JPH0345139Y2 - - Google Patents
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- JPH0345139Y2 JPH0345139Y2 JP1981036769U JP3676981U JPH0345139Y2 JP H0345139 Y2 JPH0345139 Y2 JP H0345139Y2 JP 1981036769 U JP1981036769 U JP 1981036769U JP 3676981 U JP3676981 U JP 3676981U JP H0345139 Y2 JPH0345139 Y2 JP H0345139Y2
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
この考案は高分解能の電磁誘導型直線位置検出
装置に関する。
装置に関する。
電磁誘導型の無接触式直線位置検出器として差
動トランスが一般によく知られている。この差動
トランスは、無接触式であることによつて他の直
線位置検出装置であるポテンシヨメータなどに比
べ寿命、保守などの点で大きな利点を有している
が、検出分解能には限度があり、分解能を高める
には検出範囲が極めて狭められるなどの欠点が有
り、高分解能なものは得られなかつた。
動トランスが一般によく知られている。この差動
トランスは、無接触式であることによつて他の直
線位置検出装置であるポテンシヨメータなどに比
べ寿命、保守などの点で大きな利点を有している
が、検出分解能には限度があり、分解能を高める
には検出範囲が極めて狭められるなどの欠点が有
り、高分解能なものは得られなかつた。
この考案は上述の点に鑑みてなされたもので、
高分解能な直線位置検出装置を提供することを目
的とする。この目的は、１次巻線と２次巻線を巻
回して成る複数の磁極を円周方向に所定間隔で配
して成るステータと、このステータの内部空間に
て直線移動可能に配された可動鉄心とを具え、前
記可動鉄心と前記ステータの各磁極との対向面に
直線移動方向に一定ピツチで並んだ複数の突起を
夫々設け、かつ、各ステータ磁極間ではその突起
と可動鉄心側の突起との対応関係にずれが生じる
ようにしたことを特徴とする直線位置検出器によ
つて達成される。
高分解能な直線位置検出装置を提供することを目
的とする。この目的は、１次巻線と２次巻線を巻
回して成る複数の磁極を円周方向に所定間隔で配
して成るステータと、このステータの内部空間に
て直線移動可能に配された可動鉄心とを具え、前
記可動鉄心と前記ステータの各磁極との対向面に
直線移動方向に一定ピツチで並んだ複数の突起を
夫々設け、かつ、各ステータ磁極間ではその突起
と可動鉄心側の突起との対応関係にずれが生じる
ようにしたことを特徴とする直線位置検出器によ
つて達成される。
以下添付図面を参照してこの考案の一実施例を
詳細に説明しよう。
詳細に説明しよう。
第１図に示す直線位置検出装置２２において、
ステータ１は４つの磁極１Ａ，１Ｂ，１，１
を円周方向に略90度の間隔で配して成るもので、
半径方向で対向する２つの磁極１Ａ及び１、あ
るいは１Ｂ及び１が夫々対を成しており、各対
から差動出力が得られるように１次巻線及び２次
巻線２Ａ，２Ｂ，２，２，３Ａ，３Ｂ，３
Ａ，３が各極１Ａ乃至１に夫々巻かれてい
る。各磁極１Ａ乃至１によつて囲まれた空間内
に可動鉄心４が配されており、各磁極１Ａ乃至１
Ｂと可動鉄心４との間でギヤツプを介して磁気回
路が形成される。この可動鉄心４は軸方向に直線
移動が可能となつており、ロツド５を介して検出
対象である直線位置ｘが可動鉄心４に与えられ
る。可動鉄心４の直線移動可能範囲を例えば長さ
Ｌとする。可動鉄心４の円周側面にはら旋突条４
ａが形成されており、Ｌの範囲におけるその歯数
（ピツチ数）をＮで示す。また、ステータ１の各
磁極１Ａ，１Ｂ，１，１の端面（可動鉄心４
と対向する面）にも、可動鉄心４のら旋突条４ａ
のピツチに対応したピツチの複数のスロツト歯
（溝部１ａと突起部１ｂ）が軸方向（直線移動方
向）に並んで夫々形成されている。可動鉄心４の
ら旋突条４ａとステータ１の各磁極１Ａ乃至１
の突起部１ｂとの対応関係は、対を成す磁極同士
（１Ａと１または１Ｂと１）では１／２ピツチに 相当する機械的位相ずれが生じるようになつてい
る。これにより一方の磁極１Ａまたは１Ｂと可動
鉄心４との間のパーミアンスと他方の磁極１
（または１）と可動鉄心４との間のパーミアン
スとから旋突条４ａの１ピツチを１サイクルとし
て差動的に変化する。また、各磁極対１Ａ，１
と１Ｂ，１の間では１／４ピツチの機械的位相ず れが生じるようになつている。これにより一方の
磁極対１Ａ，１にみられるパーミアンス変化と
同じ変化がそれよりも１／４ピツチずれた直線位置 において他方の磁極対１Ｂ，１において顕われ
る。
ステータ１は４つの磁極１Ａ，１Ｂ，１，１
を円周方向に略90度の間隔で配して成るもので、
半径方向で対向する２つの磁極１Ａ及び１、あ
るいは１Ｂ及び１が夫々対を成しており、各対
から差動出力が得られるように１次巻線及び２次
巻線２Ａ，２Ｂ，２，２，３Ａ，３Ｂ，３
Ａ，３が各極１Ａ乃至１に夫々巻かれてい
る。各磁極１Ａ乃至１によつて囲まれた空間内
に可動鉄心４が配されており、各磁極１Ａ乃至１
Ｂと可動鉄心４との間でギヤツプを介して磁気回
路が形成される。この可動鉄心４は軸方向に直線
移動が可能となつており、ロツド５を介して検出
対象である直線位置ｘが可動鉄心４に与えられ
る。可動鉄心４の直線移動可能範囲を例えば長さ
Ｌとする。可動鉄心４の円周側面にはら旋突条４
ａが形成されており、Ｌの範囲におけるその歯数
（ピツチ数）をＮで示す。また、ステータ１の各
磁極１Ａ，１Ｂ，１，１の端面（可動鉄心４
と対向する面）にも、可動鉄心４のら旋突条４ａ
のピツチに対応したピツチの複数のスロツト歯
（溝部１ａと突起部１ｂ）が軸方向（直線移動方
向）に並んで夫々形成されている。可動鉄心４の
ら旋突条４ａとステータ１の各磁極１Ａ乃至１
の突起部１ｂとの対応関係は、対を成す磁極同士
（１Ａと１または１Ｂと１）では１／２ピツチに 相当する機械的位相ずれが生じるようになつてい
る。これにより一方の磁極１Ａまたは１Ｂと可動
鉄心４との間のパーミアンスと他方の磁極１
（または１）と可動鉄心４との間のパーミアン
スとから旋突条４ａの１ピツチを１サイクルとし
て差動的に変化する。また、各磁極対１Ａ，１
と１Ｂ，１の間では１／４ピツチの機械的位相ず れが生じるようになつている。これにより一方の
磁極対１Ａ，１にみられるパーミアンス変化と
同じ変化がそれよりも１／４ピツチずれた直線位置 において他方の磁極対１Ｂ，１において顕われ
る。
各磁極１Ａ，１Ｂ，１，１における可動鉄
心４とステータ１との間のパーミアンスPA，PB，
PA，PBを第２図に示す。第２図は、たて軸にパ
ーミアンス、横軸に可動鉄心４の直線位置ｘを示
した。Ｐは可動鉄心４に設けたら旋突条４ａの１
ピツチ長である。各パーミアンスPA，PB，PA，
PBは可動鉄心４がら旋突条４ａの１ピツチ分直
線変位する毎に１サイクルの割で周期的に変化す
る。また各パーミアンスPA，PB，PA，PBの関係
はPA，PB，PA，PBの順に１／２ピツチづつ位相のず れたものとなる。
心４とステータ１との間のパーミアンスPA，PB，
PA，PBを第２図に示す。第２図は、たて軸にパ
ーミアンス、横軸に可動鉄心４の直線位置ｘを示
した。Ｐは可動鉄心４に設けたら旋突条４ａの１
ピツチ長である。各パーミアンスPA，PB，PA，
PBは可動鉄心４がら旋突条４ａの１ピツチ分直
線変位する毎に１サイクルの割で周期的に変化す
る。また各パーミアンスPA，PB，PA，PBの関係
はPA，PB，PA，PBの順に１／２ピツチづつ位相のず れたものとなる。
検出装置２２の２次巻線に生じる出力信号の電
圧レベル（１次側の交流成分を平滑化した直流電
圧レベル）にもとづいて直線位置ｘを検出する場
合は、巻線２Ａ，２Ｂ，２，２を１次巻線と
し、巻線３Ａ，３Ｂ，３，３を２次巻線とし
て第３図に示すように回路を構成する。すなわ
ち、各極１Ａ乃至１の１次巻線２Ａ，２Ｂ，２
Ａ，２は、各極１Ａ乃至１において或る瞬間
に矢印Ｘ，Ｙ，，の方向に夫々磁束を生ずる
ように直列接続され、発振器６から励磁用交流信
号が印加される。対を成す磁極１Ａと１に巻回
された２次巻線３Ａ及び３は直列逆相接続され
ており、各々の巻線３Ａ及び３に誘起された電
圧Ａ及びの差Ａ−が整流回路７を介して得ら
れる。もう一方の対を成す磁極１Ｂと１に巻回
された２次巻線３Ｂ及び３も直列逆相接続され
ており、各々の巻線３Ｂ及び３に誘起された電
圧Ｂ及びの差Ｂ−が整流回路８を介して得ら
れる。整流回路７及び８においては同期整流によ
つて励磁周波数成分を除去し、直流の差動出力Ａ
−及びＢ−を夫々出力する。
圧レベル（１次側の交流成分を平滑化した直流電
圧レベル）にもとづいて直線位置ｘを検出する場
合は、巻線２Ａ，２Ｂ，２，２を１次巻線と
し、巻線３Ａ，３Ｂ，３，３を２次巻線とし
て第３図に示すように回路を構成する。すなわ
ち、各極１Ａ乃至１の１次巻線２Ａ，２Ｂ，２
Ａ，２は、各極１Ａ乃至１において或る瞬間
に矢印Ｘ，Ｙ，，の方向に夫々磁束を生ずる
ように直列接続され、発振器６から励磁用交流信
号が印加される。対を成す磁極１Ａと１に巻回
された２次巻線３Ａ及び３は直列逆相接続され
ており、各々の巻線３Ａ及び３に誘起された電
圧Ａ及びの差Ａ−が整流回路７を介して得ら
れる。もう一方の対を成す磁極１Ｂと１に巻回
された２次巻線３Ｂ及び３も直列逆相接続され
ており、各々の巻線３Ｂ及び３に誘起された電
圧Ｂ及びの差Ｂ−が整流回路８を介して得ら
れる。整流回路７及び８においては同期整流によ
つて励磁周波数成分を除去し、直流の差動出力Ａ
−及びＢ−を夫々出力する。
可動鉄心４の直線位置ｘに対応して２次巻線３
Ａ，３Ｂ，３，３に夫々誘起される電圧Ａ，
Ｂ，，のレベルは、第２図に示すパーミアン
スPA，PB，PA，PA，PB，PA，PBに対応するもの
となる。従つて、第４図に示すように差動出力Ａ
−は直線位置ｘを変数とする周期関数信号とな
り、これを正弦波信号sinφとすると、他方の差動
出力Ｂ−は直線位置ｘを変数とする余弦関数の
反転信号−cosφとなる。φは次式によつて与え
られる。
Ａ，３Ｂ，３，３に夫々誘起される電圧Ａ，
Ｂ，，のレベルは、第２図に示すパーミアン
スPA，PB，PA，PA，PB，PA，PBに対応するもの
となる。従つて、第４図に示すように差動出力Ａ
−は直線位置ｘを変数とする周期関数信号とな
り、これを正弦波信号sinφとすると、他方の差動
出力Ｂ−は直線位置ｘを変数とする余弦関数の
反転信号−cosφとなる。φは次式によつて与え
られる。
φ＝2πx／Ｐ …(1)
差動出力Ａ−及びＢ−は可動鉄心４がら旋
突条４ａの１ピツチ分の直線変位をする毎に１サ
イクルの割でその電圧レベルが変化し、全検出範
囲ＬではＮサイクルの電圧レベル変化が生じる。
従つて、全検出範囲Ｌにつき１サイクル分の電圧
レベル変化しか得ることのできない直線位置検出
装置に比べて、本考案によれば直線位置検出の分
解能をＮ倍に高めることが可能となる。
突条４ａの１ピツチ分の直線変位をする毎に１サ
イクルの割でその電圧レベルが変化し、全検出範
囲ＬではＮサイクルの電圧レベル変化が生じる。
従つて、全検出範囲Ｌにつき１サイクル分の電圧
レベル変化しか得ることのできない直線位置検出
装置に比べて、本考案によれば直線位置検出の分
解能をＮ倍に高めることが可能となる。
出力信号sinφまたは−cosφのどちらか一方だ
けを直線位置検出信号として利用してもよいが、
両信号のリニア度の良好な部分を相補的に合成し
たものを直線位置検出信号として利用するように
すれば全検出範囲にわたつてリニア度の良好な直
線依置検出を行なうことができる。そのための信
号処理回路１０の一例を第５図に示す。
けを直線位置検出信号として利用してもよいが、
両信号のリニア度の良好な部分を相補的に合成し
たものを直線位置検出信号として利用するように
すれば全検出範囲にわたつてリニア度の良好な直
線依置検出を行なうことができる。そのための信
号処理回路１０の一例を第５図に示す。
第５図において、リニア領域検出回路２０で
は、直線位置ｘに応じて得られた２つの差動出力
Ａ−＝sinφ（これをA1とする）、Ｂ−＝−
cosφ（これをB1とする）のレベルを監視して、直
線位置対信号レベル特性のリニア度の良好な領域
に属するレベルを生じている１つの信号（A1ま
たはB1）を検出する。合成回路２１では、リニ
ア領域検出回路２０で検出された信号（A1また
はB1）を合成して、全検出範囲にわたつてリニ
ア度の良好な直線位置検出信号Sφを得る。リニ
ア領域検出回路２０は、比較器１１及び１２とゲ
ート信号発生ロジツク１３を含んでいる。上述の
ようにして直線位置ｘに応じて発生された信号
A1は比較器１１及び１２に夫々入力される。信
号B1は比較器１１に入力されると共に、インバ
ータ１７で反転されて比較器１２に入力される。
比較器１１は信号A1とB1のレベルの交点を検出
するためのもので、A1≦B1のときその出力信号
S1が“１”となる。比較器１２は信号A1とと
のレベルの交点を検出するためのもので、A1≧
B1のときその出力信号S2が“１”となる。比較
器１１，１２に入力される直線位置ｘに対応する
周期関数信号A1，B1，1の一例を第６図ａに示
し、その出力信号S1，S2を同図ｂに示す。ゲー
ト信号発生ロジツク１３は、各信号S1，S2の立
上り時及び立下り時（すなわち交点検出タイミン
グ）にもとづいてゲート信号TA1，TA2，TB1，
TB2を第６図ｃに示すように発生する。具体的に
は各ゲート信号TA1〜TB2は信号S1及びS2のレベ
ル状態に応じて次のロジツクが成立したとき
“１”となる。
は、直線位置ｘに応じて得られた２つの差動出力
Ａ−＝sinφ（これをA1とする）、Ｂ−＝−
cosφ（これをB1とする）のレベルを監視して、直
線位置対信号レベル特性のリニア度の良好な領域
に属するレベルを生じている１つの信号（A1ま
たはB1）を検出する。合成回路２１では、リニ
ア領域検出回路２０で検出された信号（A1また
はB1）を合成して、全検出範囲にわたつてリニ
ア度の良好な直線位置検出信号Sφを得る。リニ
ア領域検出回路２０は、比較器１１及び１２とゲ
ート信号発生ロジツク１３を含んでいる。上述の
ようにして直線位置ｘに応じて発生された信号
A1は比較器１１及び１２に夫々入力される。信
号B1は比較器１１に入力されると共に、インバ
ータ１７で反転されて比較器１２に入力される。
比較器１１は信号A1とB1のレベルの交点を検出
するためのもので、A1≦B1のときその出力信号
S1が“１”となる。比較器１２は信号A1とと
のレベルの交点を検出するためのもので、A1≧
B1のときその出力信号S2が“１”となる。比較
器１１，１２に入力される直線位置ｘに対応する
周期関数信号A1，B1，1の一例を第６図ａに示
し、その出力信号S1，S2を同図ｂに示す。ゲー
ト信号発生ロジツク１３は、各信号S1，S2の立
上り時及び立下り時（すなわち交点検出タイミン
グ）にもとづいてゲート信号TA1，TA2，TB1，
TB2を第６図ｃに示すように発生する。具体的に
は各ゲート信号TA1〜TB2は信号S1及びS2のレベ
ル状態に応じて次のロジツクが成立したとき
“１”となる。
TA1＝S1・S2，TA2＝1・2，
TB1＝1・S2，TB2＝S1・2，
ゲート信号TA1及びTA2は合成回路２１におい
て信号A1を選択するために利用され、ゲート信
号TB1及びTB2は信号B1を選択するために利用さ
れる。従つて、第６図ｃのように発生するゲート
信号TA1，TA2，TB1，TB2にもとづいて第６図ｄ
に示すように信号A1及びB1におけるリニア度の
良好な部分だけが選択合成されて、全検出範囲に
わたつてリニア度の良好な直線位置検出信号Sφ
が得られる。
て信号A1を選択するために利用され、ゲート信
号TB1及びTB2は信号B1を選択するために利用さ
れる。従つて、第６図ｃのように発生するゲート
信号TA1，TA2，TB1，TB2にもとづいて第６図ｄ
に示すように信号A1及びB1におけるリニア度の
良好な部分だけが選択合成されて、全検出範囲に
わたつてリニア度の良好な直線位置検出信号Sφ
が得られる。
上記実施例では、検出信号の電圧レベルにもと
づいて直線位置を検出するようにしているが、２
次側に表われる励磁用交流信号成分の位相ずれに
もとづいて直線位置を検出することもできる。以
下その実施例を示す。
づいて直線位置を検出するようにしているが、２
次側に表われる励磁用交流信号成分の位相ずれに
もとづいて直線位置を検出することもできる。以
下その実施例を示す。
第１図と全く同一構成の検出装置２２を用い
て、その巻線の回路を第７図のように変更するこ
とにより、この考案の直線位置検出装置を位相検
出型のものとすることができる。第３図では１次
巻線として交流信号を印加していた巻線２Ａ，２
Ｂ，２，２を第７図では２次巻線として使用
する。また、第３図では２次巻線として夫々差動
出力を取り出すようにしていた巻線３Ａ，３あ
るいは３Ｂ，３を第７図では１次巻線として使
用する。そして、差動変化を生じる磁極対１Ａ，
１及び１Ｂ，１を位相のずれた別々の交流信
号で励磁する。尚、或る瞬間において各極１Ａ，
１，１Ｂ，１に励磁される磁束の向きは矢印
Ｘ，Ｙのようになる。一方の磁極対１Ａ，１の
１次巻線３Ａ，３には適宜の発振手段２４から
正弦波信号Isinωtが印加され、他方の磁極対１
Ｂ，１の１次巻線３Ｂ，３には適宜の発振手
段２５から余弦波信号Icosωtが印加される。各
磁極対１Ａ乃至１と可動鉄心４との間のパーミ
アンス変化は前述の通り１ピツチにつき第２図の
ようになる。この図から明らかなように、正弦波
信号Isinωtによつて励磁される一方の磁極対１
Ａ，１と余弦波信号Icosωtによつて励磁され
る他方の磁極対１Ｂ，１とのパーミアンス変化
には１／４ピツチのずれがあり、一方のパーミアン ス変化を余弦関数cosφで表わすとすると、他方
のパーミアンス変化は正弦関数sinφで表わせる。
そのため、各磁極対１Ａ，１及び１Ｂ，１の
２次巻線２Ａ，２，２Ｂ，２に誘起された電
圧の合成出力Ｅは次式のように略示できる。
て、その巻線の回路を第７図のように変更するこ
とにより、この考案の直線位置検出装置を位相検
出型のものとすることができる。第３図では１次
巻線として交流信号を印加していた巻線２Ａ，２
Ｂ，２，２を第７図では２次巻線として使用
する。また、第３図では２次巻線として夫々差動
出力を取り出すようにしていた巻線３Ａ，３あ
るいは３Ｂ，３を第７図では１次巻線として使
用する。そして、差動変化を生じる磁極対１Ａ，
１及び１Ｂ，１を位相のずれた別々の交流信
号で励磁する。尚、或る瞬間において各極１Ａ，
１，１Ｂ，１に励磁される磁束の向きは矢印
Ｘ，Ｙのようになる。一方の磁極対１Ａ，１の
１次巻線３Ａ，３には適宜の発振手段２４から
正弦波信号Isinωtが印加され、他方の磁極対１
Ｂ，１の１次巻線３Ｂ，３には適宜の発振手
段２５から余弦波信号Icosωtが印加される。各
磁極対１Ａ乃至１と可動鉄心４との間のパーミ
アンス変化は前述の通り１ピツチにつき第２図の
ようになる。この図から明らかなように、正弦波
信号Isinωtによつて励磁される一方の磁極対１
Ａ，１と余弦波信号Icosωtによつて励磁され
る他方の磁極対１Ｂ，１とのパーミアンス変化
には１／４ピツチのずれがあり、一方のパーミアン ス変化を余弦関数cosφで表わすとすると、他方
のパーミアンス変化は正弦関数sinφで表わせる。
そのため、各磁極対１Ａ，１及び１Ｂ，１の
２次巻線２Ａ，２，２Ｂ，２に誘起された電
圧の合成出力Ｅは次式のように略示できる。
Ｅ＝Ksin（ωt−φ） ……(2)
但し、φ＝2πx／Ｐであり、Ｋは定数である。す
なわち、励磁用交流信号sinωtに対して可動鉄心
４の直線位置ｘに相当する位相角φだけ位相変調
した交流信号Ｅを得ることができる。
４の直線位置ｘに相当する位相角φだけ位相変調
した交流信号Ｅを得ることができる。
第７図の２次巻線２Ａ乃至２の出力信号Ｅか
ら位相ずれφを検出する回路の一例を第８図に示
す。第８図において、位置検出装置２２の２次巻
線２Ａ乃至２から出力された出力信号Ｅは極性
判別回路５０に入力される。出力信号Ｅが第９図
ａのようであるとすると、極性判別回路５０は同
図ｂに示すように正極性に対応して“１”を、負
極性に対応して“０”を出力する。立上り検出回
路５１は、極性判別回路５０の出力ｂの立上りタ
イミングに対応して第９図ｃに示すように短パル
スを出力する。一方、励磁用交流信号Isinωtは極
性判別回路５２に入力され、第９図ｄ，ｅに示す
ように波形整形された後、１／２分周回路５３に加 えられる。１／２分周回路５３からは、第９図ｆに 示すように、基準の交流信号Isinωtの１周期毎に
“１”，“０”を繰返す出力ｆが得られる。この１／２ 分周回路５３の出力ｆは積分回路５４に加えら
れ、第９図ｇに示すように、分周回路出力ｆの立
上り時点あるいは立下り時点からの時間経過（す
なわち位相角）に対応するアナログ電圧信号ｇを
該積分回路５４から得る。この積分回路５４の出
力ｇはサンプルホールド回路５５に入力され、位
置検出信号（第９図ａ）の位相角０度のタイミン
グでサンプリングされる。すなわち、サンプルホ
ールド回路５５のサンプリング制御入力には立上
り検出回路５１の出力Ｃがゲート５６を介して与
えられている。ゲート５６は、１／２分周回路５３ の出力ｆが“１”のとき導通して立上り検出回路
５１の出力パルスＣをサンプルホールド回路５５
に与えるが、ｆが“０”のときは該パルスＣを阻
止する働きをするものである。１／２分周回路５３ の出力ｆが“０”のときは、第９図ｇに示すよう
に、積分回路５４の出力ｇは傾きが負となるの
で、この部分のサンプリングを禁止するためにゲ
ート５６が設けられている。従つて、第９図ｈに
示すように、積分回路５４の出力ｇの傾きが正の
ときにゲート５６を介してサンプリングパルスｈ
が与えられる。こうして、１サイクルおきにサン
プリングが行われ、励磁用交流信号Isinωtと位置
検出信号との位相ずれφに対応するアナログ直流
電圧Vφがサンプルホールド回路５５から出力さ
れる。このようにして検出される位相ずれφは、
可動鉄心４の１ピツチ分の直線変位Ｐにつき360゜
のずれを示す。従つて、全検出範囲Ｌ（＝NP）
につき360゜の位相ずれしか得ることができないも
のに比べて、本考案によれば直線位置検出の分解
能をＮ倍に高めることが可能となる。
ら位相ずれφを検出する回路の一例を第８図に示
す。第８図において、位置検出装置２２の２次巻
線２Ａ乃至２から出力された出力信号Ｅは極性
判別回路５０に入力される。出力信号Ｅが第９図
ａのようであるとすると、極性判別回路５０は同
図ｂに示すように正極性に対応して“１”を、負
極性に対応して“０”を出力する。立上り検出回
路５１は、極性判別回路５０の出力ｂの立上りタ
イミングに対応して第９図ｃに示すように短パル
スを出力する。一方、励磁用交流信号Isinωtは極
性判別回路５２に入力され、第９図ｄ，ｅに示す
ように波形整形された後、１／２分周回路５３に加 えられる。１／２分周回路５３からは、第９図ｆに 示すように、基準の交流信号Isinωtの１周期毎に
“１”，“０”を繰返す出力ｆが得られる。この１／２ 分周回路５３の出力ｆは積分回路５４に加えら
れ、第９図ｇに示すように、分周回路出力ｆの立
上り時点あるいは立下り時点からの時間経過（す
なわち位相角）に対応するアナログ電圧信号ｇを
該積分回路５４から得る。この積分回路５４の出
力ｇはサンプルホールド回路５５に入力され、位
置検出信号（第９図ａ）の位相角０度のタイミン
グでサンプリングされる。すなわち、サンプルホ
ールド回路５５のサンプリング制御入力には立上
り検出回路５１の出力Ｃがゲート５６を介して与
えられている。ゲート５６は、１／２分周回路５３ の出力ｆが“１”のとき導通して立上り検出回路
５１の出力パルスＣをサンプルホールド回路５５
に与えるが、ｆが“０”のときは該パルスＣを阻
止する働きをするものである。１／２分周回路５３ の出力ｆが“０”のときは、第９図ｇに示すよう
に、積分回路５４の出力ｇは傾きが負となるの
で、この部分のサンプリングを禁止するためにゲ
ート５６が設けられている。従つて、第９図ｈに
示すように、積分回路５４の出力ｇの傾きが正の
ときにゲート５６を介してサンプリングパルスｈ
が与えられる。こうして、１サイクルおきにサン
プリングが行われ、励磁用交流信号Isinωtと位置
検出信号との位相ずれφに対応するアナログ直流
電圧Vφがサンプルホールド回路５５から出力さ
れる。このようにして検出される位相ずれφは、
可動鉄心４の１ピツチ分の直線変位Ｐにつき360゜
のずれを示す。従つて、全検出範囲Ｌ（＝NP）
につき360゜の位相ずれしか得ることができないも
のに比べて、本考案によれば直線位置検出の分解
能をＮ倍に高めることが可能となる。
尚、第８図では位相ずれφをアナログ量で得る
ようにしているが、これをデジタル量で得るよう
にすることができることは言うまでもない。その
場合、例えば励磁信号Isinωtと検出器の出力信号
Ｅとの位相ずれをカウントする構成とすればよ
い。 ステータ１と可動鉄心４の形状は第１図に
示すものに限らず、この考案の要旨を逸脱しない
範囲で任意に設計変更することができる。例え
ば、ステータ１の磁極対の数は第１図では２個と
なつているが、第１０図に示すように４個となる
ように設計変更することができる。第１０図にお
いて、可動鉄心４は第１図と同様の構造とし、一
定のピツチのら旋突条４ａが形成されている。ス
テータ５７は８個の磁極５７Ａ，５７Ｂ，５７
Ｃ，５７Ｄ，５７，５７，５７，５７を
円周方向に略45゜の間隔で配して成るものである。
各磁極５７Ａ乃至５７の端面には第１図と同様
にスロツト歯（溝部５７ａ、突起部５７ｂ）が可
動鉄心４のら旋突条４ａと同ピツチで設けられて
いる。また、各磁極５７Ａ乃至５７には第１図
と同様に１次巻線と２次巻線が巻回されている。
検出信号のレベルにもとづいて直線位置を検出す
る場合には、半径方向で向いあう磁極５７Ａ，５
７及び５８Ｂ，５７及び５７Ｃ，５７，及
び５７Ｄ，５７から差動出力が夫々得られるよ
うに第３図に準じて巻線回路を構成する。各磁極
対の間隔は45゜であるので各差動出力は45゜（すな
わち１／８ピツチ）づつ位相のずれた信号となる。
ようにしているが、これをデジタル量で得るよう
にすることができることは言うまでもない。その
場合、例えば励磁信号Isinωtと検出器の出力信号
Ｅとの位相ずれをカウントする構成とすればよ
い。 ステータ１と可動鉄心４の形状は第１図に
示すものに限らず、この考案の要旨を逸脱しない
範囲で任意に設計変更することができる。例え
ば、ステータ１の磁極対の数は第１図では２個と
なつているが、第１０図に示すように４個となる
ように設計変更することができる。第１０図にお
いて、可動鉄心４は第１図と同様の構造とし、一
定のピツチのら旋突条４ａが形成されている。ス
テータ５７は８個の磁極５７Ａ，５７Ｂ，５７
Ｃ，５７Ｄ，５７，５７，５７，５７を
円周方向に略45゜の間隔で配して成るものである。
各磁極５７Ａ乃至５７の端面には第１図と同様
にスロツト歯（溝部５７ａ、突起部５７ｂ）が可
動鉄心４のら旋突条４ａと同ピツチで設けられて
いる。また、各磁極５７Ａ乃至５７には第１図
と同様に１次巻線と２次巻線が巻回されている。
検出信号のレベルにもとづいて直線位置を検出す
る場合には、半径方向で向いあう磁極５７Ａ，５
７及び５８Ｂ，５７及び５７Ｃ，５７，及
び５７Ｄ，５７から差動出力が夫々得られるよ
うに第３図に準じて巻線回路を構成する。各磁極
対の間隔は45゜であるので各差動出力は45゜（すな
わち１／８ピツチ）づつ位相のずれた信号となる。
従つて、４つの差動出力からリニア度の良好な部
分を相補的に合成すれば、２つの差動出力から合
成する場合に比べてよりリニアな部分のみを合成
することができるので、検出信号の精度を向上さ
せることができる。尚、ステータの磁極対は第１
図及び第１０図のものに限らず複数個であればよ
い。
分を相補的に合成すれば、２つの差動出力から合
成する場合に比べてよりリニアな部分のみを合成
することができるので、検出信号の精度を向上さ
せることができる。尚、ステータの磁極対は第１
図及び第１０図のものに限らず複数個であればよ
い。
また、第１図及び第１０図では可動鉄心４にら
旋突条４ａを設けたが、これを第１１図に示すよ
うに変更することもできる。第１１図において、
可動鉄心５８の側周にはリング状の突起５８ａが
直線移動方向に一定間隔で複数個設けてある。こ
の場合、各ステータ磁極５９Ａ乃至５９のスロ
ツト歯（溝部５９ａ、突起部５９ｂ）は、対を成
す磁極（５９Ａと５９，５９Ｂと５９）同士
では１／２ピツチ、隣合う磁極間では１／４ピツチに相 当する機械的位相ずれが生ずるように設けるもの
とする。
旋突条４ａを設けたが、これを第１１図に示すよ
うに変更することもできる。第１１図において、
可動鉄心５８の側周にはリング状の突起５８ａが
直線移動方向に一定間隔で複数個設けてある。こ
の場合、各ステータ磁極５９Ａ乃至５９のスロ
ツト歯（溝部５９ａ、突起部５９ｂ）は、対を成
す磁極（５９Ａと５９，５９Ｂと５９）同士
では１／２ピツチ、隣合う磁極間では１／４ピツチに相 当する機械的位相ずれが生ずるように設けるもの
とする。
尚、各ステータ磁極に設けたスロツト歯の数は
第１図、第１０図、第１１図に示すものに限らな
い。
第１図、第１０図、第１１図に示すものに限らな
い。
尚、この考案の検出装置は相対的な直線位置を
高分解能で検出するものであるが、絶対的な位置
を検出する場合には絶対位置検出用の検出器を組
合わせて用いればよい。
高分解能で検出するものであるが、絶対的な位置
を検出する場合には絶対位置検出用の検出器を組
合わせて用いればよい。
以上説明したようにこの考案によれば可動鉄心
と各ステータ磁極との対向面に直線移動方向に一
定ピツチで並んだ複数の突起を夫々設けることに
よつて直線位置検出の分解能が飛躍的に向上する
という優れた効果を奏する。
と各ステータ磁極との対向面に直線移動方向に一
定ピツチで並んだ複数の突起を夫々設けることに
よつて直線位置検出の分解能が飛躍的に向上する
という優れた効果を奏する。
第１図ａはこの考案に係る直線位置検出装置の
一実施例を示す軸方向断面図、同図ｂは同実施例
の径方向断面図、第２図は同実施例における可動
鉄心と各ステータ磁極との間のパーミアンスを直
線位置を横軸にとつて夫々示すグラフ、第３図は
同実施例のステータ磁極に巻回された巻線の回路
構成の一例を示す回路図、第４図は同実施例の巻
線回路構成を第３図のようにした場合に２対のス
テータ磁極から夫々得られる差動出力信号を夫々
示すグラフ、第５図は第４図に示す２つの出力信
号のリニア領域を相補的に合成して全検出範囲に
わたつてリニア度の良好な検出信号を得るための
信号処理回路の一例を示すブロツク図、第６図は
第５図の回路動作を説明するグラフ、第７図は第
１図の実施例におけるステータ磁極の巻線の別の
回路構成例を示す回路図、第８図は第７図におけ
る回路構成を採用したときその出力信号と基準信
号との位相ずれを検出するための回路の一例を示
すブロツク図、第９図は第８図の回路動作を説明
するタイミングチヤート、第１０図ａはこの考案
の別の実施例を示す軸方向断面図、同図ｂは、同
実施例の径方向断面図、第１１図ａこの考案の更
に別の実施例を示す軸方向断面図、同図ｂは同実
施例の径方向断面図である。 １，５７，５９……ステータ（鉄心）、１Ａ乃
至１…磁極、２Ａ乃至２，３Ａ乃至３……
巻線、４，５８……可動鉄心、５……ロツド、
６，２４，２５……発振器、７，８……整流回
路、１ａ，５７ａ，５９ａ……ステータ磁極のス
ロツト歯の溝部、１ｂ，５７ｂ，５９ｂ……ステ
ータ磁極のスロツト歯の突起部、４ａ……可動鉄
心のら旋突条、５８ａ……可動鉄心のリング状の
突起部、２２……この考案に係る高分解能型の直
線位置検出装置。
一実施例を示す軸方向断面図、同図ｂは同実施例
の径方向断面図、第２図は同実施例における可動
鉄心と各ステータ磁極との間のパーミアンスを直
線位置を横軸にとつて夫々示すグラフ、第３図は
同実施例のステータ磁極に巻回された巻線の回路
構成の一例を示す回路図、第４図は同実施例の巻
線回路構成を第３図のようにした場合に２対のス
テータ磁極から夫々得られる差動出力信号を夫々
示すグラフ、第５図は第４図に示す２つの出力信
号のリニア領域を相補的に合成して全検出範囲に
わたつてリニア度の良好な検出信号を得るための
信号処理回路の一例を示すブロツク図、第６図は
第５図の回路動作を説明するグラフ、第７図は第
１図の実施例におけるステータ磁極の巻線の別の
回路構成例を示す回路図、第８図は第７図におけ
る回路構成を採用したときその出力信号と基準信
号との位相ずれを検出するための回路の一例を示
すブロツク図、第９図は第８図の回路動作を説明
するタイミングチヤート、第１０図ａはこの考案
の別の実施例を示す軸方向断面図、同図ｂは、同
実施例の径方向断面図、第１１図ａこの考案の更
に別の実施例を示す軸方向断面図、同図ｂは同実
施例の径方向断面図である。 １，５７，５９……ステータ（鉄心）、１Ａ乃
至１…磁極、２Ａ乃至２，３Ａ乃至３……
巻線、４，５８……可動鉄心、５……ロツド、
６，２４，２５……発振器、７，８……整流回
路、１ａ，５７ａ，５９ａ……ステータ磁極のス
ロツト歯の溝部、１ｂ，５７ｂ，５９ｂ……ステ
ータ磁極のスロツト歯の突起部、４ａ……可動鉄
心のら旋突条、５８ａ……可動鉄心のリング状の
突起部、２２……この考案に係る高分解能型の直
線位置検出装置。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 １ １次巻線と２次巻線を巻回して成る複数の磁
極を円周方向に所定間隔で配して成るステータ
と、 このステータの内部空間にて直線移動可能に
配された可動鉄心と を具え、前記可動鉄心と前記ステータの各磁
極との対向面に直線移動方向に一定ピツチで並
んだ複数の突起を夫々設け、かつ、各ステータ
磁極間ではその突起と可動鉄心側の突起との対
応関係にずれが生じるようにし、 前記各磁極の１次巻線を位相のずれた複数の
交流信号によつて各別に励磁し、前記ステータ
に対する前記可動鉄心の相対的直線位置に応じ
て前記交流信号を位相シフトした出力交流信号
を前記２次巻線より得るようにしたことを特徴
としており、 更に、２次側の前記出力交流信号の極性を判
別し、この極性に応じた方形波信号を発生する
手段と、この方形波信号の立上りに応答してサ
ンプリングパルスを発生する手段と、１次側の
前記交流信号の１つにおける位相角０度のタイ
ミングから前記サンプリングパルスが発生する
タイミングまでの時間差に対応するデータを求
める手段とを具え、この時間差に対応するデー
タを位置検出データとして出力するようにした
ことを特徴とする高分解能型直線位置検出装
置。 ２ 前記可動鉄心側の突起が、該可動鉄心の側面
周囲に一定ピツチで形成されたら旋突条から成
るものである実用新案登録請求の範囲第１項記
載の高分解能型直線位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981036769U JPH0345139Y2 (ja) | 1981-03-18 | 1981-03-18 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981036769U JPH0345139Y2 (ja) | 1981-03-18 | 1981-03-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57151503U JPS57151503U (ja) | 1982-09-22 |
| JPH0345139Y2 true JPH0345139Y2 (ja) | 1991-09-24 |
Family
ID=29833985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1981036769U Expired JPH0345139Y2 (ja) | 1981-03-18 | 1981-03-18 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0345139Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2601538B2 (ja) * | 1989-01-26 | 1997-04-16 | エスエムシー 株式会社 | 変位検出装置 |
| JP2015049046A (ja) * | 2013-08-29 | 2015-03-16 | アルプス電気株式会社 | 角度検出装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4516449Y1 (ja) * | 1964-12-17 | 1970-07-08 | ||
| JPS5093454A (ja) * | 1973-12-19 | 1975-07-25 | ||
| JPS5433537A (en) * | 1978-08-11 | 1979-03-12 | Hikotarou Yajima | Inorganic coating material |
-
1981
- 1981-03-18 JP JP1981036769U patent/JPH0345139Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4516449Y1 (ja) * | 1964-12-17 | 1970-07-08 | ||
| JPS5093454A (ja) * | 1973-12-19 | 1975-07-25 | ||
| JPS5433537A (en) * | 1978-08-11 | 1979-03-12 | Hikotarou Yajima | Inorganic coating material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57151503U (ja) | 1982-09-22 |
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