JP2015125106A

JP2015125106A - リニアセンサ用プローブ

Info

Publication number: JP2015125106A
Application number: JP2013271335A
Authority: JP
Inventors: 徹濱島; Toru Hamashima
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-07-06

Abstract

【課題】ボビンとの接触を防いでコアを保護すると共にプローブの摺動性の向上を図るリニアセンサ用プローブを提供する。【解決手段】リニアセンサ用プローブ１０は、棒状の形状をなす取付部１１と、取付部１１の一方の端部である連結部１１ｂに対して一方の端部１２ｂが取り付けられ且つ磁性材料から形成される柱状のコア１２と、コア１２の他方の端部１２ａに設けられ且つコア１２よりも大きい外径を有するガイドキャップ１３と、コア１２の一方の端部１２ｂに設けられ且つコア１２及び取付部１１よりも大きい外径を有するガイド部材１４とを備える。【選択図】図２

Description

この発明は、リニアセンサ用のプローブに関する。

例えば、特許文献１に記載されるように、リニアセンサは、磁性材からなるコアを有する棒状のプローブを、励磁コイル及び出力コイルを有する筒状のボビン内に備えている。円柱状のコアは、プローブの先端側に銀ろうによって接続されている。そして、リニアセンサでは、ボビン内でプローブ及びコアが直線的に変位すると、コアによって磁気的に結合される励磁コイル及び出力コイルにおける磁気的結合度が変化し、出力コイルに発生する誘導起電力である出力電圧が変化する。リニアセンサは、この変化する出力電圧からコア及びプローブの直線的な変位を検出する。
さらに、コアの先端には、コアよりも大径のコア摺動ガイドが銀ろうによって接続されている。また、プローブも、コアよりも大径に形成されている。これにより、コアがボビンの内周面に接触して摩耗、損傷等することが抑えられている。

特開２００４−３４０７８８号公報

特許文献１におけるコアよりも大径なプローブは、その重量が大きく、ボビンと接触した場合の接触面積も大きい。さらに、ボビンと接触するプローブは、耐摩耗性のある材料から作製される必要があり、それによって、その重量が増加する。よって、このようなプローブをボビン内で直線運動させるために必要な力が大きくなる、つまり、ボビン内でのプローブの摺動性が悪くなるという問題がある。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、ボビンとの接触を防いでコアを保護すると共にプローブの摺動性の向上を図るリニアセンサ用プローブを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明に係るリニアセンサ用プローブは、棒状の形状をなす取付部と、取付部の一方の端部に対して一方の端部が取り付けられ且つ磁性材料から形成される柱状のコアと、コアの他方の端部に設けられ且つコアよりも大きい外径を有する第一ガイド体と、コアの一方の端部に設けられ且つコア及び取付部よりも大きい外径を有する第二ガイド体とを備える。

第一ガイド体は取付部の外径よりも大きい外径を有してもよい。
第二ガイド体は、取付部の外周を囲んで設けられてもよい。
取付部は、コアの一方の端部に形成された挿入穴に挿入され、コアに対して凹凸による係合をして相対回転しないように固定され、第一ガイド体は、コアの他方の端部の挿入穴に挿入され、コアに対して凹凸による係合をして相対回転しないように固定されてもよい。

この発明に係るリニアセンサ用プローブによれば、ボビンとの接触を防いでコアを保護すると共に、プローブの摺動性を向上させることが可能になる。

この発明の実施の形態に係るリニアセンサ用プローブを備えるリニアセンサの断面側面図である。図１のプローブの断面側面図である。

実施の形態
以下、この発明の実施の形態に係るリニアセンサ用プローブについて添付図面に基づいて説明する。
図１を参照すると、リニアセンサ１００は、筒状のボビン１と、ボビン１内で筒の開口方向である長手方向に沿って摺動自在に設けられた全体形状が棒状のリニアセンサ用プローブ（以下、「プローブ」と呼ぶ）１０とを備えている。

ボビン１は、筒状のケース２内にケース２と同軸に配設されている。ボビン１の外周面１ｂ上には、巻線が巻回されており、この巻線は、筒状のコイル部３を形成している。コイル部３は、励磁コイル及び出力コイルによって構成されている。
さらに、コイル部３の外周側とケース２の内周面２ａとの間に介在する筒状の金属シールド板４が配設されている。金属シールド板４は、ケース２の外部からの磁束をコイル部３に対して遮断する。

また、筒の開口方向両側において、ボビン１とケース２との間の間隙が、金属製で円環板状をした端板５及び６によってそれぞれ塞がれている。端板５及び６は、ケース２の外部からの磁束をコイル部３に対して遮断する。
プローブ１０は、その先端側に位置し且つ磁性材料から形成される円柱状のコア１２と、コア１２に対して直線をなすように連結される棒状の取付部１１とを有しており、コア１２がボビン１の内部に位置し且つ取付部１１がボビン１の外部に延出するように配置されている。

図１及び図２をあわせて参照して、プローブ１０の詳細な構成を説明する。
プローブ１０の取付部１１は、ボビン１の外部に延出する円柱状の本体部１１ａと、本体部１１ａの一方の端部から本体部１１ａと同軸に一体に延出する円柱状の連結部１１ｂとを有している。
本体部１１ａの図示しない他方の端部は、リニアセンサ１００による直線変位の測定対象に取り付けられるように構成されている。
連結部１１ｂは、本体部１１ａよりも小径に形成されている。さらに、連結部１１ｂの先端部分の外周面には、取付部１１の長手方向つまり軸方向に沿って延在する複数の凹凸歯を有するスプライン１１ｂ１が形成されている。スプライン１１ｂ１の外径は、連結部１１ｂと同一である。

さらに、連結部１１ｂの外周面上におけるスプライン１１ｂ１と本体部１１ａとの間には、筒状のガイド部材１４が嵌め込まれ、このガイド部材１４は本体部１１ａに隣接し且つ同軸に位置している。ここで、ガイド部材１４は、第二ガイド体を構成している。
ガイド部材１４は、連結部１１ｂの外径と同等の内径を有する内周面１４ｄを有している。
さらに、ガイド部材１４は、スプライン１１ｂ１側の第一部位１４ａと、本体部１１ａに隣接する第二部位１４ｂと、第一部位１４ａ及び第二部位１４ｂの間の第三部位１４ｃによって構成されている。

第一部位１４ａ及び第二部位１４ｂは、本体部１１ａと同一の外径を有しており、第三部位１４ｃは、第一部位１４ａ及び第二部位１４ｂの外径よりも大きいがボビン１の内周面１ａの内径よりも僅かに小さい外径を有している。
取付部１１の連結部１１ｂにおけるガイド部材１４から突出する部位は、コア１２の一方の端部１２ｂから長手方向つまり円柱軸方向に沿って形成された取付部挿入穴１２ｂ１に挿入されて嵌合する。

取付部挿入穴１２ｂ１は、連結部１１ｂに整合する形状を有している。さらに、取付部挿入穴１２ｂ１の内周面には、取付部挿入穴１２ｂ１の長手方向に沿って延在する複数の凹凸歯を有するスプライン１２ｂ２が形成されている。挿入された連結部１１ｂのスプライン１１ｂ１が取付部挿入穴１２ｂ１のスプライン１２ｂ２に嵌合し、取付部１１がコア１２に対して回転方向に固定される。そして、連結部１１ｂは、ガイド部材１４がコア１２の端部１２ｂに当接するまで挿入される。
コア１２は、取付部１１の本体部１１ａ並びにガイド部材１４の第一部位１４ａ及び第二部位１４ｂと同一の外径を有している。よって、コア１２は、ガイド部材１４の第三部位１４ｃよりも小径である。

さらに、コア１２とガイド部材１４との間の当接部１６ではろう付け等の溶接が行われ、それによって、コア１２とガイド部材１４とが互いに固定される。さらに、コア１２とガイド部材１４との当接部１６の隙間から侵入する溶接材によって、コア１２及びガイド部材１４は、取付部１１にも固定される。
このとき、コア１２は取付部１１及びガイド部材１４と同軸に配置されており、コア１２、ガイド部材１４及び取付部１１は、直線状に配置されている。

また、コア１２におけるガイド部材１４と反対側の端部１２ａには、コア１２の長手方向に沿って形成されたガイド挿入穴１２ａ１が形成されている。ガイド挿入穴１２ａ１の内周面にはコア１２の長手方向に沿って延在する複数の凹凸歯を有するスプライン１２ａ２が形成されている。
そして、ガイド挿入穴１２ａ１には、略円柱状のガイドキャップ１３が挿入されて嵌合するように構成されている。ここで、ガイドキャップ１３は、第一ガイド体を構成している。

ガイドキャップ１３は、ガイド挿入穴１２ａ１に整合する形状を有した円柱状の挿入軸部１３ｂと、挿入軸部１３ｂよりも大きい外径を有して挿入軸部１３ｂの一方の端部から一体に延出する円柱状のガイド部１３ａとを含んでいる。
ガイド部１３ａは、ガイド部材１４の第三部位１４ｃと同一の外径を有している。
挿入軸部１３ｂは、その長手方向である円柱軸方向に沿って延在する複数の凹凸歯を有するスプライン１３ｂ１を外周面に有している。スプライン１３ｂ１の外径は、挿入軸部１３ｂと同一である。

ガイドキャップ１３の挿入軸部１３ｂがガイド挿入穴１２ａ１に挿入されると、挿入軸部１３ｂのスプライン１３ｂ１がガイド挿入穴１２ａ１のスプライン１２ａ２に嵌合し、ガイドキャップ１３がコア１２に対して回転方向に固定される。そして、挿入軸部１３ｂは、ガイド部１３ａがコア１２の端部１２ａに当接するまで挿入される。
さらに、ガイドキャップ１３とコア１２との間の当接部１５ではろう付け等の溶接が行われ、それによって、ガイドキャップ１３とコア１２とが互いに固定される。
このとき、ガイドキャップ１３は、コア１２、ガイド部材１４及び取付部１１と同軸に配置されており、ガイドキャップ１３、コア１２、ガイド部材１４及び取付部１１は、直線状に配置されている。

よって、ガイドキャップ１３、コア１２、ガイド部材１４及び取付部１１が互いに取り付けられた全体形状が棒状のプローブ１０では、ガイドキャップ１３のガイド部１３ａ及びガイド部材１４の第三部位１４ｃのみが径方向に環状に突出している。このため、コア１２がボビン１内に挿入されて摺動するプローブ１０では、ガイドキャップ１３のガイド部１３ａ及びガイド部材１４の第三部位１４ｃのみがボビン１の内周面１ａに接触し、コア１２及び取付部１１は内周面１ａに接触しない。

そして、励磁コイル及び出力コイルを有するコイル部３において、励磁コイルには励磁電圧が印加されており、磁性材料から形成されるコア１２によって励磁コイル及び出力コイルが磁気的に結合されることで、出力コイルに誘導起電力が発生する。このため、取付部１１と共にコア１２がボビン１内で摺動したとき、コア１２によって磁気的に結合されている励磁コイル及び出力コイルにおける磁気的結合度が変化し、これにより、出力コイルに発生する誘導起電力つまり出力電圧が変化する。この変化する出力電圧からコア１２の変位量が求められる。

このように、この発明の実施の形態に係るリニアセンサ用プローブ１０は、棒状の形状をなす取付部１１と、取付部１１の一方の端部である連結部１１ｂに対して一方の端部１２ｂが取り付けられ且つ磁性材料から形成される柱状のコア１２と、コア１２の他方の端部１２ａに設けられ且つコア１２よりも大きい外径を有するガイドキャップ１３と、コア１２の一方の端部１２ｂに設けられ且つコア１２及び取付部１１よりも大きい外径を有するガイド部材１４とを備える。

このとき、ガイドキャップ１３及びガイド部材１４は、コア１２よりも大きい外径を有しているため、コア１２よりも先にボビン１の内周面１ａに接触し、コア１２が内周面１ａに接触することを防ぐ。さらに、取付部１１に近い位置のガイド部材１４は、取付部１１よりも大きい外径を有するため、取付部１１よりも先にボビン１の内周面１ａに接触し、取付部１１が内周面１ａに接触することを防ぐ。さらにまた、ボビン１に接触するガイド部材１４を取付部１１とは別部材とすることによって、ガイド部材１４のみが耐摩耗性及び摺動性を有すればよいため、取付部１１は、軽量な材料から作製され且つ小さい径で作製されることができる。従って、プローブ１０は、ボビン１との接触を防いでコア１２を保護すると共に、その摺動性を向上させることを可能にする。

また、プローブ１０において、ガイドキャップ１３は取付部１１の外径よりも大きい外径を有している。これによって、取付部１１よりも大きい外径を有するガイドキャップ１３及びガイド部材１４を、コア１２及び取付部１１よりも先にボビン１の内周面１ａに確実に接触させることができる。
また、プローブ１０において、ガイド部材１４は、取付部１１の外周を囲んで設けられる。このとき、取付部１１をガイド部材１４の内側に挿入することによって、ガイド部材１４が取付部１１に取り付けられる。よって、ガイド部材１４は、取付部１１を加工せずに取り付けられることができる。また、ガイド部材１４の内径が小さく取付部１１の加工が必要な場合であっても、取付部１１の外周を削って小径にした連結部１１ｂをガイド部材１４の内側に挿入すればよい。これにより、取付部１１の切削量を低く抑えることができると共に、加工前の取付部１１の外径の増大を抑えることができるため、加工費及び材料費のコストの低減が可能になる。

また、プローブ１０において、取付部１１は、コア１２の一方の端部１２ｂに形成された取付部挿入穴１２ｂ１に挿入され、コア１２に対して凹凸による係合をして相対回転しないように固定され、ガイドキャップ１３は、コア１２の他方の端部１２ａのガイド挿入穴１２ａ１に挿入され、コア１２に対して凹凸による係合をして相対回転しないように固定される。これにより、取付部１１、コア１２及びガイドキャップ１３が互いに対して相対回転しないように固定される。従って、取付部１１とコア１２との間、及び、コア１２とガイドキャップ１３との間を、互いに軸方向に移動しないように溶接等で固定するだけで、取付部１１、コア１２及びガイドキャップが一体化される。

また、実施の形態のプローブ１０において、取付部１１は、直線状の形状を有していたが、ボビン１の外部に位置する部位では、屈曲、湾曲等のいかなる形状を有していてもよい。
また、実施の形態のプローブ１０において、ガイドキャップ１３及びガイド部材１４は、同一の外径を有していたが、互いに異なる外径を有していてもよい。つまり、ガイドキャップ１３は、コア１２よりも大きい外径を有し、ガイド部材１４は、コア１２及び取付部１１よりも大きい外径を有していればよい。

また、実施の形態のプローブ１０において、ガイドキャップ１３及び取付部１１は、スプラインを用いてコア１２に嵌合していたが、これに限定されるものでなく、キー係合、ねじ係合等の他の機械的な係合を介して互いに係合してもよい。或いは、ガイドキャップ１３及び取付部１１は、機械的な係合を用いずに溶接、接着等の接合のみでコア１２に取り付けられてもよい。
また、実施の形態のプローブ１０において、ガイド部材１４は、取付部１１の外周部分に嵌め込まれていたが、取付部１１及びコア１２の間に設けられてもよい。
また、実施の形態のプローブ１０において、取付部１１及びコア１２の外径は同一であったが、互いに異なっていてもよい。

１０リニアセンサ用プローブ、１１取付部、１１ｂ連結部（取付部の端部）、１２コア、１２ａ端部（コアの端部）、１２ａ１ガイド挿入穴（挿入穴）、１２ｂ端部（コアの端部）、１２ｂ１取付部挿入穴（挿入穴）、１３ガイドキャップ（第一ガイド体）、１４ガイド部材（第二ガイド体）。

Claims

リニアセンサ用プローブにおいて、
棒状の形状をなす取付部と、
前記取付部の一方の端部に対して一方の端部が取り付けられ且つ磁性材料から形成される柱状のコアと、
前記コアの他方の端部に設けられ且つ前記コアよりも大きい外径を有する第一ガイド体と、
前記コアの前記一方の端部に設けられ且つ前記コア及び前記取付部よりも大きい外径を有する第二ガイド体と
を備えるプローブ。
前記第一ガイド体は前記取付部の外径よりも大きい外径を有する請求項１に記載のプローブ。
前記第二ガイド体は、前記取付部の外周を囲んで設けられる請求項１または２に記載のプローブ。
前記取付部は、前記コアの前記一方の端部に形成された挿入穴に挿入され、前記コアに対して凹凸による係合をして相対回転しないように固定され、
前記第一ガイド体は、前記コアの前記他方の端部の挿入穴に挿入され、前記コアに対して凹凸による係合をして相対回転しないように固定される請求項１〜３のいずれか一項に記載のプローブ。