(57)【要約】【課題】簡易な構成によって、可動被検出物１の変位検出精度を向上させることを可能とする。【解決手段】可動被検出物１の変位に対応した磁気的に変化に基づいて一対の検出コイル２，３からそれぞれ出力される検出信号を用いて可動被検出物１の変位を検出する変位検出手段を、上記一対の検出コイル２，３からそれぞれ出力される検出信号どうしの差信号に基づいて上記可動被検出物１の変位を検出するとともに、それに加えて可動被検出物１の変位に対応した信号どうしの間の和の値を常時一定に保持するように励磁電源１５を制御することによって、装置の使用環境に温度変動が生じても可動被検出物１の変位信号がほとんど影響を受けることがないように構成したもの。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
適宜の電圧を有する励磁用電流を出力する励磁電源と、
その励磁電源からの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が設けられたコイル組と、
前記検出磁界中を相対変位するように配置された可動被検出物と、
その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変位を検出する変位検出手段と、を備えた変位検出装置において、
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入力して、その信号どうしの間の差を算出し、その差信号に基づいて前記可動被検出物の変位信号を出力する変位出力部が前記変位検出手段に設けられるとともに、
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どうしの間の和を算出し、その和の値を常時一定に保持するように前記励磁電源から出力される励磁用電流の電圧を制御する電源電圧制御部が設けられていることを特徴とする変位検出装置。
【請求項２】
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として、前記可動被検出物が相対移動する際に前記各検出コイルに生じるインダクタンス変化に基づく信号を用いたことを特徴とする請求項１記載の変位検出装置。
【請求項３】
前記変位検出手段には、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閾値と比較し、その比較結果から前記可動被検出物の変位に対応した磁気的変化に相当する信号を出力する比較回路部が設けられ、
前記変位出力部には、その比較回路部から出力される信号が入力されるとともに、
前記励磁電源から前記一対の検出コイルに対して励磁電流を供給するための駆動パルスを付与するパルス発生手段を備え、
前記インダクタンス変化は、前記駆動パルスが付与される際に生じる過渡応答現象を利用して検出されるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の変位検出装置。
【請求項４】
前記可動被検出物に対して複数のコイル組が配置されているとともに、
前記電源電圧制御部に対して、前記各コイル組の検出コイルにより形成される検出磁界どうしが相互干渉することのないように前記励磁電源を制御する各組駆動タイミング制御部が付設されていることを特徴とする請求項１記載の変位検出装置。
【請求項５】
前記コイル組が２体にわたって設けられているとともに、
前記各組駆動タイミング制御部は、前記２体のコイル組を交互に駆動するように前記励磁電源を制御する構成になされていることを特徴とする請求項４記載の変位検出装置。
【請求項６】
前記可動被検出物は、前記一対の検出コイルの各々のコイルに対応して材質および／または形状が異なる一対の可動被検出部が複数連なって構成されることを特徴とする請求項１記載の変位検出装置。
【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を相対移動する可動被検出物の変位を磁気的な変化に基づいて検出するようにした変位検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、可動被検出物の変位を磁気的変化により検出するようにした変位検出装置が広く知られている。例えば特許文献１に開示された変位検出装置では、中立位置から両方向に変位可能に設けられた可動被検出物の変位方向に沿って一対の検出コイルが配置されており、それら２つの検出コイルに対して励磁電源から励磁用電流をそれぞれ供給する一方、上述した可動被検出物の変位に対応して上記２つの検出コイルに生じるインダクタンス変化の差動に基づいて、上記２つの検出コイルを含むブリッジ回路から２つの検出信号をそれぞれ取り出し、それら２つの検出信号の電圧をＡ／Ｄ変換した後、マイコンでディジタル処理することによって上記可動被検出物の変位に対応した信号を検出するようにしている。
【０００３】
また、特許文献２に記載された変位検出装置では、発振回路中にインダクタンス型センサを組み込み、発振回路または発振回路の時定数の変化を発振周波数の変化として出力することによってインダクタンス変化を検出するようにしている。さらに、それに類似した構成を有する特許文献３に開示された変位検出装置では、温度補正のために発振回路中に負温度特性の抵抗を入れることによって発信周波数を抑制するように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−０９４３８３号公報
【特許文献２】
特開平７−２２９５０４号公報
【特許文献３】
特開２００１−１４７１０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような一般に広く用いられている従来の変位検出装置では、使用環境の温度変動に伴って、上記検出コイルからの検出信号が変動してしまうという問題がある。そのときの温度変動を生じさせる要素としては、磁気センサにおける磁性体コアの透磁率の変動、コイルの直流抵抗の変動、被検出体の有無による位相のズレなどがある。また、被検出体側には、導電率、透磁率、検出位置の変動などがある。さらに、励磁・検出の各回路においても、検波特性、フィルター特性、アンプ特性の変動やバラツキなどがあり、変位検出装置の検出信号の変動は、これらの様々な変動要素に基づいて発生している。
【０００６】
このような温度変動に対する対策として、従来では、温度変動に関与する各種要素の変動そのものを出来るだけ小さくしたり、検出信号と相殺するように各特性値を設定したりするなどの手段が採られているが、このような個々の対策では未だ十分な解決策にはなっておらず、特に装置毎のバラツキに関しては同様に生じてしまうという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、簡易な構成で、検出精度を向上させることができるようにした変位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にかかる変位検出装置では、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一対の検出コイルからそれぞれ出力される検出信号を入力してその信号どうしの間の差を算出し、その差信号に基づいて前記可動被検出物の変位信号を出力する変位出力部が変位検出手段に設けられるとともに、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どうしの間の和を算出し、その和の値を常時一定に保持するように前記励磁電源から出力される励磁用電流の電圧を制御する電源電圧制御部が設けられている。
このような構成を有する本発明の請求項１にかかる変位検出装置によれば、装置の使用環境に温度変動が生じても、一対の検出コイルから出力される検出信号の和が常時一定に保持されるため、それら一対の検出コイルからそれぞれ出力される検出信号どうしの差に相当する可動被検出物の変位信号も使用環境の温度変動の影響をほとんど受けないようになっている。
【０００９】
また、本発明の請求項２にかかる変位検出装置では、前記請求項１における一対の検出コイルからそれぞれ出力される検出信号として、可動被検出物が相対移動する際に前記各検出コイルに生じるインダクタンス変化に基づく信号を用いている。
このような構成を有する本発明の請求項２にかかる変位検出装置によれば、コイル構成の簡易化が図られるようになっている。
【００１０】
さらに、本発明の請求項３にかかる変位検出装置では、前記請求項２における前記変位検出手段には、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閾値と比較し、その比較結果から前記可動被検出物の変位に対応した磁気的変化に相当する信号を出力する比較回路部が設けられるとともに、前記変位出力部にはその比較回路部から出力される信号が入力される。また、前記励磁電源から前記一対の検出コイルに対して励磁電流を供給するための駆動パルスを付与するパルス発生手段を備えているとともに、インダクタンス変化は、前記駆動パルスが与えられる際に生じる過渡応答現象を利用して検出されるように構成されている。
このような構成を有する本発明の請求項３にかかる変位検出装置によれば、各検出コイルからの検出信号どうしの磁気的干渉をなくすことが可能となり、より高精度な検出が行われるようになっている。
【００１１】
さらにまた、本発明の請求項４にかかる変位検出装置では、前記請求項１における可動被検出物に対して複数のコイル組が配置されているとともに、電源電圧制御部に対して、前記各コイル組の検出コイルにより形成される検出磁界どうしが相互干渉することのないように励磁電源を制御する各組駆動タイミング制御部が付設されている。
このような構成を有する本発明の請求項４にかかる変位検出装置によれば、複数のコイル組を用いることにより複数相の変位信号を取り扱う場合における検出信号どうしの磁気的干渉を良好に防止することが可能となり、極めて高精度な検出が行われることとなる。
【００１２】
一方、本発明の請求項５にかかる変位検出装置では、前記請求項４におけるコイル組が２体にわたって設けられているとともに、各組駆動タイミング制御部が、前記２体のコイル組を交互に駆動するように励磁電源を制御する構成になされている。
このような構成を有する本発明の請求項５にかかる変位検出装置によれば、例えばＡ相およびＢ相の２相のインクリメンタル出力を得ることが可能となり、それらを用いることによって、例えば分解能の向上が良好に図られるようになっている。
【００１３】
また、本発明の請求項６にかかる変位検出装置では、前記請求項１における可動被検出物は、前記一対の検出コイルの各々のコイルに対応して材質および／または形状が異なる一対の可動被検出部が複数連なって構成されている。このような構成を有する本発明の請求項６にかかる変位検出装置によれば、可動被検出物の長さを長くすることができるため、被検出物の検出ストロークを長くすることができる。
【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】
まず、図１（ａ），（ｂ）に示されているリニアセンサ部の構造を説明すると、被検出体として配置された可動被検出物１は、例えば細長状の磁性体または金属からなるパイプ状部材により形成されており、図示符号Ｃで示された中立位置から長手方向の両方向（図１（ａ）の左右方向）に沿って往復変位可能に設けられている。その細長状の可動被検出物１の外周側部分には、当該可動被検出物１の変位方向に沿って２つの検出コイル２，３が、上記中立位置Ｃから対称的に延在するように配置されている。これらの検出コイル２、３が一対となってコイル組を構成している。また、これらの各検出コイル２，３の各々は、上記可動被検出物１とほぼ同じ長さａを有するように形成されており、それらの各検出コイル２，３の外側に、パイプ状のヨーク部材２ａ，３ａがそれぞれ装着されている。
【００１６】
また、図２、３に示されているように、上記両検出コイル２、３の端部どうしは互いに並列に接続されており、図示下方側の端部が接地（ＧＮＤ）されているとともに、図示上方側の端部からは検出コイル２、３からの検出信号Ａ、Ｂが出力されるように構成されている。そして、直流電源である励磁電源４から励磁電流が上記両検出コイル２，３にそれぞれ供給されることによって、上記両検出コイル２，３の周囲に適宜の検出磁界が形成されるようになっている。
【００１７】
このような両検出コイル２，３により形成される検出磁界中を上述した可動被検出物１が長手方向に沿って相対的に変位すると、上記各検出コイル２，３のインダクタンスまたはインピーダンスが変化することで、上記可動被検出物１の相対変位量が検出されることとなる。本実施形態では、過渡現象におけるインダクタンス変化を時間関数で捉えるようにしている。
【００１８】
すなわち、図３に示されているように、水晶振動子等を備えた発振回路１１から発せられるクロック信号が駆動タイミング制御部１２に与えられると、その駆動タイミング制御部１２から適宜の周期で出力されるスイッチング信号Ｓ２，Ｓ３が、トランジスタからなるスイッチ手段１３，１４に印加され、それらの各スイッチ手段１３，１４が上記スイッチング信号Ｓ２，Ｓ３の印加周期でオン・オフされるようになっている。上記の発振回路１１と駆動タイミング制御部１２とスイッチ手段１３、１４とからパルス発生手段が構成されている。そして、そのスイッチ手段１３，１４のオン・オフにより発生する矩形波状の駆動用パルスによって、励磁電源４から両検出コイル２，３に励磁用電流が流されることによって上述した検出磁界が形成されるようになっている。
【００１９】
このとき、上記両検出コイル２，３に発生する検出磁界どうしが相互干渉することのないように、当該検出コイル２，３のコイル巻回方向などを調整することによって対向する極性が形成されるようにしておくことが望ましい。
【００２０】
そして、このような検出コイル２，３により形成される検出磁界中を可動被検出物１が移動すると、上記各検出コイル２，３のインダクタンスＬ１，Ｌ２は相反して増減することとなる。例えば、可動被検出物１が図４中の（ａ）に示されているように図示左側に偏って位置している場合において、図４中の（ｂ）に示されているような矩形波状の駆動パルスにより励磁電流が検出コイル２，３に付与されると、上述した各スイッチ手段１３，１４の電圧供給側の部位に、図４中の（ｃ）および（ｄ）に示されているような上記各検出コイル２，３のインダクタンスＬ１，Ｌ２に対応した過渡応答電圧を立上り側のエッジに生じることとなる。そして、そのときの過渡応答時間ｔ１，ｔ２は、上記可動被検出物１が図５中の（ａ）に示されているように図示右側に移動したときに、その可動被検出物１の変位に応じて図５中の（ｃ）および（ｄ）のように変化することとなる。
【００２１】
図３に戻って、上述した各過渡応答電圧に基づいて生成される検出信号（過渡応答信号）Ａ、Ｂは、コンパレータ（比較回路部）１６に入力され、そのコンパレータ１６において、上述した過渡応答信号の電圧値が、予め設定された基準電圧（閾値電圧Ｖｔｈ）と比較されるようになっている。つまり、上述したスイッチ手段１３，１４がオンしてから上記コンパレータ１６の閾値電圧Ｖｔｈに達するまでの時間ｔ３，ｔ４（図４および図５参照）は、上記両検出コイル２，３の各インダクタンスＬ１，Ｌ２の変化に応じて変化することとなり、それらの各インダクタンスＬ１，Ｌ２の変化が、上記コンパレータ１６からの出力信号としてそれぞれ取り出され、そのコンパレータ１６から出力される過渡応答時間ｔ３，ｔ４に関する信号の差が、変位出力部１７において算出された後に電圧に変換されるように構成されている。上記のコンパレータ１６と変位出力部１７により、変位検出手段が構成されている。
【００２２】
この点を詳細に説明すると、抵抗Ｒ、閾値電圧Ｖｔｈ、印加電圧Ｅに対して、上記両検出コイル２，３のインダクタンスが閾値電圧Ｖｔｈに到達する時間ｔ３，ｔ４は、
ｔ３＝−Ｌ１／Ｒ＊ｌｏｇｅ（Ｖｔｈ／Ｅ）
ｔ４＝−Ｌ２／Ｒ＊ｌｏｇｅ（Ｖｔｈ／Ｅ）
となり、それらの両検出コイル２，３から得られる検出信号の差動信号は、
ｔ３−ｔ４＝−Ｌ１／Ｒ＊ｌｏｇｅ（Ｖｔｈ／Ｅ）−Ｌ２／Ｒ＊ｌｏｇｅ（Ｖｔｈ／Ｅ）
となる。
【００２３】
このようにして上記変位出力部１７において得られた過渡応答時間差に関する信号は、上述した可動被検出物１の変位信号としてのＰＷＭ信号または電圧出力として出力される。ＰＷＭ信号の場合には、上記可動被検出物１の変位に応じて変化する各検出コイル２，３のインダクタンスＬ１，Ｌ２の差動変化量に対応してパルス幅（デューティ）が変化することとなる。
【００２４】
次に、環境温度の変化に対応するための構成について説明する。
まず、上述した両検出コイル２，３は、同一形状（巻数、線形、コイル内径、巻幅、磁気ヨーク）であるので、インダクタンスＬ１，Ｌ２は同一の温度特性を示すこととなる。そして、上述した式より、可動被検出物１が両検出コイル２，３の中央部分にあるときは、両者の寄与率が同じになることから、インダクタンスＬ１，Ｌ２が増減してもＬ１＝Ｌ２となる。従って、それらの間の差は、常に「０」となることから、環境温度変化にかかわらず同一の出力を得ることができる。
【００２５】
ところが、可動被検出物１が両検出コイル２，３のいずれか一方側に偏った位置に変位した場合には、差動出力に対するインダクタンスＬ１，Ｌ２の寄与率が互いに異なることから誤差を生じることとなる。すなわち、上述の構成による変位検出装置では、温度環境の変動によって例えば図６に示されているような誤差変動を生じている。
【００２６】
そこで本発明では、可動被検出物１の移動に伴ってインダクタンスＬ１，Ｌ２が相反して増減することに着目し、両者の和（Ｌ１＋Ｌ２）を常時一定に保つように印加電圧を調整するフィードバック構成を採用している。すなわち、環境温度の変化に対しては、上述した両インダクタンスＬ１，Ｌ２ともに同様に増減することから、図３に示されたコンパレータ１６から出力される両過渡応答時間ｔ３，ｔ４（図４および図５参照）を、一旦、上述した励磁電源４の電圧を制御する電源電圧制御部１５の一部を構成している加算制御部１８に入力することとし、その加算制御部１８で、上記両過渡応答時間ｔ３，ｔ４の和（ｔ３＋ｔ４）を算出している。そして、その和信号を電圧に変換した上で、上述した電源電圧制御部１５の本体部分に出力し、その電源電圧制御部１５からの制御信号に基づいて、上述した両過渡応答時間ｔ３，ｔ４どうしの和の値（ｔ３＋ｔ４）を常時一定に保つ制御動作を実行して、温度特性を無視した変位信号を得るようにしている。
【００２７】
このときの温度特性は、リニアセンサを構成している各部品の温度特性のみならず、回路の温度特性、センサ回路間のケーブル長による影響、ならびにそれらの各部品のバラツキが含まれるが、それら全てを含む温度特性が無視されることとなる。実際に変位信号を測定してみたところ、例えば図７に示されているように、従来装置の約１／１０程度の検出誤差に改善されることが判明した。
【００２８】
なお、本実施形態のようなフィードバックをかけた場合には、検出される変位信号は図７のような正弦波状になるが、それは、磁気特性の非線形性に起因するものである。
【００２９】
このように本実施形態によれば、使用環境に温度変動が生じても、一対の検出コイル２，３から出力される各検出信号の和が常時一定に保持されるため、上記一対の各検出コイル２，３からそれぞれ出力される検出信号どうしの差に相当する可動被検出物１の変位信号も使用環境に温度変動にかかわらず略一定に維持されるようになっている。
【００３０】
また、本実施形態では、一対の各検出コイル２，３からそれぞれ出力される検出信号として、可動被検出物１が相対移動する際に上記各検出コイル２，３に生じるインダクタンス変化に基づく信号を用いていることから、簡易な構成の検出コイルを用いて検出信号が容易かつ確実に得られるようになっている。
【００３１】
さらに、本実施形態では、コンパレータ１６が設けられるとともに、変位出力部１７にはコンパレータ１６から出力される信号が入力されており、また、励磁電源４から一対の各検出コイル２、３に対して励磁電流を供給するための駆動パルスを付与するパルス発生手段を備え、そのパルス発生手段から各検出コイル２，３に駆動パルスが与えられる際に生じる過渡応答現象におけるインダクタンス変化を検出するようにしていることから、上記各検出コイル２，３における検出信号の磁気的干渉をなくすことが可能となり、より高精度な検出が行われるようになっている。
【００３２】
一方、図８に示されている実施形態では、上述した実施形態における２個の検出コイル２，３を一つのコイル組ＣＡとするとともに、その一方側のコイル組ＣＡと同様な構成を有する他方側のコイル組ＣＢが並列されており、それらのコイル組ＣＡ，ＣＢから、いわゆるＡ相、Ｂ相の変位信号が得られるようになっている。より具体的には、上記他方側のコイル組ＣＢは、上記可動被検出物１が相対移動する一周期分の移動距離λに対して、（１／４）λだけ一方側のコイル組ＣＡと位置ズレした状態に配置されており、当該他のコイル組ＣＢから出力される検出波形が、一方側のコイル組ＣＡからの出力波形に対して、（１／４）λだけ位置ズレした状態となっている。すなわち、Ａ相の波形がｓｉｎθで表されるのに対して、Ｂ相の波形はｓｉｎ（θ−π／２）で表される。
【００３３】
また、可動被検出物１は、材質および／または形状が異なる各部が（１／２）λの長さごとに繰り返すように連続する構成になされており、例えば導電率または透磁率が相違する各部が長手方向に交互に組み合わされている。すなわち、可動被検出物１は、一対の検出コイル２、３の各々に対応して材質および／または形状が異なる一対の可動被検出部１ａ、１ｂが複数連なって構成されている。この可動被検出物１としては、例えば図９に示されているような外径が異なる凸形状の可動被検出部１ａおよび凹形状の可動被検出部１ｂを長手方向に交互に並列した構造のものを採用することができ、その場合には、全長にわたって同一材質の金属または磁性体を用いることが可能である。このように、可動被検出物の長さを長くした場合には、被検出物の検出ストロークを長くすることができる。尚、このような被検出物は図１に示されるように一対の検出コイル２、３から構成されるリニアセンサに用いてもよい。
【００３４】
このようなＡ相、Ｂ相の変位信号を得るようにしたものでは、上記両コイル組ＣＡ，ＣＢからそれぞれ発生する検出磁界がコイル長より外側に広がって、互いに干渉状態となることから、従来の装置では、図１０に示されているように、異なる材質に切り替わる時点で三角形がつぶれた波形となる。これに対して上述した本発明にかかる実施形態によれば、図１１に示されているように、切り替え時点の近傍において滑らかな特性となり、連続した可動被検出物１を用いる場合においても正弦波の振幅が変化するのみで良好な正弦波が得られる。
【００３５】
例えば、Ａ相、Ｂ相を有するリニアスケールでは、ｔａｎ−１（Ｂ／Ａ）で表されるような電気分割が一般的に行われており、歪みがあると均一な分解能が得られなくなるため、できるだけ正確な正弦波形が必要となる。このとき、従来装置のように三角波でも正弦波でもない波形（図１０参照）は、電気分割上、非常に扱いづらく、リニアライザー回路などを設けるかソフト的に正弦波に変換することも行われている。これに対して本願発明を採用した場合には、上述した各処理が不要となる。
【００３６】
一方、上述したＡ相とＢ相との和信号を得るためには、２つのコイル組ＣＡ，ＣＢが必要となるが、それら２つのコイル組ＣＡ，ＣＢに磁気的干渉が起こり、対になっている検出コイル２，３のインダクタンスのバランスが崩れて、正弦波形や温度特性が劣化し易くなる。そこで、そのような問題に対する対策として、図１２に示されている実施形態では、２つのコイル組ＣＡ，ＣＢを、各組駆動タイミング制御部である１つのＡＢ相駆動タイミング制御部２０から付与される切り替え信号Ｓａ，Ｓｂによって交互に駆動することとしている。このような実施形態によれば、２つのコイル組ＣＡ，ＣＢの間の磁気的干渉が回避されることとなる。
【００３７】
特に、本実施形態では、２体のコイル組ＣＡ，ＣＢが設けられているとともに、ＡＢ相駆動タイミング制御回路２０が、上記２体のコイル組ＣＡ，ＣＢを交互に駆動するように励磁電源を制御する構成になされていることから、Ａ相およびＢ相の２相のインクリメンタル出力を得ることが可能となり、それらを用いることによって、例えば分解能の向上が良好に図られるようになっている。
【００３８】
このとき、通常のインピーダンス変化などを利用した装置では、正弦波駆動で定常状態での実効値または波高値を利用しているために、各々のコイル組ＣＡ，ＣＢを交互に駆動することは難しく、また出力を得るための回路も複雑となるが、本実施形態にかかる装置の特徴である過渡現象を利用してインダクタンス変化を捉えるようにすれば、常時パルス駆動でオン・オフしている回路で各々のコイル組ＣＡ，ＣＢを交互に駆動することが容易に実現可能となり、装置の小型化および低廉化を図ることができる。
【００３９】
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というのはいうまでもない。
【００４０】
例えば、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、図１３（ａ），（ｂ）に示されているように、パイプ状の可動被検出物３１の内部側に検出コイル３２，３３を配置したセンサ構造を採用することも可能である。
【００４１】
また、上述した実施形態では、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、上述した実施形態では、可動被検出物としてパイプ状金属部材の場合を記載したが、それに限定されることはなく、種々の形状の可動被検出物に対しても本発明を同様に適用することができる。
【００４３】
また、上述した実施形態では、変位検出手段にコンパレータ１６を設けたが、例えば、駆動パルスとして正弦波状の駆動パルスを用いた場合には、コンパレータ１６を省略して、検出コイル２，３からそれぞれ出力される検出信号Ａ，Ｂを直接、変位出力部１７へ入力することも可能である。
【００４４】
また、図１に基づいて説明した実施形態では検出コイル２、３の長さと可動被検出物１との長さをほぼ同じとしたが、検出コイル２、３に対する可動被検出物１の長さの比が２／３から３／２の範囲であれば、上述したフィードバックによる効果を得ることができる。さらに、図８に基づいて説明した実施形態においても、検出コイル２、３に対する可動被検出部１ａ、１ｂの長さの比が２／３から３／２の範囲であれば、上述したフィードバックによる効果を得ることができる。
【００４５】
また、検出コイル２、３は複数個のコイルから構成されていてもよい。この場合には、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２、３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。さらにいえば、検出コイル２、３のインダクタンスが同程度でなくても、フィードバックによる効果を得ることは可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１記載にかかる変位検出装置は、可動被検出物の変位に対応した磁気的に変化に基づいて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可動被検出物の変位を検出する変位検出手段を、上記一対の検出コイルからそれぞれ出力される検出信号どうしの差信号に基づいて可動被検出物の変位を検出することに加えて、上記可動被検出物の変位に対応した信号どうしの間の和の値を常時一定に保持するように励磁電源を制御することによって、装置の使用環境に温度変動が生じても可動被検出物の変位信号がほとんど影響を与えることがないように構成したものであるから、簡易な構成によって変位の検出精度を向上させることができ、変位検出装置の有用性を大幅に高めることができる。
【００４７】
また、本発明の請求項２にかかる変位検出装置は、上記請求項１における一対の検出コイルからそれぞれ出力される検出信号として、可動被検出物が相対移動する際に上記各検出コイルに生じるインダクタンス変化に基づく信号を用いたことによって、コイル構成の簡易化を図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、装置の小型化をさらに図ることができる。
【００４８】
さらに、本発明の請求項３にかかる変位検出装置は、上記請求項２における励磁電源から一対の検出コイルに対して励磁電流を供給するための駆動パルスを付与するパルス発生手段を用いるとともに、上記パルス発生手段から各検出コイルに駆動パルスが与えられる際に生じる過渡応答現象を利用してインダクタンス変化を検出するように構成したことによって、各検出コイルからの検出信号どうしの磁気的干渉をなくして、より高精度な検出を可能としたものであるから、上述した効果に加えて、装置の高精度化をさらに図ることができる。
【００４９】
さらにまた、本発明の請求項４にかかる変位検出装置は、上記請求項１における可動被検出物に対して複数のコイル組を配置し、各コイル組の検出コイルにより形成される検出磁界どうしが相互干渉することのないように励磁電源を制御する各組駆動タイミング制御部を付設し、複数のコイル組を用いることにより複数相の変位信号を取り扱う場合における検出信号どうしの磁気的干渉を良好に防止することを可能としたものであるから、上述した効果に加えて、変位の検出動作を極めて高精度に行うことができる。
【００５０】
一方、本発明の請求項５にかかる変位検出装置は、上記請求項４におけるコイル組を２体にわたって設け、それら２体のコイル組を交互に駆動するように励磁電源を制御する各組駆動タイミング制御部を設けたことによって、２相のインクリメンタル出力を得ることが可能として分解能の向上等を良好に図ることを可能としたものであるから、上述した効果をさらに向上させることができる。
【００５１】
また、本発明の請求項６にかかる変位検出装置は、上記請求項１における可動被検出物が一対の検出コイルの各々のコイルに対応して材質および／または形状が異なる一対の可動被検出部を複数連ねて構成されていることから、可動被検出物の長さを長くすることができ、被検出物の検出ストロークを長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する変位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に表した変位検出装置のセンサ部に付設された回路部の基本構成を表したブロック図である。
【図３】図１に表したセンサ部を用いた本発明の一実施形態にかかる変位検出装置の全体構成を表したブロック図である。
【図４】可動被検出物が検出コイルの一方側に変位している場合における入力パルスに対する過渡応答特性の一例を表した線図である。
【図５】可動被検出物が検出コイルの他方側に変位している場合における入力パルスに対する過渡応答特性の一例を表した線図である。
【図６】従来の変位検出装置による差動出力の温度変動の状態を表した線図である。
【図７】本発明にかかる変位検出装置による差動出力の温度変動の状態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変位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９】図１に表した変位検出装置に用いられる可動被検出物の他の実施形態を表した側面説明図である。
【図１０】従来の変位検出装置により得られる出力波形の一例を表した線図である。
【図１１】本発明にかかる変位検出装置により得られる出力波形の一例を表した線図である。
【図１２】本発明の他の実施形態にかかる変位検出装置の全体構成を表したブロック図である。
【図１３】本発明を適用する変位検出装置のセンサ部の他の例を概略構造を表した縦断面説明図である。
【符号の説明】
１  可動被検出物
１ａ、１ｂ  可動被検出部
Ｃ  中立位置
２，３  検出コイル
４  励磁電源
１１  発振回路
１２  駆動タイミング制御部
１３，１４  スイッチ手段
１５  電源電圧制御部
１６  コンパレータ（比較回路部）
１７  変位出力部
１８  加算制御部
２０  ＡＢ相駆動タイミング制御部（各相駆動タイミング制御部）
ＣＡ，ＣＢ  コイル組
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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