JP4855137B2

JP4855137B2 - 検出ケーブルおよびそれを備える位置検出装置

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Publication number: JP4855137B2
Application number: JP2006137976A
Authority: JP
Inventors: 誠一村川; 成昭高橋; 拓司倉本; 育生中西
Original assignee: 株式会社ノーケン
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-05-17
Also published as: JP2007309749A

Description

この発明は、検出ケーブルおよびそれを備える位置検出装置に関し、特に、可撓性を有する検出ケーブルおよびそれを備える位置検出装置に関する。

従来より、物体の機械的変位や液面の変位を検出するための位置検出装置として、強磁性体に特有の磁歪現象を利用した磁歪式位置検出装置が知られている（たとえば特許文献１〜５参照）。

この種の磁歪式位置検出装置においては、従来より、磁歪線を非磁性のパイプ内に張設し、非磁性パイプの外周に長手方向に摺動可能に挿通された円環状の永久磁石の位置で磁歪線に捩り弾性波（超音波）を発生させ、この捩り弾性波の磁歪線の特定部位までの伝搬時間を計測することにより永久磁石の変位を検出する構成が広く採用されている（たとえば特許文献１〜３参照）。

このような構成の位置検出装置に用いられる検出ケーブルとしては、磁歪線が非磁性パイプと接触することによって磁歪線上を伝搬する捩り弾性波が減衰するのを抑えるために、磁歪線を非磁性パイプの軸心部に保持する必要があった。

そこで、従来では、非磁性パイプを支持体として同パイプ内において磁歪線の一方端を固定し、磁歪線の他方端に適度な張力を付与してこれを固定することが行なわれていた。これには非磁性パイプを直管で構成することが必要であるため、検出ケーブル自体も必然的に直管で構成されていた。したがって、被検出体としては、直線状に変位するものに限定され、複雑な経路を変位する被検出体については、経路上のその位置検出を行なうことが困難となっていた。

また、磁歪線を非磁性パイプ内に張設するためには、磁歪線に与える張力について高度な調整作業が必要とされていた。そのため、製造面においても、多大な工数がかかり、生産性の向上を妨げる要因となっていた。さらには、製品間の品質にばらつきが生じるのを抑えることが困難であった。

そこで、最近では、検出ケーブルに可撓性を持たせることにより、加工および運搬を容易とし、また、用途の拡大を図った位置検出装置が検討されている（たとえば特許文献４および５参照）。

たとえば特許文献４には、磁歪線を弾性のあるチューブで被覆し、この被覆した磁歪線を可撓性のあるテープ状の支持体の表裏に交互に連続的に挿通し、非磁性パイプ内において磁歪線に長手方向に張力を付与することによりテープ状の支持体を波打ち状に曲げて非磁性パイプの内壁に当て、もって磁歪線を直線状に支持したことを特徴とする可撓性検出ケーブルが開示される。

これによれば、検出ケーブルは全体として可撓性を有するため、工場で組立てながら巻き取ることが可能であり、検出装置の設置現場への運搬が容易となる。また、検出装置の設置においては、磁歪線に張力を加えることによって磁歪線を波打ち状の支持体を介して非磁性パイプに直線状に支持することができる。

また、特許文献５は、勾配の変化する斜面に設けられ可撓性を有する磁歪線と、磁歪線に沿って設ける永久磁石を有する計測ターゲットとを備え、磁歪線の長さ方向に対する計測ターゲットの位置を検出する計測装置を用いて、斜面に多数のターゲットを設けるとともに、これらの多数のターゲットに沿って磁歪線を配置し、磁歪線の全長範囲内で多数のターゲットの位置を検出することにより斜面の変位を計測する変位計測方法を開示する。

これによれば、可撓性を有する保護材により磁歪線を覆ったことにより、落石・飛来物や動物から磁歪線を保護することができる。また、磁歪線および保護材が可撓性を有することから、磁歪線を勾配の変化する斜面に容易にセットすることができる。
特開２０００−１８０２４９号公報特開昭６３−２１７２２４号公報特開平２−１２４４２４号公報実公平２−３９２２１号公報特開２００１−９１３１３号公報

しかしながら、特許文献４に記載される検出ケーブルでは、可撓性を具備したことによって加工および運搬が容易となったものの、検出装置の設置にあたっては、磁歪線を非磁性パイプに対して直線状に支持するために、磁歪線への張力の付与が依然として必要とされる。よって、上述した作業性および製品間の品質ばらつきの問題を解消することができない。

また、測定範囲が数ｍに及ぶような場合には、磁歪線の配線長が増加するのに伴なって支持体も長尺のものが必要とされるため、磁歪線を支持体に挿通させる作業が煩雑化してしまい、必ずしも加工が容易となるとは言い難い。

また、特許文献５に記載の計測装置においては、磁歪線を覆う保護材としてポリエチレンやステンレスなどの非磁性体が例示されているが、磁歪線上を伝搬する捩り弾性波の減衰を抑えるためには、磁歪線と保護材とが接触しないための手段が必須となる。

特に、保護材にステンレスを用いた場合には、加えて、磁歪線とステンレスとの間に絶縁部材を介在させて両者の電気的絶縁を確保することが求められる。しかしながら、特許文献５には、これらの点に関して十分な検討がなされるには至っていない。

それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、低廉な構成で、複雑な経路を変位する被検出体の位置を正確に検出可能な検出ケーブルおよびそれを備える位置検出装置を提供することである。

この発明によれば、検出ケーブルは、磁歪式の位置検出装置に用いられる検出ケーブルである。検出ケーブルは、長手方向に沿って一方端に電流パルスが印加され、かつ、他方端が開放端である磁歪線と、可撓性を有するとともに、磁歪線の外周を取り囲み、かつ、磁歪線に対して摺動可能に設けられた非磁性の被覆体とを備える。

好ましくは、被覆体は、その内周面上に、長手方向に沿って磁歪線を当接可能に設けられた複数の凸部を有する。

より好ましくは、被覆体は、長手方向に沿って配設された蛇腹状の筒状体からなる。
好ましくは、被覆体は、磁歪線の外周に長手後方に沿って螺旋状に巻回された帯状の被覆部材を含む。

好ましくは、被覆体は、長手方向に沿って直列に配された複数の被覆部材を含む。
好ましくは、複数の被覆部材は、長手方向に沿って等間隔に配される。

好ましくは、検出ケーブルは、可撓性を有するとともに、被覆体の外周に設けられ、かつ、磁歪線の他方端と電気的に接続される外周導電体をさらに備える。

好ましくは、検出ケーブルは、被覆体と外周導電体との間に長手方向に沿って配された絶縁保護体をさらに備える。

好ましくは、検出ケーブルは、被覆体の外周を取り囲むように設けられた保護体をさらに備える。

好ましくは、検出ケーブルは、可撓性を有するとともに、保護体の外周に設けられ、かつ、磁歪線の他方端と電気的に接続される外周導電体をさらに備える。

好ましくは、検出ケーブルは、保護体と外周導電体との間に長手方向に沿って配された絶縁保護体をさらに備える。

この発明の別の局面によれば、検出ケーブルは、磁歪式の位置検出装置に用いられる検出ケーブルである。検出ケーブルは、長手方向に沿って一方端に電流パルスが印加され、かつ、他方端が開放端である磁歪線と、磁歪線の外周を取り囲み、かつ、磁歪線に対して摺動可能に設けられた非磁性の被覆体と、可撓性を有するとともに、被覆体の外周に設けられ、かつ、磁歪線の他方端と電気的に接続される外周導電体とを備える。被覆体は、外周導電体の内周面を覆うように形成された被覆膜である。

この発明の別の局面によれば、位置検出装置は、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の検出ケーブルと、永久磁石を有し、検出ケーブルの長手方向に移動可能な被検出体と、検出ケーブルに電流パルスを流し、被検出体が近接する磁性体の部位で捩り弾性波を発生させ、検出ケーブルの特定部位までの捩り弾性波の伝搬時間を計測することにより、被検出体に与えられる機械的変位を検出する位置検出部とを備える。

この発明によれば、低廉な装置構成で、複雑な経路を変位する被検出体の位置を正確に検出することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

図１は、この発明の実施の形態による検出ケーブルが適用される位置検出装置の全体構成図である。

図１を参照して、位置検出装置１００は、磁歪線１が内部に挿通されてなる検出ケーブル１０と、検出ケーブル１０の一方端に設けられる歪検出部３０と、検出ケーブル１０の両端にそれぞれ設けられるダンパ７４，８４と、固定部材７２，８２と、ケース７０，８０と導線６０，６２，６４と、永久磁石２０とを備える。

検出ケーブル１０は、磁歪線１と、磁歪線１の外周を取り囲む非磁性の被覆体５０と、被覆体５０を覆うように設けられた外周導電体５２と、外周導電体５２を覆うように最外周に設けられた保護体５４とを含む。

磁歪線１は、ニッケル、フェライトあるいは鉄系非晶質金属などの強磁性体からなる。磁歪線１の一方端は、導線６２を介して信号処理装置４０に内包される加振部４２に電気的に接続される。また、磁歪線１の他方端は、導線６４を介して外周導電体５２の一方端に電気的に接続される。なお、外周導電体５２の他方端は、図１に示すように、導線６０を介して信号処理装置４０の加振部４２に電気的に接続される。

このような構成とすることにより、加振部４２から出力された電流パルスは、導線６２を介して磁歪線１の一方端に供給されると、磁歪線１を他方端に向かって流れる。そして、磁歪線１の他方端に到達した電流パルスは、導線６４、外周導電体５２および導線６０を経由して再び加振部４２に戻されてアースされる。すなわち、この発明において、外周導電体５２は、電流パルスの戻り線として機能する。なお、外周導電体５２を設けない場合は、磁歪線１の他方端と加振部４２との間を電気的に接続するための導線が別途配設される。

被覆体５０は、磁歪線１と外周導電体５２との間に介在し、かつ、磁歪線１に対して摺動可能に設けられる。被覆体５０としては、磁歪線１に対する摺動性が優れたものが適用される。具体的には、磁歪線１を構成する金属との間の摩擦係数が比較的小さいとされる樹脂などが適用される。なお、被覆体５０に絶縁性材料を用いた場合、磁歪線１と外周導電体５２とは、被覆体５０により電気的絶縁が確保されている。被覆体５０の詳細な構造については、後述する。

ダンパ７４，８４は、ゴムなどからなり、内部を磁歪線１が貫通するように磁歪線１の両端部に組込まれる。このように磁歪線１の両端部にダンパ７４，８４を組込むことにより、後述するように、磁歪線１の永久磁石２０に近接する部位で発生し、両端部にまで伝搬した捩り弾性波を効果的に吸収することができる。この結果、永久磁石２０に近接する部位で発生した捩り弾性波のうちの磁歪線１の両端部で反射された反射波が除去されるため、歪検出部３０に直接的に戻ってくる直接波のみを歪検出部３０にて検出することが可能となる。

歪検出部３０、ダンパ８４および導線６０，６２は、ケース８０に収納される。ケース８０は、保護体５４に嵌合された固定部材８２を介して検出ケーブル１０の一方端に接続固定される。

また、ダンパ７４および導線６４は、ケース７０に収納される。ケース７０は、絶縁保護体５４に嵌合された固定部材７２を介して検出ケーブル１０の他方端に接続固定される。

永久磁石２０は、検出ケーブル１０の外周部に、この外周部に沿って長手方向に移動可能に設けられる。

以上の構成からなる位置検出装置１００において、加振部４２によって磁歪線１の一方端に電流パルスを印加すると、磁歪線１には全長に渡って円周方向の磁場が形成される。

そして、永久磁石２０が近接している磁歪線１の部位にのみ永久磁石２０による軸方向の磁場が形成され、上記円周方向の磁場との合成により磁歪線１の当該部位に捩り弾性波が発生する（いわゆるウィーデマン効果）。この捩り弾性波は電流パルスを印加した瞬間にのみ発生し、その後磁歪線１上をその両端に向かって伝搬する。

この捩り弾性波のうちの直接波が磁歪線１の特定部位に設けた歪検出部３０によって検出される。歪検出部３０は、その検出信号を信号処理装置４０の検出部４４へ送信する。

検出部４４は、磁歪線１に電流パルスが印加されたタイミングを起点として計時動作を行なっている。そして、検出部４４は、歪検出部３０からの検出信号が予め設定された所定の基準値以上となったタイミングを捉えて捩り弾性波が歪検出部３０に到着したタイミングとし、電流パルスが印加されたタイミングから捩り弾性波が到着したタイミングまでの時間（すなわち、捩り弾性波の伝搬時間に相当）Ｔを計測する。

そして、検出部４４は、その計測した捩り弾性波の伝搬時間Ｔと伝搬速度Ｖとに基づいて、式（１）により磁歪線１の特定部位から永久磁石２０までの距離Ｌを導出する。

Ｌ＝Ｖ・Ｔ（１）
ただし、捩り弾性波の伝搬速度Ｖは、磁歪線１の剛性率をＧとし、磁歪線１の密度をρとすると、次式で与えられる。

Ｖ＝√（Ｇ／ρ）（２）
すなわち、この発明による位置検出装置１００によれば、捩り弾性波の伝搬時間Ｔを計測することにより、永久磁石２０の位置を検出することができる。なお、かかる測定原理は、従来の位置検出装置における測定原理と共通するものである。

その一方で、この発明による位置検出装置１００は、検出ケーブル１０が可撓性を有することを第１の特徴的な構成とする。すなわち、磁歪線１を覆う被覆体５０、外周導電体５２および保護体５４はいずれも可撓性を有する点において、磁歪線１を覆う非磁性パイプを直管で構成する従来の位置検出装置とは相違する。

さらに、この発明による位置検出装置１００は、電流パルスの戻り線を磁歪線１と同軸構造としたことを第２の特徴的な構成とする。

これらの特徴的な構成により、この発明による位置検出装置１００は、低廉な装置構成で、複雑な経路を変位する被検出体の位置を正確に検出することができる。以下に、上述した第１および第２の特徴的な構成について詳細に説明する。

最初に、第１の特徴的な構成である検出ケーブル１０が可撓性を有する点に関しては、磁歪線１を直接的に覆う被覆体５０が磁歪線１に対して摺動性を備えることにより実現される。なお、摺動性を有するとは、後述するように、磁歪線１を構成する金属と被覆体５０との間の摩擦係数が小さいことに相当する。

図２は、この発明による検出ケーブル１０における被覆体５０の構成を説明するための模式図である。

図２を参照して、磁歪線１を円弧を描くように撓ませて配設した場合、被覆体５０は、この磁歪線１の外周を囲むように略円弧状に曲げられる。そのため、被覆体５０の内周面には、磁歪線１の外周面に接触する部分が形成される。

ここで、図２の磁歪線１および被覆体５０を含む検出ケーブル１０が適用された位置検出装置１００において、磁歪線１に電流パルスが印加された場合を考える。

磁歪線１の永久磁石２０が近接する部位において発生した捩り弾性波は、当該部位を中心として、磁歪線１上をその両端に伝搬する。このとき、磁歪線１の外周面と被覆体５０の内周面とが接触する部分においては、捩り弾性波の伝搬が妨げられて振幅が減衰する可能性がある。これにより、検出部４４では、歪検出部３０からの検出信号の振幅が所定の基準値に満たないことを理由として、正確な捩り弾性波の伝搬時間Ｔの計測ができないおそれが生じる。

しかしながら、この発明による被覆体５０は、磁歪線１に対して摺動性を有する。そのため、磁歪線１と被覆体５０とが接触する部分においても磁歪線１を伝搬する捩り弾性波が減衰するのを抑えることができる。

図３、図４および図５は、図１の歪検出部３０にて検出される検出信号の出力波形図である。

詳細には、図３は、磁歪線１を被覆体５０で覆った状態での歪検出部３０にて検出される検出信号の出力波形図である。

これに対し、図４は、磁歪線１を全く覆わない状態での歪検出部３０にて検出される検出信号の出力波形図である。また、図５は、磁歪線１を被覆体５０と同一形状で、かつ、摺動性を有しない別の被覆体で覆った状態での歪検出部３０にて検出される検出信号の出力波形図である。なお、摺動性を有しないとは、磁歪線１を構成する金属と被覆体との間の摩擦係数が大きいことに相当する。

図３〜図５に示す３つの出力波形図は、磁歪線１を覆う被覆体の構成のみを変更し、かつ、その他の位置検出装置の構成および永久磁石２０の位置については同じとした条件下において、各々の歪検出部３０にて検出されたものである。なお、検出ケーブル１０は、図２で示すように、一定の曲率で撓ませているものとする。

最初に、図３を参照して、時刻ｔ１において磁歪線１に電流パルスが印加されると、これによって誘導される信号ａが出現して歪検出部３０にて検出される。その後、永久磁石２０に近接する部位にて磁歪線１に捩り弾性波が発生すると、磁歪線１を伝搬した捩り弾性波の到着を示す信号ｂ１が時刻ｔ２にて歪検出部３０により検出される。

なお、上記式（１）で示したように、信号ａが検出されたタイミングｔ１から信号ｂ１が検出されたタイミングｔ２までの期間（捩り弾性波の伝搬時間に相当）Ｔと、捩り弾性波の伝搬速度Ｖとに基づいて、磁歪線１の特定部位から永久磁石２０の位置までの距離Ｌを求めることができる。

次に、図４を参照して、磁歪線１を何も覆わないときには、図３と同様に、時刻ｔ１において信号ａが検出された後、伝搬時間Ｔが経過した後の時刻ｔ２において捩り弾性波の到着を示す信号ｂ２が検出される。

ここで、図３と図４とを比較すると、磁歪線１を被覆体５０で覆ったときの信号ｂ１は、磁歪線１を何も覆わないときの信号ｂ２と同様に、所定の基準値Ａ＿ｓｔｄを超える振幅が得られている。すなわち、磁歪線１を被覆体５０で覆うことによっても、捩り弾性波の減衰が抑えられていることが分かる。この結果、捩り弾性波の伝搬時間Ｔを正確に計測できるため、永久磁石２０の位置を正確に検出することが可能となる。

これに対して、図５に示すように、磁歪線１を摺動性を有しない被覆体で覆ったときには、伝搬時間Ｔが経過した時刻ｔ２においても捩り弾性波の到着を示す信号が検出されない。磁歪線１を伝搬する捩り弾性波が、磁歪線１と被覆体との接触によって減衰させられたことによる。そのため、捩り弾性波の伝搬時間Ｔが計測不可能となり、正確な位置検出を行なうことができない。

以上のように、磁歪線１を摺動性を有する被覆体５０で覆うことによって、被覆体５０との接触により磁歪線１を伝搬する捩り弾性波が減衰するのを抑えることができる。この結果、磁歪線１に張力を与える必要がなくなるとともに、磁歪線１と被覆体５０とをともに撓ませて所望の形状に形成することができる。

すなわち、従来の位置検出装置においては、上記の特許文献１〜３に開示されるように、磁歪線を伝搬する捩り弾性波の減衰を避けるために、非磁性パイプを直管で構成し、かつ、磁歪線に張力を持たせることによって磁歪線を空中に直線をなすように支持する構成が採用されていた。そのため、被検出体は、直線的に変位するものに自ずと限定されていた。

また、検出ケーブルに可撓性を持たせた特許文献４，５に記載の位置検出装置においても、磁歪線１と非磁性パイプとの接触を避けるために、支持体等の設置や磁歪線への張力の付与が必要とされていた。

これに対し、この発明による検出ケーブル１０は、磁歪線１が被覆体５０に接触することによっても捩り弾性波の減衰が抑えられるため、検出ケーブル１０を直管で構成すること、および磁歪線１に張力を付与することのいずれもが不要となる。

これにより、たとえば図６に示すように、検出ケーブル１０を略円状に設置し、当該円周に沿って変位する被検出体の位置を正確に検出することが可能となる。また、図示は省略するが、複雑に折れ曲がった配管内を変位する被検出体についても、検出ケーブル１０を配管の形状に沿って配設することにより、その位置を正確に検出することができる。

また、磁歪線１に対する張力の付与が不要となったことにより、製造工程を簡素化でき、生産性を向上することができる。さらに、製品の品質安定性を高めることが可能となる。

すなわち、従来の位置検出装置においては、磁歪線１に張力を加えた状態で非磁性パイプの内部に配設する工程において、捩り弾性波の伝搬を損ねないように、磁歪線１に付与する張力についての複雑な制御が求められていた。そのため、多くの工数が要求され、生産性の向上を困難なものとしていた。さらには、製品の品質に少なからずばらつきが生じてしまうため、低コスト化を図りにくいという問題を抱えていた。

これに対し、この発明による位置検出装置は、磁歪線１に張力を付与する必要がないため、製造工程を簡素化できるとともに、製品間の品質ばらつきを解消することができる。したがって、低廉な装置構成で、高い検出精度を有する位置検出装置を実現することができる。

ここで、この発明による検出ケーブル１０における被覆体５０としては、良好な摺動性を実現するために、磁歪線１を構成する金属との間の摩擦係数が小さい材料が適用される。一例として、可撓性を有し、かつ、金属に対して低摩擦係数を有するとして知られる樹脂が適用される。

そして、樹脂の中でも被覆体５０に適した樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン共重合体）などのふっ素樹脂が挙げられる。

また、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＳＦ（ポリサルフォン）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＰＢＩ（ポリベンゼンイミダソール）、Ｕ−ＰＥ（超高分子量ポリエチレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ナイロン、フェノール樹脂、アクリルなどの樹脂を適用することも可能である。

なお、被覆体５０に適用される材料は、上述した樹脂に限定されることなく、可撓性および摺動性を備えるものであれば適用可能であることは明らかである。

ここで、他の例として、被覆体５０に導電性樹脂や摺動性を有する金属材料などを適用した場合は、図７に示すように、被覆体５０と外周導電体５２との間に絶縁部材を介在させることにより、磁歪線１と外周導電体５２との電気的絶縁を確保することができる。

具体的には、図７を参照して、検出ケーブル１０Ａは、図１の検出ケーブル１０に対して、絶縁部材５１を付加したものである。絶縁部材５１は、被覆体５０と外周導電体５２との間に被覆体５０を覆うように設けられる。これにより、被覆体５０の導電性の有無に拘らず、外周導電体５２を電流パルスの戻り線として正常に機能させることができる。

次に、上述した第２の特徴的な構成である、電流パルスの戻り線を磁歪線１と同軸構造とした点について説明する。

再び図１を参照して、磁歪線１を覆う外周導電体５２は、磁歪線１に印加された電流パルスの戻り線として機能する。具体的には、加振部４２から導線６２を介して磁歪線１の一方端に供給された電流パルスは、磁歪線１の他方端に到達すると、導線６４、外周導電体５２および導線６０を経由して再び加振部４２に戻されてアースされる。

これによれば、位置検出装置１００において、電流パルスの戻り線を別途配設する必要性を無くすことができる。特に、測定長の長い位置検出装置においては、磁歪線１の配線長に対応して戻り線も長くなるため、電流パルスの戻り線についても、その引回しや断線等からの保護が求められる。この発明による検出ケーブル１０によれば、当該戻り線を同軸構造としてその外周を保護体５４で覆うことにより、これらに対する配慮が不要となり、有利な効果を奏するといえる。

また、磁歪線１の外周を導電体で覆うことにより、磁歪線１を不要なノイズから遮断することができる。すなわち、磁歪線１の配線長が数ｍにも及ぶ場合、磁歪線１自体がアンテナとして機能して装置外部からの様々なノイズを検出する可能性がある。そのため、歪検出部３０においてノイズが誤って捩り弾性波として検出されてしまい、正確な位置検出ができないという問題が起こり得る。

そこで、この発明による検出ケーブル１０は、磁歪線１を外周導電体５２で覆うことにより、磁歪線１に入力されるノイズを外周導電体５２が検出して加振部４２に送ることになり、当該ノイズを加振部４２に設けられた回路アースへと逃す経路が形成される。この結果、ノイズから磁歪線１を保護することができ、誤った位置検出を防止することができる。

［変更例］
以下に、この発明による検出ケーブルにおける被覆体５０の具体的な構造について説明する。図８〜図１３は、図２に示す被覆体５０の他の構成例を示す図である。これらによれば、被覆体５０を図２で示す単純な筒状体としたものと比較して、位置検出装置の検出精度をより一層高めることが可能となる。

最初に、図８を参照して、磁歪線１は、その外周が長手方向に配列された複数の被覆部材５０１〜５０６により覆われる。

複数の被覆部材５０１〜５０６は、図２の被覆体５０を長手方向に分割したものに等しい。すなわち、複数の被覆部材５０１〜５０６の各々は、図２の被覆体５０と同等に、可撓性および摺動性を有している。

このように被覆体を磁歪線１の長手方向に分割したことにより、被覆体の内周面と磁歪線１の外周面との接触面積が縮小される。したがって、１本の筒状体で構成される被覆体５０と比較して、磁歪線１を伝搬する捩り弾性波の減衰をより一層抑えることができる。この結果、検出ケーブル１０を複雑な形状に配設した場合であっても、正確に被検出体の位置を検出することが可能となる。

また、製造面においても、被覆体を長手方向に分割したことによって、磁歪線１の配線長が数ｍに及ぶ場合であっても被覆体に磁歪線１を容易に挿通させることができるため、生産性をより高めることができる。

さらに、この発明による被覆体に、図９（ａ）〜（ｅ）に示す構造を採用することによっても、被覆体の内周面と磁歪線１の外周面との接触面積の低減を図ることができる。

具体的には，図９（ａ）において、被覆体５０Ａは、帯状に成形された被覆部材を磁歪線１の外周をその長手方向に沿って螺旋状に巻回することにより構成される。

また、図９（ｂ）には、蛇腹状の筒状体からなる被覆体５０Ｂの長手方向の断面図が示される。被覆体５０Ｂを蛇腹状としたことにより、可撓性が確保されるとともに、被覆体５０Ｂの内周面には、長手方向に沿って凹部分と凸部分とが連続的に繰り返されて形成される。そのため、内周面に凹凸部を有しない被覆体５０と比較して磁歪線１との間の接触面積を低減でき、捩り弾性波の減衰をさらに抑えることができる。

さらに、図９（ｃ）には、内周面に意図的に凹凸部分を形成した被覆体５０Ｃの長手方向の断面図が示される。これによれば、被覆体５０Ｃの内周面には、網目状に凸部分が形成される。なお、当該凸部分は、被覆体５０Ｃの材料に樹脂を用いることにより、その成形性を生かして容易に形成することが可能である。

図９（ｄ）には、長手方向に沿って等間隔に磁歪線１を被覆するように構成された被覆体５０Ｄが示される。被覆体５０Ｄは、所定長さの被覆部５１０，５１２，５１４と、隣り合う被覆部の間に設けられた所定長さの連結部５１１，５１３とにより構成される。

図９（ｅ）は、内周面に長手方向に沿って配された複数の突起部分を有する被覆体５０Ｅの長手方向の断面図である。被覆体５０Ｅは、上記の図８（ｂ），（ｃ）と同様に、内周面に凹凸部を有しない被覆体５０と比較して磁歪線１との間の接触面積を低減でき、捩り弾性波の減衰をさらに抑えることができる。

次に、図１０および図１１には、外周が保護体９０により覆われた被覆体５０が開示される。これらは、以下に述べるように、外部の応力から磁歪線１を保護するというさらなる効果を奏するものである。

具体的には、図１０では、被覆体５０を構成する複数の被覆部材５０１〜５０４はそれぞれ、その外周が複数の保護部材９０１〜９０４によって覆われている。また、図１１では、保護体９０は、蛇腹状の筒状体で構成される。保護体９０は、堅牢性を備えており、たとえばステンレス鋼やアルミ合金などの金属材料が適用される。

このように被覆体５０を保護体９０で覆うことにより、検出ケーブル１０の外部から加わる応力から磁歪線１を保護することができる。したがって、外部からの応力を比較的受け易い地面などに検出ケーブル１０を配設した場合であっても、位置検出の精度を保つことができる。さらに、検出ケーブル１０の損傷を防止にも繋がる。

さらに、図１０において、保護部材９０１〜９０４は互いに分離されていることから、検出ケーブル自体の可撓性は依然として確保されている。また、図１１においても、保護体９０を蛇腹状の筒状体としたことにより、検出ケーブル１０の可撓性が損なわれることがない。

なお、図１０および図１１において、被覆体５０および保護部材９０（または９０１〜９０４）がともに導電性を有する場合には、上記の図７で述べたのと同様に、保護体９０と外周導電体５２との間には、電気的絶縁を確保するための絶縁部材が設けられることになる。

最後に、図１２および図１３に、磁歪線を覆う被覆体を被覆膜としたときの検出ケーブル１０の構成例を示す。

図１２を参照して、検出ケーブル１０Ｆは、磁歪線１と、外周導電体５２と、保護体５４と、外周導電体５２の内周面を覆うように形成された被覆膜５０Ｆとで構成される。なお、被覆膜５０Ｆは、図２の被覆体５０と同様に、非磁性、可撓性および磁歪線１に対する摺動性を具備するものである。

図１２の構成は、たとえば被覆膜５０Ｆに樹脂を用い、当該樹脂を外周導電体５２の内周面に塗布することで容易に実現することができる。したがって、図１３に示すように、検出ケーブル１０Ｇの外周導電体５２を蛇腹状の筒状体で構成した場合であっても、その形状に合わせた被覆膜５０Ｇを容易に形成することができる。なお、被覆膜５０Ｆに導電性樹脂などを適用した場合は、被覆膜５０Ｆと外周導電体５２との間に絶縁保護膜をさらに介在させることにより、磁歪線１と外周導電体５２との間の電気的絶縁を確保することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態による検出ケーブルが適用される位置検出装置の全体構成図である。この発明による検出ケーブルにおける被覆体の構成を説明するための模式図である。図１の歪検出部にて検出される検出信号の出力波形図である。図１の歪検出部にて検出される検出信号の出力波形図である。図１の歪検出部にて検出される検出信号の出力波形図である。この発明の実施の形態による検出ケーブルが適用される位置検出装置の設置例を説明するための図である。この発明による検出ケーブルの他の構成を説明するための模式図である。この発明による検出ケーブルにおける被覆体の他の構成を説明するための図である。この発明による検出ケーブルにおける被覆体の他の構成を説明するための図である。この発明による検出ケーブルにおける被覆体の他の構成を説明するための図である。この発明による検出ケーブルにおける被覆体の他の構成を説明するための図である。この発明による検出ケーブルにおける被覆体の他の構成を説明するための図である。この発明による検出ケーブルにおける被覆体の他の構成を説明するための図である。

符号の説明

１磁歪線、１０，１０Ａ，１０Ｆ，１０Ｇ検出ケーブル、２０永久磁石、３０歪検出部、４０信号処理装置、４２加振部、４４検出部、５０，５０Ａ〜５０Ｇ被覆体、５１絶縁部材、５２外周導電体、５４保護体、６０，６２，６４導線、７０，８０ケース、７４，８４ダンパ、７２，８２固定部材、９０保護体、９０１〜９０４保護部材、１００位置検出装置、５０１〜５０６被覆部材、５１０，５１２，５１４被覆部、５１１，５１３連結部。

Claims

磁歪式の位置検出装置に用いられる検出ケーブルであって、
長手方向に沿って一方端に電流パルスが印加され、かつ、他方端が開放端である磁歪線と、
可撓性を有するとともに、前記磁歪線の外周を取り囲み、かつ、前記磁歪線に対して摺動可能に設けられた非磁性の被覆体とを備える、検出ケーブル。
前記被覆体は、その内周面上に、前記長手方向に沿って前記磁歪線を当接可能に設けられた複数の凸部を有する、請求項１に記載の検出ケーブル。
前記被覆体は、前記長手方向に沿って配設された蛇腹状の筒状体からなる、請求項２に記載の検出ケーブル。
前記被覆体は、前記磁歪線の外周に前記長手後方に沿って螺旋状に巻回された帯状の被覆部材を含む、請求項１に記載の検出ケーブル。
前記被覆体は、前記長手方向に沿って直列に配された複数の被覆部材を含む、請求項１に記載の検出ケーブル。
前記複数の被覆部材は、前記長手方向に沿って等間隔に配される、請求項５に記載の検出ケーブル。
可撓性を有するとともに、前記被覆体の外周に設けられ、かつ、前記磁歪線の他方端と電気的に接続される外周導電体をさらに備える、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の検出ケーブル。
前記被覆体と前記外周導電体との間に前記長手方向に沿って配された絶縁保護体をさらに備える、請求項７に記載の検出ケーブル。
前記被覆体の外周を取り囲むように設けられた保護体をさらに備える、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の検出ケーブル。
可撓性を有するとともに、前記保護体の外周に設けられ、かつ、前記磁歪線の他方端と電気的に接続される外周導電体をさらに備える、請求項９に記載の検出ケーブル。
前記保護体と前記外周導電体との間に前記長手方向に沿って配された絶縁保護体をさらに備える、請求項１０に記載の検出ケーブル。
磁歪式の位置検出装置に用いられる検出ケーブルであって、
長手方向に沿って一方端に電流パルスが印加され、かつ、他方端が開放端である磁歪線と、
前記磁歪線の外周を取り囲み、かつ、前記磁歪線に対して摺動可能に設けられた非磁性の被覆体と、
可撓性を有するとともに、前記被覆体の外周に設けられ、前記磁歪線の他方端と電気的に接続される外周導電体とを備え、
前記被覆体は、前記外周導電体の内周面を覆うように形成された被覆膜である、検出ケーブル。
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の検出ケーブルと、
永久磁石を有し、前記検出ケーブルの長手方向に移動可能な被検出体と、
前記検出ケーブルに前記電流パルスを流し、前記被検出体が近接する前記磁性体の部位で捩り弾性波を発生させ、前記検出ケーブルの特定部位までの前記捩り弾性波の伝搬時間を計測することにより、前記被検出体に与えられる機械的変位を検出する位置検出部とを備える、位置検出装置。