs SO1 to SO4 of the magnetic sensors S1 to S4 using the relational expression shown in Equation 1, compared with the case of performing a calculation including higher-order partial differentiation, The calculation time required for position detection can be shortened. Note that the vertical deviation Δz of the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generator M1 is sufficiently small compared to the amount of movement of the movable part 30, so that the accuracy of position detection is ensured even by calculation based on the first-order partial differentiation. can do. In addition, the calculation by the secondary differential or higher can be performed as necessary.

次に、可動方向Xの両端部(X=±PXE)近傍を考える。図6に示すように、可動方向Xの両端部(X=±PXE)近傍では、鉛直方向偏差Δzが同じときに磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34は、可動方向Xの中央部(X=0)と比べて大きくなる。そのため、可動方向Xの両端部(X=±PXE)近傍では、出力加算値O12〜O34の増分ΔBkを減算して磁気センサS1〜S4の出力補正量Δfを算出する。増分ΔBkは、直線L10、L20の縦軸方向のオフセット量として表すことができる。例えば、図7において、磁気センサS1〜S4の出力加算値O12〜O34がBZ2のとき、出力補正部13は、出力加算値O12〜O34としてBZ1(=BZ2−ΔBk)を用いる。よって、磁気センサS1〜S4の出力補正量Δfは、BZ0−BZ1となる。   Next, the vicinity of both end portions (X = ± PXE) in the movable direction X is considered. As shown in FIG. 6, in the vicinity of both end portions (X = ± PXE) in the movable direction X, when the vertical direction deviation Δz is the same, the output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4 are the central portions in the movable direction X. It becomes larger than (X = 0). Therefore, in the vicinity of both ends (X = ± PXE) in the movable direction X, the output correction amount Δf of the magnetic sensors S1 to S4 is calculated by subtracting the increment ΔBk of the output addition values O12 to O34. The increment ΔBk can be expressed as an offset amount in the vertical axis direction of the straight lines L10 and L20. For example, in FIG. 7, when the output addition values O12 to O34 of the magnetic sensors S1 to S4 are BZ2, the output correction unit 13 uses BZ1 (= BZ2−ΔBk) as the output addition values O12 to O34. Therefore, the output correction amount Δf of the magnetic sensors S1 to S4 is BZ0−BZ1.

本実施形態では、出力補正部13は、可動方向端部の磁気センサS1〜S4の出力特性に合わせて磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4を補正するので、可動方向端部の磁気センサS1〜S4の出力特性が可動方向中央部の磁気センサS1〜S4の出力特性と比べて異なる場合においても、位置検出の精度低下を抑制することができる。   In the present embodiment, the output correction unit 13 corrects the outputs SO1 to SO4 of the magnetic sensors S1 to S4 in accordance with the output characteristics of the magnetic sensors S1 to S4 at the movable direction end, so that the magnetic sensor S1 at the movable direction end. Even when the output characteristics of .about.S4 are different from the output characteristics of the magnetic sensors S1 to S4 in the central portion in the movable direction, it is possible to suppress a decrease in accuracy of position detection.

本実施形態では、可動部30の可動方向に配される各磁気センサS1〜S4の間隔LSは磁界発生部M1の可動方向長LMと同じであるので、可動部30が相対移動する所定範囲において、隣接する磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4を加算した出力加算値O12〜O34を一定にすることができる。そして、演算部10は、出力加算値O12〜O34から磁気センサS1〜S4及び磁界発生部M1の鉛直方向偏差Δzを検出する偏差検出部12と、鉛直方向偏差Δzに基づいて磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4を補正する出力補正部13と、を有するので、鉛直方向偏差Δzに応じて磁気センサS1〜S4の出力SO1〜SO4を補正することができる。そのため、磁気センサS1〜S4と磁界発生部M1との間に鉛直方向Zの偏差が生じても位置検出の精度低下を抑制することができる。   In the present embodiment, the interval LS between the magnetic sensors S1 to S4 arranged in the movable direction of the movable unit 30 is the same as the movable direction length LM of the magnetic field generating unit M1, and therefore in a predetermined range in which the movable unit 30 moves relatively. The output addition values O12 to O34 obtained by adding the outputs SO1 to SO4 of the adjacent magnetic sensors S1 to S4 can be made constant. Then, the calculation unit 10 detects the vertical deviation Δz of the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generation unit M1 from the output addition values O12 to O34, and the magnetic sensors S1 to S4 based on the vertical deviation Δz. Output corrector 13 that corrects the outputs SO1 to SO4, so that the outputs SO1 to SO4 of the magnetic sensors S1 to S4 can be corrected according to the vertical deviation Δz. Therefore, even if a deviation in the vertical direction Z occurs between the magnetic sensors S1 to S4 and the magnetic field generator M1, it is possible to suppress a decrease in position detection accuracy.

(3)その他
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、磁界発生部M1を固定して、磁気センサS1〜S4を磁界発生部M1に対して相対移動させることもできる。
(3) Others The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist. For example, the magnetic field generation unit M1 may be fixed and the magnetic sensors S1 to S4 may be moved relative to the magnetic field generation unit M1.

本発明の位置検出装置は、所定範囲で直線移動(スライド)する可動部の位置検出に用いることができる。例えば、パワーウィンドーの駆動装置や電動シートの駆動装置などに用いることができる。また、本発明の位置検出装置は、X方向とZ方向に直交するY方向に、さらに、複数の磁気センサを設けることもできる。これにより、X方向及びY方向の可動位置を検出することができ、XYポインタとして用いることもできる。   The position detection device of the present invention can be used for position detection of a movable part that moves linearly (slides) within a predetermined range. For example, it can be used for a drive device for a power window or a drive device for an electric seat. Further, the position detection device of the present invention can further include a plurality of magnetic sensors in the Y direction orthogonal to the X direction and the Z direction. Thereby, the movable position in the X direction and the Y direction can be detected, and can also be used as an XY pointer.

S1〜S4:磁気センサ
M1:磁界発生部
10:演算部
12:偏差検出部
13:出力補正部
20:固定部
30:可動部
S1 to S4: Magnetic sensor M1: Magnetic field generation unit 10: Calculation unit 12: Deviation detection unit 13: Output correction unit 20: Fixed unit 30: Movable unit

Claims (4)

固定部に対して所定距離離隔して相対移動する可動部の位置を検出する位置検出装置であって、
前記固定部及び前記可動部のうちの一方に磁界発生源である磁界発生部を備え、前記固定部及び前記可動部のうちの他方に前記磁界発生部の磁界を検出する複数の磁気センサと前記磁気センサの出力から前記可動部の位置を算出する演算部とを備え、
前記可動部の可動方向に配される各前記磁気センサの間隔は前記磁界発生部の可動方向長と同じであり、
前記演算部は、前記可動方向に隣接する前記磁気センサの出力を加算した出力加算値から前記磁気センサ及び前記磁界発生部の鉛直方向偏差を検出する偏差検出部と、
前記鉛直方向偏差に基づいて前記磁気センサの出力を補正する出力補正部と、
を有する位置検出装置。
A position detection device that detects the position of a movable part that moves relative to a fixed part at a predetermined distance,
One of the fixed part and the movable part is provided with a magnetic field generation part that is a magnetic field generation source, and the other of the fixed part and the movable part is a plurality of magnetic sensors that detect the magnetic field of the magnetic field generation part; A calculation unit that calculates the position of the movable unit from the output of the magnetic sensor,
The interval between the magnetic sensors arranged in the movable direction of the movable part is the same as the movable direction length of the magnetic field generating part,
The arithmetic unit detects a deviation in the vertical direction of the magnetic sensor and the magnetic field generation unit from an output addition value obtained by adding the outputs of the magnetic sensors adjacent in the movable direction; and
An output correction unit that corrects the output of the magnetic sensor based on the vertical deviation;
A position detecting device.
前記出力補正部は、下記数1に示す関係式を用いて前記磁気センサの出力を補正する請求項1に記載の位置検出装置。
Figure 2013160711
但し、前記磁気センサの出力をf、鉛直方向位置をz、前記磁気センサの出力補正量をΔf、前記鉛直方向偏差をΔzとする。
The position detection device according to claim 1, wherein the output correction unit corrects the output of the magnetic sensor using a relational expression expressed by the following formula 1.
Figure 2013160711
However, the output of the magnetic sensor is f, the vertical position is z, the output correction amount of the magnetic sensor is Δf, and the vertical deviation is Δz.
前記出力補正部は、可動方向端部の前記磁気センサの出力特性に合わせて前記磁気センサの出力を補正する請求項1又は2に記載の位置検出装置。   The position detection device according to claim 1, wherein the output correction unit corrects an output of the magnetic sensor in accordance with an output characteristic of the magnetic sensor at a movable direction end. 複数の前記磁気センサは、同一の磁気センサで形成されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の位置検出装置。   The position detection device according to claim 1, wherein the plurality of magnetic sensors are formed of the same magnetic sensor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016169981A (en) * 2015-03-11 2016-09-23 株式会社日本自動車部品総合研究所 Rotation angle detection device

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