(57)【要約】【課題】本発明は、直線差動トランスのコアを回転／直動変換機構を介して直動させることにより、回転軸の多回転角度検出を直線差動トランスの出力電圧で行うことを目的とする。【解決手段】本発明による多回転角度検出器は、筒状ケース(1)内に設けられた直線差動トランス(20)のコア(7)に、筒状ケース(1)内に設けられた回転／直動変換機構(21)の回転軸(4)の直動する接続体(6)に接続し、前記回転軸(4)の多回転を前記直線差動トランス(20)の出力電圧(VA-VB)で検出する構成である。【選択図】図１
2010210309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状ケース(1)の内壁(1a)に設けられた筒状ボビン(2)に配設された直線差動トランス用巻線(22)と、前記直線差動トランス用巻線(22)の内側で往復直動自在に配設されたコア(7)と、前記コア(7)の一端に接続された接続体(6)と、前記筒状ケース(1)の一端(1b)にベアリング(3)を介して回転自在に設けられ前記筒状ケース(1)内に配設された回転軸(4)と、前記回転軸(4)の端部に形成され前記接続体(6)と係合する係合孔(5)と、よりなり、前記直線差動トランス用巻線(22)とコア(7)により直線差動トランス(20)を形成し、前記接続体(6)と係合孔(5)により回転／直動変換機構(21)を形成し、前記回転軸(4)の多回転角度を前記直線差動トランス(20)の出力電圧(VA-VB)で検出することを特徴とする多回転角度検出器。
【請求項２】
前記接続体(6)はねじ又はボールスクリュで構成され、前記係合孔(5)はメスねじ孔よりなり、前記接続体(6)が前記係合孔(5)内に螺入し、前記回転軸(4)の回転により前記コア(7)が直線差動トランス用巻線(22)に対して直線移動することを特徴とする請求項１記載の多回転角度検出器。
【請求項３】
前記筒状ケース(1)の他端(1c)に設けられた端栓板(1A)と前記コア(7)との間に配設されたスプリング(9)を有し、前記スプリング(9)により前記コア(7)及び前記接続体(6)は、前記係合孔(5)側へ付勢されていることを特徴とする請求項１又は２記載の多回転角度検出器。
【請求項４】
前記筒状ボビン(2)には、軸方向(A)に沿って形成されたリニアガイド(11)が形成され、前記接続体(6)に設けられたリニアガイドピン(10)は、前記リニアガイド(11)に摺動接触していることにより、前記回転軸(4)の回転時における前記接続体(6)の回転止めを行うようにしたことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の多回転角度検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多回転角度検出器に関し、特に、直線差動トランスのコアを回転／直動変換機構を介して直動させることにより、回転軸の多回転角度検出を直線差動トランスの出力電圧で行うための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種の直線差動トランスとしては、例えば、特許文献１及び２で示される構成が採用され、この直線差動トランスのコアを有するプローブに対して、独立して構成された回転／直動変換機構を接続して多回転角度を検出する構成は採用されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３１１７３７号公報
【特許文献２】特開２０００−７４６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の直線差動トランス及び多回転角度検出器は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、直線差動トランス自体は直線位置のみしか検出することができないため、回転角度を検出するためには、この直線差動トランスとは別体で構成された回転／直動変換機構を直線差動トランスのプローブの端部に接続しなければならず、装置全体としては大型化し、小型化の要望に応じることは困難であった。
【０００５】
また、回転検出器としては、エンコーダ、レゾルバ、回転型差動トランス等があるが、エンコーダは、アブソリュートエンコーダ又は減速機を有する多回転検出型エンコーダがあるが、何れも、車載用等の過酷な環境で使用されることが多く、耐久性に問題があった。
また、レゾルバの場合は検出角が３６０°、回転型差動トランスは最大で４０°程度であり、３６０°以上の角度検出の要望に応じることは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による多回転角度検出器は、筒状ケースの内壁に設けられた筒状ボビンに配設された直線差動トランス用巻線と、前記直線差動トランス用巻線の内側で往復直動自在に配設されたコアと、前記コアの一端に接続された接続体と、前記筒状ケースの一端にベアリングを介して回転自在に設けられ前記筒状ケース内に配設された回転軸と、前記回転軸の端部に形成され前記接続体と係合する係合孔と、よりなり、前記直線差動トランス用巻線とコアにより直線差動トランスを形成し、前記接続体と係合孔により回転／直動変換機構を形成し、前記回転軸の多回転角度を前記直線差動トランスの出力電圧で検出する構成であり、また、前記接続体はねじ又はボールスクリュで構成され、前記係合孔はメスねじ孔よりなり、前記接続体が前記係合孔内に螺入し、前記回転軸の回転により前記コアが直線差動トランス用巻線に対して直線移動する構成であり、また、前記筒状ケースの他端に設けられた端栓板と前記コアとの間に配設されたスプリングを有し、前記スプリングにより前記コア及び前記接続体は、前記係合孔側へ付勢されている構成であり、また、前記筒状ボビンには、軸方向に沿って形成されたリニアガイドが形成され、前記接続体に設けられたリニアガイドピンは、前記リニアガイドに摺動接触していることにより、前記回転軸の回転時における前記接続体の回転止めを行うようにした構成である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による多回転角度検出器は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、筒状ケースの内壁に設けられた筒状ボビンに配設された直線差動トランス用巻線と、前記直線差動トランス用巻線の内側で往復直動自在に配設されたコアと、前記コアの一端に接続された接続体と、前記筒状ケースの一端にベアリングを介して回転自在に設けられ前記筒状ケース内に配設された回転軸と、前記回転軸の端部に形成され前記接続体と係合する係合孔と、よりなり、前記直線差動トランス用巻線とコアにより直線差動トランスを形成し、前記接続体と係合孔により回転／直動変換機構を形成し、前記回転軸の多回転角度を前記直線差動トランスの出力電圧で検出することにより、回転／直動変換機構を筒状ケース内に収納して小型化ができ、７２０°の角度検出ができる。また、耐環境性を向上させることができる。
また、前記接続体はねじ又はボールスクリュで構成され、前記係合孔はメスねじ孔よりなり、前記接続体が前記係合孔内に螺入し、前記回転軸の回転により前記コアが直線差動トランス用巻線に対して直線移動することにより、回転／直動変換機構の小型化を達成することができる。
また、前記筒状ケースの他端に設けられた端栓板と前記コアとの間に配設されたスプリングを有し、前記スプリングにより前記コア及び前記接続体は、前記係合孔側へ付勢されていることにより、回転／直動変換機構のねじ係合のバックラッシを防止することができる。
また、前記筒状ボビンには、軸方向に沿って形成されたリニアガイドが形成され、前記接続体に設けられたリニアガイドピンは、前記リニアガイドに摺動接触していることにより、前記回転軸の回転時における前記接続体の回転止めを行うようにしたことにより、回転直動変換機構のコアを有する接続体の回転止めを容易に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による多回転角度検出器を示す断面図である。
【図２】図１の直線差動トランスの巻線を示す結線図である。
【図３】図１の直線差動トランスの出力電圧を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、直線差動トランスのコアを回転／直動変換機構を介して直動させることにより、回転軸の多回転角度検出を直線差動トランスの出力電圧で行うようにした多回転角度検出器を提供することを目的とする。
【実施例】
【００１０】
以下、図面と共に本発明による多回転角度検出器の好適な実施の形態について説明する。
図１において符号１で示されるものは全体形状が円筒状をなす筒状ケースであり、この筒状ケース１の内壁１ａに設けられた筒状ボビン２の外周位置には１次巻線Ｐ及び一対の２次巻線Ｓ１、Ｓ２からなる直線差動トランス用巻線２２が設けられている。
【００１１】
前記筒状ケース１内の一端１ｂ側には、一対のベアリング３を介して回転軸４が回転自在に設けられており、この回転軸４の端部に形成された大径部４ａには、その軸心位置にメスねじ孔からなる係合孔５が設けられている。
【００１２】
前記係合孔５内には、オスねじを外周に有するねじ又はボールスクリュからなる接続体６が螺入により係合しており、この接続体６の端部にはプローブとしてのコア７が設けられ、このコア７は前記各巻線Ｐ、Ｓ１、Ｓ２の軸心に位置し、軸方向Ａに沿って往復直動移動することができるように構成されている。
【００１３】
前記筒状ケース１の他端１ｃには、板状をなす端栓板１Ａがワッシャ８を介して固定して設けられており、この端栓板１Ａと前記コア７との間には、スプリング９が介装され、前記コア７及び接続体６は常時、前記回転軸４及び係合孔５側に付勢されている。
前記スプリング９による付勢により、前記係合孔５であるメスねじ孔に対して接続体６のねじ又はボールスクリュが付勢されるため、ねじ同志の隙間により発生するガタ（バックラッシ）が除去される。
【００１４】
前記接続体６の端部には、直線状のリニアガイドピン１０が設けられており、前記筒状ボビン２の内壁２ａには直線状のリニアガイド１１が設けられている。
前記リニアガイドピン１０は、前記リニアガイド１１に摺動接触し、前記回転軸４を回転させた場合に、前記接続体６がつれ回りすることのないように構成されている。
【００１５】
前記筒状ボビン２に設けられた各巻線Ｐ、Ｓ１、Ｓ２と前記接続体６及びコア７とにより直線差動トランス（ＬＶＤＴ）２０が構成され、前記回転軸４と係合孔５と接続体６により、回転／直動変換機構２１が構成されている。
【００１６】
前記各巻線Ｐ、Ｓ１、Ｓ２とコア７との関係は、図２に示されるように構成され、前記コア７の収縮側＋Ｘ及び伸長側−Ｘへの直線移動に応じて、出力側である２次巻線Ｓ１からは出力電圧ＶＡ、２次巻線Ｓ２からは出力電圧ＶＢが出力される。
【００１７】
前記各出力電圧ＶＡ、ＶＢは、図３で示されるように、出力電圧の形態は、１次巻線Ｐに加えられる励磁電圧の位相と同相又は逆相の電圧で、図２では各巻線Ｓ１、Ｓ２が逆極直列接続であるため、図３のＶＡ−ＶＢの出力特性となる。
【００１８】
前述の図３の出力電圧ＶＡ−ＶＢは、電気的ナル位置０を境として、位相が１８０度反転し、この出力電圧ＶＡ−ＶＢはコア７の変位に比例する範囲を直線範囲として出力される。
【００１９】
次に、動作について説明する。まず、回転軸４が図示しない被検出軸により回転すると、回転／直動変換機構２１によって接続体６が直動すると、コア７が直動し、その時の出力電圧ＶＡ−ＶＢが図示しない信号変換器により、アナログ又はデジタル信号として出力される。
【００２０】
前述の場合、前記回転軸４の大径部４ａの係合孔５の長さを長くすればするほど、接続体６を介してのコア７の直動ストロークは長くなるため、例えば、回転軸４の回転角度を少なくとも７２０°以上（多回転）、検出することができる。
また、前記回転軸４の係合孔５の長さを一定長とすると、この係合孔５のメスねじと接続体６のねじ又はボールスクリュのねじ又はスクリュのピッチをより小さくすることによって、回転軸４のより一層多回転（例えば、７２０°以上）状態の回転角度を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明による多回転角度検出器は、回転角度検出だけではなく、リニアモータにも適用可能である。
【符号の説明】
【００２２】
１    筒状ケース
１ａ    内壁
１ｂ    一端
１ｃ    他端
２    筒状ボビン
３    ベアリング
４    回転軸
４ａ    大径部
Ａ    軸方向
Ｐ    １次巻線
Ｓ１    ２次巻線
Ｓ２    ２次巻線
５    係合孔（メスねじ孔）
６    接続体（ねじ又はボールスクリュ）
１Ａ    端栓板
８    ワッシャ
９    スプリング
１０    リニアガイドピン
１１    リニアガイド
２０    直線差動トランス（ＬＶＤＴ）
２１    回転／直動変換機構
【図１】
2010210309.tif 000003
【図２】
2010210309.tif 000004
【図３】
2010210309.tif 000005