JPS63265115A - 変位センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一次コイルと二次コイルを巻回したコイルボ
ビンの中心孔内に嵌装された磁心を移動させると両コイ
ルの相互インダクタンスが変化することを利用して被検
出物の変位を検出するようにした変位センサに関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点このよう
な変位センサは、一次コイルと二次コイルを巻回したコ
イルボビンの中心孔に磁性片を摺動自由に挿通し、その
磁性片をその摺動方向に変位する被検出物に連結すると
ともに、一次コイルに一定周期の交番電流を通じた構成
になり、被検出物の変位により磁性片がコイルボビン内
で移動することによって生ずる一次コイルと二次コイル
の相互インダクタンスの変化に伴うその二次コイルの出
力電圧の変化により、被検出物の変位を検出するように
なっており、コイルボビンの中心孔に挿通される磁性片
として、従来は、コイルボビンの中心孔の断面形状に合
わせて、断面積を全長にわたり一定とした丸棒や角棒が
使用されていたが、このように磁性片の断面積が一定で
あると、コイルボビンの中心孔内を磁性片が移動するの
に伴いその移動範囲の略全域において、一次コイルと二
次コイルの相互インダクタンスが非線形に変化し、磁性
片がコイルボビンの中心孔内の所定位置から僅かに移動
する極く狭い範囲内においてのみ、相互インダクタンス
がその磁性片の移動に伴って路線形に変化するにとどま
り、このため、被検出物の変位に対して二次コイルの出
力電圧が線形に変化する範囲が極く小さく、シたがって
、極く小さな範囲の変位の検出に使用し得るだけであっ
た。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するための手段として、コイ
ルボビンの中心孔に挿通する磁性片の断面積を摺動力向
において変化させた構成とした。

発明の作用及び効果 本発明の変位センサは上記構成になり、磁性片の断面積
の変化の仕方を任意に設定することにより、磁性片の移
動に伴う一次コイルと１個または２個の二次コイルの相
互インダクタンスの変化の仕方を任意に現定して１個の
二次コイルの出力の特性または２個の二次コイルの出力
差の特性を任意に設定することができるのであって、磁
性片の移動範囲の全体にわたって１個の二次コイルの出
力電圧または２個の二次コイルの出力電圧の差が線形と
なるようにすることにより被検出物の変位を精度良く測
定することができる。

実施例 以下、本発明の第１実施例を第１図乃至第４図に基づい
て説明する。

第１図及び第２図はセンサ本体１を示し、両端面に夫々
長方形断面の通孔２の透設された磁性材料からなる磁気
シールドケース３内に、長方形断面の中心孔５を有する
コイルボビン６がその中心孔５を磁気シールドケース３
の両道孔２，２に整合して収容され、このコイルボビン
６の外周には一次コイル７とその周りに二次コイル８が
巻回され１両コイル７．８の夫々の端末が磁気シールド
ケース３の外部に引き出されており、コイルボビン６の
中心孔５内には、セラミック等の非磁性材料からなる長
方形断面の作動体１０が摺動自由に嵌装され、この作動
体１０には磁性片１１が取付けられ、作動体１０の右端
部が変位の被検出物に連結されるようになっている。

作動体１０に取付けられた前記磁性片１１は、第３図の
（ａ）に示すように、作動体１０の厚さと同一の間隔で
平行をなす中央部の両波線の両側に、夫々１幅が長さ方
向において連続的に変化した互いに対称をなす折返し部
１４．１４の連成された。透磁率の極めて高い磁性材料
であるアモルファス金属筒１２からなり、その両折返し
部１４．１４を夫々破線部で折返して、同図の（ｂ）に
示すように、これらを互いに平行に向い合わせたもので
あって、両折返し部１４．１４の内側を作動体１０の両
側面に夫々貼着することによって取付けられている。

センサ本体１は第４図に示す検出回路１５に接続されて
おり、この検出回路１５は、ダイオード１６、コンデン
サ１７及び抵抗１８からなる整流回路と、その後段に、
ＯＰアンプ２０に抵抗及びコンデンサを外付けしてなる
増幅回路２１を接続してなり、その整流回路の入力端子
ａ、ｂに夫々センサ本体１内の二次コイル８の両端が接
続され、また、一次コイル７の両端にはオシレータが接
続されて一定周期の交番電流が一次コイル７に通電され
ており、センサ本体１の作動体１ｏの位置により定まる
一次コイル７と二次コイル８の相互インダクタンスに応
じて二次コイル８に誘起される交流電圧に比例した直流
出力が検出回路１５の出力端子ｃ、ｄ間に出力されるよ
うになっている。

本実施例は上記構成になり、センサ本体１の作　　　　
−動体ｌＯに連結された被検出物が変位を生じるとこれ
に伴って作動体１０とともに磁性片１１の一次及び二次
の両コイル７．８に対する位置が変わって両コイル７．
８の相互インダクタンスが変化し、その変化に比例して
二次コイル８の誘起電圧が変化するのであるが、磁性片
１１の作動体１゜の両側面に夫々貼着された両折返し部
１４．１４の幅が連続的に変化していて、可動片１１の
移動方向の各部における断面積が連続的に除々に変化し
ていることから、作動体１０とともに磁性片１１が移動
するときにその移動に伴って両コイル７．８の相互イン
ダクタンスが路線形に変化する範囲が、磁性片１１の断
面積が一様であった従来装置に比べて大幅に増大し、そ
の範囲においては作動体１０の移動距離に比例した電圧
が検出回路１５の出力端子ｃ、ｄ間に出力されるのであ
って、これにより、′・”被検出物の広い範囲における
変位を検出することが可能となる。

なお、磁性片１１の移動に伴って両コイル７゜８の相互
インダクタンスが路線形に変化する範囲におけるその線
形性は、両コイル７．８のコイル長、コイル怪、その巻
数、あるいは、構成される磁路の形態などの諸条件によ
り左右されるのであって、このため、磁性片１１を構成
するアモルファス金属ｉ１２の両折返し部１４．１４の
端縁の形状を、第５図の（ａ）、（ｂ）に示すように。

任意の曲線形状とし、磁性片１１の断面積の変化の仕方
を変更することにより、個々に応じてよりよい線形性を
得ることができるのであり、また、このように、磁性片
１１の両折返し部１４．１４の端縁の形状を任意に選定
することにより、磁性片１１の移動に伴う両コイル７．
８の相互インダクタンスの変化の仕方を積極的に非線形
とし、任意の出力特性を得るようにすることもできる。

次に、本発明の第２実施例を第６図及び第７図によって
説明すると、本第２実施例のセンサ本体１ａは差動変圧
器を利用したものであって、コイルボビン６ａの作動体
１０の摺動方向の中央位置に１個の一次コイル７ａが巻
回されているとともに、その両側に、夫々、二次コイル
８ａが巻回され、一次コイル７ａの端末が図示しないオ
シレータに接続され、両コイル８ａ、８ａの端末がダイ
オード１６ａ、コンデンサ１７ａ及び抵抗１８ａからな
る整流回路１５ａに接続されており、被検出物の変位に
伴って作動体１０の磁性片１１が、一方の二次コイル８
ａから離間し他方の二次コイル８ａに接近しつつ移動す
ると、各二次コイル８ａに誘起される出力電圧が各別に
変化し、この各別に変化する二次コイル８ａ、８ａの出
力電圧が。

夫々、整流回路１５ａの出力端子から差動増幅器２０ａ
に入力され、この差動増幅器２０ａから両出力電圧の差
を検出信号として取り出すことによって被検出物の変位
が検出されるようになっているのであり、被検出物の変
位の検出範囲が大きくなるのは上記第１実施例と同様で
あるが、本第２実施例においては、温度の変化による両
二次コイル８ａの出力電圧の変動が互いに相殺されて温
度変化による誤差が少ないという利点がある。

第８図乃至第１０図に示すのは、上記第２実施例と同じ
く差動変圧器を利用した第３実施例であって、センサ本
体１ｂのコイルボビン６ａの中心孔５ａ内に、非磁性材
料からなる長方形断面の２枚の板片３１．３１を貼り合
わせてなる作動体３０が摺動自由に嵌装され、この作動
体３０には。

アモルファス金属箔からなり菱形をなす磁性片３２が両
板片３Ｌ、３１の間に挟まれた状態で取り付けられてい
て、前記第２実施例の磁性片１１の断面積が摺動方向に
おいて常に増大または減少するように変化するのに対し
て、本第３実施例の磁性片３２の断面積が、初めに連続
的に増大して途中から連続的に減少するように変化する
ため、前記第２実施例の場合とは異なる出力特性が得ら
れるのであって、本第３実施例においては、磁性片３２
が板片３１．３１の間に挟まれて作動体３０の外部に露
出していないため、作動体３０の摺動にともなって磁性
片３２がコイルボビン６ａの中心孔５ａの内周面に擦ら
れて摩滅したり板片３１から剥れたりするのが防止され
ている。

また１作動体３ｏに取り付ける磁性片は、第１０図に示
すように、外形が板片３１より僅かに小さい長方形をな
すアモルファス金属箔の中央部を菱形に打ち抜いてなる
磁性片３２ａとしてもよく、この磁性片３２ａの菱形に
打ち抜いた部分においては断面積が連続的に変化してお
り、上記の磁性片３２とは異なる二次コイル８ａ、８ａ
間の出力電圧の差の特性が得られる。

なお、本第３実施例においては、磁性片３２の外形及び
磁性片３２ａの打ち抜き部分を菱形としたが、これらの
形状は、菱形に限らず断面積が連続的に変化する他の形
状としてもよく、これにより、二次コイル８ａ、８ａの
出力電圧の差の特性を任意に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

添付図面の第１図乃至第５図は本発明の第１実施例を示
し、第１図は断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図
、第３図は磁性片の斜視図、第４図は検出回路の構成図
、第５図は磁性片を構成するアモルファス金ｒＩｋｉの
変形例の正面図であり、第６図及び第７図は、夫々、第
２実施例の断面図と整流回路の構成図であり、第８図乃
至第１０図は第３実施例を示し、第８図は断面図、第９
図は磁性片と可動体を分離した状態の斜視図、第１Ｏ図
は磁性片の変形例の斜視図である。 ■、１ａ、１ｂ：センサ本体　５．５ａ：中心孔　６．
６ａ：コイルボビン　７．７ａニ一次コイル　８．８ａ
：二次コイル　１１．３２．３２ａ：磁性片 第１回 ノ　　　＼、 １／ｌｆ２回 菓５図 策６面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一次コイルと１個または２個の二次コイルを巻回したコ
   イルボビンの中心孔に磁性片を摺動自由に挿通し、該磁
   性片をその摺動方向に変位する被検出物に連結するとと
   もに、前記一次コイルを一定周期の交番電流電源に接続
   し、前記被検出物の変位により前記磁性片が前記コイル
   ボビン内で移動することによつて生ずる前記一次コイル
   と前記１個または２個の二次コイルの相互インダクタン
   スの変化に伴う該１個の二次コイルの出力電圧の変化ま
   たは該２個の二次コイルの出力電圧の差の変化により、
   前記被検出物の変位を検出するようにした変位センサに
   おいて、前記磁性片の断面積を摺動方向において変化さ
   せたことを特徴とする変位センサ