[發明專利]磁力傳感器

有效

• 申請號: 201080056302.0
• 申請日: 2010-12-08
• 公開（公告）號: CN102652255A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 佐藤修一
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L5/16
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 袁玥

技術領域

本發明涉及用于檢測由磁通量發生源和磁電變換器之間的相對位移產生的磁通密度的變化，并把該磁通密度的變化轉換成力和力矩分量的磁力傳感器。

背景技術

力傳感器是檢測沿著具有X軸、Y軸和Z軸的三維坐標空間中的最多6個軸作用的力和力矩的傳感器，所述力和力矩是沿著各個軸在平移方向作用的力Fx、Fy和Fz，和沿著各個軸在旋轉方向作用的力矩Mx、My和Mz。這種力傳感器安裝例如在工業機械手的腕部。該力傳感器能夠檢測在裝配作業中產生的力和力矩，從而獲得檢測值，并且能夠根據檢測值，修改裝配作業的操作。關于力傳感器的檢測原理，提出了利用如在PTL中所述的磁性檢測方法的傳感器。

圖10A和10B圖解說明在PTL中描述的現有技術的例子的結構。一彈性部件被設置成連接到板狀的作用單元，并且磁通量發生源102被嵌入該彈性部件中。四個磁電變換器101被布置成與磁通量發生源102的磁化方向相對。當對作用單元施加力時，彈性部件的彈性變形使磁通量發生源102位移。由所述位移產生的磁通密度的變化被磁電變換器101檢測。因而，能夠檢測沿著三個軸向作用的力分量，三個軸向即X軸、Y軸方向和Z軸方向，其中，在相對于包含磁電變換器101的平面的水平方向，磁通量發生源102沿著X軸和Y軸方向位移，并且在相對于所述平面的垂直方向，磁通量發生源102沿著Z軸方向位移。

但是，在由在上面給出的PTL中說明的傳感器代表的磁力傳感器中，在包括磁電變換器101的位置的區域中生成的磁場在水平方向和垂直方向都有梯度。該磁場按照作用單元位移的方向變化，并且利用該磁場的梯度檢測磁場中的變化，從而檢測力。因此，在一些情況下，來自其它軸分量的干擾成為問題，其中沿著其它軸的輸出影響沿著測量目標軸的輸出。

例如，出現來自其它軸分量的干擾的問題，其中與僅在水平方向導致位移的外力的接收無關，由于梯度的影響，還出現理應在垂直方向的位移情況下產生的輸出的變化。

為了解決上述問題，做出了本發明，本發明提供一種降低來自在水平方向分量和垂直方向分量之間出現的其它軸分量的干擾的磁力傳感器。

[引用列表]

[專利文獻]

[PTL?1]日本專利公開No.2004-325328

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種磁力傳感器，其通過檢測按照受力的作用單元和磁通量發生源之間的相對位移而變化的磁通密度而檢測力。所述作用單元能夠由力位移。所述磁力傳感器包括以下元件：由支撐件彈性支撐的所述作用單元；包括兩個或更多個磁體的磁通量發生源，所述兩個或更多個磁體被布置成使得磁體的每個磁極面的極性與在特定方向中的相鄰磁體的磁極面中的對應的一個磁極面的極性相反；分別設置在多個位置的第一磁電變換器，在所述作用單元中，所述位置是第一磁電變換器對著所述兩個或更多個磁體的磁極面的位置；和設置在第一磁電變換器之間的第二磁電變換器。根據第一磁電變換器的輸出檢測作用單元受的力的垂直方向分量，并且根據第二磁電變換器的輸出檢測作用單元受的力的水平方向分量。

在按照本發明的磁力傳感器中，關于存在于多個位置的第一磁電變換器，所述多個位置是第一磁電變換器對著磁體的磁極面的位置，雖然對于第一磁電變換器和磁通量發生源之間的相對位移，磁場的垂直方向分量的磁通密度改變較大的量，不過水平方向分量的磁通密度改變較小的量。相反，關于存在于第一磁電變換器之間的第二磁電變換器，雖然對于第二磁電變換器和磁通量發生源之間的相對位移，磁場的水平方向分量的磁通密度改變較大的量，不過垂直方向分量的磁通密度改變較小的量。在多個位置分別布置磁電變換器，并檢測力，從而能夠降低在水平方向分量和垂直方向分量之間發生的來自其它軸分量的干擾。

附圖說明

圖1是圖解說明按照本發明的感測單元的結構的示圖。

圖2是圖解說明按照本發明的磁力傳感器的橫截面結構的示圖。

圖3是圖解說明利用兩個磁體進行的模擬的結果的示圖。

圖4A和4B是圖解說明相對于水平方向和垂直方向的位移的磁通密度的變化的圖。

圖5A和5B是圖解說明相對于水平方向和垂直方向的位移的磁通密度的變化的圖。

圖6是圖解說明水平方向和垂直方向的磁通密度的變化量之間的關系的圖。

圖7A和7B包括圖解說明利用按2×2矩陣設置的磁體進行的模擬的結果的圖。

圖8是圖解說明按照本發明的6軸磁力傳感器的輸出的流的示圖。