JP2009210550A

JP2009210550A - チェーン位置・速度検出器

Info

Publication number: JP2009210550A
Application number: JP2008088439A
Authority: JP
Inventors: Yuji Matsuki; 裕二松木; Seiji Toda; 成二戸田; Shoji Fujii; 祥二藤井; Masayuki Miki; 正之三木
Original assignee: RIBEKKUSU KK; Levex Corp
Current assignee: RIBEKKUSU KK; Levex Corp
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2009-09-17

Abstract

【課題】蒸気とか潤滑油の浮遊するような悪環境においても、ローラチェーン、リンクチェーンの状態を、高分解能で位置検出を可能にする。
【解決手段】チェーン部と溝部を、磁気抵抗の変化をとして捉える。ローラチェーンまたはリンクチェーンのチェーンにほぼ平行に４個の永久磁石と、磁気センサのブリッジ４を配置し、各ブリッジの１方の頂角に高周波の正弦波を印加し、他の頂角より出力信号を取り出し、この出力信号を三角関数の加法定理で加算して、加法出力信号として処理し、入力信号と加法出力信号との位相差を計測することで、チェーンの位置または速度を取り出す。
【選択図】図１

Description

本発明はローラチェーン（１４）およびリンクチェーン（１６）の磁気抵抗変化に着目した位置・速度検出器に関する。

自動車・単車の動力伝達部、立体倉庫、ファクトリーオートメーション等の駆動部には大きな動力を効率良く伝達するため、ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）が多用されている。

これらのチェーン類は大きな動力伝達を行うため、ローラ（１）とかチェーン（１５）に磨耗または伸びが発生し、これを駆動するスプロケット（１７）側にも磨耗が生じるため、この磨耗とか伸びの状態を的確に把握し、適切なテンションを保つことが、チェーン類の異音を抑え、寿命を延ばす上で不可欠である。

ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）のテンションを確認する方法としては、テンショナー（１８）の押し付け量を測るとか、撓みを確認する方法以外に、駆動状態で手軽にテンションを正確に確認出来る装置は無かった。
特許公開２００７−７８７０７特許公開平０５−１９６４７８特許公開昭６１−１３７００１「旭化成エレトロニクス／ホームページ／磁気センサ／ホール素子」ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｓａｈｉ−ｋａｓｅｉ．ｃｏ．ｊｐ／ａｋｅ／ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｈａｌｌ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ「ニッコーシ株式会社／ホームページ／ＭＲセンサについて」ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｉｋｋｏｓｈｉ．ｃｏｍ／「リベックス／ホームページ／ラインレゾルバ」ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｌｅｖｅｘ．ｃｏ．ｊｐ

ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）において、チェーンの動きを光学的に確認しようとしても、ローラ（１）とかスプロケット（１７）に潤滑油が塗布されたりしているため、油分に邪魔されてこれを正確に求めることが出来なかった。

テンションそのものを測定しようとしても、ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）を側面から、外力を加えて確認する等の手段が主であり、高い精度のテンション検出が困難であった。

ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）の動きを、実動作中に高速・高分解で求める手段について記述する。
ここでは、ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）のテンションとか磨耗状態が適正であるかどうかを判断するため、ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）の動きを磁気抵抗の変化として捉える。

磁気抵抗の変化は、ローラ（１）またはチェーン（１５）と、溝（２）で形成され、ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）に平行して、センサヘッド（９）を配置し位置または速度変化を捉える。

センサヘッド（９）内にはチェーンの軸方向に、４個のブリッジ（４）を組んだ磁気センサと磁石（５）が組み入れられ、ローラ（１）またはチェーン（１５）と溝（２）で形成されるピッチ（Ｐ）に対し、この磁石（５）とブリッジ（４）の組合せは、それぞれ１／４ピッチ毎に配置し、１番目と３番目のブリッジ（４）にｓｉｎωｔに相当する入力信号を入れ、２番目と４番目のブリッジ（４）に９０°位相したｃｏｓωｔに相当する入力信号を入れる。

三角関数の加法定理に則るようにセンサヘッドの位置Ｘに対し、各出力信号を組合せた出力信号Ｋ×ｓｉｎ（ωｔ−２×π×Ｘ／Ｐ）を形成し、入力信号ｓｉｎωｔとの位相差２×π×Ｘ／Ｐを計測することで位置を検出するように構成した位置・速度検出器である。

図１に基本的な構成を示す。

本発明はローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）の被検出部をローラ（１）とかチェーン（１５）のみで構成し、取扱が容易で高分解能を保ちながら高速計測が可能な位置・速度検出器を提供するものである。

磁気センサ（３）のブリッジ（４）を組むことで、外乱の影響を少なくしセンサヘッド（１０）の温度変化に対して、温度特性を大幅に改善することができる。
磁気センサ（３）にはホール素子、磁気抵抗素子、ＭＩ素子等がある。

スプロケット（１７）に係合していない場所では、ローラ（１）とかチェーン（１５）は、他の構造物で拘束されない形で使用されるため、ローラ（１）とかチェーン（１５）と溝（２）との磁気抵抗の差は明確であり、ローラ（１）とかチェーン（１５）とセンサヘッド（９）との隙間を２ｍｍ以上大きく離すことが出来る。

発明の実施するための最良の形態

チェーン（１５）の振動が少ない場所を選ぶことで、より測定精度が向上するので、スプロケット（１７）近傍またはテンションローラ（１８）近傍で、同時にローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）に平行にセンサヘッド（９）を配置することが望ましい。

次に、他の回転位置および速度検出手段でスプロケット（１７）の回転状況を測定し、本センサの出力信号との差を見ることで、ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）の部分的な伸びとか、スプロケット（１７）とのバックラッシュ量を検出することが出来る。

ローラ（１）と溝（２）で形成されたローラチェーン（１４）に対して、４個の磁石（５）と、４組の磁気センサ（３）のブリッジ（４）をローラチェーン（１４）軸線方向に配置した位置・速度検出器チェーン（１５）と、チェーンの内径で形成されたリンクチェーン（１６）に対して、４個の磁石（５）と、４組の磁気センサ（３）のブリッジ（４）をリンクチェーン（１６）軸線方向に配置した位置・速度検出器ローラ（１）と溝（２）で形成されたローラチェーン（１４）に対して、６個の磁石（５）と、６組の磁気センサ（３）のブリッジ（４）をローラチェーン（１４）の軸線方向に配置した位置・速度検出器スプロケット（１７）とテンショナー（１８）の配置例ローラチェーン（１４）とスプロケット（１７）並びにセンサヘッド（１０）の配置例図１、図２または図５のブロック図図３のブロック図

符号の説明

１ローラ（強磁性体）
２溝（非磁性体）
３磁気センサ（ホール素子、ＭＲ素子、ＭＩ素子等）
４ブリッジ
５磁石
６入力信号
７出力信号
８加法出力信号
９センサヘッド
１０ブッシュ
１１内側プレート
１２外側プレート
１３ピン
１４ローラチェーン
１５チェーン
１６リンクチェーン
１７スプロケット
１８テンショナー

技術計算

参考図：図３
近似式：
ｅ_１：Ａ相２次側磁気センサ出力電圧
ｅ_２：Ｂ相２次側磁気センサ出力電圧
ｅ_３：Ｃ相２次側磁気センサ出力電圧
ｅ_４：Ｄ相２次側磁気センサ出力電圧
Ｅ＝（ｅ_１−ｅ_３）＋（ｅ_２−ｅ_４）
＝φ_０×（１＋ａ×ｃｏｓ（２×π×Ｘ／Ｐ））×Ｉ×ｓｉｎωｔ
−φ_０（１−ａ×ｃｏｓ（２×π×Ｘ／Ｐ））×Ｉ×ｓｉｎωｔ
−φ_０×（１＋ａ×ｓｉｎ（２×π×Ｘ／Ｐ））×Ｉ×ｃｏｓωｔ
＋φ_０×（１−ａ×ｓｉｎ（２×π×Ｘ／Ｐ））×Ｉ×ｃｏｓωｔ
＝２×ａ×φ_０×Ｉ×（ｓｉｎωｔ×ｃｏｓ（２×π×Ｘ／Ｐ）−ｃｏｓωｔ×ｓｉｎ（２×π×Ｘ／Ｐ））
＝Ｋ×ｓｉｎ（ωｔ−２×π×Ｘ／Ｐ）
Ｅ：出力電圧
ｅ：各相出力電圧
φ_０：基準となる磁束
ａ：各極での磁束変化係数
Ｘ：チェーン移動量
Ｉ：１次側磁気センサ入力信号の振幅
ω：１次側磁気センサ入力信号電気角速度
Ｐ：チェーンのピッチ

Claims

強磁性材のローラ（１）と、ローラ（１）間の溝（２）と、ローラ（１）を案内するブッシュ（１０）と、内側プレート（１１）、外側プレート（１２）およびピン（１３）で構成されるローラチェーン（１４）に対し、ローラチェーン（１４）にほぼ並行して、ローラチェーン（１４）と磁石（５）で形成される隙間に、磁石（５）の位置に合わせて、４個の磁気センサ（３）で形成されたブリッジ（４）をローラチェーン（１４）軸方向に４組配置し、各ブリッジ（４）の１対の頂角に正弦波の入力信号（６）を印加し、各ブリッジ（４）の他の頂角から出力信号（７）を取り出せるように構成し、また磁石（５）とブリッジ（４）で形成される組合せをローラ（１）と溝（２）で構成される１ピッチ間に、ほぼ０ピッチ、１／４ピッチ、１／２ピッチ、３／４ピッチに相当する位置に配置し、各ブリッジ（４）から得られた出力信号（７）を、三角関数の加法定理に従って電気的に加算して、これを加法出力信号（８）とし、この加法出力信号（８）と入力信号（６）との位相差を検出し、この位相差をローラチェーン（１４）の１ピッチの位置に換算して、ローラチェーン（１４）の軸線方向の位置と速度を検出するように構成したローラチェーン位置・速度検出器。
強磁性材のローラ（１）と、ローラ（１）間の溝（２）と、ローラ（１）を案内するブッシュ（１０）と、内側プレート（１１）、外側プレート（１２）およびピン（１３）で構成されるローラチェーン（１４）に対し、ローラチェーン（１４）にほぼ並行して、ローラチェーン（１４）と磁石（５）で形成される隙間に、磁石（５）の位置に合わせて、４個の磁気センサ（３）で形成されたブリッジ（４）をローラチェーン（１４）軸方向に６組配置し、各ブリッジ（４）の１対の頂角に正弦波の入力信号（６）を印加し、各ブリッジ（４）の他の頂角から出力信号（７）を取り出せるように構成し、また磁石（５）とブリッジ（４）で形成される組合せを、ローラ（１）と溝（２）で構成される１ピッチ間に、ほぼ０ピッチ、１／６ピッチ、１／３ピッチ、１／２ピッチ、２／３ピッチ、５／６ピッチの位置に配置し、各ブリッジ（４）から得られた出力信号（７）を、三角関数の加法定理に従って、電気的に加算して、これを加法出力信号（８）とし、加法出力信号（８）と入力信号（６）との位相差を検出し、この位相差をローラチェーン（１４）の１ピッチの位置に換算し、ローラチェーン（１４）の軸線方向の位置と速度を検出するように構成したローラチェーン位置・速度検出器。
強磁性材のチェーン（１５）と、９０°角度を捻ったチェーン（１５）で形成される空間（２）との繰返しで形成されるリンクチェーン（１６）に対し、リンクチェーン（１６）にほぼ並行して、リンクチェーン（１６）と磁石（５）で形成される隙間に、磁石（５）の位置に合わせて、４個の磁気センサ（３）で形成されたブリッジ（４）を、リンクチェーン（１６）の軸方向に４組配置し、各ブリッジ（４）の１対の頂角へ正弦波の入力信号（６）を印加し、各ブリッジ（４）の他の頂角から出力信号（７）を取り出せるように構成し、また磁石（５）とブリッジ（４）で形成される組合せを、チェーン（１５）と溝（２）で構成される１ピッチ間に、ほぼ０ピッチ、１／４ピッチ、１／２ピッチ、３／４ピッチに相当する位置に配置し、各ブリッジ（４）から得られた出力信号（７）を、三角関数の加法定理に従って電気的に加算し、これを加法出力信号（８）とし、加法出力信号（８）と入力信号（６）との位相差を求め、この位相差をチェーン（１５）の１ピッチの位置に換算して、リンクチェーン（１６）の軸線方向の位置と速度を検出するように構成したリンクチェーン位置・速度検出器。
強磁性材のチェーン（１５）と、９０°角度を捻ったチェーン（１５）で形成される空間（２）との繰返しで形成されるリンクチェーン（１６）に対し、リンクチェーン（１６）のほぼ並行して、リンクチェーン（１６）と磁石（５）で形成される隙間に、磁石（５）の位置に合わせて、４個の磁気センサ（３）で形成されたブリッジ（４）を、リンクチェーン（１６）の軸方向に６組配置し、各ブリッジ（４）の１対の頂角に高周波の正弦波の入力信号（６）を印加し、同時に各ブリッジ（４）の他の頂角から出力信号（７）を取り出せるように構成し、また磁石（５）とブリッジ（４）で形成される組合せを、チェーン（１５）と溝（２）で構成される１ピッチ間に、ほぼ０ピッチ、１／６ピッチ、１／３ピッチ、１／２ピッチ、２／３ピッチ、５／６ピッチに相当する位置に配置し、各ブリッジ（４）から得られた出力信号（７）を、三角関数の加法定理に従って電気的に加算して加法出力信号（８）を生成し、この加法出力信号（８）と入力信号（６）との位相差を検出し、この位相差をリンクチェーン（１６）の１ピッチの位置に換算して、リンクチェーン（１６）の軸線方向の位置と速度を検出するように構成したリンクチェーン位置・速度検出器。