(57)【要約】【課題】検出対象の検出範囲を広くとることができる位置検出装置を提供する。【解決手段】位置検出装置１は、被検出部と連動する一対の検出対象４（第１検出対象４ａ及び第２検出対象４ｂ）と、第１検出対象４ａ及び第２検出対象４ｂの間に配置された２つの検出コイル３（第１検出コイル３ａ及び第２検出コイル３ｂ）と、検出コイル３のインダクタンス変化から被検出部の位置を求める位置演算部５とを備える。被検出部が動くとき、第１検出対象４ａ及び第２検出対象４ｂのうち、一方が検出コイル３から離れると、他方が検出コイル３に近づく動きをとる。位置演算部５は、第１検出コイル３ａ及び第２検出コイル３ｂのインダクタンスの減算値を求め、この値から被検出部の位置を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出コイルの磁界により検出対象に渦電流を発生させ、被検出部が動いて前記検出コイルと前記検出対象との間の距離が変わると前記渦電流が変化し、その渦電流に応じて変化する前記検出コイルのインダクタンスを基に、前記被検出部の位置を求める位置検出装置において、
同一特性を有する一対の前記検出対象を設けて、それらの間に前記検出コイルを配置し、一対の前記検出対象に挟まれた前記検出コイルのインダクタンス変化を基に、位置演算部により前記被検出部の位置を検出する
ことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記検出コイルは、平行に並べられた複数コイルからなり、
前記位置演算部は、複数の前記検出コイルから入力する検出信号を基に、前記被検出部の位置を検出する
請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
複数の前記検出コイルは、同一形状に形成されている
請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記検出対象は、金属板からなる
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記被検出部は、回動の軸回りに回る動きをとるものであり、
一対の前記検出対象は、前記被検出部の回動時、前記被検出部の前記軸回りに一体回動する
請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項６】
一対の前記検出対象は、前記被検出部の移動範囲の一端に位置するとき、一方の検出対象が前記検出コイルと平行に位置し、前記被検出部の移動範囲の他端に位置するとき、他方の検出対象が前記検出コイルと平行に位置する
請求項５に記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象の位置を検出する位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検出対象の位置を検出する位置検出装置として、検出対象としての金属部を検出コイルに対向配置させ、この金属部が移動したときの検出コイルのインダクタンスの変化を検出することにより、検出対象の位置を検出する渦電流式のものが周知である（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５０５５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の位置検出装置においては、検出対象の検出範囲を広くとることができれば、種々の装置や機器に使用可能となる。よって、検出対象の検出範囲を拡大したいニーズがあった。
【０００５】
本発明の目的は、検出対象の検出範囲を広くとることができる位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記問題点を解決する位置検出装置は、検出コイルの磁界により検出対象に渦電流を発生させ、被検出部が動いて前記検出コイルと前記検出対象との間の距離が変わると前記渦電流が変化し、その渦電流に応じて変化する前記検出コイルのインダクタンスを基に、前記被検出部の位置を求める構成において、同一特性を有する一対の前記検出対象を設けて、それらの間に前記検出コイルを配置し、一対の前記検出対象に挟まれた前記検出コイルのインダクタンス変化を基に、位置演算部により前記被検出部の位置を検出する。
【０００７】
本構成によれば、一対の検出対象の間に検出コイルを配置するようにしたので、被検出部が動いて検出対象及び検出対象の間の距離が変化するとき、一方の検出対象が検出コイルから離れていくが、他方の検出対象が検出コイルに近づいてくる動きをとる。このため、例えば検出対象を１つのみ設けた構成と比較して、同じインダクタンスの変化量に対し、検出対象を広範囲に亘り移動させることが可能となる。よって、検出対象の検出範囲を広くとることが可能となる。
【０００８】
前記位置検出装置において、前記検出コイルは、平行に並べられた複数コイルからなり、前記位置演算部は、複数の前記検出コイルから入力する検出信号を基に、前記被検出部の位置を検出することが好ましい。この構成によれば、複数コイルから入力する検出信号を基に被検出部の位置を検出するので、位置検出を広い範囲で行うのに十分なインダクタンス変化を確保することが可能となる。
【０００９】
前記位置検出装置において、複数の前記検出コイルは、同一形状に形成されていることが好ましい。この構成によれば、検出コイルを複数設けるにあたって、同じ検出コイルを設ければ済むので、装置構成を簡素化するのに有利となる。
【００１０】
前記位置検出装置において、前記検出対象は、金属板からなることが好ましい。この構成によれば、位置検出に必要な十分な大きさの渦電流を発生させることが可能となる。
前記位置検出装置において、前記被検出部は、回動の軸回りに回る動きをとるものであり、一対の前記検出対象は、前記被検出部の回動時、前記被検出部の前記軸回りに一体回動することが好ましい。この構成によれば、回動の軸回りに回動する被検出部の位置（回転角）を、広い範囲で検出することが可能となる。
【００１１】
前記位置検出装置において、一対の前記検出対象は、前記被検出部の移動範囲の一端に位置するとき、一方の検出対象が前記検出コイルと平行に位置し、前記被検出部の移動範囲の他端に位置するとき、他方の検出対象が前記検出コイルと平行に位置することが好ましい。この構成によれば、被検出部が移動範囲の一端及び他端のそれぞれの位置のとき、検出対象を検出コイルに対して平行に対向配置させることが可能となるので、位置検出に十分な渦電流の変化を検出対象に生じさせることが可能となる。このため、例えば検出対象が離間していくときの検出コイルのインダクタンス変化と、検出対象が接近してくるときの検出コイルのインダクタンス変化とを用いて、位置検出に好適なインダクタンス変化を生じさせることが可能となる。よって、検出対象の検出範囲の拡大に一層有利となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、位置検出装置において、検出対象の検出範囲を広くとることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態の位置検出装置の構成図。
【図２】位置検出装置を側方から見たときの作動図。
【図３】被検出部が作動する状態を示す作動図。
【図４】２つの検出コイルのインダクタンスを用いた演算値の変化を示す波形図。
【図５】第１検出対象のみ設けたときの第１検出コイルのインダクタンス変化を示す波形図。
【図６】第２検出対象のみを設けたときの第２検出コイルのインダクタンス変化を示す波形図。
【図７】別例の位置検出装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、位置検出装置の一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１及び図２に示すように、位置検出装置１は、被検出部２（図２参照）の位置（移動距離）を検出するものであって、例えば渦電流センサの一種である。本例の位置検出装置１は、磁界を発生させる検出コイル３と、検出コイル３によって渦電流が発生する一対の検出対象４（第１検出対象４ａ、第２検出対象４ｂ）と、検出コイル３により検出されるインダクタンスＬの変化を基に被検出部２の位置を求める位置演算部５とを備える。
【００１５】
一対の第１検出対象４ａ及び第２検出対象４ｂは、例えば金属板からなり、間に検出コイル３が配置されている。一対の第１検出対象４ａ及び第２検出対象４ｂは、被検出部２に取り付け固定されることにより、被検出部２と一体に連動（図２の矢印Ａ方向に連動）する。第１検出対象４ａ及び第２検出対象４ｂは、検出コイル３に接近又は離隔することにより、検出コイル３に発生する磁界を変化させる。
【００１６】
検出コイル３は、一対の第１検出対象４ａ及び第２検出対象４ｂの間に配置され、第１検出対象４ａ及び第２検出対象４ｂとの間の距離に応じてインダクタンスＬが変化する。本例の検出コイル３は、複数（本例は第１検出コイル３ａ及び第２検出コイル３ｂの２つ）設けられ、具体的には、平行に並べられた複数コイルからなる。第１検出コイル３ａ及び第２検出コイル３ｂは、同一形状に形成されるとともに、重ね合わせて配置されている。本例の第１検出コイル３ａ及び第２検出コイル３ｂは、同一方向かつ同じ巻数に形成されている。
【００１７】
位置演算部５は、検出コイル３（第１検出コイル３ａ及び第２検出コイル３ｂ）から入力する検出信号Ｓoutを基に、被検出部２（検出対象４）の位置を求める。本例の場合、位置演算部５は、第１検出コイル３ａのインダクタンスＬと第２検出コイル３ｂのインダクタンスＬとを用いた演算（例えば減算や比をとる計算）から演算値Ｌｘを求め、この演算値Ｌｘを基に被検出部２（検出対象４）の位置を検出する。位置演算部５は、検出コイル３の検出信号Ｓout（インダクタンスＬ）を電圧に変換し、この電圧から被検出部２（検出対象４）の位置を求める。
【００１８】
図２に示すように、被検出部２は、回動の軸８回りに回る動きをとるものである。第１検出対象４ａ及び第２検出対象４ｂは、被検出部２の回動時、被検出部２の軸８回りに一体回動する。第１検出対象４ａ及び第２検出対象４ｂは、被検出部２の移動範囲Ｅの一端に位置するとき、一方の検出対象４（第１検出対象４ａ）が検出コイル３と平行に位置し、被検出部２の移動範囲Ｅの他端に位置するとき、他方の検出対象４（第２検出対象４ｂ）が検出コイル３と平行に位置する。
【００１９】
次に、図３〜図６を用いて、本発明の実施例である位置検出装置１の作用及び効果を説明する。
図３に示すように、被検出部２の操作時、被検出部２とともに検出対象４が操作方向（図３の矢印Ａ１方向）に移動したとする。このとき、第１検出対象４ａが第１検出コイル３ａの上面から離隔していく動きをとり、一方で第２検出対象４ｂが第２検出コイル３ｂの裏面に接近していく動きをとる。すなわち、一対の検出コイル３では、一方の第１検出コイル３ａからは第１検出対象４ａが離れていくものの、他方の第２検出コイル３ｂには第２検出対象４ｂが近づいてくることになる。
【００２０】
図４に、第１検出対象４ａのみ設けたときの第１検出コイル３ａのインダクタンスＬの変化を図示する。第１検出コイル３ａでは被検出部２の操作に応じて第１検出対象４ａが離れていくので、第１検出コイル３ａのインダクタンスＬは増加していく変化をとる。なお、第１検出対象４ａの離隔し始めのとき、第１検出コイル３ａのインダクタンス変化は大きく、距離が一定以上離れると、第１検出コイル３ａのインダクタンス変化は小さくなっていく。このため、検出対象４の位置検出は、位置検出精度確保のため、インダクタンス変化の傾きが大きい領域（図中の「Ｒ’」）を使用して行うとよいことが分かる。
【００２１】
図５に、第２検出対象４ｂのみ設けたときの第２検出コイル３ｂのインダクタンスＬの変化を図示する。第２検出コイル３ｂでは被検出部２の操作に応じて第２検出対象４ｂが近づいてくるので、第２検出コイル３ｂのインダクタンスＬは減少していく変化をとる。なお、第２検出対象４ｂの接近し始めのとき、第２検出コイル３ｂのインダクタンス変化は小さく、距離が一定以上近くなると、第２検出コイル３ｂのインダクタンス変化は大きくなっていく。
【００２２】
図６に、本例の位置演算部５により求められる演算値Ｌｘの変化（インダクタンス変化）の波形図を図示する。第１検出コイル３ａのインダクタンスＬと第２検出コイル３ｂのインダクタンスＬとから求まる演算値Ｌｘは、傾きが途中で極端に変化することのない略一次関数的な曲線（図６では右肩上がりの曲線）をとる。
【００２３】
ところで、検出対象４を１つのみ設けた従来の場合（図４や図５の例）と、検出対象４を一対設けて検出コイル３を間に配置する本例の場合とで、被検出部２（検出対象４）の検出可能な範囲（検出範囲）がどれだけ違うのかは、同じインダクタンス変化量で検出対象４がどれだけ移動できるかで決まる。図６に示す通り、従来の検出範囲は「Ｒ’（図４参照）」であるのに対し、本例は検出範囲を「Ｒ（＞Ｒ’）」まで広くとることが可能となる。すなわち、本例の場合、検出対象４が１つのみの場合と比較して、検出対象４の検出範囲を「Ｒ’」→「Ｒ」に広くすることが可能となる。
【００２４】
さて、本例の場合、一対の検出対象４（第１検出対象４ａ及び第２検出対象４ｂ）の間に検出コイル３を配置するようにしたので、被検出部２が動いて検出コイル３及び検出対象４の間の距離が変化するとき、一方の第１検出対象４ａが第１検出コイル３ａから離れていくが、他方の第２検出対象４ｂが第２検出コイル３ｂに近づいていく動きをとる。このため、例えば検出対象４を１つのみ設けた構成と比較して、同じインダクタンスＬの変化量に対し、検出対象４（被検出部２）を広範囲に亘り移動させることが可能となる。よって、検出対象４の検出範囲を広くとることができる。
【００２５】
検出コイル３は、平行に並べられた複数コイルからなる。位置演算部５は、複数の検出コイル３（第１検出コイル３ａ及び第２検出コイル３ｂ）から入力する検出信号Ｓoutを基に、被検出部２の位置を検出する。よって、複数コイル（第１検出コイル３ａ及び第２検出コイル３ｂ）から入力する検出信号Ｓoutを基に被検出部２の位置を検出するので、位置検出を広い範囲で行うのに十分なインダクタンス変化を確保することができる。
【００２６】
複数の検出コイル３（第１検出コイル３ａ及び第２検出コイル３ｂ）は、同一形状に形成されている。よって、検出コイル３を複数設けるにあたって、同じ検出コイル３を設ければ済むので、装置構成を簡素化するのに有利となる。
【００２７】
検出対象４（第１検出対象４ａ及び第２検出対象４ｂ）は、金属板からなる。よって、位置検出に必要な十分な大きさの渦電流を発生させることができる。
被検出部２は、回動の軸８回りに回る動きをとるものである。一対の検出対象４（第１検出対象４ａ及び第２検出対象４ｂ）は、被検出部２の回動時、被検出部２の軸８回りに一体回動する。よって、回動の軸８回りに回動する被検出部２の位置（回転角）を、広い範囲で検出することができる。
【００２８】
第１検出対象４ａ及び第２検出対象４ｂは、被検出部２の移動範囲Ｅの一端に位置するとき、一方の第１検出対象４ａが検出コイル３（本例は第１検出コイル３ａの上面）と平行に位置し、被検出部２の移動範囲Ｅの他端に位置するとき、他方の第２検出対象４ｂが検出コイル３（本例は第２検出コイル３ｂの裏面）と平行に位置する。この場合、被検出部２が移動範囲Ｅの一端及び他端のそれぞれの位置のとき、検出対象４を検出コイル３に対して平行に対向配置させることが可能となるので、位置検出に十分な渦電流変化を検出対象４に生じさせることが可能となる。このため、例えば検出対象４（本例は第１検出対象４ａ）が離間していくときの検出コイル３（本例は第１検出コイル３ａ）のインダクタンス変化と、検出対象４（本例は第２検出対象４ｂ）が接近してくるときの検出コイル３（本例は第２検出コイル３ｂ）のインダクタンス変化とを用いて、位置検出に好適なインダクタンス変化（本例は演算値Ｌｘ）を生じさせることが可能となる。よって、検出対象４（被検出部２）の検出範囲の拡大に一層有利となる。
【００２９】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・図７に示すように、検出コイル３を１つのみとしてもよい。この場合も、本例の作用効果を得ることができる。
【００３０】
・検出コイル３は、基板にパターン形成されたものでもよい。
・第１検出コイル３ａと第２検出コイル３ｂは、互いに形状やサイズが異なっていてもよい。
【００３１】
・第１検出コイル３ａと第２検出コイル３ｂは、同一軸心上に配置されることに限定されず、軸が異なっていてもよい。
・検出コイル３（第１検出コイル３ａ及び第２検出コイル３ｂ）のコイル形状は、四角状に限定されず、例えば円状としてもよい。
【００３２】
・第１検出コイル３ａ及び第２検出コイル３ｂは、同一基板上に形成されることに限定されず、異なる基板上に形成されてもよい。
・複数の検出コイル３が同一形状とは、同じ外形、巻数であることを含む。
【００３３】
・検出対象４の形状は、四角状に限定されず、例えば円形等の他の形状に適宜変更可能である。
・検出対象４の大きさは、検出コイル３を覆うことが可能であれば、適宜変更してもよい。具体的には、検出対象４が検出コイル３に対して動いたとき、動きが終わった後も、検出対象４が検出コイル３に十分にかかっている大きさ（形状）であればよい。
【００３４】
・検出対象４を金属板とした場合、これは非磁性体であってもよいし、或いは磁性体としてもよい。
・検出対象４は、金属板に限らず、例えばコイルなど、他の部材に変更可能である。
【００３５】
・位置検出の演算に用いるコイル出力は、電圧値に限定されず、例えば電流値等の他のパラメータに変更可能である。
・演算値Ｌｘは、第１検出コイル３ａと第２検出コイル３ｂのインダクタンスＬの減算値や比に限定されず、他の計算方法から導出された値でもよい。
【００３６】
・被検出部２は、回動する部材に限定されず、例えばスライド移動（直線移動）する部材としてもよい。
・検出対象４は、検出コイル３に対してコイル軸方向（例えば、図１の紙面上下方向）に移動する構成をとることに限定されない。例えば、検出対象４を検出コイル３に対してコイル平面方向（コイル軸方向に対して交わる方向）に対して動く構成をとるものでもよい。
【００３７】
・検出コイル３を固定側とし、検出対象４を可動側とすることに限定されず、検出コイル３側を可動側とし、検出対象４を固定側としてもよい。
・検出対象４が同一特性をとるとは、例えば同じ材料から構成されていることなど、渦電流が同様に発生する特性を有するものであればよい。
【００３８】
・位置検出装置１は、種々の機器や装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１…位置検出装置、２…被検出部、３…検出コイル、３ａ…第１検出コイル、３ｂ…第２検出コイル、４…検出対象、４ａ…第１検出対象、４ｂ…第２検出対象、５…位置演算部、８…軸、Ｌ…インダクタンス、Ｓout…検出信号、Ｌｘ…演算値、Ｅ…移動範囲。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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