JP4141917B2 - Contactless displacement detector - Google Patents
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Description
この発明は、無接点型変位検出装置に関し、特に、シャフトと一体化される導電性回動部材を回動させることより、この導電性回動部材に対向する円筒ハウジングの表面に形成されるコイルのインダクタンスを変化せしめ、このインダクタンス変化を電気信号に変換して出力する無接点型変位検出装置において、導電性回動部材を2半円筒同軸一体化導電性回動部材に変更して円筒ハウジングを2半円筒同軸一体化導電性回動部材の円筒間隙に進入した無接点型変位検出装置に関する。 The present invention relates to a contactless displacement detection device, and in particular, a coil formed on the surface of a cylindrical housing facing a conductive rotating member by rotating a conductive rotating member integrated with a shaft. In the non-contact type displacement detecting device that changes the inductance of the coil and converts the inductance change into an electrical signal and outputs the electric signal, the conductive rotating member is changed to a two-half-cylindrical coaxial conductive rotating member, and the cylindrical housing is changed. The present invention relates to a contactless displacement detecting device that has entered a cylindrical gap of a two semi-cylindrical coaxial integrated conductive rotating member.
無接点型変位検出装置の従来例を図3を参照して説明する。図3(a)は従来例の断面図であり、図3(b)はその一部の分解斜視図である。
1はシャフト、2はEリング、3は軸受け、4は金属材料より成るケースである。5はコイル、6は円筒ハウジングである。コイル5は一方のコイル5aと他方のコイル5bより成り、円筒ハウジング6の内表面に沿って円筒ハウジング6の中心軸に同軸に被着形成されている。円筒ハウジング6は渦電流効果の生じない材料である合成樹脂により構成される。7はシャフト1に同軸に一体化された半円柱状の導電性回動部材である。8は回路基板であり、その表面には発振器83、整流回路82、増幅回路81、その他の部材より成る電子回路80が形成されている。コイル5a、5bは直列接続して発振器83に接続している。電子回路80の出力端は入出力端子10に接続している。
A conventional example of a contactless displacement detector will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a sectional view of a conventional example, and FIG. 3B is an exploded perspective view of a part thereof.
1 is a shaft, 2 is an E-ring, 3 is a bearing, and 4 is a case made of a metal material. 5 is a coil, and 6 is a cylindrical housing. The
ここで、シャフト1を駆動してこれに一体化されている導電性回動部材7を回動することにより導電性回動部材7とコイル5a、5bとが対向する面積は変化し、これによりコイル5a、5bのインダクタンスが変化する。このインダクタンスの変化は、回路基板8上に構成される電子回路80により所要の電気信号に変換され、入出力端子10を介して外部に出力される。これを簡単に説明するに、発振器83に接続するコイル5a、5bに高周波を印加すると導電性回動部材7に渦電流が生じ、この状態でシャフト1を回動すると、コイル5a,5bに対する導電性回動部材7の対向面積が変化する。これにより渦電流値が変化してコイル5a,5bのインダクタンスが変化するに到る。この変化分を電気信号として取り出し、シャフト1の回動変位を検出することができる。9は無接点型変位検出装置の組み立ての最後に合成樹脂を充填して形成され封止基板である。
Here, by driving the
図4を参照して他の従来例を説明するに、コイル5は円筒ハウジング6の外表面に円筒ハウジング6の中心軸に同軸に被着形成されている。この円筒ハウジング6も、渦電流効果の生じない材料である合成樹脂により構成されている。導電性回動部材7はシャフト1に同軸に一体化された半円筒状の導電性回動部材である。コイル5a、5bは、円筒ハウジング6の外表面に円筒ハウジング6の中心軸に同軸に被着形成されているので、回路基板8の表面の如き他のところに配置形成した場合と比較して、より大きい開口面積を確保することができ、依って、所要のインダクタンスと抵抗の確保をより容易に実行することができ、設計の自由度を大きいものとする(特許文献1 参照)。
ところで、上述した無接点型変位検出装置には、シャフト1の回動操作が行われてはおらず、或いは導電性回動部材7とコイル5との間の対向面積の変化が生じていない場合においても、無接点型変位検出装置の設置使用状態において振動その他の外的要因により導電性回動部材7とコイル5との間に僅かな間隙の変化が発生すると、この変化に起因してコイル5のインダクタンスに変化が発生し、電子回路80はこのインダクタンス変化をもシャフト1が回動操作されたものと誤認識し、電気信号に変換して出力する欠点を有する。これを図5を参照して説明するに、図5(a)において、コイル5aおよびコイル5bと導電性回動部材7との間の間隙dが△dだけ変化することにより、コイル5aおよびコイル5bのインダクタンスが△Lだけ変化する。このインダクタンス変化△Lはシャフト1の回動操作に依らない変化であるにも関わらずこれをも電気信号に変換し、誤差信号として出力されることとなる。
By the way, in the contactless displacement detecting device described above, the
この発明は、導電性回動部材7を2半円筒同軸一体化導電性回動部材70に変更して円筒ハウジング6を2半円筒同軸一体化導電性回動部材70の円筒間隙71に進入する構成を採用することにより、上述の欠点を解消した無接点型変位検出装置を提供するものである。
In the present invention, the conductive rotating
シャフト1、シャフト1に同軸に一体化された導電性回動部材7、円筒ハウジング6の表面に形成されたコイル5を有し、導電性回動部材7を円筒ハウジング6にシャフト1を介して同軸に組み合わせ、シャフト1に関して導電性回動部材7を回動して導電性回動部材7とコイル5との間の対向面積を変化させてコイル5に生起せしめたインダクタンス変化を電気信号として取り出す無接点型変位検出装置において、導電性回動部材7は内側半円筒7aおよび外側半円筒7bより成る2半円筒同軸一体化導電性回動部材70より成り、円筒ハウジング6のコイル形成円筒部60を内側半円筒7aと外側半円筒7bとの間に形成される円筒間隙71に進入して組み立てた無接点型変位検出装置を構成した。
A
そして、先の無接点型変位検出装置において、内側半円筒7aの外面とコイル5が被着形成されるコイル形成円筒部60の外面との間の距離d1と、外側半円筒7bの内面とコイル5が被着形成されるコイル形成円筒部60の外面との間の距離d2とを等しく設計製造した無接点型変位検出装置を構成した。
In the contactless displacement detection device, the distance d 1 between the outer surface of the
以上の通りであって、この発明によれば、 シャフト1と一体化される導電性回動部材7を回動させることより、この導電性回動部材7に対向する円筒ハウジング6の表面に形成されるコイル5のインダクタンスを変化せしめ、このインダクタンス変化を電気信号に変換して出力する無接点型変位検出装置において、導電性回動部材7を2半円筒同軸一体化導電性回動部材70に変更して円筒ハウジング6を2半円筒同軸一体化導電性回動部材70の円筒間隙71に進入する構成を採用することにより、無接点型変位検出装置の設置使用状態において振動その他の外的要因により導電性回動部材7とコイル5との間に僅かな間隙71の変化が発生しても、コイル5のインダクタンスが不規則に変化することのない無接点型変位検出装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the conductive rotating
この発明を実施するための最良の形態を図1の実施例を参照して説明する。図1(a)は実施例の導電性回動部材の斜視図、図1(b)は実施例のコイルおよび円筒ハウジングの斜視図、図1(c)は実施例の動作を説明する図である。
この実施例は、従来例におけるシャフト1に同軸に一体化された半円筒状の導電性回動部材7を、2半円筒を円筒間隙71を形成して同軸一体化した2半円筒同軸一体化導電性回動部材70に構成している。即ち、内側半円筒7aおよび外側半円筒7bより成る2半円筒を同軸にして上側の端部において一体化して下方を2層にし、外側半円筒7bの内側面と内側半円筒7aの外側との間に円筒間隙71を形成している。
The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the embodiment of FIG. FIG. 1A is a perspective view of the conductive rotation member of the embodiment, FIG. 1B is a perspective view of the coil and the cylindrical housing of the embodiment, and FIG. 1C is a diagram for explaining the operation of the embodiment. is there.
In this embodiment, the semi-cylindrical conductive rotating
円筒ハウジング6は、コイル形成円筒部60と、このコイル形成円筒部60の下端に一体形成された閉塞基板61より成る。円筒ハウジング6のコイル形成円筒部60に形成されるコイル5は1対の一方のコイル5aと他方のコイル5bより成り、コイル形成円筒部60に被着形成されている。閉塞基板61の中心部には、シャフト1の下端部を軸支する軸受け611が形成される。円筒ハウジング6は渦電流効果の生じない材料である合成樹脂により構成される。閉塞基板61の内表面には、先の従来例と同様に、発振器83、整流回路82、増幅回路81、その他の部材より成る電子回路80が形成されている。コイル5a、5bは直列接続して発振器83に接続している。電子回路80の出力端は入出力端子10に接続している。
The
シャフト1に同軸に一体化された2半円筒同軸一体化導電性回動部材70と、コイル形成円筒部60にコイル5が被着形成され、閉塞基板61内表面に電子回路が形成された円筒ハウジング6が準備されたところで、無接点型変位検出装置を組み立てる。この組み立ては、2半円筒同軸一体化導電性回動部材70に形成された円筒間隙71に、円筒ハウジング6のコイル形成円筒部60を進入せしめ、最後にシャフト1の下端部を軸受け611に嵌合軸支させることにより簡単に実施することができる。なお、円筒ハウジング6に対する2半円筒同軸一体化導電性回動部材70の抜け止めは適宜の抜け止め部材を採用して実施することができる。そして、組み立てが終了したところで、円筒ハウジング6は2半円筒同軸一体化導電性回動部材70の円筒間隙71に全体が没入し、円筒ハウジング6の表面に形成されるコイル5を形成する1対の一方のコイル5aと他方のコイル5bは回動により2半円筒同軸一体化導電性回動部材70の外側半円筒7bと内側半円筒7aの双方に対向する設計製造がなされている。そして、内側半円筒7aの外面とコイル5が被着形成されるコイル形成円筒部60の外面との間の距離d1と、外側半円筒7bの内面とコイル5が被着形成されるコイル形成円筒部60の外面との間の距離d2とは、等しくd1=d2 に設計されている。
A two-cylindrical coaxial integrated conductive rotating
次に、実施例の動作について説明する。ここで、図1(c)及び図5(b)は、実施例においてインダクタンス変化が消去される概念を端的に説明する都合上、コイル5が被着形成されるコイル形成円筒部60を省略して図示されている。無接点型変位検出装置に外部から振動或いは圧力の如き応力が印加されると、コイル5が被着形成されるコイル形成円筒部60および2半円筒同軸一体化導電性回動部材70の一方或いは双方に変位を発生する。即ち、この応力により、内側半円筒7aとコイル形成面であるコイル形成円筒部60の外面との間に△d1の変位を生ぜしめる。そして、外側半円筒7bとコイル形成円筒部60の外面との間に△d2の変位を生ぜしめる。これらの変位により、コイル5と内側半円筒7aとの間には△L1のインダクタンス変化が生じ、コイル5と外側半円筒7bとの間には△L2のインダクタンス変化が生ずるに到る。ところで、上述した通り、内側半円筒7aの外面とコイル形成円筒部60の外面との間の距離d1と、外側半円筒7bの内面とコイル形成円筒部60の外面との間の距離d2とはd1=d2 に設計されているので、一方の変位△d1 を正とすれば、他方の変位△d2 は負である。従って、コイル形成円筒部60の外面のコイル5と、内側半円筒7aおよび外側半円筒7bとの間には、(△L1−△L2)のインダクタンス変化が生ずる。そして、内側半円筒7aと外側半円筒7bとは相互に一体化されているので、一方の変位△d1 と他方の変位△d2 の絶対値は等しく、△d1 =△d2 =△dである。従って、個々のインダクタンス変化△L1とインダクタンス変化△L2 はほぼ等しく、応力に起因する全体のインダクタンス変化(△L1−△L2)は零になる。結局、外部から応力が印加されたことに起因するコイル5と2半円筒同軸一体化導電性回動部材70の間に発生するインダクタンス変化は消去されるので、これをシャフト1が回動操作されたものと誤認識して電気信号に変換出力する欠点は根本的に解消される。
Next, the operation of the embodiment will be described. Here, FIG. 1C and FIG. 5B omit the coil-forming
図2を参照して実施例および他の従来例の動作特性を説明する。図2(a)は導電性回動部材がシャフトに垂直な方向であるx軸方向に振動、応力が印加された場合の移動距離(変位)−出力電圧変動率の特性を説明する図である。図2(b)は導電性回動部材がシャフトの延伸方向であるy軸方向に振動、応力が印加された場合の移動距離(変位)−出力電圧変動率の特性を説明する図である。鎖線は従来例を示し、実線は実施例を示す。
図2(a)の場合は、x軸方向に振動、応力が印加されてシャフト1、これに同軸に一体化された導電性回動部材7、円筒ハウジング6に大きく影響が及ぶ場合であるが、実線で示される実施例の特性曲線は、鎖線で示される従来例の特性曲線と比較して、変位に対する出力電圧変動率の増加の割合は1/6程度の小さな値を示しており、出力の不安定さに対する出力電圧変動の抑制効果は充分であることが認識される。図2(b)はy軸方向に振動、応力が印加された場合であるが、この場合はてシャフト1、これに同軸に一体化された導電性回動部材7、円筒ハウジング6に及ぶ振動の影響は小さく、変位に対する出力電圧変動率の増加の割合は実施例および従来例の双方について充分に小さい。
With reference to FIG. 2, the operation characteristics of the embodiment and other conventional examples will be described. FIG. 2A is a diagram for explaining the characteristics of the moving distance (displacement) -output voltage fluctuation rate when the conductive rotating member is vibrated and stressed in the x-axis direction which is perpendicular to the shaft. . FIG. 2B is a diagram for explaining the characteristics of the moving distance (displacement) -output voltage fluctuation rate when the conductive rotating member is vibrated and stressed in the y-axis direction which is the extending direction of the shaft. A chain line indicates a conventional example, and a solid line indicates an example.
In the case of FIG. 2A, vibration and stress are applied in the x-axis direction to greatly affect the
1 シャフト 10 入出力端子
2 Eリング 3 軸受け
4 ケース 5 コイル
5a 一方のコイル 5b 他方のコイル
6 円筒ハウジング 60 コイル形成円筒部
61 閉塞基板 611 軸受け
7 導電性回動部材 70 2半円筒同軸一体化導電性回動部材 71 円筒間隙 7a 内側半円筒
7b 外側半円筒 8 回路基板
80 電子回路 81 増幅回路
82 整流回路 9 封止基板
DESCRIPTION OF
Claims (1)
導電性回動部材は内側半円筒および外側半円筒より成る2半円筒同軸一体化導電性回動部材より成り、円筒ハウジングのコイル形成円筒部を内側半円筒と外側半円筒との間に形成される円筒間隙に進入して組み立て、
内側半円筒の外面とコイルが被着形成されるコイル形成円筒部の外面との間の距離と、外側半円筒の内面とコイルが被着形成されるコイル形成円筒部の外面との間の距離とが等しいことを特徴とする無接点型変位検出装置。 It has a shaft, a conductive rotating member that is coaxially integrated with the shaft, and a coil that is formed on the surface of the cylindrical housing, and the conductive rotating member is coaxially combined with the cylindrical housing via the shaft, and is conductive with respect to the shaft. In the contactless displacement detection device that rotates the rotating member and changes the facing area between the conductive rotating member and the coil to extract the inductance change generated in the coil as an electrical signal.
The conductive rotating member is composed of a two semi-cylindrical coaxial conductive rotating member composed of an inner semi-cylinder and an outer semi-cylinder, and a coil-forming cylindrical portion of the cylindrical housing is formed between the inner semi-cylinder and the outer semi-cylinder. assembly enters the cylinder gap that,
The distance between the outer surface of the inner semi-cylinder and the outer surface of the coil-forming cylindrical part on which the coil is formed, and the distance between the inner surface of the outer semi-cylinder and the outer surface of the coil-forming cylindrical part on which the coil is formed. Is a contactless displacement detecting device characterized in that
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