(57)【要約】【課題】本発明は、第１コア体の両側に形成した各突出磁極に巻線を巻回し、第１コア体の両側に第２コア体の複数の突出磁極を対応させ、第１、第２チャンネルセンサを形成することを目的とする。【解決手段】本発明によるリニアセンサは、両側に突出する複数の第１、第２突出磁極(2,2A)を有する第１コア体(1)と、前記第１コア体(1)に対応して配設された第２コア体(6)と、前記第２コア体(6)の各内壁(6a,6b)に形成され前記第１、第２突出磁極(2,2A)に対応する複数の第３、第４突出磁極(15,15A)とを備え、第１、第２突出磁極(2,15)側で第１チャンネルセンサ(20)を形成し、第２、第４突出磁極(2A,15A)側で第２チャンネルセンサ(30)を形成した構成である。【選択図】図１
2008298675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手平板形状をなし両側に突出する複数の第１、第２突出磁極(2,2A)を有する第１コア体(1)と、前記第１突出磁極(2)に巻回された第１チャンネル用の第１巻線(4)と、前記第２突出磁極(2A)に巻回された第２チャンネル用の第２巻線(4A)と、前記第１コア体(1)に対応して配設され長手形状をなす断面Ｃ字型の第２コア体(6)と、前記第２コア体(6)の両内壁(6a,6b)でその長手方向(A)に沿って所定間隔毎に内方へ突出する複数の第３、第４突出磁極(15,15A)と、前記第３突出磁極(15)に巻回された前記第１チャンネル用の第３巻線(16)と、前記第４突出磁極(15A)に巻回された前記第２チャンネル用の第４巻線(16A)と、を備え、
前記各第１、第３突出磁極(2,15)と各第１、第３巻線(4,16)により第１チャンネルセンサ(20)を形成し、
前記各第２、第４突出磁極(2A,15A)と各第２、第４巻線(4A,16A)により第２チャンネルセンサ(30)を形成し、
前記第１、第２コア体(1,6)の相対移動により、前記第１、第２巻線(4,4A)を励磁した場合の前記第３、第４巻線(16,16A)からの出力信号の和、又は、前記第３、第４巻線(16,16A)を励磁した場合の前記第１、第２巻線(4,4A)からの出力信号の和を用いて、前記第１コア体(1)又は第２コア体(6)の直線位置を検出することを特徴とするリニアセンサ。
【請求項２】
前記第１コア体(1)は、前記第２コア体(6)の窪み部(11)内に位置していることを特徴とする請求項１記載のリニアセンサ。
【請求項３】
前記各第１巻線(4)同志、各第２巻線(4A)同志、各第３巻線(16)同志、各第４巻線(16A)同志は各々、互いに直列に接続されるか、又は、並列に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載のリニアセンサ。
【請求項４】
前記第１コア体(1)の前記各第１突出磁極(2)と各第２突出磁極(2A)との間には、空洞(10)が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のリニアセンサ。
【請求項５】
前記第１コア体(1)の第１、第２突出磁極(2,2A)の第１磁極幅(W1)は、前記第２コア体(6)の第３、第４突出磁極(15,15A)の第２磁極幅(W2)よりも大であることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のリニアセンサ。
【請求項６】
前記第２磁極幅(W2)は、前記第１磁極幅(W1)の１／３以下であることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のリニアセンサ。
【請求項７】
前記第１、第２突出磁極(2,2A)及び第３、第４突出磁極(15,15A)は、前記第１、第２コア体(1,6)の長手方向(A)に沿って対称又は非対称に配置され、前記第１、第２突出磁極(2,2A)の数、及び、前記第３、第４突出磁極(15,15A)の数は各々同一又は異なることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載のリニアセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアセンサに関し、特に、両側に突出磁極と巻線を有する第１コア体の両側に、第２コア体の突出磁極を配設して一対のチャンネルセンサを形成し、各チャンネルセンサの出力信号の和を用いることにより、各コア体の軸ずれや傾き等の取付誤差の影響を低減させ、高精度の直線位置を検出する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リニアセンサとしては、一般的に、特許文献１に開示されている直線位置検出装置のように、丸棒状のロッドの外周に、所定の間隔で導電体部分を設け、円筒状のコイルケース内にこのロッドを挿入し、ロッドの直線位置をコイルケース内のコイルより検出する構成が提案されている。
【０００３】
また、図３及び図４に示される構成は、本出願人が社内製作したリニアセンサを示しており、長手形状の第１コア体１の内壁１ａには、その長手方向に沿って所定間隔で複数の突出磁極２がスロット３を介して配設されている。
前記各突出磁極２には、周知の励磁巻線と検出巻線からなる巻線４が巻回して設けられ、各巻線４は直列又は並列に接続されてリード線５で外部に導出されている。
前記第１コア体１には、間隙Ｄを介して前記各突出磁極２とは非接触状態を保持した状態で第２コア体６が配設されている。
【０００４】
前記第２コア体６は、前記第１コア体１と同様に長手形状に形成されると共に、その内壁６ａには長手方向に沿って波形に形成された凹凸部７が形成され、前記第１コア体１が固定側で、前記第２コア体６が可動側として構成されている。
従って、前記各巻線４の励磁巻線（図示せず）を励磁し、第２コア体６を被検出部材（図示せず）に接続した状態で直線移動させると、凹凸部７と突出磁極２との周知の磁気結合度の変化が巻線４の検出巻線（図示せず）によって検出され、第２コア体６の直線位置すなわち被検出部材の直線位置が検出される。尚、前記巻線４は、周知の励磁巻線と検出巻線によって構成されている。
【０００５】
【特許文献１】特公平５−８０６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のリニアセンサは、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、前述の特許文献１の構成の場合、可動体に複数の電極パターンを形成すると共に、固定体に複数の巻線を形成しなければならず、構造が複雑となり、量産化には不向きであった。
また、図３及び図４で示される従来構成の場合、第１、第２コア体によって１チャンネルのセンサのみが形成されているため、例えば、第２コア体を被検出部材に取付ける場合、その取付状態に若干の位置ずれ等による軸ずれや傾き等が発生すると、直線位置検出の精度誤差が発生し、高精度の位置検出を行うには限界があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるリニアセンサは、長手平板形状をなし両側に突出する複数の第１、第２突出磁極を有する第１コア体と、前記第１突出磁極に巻回された第１チャンネル用の第１巻線と、前記第２突出磁極に巻回された第２チャンネル用の第２巻線と、前記第１コア体に対応して配設され長手形状をなす断面Ｃ字型の第２コア体と、前記第２コア体の両内壁でその長手方向に沿って所定間隔毎に内方へ突出する複数の第３、第４突出磁極と、前記第３突出磁極に巻回された前記第１チャンネル用の第３巻線と、前記第４突出磁極に巻回された前記第２チャンネル用の第４巻線と、を備え、前記各第１、第３突出磁極と各第１、第３巻線により第１チャンネルセンサを形成し、前記各第２、第４突出磁極と各第２、第４巻線により第２チャンネルセンサを形成し、前記第１、第２コア体の相対移動により、前記第１、第２巻線を励磁した場合の前記第３、第４巻線からの出力信号の和、又は、前記第３、第４巻線を励磁した場合の前記第１、第２巻線からの出力信号の和を用いて、前記第１コア体又は第２コア体の直線位置を検出する構成であり、また、前記第１コア体は、前記第２コア体の窪み部内に位置している構成であり、また、前記各第１巻線同志、各第２巻線同志、各第３巻線同志、各第４巻線同志は各々、互いに直列に接続されるか、又は、並列に接続されている構成であり、また、前記第１コア体の前記第１突出磁極と各第２突出磁極との間には、空洞が形成されている構成であり、また、前記第１コア体の第１、第２突出磁極の第１磁極幅は、前記第２コア体の第３、第４突出磁極の第２磁極幅よりも大である構成であり、また、前記第２磁極幅は、前記第１磁極幅の１／３以下である構成であり、また、前記第１、第２突出磁極及び第３、第４突出磁極は、前記第１、第２コア体の長手方向に沿って対称又は非対称に配置され、前記第１、第２突出磁極の数、及び、前記第３、第４突出磁極の数は各々同一又は異なる構成である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるリニアセンサは、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、複数の突出磁極を両側に有する第１コア体の両側に、断面角状のＣ字型をなす第２コア体の両内壁の各突出磁極を相対移動可能に設けて第１、第２チャンネルセンサとし、各突出磁極に巻線を設けることにより検出方向中心軸対称に前記巻線を配置して直線位置の検出を行っているため、固定側と可動側の各コア体の取り付け偏芯及び傾き等が発生した場合においても、各方向の移動による出力電圧は、第１コア体の各突出磁極と第２コア体の各突出磁極の重合状態によって増加又は減少となり、各チャンネルセンサにおける出力電圧の増減の和（合成）は、前述の各コア体の偏芯及び傾きのない状態とほぼ一致した出力電圧となり、その結果、偏芯及び傾きによる出力電圧変化を従来よりも大幅に低減し、高精度の直線位置検出を行うことができる。
また、各突出磁極を両側に有する第１コア体の各突出磁極間に空洞が形成されているため、各チャンネル間の磁気的干渉（クロストーク）を防止することができる。
また、断面コ字型をなす第２コア体の窪み部内に第１コア体が位置しているため、リニアセンサの厚さをほぼ第２コア体の厚さとすることができ、薄型の構成とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、両側に突出磁極と巻線を有する第１コア体の両側に、第２コア体の突出磁極を配設して一対のチャンネルセンサを形成し、各チャンネルセンサの出力信号の和を用いることにより、各コア体の軸ずれや傾き等の取付誤差の影響を低減させ、高精度の直線位置を検出するようにしたリニアセンサ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リニアセンサの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
図１及び図２において符号１で示されるものは、長手形状をなし平板状に積層（積層でなく一体のコアも可）されて形成された第１コア体であり、この第１コア体１の両側には、この第１コア体１の長手方向Ａと直交する方向に突出する複数の第１、第２突出磁極２，２Ａが前記長手方向Ａに沿って所定間隔で一体形成されている。
【００１１】
前記第１、第２突出磁極２，２Ａは、スロット３を介して配設されていると共に、前記第１、第２突出磁極２，２Ａ間のほぼ中央位置には、各々第１コア体１を貫通する空洞１０が形成されている。
前記各突出磁極２，２Ａの第１、第２巻線４，４Ａは、第１、第２チャンネル用とされると共に、周知の巻線型のレゾルバの巻線と同様に構成され、リード線５により外部に導出されている。
【００１２】
前記各第１、第２巻線４，４Ａ及び第１、第２突出磁極２，２Ａ間の磁気的干渉（クロストーク）は前記空洞１０によって防止されるように構成されている。尚、前記各第１巻線４同志は各々互いに直列又は並列に接続され、また、第２巻線４Ａ同志は各々互いに直列又は並列に接続されている。
【００１３】
前記第１コア体１は、図２の断面図にも示されるように、断面角状のＣ字型をなす第２コア体６の長手方向Ａに沿って形成された長溝状の窪み部１１内に位置して収容されている。
【００１４】
前記第２コア体６の第１、第２内壁６ａ，６ｂには、その長手方向Ａに沿って所定間隔毎に、かつ、前記長手方向Ａと直交する内方へ向けて突出する複数の第３、第４突出磁極１５，１５Ａが形成されている。
前記第３突出磁極１５には前記第１チャンネル用の第３巻線１６が巻回され、前記第４突出磁極１５Ａには第２チャンネル用の第４巻線１６Ａが巻回されている。
【００１５】
前記第３巻線１６及び第４巻線１６Ａは、前述の第１、第２巻線４，４Ａと同様に、各第３巻線１６同志が各々互いに直列又は並列に接続され、また、各第４巻線１６Ａ同志が各々互いに直列又は並列に接続されている。
従って、前述の各第１突出磁極２、各第１巻線４、各第３突出磁極１５及び各第３巻線１６によって第１チャンネルセンサ２０が形成され、前述の各第２突出磁極２Ａ、各第２巻線４Ａ、各第４突出磁極１５Ａ及び各第４巻線１６Ａによって第２チャンネルセンサ３０が形成されている。
【００１６】
前記第１コア体１の各第１、第２突出磁極２，２Ａの長手方向Ａに沿う第１磁極幅Ｗ１は、前記第２コア体６の各第３、第４突出磁極１５，１５Ａの長手方向Ａに沿う第２磁極幅Ｗ２より大に形成され、一例として、図１の構成では、３倍に設定していると共に、Ｗ２はＷ１の１／３以下である。尚、このＷ２とＷ１の幅の比率は任意に設定できるものである。
【００１７】
次に、前述の構成において、前述の第１、第２コア体１，６は、何れも、可動側又は固定側とすることができるが、例えば、一例として、第１コア体１に非検出部材（図示せず）を接続し、第２コア体６の第３、第４巻線１６，１６Ａに励磁信号を印加した状態下で、固定した第２コア体６に対して前記第１コア体１を直線移動させると、前述の第３、第４突出磁極１５，１５Ａから発生している磁束を前記各突出磁極２，２Ａの各巻線４，４Ａが横切る状態で移動し、前記各突出磁極２，２Ａと１５，１５Ａ間の磁気結合度合が変化し、周知の巻線型ロータリーレゾルバと同様に出力側である前記第１、第２巻線４，４Ａからの出力信号（出力電圧）が変化する。
【００１８】
前述の場合、前記第１コア１と第２コア６との重合状態に応じて前記出力信号の電圧レベルが変化し、前記第１、第２巻線４，４Ａから出力される出力信号（出力電圧）を合成して和を得ることにより、例えば、第１コア体１の検出方向中心軸Ｂに対して第２コア体６の中心軸が偏芯又は傾斜していたとしても、偏芯や傾斜のない状態とほぼ一致した出力信号（出力電圧）となり、その結果、図３の従来例に比較して、前述の偏芯や傾きによる出力信号の電圧レベルの変化を低減することができる。
尚、各コア体１，６は、第１コア体１を固定側とし、第２コア体６を可動側とすること、及び、第１、第２巻線４，４Ａを励磁側とし、第３、第４巻線１６，１６Ａを出力側とすることもできる。
【００１９】
尚、前述の形態では、前記各突出磁極２と２Ａ、及び、１５と１５Ａは、検出方向中心軸Ｂに対して対称でかつ互いに対向するように配設されている場合について述べたが、この形態に限ることなく、各突出磁極２と2Ａ、及び、各突出磁極１５，１５Ａが対称配置でなく、検出方向中心軸Ｂ、すなわち、長手方向Ａに沿って互いに非対称にずれている形態とすることもできる。
また、前記各突出磁極２，２Ａと１５，１５Ａは１つ以上の整数よりなり、各突出磁極２，２Ａと１５，１５Ａ及び各巻線４，４Ａと１６，１６Ａは、前記長手方向Ａすなわち検出方向中心軸Ｂに対して対称で同一数又は非対称で異なる数に形成できる。
尚、前述の非対称及び異なる数に各突出磁極２と２Ａ及び１５と１５Ａを配設した場合には、各巻線４，４Ａ及び１６，１６Ａの巻数及び巻線分布等を変更して、各チャンネルセンサ２０，３０の出力信号の和が前述の対称及び同一数の時と同じ出力信号となるように構成することが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるリニアセンサを示す正面図である。
【図２】図１の横断面図である。
【図３】従来のリニアセンサを示す正面図である。
【図４】図３の横断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    第１コア体
２，２Ａ    第１、第２突出磁極
３    スロット
４，４Ａ    第１、第２巻線
５    リード線
６    第２コア体
６ａ，６ｂ    第１、第２内壁
７，７Ａ    第１、第２凹凸部
１０    空洞
１１    窪み部
１５，１５Ａ    第３、第４突出磁極
１６，１６Ａ    第３、第４巻線
２０    第１チャンネルセンサ
３０    第２チャンネルセンサ
Ａ    長手方向
Ｂ    検出方向中心軸
Ｗ１    第１磁極幅
Ｗ２    第２磁極幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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