(57)【要約】【課題】高分解能で検出精度を確保しつつ絶対位置の検出することを可能とする。【解決手段】可動被検出物１に、材質または形状の少なくとも一方を異ならせた一対の狭範囲位置検出部１ａ・１ｂと、磁化強度を増大または減少させた広範囲位置検出部１ｃとを設け、前記一対の狭範囲位置検出部１ａ・１ｂから可動被検出物１の相対位置をコイル組Ｃａ・Ｃｂにより短い波長の検出信号にて得るとともに、広範囲位置検出部１ｃから可動被検出物１の粗い絶対位置を絶対位置検出手段４により得るように構成して、可動被検出物１の相対位置および絶対位置を簡易な構成で高精度にて得られるようにしたもの。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動被検出物の変位方向に沿って並設され、励磁電流が供給されることによって検出磁界を形成する一対の検出コイルを含む少なくとも一組のコイル組と、
前記可動被検出物の変位に対応した磁気的な変化に基づいて前記一対の検出コイルからそれぞれ出力される検出信号を用いて前記可動被検出物の位置を検出する位置検出手段と、
を備えた位置検出装置であって、
前記可動被検出物には、当該可動被検出物の変位方向に沿って材質または形状の少なくとも一方が異ならされた一対のものを一組とした狭範囲位置検出部と、その可動被検出物の変位方向に沿って磁化強度が増大または減少させられた広範囲位置検出部と、が設けられ、
前記狭範囲位置検出部が、前記変位方向に沿って複数組にわたって配置されているとともに、
前記コイル組の検出コイルが、前記複数組の狭範囲位置検出部に基づく磁気的変化を検出するように配置され、かつ
前記広範囲位置検出部により形成される直流静磁界の変化を検出する絶対位置検出手段が設けられていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記各広範囲位置検出部が、適宜の磁化強度を有する永久磁石からなることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記コイル組は、前記可動被検出物の変位方向に沿って２組のものが並設されているとともに、
それら２組のコイル組が、互いに９０°の位相差を有する検出信号を出力する位置関係となるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記一対の狭範囲位置検出部どうしが、前記可動被検出物の変位方向に沿って互いに略等しい長さを有するように形成されているとともに、
前記広範囲位置検出部が、前記可動被検出物の変位方向に等間隔をなして複数個にわたって配置されていることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記絶対位置検出手段が、静磁界を検出する機能を有するフラックスゲートまたはＭＲ素子またはホール素子またはＭＩ素子を含むように構成されていることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の検出コイルを有するコイル組により形成される検出磁界中に可動被検出物を移動させたときの磁気的な変化に基づいて、上記可動被検出物の位置を検出するようにした位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、可動被検出物の位置を磁気的変化により検出するようにした位置検出装置が広く知られている。従来の位置検出装置では、検出コイルに励磁電流が供給されることによって形成される検出磁界中に可動被検出物が変位する構成になされていて、上記可動被検出物の変位に対応した磁気的な変化に基づいて検出コイルから出力される検出信号を位置検出手段で適宜に処理することによって、上記可動被検出物の相対位置または絶対位置の検出が行われている。
【０００３】
一方、このような位置検出装置においては、可動被検出物の変位方向に延びる中心軸を回転中心として当該可動被検出物を自転可能に配置することが要求されることがあり、そのような用途に対応すべく、上記可動被検出物を細長棒状の円柱形状に形成しておき、検出コイルの内部側または外部側で可動被検出物を自転可能に配置したものが開発されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２９６５５５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような一般の位置検出装置では、可動被検出物が単一の材質から形成され、しかも変位方向の断面形状が同一の形状になされていることから、可動被検出物が検出ストロークの全長にわたって変位した場合でも、検出信号としては１波長分しか得ることができない。従って、特に検出ストロークが長い可動被検出物の絶対位置の検出精度を高めることは困難になっている。
【０００６】
例えば、上述した特許文献１に記載された長さ１０００ｍｍの可動被検出物の位置を、±５Ｖすなわち１０Ｖのレンジの検出出力電圧で検出する場合を考えてみる。ノイズによる誤検出を考慮して上記検出出力電圧を１００００分割して可動被検出物の位置検出を行うこととすると、可動被検出物の長さが１０００ｍｍであるため、分解能としては０．１ｍｍの分解能しか得ることができない。このような従来の位置検出装置では十分な検出精度を確保することは難しい。
【０００７】
そこで本発明は、高分解能で検出精度を確保しつつ、絶対位置の検出を可能にした位置検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１にかかる位置検出装置では、可動被検出物の変位方向に沿って並設された一対の検出コイルを含む少なくとも一組のコイル組が設けられたものであって、上記可動被検出物には、当該可動被検出物の変位方向に沿って材質または形状の少なくとも一方が異ならされた一対のものを一組とした狭範囲位置検出部と、その可動被検出物の変位方向に沿って磁化強度が増大または減少させられた広範囲位置検出部とが設けられ、前記狭範囲位置検出部が前記変位方向に沿って複数組にわたって配置されているとともに、前記コイル組の検出コイルが前記複数組の狭範囲位置検出部に基づく磁気的変化を検出するように配置され、かつ前記広範囲位置検出部により形成される直流静磁界の変化を検出する絶対位置検出手段が設けられている。
【０００９】
このような構成を有する請求項１にかかる位置検出装置によれば、可動被検出物が変位したときに、その可動被検出物の狭範囲位置検出部における材質または形状の変化に基づいて、コイル組の検出コイルから短い波長の検出信号が出力されることとなり、その検出信号の波長が短い分だけ、可動被検出物の相対位置の検出精度が向上されるようになっている。
一方、上記可動被検出物の変位に伴って、絶対位置検出手段において検出される広範囲位置検出部からの直流静磁界の強度が増大または減少することとなり、その絶対位置検出手段で検出される直流静磁界の変化によって可動被検出物の絶対位置の検出が行われるようになっている。
【００１０】
また、本発明の請求項２にかかる位置検出装置では、上記請求項１における各広範囲位置検出部が適宜の磁化強度を有する永久磁石からなり、このような構成を有する請求項２にかかる位置検出装置によれば、広範囲位置検出部が容易に成形されることとなる。
【００１１】
さらに、本発明の請求項３にかかる位置検出装置では、上記請求項１におけるコイル組が可動被検出物の変位方向に沿って２組のものが並設されているとともに、それら２組のコイル組が互いに９０°の位相差を有する検出信号を出力する位置関係となるように配置されている。このような構成を有する請求項３にかかる位置検出装置によれば、位相差を有する２組のコイル組からの検出出力信号を適宜に処理することによって可動被検出物の位置検出が連続的に行われるようになっている。
【００１２】
さらにまた、本発明の請求項４にかかる位置検出装置では、上記請求項１における一対の狭範囲位置検出部どうしが可動被検出物の変位方向に沿って互いに略等しい長さを有するように形成されているとともに、広範囲位置検出部が上記可動被検出物の変位方向に等間隔をなして複数個にわたって配置されている。このような構成を有する請求項４にかかる位置検出装置によれば、２組のコイル組からの検出出力信号の処理が容易かつ高精度に行われることとなる。
【００１３】
また、本発明の請求項５にかかる位置検出装置では、上記請求項１における絶対位置検出手段が、フラックスゲートまたはＭＲ素子またはホール素子またはＭＩ素子を含むように構成されている。このような構成を有する請求項５にかかる位置検出装置によれば、絶対位置検出手段が容易に入手可能となることから、装置の製造が良好に行われることとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をリニアセンサに適用した場合の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１（ａ），（ｂ）において、被検出体としての可動被検出物１は、円形断面を有する細長棒状の磁性体または金属から形成されており、その長手方向の両方向（図１の左右方向）に向かって往復変位可能に設けられている。その可動被検出物１の外周側部分には、インクリメンタル位置検出器としての２組のコイル組Ｃａおよびコイル組Ｃｂが、上記可動被検出物１の変位方向に沿って適宜の間隔を離して配置されている。それらのうちの一方側のコイル組Ｃａは、円環状に巻回された一対の検出コイル２ａ・３ａを備えているとともに、他方側のコイル組Ｃｂは、円環状に巻回された一対の検出コイル２ｂ・３ｂを備えている。
【００１６】
これら一方側のコイル組Ｃａを構成している一対の検出コイル２ａ・３ａどうし、および他方側のコイル組Ｃｂを構成している検出コイル２ｂ・３ｂどうしは、長手方向において近接した状態に並設されており、それらの各検出コイル２ａ・３ａ・２ｂ・３ｂは、すべて同じ長さを有するように形成されている。そして、特に図１（ｂ）のように、円環状のコイル組Ｃａ・Ｃｂの内側領域に、上述した細長棒状の可動被検出物１が自転可能に配置されており、それによって、いわゆるペンシル型センサが構成されている。なお、本実施の形態では、各検出コイルが円環状をなすように巻回されているが、必ずしも円環状に巻回されている必要はない。
【００１７】
また、上記コイル組Ｃａの検出コイル２ａ・３ａには、後述する図４に示されているように、発振器６から励磁電源であるドライバ７を通して励磁電流が供給され、それによって当該コイル組Ｃａの周囲に検出磁界Φが形成されるようになっている。さらに、他方側のコイル組Ｃｂの周囲にも、同様に検出磁界Φが形成される。そして、それらの各コイル組Ｃａ・Ｃｂに励磁電流が供給されることにより形成される検出磁界Φの中を、上述した可動被検出物１が変位可能に配置されている。
【００１８】
一方、上述した細長棒状の可動被検出物１は、図２にも示されているように、材質が互いに異なる一対の狭範囲位置検出部（インクリメンタル位置検出部）１ａ・１ｂを一組とした複数組のものが、長手方向に沿って交互に組み合わされた一連の長尺状体から形成されている。それら一対の狭範囲位置検出部１ａと１ｂとは、互いに同じ長さを有するように形成されているとともに、上述した検出コイル２ａ・３ａ・２ｂ・３ｂともほぼ同じ長さを有している。従って、それら一対の狭範囲位置検出部１ａと１ｂとの境界位置が、上述した各コイル組Ｃａ・Ｃｂにおける一対の検出コイル２ａまたは３ａ（２ｂまたは３ｂ）の長手方向端面位置と一致する構成になされている。
【００１９】
すなわち、上述した一対の検出コイル２ａと３ａ（２ｂと３ｂ）の各々に対応して、材質が異なる一対の狭範囲位置検出部１ａと１ｂとが、上記可動被検出物１変位方向に向かって複数組にわたって連なった構成になされており、一対の狭範囲位置検出部１ａと１ｂによって、上述したコイル組ＣａまたはＣｂに対する一周期分の変位に相当する後述の移動距離（波長）λが構成されている。
【００２０】
本実施形態における２組のコイル組Ｃａ，Ｃｂは、互いに９０°の位相差を有する検出信号を出力する位置関係となるように配置されている。すなわち、これらのコイル組ＣａとＣｂとは、一対の狭範囲位置検出部１ａ・１ｂにより構成される一周期分に相当する後述の移動距離（波長）λに対して、λ＋（１／４）λだけ位置ズレした状態、つまりλ＋（１／４）λピッチで配置されていて、一方側のコイル組Ｃａから出力される後述のコイル組検出信号Ｓｌａと、他方側のコイル組Ｃｂから出力される後述のコイル組検出信号Ｓｌｂとは位相が（１／４）λだけ位置ズレした状態となっている。従って、上記可動被検出物１の変位方向に沿って配置されたコイル組Ｃａ・Ｃｂからは、後述のように、いわゆるＡ相、Ｂ相のコイル組検出信号Ｓｌ（Ｓｌａ、Ｓｌｂ）が得られるようになっており、例えばＡ相のコイル組検出信号Ｓｌａの波形がｓｉｎθで表される場合には、Ｂ相のコイル組検出信号Ｓｌｂの波形はｓｉｎ（θ＋π／２）で表されるようになっている。
【００２１】
さらに、上記可動被検出物１には、当該可動被検出物１の変位方向に沿って磁化強度が増大または減少させられた複数個の広範囲位置検出部（アブソリュート位置検出部）１ｃが、適宜の粗い間隔で設けられている。本実施形態における各広範囲位置検出部１ｃは、適宜の磁化強度を有するように着磁された永久磁石から構成されており、上述した狭範囲位置検出部１ａおよび１ｂの長手方向中央部分にそれぞれ埋設されている。これら複数個の広範囲位置検出部１ｃは、図３にも示されているように、上記可動被検出物１の変位方向（図３中の矢印方向）に沿って等間隔をなすように配置されていて、その可動被検出物１の変位方向に沿った磁化強度が、順次、増大または減少させられるように各々の着磁が行われている。
【００２２】
一方、このような可動被検出物１に設けられた複数の広範囲位置検出部１ｃに対応して、当該広範囲位置検出部１ｃより形成される直流静磁界を検出するアブソリュート位置検出器としての絶対位置検出手段４が、上述したインクリメンタル位置検出器としてのコイル組Ｃａ・Ｃｂに隣接した位置に設けられている。本実施形態における絶対位置検出手段４としては、静磁界を検出する機能を有するフラックスゲートまたはＭＲ素子またはホール素子またはＭＩ素子等を含むものが採用されていて、当該絶対位置検出手段４により、粗い精度の絶対位置検出が後述のように行われる。
【００２３】
次に、本実施の形態にかかる位置検出装置の全体構成の概略を図４に基づいて説明する。
本実施の形態にかかる位置検出装置には、上述した可動被検出物１の相対変位を検出する検出コイル２・３（２ａ・３ａ・２ｂ・３ｂ）に励磁電流を供給する励磁電源であるドライバ７（７ａ・７ｂ）、およびそのドライバ７に励磁信号を与える発振器６が設けられている。また、上記検出コイル２・３から出力される検出コイル出力信号Ｓ２（Ｓ２ａ・Ｓ２ｂ・Ｓ２ｃ・Ｓ２ｄ）を処理するプリアンプ８（８ａ・８ｂ・８ｃ・８ｄ）、直流成分をカットするＡＣカップリングＣｐ（Ｃｐａ・Ｃｐｂ・Ｃｐｃ・Ｃｐｄ）、整流回路９（９ａ・９ｂ・９ｃ・９ｄ）、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０（１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄ）が設けられている。さらに、上記プリアンプ８、ＡＣカップリングＣｐ、整流回路９、ローパスフィルタ１０で処理された検出コイル出力信号Ｓ２を入力して、コイル組検出信号Ｓｌ（Ｓｌａ・Ｓｌｂ）を出力する比較回路部である差動増幅アンプ１１（１１ａ・１１ｂ）、およびコイル組検出信号Ｓｌを入力して後述の処理を行うことで可動被検出物１の位置を検出する位置検出手段１２とが設けられている。
【００２４】
なお、検出コイル２ａ・３ａから出力される検出コイル出力信号Ｓ２ａ・Ｓ２ｂの処理方法と、検出コイル２ｂ・３ｂから出力される検出コイル出力信号Ｓ２ｃ・Ｓ２ｄの処理方法とは同じであるため、以下においては、検出コイル出力信号Ｓ２ａ・Ｓ２ｂの処理方法について説明を行うこととし、検出コイル出力信号Ｓ２ｃ・Ｓ２ｄの処理方法については説明を省略する。
【００２５】
まず、上記発振器６から、一対の検出コイル２ａ・３ａに励磁電流を供給するドライバ７ａに励磁信号が与えられる。この励磁信号により、ドライバ７ａから検出コイル２ａ・３ａに励磁電流が供給され、一対の検出コイル２ａ・３ａから構成されるコイル組Ｃａの周囲には検出磁界Φが形成される。本実施形態における上記励磁信号は正弦波状の駆動パルス信号である。
【００２６】
そして、上記検出磁界Φの中を可動被検出物１が変位する際の検出コイル２ａ・３ａのインダクタンスの変化がそれぞれ検出コイル出力信号Ｓ２ａ・Ｓ２ｂとして出力される。出力された検出コイル出力信号Ｓ２ａ・Ｓ２ｂは、それぞれプリアンプ８ａ・８ｂ、ＡＣカップリングＣｐａ・Ｃｐｂ、整流回路９ａ・９ｂ、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０ａ・１０ｂを通されて差動増幅アンプ１１ａへ入力される。その差動増幅アンプ１１ａでは、入力された検出コイル出力信号Ｓ２ａとＳ２ｂとの差が演算され、検出コイル出力信号Ｓ２ａとＳ２ｂとの差動出力信号がＡ相のコイル組検出信号Ｓｌａとして出力される。このコイル組検出信号Ｓｌａは位置検出手段１２へ入力される。
【００２７】
同様に、コイル組Ｃｂに対応して設けられた差動増幅アンプ１１ｂからはＢ相のコイル組検出信号Ｓｌｂが出力され、このコイル組検出信号Ｓｌｂが位置検出手段１２へ入力される。位置検出手段１２において、上記コイル組検出信号Ｓｌａ・Ｓｌｂが処理されることで可動被検出物１の相対位置が検出されることになる。以下にその詳細を説明する。
【００２８】
検出コイル２ａから出力される検出コイル出力信号Ｓ２ａは、所定の振幅値を有する波長λの正弦波状の波形をしている。この波長λは、一対の可動被検出部１ａ・１ｂ分の移動距離に相当し、例えば本実施の形態では波長λは５ｍｍとなっている。このとき、上記可動被検出物１は一対の検出コイル２ａと３ａの各々に対応して材質が異なる一対の狭範囲位置検出部１ａと１ｂとが複数連なって構成されているため、検出コイル２ａと一対をなす検出コイル３ａからは、検出コイル出力信号Ｓ２ａとは逆位相の正弦波状の検出コイル出力信号Ｓ２ｂが出力される。
【００２９】
差動増幅アンプ１１ａでは、入力された検出コイル出力信号Ｓ２ａとＳ２ｂとの差が演算され、その差動出力信号がＡ相のコイル組検出信号Ｓｌａとして出力される。このように検出コイル出力信号Ｓ２ａ・Ｓ２ｂの差動出力信号をコイル組検出信号Ｓｌａとして出力する場合には、可動被検出物１の位置検出時にノイズ等の外乱の影響で検出コイル出力信号Ｓ２ａ・Ｓ２ｂに変動が生じても、差動増幅アンプ１１ａからはその差動出力信号が出力されるため、外乱の影響を受けないコイル組検出信号Ｓｌａの出力が可能になる。
【００３０】
上述のように検出コイル出力信号Ｓ２ａとＳ２ｂとは逆位相であることから、Ａ相のコイル組検出信号ＳｌａおよびＢ相のコイル組検出信号Ｓｌｂが、図５に示されているような正弦波状にてそれぞれ出力される。ここで、上述のようにコイル組検出信号ＳｌａとＳｌｂとは位相が（１／４）λだけ位置ズレした状態となっている。従って、図示を省略する可動被検出物１の原点０からの変位をｘとすると、コイル組検出信号ＳｌａおよびＳｌｂの波形Ａ（ｘ）、Ｂ（ｘ）は、振幅Ｆに対してそれぞれ、
Ａ（ｘ）＝Ｆｓｉｎθ                ・・・（式１）
Ｂ（ｘ）＝Ｆｓｉｎ（θ＋π／２）    ・・・（式２）
で表わすことができる。ここでθはｘの関数であり、０＜ｘ＜λの範囲で連続的に変化する。
【００３１】
差動増幅アンプ１１ａ・１１ｂから出力されるコイル組検出信号Ｓｌａ・Ｓｌｂが変位検出手段１２へ入力されると、可動被検出物１のある変位ｘにおけるＡ相からのコイル組検出信号Ｓｌａの出力波形Ａ（ｘ）と、Ｂ相からのコイル検出信号Ｓｌｂの出力波形Ｂ（ｘ）とが、図６に示されているようなリサージュ波形（ＸＹ波形）Ｃ（ｘ）に変換される。そして、そのリサージュ波形Ｃ（ｘ）から、図７に示されているような、のこぎり刃状の波形を有する周期λのインクリメンタル位置検出出力Ｄ（ｘ）が得られる。
【００３２】
このインクリメンタル位置検出出力Ｄ（ｘ）は、周期λを有する、のこぎり刃状の波形をなしていることから、ある値のインクリメンタル位置検出出力Ｄ（ｘ）に対応して複数の変位ｘが存在することとなるが、そのインクリメンタル位置検出出力Ｄ（ｘ）を用いて、前記可動被検出物１の原点０からの変位である絶対位置の概略検出が、前述した絶対位置検出手段４からの検出信号に基づいて行われるようになっている。
【００３３】
すなわち、可動被検出物１の変位に伴って、図４に示したＭＲ素子などの絶対位置検出手段４に対向する広範囲位置検出部（アブソリュート位置検出部）１ｃの磁化強度が増大または減少することから、その絶対位置検出手段４により検出される直流静磁界に対応して得られる位置検出信号Ｓｚの出力が、可動被検出物１の変位に従って変化する。その絶対位置検出手段４からの位置検出信号Ｓｚは、増幅アンプ４ａおよびローパスフィルタ（ＬＰＦ）４ｂを通して、上述した位置検出手段１２にＺ相のアブソリュート位置検出信号として入力される。そして、そのＺ相のアブソリュート位置検出信号に基づいて、上記位置検出手段１２で、原点０から数えて何周期目に該当する位置まで可動被検出物１が変位したかが特定される。
【００３４】
次いで、そのように特定された周期において、上述したインクリメンタル位置検出出力Ｄ（ｘ）の値と分割された検出出力電圧Ｖの値とが比較されることで可動被検出物の詳細な絶対位置が検出される。より具体的には、例えば±５Ｖすなわち１０Ｖのレンジの検出出力電圧Ｖを用い、この検出出力電圧Ｖを１０００分割する場合を考えると、その１０００分割された検出出力電圧とインクリメンタル位置検出出力Ｄ（ｘ）の値との比較が可能になる。従って、インクリメンタル位置検出出力Ｄ（ｘ）の周期（波長）が５ｍｍであることから、分解能としてはその１／１０００である５μｍの分解能を得ることができる。
【００３５】
なお、上述したインクリメンタル位置検出出力Ｄ（ｘ）から、周期λの狭い範囲においては、可動被検出物の絶対位置の検出は可能である。しかし、インクリメンタル位置検出出力Ｄ（ｘ）を用いても原点０からの絶対位置の検出をすることはできないため、本明細書では、インクリメンタル位置検出（相対位置検出）という語句を用いている。
【００３６】
このように本実施形態では、可動被検出物１に対して２組のコイル組が配置されているとともに、材質が相違する一対の狭範囲位置検出部１ａ・１ｂが変位方向に向かって所定の長さで複数連なって可動被検出物１が構成されている。従って、短い波長のコイル組検出信号ＳｌａとＳｌｂ（図５参照）が出力される。そして、これらの波形Ａ（ｘ）、Ｂ（ｘ）がリサージュ波形（ＸＹ波形）Ｃ（ｘ）（図６参照）へ変換され、そのリサージュ波形Ｃ（ｘ）が処理されることで、周期（波長）の短いインクリメンタル位置検出出力Ｄ（ｘ）（図７参照）が得られることとなり、その周期の短いインクリメンタル位置検出出力Ｄ（ｘ）に基づいて可動被検出物１の位置が検出されることから、高分解能で精度の良い位置検出をすることができる。従って、上述の絶対位置検出手段４により検出されるＺ相のアブソリュート位置検出信号と併せることによって、可動被検出物１の絶対位置を精度よく検出することが可能となる。
【００３７】
そして、このとき本実施形態では、上述した各広範囲位置検出部１ｃが、適宜の磁化強度を有するように着磁された永久磁石から形成されているとともに、絶対位置検出手段４が、フラックスゲートまたはＭＲ素子またはホール素子またはＭＩ素子を含むように構成されていることから、広範囲位置検出部１ｃおよび絶対位置検出手段４が容易に入手可能となり、容易に成形されることなり、その結果、装置全体の製造が良好に行われるようになっている。
【００３８】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００３９】
例えば、上述した実施形態では、可動被検出物に、異なる材質からなる一対の狭範囲位置検出部を設けるようにしているが、図８に示されているように、外径寸法などを異ならせることにより互いに異なる形状になされた一対の狭範囲位置検出部１ａ’・１ｂ’を、同一または異なる材質で形成するようにすることも可能である。
【００４０】
また、上述した実施形態では、検出コイルの内部側に可動被検出物を配置したセンサ構造を採用しているが、中空状に形成した可動被検出物の内部側に検出コイルを配置したセンサ構造を採用することも可能である。
【００４１】
さらに、上述した実施形態は、リニアセンサに対して本発明を適用したものであるが、ロータリエンコーダなどのその他の装置に対しても本発明は同様に適用することができる。
【００４２】
さらにまた、検出コイルは、複数個のコイルから構成されていてもよく、そのようにした場合には、変位検出の分解能を上げることが可能になる。また、検出コイルが同一形状でなくても、両コイルのインダクタンスが同程度であれば、同様の効果を得ることができる。
【００４３】
また、上述した実施形態においては、２組のコイル組が配置されていたが、コイル組の数は２組に限定されることはない。コイル組が偶数組で設けられていれば、上述の実施形態と同様の処理をおこなうことで、可動被検出物１の絶対位置の検出が可能になる。このとき、コイル組の組数が増えていくに従って、可動被検出物１の検出の分解能を上げることができる。
【００４４】
また、上述した実施形態における可動被検出物１は、変位方向の断面が円形断面であるが、断面形状はこれに限定されることはなく、例えば、三角形・四角形・六角形等の多角形状や楕円形状であってもよい。
【００４５】
また、上述した実施形態は、狭範囲位置検出部１ａ・１ｂと、検出コイル２・３（２ａ・３ａ・２ｂ・３ｂ）とがほぼ同じ長さで形成されているが、検出コイル２・３に対する狭範囲位置検出部１ａ、１ｂの長さの比が２／３から３／２の範囲であれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
さらにまた、上述した実施形態においては、コイル組ＣａとＣｂとがλ＋（１／４）λピッチで配置されたが、コイル組Ｃａ・Ｃｂのピッチがｎλ＋λ／４（ｎは正の整数、ｎ＝１、２、３・・・）であれば、上述の実施形態と同様のコイル組検出信号Ｓ１ａ・Ｓ１ｂを得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１記載にかかる位置検出装置は、可動被検出物に、材質または形状の少なくとも一方を異ならせた一対の狭範囲位置検出部と、磁化強度を増大または減少させた広範囲位置検出部とを設け、前記一対の狭範囲位置検出部から可動被検出物の相対位置をコイル組により短い波長の検出信号にて得るとともに、広範囲位置検出部から可動被検出物の絶対位置を絶対位置検出手段により得るように構成し、可動被検出物の相対位置および絶対位置を簡易な構成で高精度にて得られるようにしたものであるから、高分解能で検出精度を確保しつつ絶対位置の検出することができ、位置検出装置の信頼性および有用性を大幅に向上させることができる。
【００４８】
また、本発明の請求項２にかかる位置検出装置は、上記請求項１における各広範囲位置検出部を適宜の磁化強度を有する永久磁石から形成し、広範囲位置検出部を容易に成形可能としたものであるから、上述した効果に加えて生産性の向上を図ることができる。
【００４９】
さらに、本発明の請求項３にかかる位置検出装置は、上記請求項１におけるコイル組を可動被検出物の変位方向に沿って２組並設するとともに、それら２組のコイル組を互いに９０°の位相差を有する検出信号を出力する位置関係となるように配置し、位相差を有する２組のコイル組からの検出出力信号を適宜に処理することにより可動被検出物の位置検出が連続的に行われるように構成したものであるから、上述した効果を確実に得ることができる。
【００５０】
さらにまた、本発明の請求項４にかかる位置検出装置は、上記請求項１における一対の狭範囲位置検出部どうしを可動被検出物の変位方向に沿って互いに略等しい長さを有するように形成するとともに、広範囲位置検出部を可動被検出物の変位方向に等間隔をなして複数個にわたって配置し、２組のコイル組からの検出出力信号の処理が容易かつ高精度に行われるように構成したものであるから、上述した効果を確実に得ることができる。
【００５１】
また、本発明の請求項５にかかる位置検出装置は、上記請求項１における絶対位置検出手段を、フラックスゲートまたはＭＲ素子またはホール素子またはＭＩ素子を含むように構成し、絶対位置検出手段が容易に入手可能として装置の製造が良好に行われるように構成したものであるから、上述した効果に加えて生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する位置検出装置のセンサ部の概略構造を表した縦断面説明図である。
【図２】図１に表した位置検出装置のセンサ部に用いられている可動被検出物の狭範囲位置検出部（インクリメンタル位置検出部）の構成を模式的に表した側面説明図である。
【図３】図１に表した位置検出装置のセンサ部に用いられている可動被検出物の広範囲位置検出部（アブソリュート位置検出部）の構成を模式的に表した側面説明図である。
【図４】本発明の一実施形態における位置検出装置の検出回路の全体構造を表したブロック図である。
【図５】Ａ相のコイル組検出信号ＳｌａおよびＢ相のコイル組検出信号Ｓｌｂの一例を表した線図である。
【図６】可動被検出物１のある変位ｘにおけるＡ相コイル組検出信号Ｓｌａの出力波形Ａ（ｘ）と、Ｂ相コイル検出信号Ｓｌｂの出力波形Ｂ（ｘ）とにより得たリサージュ波形（ＸＹ波形）Ｃ（ｘ）の一例を表した線図である。
【図７】図６に表したリサージュ波形Ｃ（ｘ）から得たインクリメンタル位置検出出力Ｄ（ｘ）の一例を表した線図である。
【図８】本発明の他の実施形態における可動被検出物の狭範囲位置検出部（インクリメンタル位置検出部）の構成を模式的に表した側面説明図である。
【符号の説明】
１  可動被検出物
１ａ、１ｂ  狭範囲位置検出部（インクリメンタル位置検出部）
１ｃ  広範囲位置検出部（アブソリュート位置検出部）
Ｃａ，Ｃｂ  コイル組（インクリメンタル位置検出器）
２ａ・３ａ  検出コイル
２ｂ・３ｂ  検出コイル
４  絶対位置検出手段（アブソリュート位置検出器）
６  発振器
７ａ・７ｂ  ドライバ
８ａ・８ｂ・８ｃ・８ｄ  プリアンプ
Ｃｐａ・Ｃｐｂ・Ｃｐｃ・Ｃｐｄ  ＡＣカップリング
９ａ・９ｂ・９ｃ・９ｄ  整流回路
１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄ  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
Ｓ２ａ・Ｓ２ｂ・Ｓ２ｃ・Ｓ２ｄ  検出コイル出力信号
Ｓｌａ・Ｓｌｂ  コイル組検出信号
１１ａ・１１ｂ  差動増幅アンプ
１２  位置検出手段
【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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【図８】
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