JP4567639B2 - 直動変位センサ用の検出部、及びそれを用いた直動変位センサ - Google Patents

Description

本発明は、主として直線運動する移動体の変位を検出するための直動変位センサ、及び直動変位センサ用の検出部に関する。

従来から、主として直線運動する移動体の変位を検出するための直動変位センサ（ポジションセンサ）が提供されており、このような直動変位センサとしては、外周面にコイルが巻装され、中心軸方向両端側が開口した円筒状のコイルボビンと、コイルボビンを中心軸方向に貫通するシャフトと、コイルボビンの前記中心軸方向両端側にそれぞれ設けられて、シャフトを前記中心軸方向に移動自在に支持する一対の軸受部と、シャフトの中腹部に被せられる磁性材料製の検出片とを備えたものがある（例えば、特許文献１）。

上記特許文献１の直動変位センサは、コアをコイルボビンの両端側で支持する両持型のものであり、このような両持型の直動変位センサでは、シャフトに磁性材料製の検出片を設ける等、構成が複雑となる。そこで、構成を簡略化したものとして、図６（ａ）に示すように、磁性材料製のコアをコイルボビンの一端側でのみ支持する片持型の直動変位センサ１００が提供されている。

以下に、片持型の直動変位センサ１００について図６（ａ），（ｂ）を参照して説明する。尚、特に断りがない限りは、図６（ａ）の上方を直動変位センサ１００の上方、図６（ａ）の下方を直動変位センサ１００の下方、図６（ａ）の右方を直動変位センサ１００の前方、図６（ａ）の左方を直動変位センサ１００の後方とそれぞれ規定する。

直動変位センサ１００は、図６（ａ）に示すように、棒状のコア１２０と、コア挿入孔１３０ａが中心軸方向（図６（ａ）における左右方向）に貫設された筒状のコイルボビン１３０と、該コイルボビン１３０の外周面に巻装される検出コイルＬ１００と、コイルボビン１３０の中心軸方向一端側（図６（ａ）における右端側）に取り付けられ、コア１２０がコイルボビン１３０のコア挿入孔１３０ａに出没自在となるようにコア１２０を支持する軸受部１４０と、コイルボビン１３０の中心軸方向他端側（図６（ａ）における左端側）に取り付けられるボビンキャップ１５０と、主にコイルボビン１３０を収納するケース１６０と、ボビンキャップ１５０に固定されるエンドキャップ１７０とを備える検出部１１０、及び検出部１１０からコア１２０の位置を示す信号を得るための回路部１８０を備える。

コア１２０は、図６（ａ）に示すように、検出対象の移動体（図示せず）に連結されるものであって、磁性材料を用いて長尺の丸棒状に形成されている。

コイルボビン１３０は、樹脂材料を用いて、中心軸方向にコア１２０の外径より大きい内径を有する円形状のコア挿入孔１３０ａが貫設された長尺の円筒状に形成されており、その外周面には、検出コイルＬ１００が巻装される。

軸受部１４０は、図６（ｂ）に示すように、樹脂材料を用いて形成されており、コイルボビン１３０の外径より大きい外径を有する円筒状の支持部１４１と、支持部１４１の後面に突設され、コイルボビン１３０のコア挿入孔１３０ａに嵌入（圧入）できる程度の外径を有する円筒状の嵌入部１４２とを一体に備え、軸受部１４０には、コア１２０の外径と同じ内径を有する軸受孔１４０ａが貫設されている。

ボビンキャップ１５０は、樹脂材料を用いて形成されており、コイルボビン１３０の中心軸方向他端側（図６（ａ）における左端側）の端面に当接される鍔部１５１と、鍔部１５１の前面（コイルボビン１３０に対向する面）の中央部に突設され、コイルボビン１３０のコア挿入孔１３０ａに嵌入できる程度の外径を有する円筒状の嵌入部１５２と、鍔部１５１の後面（コイルボビン１３０と対向しない面）の中央部に突設される回路部１８０用の台座１５３とを一体に備えている。尚、鍔部１５１には、検出コイルＬ１００の両端部をそれぞれ絡げる絡げピン１５４，１５４が設けられる。

ケース１６０は、金属製のものであって、図６（ａ）に示すように、コイルボビン１３０を収納できる程度の大きさの筒状に形成されている。

エンドキャップ１７０は、ボビンキャップ１５０を覆うようにしてボビンキャップ１５０に固定されるものであって、前面（ボビンキャップ１５０に対向する面）が開口した矩形箱状に形成されている。尚、エンドキャップ１７０には、出力コードＣ１００をエンドキャップ１７０内に導入するためのコード挿通孔１７０ａが設けられている。

以上により直動変位センサ１００の検出部１１０は構成されており、次に、回路部１８０について説明する。

回路部１８０は、各種電子部品が実装されたプリント配線板からなり、検出コイルＬ１００に所定の周波数及び振幅の定電流を出力する駆動回路（図示せず）と、定電流及び検出コイルＬ１００のインピーダンスにより決まる電圧信号をコア１２０の位置情報を示す出力信号に変換する信号処理回路（図示せず）とを備えている。

この回路部１８０は、ボビンキャップ１５０の台座１５３に載置された状態で、一対の絡げピン１５４，１５４及び出力コードＣ１００とそれぞれ半田付け等により接続されるようになっている。

直動変位センサ１００は、以上述べたコア１２０、コイルボビン１３０、検出コイルＬ１００、軸受部１４０、ボビンキャップ１５０、ケース１６０、及びエンドキャップ１７０からなる検出部１１０と、回路部１８０とで構成されており、各構成部品は次のようにして取り付けられている。

まず、コイルボビン１３０の後端側には、ボビンキャップ１５０が、嵌入部１５２をコイルボビン１３０のコア挿入孔１３０ａに後端側から嵌入することによって取り付けられる。

この後に、コイルボビン１３０の外周面には、検出コイルＬ１００が巻装され、検出コイルＬ１００の両端部は、ボビンキャップ１５０の一対の絡げピン１５４，１５４にそれぞれ絡げられる。そして、検出コイルＬ１００が巻装されたコイルボビン１３０は、ケース１６０内に収納される。

一方、コア１２０は、軸受部１４０の軸受孔１４０ａに貫装され、これにより軸受部１４０に、コイルボビン１３０の中心軸方向に摺動自在に支持される。このようにコア１２０が取り付けられた軸受部１４０は、嵌入部１４２をコイルボビン３の前端側（中心軸方向一端側）からコイルボビン１３０のコア挿入孔１３０ａ内に嵌入することでコイルボビン１３０に取り付けられる。

この後には、ボビンキャップ１５０の台座１５３に回路部１８０が載置され、同時に、回路部１８０に一対の絡げピン１５４，１５４、及び出力コードＣ１００が半田付け等によりそれぞれ接続される。

最後に、エンドキャップ１７０がボビンキャップ１５０に取り付けられる。このとき、出力コードＣ１００をコード挿通孔１７０ａに挿通させておく。

以上により、図６（ａ）に示すような直動変位センサ１００が構成され、この直動変位センサ１００では、コア１２０がコイルボビン１３０の中心軸方向に移動するようになっているので、コア１２０がコイルボビン１３０の中心軸方向に移動した際には、検出コイルＬ１００に対してコア１２０が変位し、これにより検出コイルＬ１００内へのコア１２０の挿入量が変化して、この挿入量の変化が検出コイルＬ１００のインピーダンス変化として現れることになる。そして、回路部１８０では、上記のような検出コイルＬ１００のインピーダンス変化を元にして、コア１２０の位置情報を示す出力信号が生成され、出力コードＣ１００より出力される。
実用新案登録第３０６１１８３号公報（図３参照）

ところで、上述したような直動変位センサにおいては、検出コイルＬ１００の感度は、コア１２０が検出コイルＬ１００に近いほうが高くなることがわかっており、そのため、コア１２０と検出コイルＬ１００との距離は近ければ近いほど好ましい。

しかし、図６（ａ）に示す直動変位センサ１００では、軸受部１４０に、コイルボビン１３０のコア挿入孔１３０ａ内に嵌入される嵌入部１４２を設けているため、図６（ｂ）に示すように、嵌入部１４２の厚みの分だけ、コイルボビン１３０とコア１２０との間に隙間が生じてしまい、この隙間が、検出コイルＬ１００の感度向上の妨げとなっていた。

本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、検出コイルの感度を向上できる直動変位センサを提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１の直動変位センサ用の検出部の発明では、棒状のコアと、コア挿入孔が中心軸方向に貫設された筒状のコイルボビンと、該コイルボビンの外周面に巻装される検出コイルと、コアがコイルボビンのコア挿入孔に出没自在となるようにコアを支持する軸受部と、コイルボビンを収納する非磁性材料製の内郭部及び該内郭部を覆う金属製の外郭部からなるケースとを備え、軸受部は、コイルボビンの中心軸方向一端側が嵌入される凹部と、該凹部にコイルボビンの中心軸方向一端側が嵌入された状態で、コイルボビンのコア挿入孔と連通し、コアが前記中心軸方向に摺動自在に貫装される軸受孔とを有し、外郭部は、検出コイルの周方向において不連続となっていることを特徴とする。

請求項２の直動変位センサの発明では、請求項１記載の直動変位センサ用の検出部と、該検出部の検出コイルに所定の周波数及び振幅の定電流を出力する駆動回路と、定電流及び検出コイルのインピーダンスにより決まる電圧信号を検出部のコアの位置情報を示す出力信号に変換する信号処理回路とを備えていることを特徴とする。

請求項１の直動変位センサ用の検出部の発明は、コアがコイルボビンのコア挿入孔に出没自在となるようにコアを支持する軸受部に、コイルボビンの中心軸方向一端側が嵌入される凹部と、該凹部にコイルボビンの中心軸方向一端側が嵌入された状態で、コイルボビンのコア挿入孔と連通し、コアが前記中心軸方向に摺動自在に貫装される軸受孔とを設けているので、従来のように軸受部によって制限を受けることなく、コアの外周面とコア挿入孔の内周面との間に殆ど隙間が生じないようにコアを大きくすることができて、その結果、コアと検出コイルとを接近させて、検出コイルの感度を高めることができるという効果を奏する。しかも、コアとコイルボビンと軸受部の必要最小限の部材だけで検出コイルの高感度化を実現できるから、コアを検出コイルに接近させるための部材等を別途設ける必要がなくなって、構成の簡素化を図ることができるという効果を奏する。

また、検出コイルが巻装されたコイルボビンを非磁性材料製の内郭部に収納し、この内郭部を覆うように金属製の外郭部を設けているので、検出コイルと外郭部との距離を離すことができ、しかも外郭部は検出コイルの周方向において不連続となっているので、外郭部に渦電流が流れることを防止でき、これにより検出コイルの出力に渦電流損が生じることを防止できるという効果を奏し、しかも金属製の外郭部で内郭部を覆うから、ケース全体の強度を向上できるという効果を奏する。

請求項２の直動変位センサの発明は、検出コイルの感度を向上でき、且つ構成の簡素化を図ることができる直動変位センサを得ることができる。

以下に、本発明の一実施形態の直動変位センサ１について図１〜図５を用いて説明する。尚、特に断りがない限りは、図１（ａ）の上方を直動変位センサ１の上方、図１（ａ）の下方を直動変位センサ１の下方、図１（ａ）の右方を直動変位センサ１の前方、図１（ａ）の左方を直動変位センサ１の後方とそれぞれ規定する。

本実施形態の直動変位センサ１は、図１（ａ）に示すように、棒状のコア２と、コア挿入孔３ａが中心軸方向（図１（ａ）における左右方向）に貫設された筒状のコイルボビン３と、該コイルボビン３の外周面に巻装される検出コイルＬと、コイルボビン３の中心軸方向一端側（図１（ａ）における右端側）に取り付けられ、コア２がコイルボビン３のコア挿入孔３ａに出没自在となるようにコア２を支持する軸受部４と、コイルボビン３の中心軸方向他端側（図１（ａ）における左端側）に取り付けられるボビンキャップ５と、主にコイルボビン３を収納するケース６と、ボビンキャップ５に固定されるエンドキャップ７とを備える検出部１０、及び検出部１０からコア２の位置を示す信号を得るための回路部８を備える。

コア２は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、丸棒状のコア芯２０と、コア芯２０に被着されるコアキャップ２１とで構成され、コア芯２０が検出対象の移動体に連結される。

コア芯２０は、例えば、フェライト等の磁性材料を用いて、長尺の丸棒状に形成された本体部２０ａと、本体部２０ａの先端部（図１（ａ）における左端部）に一体に突設され、本体部２０ａよりも小さい外径を有する丸棒状の突出部２０ｂとを有し、突出部２０ｂの外周面には、コアキャップ２１を取り付けるための溝部２０ｃが周設されている。ここで、コア芯２０は、その外周面とコア挿入孔３ａの内周面との間に殆ど隙間が生じないような大きさに形成している。

コアキャップ２１は、例えば、摺動性（摺動特性）が良好な材料であるポリアセタール（polyacetal，POM）等の樹脂材料を用いて形成され、コア挿入孔３ａの内径と同じ外径を有する円盤部２１ａと、円盤部２１ａの一面（図１（ｂ）における右面）に突設された３つの係止部２１ｂとを一体に備え、円盤部２１ａと係止部２１ｂとで囲まれる空間部２１ｅ内にコア芯２０の突出部２０ｂを配置した状態でコア芯２０に取り付けられる。円盤部２１ａの中央部には略円形状の開口２１ｃが設けられている。また、係止部２１ｂの後端部（図１（ｂ）における右端部）には、コア芯２０の溝部２０ｃ内に嵌入される爪部２１ｄが一体に設けられ、これによりコアキャップ２１をコア芯２０に取り付けた際に、コアキャップ２１がコア芯２０から外れないようにしている。

コイルボビン３は、図１（ａ）に示すように、例えば、ポリブチレンテレフタレート（Polybutyleneterephthalate,PBT）等の樹脂材料を用いて、中心軸方向に、コア２のコア芯２０の外径よりわずかに大きい内径を有する円形状のコア挿入孔３ａが貫設された長尺の円筒状に形成されており、このコイルボビン３の外周面には、検出コイルＬが巻装される。

軸受部４は、図１（ｂ）に示すように、例えば、ポリアセタール等の樹脂材料を用いて形成されており、コア芯２０の外周面と当接する内周面を有する軸受孔４０ａが貫設された円筒状の支持部４０と、支持部４０の外周面に周設され、直動変位センサ１の前端側（図１（ａ）における右端側）の外壁部（前壁部）となる略矩形板状の鍔部４１とを一体に備えている。また、支持部４０の後端側（図１（ｂ）における左端側）には、コイルボビン３の中心軸方向一端側（図１（ｂ）における右端側）を嵌入（圧入）できる程度の内径を有する円形状の凹部４０ｂが、軸受孔４０ａと中心軸を一致させるとともに軸受孔４０ａと連通するようにして設けられている。したがって、凹部４０ｂにコイルボビン３の中心軸方向一端側を嵌入した状態では、軸受孔４０ａは、コイルボビン３のコア挿入孔３ａと連通するようになっている。

一方、図４に示すように、鍔部４１の四隅部には、軸受部４をケース６に固定するための取付ねじＳ１（図３（ａ）参照）が個別に挿通されるねじ挿通孔４１ａがそれぞれ貫設されている。また、鍔部４１の上端側には、後方に突出する押さえ片４２が一体に設けられており、この押さえ片４２は、後述するケース６の内郭部６０との間で、後述する外郭部６４の天板部６４ａを挟み込んで、外郭部６４が内郭部６０から外れることを防止するために用いられる。

ボビンキャップ５は、図１（ｃ）に示すように、例えば、ポリブチレンテレフタレート等の樹脂材料を用いて形成されており、コイルボビン３の中心軸方向他端側（図１（ｃ）における左端側）の端面に当接される鍔部５０と、鍔部５０の前面（コイルボビン３に対向する面）の中央部に突設され、コイルボビン３のコア挿入孔３ａに嵌入できる程度の外径を有する円筒状の嵌入部５１と、鍔部５０の後面（コイルボビン３と対向しない面）の中央部に突設される回路部８用の台座５２とを一体に備えている。

鍔部５０は、図３（ｄ）に示すように、ケース６の後面（図１（ａ）における左面）を覆う程度の大きさの矩形板状に形成されている。また、鍔部５０には、ボビンキャップ５をケース６に取り付けるための取付ねじＳ２がそれぞれ挿通される一対のねじ挿通孔（図示せず）が、台座５２を挟んで対向するように設けられている。さらに、鍔部５０には、エンドキャップ７をボビンキャップ５に取り付けるための取付ねじＳ３（図３（ｂ）参照）がそれぞれ螺着される一対のねじ孔５０ａ，５０ａが、台座５２を挟んで対向するとともに、上記一対のねじ挿通孔を結ぶ直線と、一対のねじ孔５０ａ，５０ａを結ぶ直線とが略直交するようにして設けられている。

加えて、ボビンキャップ５の鍔部５０における台座５２の近傍には、一対の穴部５０ｂ，５０ｂが設けられており、これら一対の穴部５０ｂ，５０ｂは、検出コイルＬの両端部をそれぞれ絡げるための導電性を有する一対の絡げピン５３，５３を鍔部５０に固定するために用いられる。

ケース６は、図１〜図４に示すように、コイルボビン３を収納する非磁性材料製（例えばポリブチレンテレフタレート製）の前述の内郭部６０と、内郭部６０の両側面及び上面を覆う金属製の前述の外郭部６４とを有している。

内郭部６０は、前後方向（図１（ａ）における左右方向）の両面及び厚み方向の一面（すなわち上面）がそれぞれ開口した角筒状のボディ（下ケース）６１と、ボディ６１の上面開口を閉塞するようにボディ６１に被着されるカバー（上ケース）６２とで構成されている。

ボディ６１は、図３（ｃ）に示すように、長尺矩形板状の底壁部６１ａと、底壁部６１ａの幅方向（図３（ｃ）における左右方向）の両端縁部からそれぞれ上方に向けて垂設された長尺矩形状の側壁部６１ｂ，６１ｂとを一体に備える略コ字状に形成されている。また、各側壁部６１ｂの外側面には、図２（ａ）に示すように、その長手方向（前後方向）に沿って３つの矩形状の凹部６１ｃが形成され、各凹部６１ｃの中央部には、カバー６２のボディ６１への取り付けに用いられる係合突部６１ｄが設けられている。

また、各側壁部６１ｂの外側面の下側（底壁部６１ａ側）には、側壁部６１ｂの長手方向に沿って、後述する固定具６５取り付け用の取付溝６１ｅが凹設されている。さらに、ボディ６１の前面側（長手方向一面側）には、軸受部４のねじ挿通孔４１ａを挿通した取付ねじＳ１が螺着されるねじ孔（図示せず）が２つ設けられている。加えて、ボディ６１の後面側（長手方向他端側）には、ボビンキャップ５のねじ挿通孔（図示せず）を挿通した取付ねじＳ２が螺着されるねじ孔（図示せず）が１つ設けられている。

カバー６２は、ボディ６１の前記上面開口を閉塞できる程度の大きさの長尺矩形板状に形成され、その幅方向（図３（ｃ）における左右方向）の両端縁部には、ボディ６１の凹部６１ｃにそれぞれ凹凸嵌合される矩形状の係止片６２ａが一体に突設されている。各係止片６２ａには、ボディ６１の係止突部６１ｄと凹凸嵌合する係止凹部６２ｂが設けられている。

また、カバー６２の前面側（長手方向一面側）には、軸受部４のねじ挿通孔４１ａを挿通した取付ねじＳ１が螺着されるねじ孔（図示せず）が２つ設けられている。一方、カバー６２の後面側（長手方向他面側）には、ボビンキャップ５のねじ挿通孔（図示せず）を挿通した取付ねじＳ２が螺着されるねじ孔（図示せず）が１つ設けられている。

以上述べたボディ６１とカバー６２は、ボディ６１の各係止突部６１ｄをそれぞれ対応するカバー６２の係止凹部６２ｄに凹凸嵌合させることによって結合され、これにより内郭部６０が構成される。尚、図３（ｃ）に示すように、ボディ６１の両側壁部６１ｂ，６１ｂの先端部（図３（ｃ）における上端部）と、カバー６２との間には、二トリルゴム等からなるシールドゴム６３が介在される。このシールドゴム６３は、ケース６の防水性、防塵性を向上させるために用いられる。

外郭部６４は、金属材料（例えば、アルマイト処理されたアルミ材）等を用いて、内郭部６０のカバー６２を覆う長尺矩形板状の天板部６４ａと、天板部６４ａの幅方向（図３（ｃ）における左右方向）の両端縁部からそれぞれ下方に垂設され、ボディ６１の両側壁部６１ｂ，６１ｂの先端側からカバー６２との係合部分程度までを覆う（言い換えれば、取付溝部６１ｅを露出するように側壁部６１ｂを覆う）長尺矩形状の側板部６４ｂ，６４ｂとを一体に備えている。

すなわち、外郭部６４は、内郭部６０の全周を覆うのではなく、内郭部６０の上面及び両側面のみを覆うような略Ｃ字状に形成することで、検出コイルＬの周方向において不連続となるようにしてあり、これにより外郭部６４に渦電流が流れることを防止している。また、天板部６４ａの幅寸法は、カバー６２の幅寸法と同程度の大きさに設定してあり、これにより外郭部６４の両側壁部６１ｂの内面が、内郭部６０の幅方向の外側面に当接するようにしている。

前述の固定具６５は、図３（ｃ）及び図４に示すように、例えば金属材料（例えば、アルマイト処理されたアルミ材）等を用いて、長尺状の台部６５ａと、台部６５ａの長手方向両端部から厚み方向（図３（ｃ）における上下方向）において台部６５ａに重複するように折り返されてなる取付片６５ｂ，６５ｂとを一体に備える略Ｃ字状に形成されている。台部６５ａは、中腹部が上方に撓ませてあり、これにより固定具６５を内郭部６０に取り付けた際には、台部６５ａの中腹部がボディ６１の底壁部６１ａの下面に当接するようにしている。

また、固定具６５の各取付片６５ｂには、固定具６５を所定の設置面等に固定するための固定ねじ（図示せず）が挿通されるねじ挿通孔６５ｃが設けられており、台部６５ａにおいてねじ挿通孔６５ｃと上下方向で対向する部位には、ねじ挿通孔６５ｃを挿通した固定ねじが挿通されるねじ挿通孔６５ｄが設けられている。

したがって、固定ねじは、両ねじ挿通孔６５ｃ，６５ｄを挿通した状態で、造営面等に設けられたねじ孔（図示せず）に螺着される。このような固定具６５は、両取付片６５ｂの先端部を、ケース６の両側の取付溝６１ｅにそれぞれ嵌入することによって、ケース６に取付溝６１ｅの溝方向に沿ってスライド移動自在に取り付けられる。

ところで、ケース６と軸受部４及びボビンキャップ５との間には、シールドシート６６が介在される。このシールドシート６６は、例えば、ウレタンゴム等を用いて形成されており、シールドゴム６３と同様に、ケース６の防水性及び防塵性を向上させるために用いられる。

エンドキャップ７は、直動変位センサ１の後面側（図１（ａ）における左面側）の外壁部となるものであって、前面（ボビンキャップ５に対向する面）が開口した矩形箱状に形成された本体部７０と、本体部７０の上面側に突設された膨出部７１とを一体に備えている。

本体部７０には、エンドキャップ７をボビンキャップ５に固定するための固定ねじＳ２が挿通される一対のねじ挿通孔（図示せず）が貫設されている。また、本体部７０の前記前面側には、図２（ｂ）に示すように、ボビンキャップ５を挿通した取付ねじＳ２と干渉しないように凹部７０ａが設けられている。一方、膨出部７１は、本体部７０から前方に突出するようにして本体部７０の上面に設けられており、これにより外郭部６４が内郭部６０から外れないように押さえ込むことができるようになっている。

膨出部７１には、出力コードＣをエンドキャップ７の本体部７０内に導入するためのコード挿通孔７１ａが設けられており、これにより回路部８への動作電源の供給、及び検出出力の取り出しを行えるようにしている。尚、コード挿通孔７１ａは、断面形状（前後方向を法線方向とする面における断面形状）が出力コードＣの外径と同程度の大きさとなるように形成されている。尚、図２（ｂ）では出力コードＣの図示を省略している。

以上により直動変位センサ１の検出部１０は構成されており、次に、回路部８について説明する。

回路部８は、ＩＣチップからなる検出回路部８０と、検出回路部８０が実装されるプリント配線板８３とを備えており、検出回路部８０は、図５（ａ）に示すように、検出コイルＬに所定の周波数及び振幅の定電流を出力する駆動回路８１と、定電流及び検出コイルＬのインピーダンスにより決まる電圧信号をコア２の位置情報を示す出力信号Ｖに変換する信号処理回路８２とを備えている。

以下、駆動回路８１及び信号処理回路８２について図５（ａ），（ｂ）を参照して説明する。

駆動回路８１は、検出コイルＬに所定の周波数及び振幅の定電流を出力する定電流回路であり、例えば直流電源ＤＣからの電力供給により、所定の直流電圧に所定の周波数及び振幅の交流電圧を重畳した定電圧を発生する発振回路８１ａと、発振回路８１ａが出力する定電圧を定電流に変換するＶ−Ｉ回路（電圧−電流変換回路）８１ｂとで構成されている。

信号処理回路８２は、駆動回路８１が出力する定電流及び検出コイルＬのインピーダンスにより決まる検出コイルの両端電圧（検出信号）のピーク値に応じて、コア２の位置情報として、図５（ｂ）に示すように、検出コイルＬに対するコア２の変位Ｘに比例する電圧値からなる出力信号Ｖを出力するものである。

この信号処理回路８２は、ピークホールド回路８２ａと、ＡＤ変換回路８２ｂと、レベルシフト部８２ｃ１、温度補償部８２ｃ２、及び増幅部８２ｃ３を有するデジタル演算ブロック８２ｃとを備え、ピークホールド回路８２ａでは、検出コイルＬの両端電圧のピーク値を抽出し、ＡＤ変換回路８２ｂでは、ピーク値をデジタル信号に変換するようになっている。そして、デジタル演算ブロック８２ｃでは、デジタル信号演算としてレベルシフト部８２ｃ１で所定のデジタル量を加算してレベルシフトを行ったデジタル信号を出力し、温度補償部８１ｃ２では、温度補償を実行する演算をデジタル信号に対して行い、増幅部８２ｃ３では、温度補償部８２ｃ２が出力するデジタル信号を増幅して、図５（ｂ）に示すように、デジタル信号の出力信号Ｖを出力するようになっている。

プリント配線板８３は、ボビンキャップ５の台座５２に載置された状態で、一対の絡げピン５３，５３にそれぞれ半田付けされることで、ボビンキャップ５に固定されるようになっており、このプリント配線板８３には、一対の絡げピン５３，５３と検出回路部８０とを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）が設けられている。また、プリント配線板８３には、出力コードＣと検出回路部８０とを電気的に接続するための配線パターン（図示せず）が設けられている。

本実施形態の直動変位センサ１は、以上述べたコア２、コイルボビン３、検出コイルＬ、軸受部４、ボビンキャップ５、ケース６、及びエンドキャップ７からなる検出部１０と、回路部８とで構成されており、各構成部品は次のようにして取り付けられる。

コイルボビン３の後端側には、ボビンキャップ５が取り付けられる。すなわち、ボビンキャップ５は、嵌入部５１をコイルボビン３のコア挿入孔３ａに後端側から嵌入することによってコイルボビン３に取り付けられる。この後に、コイルボビン３の外周面には、検出コイルＬが巻装され、検出コイルＬの両端部は、ボビンキャップ５の一対の絡げピン５３，５３にそれぞれ絡げられる。このとき、コイルボビン３の中心軸方向一端側においては、軸受部４の凹部４０ｂに嵌入される部位を露出させるようにして検出コイルＬをコイルボビン３に巻装する。

一方、ケース６は次のようにして組み立てられている。すなわち、ボディ６１とカバー６２とを、ボディ６１の各係止突部６１ｄをそれぞれ対応する係止凹部６２ｄに凹凸嵌合させることによって結合して内郭部６０を構成し、この内郭部６０に、その上面及び両側面を覆うようにして外郭部６４を被着することでケース６を構成する。尚、ボディ６１にカバー６２を取り付ける際には、ボディ６１の両側壁部６１ｂ，６１ｂの先端部（図３（ｃ）における上端部）と、カバー６２との間には、二トリルゴム等からなるシールドゴム６３が介在される。

そして、上述したように検出コイルＬが巻装されたコイルボビン３は、ケース６内に収納され、ボビンキャップ５の２つのねじ挿通孔（図示せず）をそれぞれ挿通した取付ねじＳ２をケース６の後面側の２つのねじ孔（図示せず）に螺着することで、ボビンキャップ５が、ケース６の後面側に固定される。このとき、ボビンキャップ５とケース６との間には、シールドシート６６が介在される。

この後には、ボビンキャップ５の台座５２に回路部８のプリント配線板８３が載置され、同時に、プリント配線板８３には、一対の絡げピン５３，５３がそれぞれ半田付けされる。これによりプリント配線板８３は、一対の絡げピン５３，５３と電気的に接続された状態で、ボビンキャップ５に固定されることになる。また、プリント配線板８３には、出力コードＣの各芯線がそれぞれ半田付け等により電気的且つ機械的に接続される。

コア２は、コア芯２０を軸受部４の前方に突出させた状態で、軸受部４の軸受孔４０ａに貫装され、これにより軸受部４に、コイルボビン３の中心軸方向に摺動自在に支持される。このようにコア２が取り付けられた軸受部４の凹部４０ｂには、コイルボビン３の前端側（中心軸方向一端側）が嵌入され、これによりコア２がコアキャップ２１側からコイルボビン３のコア挿入孔３ａ内に挿入される。

このとき、コアキャップ２１の円盤部２１ａは、外径がコア挿入孔３ａの内径と同じ大きさに形成されているので、その外周面がコイルボビン３のコア挿入孔３ａの内周面に当接することになる。つまり、コア２はコイルボビン３及び軸受部４によって支持されることになり、これにより、コア２はコイルボビン３内をがたつかずに移動できるようになっている。また、コア２のコア芯２０の外周面とコア挿入孔３ａの内周面との間に隙間がほとんど生じないようにコア２のコア芯２０を大きくしているので、コイルボビン３に検出コイルＬを巻装した際には、検出コイルＬにコア２が近接することとなり、これにより検出コイルＬの高感度化が図られている。

ところで、前記中心軸方向を法線方向とする面におけるコア２とコア挿入孔３ａと軸受孔４０ａの各断面形状をいずれも同じ大きさとすれば、検出コイルＬの感度を最も高めることができるが、この場合、コア２の外周面の全面にコア挿入孔３ａの内周面が当接して、コア２がコア挿入孔３ａ内で移動し難くなるので、コア２とコイルボビン３との間には僅かな隙間を設けておくことが好ましい。

この後に、軸受部４の４つのねじ挿通孔４１ａをそれぞれ挿通した取付ねじＳ１をケース６の前面側の４つのねじ孔（図示せず）に螺着することで、軸受部４がケース６に固定される。このとき、軸受部４とケース６との間には、シールドシート６６が介在される。

このように軸受部４をケース６に固定した際には、押さえ片４２とケース６の内郭部６０とにより、外郭部６４の天板部６４ａが挟み込まれ、これにより外郭部６４が内郭部６０から外れることを防止している。

最後に、エンドキャップ７がボビンキャップ５に取り付けられる。エンドキャップ７の取り付けは、エンドキャップ７の一対のねじ挿通孔（図示せず）をそれぞれ挿通させた取付ねじＳ３を、ボビンキャップ５の一対のねじ孔５０ａ，５０ａに個別に螺着することで行われる。このとき、出力コードＣをコード挿通孔７１ａに挿通させておく。また、このようにエンドキャップ７をボビンキャップ５に固定した際には、膨出部７１とケース６の内郭部６０とにより、外郭部６４の天板部６４ａが挟み込まれ、これにより外郭部６４が内郭部６０から外れることを防止している。

以上により、図４に示すような本実施形態の直動変位センサ１が構成されており、次に、直動変位センサ１の動作について説明する。

この直動変位センサ１では、コア２がコイルボビン３の中心軸方向に移動するようになっており、コア２がコイルボビン３の中心軸方向に移動した際には、検出コイルＬに対してコア２が変位し、これにより検出コイルＬ内へのコア２の挿入量が変化することになる。したがって、このようなコア２の挿入量の変化が検出コイルＬのインピーダンス変化として現れ、検出回路部８０により検出コイルＬのインピーダンス変化を元にコア２の位置情報を示す出力信号Ｖが生成され、出力コードＣより外部の機器に出力される。

以上述べたように、本実施形態の直動変位センサ１用の検出部１０では、コア２がコイルボビン３のコア挿入孔３ａに出没自在となるようにコア２を支持する軸受部４に、コイルボビン３の中心軸方向一端側が嵌入される凹部４０ｂと、該凹部４０ｂにコイルボビン３の中心軸方向一端側が嵌入された状態で、コイルボビン３のコア挿入孔３ａと連通し、コア２が前記中心軸方向に摺動自在に貫装される軸受孔４０ａとを設けている。

したがって、本実施形態の直動変位センサ１用の検出部１０によれば、従来のように軸受部によって制限を受けることなく、コア２の外周面とコア挿入孔３ａの内周面との間に隙間がほとんど生じないようにコア２を大きくすることができて、その結果、コア２と検出コイルＬとを接近させて、検出コイルＬの感度（ここで、検出コイルＬの感度は、単位変位当たりの出力電圧の変化量としている）を高めることができるという効果を奏する。

しかもコア２とコイルボビン３と軸受部４の必要最小限の部材だけで検出コイルＬの高感度化を実現できるから、コア２を検出コイルＬに接近させるための部材等を別途設ける必要がなくなって、構成の簡素化を図ることができるという効果を奏する。

また、検出コイルＬが巻装されたコイルボビン３を非磁性材料製の内郭部６０に収納し、この内郭部６０を覆うように金属製の外郭部６４を設けているので、検出コイルＬと外郭部６４との距離を離すことができ、しかも外郭部６４は検出コイルＬの周方向において不連続となっているので、外郭部６４に渦電流が流れることを防止でき、これにより検出コイルＬの出力に渦電流損が生じることを防止できるという効果を奏する。しかも、金属製の外郭部６４で、内郭部６０を覆っているので、内郭部６０だけの場合に比べて、ケース６全体の強度を向上できるという効果を奏する。

そして、このような検出部１０を用いれば、検出コイルＬの感度を向上でき、且つ構成の簡素化を図ることができる直動変位センサ１を得ることができるという効果を奏する。

ところで、本実施形態では、外郭部６４を内郭部６０の上面及び両側面を覆う略コ字状のものとしたが、外郭部６４の形状は、上記のものに限られるものではなく、検出コイルＬの周方向において不連続となるような形状のものであればよい。

尚、直動変位センサ１のケース６等の各構成部材の形状は、上記の例に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない程度に変形してもよい。

（ａ）は、本発明の直動変位センサの一実施形態の概略断面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）にＰ１で示す部位の拡大図であり、（ｃ）は、同図（ａ）にＰ２で示す部位の拡大図である。 （ａ）は、本発明の直動変位センサの一実施形態の側面図であり、（ｂ）は、上面図である。 （ａ）は、本発明の直動変位センサの一実施形態の前面図であり、（ｂ）は、後面図であり、（ｃ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線における概略断面図であり、（ｄ）は、エンドキャップを外した状態の後面図である。 本発明の直動変位センサの一実施形態の概略斜視図である。 （ａ）は、回路部のブロック図であり、（ｂ）は、コアの変位に対する回路部の出力信号の値を示すグラフである。 （ａ）は、従来例の直動変位センサの概略断面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）にＱで示す部位の拡大図である。

符号の説明

１ 直動変位センサ
１０ 検出部
２ コア
３ コイルボビン
３ａ コア挿入孔
４ 軸受部
４０ａ 軸受孔
４０ｂ 凹部
Ｌ 検出コイル

Claims (2)

1. 棒状のコアと、コア挿入孔が中心軸方向に貫設された筒状のコイルボビンと、該コイルボビンの外周面に巻装される検出コイルと、コアがコイルボビンのコア挿入孔に出没自在となるようにコアを支持する軸受部と、コイルボビンを収納する非磁性材料製の内郭部及び該内郭部を覆う金属製の外郭部からなるケースとを備え、軸受部は、コイルボビンの中心軸方向一端側が嵌入される凹部と、該凹部にコイルボビンの中心軸方向一端側が嵌入された状態で、コイルボビンのコア挿入孔と連通し、コアが前記中心軸方向に摺動自在に貫装される軸受孔とを有し、外郭部は、検出コイルの周方向において不連続となっていることを特徴とする直動変位センサ用の検出部。
2. 請求項１記載の直動変位センサ用の検出部と、該検出部の検出コイルに所定の周波数及び振幅の定電流を出力する駆動回路と、定電流及び検出コイルのインピーダンスにより決まる電圧信号を検出部のコアの位置情報を示す出力信号に変換する信号処理回路とを備えていることを特徴とする直動変位センサ。

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