(57)【要約】【課題】対象物に留め具を介して固定された被検出体の磁束密度を検出体により検知して対象物の変位情報を得る磁気式変位検出器において、留め具による検出誤差への影響を低減する。【解決手段】対象物２の変位を検出する磁気式変位検出器１は、対象物２に固定される被検出体１１と、被検出体１１の移動に伴う磁束密度の変化を検知して被検出体１１の位置に応じた信号を個々に出力する複数の検出体１２−１及び１２−２と、を備え、複数の検出体１２−１及び１２−２のそれぞれは、複数の検出体１２−１及び１２−２のうちの少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に、被検出体１１における対象物２との固定部でない領域が位置するように配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の変位を検出する磁気式変位検出器であって、
前記対象物に固定される被検出体と、
前記被検出体の移動に伴う磁束密度の変化を検知して前記被検出体の位置に応じた信号を個々に出力する複数の検出体と、
を備え、
前記複数の検出体のそれぞれは、前記複数の検出体のうちの少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に、前記被検出体における前記対象物との固定部でない領域が位置するように配置される、磁気式変位検出器。
【請求項２】
前記複数の検出体のうちのいずれかの検出体の磁束密度検出範囲に前記被検出体における前記被検出体との固定部が位置するときに前記複数の検出体のうちの少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に前記被検出体における前記被検出体との固定部でない領域が位置するように、前記被検出体に、前記対象物との固定部が設けられる、請求項１に記載の磁気式変位検出器。
【請求項３】
前記固定部は、留め具を含み、
前記被検出体は、前記留め具の締結により前記対象物に固定される、請求項１または２に記載の磁気式変位検出器。
【請求項４】
前記留め具はネジである、請求項３に記載の磁気式変位検出器。
【請求項５】
前記被検出体は、円筒形状を有し、
前記対象物の回転軸と前記被検出体の回転軸とが一致するように、前記被検出体の前記円筒形状の軸端面が前記対象物に固定され、
前記複数の検出体のそれぞれは、前記被検出体の前記円筒形状の円周面に対向して並設される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気式変位検出器。
【請求項６】
複数の前記被検出体が、前記回転軸の方向に重ね合わされて固定され、
前記複数の被検出体のそれぞれの前記円筒形状の円周面に対向して、前記検出体が並設される、請求項５に記載の磁気式変位検出器。
【請求項７】
対象物の変位を検出する磁気式変位検出器であって、
前記対象物に固定される複数の被検出体であって、前記被検出体と前記対象物とは第１の留め具を介して固定され、前記被検出体それぞれの間は第２の留め具を介して固定される被検出体と、
前記被検出体の移動に伴う磁束密度の変化を検知して前記被検出体の位置に応じた信号を個々に出力する複数の検出体と、
を備え、
前記複数の検出体のそれぞれは、前記複数の検出体のうちの少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に、前記被検出体における前記対象物との固定部でない領域または前記被検出体における前記第１の留め具の装着部分を含む領域が位置するように配置される、磁気式変位検出器。
【請求項８】
前記複数の検出体のうちのいずれかの検出体の磁束密度検出範囲に前記被検出体における前記第２の留め具の装着部分を含む領域が位置するときに、前記複数の検出体のうちの少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に、前記被検出体における前記対象物との固定部でない領域または前記被検出体における前記第１の留め具の装着部分を含む領域が位置するように、前記被検出体に、前記第１の留め具及び第２の留め具の装着部分が設けられる、請求項７に記載の磁気式変位検出器。
【請求項９】
前記第１の留め具及び第２の留め具は、ネジであり、
前記ネジの締結により、前記被検出体と前記対象物とが固定され、前記被検出体それぞれの間が固定される、請求項７または８に記載の磁気式変位検出器。
【請求項１０】
前記被検出体は、円筒形状を有し、
前記対象物の回転軸と前記被検出体の回転軸とが一致するように、前記被検出体それぞれの前記円筒形状の軸端面に前記第１の留め具及び第２の留め具が装着され、
前記複数の検出体のそれぞれは、前記被検出体の前記円筒形状の円周面に対向して並設される、請求項７〜９のいずれか一項に記載の磁気式変位検出器。
【請求項１１】
前記複数の検出体のそれぞれは、直線移動する前記対象物に固定された前記被検出体の直線移動方向に並設される、請求項１〜４及び７〜９のいずれか一項に記載の磁気式変位検出器。
【請求項１２】
前記検出体が出力した信号に基づき、前記対象物の変位情報を取得する信号処理部をさらに備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の磁気式変位検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出誤差を低減可能な磁気式変位検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械、鍛圧機械、射出成形機、産業機械、あるいはロボットには、工具やハンドなどの実際の位置を検出するために、工具及びハンドなどの軸（シャフト）や、工具やハンドに連結されたモータの軸（シャフト）の角度や位置を検出する磁気式変位検出器が取り付けられる。磁気式変位検出器には、回転軸の回転変位に関する情報（角度や角速度など）を取得する角度検出器や、リニアモータの軸などの直線変位に関する情報（位置や速度）を取得する直線位置検出器などがある。
【０００３】
磁気式変位検出器では、モータや軸などの変位検出の対象となる物（以下、「対象物」と称する。）に固定された被検出体の磁束密度を検出体にて検知し、検知された磁束密度の変化に基づき、角度、角速度、位置、速度などの変位情報を得ている。モータや軸などの対象物への被検出体の取り付けには、例えばネジの締結による固定ややきばめによる固定などが用いられる。対象物の寸法誤差の影響を避けたい場合や対象物が大型でやきばめが困難な場合には、被検出体を心出しできるように、対象物と被検出体のそれぞれの軸端面上でネジ留めにより固定することが多い。また、軸の振れの影響を避けるために被検出体の磁束密度を複数の検出体にて検知する場合がある。
【０００４】
例えば、モータロータと一体となってモータ中心軸線回りに回転する回転部と、この回転部の回転位置を検出する検出部と、前記モータロータの一方の軸端面から同心状態に延びているロータ中空部と、前記軸端面に対峙しているモータハウジングの部位から前記ロータ中空部の内部に突入しているブラケットとを有し、
前記回転部は、前記ロータ中空部の内部において前記モータロータに固定されており、
前記検出部は、前記ロータ中空部の内部において、前記回転部に対して、モータ半径方向に対峙する状態で、前記ブラケットに固定されており、
前記回転部は、円周方向に沿って多極着磁された円形外周面を備えたマグネットであり、
このマグネットは、前記ロータ中空部の内部において当該モータロータに同軸状態に固定されており、
前記検出部は、前記マグネットの円形外周面に対して一定の間隔で配置される複数個の磁気検出素子であり、
前記ロータ中空部は、前記軸端面の側の後側が大径中空部とされ、前側が小径中空部とされ、この小径中空部にはマグネット取り付け部材が圧入固定されており、このマグネット取り付け部材の後端面は前記大径中空部内に突入しており、この後端面に前記マグネットが固定されており、
前記ブラケットは、前記モータハウジングの後側端板に固定されている円環部材と、この円環部材の前側に同軸に固定され、前記ロータ中空部の前記大径中空部の内部に後側から突入している円筒部材と、この円筒部材の前側に同軸に固定された保持部材とを備え、この保持部材は、前方に開口していると共に前記マグネットを同軸状態で取り囲んでいる円筒部分を備えており、
当該円筒部分の内周面には、その円周方向に沿って、前記磁気検出素子が所定の角度間隔で取り付けられていることを特徴とするモータの回転位置検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
例えば、モータと一体的に回転する回転軸に、回転角度情報を検出するための回転位置検出用マグネットと、上記モータの駆動用コイルへの通電位置を検出するための磁極位置検出用マグネットと、が固定された磁気式エンコーダ装置において、上記回転軸に固定された一つの回転基体に対して、前記位置検出用マグネットと磁極位置検出用マグネットとが、互いに磁極位置関係を位置合わせされた状態で一体化して取り付けられていることを特徴とする磁気式エンコーダ装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４９６４３０３号公報
【特許文献２】特開２００１−００４４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
磁気式変位検出器では、モータや軸などの対象物に固定された被検出体の磁束密度の変化に基づき、角度、角速度、位置、あるいは速度などの変位情報を得る。対象物と被検出体とがネジ留めにより固定されると、被検出体のネジ留めによる固定部に応力がかかり、磁束密度に歪みが生じる。このため被検出体において、ネジ装着部分は、ネジ装着部分以外に比べて磁束密度の歪みが大きくなる。被検出体のネジ装着部分に生じる磁束密度の歪みは、磁気式変位検出器の検出精度に影響する。特に、軸の振れの影響を避けるために被検出体の磁束密度を複数の検出体にて検知する構成を有する磁気式変位検出器においては、複数の検出体により磁束密度の歪みが検知されるので、磁気式変位検出器の検出誤差がより大きなものとなる。したがって、対象物に留め具を介して固定された被検出体の磁束密度を検出体により検知して対象物の変位情報を得る磁気式変位検出器において、留め具による検出誤差への影響を低減する技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様によれば、対象物の変位を検出する磁気式変位検出器は、対象物に固定される被検出体と、被検出体の移動に伴う磁束密度の変化を検知して被検出体の位置に応じた信号を個々に出力する複数の検出体と、を備え、複数の検出体のそれぞれは、複数の検出体のうちの少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に、被検出体における対象物との固定部でない領域が位置するように配置される。
【０００９】
また、本開示の一態様によれば、対象物の変位を検出する磁気式変位検出器は、対象物に固定される複数の被検出体であって、被検出体と対象物とは第１の留め具を介して固定され、被検出体それぞれの間は第２の留め具を介して固定される被検出体と、被検出体の移動に伴う磁束密度の変化を検知して被検出体の位置に応じた信号を個々に出力する複数の検出体と、を備え、複数の検出体のそれぞれは、複数の検出体のうちの少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に、被検出体における対象物との固定部でない領域または被検出体における第１の留め具の装着部分を含む領域が位置するように配置される。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の一態様によれば、対象物に留め具を介して固定された被検出体の磁束密度を検出体により検知して対象物の変位情報を得る磁気式変位検出器において、留め具による検出誤差への影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の第１の実施形態による磁気式変位検出器の概略図である。
【図２】本開示の第１の実施形態による磁気式変位検出器を示す図であって、（Ａ）は被検出体と対象物との関係を示す分解斜視図であり、（Ｂ）は信号処理部を含む磁気式変位検出器の概略的な斜視図である。
【図３】従来の磁気式変位検出器の概略図である。
【図４】本開示の第１の実施形態による磁気式変位検出器において、３個の検出体が設けられる場合を例示する概略図である。
【図５】本開示の第２の実施形態による磁気式変位検出器の概略図である。
【図６】本開示の第２の実施形態による磁気式変位検出器を示す図であって、（Ａ）は被検出体と対象物との関係を示す分解斜視図であり、（Ｂ）は信号処理部を含む磁気式変位検出器の概略的な斜視図である。
【図７】本開示の第２の実施形態の検出体の配置の別の例を示す図であって、（Ａ）は、概略図であり、（Ｂ）は斜視図である。
【図８】本開示の第３の実施形態による磁気式変位検出器の概略図である。
【図９】本開示の第３の実施形態による磁気式変位検出器を示す図であって、（Ａ）は被検出体と対象物との関係を示す分解斜視図であり、（Ｂ）は信号処理部を含む磁気式変位検出器の概略的な斜視図である。
【図１０】本開示の第４の実施形態による磁気式変位検出器の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下図面を参照して、検出誤差を低減可能な磁気式変位検出器について説明する。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。図面に示される形態は実施するための一つの例であり、図示された実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
本開示の実施形態による磁気式変位検出器によって変位が検出される対象物の具体例としては、工作機械、鍛圧機械、射出成形機、産業機械、あるいはロボットなどにおける工具及びハンドなどの軸、モータの軸などがある。以下、磁気式変位検出器の実施形態についていくつか列記する。なお、以下の実施形態では、被検出体と対象物とを固定する留め具、及び被検出体どうしを固定する留め具として、例えばネジが用いられる。またあるいは、被検出体と対象物とを固定する留め具、及び被検出体どうしを固定する留め具として、ねじ以外の押え機構を有する留め具であってもよい。
【００１４】
図１は、本開示の第１の実施形態による磁気式変位検出器の概略図である。また、図２は、本開示の第１の実施形態による磁気式変位検出器を示す図であって、（Ａ）は被検出体と対象物との関係を示す分解斜視図であり、（Ｂ）は信号処理部を含む磁気式変位検出器の概略的な斜視図である。本開示の第１の実施形態による磁気式変位検出器１は、回転するモータや軸などの回転変位に関する情報を取得する角度検出器である。
【００１５】
対象物２の変位を検出する磁気式変位検出器１は、被検出体１１と、複数の検出体１２−１及び１２−２と、信号処理部１３とを備える。
【００１６】
被検出体１１は、対象物２に固定され、対象物２と一体的に移動する。被検出体１１と対象物２とを固定するための留め具として、例えばネジ２１がある。すなわち被検出体１１は、ネジ２１の締結により対象物２に固定される。図１では、被検出体１１の軸端面（被検出体１１の回転軸１００の軸方向に向いた端面）を示している。なお、図２に示すように、被検出体１１は、対象物２にネジ２１を介して直接的に固定されているが、対象物２との間に何からの部材を挟んで対象物２にネジ２１を介して間接的に固定されてもよい。
【００１７】
被検出体１１は、例えば円筒形状を有する磁気ドラムである。あるいは、被検出体１１は、例えばセンサギアであってもよい。被検出体１１の円筒形状の円周面には、歯車の歯部のような凹凸形状を有するトラック部４１が設けられる。トラック部４１は凹凸形状を有するので、後述する検出体１２−１及び１２−２により検出される磁束密度には、トラック部４１の形状に応じた変化が生じる。
【００１８】
被検出体１１の円筒形状の軸端面には、ネジ孔３１が設けられている。また、対象物２の回転軸１００と被検出体１１の回転軸１００とが一致するように、対象物２の軸端面においては、被検出体１１のネジ孔３１の各々に対応する位置に、ネジ孔３２が設けられる。ネジ２１が被検出体１１のネジ孔３１と対象物２のネジ孔３２とを貫通して締結されることにより、共通する回転軸１００を有した状態で被検出体１１と対象物２とを固定することができる。
【００１９】
検出体１２−１及び１２−２は、被検出体１１の回転に伴う磁束密度の変化を検知し、被検出体１１の位置に応じた信号を個々に出力する。検出体１２−１及び１２−２は、被検出体１１の円筒形状の円周面に対向して、周方向に沿って並設される。検出体１２−１と検出体１２−２とを結ぶ線が、被検出体１１の円筒形状の直径方向に沿うように各検出体が配置される。なお、図１及び図２に示す実施形態では検出体の個数を一例として２個としたが、３以上の個数であってもよい。よって、ここで記載した「検出体１２−１及び１２−２」は「複数の検出体」と読み替えることができる。
【００２０】
検出体１２−１及び１２−２の具体例としては、ホール素子のホール効果を用いて磁束密度を測定する磁気センサ、磁束密度によって抵抗値が変わる磁気抵抗素子を用いて磁束密度に対応した電圧を出力する磁気センサ、コイルの電磁誘導を用いた磁気センサ、などがある。検出体１２−１及び１２−２がいずれの形態の磁気センサで構成されるにしても、一般に磁気センサには、磁束密度が検出可能な範囲（「磁束密度検出範囲」と称する。）がある。磁気式変位検出器１においては、検出体１２−１及び１２−２の磁束密度検出範囲を考慮して、以下に説明するように検出体１２−１及び１２−２の配置位置並びに検出体１１におけるネジ２１の配置位置が決定される。
【００２１】
検出体１２−１及び１２−２は、被検出体１１（すなわち対象物２）の回転中のいずれの時点（瞬間）においても、検出体１２−１及び１２−２のうちの少なくとも１つ検出体の磁束密度検出範囲に、被検出体１１における対象物２との固定部でない領域である非固定部（すなわちネジ２１の装着部分を含まない領域）が位置するように配置される。被検出体１１における対象物２との固定部すなわち「ネジ２１の装着部分を含む領域」は、ネジ２１によって被検出体１１が対象物２に押さえ込まれる領域であるので、「押え部」と称することができる。また、被検出体１１における対象物２との固定部でない領域である非固定部すなわち「ネジ２１の装着部分を含まない領域」は、ネジ２１によって被検出体１１が対象物２に押さえ込まれない領域であるので、「非押え部」と称することができる。被検出体１１において、対象物２に固定するためのネジ２１の装着部分は、ネジ２１の装着部分以外に比べて、磁束密度の歪みが大きい。本実施形態では、被検出体１１（すなわち対象物２）の回転中、検出体１２−１及び１２−２のうちのいずれか一方の検出体の磁束密度検出範囲にネジ２１の装着部分を含む領域が位置するときは、もう一方の検出体の磁束密度検出範囲には対象物２との固定部でない領域である非固定部（ネジ２１の装着部分を含まない領域）が位置することになる。上述のように、検出体１２−１及び１２−２は、対象物２の回転軸１００の振れの影響を避けるためになって設けられるものである。「被検出体１１（すなわち対象物２）の回転中のいずれの時点においても、少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に被検出体１１における対象物２との固定部でない領域である非固定部が位置する」という位置関係は、対象物２の回転軸１００の振れの影響を避けるために設けられる検出体間で満たされるべきである。
【００２２】
被検出体１１には、対象物２と固定するためのネジ２１の装着部分であるネジ孔３１が設けられる。より詳しくは、検出体１２−１及び１２−２のうちのいずれかの検出体の磁束密度検出範囲に被検出体１１における対象物２との固定部（ネジ２１の装着部分を含む領域）が位置するときに、検出体１２−１及び１２−２のうちの少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に被検出体１１における対象物２との固定部でない領域である非固定部が位置するように、被検出体１１に、対象物２との固定部であるネジ２１が装着されるネジ孔３１が設けられる。例えば、図１では、ある時点における被検出体１１のネジ２１の位置を示しているが、当該時点において、検出体１２−２の磁束密度検出範囲に被検出体１１におけるネジ２１の装着部分を含む領域が位置し、かつ検出体１２−１の磁束密度検出範囲に被検出体１１における対象物２との固定部でない領域である非固定部（ネジ２１の装着部分を含まない領域）が位置する。
【００２３】
例えば、図１及び図２に示すように、検出体１２−１と検出体１２−２とが、被検出体１１の円筒形状における直径方向に沿って、互いに対向するように設けられる場合には、被検出体１１の軸端面上に、奇数個（図示の例では７個）のネジ孔３１を被検出体１１の円周方向に沿って等間隔に配置すれば、被検出体１１の回転中のいずれの時点においても、上述の「検出体１２−１及び１２−２のうちの少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に、被検出体１１における対象物２との固定部でない領域である非固定部（ネジ２１の装着部分を含まない領域）が位置する」という位置関係を満たすことができる。磁気式変位検出器１の設計に際しては、検出体１２−１及び１２−２が有する磁束密度検出範囲とネジ２１の大きさとを考慮して、被検出体１１の軸端面上に設けられるネジ孔３１の個数を決定するのが好ましい。例えば、検出体１２−１及び１２−２が有する磁束密度検出範囲が広い場合は、被検出体１１における対象物２との固定部の大きさを小さくするか、あるいは被検出体１１における対象物２との固定部の個数を減らすことで、上記位置関係を満たし易くなる。また例えば、検出体１２−１及び１２−２が有する磁束密度検出範囲が狭い場合は、被検出体１１における対象物２との固定部を大きくするか、あるいは被検出体１１における対象物２との固定部の個数を増やすことで、上記位置関係を満たし易くなる。被検出体１１における対象物２との固定部の大小は、ネジ２１の大小に依存し、被検出体１１における対象物２との固定部の個数は、ネジ孔３１の個数に依存する。
【００２４】
本実施形態によれば、被検出体１１の回転中、磁束密度が歪んだネジ２１の装着部分を含む領域を検知する検出体は最大でも１個のみであるので、従来例に比べて、ネジ２１による磁気式変位検知器の検出誤差への影響が低減される。なお、本実施形態において、被検出体１１の回転中に、検出体１２−１及び１２−２いずれの磁束密度検出範囲にも対象物２との固定部でない領域である非固定部（ネジ２１の装着部分を含まない領域）が位置する時点が発生するが、この場合は、そもそもネジ２１の装着部分を含まない領域ではネジ２１の装着に起因する磁束密度の歪みは発生しないので、磁気式変位検知器１の検出誤差への影響は発生しない。
【００２５】
上述のように、被検出体１１の円筒形状の円周面には、凹凸形状を有するトラック部４１が設けられているので、検出体１２−１及び１２−２は、回転する被検出体１１のトラック部４１の形状に応じた磁束密度の変化を検知し、被検出体１１の位置に応じた信号（磁束密度の変化に応じた信号）を個々に出力する。検出体１２−１及び１２−２は、例えば、検知した磁束密度が大きいほど、大きな振幅を有する信号（電気信号）を出力する。
【００２６】
信号処理部１３は、検出体１２−１及び１２−２がそれぞれ出力した信号に基づき、演算処理により対象物２の変位情報を取得する。なお、検出体１２−１及び１２−２は、対象物２の回転軸１００の振れの影響を避けるために１組となって設けられるものであるので、信号処理部１３は、検出体１２−１及び１２−２からそれぞれ出力された信号に基づいて、対象物２の単一の変位情報を取得する。対象物２の変位情報としては、対象物２の回転角度、回転角速度、あるいは回転角加速度などがある。信号処理部１３は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を有する演算処理装置により構成される。信号処理部１３は、取得した対象物２の変位情報を、外部装置３へ出力する。例えば、外部装置３は、工作機械の制御装置やロボットの制御装置である。外部装置３は、取得された対象物２の変位情報に基づいて所定の制御を実行することができる。
【００２７】
図３は、従来の磁気式変位検出器の概略図である。図３では、被検出体１１１の軸端面（すなわち、被検出体１１１の回転軸１００の軸方向に向いた端面）を示している。対象物２の回転軸１００の振れの影響を避けるために検出体１１２−１及び１１２−２が設けられる従来の磁気式変位検出器１０１において、検出体１１２−１及び１１２−２の両方の磁束密度検出範囲に、ネジ１２１の装着部分を含む領域が位置したとき、検出体１１２−１及び１１２−２は、ネジ１２１の応力に起因する歪みを含んだ磁束密度を検知し、当該歪みを含む磁束密度に応じた信号を信号処理部１１３へ出力する。信号処理部１１３は、磁束密度の歪みの影響を受けた信号に基づき、演算処理により対象物２の変位情報を取得する。よって、従来の磁気式変位検出器１０１の検出誤差は大きなものになる。これに対し、本実施形態では、被検出体１１の回転中のいずれの時点においても、少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に、被検出体１１における対象物２との固定部でない領域である非固定部が位置する。つまり、被検出体１１の回転中ネジ２１の応力に起因する歪みを含んだ磁束密度を検知する検出体は、最大でも１個のみであるので、従来例に比べて、ネジ２１（留め具）による磁気式変位検知器の検出誤差への影響が低減される。
【００２８】
なお、図１及び図２に示した実施形態では、検出体の個数を一例として２個としたが、３以上の個数であってもよい。図４は、本開示の第１の実施形態による磁気式変位検出器において、３個の検出体が設けられる場合を例示する概略図である。図４では、被検出体１１の軸端面（すなわち、被検出体１１の回転軸１００の軸方向に向いた端面）を示している。図４に示す例では、対象物２の回転軸１００の振れの影響を避けるために、検出体１２−１、１２−２及び１２−３が設けられる。検出体１２−１、１２−２及び１２−３は、被検出体１１の回転中のいずれの時点においても、検出体１２−１、１２−２及び１２−３のうちの少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に、被検出体１１における対象物２との固定部でない領域である非固定部（ネジ２１の装着部分を含まない領域）が位置するように配置される。例えば、図４に示すように、奇数個（図示の例では３個）の検出体１２−１、１２−２及び１２−３が被検出体１１の円周方向に沿って等間隔に設けられる場合には、被検出体１１の軸端面上に、偶数個（図示の例では８個）のネジ孔３１を被検出体１１の円周方向に沿って等間隔に配置すれば、上記位置関係を満たす。
【００２９】
図５は、本開示の第２の実施形態による磁気式変位検出器の概略図である。また、図６は、本開示の第２の実施形態による磁気式変位検出器を示す図であって、（Ａ）は被検出体と対象物との関係を示す分解斜視図であり、（Ｂ）は信号処理部を含む磁気式変位検出器の概略的な斜視図である。本開示の第２の実施形態による磁気式変位検出器１は、回転するモータや軸などの回転変位に関する情報を取得する角度検出器である。図５では、被検出体１１−２の軸端面（すなわち、被検出体１１の回転軸１００の軸方向に向いた端面）を示している。
【００３０】
第２の実施形態では、２個の被検出体１１−１及び１１−２が、回転軸１００の方向沿って対象物２に重ねて設けられ、対象物２と一体的に移動する。なお、図５及び図６に示す実施形態では被検出体の個数を一例として２個としたが、３以上の個数であってもよい。よって、ここで記載した「被検出体１１−１及び１１−２」は「複数の被検出体」と読み替えることができる。図５では、被検出体１１−２の軸端面（すなわち、被検出体１１の回転軸１００の軸方向に向いた端面）を示している。
【００３１】
被検出体１１−１と被検出体１１−２とは、ネジ２１の締結により固定される。また、被検出体１１−１及び１１−２と対象物２とは、ネジ２２の締結により固定される。被検出体１１−１及び１１−２の軸端面には、ネジ２１の装着部分であるネジ孔及びネジ２２の装着部分であるネジ孔３３が設けられ、対象物２の軸端面には、ネジ２２の装着部分であるネジ孔３２が設けられる。
【００３２】
検出体１２−１及び１２−２は、被検出体１１−１の円筒形状の円周面に対向して（すなわち検出体１２−１と検出体１２−２とを結ぶ線が、被検出体１１の円筒形状の直径方向に沿って）、周方向に沿って並設される。検出体１２−１及び１２−２は、被検出体１１−１の回転に伴う磁束密度の変化を検知し、被検出体１１の位置に応じた信号（磁束密度の変化に応じた信号）を個々に出力する。また、検出体１２−５及び１２−６は、被検出体１１−１の円筒形状の円周面に対向して（すなわち検出体１２−５と検出体１２−６とを結ぶ線が、被検出体１１の円筒形状の直径方向に沿って）、周方向に沿って並設される。検出体１２−５及び１２−６は、被検出体１１−２の回転に伴う磁束密度の変化を検知し、被検出体１１の位置に応じた信号（磁束密度の変化に応じた信号）を個々に出力する。検出体１２−１、１２−２、１２−５及び１２−６の具体例については、第１の実施形態に関して説明した通りである。
【００３３】
被検出体１１−１及び１１−２は、例えば円筒形状を有する磁気ドラムである。あるいは、被検出体１１−１及び１１−２は、例えばセンサギアであってもよい。被検出体１１−１のその円筒形状の円周面には、歯車の歯部のような凹凸形状を有するトラック部４１が設けられる。トラック部４１は凹凸形状を有するので、検出体１２−１及び１２−２により検出される磁束密度には、トラック部４１の形状に応じた変化が生じることになる。同様に、被検出体１１−２のその円筒形状の円周面にもトラック部４２が設けられ、このトラック部４２は凹形状または凸形状を有し、したがって検出体１２−５及び１２−６により検出される磁束密度には、トラック部４２の形状に応じた変化が生じることになる。なお、被検出体１１−１のトラック部４１及び被検出体１１−２のトラック部４２の形状はあくまでも一例である。例えば、被検出体１１−２のトラック部４２についても凹凸形状を有するようにし、かつ、トラック部４１の凹凸形状と位相が９０度ずれて構成されるようにすれば、検出体１２−１及び１２−２と検出体１２−５及び１２−６とから、Ａ相信号及びＢ相信号を出力させることができる。
【００３４】
第２の実施形態においては、検出体１２−１、１２−２、１２−５及び１２−６の磁束密度検出範囲を考慮して、例えば以下に説明するように検出体１２−１、１２−２、１２−５及び１２−６の位置、及び被検出体１１−１及び１１−２におけるネジ２１及び２２の配置位置が設計されるべきである。
【００３５】
例えば、図５及び６に示すように検出体１２−１と検出体１２−５、検出体１２−２と検出体１２−６とを回転軸１００の軸方向に重なるように配置すれば、各検出体の位置、及び被検出体１１−１及び１１−２におけるネジ２１及び２２の配置位置の設計を、第１の実施形態と同様に行うことができる。すなわち、被検出体１１−１及び１１−２の回転中のいずれの時点においても、検出体１２−１と検出体１２−５との組及び検出体１２−２と検出体１２−６との組のうちの少なくとも１組の磁束密度検出範囲に、被検出体１１−１及び１１−２における対象物２との固定部でない領域である非固定部（ネジ２１及び２２の装着部分を含まない領域）が位置することになるように、被検出体１１−１及び１１−２の周囲に検出体１２−１、１２−２、１２−５及び２−６が設けられる。これにより、検出体１２−１と検出体１２−５との組及び検出体１２−２と検出体１２−６との組のうちのいずれかの組の検出体の磁束密度検出範囲に被検出体１１−１及び１−２における対処物２との固定部である領域（ネジ２１及び２２の装着部分を含む領域）が位置するときには、検出体１２−１と検出体１２−５との組及び検出体１２−２と検出体１２−６との組のうちの少なくとも１組の検出体の磁束密度検出範囲に被検出体１１−１及び１１−２における対象物２との固定部でない領域である非固定部が位置する。
【００３６】
また、図５及び図６とは別の検出体の配置の例も考えられる。図７は、本開示の第２の実施形態の検出体の配置の別の例を示す図であって、（Ａ）は、概略図であり、（Ｂ）は斜視図である。図７に示すように、被検出体１１の円筒形状における直径方向に沿って、検出体１２−１と検出体１２−２とが互いに対向するように（すなわち検出体１２−１と検出体１２−２とを結ぶ線が、被検出体１１の円筒形状の直径方向に沿って）設けられかつ検出体１２−５と検出体１２−６とが互いに対向するように（すなわち検出体１２−５と検出体１２−６とを結ぶ線が、被検出体１１の円筒形状の直径方向に沿って）設けられる。検出体１２−１と検出体１２−２との組と、検出体１２−５と検出体１２−６との組とは９０度ずれて設けられる。被検出体１１の軸端面上には、ネジ２１とネジ２２との合計が奇数個となるようなネジを、被検出体１１の円周方向に沿って等間隔に配置する。これにより、検出体１２−１及び１２−２のうちのいずれかの検出体の磁束密度検出範囲に被検出体１１−１における対象物２との固定部である領域（ネジ２１及び２２の装着部分を含む領域）が位置するときには、検出体１２−１及び１２−２のうちの少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に被検出体１１−１における対象物２との固定部でない領域である非固定部が位置するようになる。同様に、検出体１２−５及び１２−６のうちのいずれかの検出体の磁束密度検出範囲に被検出体１１−２におけるネジ２１及び２２の装着部分を含む領域が位置するときには、検出体１２−５及び１２−６のうちの少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に被検出体１１−２における対象物２との固定部でない領域である非固定部が位置するようになる。
【００３７】
図５〜図７に示した第２の実施形態において、信号処理部１３は、検出体１２−１及び１２−２がそれぞれ出力した信号に基づき、演算処理により対象物２（被検出体１１−１）の変位に関する第１の情報を取得し、検出体１２−５及び１２−６がそれぞれ出力した信号に基づき、演算処理により対象物２（被検出体１１−２）の変位に関する第２の情報を取得する。対象物２の変位に関する第１の情報及び第２の情報としては、対象物２の回転角度、回転角速度、回転角加速度、あるいは１回転信号などがある。取得したい対象物２の変位情報の種類に応じて、被検出体１１−１に設けられるスリット部４１の形状、被検出体１１−２に設けられるスリット部４２の形状、及び信号処理部１３における演算処理内容を適宜設計すればよい。信号処理部１３は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を有する演算処理装置により構成される。信号処理部１３は、取得した対象物２の変位に関する第１及び第２の情報を、外部装置３へ出力する。例えば、外部装置３は、工作機械の制御装置やロボットの制御装置である。外部装置３は、取得された対象物２の変位に関する第１及び第２の情報に基づいて所定の制御を実行することができる。
【００３８】
図８は、本開示の第３の実施形態による磁気式変位検出器の概略図である。また、図９は、本開示の第３の実施形態による磁気式変位検出器を示す図であって、（Ａ）は被検出体と対象物との関係を示す分解斜視図であり、（Ｂ）は信号処理部を含む磁気式変位検出器の概略的な斜視図である。本開示の第３の実施形態による磁気式変位検出器１は、回転するモータや軸などの回転変位に関する情報を取得する角度検出器である。
【００３９】
第３の実施形態は、第２の実施形態の変形例である。第３の実施形態も、第２の実施形態と同様、２個の被検出体１１−１及び１１−２は、回転軸１００の方向沿って対象物２に重ねて設けられ、対象物２と一体的に移動する。なお、図８及び図９に示す第３の実施形態では被検出体の個数を一例として２個としたが、３以上の個数であってもよい。よって、ここで記載した「被検出体１１−１及び１１−２」は「複数の被検出体」と読み替えることができる。図８では、被検出体１１−２の軸端面（すなわち、被検出体１１の回転軸１００の軸方向に向いた端面）を示している。
【００４０】
ネジ２２は、被検出体１１−１及び１１−２と対象物２とを固定するものである。例えば、対象物２に対するネジ２２の装着部分としてタップ加工によりネジ孔３２（雌ネジ）が形成される。一方、被検出体１１−１及び１１−２に対しては、ネジ２２の装着部分として、タップ加工されていない単なる貫通孔が形成される。ネジ２２を、被検出体１１−１及び１１−２に設けられた貫通孔に通し、さらに対象物２に設けられたネジ孔３２に締結すれば、ネジ２２の頭部の座面によって被検出体１１−１が対象物２の方向に押さえつけられ、被検出体１１−１及び１１−２と対象物２とを固定することができる。その際、ネジ２２は被検出体１１−１及び１１−２に対しては貫通孔を貫通するのみであるので、被検出体１１−１及び１１−２におけるネジ２２の配置位置を含む領域の磁束密度の歪みは、被検出体１１−１及び１１−２におけるネジ２１の「締結」による配置位置（ネジ孔３２）を含む領域の磁束密度の歪みに比べて小さい。第３の実施形態では、検出体１２−１と検出体１２−５との組及び検出体１２−２と検出体１２−６との組のうちの少なくとも１組の磁束密度検出範囲に、「被検出体１１−１及び１１−２における対象物２との固定部でない領域である非固定部（ネジ２１及びネジ２２いずれの装着部分を含まない領域）」または「被検出体１１−１及び１１−２におけるネジ２２の装着部分を含む領域」が位置するように、被検出体１１−１及び１１−２の周囲に検出体１２−１、１２−２、１２−５及び１２−６が配置される。検出体１２−１と検出体１２−５との組及び検出体１２−２と検出体１２−６との組のうちのいずれか一方の検出体の組の磁束密度検出範囲に、ネジ２１の装着部分を含む領域が位置する時点においては、もう一方の検出体の磁束密度検出範囲には、「被検出体１１−１及び１１−２における対象物２との固定部でない領域である非固定部」または「ネジ２２の装着部分を含む領域」が位置することになる。「被検出体１１−１及び１１−２における対象物２との固定部でない領域である非固定部」は、磁束密度の歪みはない。また、「ネジ２２の装着部分を含む領域」は、「ネジ２１の装着部分を含む領域」に比べ、磁束密度の歪みは小さい。よって、第３の実施形態による磁気式変位検出器１によっても、ネジ２１による磁気式変位検知器の検出誤差への影響が低減される。
【００４１】
図１０は、本開示の第４の実施形態による磁気式変位検出器の概略図である。本開示の第４の実施形態による磁気式変位検出器１は、リニアモータの軸などの直線変位に関する情報を取得する直線位置検出器である。
【００４２】
直線移動する対象物２に肯定される被検出体１１の側面には、歯車の歯部のような凹凸形状を有するトラック部（図示せず）が設けられる。トラック部は凹凸形状を有するので、検出体１２−１及び１２−２により検出される磁束密度には、トラック部の形状に応じた変化が生じる。被検出体１１の、トラック部が設けられた側面とは異なる面から、対象物２が接する面に向けて、タップ加工によりネジ孔が設けられる。ネジ孔を介したネジ２１の締結により被検出体１１と対象物２とが固定される。これにより、被検出体１１は、対象物２と一体的に直線移動する。
【００４３】
検出体１２−１及び１２−２は、被検出体１１の直線移動に伴う磁束密度の変化を検知し、被検出体１１の位置に応じた信号を個々に出力する。検出体１２−１及び１２−２は、直線移動する対象物２に固定された被検出体１１の直線移動方向に並設される。なお、図１０に示す実施形態では検出体の個数を一例として２個としたが、３以上の個数であってもよい。よって、ここで記載した「検出体１２−１及び１２−２」は「複数の検出体」と読み替えることができる。なお、検出体１２−１及び１２−２の具体例については、第１の実施形態に関して説明した通りである。
【００４４】
検出体１２−１及び１２−２は、被検出体１１（すなわち対象物２）の直線移動中のいずれの時点においても、検出体１２−１及び１２−２のうちの少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に、被検出体１１におけるネジ２１の装着部分を含まない領域が位置することになるように、被検出体１１の周囲に設けられる。すなわち、検出体１２−１及び１２−２のうちのいずれかの検出体の磁束密度検出範囲に被検出体１１におけるネジ２１の装着部分を含む領域が位置するときに、検出体１２−１及び１２−２のうちの少なくとも１つの検出体の磁束密度検出範囲に被検出体１１におけるネジ２１の装着部分を含まない領域が位置するよう、被検出体１１に、ネジ２１の装着部分であるネジ孔が設けられる。
【００４５】
上述の検出体１２−１及び１２−２と被検出体１１におけるネジ２１の装着部分を含まない領域との位置関係が、被検出体１１の直線移動中のいずれの時点においても成り立つように、検出体１２−１及び１２−２の位置、及び被検出体１１におけるネジ２１の配置位置が設計されるべきである。例えば、図１０に示すように、検出体１２−１と検出体１２−２とが、被検出体１１の直線移動方向に沿って並んで設けられる場合には、被検出体１１に設けられるネジ２１の装着部分の配置間隔を、「検出体１２−１または１２−２の磁束密度検出範囲についての被検出体１１の直線移動方向に沿った長さ」よりも十分に長くすれば、上記位置関係を満たす。
【００４６】
第４の実施形態では、被検出体１１の直線移動中のいずれの時点においても上述の位置関係が成り立つので、検出体１２−１及び１２−２のうちのいずれか一方の検出体の磁束密度検出範囲に、ネジ２１の装着部分を含む領域が位置する時点においては、もう一方の検出体の磁束密度検出範囲には、ネジ２１の装着部分を含まない領域が位置する。よって、２つの検出体１２−１及び１２−２にて被検出体１１の磁束密度を検知しても、ネジ２１の装着に起因する歪みを含んだ磁束密度を検出する検出体は最大でも１個のみとなるので、従来例に比べて、ネジ２１（留め具）による磁気式変位検知器の検出誤差への影響が低減される。なお、本実施形態において、被検出体１１（すなわち対象物２）の回転中に、検出体１２−１及び１２−２いずれの磁束密度検出範囲にもネジ２１の装着部分を含まない領域が位置する時点が発生するが、この場合は、ネジ２１の装着部分を含まない領域ではネジ２１の装着に起因する磁束密度の歪みは発生しないので、ネジ２１（留め具）による磁気式変位検知器の検出誤差への影響はそもそも発生しない。
【符号の説明】
【００４７】
１    磁気式変位検出器
２    対象物
３    外部装置
１１、１１−１、１１−２    被検出体
１２−１、１２−２、１２−３、１２−４、１２−５、１２−６    検出体
１３    信号処理部
２１、２２    ネジ
３１、３２    ネジ孔
３３    貫通孔
４１、４２    トラック部
１００    回転軸
【図１】
2020038141.tif 000003
【図２】
2020038141.tif 000004
【図３】
2020038141.tif 000005
【図４】
2020038141.tif 000006
【図５】
2020038141.tif 000007
【図６】
2020038141.tif 000008
【図７】
2020038141.tif 000009
【図８】
2020038141.tif 000010
【図９】
2020038141.tif 000011
【図１０】
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