JP2008298676A

JP2008298676A - リニアセンサ

Info

Publication number: JP2008298676A
Application number: JP2007146802A
Authority: JP
Inventors: Hisafumi Mimura; 尚史三村
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2027-06-01
Also published as: JP5017657B2

Abstract

【課題】本発明は、第１コア体の両側に形成した各突出磁極に巻線を巻回し、第１コア体の両側に各凹凸部を有する第２コア体を設け、第１、第２チャンネルセンサを形成することを目的とする。
【解決手段】本発明によるリニアセンサは、両側に突出する複数の第１、第２突出磁極(2,2A)を有する第１コア体(1)と、前記第１コア体(1)に対応して配設された第２コア体(6)と、前記第２コア体(6)の各内壁(6a,6b)に形成され前記第１、第２突出磁極(2,2A)に対応する第１、第２凹凸部(7,7A)とを備え、前記各第１突出磁極(2)側で第１チャンネルセンサ(20)を形成し、前記第２突出磁極(2A)側で第２チャンネルセンサ(30)を形成する構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、リニアセンサに関し、特に、両側に突出磁極と巻線を有する第１コア体の両側に、第２コア体の第１、第２凹凸部を配設して一対のチャンネルセンサを形成し、各チャンネルセンサの出力信号の和を用いることにより、各コア体の軸ずれや傾き等の取付誤差の影響を低減させ、高精度の直線位置を検出するための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のリニアセンサとしては、一般的に、特許文献１に開示されている直線位置検出装置のように、丸棒状のロッドの外周に、所定の間隔で導電体部分を設け、円筒状のコイルケース内にこのロッドを挿入し、ロッドの直線位置をコイルケース内のコイルにより検出する構成が提案されている。

また、図３及び図４に示される構成は、本出願人が社内製作したリニアセンサを示しており、長手形状の第１コア体１の内壁１ａには、その長手方向に沿って所定間隔で複数の突出磁極２がスロット３を介して配設されている。
前記各突出磁極２には、周知の励磁巻線と検出巻線からなる巻線４が巻回して設けられ、各巻線４は直列又は並列に接続されてリード線５で外部に導出されている。
前記第１コア体１には、間隙Ｄを介して前記各突出磁極２とは非接触状態を保持した状態で第２コア体６が配設されている。

前記第２コア体６は、前記第１コア体１と同様に長手形状に形成されると共に、その内壁６ａには長手方向に沿って波形に形成された凹凸部７が形成され、前記第１コア体１が固定側で、前記第２コア体６が可動側として構成されている。
従って、前記各巻線４の励磁巻線（図示せず）を励磁し、第２コア体６を被検出部材（図示せず）に接続した状態で直線移動させると、凹凸部７と突出磁極２との周知の磁気結合度の変化が巻線４の検出巻線（図示せず）によって検出され、第２コア体６の直線位置すなわち被検出部材の直線位置が検出される。尚、前記巻線４は、周知の励磁巻線と検出巻線によって構成されている。

特公平５−８０６０３号公報

従来のリニアセンサは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の特許文献１の構成の場合、可動体に複数の電極パターンを形成すると共に、固定体に複数の巻線を形成しなければならず、構造が複雑となり、量産化には不向きであった。
また、図３及び図４で示される従来構成の場合、第１、第２コア体によって１チャンネルのセンサのみが形成されているため、例えば、第２コア体を被検出部材に取付ける場合、その取付状態に若干の位置ずれ等による軸ずれや傾き等が発生すると、直線位置検出の精度誤差が発生し、高精度の位置検出を行うには限界があった。

本発明によるリニアセンサは、長手平板形状をなし両側に突出する複数の第１、第２突出磁極を有する第１コア体と、前記第１突出磁極に巻回された第１チャンネル用の第１巻線と、前記第２突出磁極に巻回された第２チャンネル用の第２巻線と、前記第１コア体に対応して配設され長手形状をなす断面コ字型の第２コア体と、前記第２コア体の両内壁でその長手方向に沿って波形に形成された第１、第２凹凸部と、を備え、記各突出磁極と前記各第１巻線及び前記第１凹凸部により第１チャンネルセンサを形成し、記各第２突出磁極と前記各第２巻線及び前記第２凹凸部により第２チャンネルセンサを形成し、記第１、第２コア体の相対移動により前記第１、第２巻線からの出力信号の和を用いて、前記第１コア体又は第２コア体の直線位置を検出する構成であり、また、前記第１コア体は、前記第２コア体の窪み部内に位置している構成であり、また、前記各第１巻線及び第２巻線は互いに直列に接続されるか、又は、並列に接続されている構成であり、また、前記第１コア体の前記各第１突出磁極と各第２突出磁極との間には、空洞が形成されている構成であり、また、前記第１、第２突出磁極は、前記第１コア体の長手方向に沿って互いに対称又は非対称に配置され、前記第１、第２突出磁極の数は、互いに同一又は異なる構成である。

本発明によるリニアセンサは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、複数の突出磁極を両側に有する第１コア体の両側に、断面コ字型をなす第２コア体を相対移動可能に設けて第１、第２チャンネルセンサとし、検出方向中心軸対称に巻線を配置して直線位置の検出を行っているため、固定側と可動側の各コア体の取り付け偏芯及び傾き等が発生した場合においても、各方向の移動による出力電圧は、各凹凸部と各突出磁極間の間隙が大きくなった方向で減少、間隙が小さくなった方向で増加となり、各チャンネルセンサにおける出力電圧の増減の和（合成）は、前述の各コア体の偏芯及び傾きのない状態とほぼ一致した出力電圧となり、その結果、偏芯及び傾きによる出力電圧変化を従来よりも大幅に低減し、高精度の直線位置検出を行うことができる。
また、各突出磁極を両側に有する第１コア体の各突出磁極間に空洞が形成されているため、各チャンネル間の磁気的干渉（クロストーク）を防止することができる。
また、断面コ字型をなす第２コア体の窪み部内に第１コア体が位置しているため、リニアセンサの厚さをほぼ第２コア体の厚さとすることができ、薄型の構成とすることができる。

本発明は、両側に突出磁極と巻線を有する第１コア体の両側に、第２コア体の第１、第２凹凸部を配設して一対のチャンネルセンサを形成し、各チャンネルセンサの出力信号（出力電圧）の和を用いることにより、各コア体の軸ずれや傾き等の取付誤差の影響を低減させ、高精度の直線位置を検出するリニアセンサを提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明によるリニアセンサの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については同一符号を付して説明する。
図１及び図２において符号１で示されるものは、長手形状をなし平板状に積層（積層でなく、一体のコアでも可）されて形成された第１コア体であり、この第１コア体１の両側には、この第１コア体１の長手方向Ａと直交する方向に突出する複数の第１、第２突出磁極２，２Ａが前記長手方向Ａに沿って所定間隔で一体形成されている。

前記第１、第２突出磁極２，２Ａは、スロット３を介して配設されていると共に、前記第１、第２突出磁極２，２Ａ間のほぼ中央位置には、各々第１コア体１を貫通する空洞１０が形成されている。
前記各突出磁極２，２Ａの第１、第２巻線４，４Ａは、第１、第２チャンネル用とされると共に、周知のレゾルバのステータ巻線と同様に、図示しない例示巻線と出力巻線とにより構成されて、リード線５により外部に導出され、各第１、第２巻線４，４Ａ及び第１、第２突出磁極２，２Ａ間の磁気的干渉（クロストーク）は前記空洞１０によって防止されるように構成されている。尚、前記各第１巻線４同志及び第２巻線４Ａ同志は、各々互いに直列又は並列に接続されている。

前記第１コア体１は、図２の断面図にも示されるように、断面コ字型をなす第２コア体６の長手方向Ａに沿って形成された長溝状の窪み部１１内に位置して収容されている。
前記第２コア体６の第１、第２内壁６ａ，６ｂには、その長手方向Ａに沿って波形に形成された第１、第２凹凸部７，７Ａが形成され、前記各突出磁極２,２Ａと前記各凹凸部７，７Ａとの間には、前記長手方向Ａに沿って間隙Ｄが大から小、又は、小から大へと繰返し連続して変化するように構成されている。
尚、前述の各巻線４又は４Ａは、各々前述のように、直列接続の場合と、並列接続の場合の何れかが採用されている。尚、各第１突出磁極２と各第１巻線４及び第１凹凸部７により第１チャンネルセンサ２０を構成し、各第２突出磁極２Ａと各第２巻線４Ａ及び第２凹凸部７Ａにより第２チャンネルセンサ３０を構成している。

次に、前述の構成において、例えば、第１コア体１に非検出部材（図示せず）を接続し、各巻線４，４Ａの各励磁巻線（図示せず）に励磁信号を印加した状態下で、前記第１コア体１が非検出部材と共に直線移動すると、各突出磁極２，２Ａの各凹凸部７，７Ａとの間の変化する間隙Ｄのギャップパーミアンスに応じて、周知のバリアブルリラクタンス型のロータリーレゾルバと同様の検出原理によって各巻線４，４Ａの出力巻線（図示せず）から出力される出力信号（出力電圧）を得ることができる。

前述の各チャンネルセンサ２０，３０の各巻線４，４Ａからの出力信号（出力電圧）は、間隙Ｄが大きくなった方向で減少、間隙Ｄが小さくなった方向で増加となり、各巻線４，４Ａからの出力信号の和は、例え、第１コア体１の検出方向中心軸Ｂに対して第２コア体６の中心軸が偏芯していたとしても、偏芯のない状態とほぼ一致した出力信号（出力電圧）となり、その結果、図３の従来例に比較して、前述の偏芯や傾きによる出力信号の電圧レベルの変化を低減することができる。尚、各コア体１，６は、第１コア体１に限らず、第２コア体６の方を可動とすることができる。
また、各突出磁極２，２Ａ間の空洞１０により、各巻線４，４Ａ間の磁気的干渉を防止し、各巻線４，４Ａ毎の出力信号の高精度化を達成することができる。

尚、前述の形態では、前記各突出磁極２，２Ａは、検出方向中心軸Ｂに対して対称でかつ互いに対向するように配設されている場合について述べたが、この形態に限ることなく、各突出磁極２，２Ａが対称配置でなく、検出方向中心軸Ｂ、すなわち、長手方向Ａに沿って互いに非対称にずれている形態とすることもできる。
また、前記各突出磁極２，２Ａは、１つ以上の整数よりなり、各突出磁極２，２Ａは、前記検出方向中心軸Ｂすなわち長手方向Ａに沿って互いに同一数又は異なる数に形成することができる。尚、前述の非対称及び異なる数に各突出磁極２，２Ａを配設した場合には、各巻線４，４Ａの巻数及び巻線分布等を変更して、各チャンネルセンサ２０，３０の出力信号の和が前述の対称及び同一数の時と同じ出力信号となるように構成されている。

本発明によるリニアセンサを示す正面図である。図１の横断面図である。従来のリニアセンサを示す正面図である。図３の横断面図である。

符号の説明

１第１コア体
２，２Ａ第１、第２突出磁極
３スロット
４，４Ａ第１、第２巻線
５リード線
６第２コア体
６ａ，６ｂ第１、第２内壁
７，７Ａ第１、第２凹凸部
１０空洞
１１窪み部
２０第１チャンネルセンサ
３０第２チャンネルセンサ
Ａ長手方向
Ｂ検出方向中心軸
Ｄ間隙

Claims

長手平板形状をなし両側に突出する複数の第１、第２突出磁極(2,2A)を有する第１コア体(1)と、前記第１突出磁極(2)に巻回された第１チャンネル用の第１巻線(4)と、前記第２突出磁極(2A)に巻回された第２チャンネル用の第２巻線(4A)と、前記第１コア体(1)に対応して配設され長手形状をなす断面コ字型の第２コア体(6)と、前記第２コア体(6)の両内壁(6a,6b)でその長手方向(A)に沿って波形に形成された第１、第２凹凸部(7,7A)と、を備え、
前記各突出磁極(2)と前記各第１巻線(4)及び前記第１凹凸部(7)により第１チャンネルセンサ(20)を形成し、
前記各第２突出磁極(2A)と前記各第２巻線(4A)及び前記第２凹凸部(7A)により第２チャンネルセンサ(30)を形成し、
前記第１、第２コア体(1,6)の相対移動により前記第１、第２巻線(4,4A)からの出力信号の和を用いて、前記第１コア体(1)又は第２コア体(6)の直線位置を検出することを特徴とするリニアセンサ。
前記第１コア体(1)は、前記第２コア体(6)の窪み部(11)内に位置していることを特徴とする請求項１記載のリニアセンサ。
前記各第１巻線(4)同志、及び各第２巻線(4A)同志は互いに直列に接続されるか、又は、並列に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載のリニアセンサ。
前記第１コア体(1)の前記各第１突出磁極(2)と各第２突出磁極(2A)との間には、空洞(10)が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のリニアセンサ。
前記第１、第２突出磁極(2,2A)は、前記第１コア体(1)の長手方向(A)に沿って互いに対称又は非対称に配置され、前記第１、第２突出磁極(2,2A)の数は、互いに同一又は異なることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のリニアセンサ。