(57)【要約】【課題】回転体の回転数や回転速度等を低温から高温までの広い温度範囲においてリアルタイムに高精度に検出できるようにする。【解決手段】円周方向に複数の凹凸１２を有する回転体１４の少なくともその回転数を非接触で検出する回転センサ１０Ａにおいて、それぞれ同じ方向を向いた２つの端面２０ａ及び２０ｂを有する曲げ部２６を具備し、かつ、第２の端面２０ｂが回転体１４の凹凸１２に対向するように配置されたコア２０と、該コア２０に取り付けられ、高周波電流ｉが供給される１次コイル２２と、コア２０に取り付けられた２次コイル２４とを有するセンサ本体１６と、回転体１４の回転に伴って、少なくとも２次コイル２４を通る磁束の変化に基づいて２次コイル２４に誘導される起電圧Ｖ２を検出することにより、回転体１４の少なくともその回転数を検出する検出回路１８とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周に沿って間隔を置いて形成された複数の切除部を有する回転体の回転を非接触で検出する回転センサであって、
前記回転体に対向する２つの端面を有する曲げ部を具備し、前記２つの端面のうち、少なくとも１つの端面が前記回転体の前記切除部に対向するように配置されたコアと、
前記コアの前記一方の端面の近くに取り付けられた励磁コイルと、
前記コアの前記他方の端面の近くに取り付けられた検出コイルと、
前記検出コイルに誘導される起電力を検出する検出回路とを備え、前記回転体の回転時に前記コアの端面が前記複数の切除部を通過することによって前記検出コイルに生じる前記起電力の大きさの変化に基づいて前記回転体の回転を検出することを特徴とする回転センサ。
【請求項２】
請求項１記載の回転センサにおいて、前記コアは、前記２つの端面のうち、１つの端面が前記回転体の主面に対向し、他の端面が前記回転体の前記切除部に対向するように配置されることを特徴とする回転センサ。
【請求項３】
請求項１記載の回転センサにおいて、前記コアは、前記２つの端面が前記回転体の前記切除部に対向するように配置されることを特徴とする回転センサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転センサにおいて、前記切除部は、前記回転体の外縁に沿って間隔をおいて形成された凹部であることを特徴とする回転センサ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転センサにおいて、前記切除部は、前記回転体の回転方向に沿って間隔をおいて形成された孔であることを特徴とする回転センサ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転センサにおいて、前記検出回路は、前記検出コイルに誘導される前記起電力の大きさの変化に対応するパルスに基づいて前記回転体の回転を検出することを特徴とする回転センサ。
【請求項７】
請求項６記載の回転センサにおいて、前記検出回路は、前記パルス数に基づいて前記回転体の回転数、回転速度又は回転角度を決定することを特徴とする回転センサ。
【請求項８】
請求項６記載の回転センサにおいて、前記検出回路は、前記パルス周波数を電圧に変換することによって、前記回転体の回転数、回転速度又は回転角度を決定することを特徴とする回転センサ。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転センサにおいて、
前記回転体に対し前記回転センサを複数配置し、各検出回路からの検出出力に基づいて前記回転体の回転方向を検出する回路を有することを特徴とする回転センサ。
【請求項１０】
物体が接近することを非接触で検出する近接センサにおいて、
前記物体に対向する配置される２つの端面を有する曲げ部を具備するコアと、
前記コアの前記一方の端面の近くに取り付けられた励磁コイルと、
前記コアの前記他方の端面の近くに取り付けられた検出コイルと、
前記検出コイルに誘導される起電力を検出する検出回路とを備え、前記物体と前記コアの前記端面との間の距離が変化する際に前記検出コイルに生じる前記起電力の大きさの変化に基づいて前記物体が該近接センサに接近又はそれから遠ざかることを検出することを特徴とする近接センサ。
【請求項１１】
物体が接近することを非接触で検出する物体検知方法において、
２つの端面を有する曲げ部を具備するコアであって、該コアの一方の前記端面の近くに取り付けられた励磁コイルと、該コアの他方の前記端面の近くに取り付けられた検出コイルとを備えるコアの前記２つの端面を前記物体に対向するように配置し、
前記物体と前記コアの前記端面との間の距離が変化する際に前記検出コイルに生じる前記起電力の大きさの変化を検出し、
前記起電力の大きさの変化に基づいて前記物体が該近接センサに接近又はそれから遠ざかることを検出することを特徴とする物体検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温から高温までの広い温度範囲において、円周方向に複数の凹凸を有する回転体の少なくともその回転数、回転角度及び回転方向を非接触で検出する回転センサ及び回転検出方法と、物体が少なくとも接近することを非接触で検出する近接センサ及び物体検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転速度計としては、（１）磁気による渦電流を用いたもの、（２）発光・受光素子を利用したもの、（３）ホール素子を用いて磁束方向変化を捕らえる方法を用いたものがある。
【特許文献１】特開平８−２３３８４３号公報
【特許文献２】特開２００２−１７０３１６号公報
【特許文献３】特開２００３−１３９５６４号公報  磁気による渦電流を用いたものとしては、互いに隣接する磁石および磁気センサを、これら磁石および磁気センサの配列方向に相対移動可能な導電性移動体に対向配置し、磁石が移動体に誘起させる渦電流と移動体内に誘起される発電電流とが発生する磁界を磁気センサで検出し、移動体の移動速度を検出するようにした装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
発光・受光素子を用いたものとしては、ディスクを載置するターンテーブルと、該ターンテーブルに吸着し、該ターンテーブルに載置されたディスクを固定するためのクランパと、前記ターンテーブルに回転力を付与するためのモータと、を有するディスク装置に、ディスクの回転数を検出するための回転数検出手段、例えば、発光素子および受光素子を備えた光センサと、前記クランパと一体に設けられ、前記発光素子からの光を反射する反射板とを設けるようにしたものが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
磁気ホール素子を用いたものとしては、磁性回転体の接近を検出するホール素子、ホール素子に隣接してホール素子に磁界を印加する永久磁石と、ホール素子、永久磁石及びホール素子と電気的に接続されたターミナルを搭載した本体部と、ターミナルを外部へ導出するための端子部を内装したコネクタ部とを備えた回転センサが提案されている（例えば特許文献３参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の回転速度計においては、高温から低温までの温度環境、粉塵環境、コスト高、壊れ難さ、耐震動性、耐衝撃性、リアルタイム性などで問題があった。
【０００６】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、回転体の回転数や回転速度等をリアルタイムに高精度に検出することができ、しかも、電気磁気ノイズを含む環境ノイズに対して大きな耐性を持ち、高温から低温までの温度環境、粉塵環境にも耐性を有すると共に、コストの低廉化に有利であり、壊れ難さ、耐振動性、耐衝撃性にも貢献できる回転センサ及び回転検出方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、物体の接近又は遠ざかることを非接触で、かつ、精度よく検出し、しかも、電気磁気ノイズを含む環境ノイズに対して、大きな耐性を持ち、高温から低温までの温度環境、粉塵環境にも耐性を有すると共に、コストの低廉化に有利であり、壊れ難さ、耐振動性、耐衝撃性にも貢献する近接センサ及び物体検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回転センサは、複数の切除部を有する回転体の少なくともその回転数を非接触で検出する回転センサにおいて、それぞれ同じ方向を向いた２つの端面を有する曲げ部を具備し、かつ、前記２つの端面のうち、少なくとも１つの端面が前記回転体の前記切除部に対向するように配置されたコアと、前記コアに取り付けられ、交流信号が供給される１次コイルと、前記コアに取り付けられた２次コイルとを有するセンサ本体と、前記回転体の回転に伴って、少なくとも前記２次コイルを通る磁束の変化に基づいて前記２次コイルに誘導される起電圧を検出することにより、前記回転体の少なくともその回転数を検出する検出回路とを有することを特徴とする。
【０００９】
そして、前記コアは、前記２つの端面のうち、１つの端面が前記回転体の主面に対向し、かつ、他の端面が前記回転体の前記切除部に対向するように配置されていてもよい。あるいは、前記コアは、前記２つの端面が前記回転体の前記切除部に対向するように配置されていてもよい。
【００１０】
また、前記切除部は、前記回転体の円周方向に形成された複数の凹凸であってもよい。この場合、前記コアは、前記１つの端面が前記回転体の凸部に対向する位置にあるとき、前記他の端面も同じ凸部に対向する位置とされ、前記１つの端面が前記回転体の凹部に対向する位置にあるとき、前記他の端面も同じ凹部に対向する位置とされるように配置されていてもよい。
【００１１】
前記検出回路は、検出した前記２次コイルに誘導される前記起電力の周波数に基づいて前記回転体の回転速度を検出する回路を有するようにしてもよい。
【００１２】
また、前記構成において、前記センサ本体を有し、前記検出回路は、各センサ本体からの起電力に基づいて前記回転体の回転方向を検出する回路を有するようにしてもよい。
【００１３】
次に、本発明に係る回転検出方法は、複数の切除部を有する回転体の少なくともその回転数を検出する回転検出方法において、それぞれ同じ方向を向いた２つの端面を有する曲げ部を具備したコアと、前記コアに取り付けられ、交流信号が供給される１次コイルと、前記コアに取り付けられた２次コイルとを有するセンサ本体を用意し、前記センサ本体を、前記コアの前記２つの端面のうち、少なくとも１つの端面が前記回転体の前記切除部に対向するように配置し、前記回転体の回転に伴って、少なくとも前記２次コイルを通る磁束の変化に基づいて前記２次コイルに誘導される起電圧を検出することにより、前記回転体の少なくともその回転数を検出することを特徴とする。
【００１４】
次に、本発明に係る近接センサは、物体が少なくとも接近することを非接触で検出する近接センサにおいて、それぞれ同じ方向を向いた２つの端面を有する曲げ部を具備し、かつ、前記２つの端面が前記物体に対向するように配置されたコアと、前記コアに取り付けられ、交流信号が供給される１次コイルと、前記コアに取り付けられた２次コイルとを有するセンサ本体と、前記物体が前記コアに接近又は前記コアから遠ざかることに伴って、少なくとも前記２次コイルを通る磁束の変化に基づいて前記２次コイルに誘導される起電圧を検出することにより、前記物体の接近又は遠ざかることを検出する検出回路とを有することを特徴とする。
【００１５】
次に、本発明に係る物体検知方法は、物体が少なくとも接近することを非接触で検出する物体検知方法において、それぞれ同じ方向を向いた２つの端面を有する曲げ部を具備したコアと、前記コアに取り付けられ、交流信号が供給される１次コイルと、前記コアに取り付けられた２次コイルとを有するセンサ本体を用意し、前記センサ本体を、前記コアの前記２つの端面が前記回転体の前記凹凸に対向するように配置し、前記物体が前記コアに接近又は前記コアから遠ざかることに伴って、少なくとも前記２次コイルを通る磁束の変化に基づいて前記２次コイルに誘導される起電圧を検出することにより、前記物体の接近又は遠ざかることを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る回転センサ及び回転検出方法によれば、回転体の回転数や回転速度等をリアルタイムに高精度に検出することができ、しかも、電気磁気ノイズを含む環境ノイズに対して、大きな耐性を持ち、高温から低温までの温度環境、粉塵環境にも耐性を有すると共に、コストの低廉化に有利であり、壊れ難さ、耐振動性、耐衝撃性にも貢献できる。
【００１７】
また、本発明に係る近接センサ及び物体検知方法は、物体の接近又は遠ざかることを非接触で、かつ、精度よく検出することができ、しかも、電気磁気ノイズを含む環境ノイズに対して、大きな耐性を持ち、高温から低温までの温度環境、粉塵環境にも耐性を有すると共に、コストの低廉化に有利であり、壊れ難さ、耐振動性、耐衝撃性にも貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る回転センサ、回転検出方法、近接センサ及び物体検知方法の実施の形態例について図１Ａ〜図１１を参照しながら説明する。
【００１９】
まず、本発明に係る回転センサ及び回転検出方法の実施の形態例について図１Ａ〜図１０を参照しながら説明する。
【００２０】
第１の実施の形態に係る回転センサ１０Ａは、図１Ａ又は図１Ｂに示すように、複数の切除部１１を有する回転体１４の少なくともその回転数を非接触で検出する回転センサであって、センサ本体１６と、検出回路１８とを有する。
【００２１】
切除部１１は、図１Ａに示すように、回転体１４の円周に沿って形成されていて回転中心から放射状に形成された複数の凹凸１２であってもよいし、図１Ｂに示すように、回転体１４に設けられた複数の貫通孔１３であってもよい。以下の説明では、図１Ａに示すように、円周方向に複数の凹凸１２が形成された回転体１４を主体に説明する。
【００２２】
センサ本体１６は、コア２０と、該コア２０に取り付けられた１次コイル（励磁コイル）２２と、コア２０に取り付けられた２次コイル（検出コイル）２４とを有する。２次コイル２４には検出回路１８が接続されている。
【００２３】
コア２０は、図２Ａに示すように、それぞれ同じ方向を向いた２つの端面（第１の端面２０ａ及び第２の端面２０ｂ）を有する曲げ部２６を具備する。曲げ部２６は、例えばＵ字状、コ字状、Ｃ字状等に形成されている。すなわち、曲げ部２６の「曲げ」は、湾曲や屈曲を含む意である。図１の例では、Ｕ字状に形成した場合を示している。コア２０は、例えばフェライト鉄心等の磁性体にて構成することができる。
【００２４】
１次コイル２２には、高周波発生器２８が接続されており、該高周波発生器２８から高周波電流ｉが１次コイル２２に供給されるようになっている。
【００２５】
一方、回転体１４は、例えば磁性体にて平板状に形成され、その外周部に円周方向に複数の凹凸１２（凹部３０と凸部３２が繰り返された凹凸１２）が形成されている。図１の例では、複数の凸部３２（又は凹部３０）の配列ピッチをほぼ同一とした場合を想定しているが、配列ピッチが場所によって異なっていてもよい。なお、回転体１４は、磁性体で構成されていることが好ましいが、磁性体と非磁性体（銅やアルミニウム等）とが混合された材料で構成されていてもよい。
【００２６】
そして、この実施の形態では、センサ本体１６のコア２０を、第１及び第２の端面２０ａ及び２０ｂのうち、第１の端面２０ａが回転体１４の１つの主面１４ａに対向し、かつ、第２の端面２０ｂが回転体１４の凹凸１２に対向するように配置される。つまり、コア２０を回転体１４の面に対し垂直方向に配置し、コア２０の第１の端面２０ａを、常時、回転体１４の主面１４ａに対向させ、第２の端面２０ｂを回転体１４の回転時に凹部３０が通過する経路の上に配置し、回転体１４が回転するに伴って、第２の端面２０ｂに対し回転体１４の複数の凸部３２の側面（回転体１４の主面１４ａの一部）が、順番に対向することになるようにする。
【００２７】
ここで、第１の実施の形態に係る回転センサ１０Ａの検出原理を図２Ａ〜図５を参照しながら説明する。
【００２８】
まず、高周波発生器２８から１次コイル２２に高周波電流ｉを供給すると、１次コイル２２に流れる電流の変化によって、コア２０には電流ｉの変化に応じた磁力線の束（磁束）が通過することになる。
【００２９】
このとき、２次コイル２４を通る磁束の変化に基づいて２次コイル２４に起電力が誘導される。ここで、２次コイル２４の巻数をＮ、２次コイル２４を通る磁束がΔφだけ変化したとすれば、２次コイル２４に誘導される起電力Ｖ２は、次
式のように表される。
【００３０】
Ｖ２＝Ｎ×（Δφ／Δｔ）
従って、センサ本体１６だけで考えると、磁束の変化は、１次コイル２２に供給される電流ｉの変化に比例することになり、２次コイル２４から出力される電圧（起電力Ｖ２）は、図３に示すように、１次コイル２２に供給される電流ｉの周波数とほぼ同じ周波数を有する波形となる。
【００３１】
この状態で、回転体１４の回転に伴って、コア２０の第２の端面２０ｂに凸部３２が対向していないとき、すなわち、図２Ｂに示すように、凹部３０の空間３４が対向しているときは、コア２０から漏れる磁束が多くなる。そのため、磁束の変化に基づく２次コイル２４の出力電圧Ｖ２は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、１次コイル２２に供給される高周波電流ｉの変化に比例する（周波数はほぼ同じになる）が、そのピーク値（振幅）Ｐ１は小さいものとなる。
【００３２】
回転体１４の回転に伴って、図２Ａに示すように、コア２０の第２の端面２０ｂに凸部３２が対向した場合、コア２０と凸部３２によって、見かけ上、リングコア（磁束ループ３６）が形成された形となるため、コア２０から漏れる磁束が少なくなる。そのため、磁束の変化に基づく２次コイル２４の出力電圧Ｖ２は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、１次コイル２２に供給される高周波電流ｉの変化に比例し（周波数がほぼ同じになる）、かつ、そのピーク値（振幅）Ｐ２は、コア２０の第２の端面２０ｂに凸部３２が対向していない場合よりも大きくなる。
【００３３】
すなわち、２次コイル２４からは、回転体１４の回転に伴って、小さいピーク値（振幅）Ｐ１の高周波電圧Ｖａと、大きいピーク値（振幅）Ｐ２の高周波電圧Ｖｂとが交互に出力されることになる。
【００３４】
一方、検出回路１８は、図５に示すように、２次コイル２４から出力される電圧Ｖ２のエンベロープ波形Ｓｅを検出する検波回路３８と、該検波回路３８から出力されたエンベロープ波形Ｓｅを矩形のパルス波形に整形してパルス列信号Ｓｐとして出力する波形整形回路４０とを有する。
【００３５】
上述したように、コア２０の第２の端面２０ｂが、凹部３０の空間３４（図２Ｂ参照）と対向している場合と、凸部３２と対向している場合とで、２次コイル２４から出力される電圧Ｖ２のピーク値（振幅）がＰ１とＰ２で変化する（図４Ｂ参照）。従って、検波回路３８からは、図４Ｃに示すように、回転体１４の凸部３２と凹部３０に対応したエンベロープ波形Ｓｅが出力され、波形整形回路４０からは、図４Ｄに示すように、例えばコア２０の第２の端面２０ｂに回転体１４の凸部３２が対向したタイミングで矩形のパルス波形Ｐｗが現れるパルス列信号Ｓｐが出力されることになる。このパルス列信号Ｓｐに含まれるパルス波形Ｐｗの数（パルス数）を計数することで、回転体１４の回転数が検出されることになる。なお、図５に示すように、波形整形回路４０の後段に、該波形整形回路４０から出力されるパルス列信号Ｓｐに含まれるパルス波形Ｐｗを計数するカウンタ４２を接続することによって、回転体１４の回転数が数値データＤｓとして取り出すことができ、コンピュータ等のデジタル処理に好適となる。それにより瞬間スピードの計算ができ、ＡＢＳ制御などにへの利用が可能になる。その場合、リアルタイム性が良く、より良いＡＢＳ制御を達成することができる。
【００３６】
ところで、波形整形回路４０から出力されるパルス列信号Ｓｐに含まれるパルス波形Ｐｗの出力タイミング、すなわち、パルス周期Ｔｐ（図４Ｄ参照）は、コア２０の第２の端面２０ｂに回転体１４の凸部３２が対向したタイミングとほぼ同じであることから、回転体１４の回転速度が速くなれば、パルス周期Ｔｐが短く（周波数が高く）なり、回転速度が遅くなれば、パルス周期Ｔｐが長く（周波数が低く）なる。従って、図５に示すように、波形整形回路４０の後段に、周波数−電圧変換回路４４を接続することによって、該周波数−電圧変換回路４４からは、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、回転体１４の回転速度に応じて電圧レベルが変化する電圧信号Ｖｐを取り出すことができる。図６の例では、回転体１４の回転速度が速くなるに応じて、パルス列信号Ｓｐの周波数が高くなり、電圧信号Ｖｐの電圧レベルも高くなっている場合を示している。例えば周波数−電圧変換回路４４からは、回転体１４が停止していれば０Ｖ、回転体１４が低速で回転していれば３Ｖ、回転体１４が中速で回転していれば６Ｖ、回転体１４が高速で回転していれば９Ｖが出力されることになる。
【００３７】
このように、第１の実施の形態に係る回転センサ１０Ａにおいては、従来のオープンな磁束の微小な変化を検出するタイプと異なり、回転体１４の回転中に、コア２０と回転体１４との間で磁束ループ３６が完成するか否かを検出するようにしたので、回転体１４の回転に伴う凹凸１２の移動を大きな振幅変化として捉えることができ、回転体１４の回転数や回転速度等をリアルタイムに高精度に検出することができる。また、回転体１４の回転に伴う凹凸１２の移動を大きな振幅変化として捉えることは、近接感度の向上につながり、電気磁気ノイズを含む環境ノイズに対して、大きな耐性を持つ。これは、高温から低温までの温度環境、粉塵環境にも耐性を有し、しかも、簡単な構成で組み立てることができるため、コストの低廉化にもつながり、壊れ難さ、耐振動性、耐衝撃性にも貢献できる。
【００３８】
これは、切除部１１が図１Ｂに示すように回転体１４に設けられた貫通孔１３でも同様である。すなわち、コア２０の第２の端面２０ｂに貫通孔１３が対向した場合、コア２０から漏れる磁束が多くなるため、２次コイル２４の出力電圧Ｖ２のピーク値（振幅）は小さいものとなり、コア２０の第２の端面２０ｂに貫通孔１３が対向しない場合、見かけ上、リングコア（磁束ループ３６）が形成された形となるため、２次コイル２４の出力電圧Ｖ２のピーク値（振幅）は大きくなる。なお、図１Ｂにおいては、コア２０の第２の端面２０ｂが、回転体１４の一点鎖線ｍに示す円周に沿って形成された貫通孔１３に対向するように位置させた例を示しているが、その他、図示しないが、コア２０の第１の端面２０ａが対向する円周、すなわち、二点鎖線ｎで示す円周に沿って貫通孔が形成されていてもよい。この場合、回転体の回転に伴って、コア２０の第１の端面２０ａが該貫通孔に対向することになるため、上記と同様に、２次コイル２４の出力電圧Ｖ２を監視することによって、回転体１４の回転数等をリアルタイムで検出することができる。
【００３９】
次に、第２の実施の形態に係る回転センサ１０Ｂについて図７〜図８Ｂを参照しながら説明する。なお、第１の実施の形態と対応する部材は同符号を付してその重複説明を省略する。
【００４０】
この第２の実施の形態に係る回転センサ１０Ｂは、図７に示すように、上述した第１の実施の形態に係る回転センサ１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、コア２０の２つの端面２０ａ及び２０ｂが回転体１４の凹凸１２に対向するように、コア２０が配置されている点で異なる。
【００４１】
具体的には、コア２０は、第１及び第２の端面２０ａ及び２０ｂが共に回転体１４の外周面に対向するように配置されている。従って、図８Ａに示すように、第１の端面２０ａが回転体１４の凸部３２に対向する位置にあれば、第２の端面２０ｂも同じ凸部３２に対向する位置とされ、図８Ｂに示すように、第１の端面２０ａが回転体１４の凹部３０に対向する位置にあるとき、第２の端面２０ｂも同じ凹部３０に対向する位置となる。
【００４２】
そして、回転体１４の回転に伴って、図８Ｂに示すように、コア２０の第１及び第２の端面２０ａ及び２０ｂに凹部３０が対向した場合は、コア２０から漏れる磁束が多くなるため、磁束の変化に基づく２次コイル２４の出力電圧Ｖ２は、１次コイル２２に供給される高周波電流ｉの変化に比例する（周波数はほぼ同じになる）が、そのピーク値（振幅）Ｐ１は小さいものとなる（図４Ｂ参照）。
【００４３】
回転体１４の回転に伴って、図８Ａに示すように、コア２０の第１及び第２の端面２０ａ及び２０ｂに凸部３２が対向した場合は、コア２０と凸部３２によって、見かけ上、リングコア（磁束ループ３６）が形成された形となって、コア２０から漏れる磁束が少なくなるため、磁束の変化に基づく２次コイル２４の出力電圧Ｖ２は、１次コイル２２に供給される高周波電流ｉの変化に比例し（周波数がほぼ同じになる）、かつ、そのピーク値（振幅）Ｐ２は、コア２０の第１及び第２の端面２０ａ及び２０ｂに凹部３０が対向した場合よりも大きくなる（図４Ｂ参照）。
【００４４】
従って、この第２の実施の形態においても、検出回路１８の波形整形回路４０からは、例えばコア２０の第１及び第２の端面２０ａ及び２０ｂに回転体１４の凸部３２が対向したタイミングで矩形のパルス波形Ｐｗが現れるパルス列信号Ｓｐが出力されることになる。また、波形整形回路４０の後段に周波数−電圧変換回路４４を接続することによって、回転体１４の回転速度に応じて電圧レベルが変化する電圧信号Ｖｐを取り出すことができる。
【００４５】
このように、第２の実施の形態に係る回転センサ１０Ｂにおいても、上述した第１の実施の形態に係る回転センサ１０Ａと同様に、回転体１４の回転数や回転速度等をリアルタイムに高精度に検出することができる。近接感度も高いため、電気磁気ノイズを含む環境ノイズに対して、大きな耐性を持ち、高温から低温までの温度環境、粉塵環境にも耐性を有する。しかも、コストの低廉化に有利であり、壊れ難さ、耐振動性、耐衝撃性にも貢献できる。
【００４６】
第１の実施の形態に係る回転センサ１０Ａと、第２の実施の形態に係る回転センサ１０Ｂのいずれを使用するかは、回転体１４の厚みｔ（図１、図２Ａ、図７及び図８Ａ参照）や回転体１４の周辺の構造等を考慮して使用すればよい。例えば回転体１４の厚みｔが薄い場合、第１及び第２の端面２０ａ及び２０ｂを共に１つの凸部３２に対向させることは困難であるから、第１の実施の形態に係る回転センサ１０Ａを使用すればよい。反対に、回転体１４の厚みｔが厚い場合は、コア２０の第２の端面２０ｂが凹部３０の空間３４に対向したとしても、凹部３０の底部を通じて磁束が入り込み、見かけ上、リングコア（磁束ループ）が形成される場合があるため、２次コイル２４から出力される電圧Ｖ２のピーク値（振幅）にほとんど変化が生じない場合がある。従って、この場合は、第２の実施の形態に係る回転センサ１０Ｂを使用すればよい。
【００４７】
なお、図１Ｂに示すように、回転体１４に凹凸１２ではなく、複数の貫通孔１３が形成されている場合においては、第１の実施の形態に係る回転センサ１０Ａが最適である。
【００４８】
次に、第３の実施の形態に係る回転センサ１０Ｃについて図９〜図１０Ｂを参照しながら説明する。
【００４９】
この第３の実施の形態に係る回転センサ１０Ｃは、図９に示すように、２つのセンサ本体（第１のセンサ本体１６Ａと第２のセンサ本体１６Ｂ）を使用する。第１及び第２のセンサ本体１６Ａ及び１６Ｂの後段には検出回路１８が接続されている。
【００５０】
検出回路１８は、第１のセンサ本体１６Ａの後段に接続された第１の検波回路３８Ａと、該第１の検波回路３８Ａの後段に接続された第１の波形整形回路４０Ａと、第２のセンサ本体１６Ｂの後段に接続された第２の検波回路３８Ｂと、該第２の検波回路３８Ｂの後段に接続された第２の波形整形回路４０Ｂと、これら第１及び第２の波形整形回路４０Ａ及び４０Ｂの後段に接続された回転方向検出回路４６とを有する。
【００５１】
回転方向検出回路４６は、第１の波形整形回路４０Ａからの第１のパルス列信号Ｓｐ１に含まれるパルス波形の出力タイミングと第２の波形整形回路４０Ｂからの第２のパルス列信号Ｓｐ２に含まれるパルス波形の出力タイミングとの違いから回転体１４の回転方向を検出する。
【００５２】
そして、この第３の実施の形態においては、第２の実施の形態に係る回転センサ１０Ｂと同様の配置で説明すると、図９に示すように、例えば回転体１４が停止しているとき、第１のセンサ本体１６Ａを、そのコア２０の第１及び第２の端面２０ａ及び２０ｂが凸部３２ａに対向するように配置し、第２のセンサ本体１６Ｂを、そのコア２０の第１及び第２の端面２０ａ及び２０ｂが別の凸部３２ｂと凹部３０との境界（図９の例では凸部３２ａ寄りの境界）に対向するように配置する。
【００５３】
図９の配置において、回転体１４が正回転（例えば図９から見て時計回り：矢印Ｍで示す）に回転したとき、図１０Ａに示すように、第１の波形整形回路４０Ａから出力される第１のパルス列信号Ｓｐ１のパルス波形Ｐｗ１の立ち上がり時点ｔ１が、第２の波形整形回路４０Ｂから出力される第２のパルス列信号Ｓｐ２のパルス波形Ｐｗ２の立ち上がり時点ｔ２よりも早いことから、回転方向検出回路４６からは、正回転であることを示す例えば論理「０１」が出力されることになる。
【００５４】
反対に、回転体１４が逆回転（例えば図９から見て反時計回り：矢印Ｎで示す）に回転したとき、図１０Ｂに示すように、第１の波形整形回路４０Ａから出力される第１のパルス列信号Ｓｐ１のパルス波形Ｐｗ１の立ち上がり時点ｔ１が、第２の波形整形回路４０Ｂから出力される第２のパルス列信号Ｓｐ２のパルス波形Ｐｗ２の立ち上がり時点ｔ２よりも遅いことから、回転方向検出回路４６からは、逆回転であることを示す例えば論理「１０」が出力されることになる。
【００５５】
このように、第３の実施の形態に係る回転センサ１０Ｃにおいては、２つのセンサ本体１６Ａ及び１６Ｂを配置することで、容易に回転体１４の回転方向を検出することができる。なお、第１のセンサ本体１６Ａあるいは第２のセンサ本体１６Ｂを通じて回転体１４の回転数や回転速度が検出されることはもちろんである。
【００５６】
図９の例では、第２の実施の形態に係る回転センサ１０Ｂと同様の配置で説明したが、第１の実施の形態に係る回転センサ１０Ａの配置でも構わないし、第１及び第２の実施の形態に係る回転センサ１０Ａ及び１０Ｂの配置の組み合わせでもよい。もちろん、３つ以上のセンサ素子を配置するようにしてもよい。
【００５７】
また、回転体１４の１回転を検出するためには、回転体の周囲の凹または凸の数を予め数え、その数に対応するパルス（又はパルス間の間隔数）を計測することによって決定してもよく、所定の位置に、他の凹凸と回転方向に沿った距離の異なる凹又は凸部を形成し、それによって発生するパルス幅の異なるパルスを検出することによって決定してもよい。
【００５８】
次に、本実施の形態に係る近接センサ５０について図１１を参照しながら説明する。なお、図１と対応するものについては同符号を記してその重複説明を省略する。
【００５９】
この近接センサ５０は、図１１に示すように、上述した第１の実施の形態に係る回転センサ１０Ａのセンサ本体１６とほぼ同様のセンサ本体が使用される。
【００６０】
すなわち、センサ本体１６は、コア２０と、該コア２０に取り付けられた１次コイル２２と、コア２０に取り付けられた２次コイル２４とを有する。２次コイル２４には検出回路１８が接続されている。検出回路１８は、少なくとも検波回路３８（図５参照）を有する。
【００６１】
１次コイル２２には、高周波発生器２８が接続されており、該高周波発生器２８から高周波信号ｉが１次コイル２２に供給されるようになっている。
【００６２】
そして、高周波発生器２８から１次コイル２２に高周波信号ｉを供給することによって、２次コイル２４からは、１次コイル２２に供給される電流ｉの周波数とほぼ同じ周波数を有する電圧Ｖ２が出力される。
【００６３】
この状態で、物体５２がセンサ本体１６から遠ざかった位置にある場合は（二点鎖線で示す）、コア２０から漏れる磁束が多くなるため、磁束の変化に基づく２次コイル２４の出力電圧Ｖ２は、１次コイル２２に供給される高周波電流ｉの変化に比例する（周波数はほぼ同じになる）が、そのピーク値（振幅）Ｐ１は小さいものとなる（図４Ｂ参照）。
【００６４】
物体５２がセンサ本体１６に接近して、物体１６の一部がコア２０の第１及び第２の端面２０ａ及び２０ｂに対向した時点（物体１６が実線で示す位置にある時点）で、コア２０と物体５２によって、見かけ上、リングコア（磁束ループ３６）が形成された形となるため、コア２０から漏れる磁束が少なくなり、磁束の変化に基づく２次コイル２４の出力電圧Ｖ２は、１次コイル２２に供給される高周波電流ｉの変化に比例し（周波数がほぼ同じになる）、かつ、そのピーク値（振幅）Ｐ２は、物体５２が遠ざかっている場合よりも大きくなる（図４Ｂ参照）。
【００６５】
このように、本実施の形態に係る近接センサ５０においては、検出回路１８における検波回路３８（図５参照）の出力波形を監視することで、物体５２の接近又は遠ざかることを非接触で、かつ、精度よく検出することができる。
【００６６】
すなわち、従来のオープンな磁束の微小な変化を検出するタイプと異なり、コア２０の第１及び第２の端面２０ａ及び２０ｂを近接する対象（物体５２）に向けることにより、磁束ループ３６が完成するか否かを検出するので、大きな振幅変化として検出することができる。
【００６７】
しかも、本実施の形態に係る近接センサ５０は、近接感度を大きく取ることができるため、電気磁気ノイズを含む環境ノイズに対して、大きな耐性を持つ。また、コアの両端と物体との間隔の小さな距離変化も大きな電圧変化として捉えることができ、検出精度が高いという利点がある。
【００６８】
なお、本発明に係る回転センサ、回転検出方法、近接センサ及び物体検知方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、図１２に、図１Ａの第１の実施の形態に係る回転センサの変形例を示す。その例では、回転センサによって検出する回転体には回転中心に向かって凹凸３０，３２が形成されている。その凹凸３０，３２のそれぞれの上方に回転センサのコア２０の端面２０ａ，２０ｂを配置することによってその回転体の回転数等を検知する。また、図１３に、図７の第２の実施の形態に係る回転センサの変形例を示す。その例では、回転センサによって検出する回転体には回転中心に向かって凹凸３０，３２が形成されている。その凹部３０又は凸部３２に回転センサのコア２０の端面２０ａ及び端面２０ｂを配置することによってその回転体の回転数等を検知する。また、図示しないが、図１３に示す回転センサのセンサ本体１６よりも大きくて略Ｃ字状に変形したセンサ本体を用い、そのセンサ本体１６の両端面２０ａ及び２０ｂのそれぞれによって凸部３２の両側面のそれぞれを挟み込むように、センサ本体を配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る回転センサの構成を一部省略して示す斜視図であり、図１Ａは、回転中心から外側に向かって凹凸が形成された回転体に対応した例を示し、図１Ｂは、複数の貫通孔が形成された回転体に対応した例を示す。
【図２】図２Ａは、コアの第２の端面と回転体の凸部とが対向した状態を示す説明図であり、図２Ｂは、コアの第２の端面と回転体の凹部の空間とが対向した状態を示す説明図である。
【図３】図３は、１次コイルの高周波電流を流した際に、２次コイルに誘導される起電力（出力電圧）の波形を示す図である。
【図４】図４Ａは、センサ本体と凹部及び凸部とが対向するタイミングを示す図であり、図４Ｂは、２次コイルの出力電圧を示す波形図であり、図４Ｃは、検波回路から出力されるエンベロープ波形を示す図であり、図４Ｄは、波形整形回路から出力されるパルス列信号を示す波形図である。
【図５】図５は、検出回路の構成を示すブロック図である。
【図６】図６Ａは、回転体の回転速度が変化する様子を示す図であり、図６Ｂは、波形整形回路から出力されるパルス列信号の周波数が回転体の回転速度によって変化する様子を示す波形図であり、図６Ｃは、周波数−電圧変換回路から出力される電圧波形を示す図である。
【図７】図７は、第２の実施の形態に係る回転センサの構成を一部省略して示す斜視図であって、回転中心から外側に向かって凹凸が形成された回転体に対応した例を示す斜視図である。
【図８】図８Ａは、コアの第１及び第２の端面と回転体の凸部とが対向した状態を示す説明図であり、図８Ｂは、コアの第１及び第２の端面と回転体の凹部とが対向した状態を示す説明図である。
【図９】図９は、第３の実施の形態に係る回転センサを示す構成図である。
【図１０】図１０Ａは、回転体を正回転させた際の第１及び第２のパルス列信号の波形を示す図であり、図１０Ｂは、回転体を逆回転させた際の第１及び第２のパルス列信号の波形を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施の形態に係る近接センサを示す構成図である。
【図１２】図１２は、図１Ａの第１の実施の形態に係る回転センサの変形例を示す斜視図であって、回転中心に向かって凹凸が形成された回転体に対応した例を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、図７の第２の実施の形態に係る回転センサの変形例を示す斜視図であって、回転中心に向かって凹凸が形成された回転体に対応した例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…回転センサ  １２…凹凸  １４…回転体  １４ａ…主面  １６…センサ本体  １８…検出回路  ２０…コア  ２０ａ…第１の端面  ２０ｂ…第２の端面  ２２…１次コイル  ２４…２次コイル  ２６…曲げ部  ２８…高周波発生器  ３０…凹部  ３２…凸部  ３６…磁束ループ  ３８…検波回路  ４０…波形整形回路  ４４…周波数−電圧変換回路  ４６…回転方向検出回路  ５０…近接センサ  ５２…物体
【図１】
2006126096.tif 000003
【図２】
2006126096.tif 000004
【図３】
2006126096.tif 000005
【図４】
2006126096.tif 000006
【図５】
2006126096.tif 000007
【図６】
2006126096.tif 000008
【図７】
2006126096.tif 000009
【図８】
2006126096.tif 000010
【図９】
2006126096.tif 000011
【図１０】
2006126096.tif 000012
【図１１】
2006126096.tif 000013
【図１２】
2006126096.tif 000014
【図１３】
2006126096.tif 000015