(57)【要約】【課題】小型かつシンプルな構造を持つと共に、簡単な構成でありながら精度の良い検出を可能にする。【解決手段】１次巻線と、所定の範囲における検出対象の変位に対してそれぞれ異なる所定の振幅関数に従う出力信号を生ずるように配置された少なくとも２グループの２次巻線とを含む巻線部と、検出対象の変位に連動して巻線部に対して相対的に変位される所定長の磁気応答部材とを具備する。磁気応答部材は、検出対象の一方向の動きに応じて巻線部の領域に侵入していき、それとは逆方向に戻る検出対象の動きに応じて巻線部の領域から退出していく。グループの各々について、所定の範囲に対応して１つの２次巻線と該範囲外においてバランス用の２次巻線とが配置されており、各グループのバランス用２次巻線を調整することにより、サイン関数のほぼ１／４周期またはコサイン関数のほぼ１／４周期分の変化が所定の範囲においてそれぞれ得られるようにする。【選択図】  図２３
2007316082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流信号によって励磁される１次巻線と、所定の範囲における検出対象の変位に対してそれぞれ異なる所定の振幅関数に従う出力信号を生ずるように配置された少なくとも２グループの２次巻線とを含む巻線部と、
検出対象の変位に連動して前記巻線部に対して相対的に変位される所定長の磁気応答部材と
を具備し、前記磁気応答部材は、検出対象の一方向の動きに応じて前記巻線部の領域に徐々に侵入していき、それとは逆方向に戻る検出対象の動きに応じて前記巻線部の領域から徐々に退出していくものであり、
前記巻線部の領域に対する前記磁気応答部材の侵入量に応じた出力信号が、前記２次巻線の各グループから、それぞれの前記振幅関数に従って、出力されるようにした誘導型位置検出装置であって、
前記グループの各々について、前記所定の範囲に対応して１つの２次巻線と該範囲外においてバランス用の２次巻線とが配置されており、各グループのバランス用２次巻線を調整することにより、前記サイン関数のほぼ１／４周期またはコサイン関数のほぼ１／４周期分の変化が前記所定の範囲においてそれぞれ得られるようにしたことを特徴とする誘導型位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導型位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より知られた誘導型直線位置検出装置としては差動トランスがある。差動トランスは、１つの１次巻線を１相で励磁し、差動接続された２つの２次巻線の各配置位置において検出対象位置に連動する鉄心コアの直線位置に応じて差動的に変化するリラクタンスを生ぜしめ、その結果として得られる１相の誘導出力交流信号の電圧振幅レベルが鉄心コアの直線位置を示すようにしたものである。この差動トランスにおいては、誘導電圧が差動的に変化するように設けられた２つの２次巻線が設けられた範囲において、該誘導電圧値が対直線位置に関して直線性を示す範囲でしか、直線位置を検出することができないものであり、該誘導電圧値の対直線位置の変化の関数が周期関数（例えばサイン関数のような三角関数）の１サイクルにわたって変化することはない。従って、検出可能範囲を拡張するには巻線長とコア長を長くするしかなく、自ずと限度があると共に、装置の大型化をもたらす。また、検出対象直線位置に相関する電気的な位相を示す出力を得ることが不可能である。また、誘導出力信号の電圧振幅レベルは、鉄心コアの直線位置のみならず、温度変化等の周辺環境の影響を受けやすいので、精度に難点がある。
【０００３】
これに対して、検出対象直線位置に相関する電気的位相角を持つ交流信号を出力するようにした位相シフトタイプの誘導型直線位置検出装置も知られている。例えば、下記特許文献１〜４（特開昭４９−１０７７５８号、特開昭５３−１０６０６５号、特開昭５５−１３８９１号、実公平１−２５２８６号）などに示されたものがある。この種の従来知られた位相タイプの誘導型直線位置検出装置においては、検出対象位置に連動する可動鉄心コアの直線変位方向に関して互いにずらして配置された例えば２つの１次巻線を互いに電気的位相のずれた２相の交流信号（例えばsin ωｔとcos ωｔ）でそれぞれ励磁し、各１次巻線による２次側誘導信号を合成して１つの２次出力信号を生成するようにしている。励磁用の交流信号に対するこの２次出力信号における電気的位相ずれが、検出対象位置に連動する鉄心コアの直線位置を示している。また、実公平１−２５２８６号に示されたものにおいては、複数の鉄心コアを所定ピッチで断続的に繰り返し設け、１次及び２次巻線が設けられた範囲よりも広い範囲にわたる直線位置検出を可能にしている。
【特許文献１】特開昭４９−１０７７５８号
【特許文献２】特開昭５３−１０６０６５号
【特許文献３】特開昭５５−１３８９１号
【特許文献４】実公平１−２５２８６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の位相シフトタイプの誘導型直線位置検出装置は、差動トランスに比べて多くの点で利点を持っているが、少なくとも２相の交流信号（例えばsin ωｔとcos ωｔ）を用意しなければならないため、励磁回路の構成が複雑になるという問題点があった。また、温度変化等によって１次及び２次巻線のインピーダンスが変化すると、２次出力信号における電気的位相ずれに誤差が生じるという欠点もあった。更に、複数の鉄心コアを所定ピッチで断続的に繰り返し設け、１次及び２次巻線が設けられた範囲よりも広い範囲にわたる直線位置検出を可能にした場合において、１次及び２次巻線を設ける範囲を可動鉄心コアの１ピッチの長さよりも長い範囲で設けねばならないため、巻線アセンブリ全体のサイズが大きくなってしまい、検出装置の小型化に限度があった。すなわち、鉄心コアの１ピッチの長さをＰとすると、４相タイプの場合、各相巻線の配置間隔を最小でも「３Ｐ／４」としなければならず、全体ではその４倍の「４×（３Ｐ／４）＝３Ｐ」の配置領域が必要であり、従って最小でも可動鉄心コアの３ピッチ分の長さの範囲にわたって巻線アセンブリを設けなければならない。
【０００５】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、小型かつシンプルな構造を持つと共に、簡単な構成でありながら精度の良い検出が可能な誘導型位置検出装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る誘導型位置検出装置は、交流信号によって励磁される１次巻線と、所定の範囲における検出対象の変位に対してそれぞれ異なる所定の振幅関数に従う出力信号を生ずるように配置された少なくとも２グループの２次巻線とを含む巻線部と、検出対象の変位に連動して前記巻線部に対して相対的に変位される所定長の磁気応答部材とを具備し、前記磁気応答部材は、検出対象の一方向の動きに応じて前記巻線部の領域に徐々に侵入していき、それとは逆方向に戻る検出対象の動きに応じて前記巻線部の領域から徐々に退出していくものであり、前記巻線部の領域に対する前記磁気応答部材の侵入量に応じた出力信号が、前記２次巻線の各グループから、それぞれの前記振幅関数に従って、出力されるようにした誘導型位置検出装置であって、前記グループの各々について、前記所定の範囲に対応して１つの２次巻線と該範囲外においてバランス用の２次巻線とが配置されており、各グループのバランス用２次巻線を調整することにより、前記サイン関数のほぼ１／４周期またはコサイン関数のほぼ１／４周期分の変化が前記所定の範囲においてそれぞれ得られるようにしたことを特徴とする。
上記構成によれば、各グループにおいて、所定の範囲に対応して１つの２次巻線と該範囲外においてバランス用の２次巻線とを配置したことにより、各グループのバランス用２次巻線を調整することにより、サイン関数のほぼ１／４周期またはコサイン関数のほぼ１／４周期分の変化が前記所定の範囲においてそれぞれ容易に得られることとなり、簡単な構成でありながら精度の良い検出を行うことができる。。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明しよう。
図１に示された本発明の一実施例に係る直線位置検出装置は、巻線部１０と可変磁気結合部２０とを含む。可変磁気結合部２０が検出対象たる機械系（図示せず）に連結されて、該機械系の直線位置の変化に連動して直線的にかつ往復的に変位可能であり、これに対して、巻線部１０の配置は適宜に固定される。かくして、可変磁気結合部２０が検出対象たる直線位置に連動して巻線部１０に対して相対的に直線的に変位する。勿論、その逆に、巻線部１０を検出対象たる機械系に連動して変位させ、可変磁気結合部２０を固定するようにしてもよい。要するに、この検出装置においては、巻線部１０に対する可変磁気結合部２０の相対的に直線位置を検出する。この相対的な直線変位の方向は、図において符号Ｘを伴う矢印で示されている。
【００１７】
巻線部１０は、１相の交流信号によって励磁される１次巻線ＰＷ1〜ＰＷ5と、直線変位方向Ｘに関して異なる位置に配置された複数の２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4とを含む。これらの１次及び２次巻線構成を明示するために、図１では巻線部１０は断面を含んで示されているが、実際は、点線で補って示されているように、ロッド状の可変磁気結合部２０の周囲にて適宜のギャップを空けて、巻線コイルが巻回された状態を成している。１相の交流信号によって共通に励磁されるが故に、１次巻線ＰＷ1〜ＰＷ5の数は、１又は適宜の複数であってよく、その配置も適宜であってよい。しかし、複数の１次巻線ＰＷ1〜ＰＷ5を適宜に分離して、例えば図１に示されるように各２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4をそれぞれの間に挟むように、配置することは、１次巻線によって発生する磁界を個別の２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4に対して有効に及ぼし、かつ可変磁気結合部２０の磁気応答部材２２による磁場への影響を有効に及ぼすことができるので、好ましい。
【００１８】
線状又はロッド状の可変磁気結合部２０は、基部であるロッド２１において、所定の磁気応答特性を持つ磁気応答部材２２を直線変位方向に沿って所定のピッチｐで複数繰り返して設けて成るものである。既に知られているように、磁気応答部材２２の材質を鉄またはニッケルなどのような磁性体、あるいは銅またはアルミニウムなどのような非磁性の導電体とすることにより、透磁率あるいは磁気抵抗あるいは渦電流損失などの所定の磁気応答特性を持たせることができるので、そのように適宜の材質を用いて磁気応答部材２２を構成してよい。基部であるロッド２１の材質も、磁性体又は非磁性体又は導電体など適宜の材質を用いてよく、どのような材質を用いるかは、磁気応答部材２２の材質及び／又は形状等との兼ね合いによって定まる。要するに、磁気応答部材２２が存在する箇所とそうでない箇所との間では、巻線部１０に及ぼす磁気的応答特性が異なるようになっていればよいものである。また、ロッド２１に対する磁気応答部材２２の形成法も、貼り付け、接着、かしめ止め、切削、めっき、蒸着、焼き付け、など適宜の手法を用いてよい。ロッド２１は、必ずしも剛体に限らず、ワイヤ線のようなフレキシブルな素材からなっていてよい。
【００１９】
検出対象たる直線位置の変化に応じて、可変磁気結合部２０の磁気応答部材２２の巻線部１０に対する対応位置が変化することにより、１次巻線ＰＷ1〜ＰＷ5と各２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4間の磁気結合が該検出対象直線位置に応じて変化され、これにより、該検出対象直線位置に応じて振幅変調された誘導出力交流信号が、各２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4の配置のずれに応じて異なる振幅関数特性で、各２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4に誘起される。各２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4に誘起される各誘導出力交流信号は、１次巻線ＰＷ1〜ＰＷ5が１相の交流信号によって共通に励磁されるが故に、その電気的位相が同相であり、その振幅関数が磁気応答部材２２の繰り返しピッチの１ピッチｐに相当する変位量を１サイクルとして周期的にそれぞれ変化する。
【００２０】
４つの２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4は、磁気応答部材２２の繰り返しピッチの１ピッチｐの範囲内において所定の間隔で配置され、各２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4に生じる誘導出力交流信号の振幅関数が、所望の特性を示すように設定される。例えば、レゾルバタイプの位置検出装置として構成する場合は、各２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4に生じる誘導出力交流信号の振幅関数が、サイン関数、コサイン関数、マイナス・サイン関数、マイナス・コサイン関数、にそれぞれ相当するように設定する。例えば図１に示されるように、１ピッチｐの範囲を４分割し、ｐ／４づつずれた各分割位置に配列する。これにより、各２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4に生じる誘導出力交流信号の振幅関数が、サイン関数、コサイン関数、マイナス・サイン関数、マイナス・コサイン関数、にそれぞれ相当するように設定することができる。勿論、種々の条件によって、各巻線の配置は微妙に変わり得るので、希望の関数特性が得られるように各巻線配置を適宜調整したり、あるいは２次出力レベルを電気的増幅によって調整して、希望の振幅関数特性が最終的に得られるようにする。
【００２１】
例えば、２次巻線ＳＷ1の出力がサイン関数（図でｓを付記する）に対応するとすると、これに対してｐ／２だけずれて配置された２次巻線ＳＷ3の出力はマイナス・サイン関数（図で／ｓ（ｓバー）を付記する）に対応し、この両者の出力を差動的に合成することによりサイン関数の振幅関数を持つ第１の出力交流信号が得られる。また、サイン関数出力に対応する２次巻線ＳＷ1からｐ／４ずれて配置された２次巻線ＳＷ2の出力はコサイン関数（図でｃを付記する）に対応し、これに対してｐ／２だけずれて配置された２次巻線ＳＷ4の出力はマイナス・コサイン関数（図で／ｃ（ｃバー）を付記する）に対応し、この両者の出力を差動的に合成することによりコサイン関数の振幅関数を持つ第２の出力交流信号が得られる。。なお、明細書中では、表記の都合上、反転を示すバー記号は「／（スラッシュ）」で記載するが、これは、図中のバー記号に対応している。
【００２２】
図２は巻線部１０の回路図であり、１次巻線ＰＷ1〜ＰＷ5には共通の励磁交流信号（説明の便宜上、sinωｔで示す）が印加される。この１次巻線ＰＷ1〜ＰＷ5の励磁に応じて、可変磁気結合部２０の磁気応答部材２２の巻線部１０に対する対応位置に応じた振幅値を持つ交流信号が各２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4に誘導される。夫々の誘導電圧レベルは検出対象直線位置ｘに対応して２相の関数特性sinθ，cosθ及びその逆相の関数特性−sinθ，−cosθを示す。すなわち、各２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4の誘導出力信号は、検出対象直線位置ｘに対応して２相の関数特性sinθ，cosθ及びその逆相の関数特性−sinθ，−cosθで振幅変調された状態で夫々出力される。なお、θはｘに比例しており、例えば、θ＝２π（ｘ／ｐ）のような関係である。説明の便宜上、巻線の巻数等、その他の条件に従う係数は省略し、２次巻線ＳＷ1をサイン相として、その出力信号を「sinθ・sinωｔ」で示し、２次巻線ＳＷ2をコサイン相として、その出力信号を「cosθ・sinωｔ」で示す。また、２次巻線ＳＷ3をマイナス・サイン相として、その出力信号を「−sinθ・sinωｔ」で示し、２次巻線ＳＷ4をマイナス・コサイン相として、その出力信号を「−cosθ・sinωｔ」で示す。サイン相とマイナス・サイン相の誘導出力を差動的に合成することによりサイン関数の振幅関数を持つ第１の出力交流信号（２sinθ・sinωｔ）が得られる。また、コサイン相とマイナス・コサイン相の誘導出力を差動的に合成することによりコサイン関数の振幅関数を持つ第２の出力交流信号（２cosθ・sinωｔ）が得られる。なお、表現の簡略化のために、係数「２」を省略して、以下では、第１の出力交流信号を「sinθ・sinωｔ」で表わし、第２の出力交流信号を「cosθ・sinωｔ」で表わす。
【００２３】
こうして、検出対象直線位置ｘに対応する第１の関数値sinθを振幅値として持つ第１の出力交流信号Ａ＝sinθ・sinωｔと、同じ検出対象直線位置ｘに対応する第２の関数値cosθを振幅値として持つ第２の出力交流信号Ｂ＝cosθ・sinωｔとが出力される。このような巻線構成によれば、回転型位置検出装置である従来知られたレゾルバにおいて得られるのと同様の、同相交流であって２相の振幅関数を持つ２つの出力交流信号（サイン出力とコサイン出力）を直線位置検出装置において得ることができることが理解できる。従って、本発明の直線位置検出装置において得られる２相の出力交流信号（Ａ＝sinθ・sinωｔとＢ＝cosθ・sinωｔ）は、従来知られたレゾルバの出力と同様の使い方をすることができる。
また、上記のように、４つの２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4を磁気応答部材２２の繰り返しピッチの１ピッチｐの範囲内において所定の間隔で配置した構成は、巻線部１０全体のサイズを磁気応答部材２２の１ピッチの範囲に略対応する比較的小さなサイズに収めることができるので、直線位置検出装置全体の構成を小型化することに役立つ。
【００２４】
可変磁気結合部２０の一実施形態として、基部であるロッド２１としてフレキシブルなワイヤ線又はピアノ線等を使用し、磁気応答部材２２として所定の金属片を使用し、該ワイヤ線又はピアノ線等からなるロッド２１の周囲に、磁気応答部材２２としての該金属片を所定のピッチで複数繰り返して配置してそれぞれの金属片をかしめ止めすることによって、該所定のピッチで繰り返し配置した磁気応答部材２２を構成するようにするとよい。このような可変磁気結合部２０の構成は、単に、所望の長さのワイヤ線又はピアノ線と所望の数の金属片とを用意し、該金属片を所望のピッチで該ワイヤ線又はピアノ線にかしめ止めすることだけで、製造することができるので、構成が極めて簡単であり、かつ製造が極めて容易であり、製造コストも極めて安価にすることができるので、かなり有意義である。しかも、可変磁気結合部２０つまり可動コア部の径は、ワイヤ線又はピアノ線（ロッド２１）の径に金属片（磁気応答部材２２）の厚みを足した程度の小さなものとなり、これに伴い、巻線部１０の各巻線の径もかなり小さくすることができるので、全体としてかなり小型化された直線位置検出装置を提供することができる。また、芯部であるロッド２１をワイヤ線又はピアノ線で構成するため、強靱でありながら軽量かつフレキシビリティに富むものであり、強度、重量、柔軟性の全ての点で有利であり、特に長尺にわたる直線変位の検出が可能な直線位置検出装置を構成するのに際して有利であり、かつ、安価でもある。なお、ロッド２１として使用するワイヤ線は、既存のステンレス製多芯撚り線を使用することができる。
【００２５】
更にその場合、磁気応答部材２２としての前記金属片として、既存のスプリングピンを用いてもよく、そのようスプリングピンを用いると、かしめ止め加工作業も極めて容易になり、かつ、かしめ止めも確実になり、しかも安価であるから、極めて有利である。また、磁気応答部材２２を形成するための前記金属片として展開状態では長方形のものを使用すると、これをロッド２１（ワイヤ線）の周りにかしめ止めしたとき、図１に示すように、磁気応答部材２２は略円筒形状となる。しかし、これに限らず、磁気応答部材２２を形成するための前記金属片として展開状態では略円形乃至楕円形の金属片２２’を使用してもよく、これをロッド２１（ワイヤ線）の周りにかしめ止めすると、図３に示すように、ロッド２１の周囲をカバーする磁気応答部材２２の面積が連続的に変化するものとなり、直線位置の変化に応じた磁気結合係数の変化を三角関数に近似した理想的なものにし易くなるので、有利である。
また、図４に示すように、所定サイズの金属片２２ａを所望の１乃至複数個連続してロッド２１（ワイヤ線）の周囲にかしめ止めするようにすれば、磁気応答部材２２の繰り返し配列の所定の１ピッチｐの長さが任意に変化できるので、本発明に従って異なる仕様の直線位置検出装置を製造するに際して、どの場合でも同じ金属片２２ａを利用できることにより、材料の共用化を図ることができる。
【００２６】
小型化、低コスト、高感度、フレキシビリティ、強度、及び耐久性といういくつもの利点を兼ね備えた構成としては、ステンレススチール製多芯撚り線からなるワイヤ線によってロッド部２１の基部を作成し、鉄製のスプリングピンによって磁気応答部材２２を作成するのが、有利である。すなわち、そのようなワイヤ線は、非磁性であるから、磁性のスプリングピンからなる磁気応答部材２２の有無に応答する検出感度は、ピアノ線を用いる場合よりも高感度となる。また、多芯撚り線であることにより、フレキシビリティ、強度、及び耐久性に優れている。また、既存のワイヤ線とスプリングピンを材料に使用するので、低コストに製造できる。また、ロッド部２１としてワイヤ線を使用するので、小径とすることができ、検出装置全体を小型化するのに寄与する。その場合、例えば、ワイヤ線は直径０．８ｍｍ前後の小径のものを用いることができ、この周囲に適宜サイズのスプリングピンをかしめて配置し、さらにその上から表面保護用の非磁性及び非導電性の樹脂等のコーティングを全体的に適宜施したとしても、その全体のサイズは２乃至３ｍｍ程度の小径とすることができる。これに対して、その周囲に配置する巻線部１０の内径を３．５ｍｍ程度として、その外径を６乃至８ｍｍ程度としても、検出装置全体の径方向サイズとして、１０ｍｍ前後の超小型化した装置を提供することができる。勿論、リニア方向の検出ピッチｐも、１０ｍｍ前後の微小サイズとすることができる。
ワイヤ線を基部に使用したロッド部２１は、巻き取りに適したものであるから、巻線部１０を固定し、ワイヤ線のロッド部２１は適宜のリールに巻き取ったり、そこから繰り出しするようにして、検出対象位置の変位に連動して変位するように配置することができる。他方、巻線部１０が検出対象位置の変位に連動して変位するように配置する場合は、ロッド部２１のワイヤ線を適宜に張設して固定すればよい。
【００２７】
図５は可変磁気結合部２０の別の実施形態を示すもので、磁気応答部材２２として磁性体からなる所定径の球２２ｂを１乃至複数個連続して配置し、次いで非磁性体からなる所定径の球２３を１乃至複数個連続して配置して、所望の１ピッチｐの長さを確定し、このような磁性体球２２ｂと非磁性体２３の所定ピッチの繰り返しを、ワイヤ線２１ａに沿って多数形成してなるものである。この場合、各球２２ｂ，２３の中心軸にはワイヤ線２１ａの挿入を許す孔が穿ってあり、該孔にワイヤ線２１ａを挿入して多数の上記所定配置の球２２ｂ，２３を密接して設けることにより可変磁気結合部２０が構成される。この構成も、磁気応答部材２２の繰り返し配列の所定の１ピッチｐの長さが任意に変化できるので、本発明に従って異なる仕様の直線位置検出装置を製造するに際して、どの場合でも同じ球２２ｂ，２３を利用できることにより、材料の共用化を図ることができる。また、単に球２２ｂ，２３の孔にワイヤ線２１ａを差し込むだけでよいので、製造が極めて簡単である。
【００２８】
図６は可変磁気結合部２０の更に別の実施形態を示すもので、非磁性及び非導電性すなわち非磁気応答性物体からなる筒部２４の中に、磁気応答部材２２として磁性体からなる所定径の球２２ｂを１乃至複数個連続して配置し、次いで非磁性体からなる所定径の球２３を１乃至複数個連続して配置して、所望の１ピッチｐの長さを確定し、このような磁性体球２２ｂと非磁性体２３の所定ピッチの繰り返しを多数形成してなるものである。この場合も、磁気応答部材２２の繰り返し配列の所定の１ピッチｐの長さが任意に変化できるので、本発明に従って異なる仕様の直線位置検出装置を製造するに際して、どの場合でも同じ球２２ｂ，２３を利用できることにより、材料の共用化を図ることができる。また、単に筒部２４の中に球２２ｂ，２３を入れるだけでよいので、製造が極めて簡単である。
【００２９】
なお、図５及び図６のどちらの場合も、磁気応答部材２２としての球２２ｂは、磁性体に限らず、導電体からなるものであってもよい。また、一方の球２２ｂ（又は２３）を磁性体とし、他方の球２３（又は２２ｂ）を導電体としてもよい。また、図５及び図６のどちらの場合も、球２２ｂ，２３に代えて、楕円球あるいは円柱などの任意の形状の物体を使用することができることは容易に理解できるであろう。
例えば、図７は、そろばん玉のような断面略菱形のテーパ部材２５（又は２つの台形を逆向きにくっつけたもの）の長さを１ピッチｐとして、これを複数個連続して非磁気応答性物体からなる筒部２４の中に配置することにより、可変磁気結合部２０を構成した例を示している。この場合も、筒部２４を使用せずに、テーパ部材２５の中心軸に孔を穿ち、ワイヤ線（２１）を差し込むようにしてもよい。テーパ部材２５は、磁性体又は導電体からなり、これが磁気応答部材２２に相当する。勿論、テーパ部材２５の傾斜は直線的なものに限らず曲線的でもあってもよい。
【００３０】
図８は、巻線部１０における巻線配置の別の実施形態を示す。図８の例では、４つの２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4の配置は、１ピッチＰの範囲を４分割した位置に配置され点で図１と同じであるが、各２次巻線間に１次巻線が介在していないことにより、各２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4のコイル長が図１の例よりも長い。この場合、１次巻線ＰＷ1，ＰＷ2は、２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4に比べて大径であり、２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4の外側に巻かれる格好になっている。ここで、隣接する２つの２次巻線ＳＷ1，ＳＷ2の丁度中間位置に対応してその外側に１つの１次巻線ＰＷ1が巻回された配置となっており、また、別の隣接する２つの２次巻線ＳＷ3，ＳＷ4の丁度中間位置に対応してその外側にもう１つの１次巻線ＰＷ2が巻回された配置となっている。各１次巻線ＰＷ1，ＰＷ2のコイル長は適宜であってよいが、２つの１次巻線ＰＷ1，ＰＷ2はくっつくことなく、分離されていることが望ましい。このように１次巻線を分離して個別の２次巻線に対して必要な範囲でのみ磁界を及ぼすことができるようにした巻線配置は、図１の場合と同様に、１次巻線によって発生する磁界を個別の２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4に対して有効に及ぼし、かつ可変磁気結合部２０の磁気応答部材２２による磁場への影響を有効に及ぼすことができるので、好ましい。
【００３１】
なお、図１及び図８のどちらの巻線配置においても、隣接する各巻線の境界に磁気シールド用の磁性体金属を介在させると、クロストークを改善することができ、個別の各２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4毎の誘導出力信号における所望の振幅関数特性が改善される。
勿論、巻線部１０の構成は図１及び図８に図示の例に限らず、その他の設計変更が可能である。また、図９に示すように、巻線部１０の端部寄りに位置する２次巻線ＳＷ1，ＳＷ4の誘導出力特性を良好にするために、該巻線部１０の両端において適宜の間隔を空けて更に１次巻線ＰＷ6，ＰＷ7をそれぞれ付加するとよい。
【００３２】
図１０（ａ）は巻線部１０の別の配置例を示す図で、各相の巻線を４つの極１１，１２，１３，１４に分離して配置したものである。各極１１，１２，１３，１４は、それぞれの鉄心（図示せず）に１次巻線及び２次巻線を同軸状に巻回してなるもので、ロッド状の可変磁気結合部２０の円周方向に適当な間隔を置いて、かつ、直線変位方向（矢印Ｘ方向）に所定の間隔で（１ピッチｐを４等分した間隔で）、配置される。図１０（ｂ）は、可変磁気結合部２０の磁気応答部材２２の１ピッチに対する各極１１，１２，１３，１４の配置関係を示す展開図である。図１との対応関係を示すと、例えば、極１１をサイン相（ｓ）とすると、この極１１には１次巻線ＰＷ1と２次巻線ＳＷ1を同軸状に巻回し、極１２をコサイン相（ｃ）とすると、この極１２には１次巻線ＰＷ2と２次巻線ＳＷ2を同軸状に巻回し、極１３をマイナス・サイン相（／ｓ）とすると、この極１３には１次巻線ＰＷ3と２次巻線ＳＷ3を同軸状に巻回し、極１４をマイナス・コサイン相（／ｃ）とすると、この極１４には１次巻線ＰＷ4と２次巻線ＳＷ4を同軸状に巻回するようにすればよい。図示を省略しているが、各極１１〜１４の鉄心は共通の基部に固定され、所定の相互配置関係が固定される。
【００３３】
図１０（ａ）のような配置は、可変磁気結合部２０の基部を成すロッド２１０の径が比較的大きい場合に有効である。そのような大径のロッド２１０を、図１に示すようにコイル内空間に挿入するように巻線部１０を構成したとすると、各巻線の径が大きくなるので巻線部１０が大型化してしまう。これに対して、図１０（ａ）のような配置は、各極１１〜１４に設ける巻線は小径のものでよいので、巻線部１０の構成が大型化しないので有利である。しかも、各極１１〜１４の配置を円周方向にずらしていることにより、１ピッチｐの長さが微小であっても、各極１１〜１４の巻線が互いにぶつかりあわないように配置することができるので、有利である。なお、図１０（ａ）は、ロッド２１０が鉄等の磁性体からなっており、そこにリング状の凹部２１ａを所定幅で繰返し形成する加工を施すことにより、磁性体の凸部からなる磁気応答部材２２が所定幅で繰返し形成されるような例を示している。勿論、各極１１〜１４の端部とロッド２１０の表面とは、非接触で対向しており、各極１１〜１４の端部が凹部２１ａに対向するときと凸部２２に対向するときとではその間のギャップが異なることにより、磁気結合の相違が生じる。
【００３４】
図１１（ａ）〜（ｅ）は、可変磁気結合部２０の基部の構造の変形例をそれぞれ示す。図１１（ａ）は、可変磁気結合部２０の基部２１１を比較的厚い平板状の磁性体によって構成し、そこに凹部２１ｂを所定幅で繰返し形成する加工を施すことにより、磁性体の凸部からなる磁気応答部材２２が所定幅で繰返し形成されるような例を示している。巻線部１０としては、上記例と同様に、各相の巻線を４つの極１１〜１４に分離して配置し、適宜のギャップを介して非接触的に平板状の基部２１１に対向させる。図１１（ｂ）〜（ｅ）では、巻線部１０の図示を省略したが、（ａ）と同様の配置であってよい。図１１（ｂ）は、可変磁気結合部２０のロッド状の基部２１０の一部をカットして底部がフラットな凹部２１ｃを設け、それに対応して凸部２２を形成した例を示す。図１１（ｃ）は、可変磁気結合部２０のロッド状の基部２１０の一部をカットして底部が適宜にわん極した凹部２１ｄを設け、それに対応して凸部２２を形成した例を示す。図１１（ｄ）は、可変磁気結合部２０の基部２１１を比較的薄い平板状の磁性体によって構成し、そこに円形の孔部２１ｅを所定間隔で繰返し穿設する加工を施すことにより、残部としての磁気応答部材２２が所定間隔で繰返し形成されるような例を示している。図１１（ｅ）は、図１１（ｄ）における孔部２１ｅの形状を方形の孔部２１ｆに変更した例を示している。
図１２（ａ）〜（ｃ）は、図１１（ａ）〜（ｅ）の例に適用しうる、巻線部１０の各極１１〜１４のいくつかの配置例を示す平面略図である。
【００３５】
図１３（ａ）及び（ｂ）は、図１０（ａ）乃至図１２（ｃ）の例のように、分離された極１１〜１４で巻線部１０を構成した場合の変形例を示す断面略図である。図１３（ａ）は、２つの巻線部１０Ａ，１０Ｂをロッド２１０を中心にして略１８０度対称位置に配置した例を示す。図１３（ｂ）は、３つの巻線部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃをロッド２１０を中心にして略１２０度の配置で設けた例を示す。各巻線部１０Ａ乃至１０Ｃの各々は、それぞれ図１０（ａ）乃至図１２（ｃ）に示したような極１１〜１４を持ち、同一相同士の出力を加算的に合成する。例えば、各巻線部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのサイン相に相当する極１１の出力同士を加算的に合成する、というようにである。全体的には、図２で示したような２つの出力信号Ａ，Ｂを得るものとする。このような配置によって、ロッド２１０の中心が外的振動等によってブレることにより、各巻線部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの極の端部とロッド２１０との間のギャップが変わったとしても、各巻線部１０Ａ〜１０Ｃの同一相同士の出力加算によって全体的な出力信号Ａ，Ｂにはそのような変動が現れないようにすることができる。
【００３６】
上述の通り、本発明に係る誘導型直線位置検出装置によれば、リニアタイプの位置検出装置でありながら、回転型レゾルバと同様の２相の出力交流信号（Ａ＝sinθ・sinωｔとＢ＝cosθ・sinωｔ）を巻線部１０の２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4から出力することができるようになる。従って、適切なディジタル位相検出回路を適用して、前記サイン関数sinθとコサイン関数cosθの位相値θをディジタル位相検出によって検出し、これに基づき直線位置ｘの位置検出データを得るようにすることができる。
【００３７】
例えば、図１４は、公知のＲ−Ｄ（レゾルバ−ディジタル）コンバータを適用した例を示す。巻線部１０の２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4から出力されるレゾルバタイプの２相の出力交流信号Ａ＝sinθ・sinωｔとＢ＝cosθ・sinωｔが、それぞれアナログ乗算器３０，３１に入力される。順次位相発生回路３２では位相角φのディジタルデータを発生し、サイン・コサイン発生回路３３から該位相角φに対応するサイン値sinφとコサイン値cosφのアナログ信号を発生する。乗算器３０では、サイン相の出力交流信号Ａ＝sinθ・sinωｔに対してサイン・コサイン発生回路３３からのコサイン値cosφを乗算し、「cosφ・sinθ・sinωｔ」を得る。もう一方の乗算器３１では、コサイン相の出力交流信号Ｂ＝cosθ・sinωｔに対してサイン・コサイン発生回路３３からのサイン値sinφを乗算し、「sinφ・cosθ・sinωｔ」を得る。引算器３４で、両乗算器３０，３１の出力信号の差を求め、この引算器３４の出力によって順次位相発生回路３２の位相発生動作を次のように制御する。すなわち、順次位相発生回路３２の発生位相角φを最初は０にリセットし、以後順次増加していき、引算器３４の出力が０になったとき増加を停止する。引算器３４の出力が０になるのは、「cosφ・sinθ・sinωｔ」＝「sinφ・cosθ・sinωｔ」が成立したときであり、すなわち、φ＝θが成立し、順次位相発生回路３２から位相角φのディジタルデータが出力交流信号Ａ，Ｂの振幅関数の位相角θのディジタル値に一致している。従って、任意のタイミングで周期的にリセットトリガを与えて順次位相発生回路３２の発生位相角φを０にリセットして、該位相角φのインクリメントを開始し、引算器３４の出力が０になったとき、該インクリメントを停止し、位相角θのディジタルデータを得る。
なお、順次位相発生回路３２をアップダウンカウンタ及びＶＣＯを含んで構成し、引算器３４の出力によってＶＣＯを駆動してアップダウンカウンタのアップ／ダウンカウント動作を制御するようにすることが知られており、その場合は、周期的なリセットトリガは不要である。
【００３８】
温度変化等によって巻線部１０の１次及び２次巻線のインピーダンスが変化することにより２次出力交流信号における電気的交流位相ωｔに誤差が生じるが、上記のような位相検出回路においては、sinωｔの位相誤差は自動的に相殺されるので、好都合である。これに対して、従来知られた２相交流信号（例えばsinωｔとcosωｔ）で励磁することにより１相の出力交流信号に電気的位相シフトが生じるようにした方式では、そのような温度変化等に基づく出力位相誤差を除去することができない。
ところで、上記のような従来のＲ−Ｄコンバータからなる位相検出回路は、追従比較方式であるため、φを追従カウントするときのクロック遅れが生じ、応答性が悪い、という問題がある。
そこで、本発明者等は、以下に述べるような新規な位相検出回路を開発したので、これを使用すると好都合である。
【００３９】
図１５は、本発明に係る誘導形直線位置検出装置に適用される新規な位相検出回路の一実施形態を示している。
図１５において、検出回路部４１では、カウンタ４２で所定の高速クロックパルスＣＫをカウントし、そのカウント値に基づき励磁信号発生回路４３から励磁用の交流信号（例えばsinωｔ）を発生し、巻線部１０の１次巻線ＰＷ1〜ＰＷ5に与える。カウンタ４２のモジュロ数は、励磁用の交流信号の１周期に対応しており、説明の便宜上、そのカウント値の０は、基準のサイン信号sinωｔの０位相に対応しているものとする。例えば、カウンタ４２のカウント値が０から最大値まで１巡する間で、基準のサイン信号sinωｔの０位相から最大位相までの１周期が発生されると、これに対応して励磁用の交流信号sinωｔが、励磁信号発生回路４３から発生される。巻線部１０の２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4から出力される２相の出力交流信号Ａ＝sinθ・sinωｔとＢ＝cosθ・sinωｔは、検出回路部４１に入力される。
【００４０】
検出回路部４１において、第１の交流出力信号Ａ＝sinθ・sinωｔが位相シフト回路４４に入力され、その電気的位相が所定量位相シフトされ、例えば９０度進められて、位相シフトされた交流信号Ａ’＝sinθ・cosωｔが得られる。また、検出回路部４１においては加算回路４５と減算回路４６とが設けられており、加算回路４５では、位相シフト回路４４から出力される上記位相シフトされた交流信号Ａ’＝sinθ・cosωｔと巻線部１０の２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4から出力され第２の交流出力信号Ｂ＝cosθ・sinωｔとが加算され、その加算出力として、Ｂ＋Ａ’＝cosθ・sinωｔ＋sinθ・cosωｔ＝sin（ωｔ＋θ）なる略式で表わせる第１の電気的交流信号Ｙ１が得られる。減算回路４６では、上記位相シフトされた交流信号Ａ’＝sinθ・cosωｔと上記第２の交流出力信号Ｂ＝cosθ・sinωｔとが減算され、その減算出力として、Ｂ−Ａ’＝cosθ・sinωｔ−sinθ・cosωｔ＝sin（ωｔ−θ）なる略式で表わせる第２の電気的交流信号Ｙ２が得られる。このようにして、検出対象位置（ｘ）に対応して正方向にシフトされた電気的位相角（＋θ）を持つ第１の電気的交流信号Ｙ１＝sin（ωｔ＋θ）と、同じ前記検出対象位置（ｘ）に対応して負方向にシフトされた電気的位相角（−θ）を持つ第２の電気的交流信号Ｙ２＝sin（ωｔ−θ）とが、電気的処理によって夫々得られる。
【００４１】
加算回路４５及び減算回路４６の出力信号Ｙ１，Ｙ２は、夫々ゼロクロス検出回路４７，４８に入力され、それぞれのゼロクロスが検出される。ゼロクロスの検出の仕方としては、例えば、各信号Ｙ１，Ｙ２の振幅値が負から正に変化するゼロクロスつまり０位相を検出する。各回路４７，４８で検出したゼロクロス検出パルスつまり０位相検出パルスは、ラッチパルスＬＰ１，ＬＰ２として、ラッチ回路４９，５０に入力される。ラッチ回路４９，５０では、カウンタ４２のカウント値を夫々のラッチパルスＬＰ１，ＬＰ２のタイミングでラッチする。前述のように、カウンタ４２のモジュロ数は励磁用の交流信号の１周期に対応しており、そのカウント値の０は基準のサイン信号sinωｔの０位相に対応しているものとしたので、各ラッチ回路４９，５０にラッチしたデータＤ１，Ｄ２は、それぞれ、基準のサイン信号sinωｔに対する各出力信号Ｙ１，Ｙ２の位相ずれに対応している。各ラッチ回路４９，５０の出力は誤差計算回路５１に入力されて、「（Ｄ１＋Ｄ２）／２」の計算が行なわれる。なお、この計算は、実際は、「Ｄ１＋Ｄ２」のバイナリデータの加算結果を１ビット下位にシフトすることで行われるようになっていてよい。
【００４２】
ここで、巻線部１０と検出回路部４１間の配線ケーブル長の長短による影響や、巻線部１０の各１次及び２次巻線において温度変化等によるインピーダンス変化が生じていることを考慮して、その出力信号の位相変動誤差を「±ｄ」で示すと、検出回路部４１における上記各信号は次のように表わされる。
Ａ＝sinθ・sin（ωｔ±ｄ）
Ａ’＝sinθ・cos（ωｔ±ｄ）
Ｂ＝cosθ・sin（ωｔ±ｄ）
Ｙ１＝sin（ωｔ±ｄ＋θ）
Ｙ２＝sin（ωｔ±ｄ−θ）
Ｄ１＝±ｄ＋θ
Ｄ２＝±ｄ−θ
【００４３】
すなわち、各位相ずれ測定データＤ１，Ｄ２は、基準のサイン信号sinωｔを基準位相に使用して位相ずれカウントを行なうので、上記のように位相変動誤差「±ｄ」を含む値が得られてしまう。そこで、誤差計算回路５１において、「（Ｄ１＋Ｄ２）／２」の計算を行なうことにより、
（Ｄ１＋Ｄ２）／２＝｛(±ｄ＋θ)＋(±ｄ−θ)｝／２
＝  ±２ｄ／２  ＝  ±ｄ
により、位相変動誤差「±ｄ」を算出することができる。
【００４４】
誤差計算回路５１で求められた位相変動誤差「±ｄ」のデータは、減算回路５２に与えられ、一方の位相ずれ測定データＤ１から減算される。すなわち、減算回路５２では、「Ｄ１−（±ｄ）」の減算が行なわれるので、
Ｄ１−（±ｄ）＝±ｄ＋θ−（±ｄ）＝θ
となり、位相変動誤差「±ｄ」を除去した正しい検出位相差θを示すディジタルデータが得られる。このように、本発明によれば、位相変動誤差「±ｄ」が相殺されて、検出対象位置ｘに対応する正しい位相差θのみが抽出されることが理解できる。
【００４５】
この点を図１６を用いて更に説明する。図１６においては、位相測定の基準となるサイン信号sinωｔと前記第１及び第２の交流信号Ｙ１，Ｙ２の０位相付近の波形を示しており、同図（ａ）は位相変動誤差がプラス（＋ｄ）の場合、（ｂ）はマイナスの場合（−ｄ）を示す。同図（ａ）の場合、基準のサイン信号sinωｔの０位相に対して第１の信号Ｙ１の０位相は「θ＋ｄ」だけ進んでおり、これに対応する位相差検出データＤ１は「θ＋ｄ」に相当する位相差を示す。また、基準のサイン信号sinωｔの０位相に対して第２の信号Ｙ２の０位相は「−θ＋ｄ」だけ遅れており、これに対応する位相差検出データＤ２は「−θ＋ｄ」に相当する位相差を示す。この場合、誤差計算回路５１では、
（Ｄ１＋Ｄ２）／２＝｛(＋ｄ＋θ)＋(＋ｄ−θ)｝／２
＝  ＋２ｄ／２  ＝  ＋ｄ
により、位相変動誤差「＋ｄ」を算出する。そして、減算回路５２により、
Ｄ１−（＋ｄ）＝＋ｄ＋θ−（＋ｄ）＝θ
が計算され、正しい位相差θが抽出される。
【００４６】
図１６（ｂ）の場合、基準のサイン信号sinωｔの０位相に対して第１の信号Ｙ１の０位相は「θ−ｄ」だけ進んでおり、これに対応する位相差検出データＤ１は「θ−ｄ」に相当する位相差を示す。また、基準のサイン信号sinωｔの０位相に対して第２の信号Ｙ２の０位相は「−θ−ｄ」だけ遅れており、これに対応する位相差検出データＤ２は「−θ−ｄ」に相当する位相差を示す。この場合、誤差計算回路５１では、
（Ｄ１＋Ｄ２）／２＝｛(−ｄ＋θ)＋(−ｄ−θ)｝／２
＝  −２ｄ／２  ＝  −ｄ
により、位相変動誤差「−ｄ」を算出する。そして、減算回路５２により、
Ｄ１−（−ｄ）＝−ｄ＋θ−（−ｄ）＝θ
が計算され、正しい位相差θが抽出される。
なお、減算回路５２では。「Ｄ２−（±ｄ）」の減算を行なうようにしてもよく、原理的には上記と同様に正しい位相差θを反映するデータ（−θ）が得られることが理解できるであろう。
【００４７】
また、図１６からも理解できるように、第１の信号Ｙ１と第２の信号Ｙ２との間の電気的位相差は２θであり、常に、両者における位相変動誤差「±ｄ」を相殺した正確な位相差θの２倍値を示していることになる。従って、図１５におけるラッチ回路４９，５０及び誤差計算回路５１及び減算回路５２等を含む回路部分の構成を、信号Ｙ１，Ｙ２の電気的位相差２θをダイレクトに求めるための構成に適宜変更するようにしてもよい。例えば、ゼロクロス検出回路４７から出力される第１の信号Ｙ１の０位相に対応するパルスＬＰ１の発生時点から、ゼロクロス検出回路４８から出力される第２の信号Ｙ２の０位相に対応するパルスＬＰ２の発生時点までの間を適宜の手段でゲートし、このゲート期間をカウントすることにより、位相変動誤差「±ｄ」を相殺した、電気的位相差（２θ）に対応するディジタルデータを得ることができ、これを１ビット下位にシフトすれば、θに対応するデータが得られる。
【００４８】
ところで、上記実施例では、＋θをラッチするためのラッチ回路４９と、−θをラッチするためのラッチ回路５０とでは、同じカウンタ４２の出力をラッチするようにしており、ラッチしたデータの正負符号については特に言及していない。しかし、データの正負符号については、本発明の趣旨に沿うように、適宜の設計的処理を施せばよい。例えば、カウンタ４２のモジュロ数が４０９６（１０進数表示）であるとすると、そのディジタルカウント０〜４０９５を０度〜３６０度の位相角度に対応させて適宜に演算処理を行なうようにすればよい。最も単純な設計例は、カウンタ４２のカウント出力の最上位ビットを符号ビットとし、ディジタルカウント０〜２０４７を＋０度〜＋１８０度に対応させ、ディジタルカウント２０４８〜４０９５を−１８０度〜−０度に対応させて、演算処理を行なうようにしてもよい。あるいは、別の例として、ラッチ回路５０の入力データ又は出力データを２の補数に変換することにより、ディジタルカウント４０９５〜０を−３６０度〜−０度の負の角度データ表現に対応させるようにしてもよい。
【００４９】
ところで、検出対象位置ｘが静止状態のときは特に問題ないのであるが、検出対象位置ｘが時間的に変化するときは、それに対応する位相角θも時間的に変動することになる。その場合、加算回路４５及び減算回路４６の各出力信号Ｙ１，Ｙ２の位相ずれ量θが一定値ではなく、移動速度に対応して時間的に変化する動特性を示すものとなり、これをθ(t)で示すと、各出力信号Ｙ１，Ｙ２は、
Ｙ１＝sin｛ωｔ±ｄ＋θ(t)｝
Ｙ２＝sin｛ωｔ±ｄ−θ(t)｝
となる。すなわち、基準信号sinωｔの周波数に対して、進相の出力信号Ｙ１は＋θ(t)に応じて周波数が高くなる方向に周波数遷移し、遅相の出力信号Ｙ２は−θ(t)に応じて周波数が低くなる方向に周波数遷移する。このような動特性の下においては、基準信号sinωｔの１周期毎に各信号Ｙ１，Ｙ２の周期が互いに逆方向に次々に遷移していくので、各ラッチ回路４９，５０における各ラッチデータＤ１，Ｄ２の計測時間基準が異なってくることになり、両データＤ１，Ｄ２を単純に回路５１，５２で演算するだけでは、正確な位相変動誤差「±ｄ」を得ることができない。
【００５０】
このような問題を回避するための最も簡単な方法は、図１５の構成において、検出対象位置ｘが時間的に動いているときの出力を無視し、静止状態のときの出力のみを用いて、静止時における検出対象位置ｘを測定するように装置の機能を限定することである。すなわち、そのような限定された目的のために本発明を実施するようにしてもよいものである。
しかし、検出対象位置ｘが時間的に変化している最中であっても時々刻々の該検出対象直線位置ｘに対応する位相差θを正確に検出できるようにすることが望ましい。そこで、上記のような問題点を解決するために、検出対象直線位置ｘが時間的に変化している最中であっても時々刻々の該検出対象位置ｘに対応する位相差θを検出できるようにした改善策について図１７を参照して説明する。
【００５１】
図１７は、図１５の検出回路部４１における誤差計算回路５１と減算回路５２の部分の変更例を抽出して示しており、他の図示していない部分の構成は図１５と同様であってよい。検出対象直線位置ｘが時間的に変化している場合における該位置ｘに対応する位相差θを、＋θ（ｔ）および−θ（ｔ）で表わすと、各出力信号Ｙ１，Ｙ２は前記のように表わせる。そして、夫々に対応してラッチ回路４９，５０で得られる位相ずれ測定値データＤ１，Ｄ２は、
Ｄ１＝±ｄ＋θ(t)
Ｄ２＝±ｄ−θ(t)
となる。
この場合、±ｄ＋θ(t) は、θの時間的変化に応じて、プラス方向に０度から３６０度の範囲で繰り返し時間的に変化してゆく。また、±ｄ−θ(t) は、θの時間的変化に応じて、マイナス方向に３６０度から０度の範囲で繰り返し時間的に変化してゆく。従って、±ｄ＋θ(t) ≠ ±ｄ−θ(t) のときもあるが、両者の変化が交差するときもあり、そのときは±ｄ＋θ(t) ＝ ±ｄ−θ(t) が成立する。このように、±ｄ＋θ(t) ＝ ±ｄ−θ(t) が成立するときは、各出力信号Ｙ１，Ｙ２の電気的位相が一致しており、かつ、夫々のゼロクロス検出タイミングに対応するラッチパルスＬＰ１，ＬＰ２の発生タイミングが一致していることになる。
【００５２】
図１７において、一致検出回路５３は、各出力信号Ｙ１，Ｙ２ののゼロクロス検出タイミングに対応するラッチパルスＬＰ１，ＬＰ２の発生タイミングが、一致したことを検出し、この検出に応答して一致検出パルスＥＱＰを発生する。一方、時変動判定回路５４では、適宜の手段により（例えば一方の位相差測定データＤ１の値の時間的変化の有無を検出する等の手段により）、検出対象位置ｘが時間的に変化するモードであることを判定し、この判定に応じて時変動モード信号ＴＭを出力する。
誤差計算回路５１と減算回路５２との間にセレクタ５５が設けられており、上記時変動モード信号ＴＭが発生されていないとき、つまりＴＭ＝“０”すなわち検出対象直線位置ｘが時間的に変化していないとき、セレクタ入力Ｂに加わる誤差計算回路５１の出力を選択して減算回路５２に入力する。このようにセレクタ５５の入力Ｂが選択されているときの図１７の回路は、図１５の回路と等価的に動作する。すなわち、検出対象直線位置ｘが静止しているときは、誤差計算回路５１の出力データがセレクタ５５の入力Ｂを介して減算回路５２に直接的に与えられ、図１５の回路と同様に動作する。
【００５３】
一方、上記時変動モード信号ＴＭが発生されているとき、つまりＴＭ＝“１”すなわち検出対象位置ｘが時間的に変化しているときは、セレクタ５５の入力Ａに加わるラッチ回路５６の出力を選択して減算回路５２に入力する。上記時変動モード信号ＴＭが“１”で、かつ前記一致検出パルスＥＱＰが発生されたとき、アンドゲート５７の条件が成立して、該一致検出パルスＥＱＰに応答するパルスがアンドゲート５７から出力され、ラッチ回路５６に対してラッチ命令を与える。ラッチ回路５６は、このラッチ命令に応じてカウンタ４２の出力カウントデータをラッチする。ここで、一致検出パルスＥＱＰが生じるときは、カウンタ４２の出力をラッチ回路４９，５０に同時にラッチすることになるので、Ｄ１＝Ｄ２であり、ラッチ回路５６にラッチするデータは、Ｄ１又はＤ２（ただしＤ１＝Ｄ２）に相当している。
【００５４】
また、一致検出パルスＥＱＰは、各出力信号Ｙ１，Ｙ２のゼロクロス検出タイミングが一致したとき、すなわち「±ｄ＋θ(t) ＝ ±ｄ−θ(t)」が成立したとき、発生されるので、これに応答してラッチ回路５６にラッチされるデータは、Ｄ１又はＤ２（ただしＤ１＝Ｄ２）に相当しているが故に、
（Ｄ１＋Ｄ２）／２
と等価である。このことは、
（Ｄ１＋Ｄ２）／２＝[{±ｄ＋θ(t)}＋{±ｄ−θ(t)}]／２
＝２（±ｄ）／２＝±ｄ
であることを意味し、ラッチ回路５６にラッチされたデータは、位相変動誤差「±ｄ」を正確に示しているものであることを意味する。
【００５５】
こうして、検出対象直線位置ｘが時間的に変動しているときは、位相変動誤差「±ｄ」を正確に示すデータが一致検出パルスＥＱＰに応じてラッチ回路５６にラッチされ、このラッチ回路５６の出力データがセレクタ５５の入力Ａを介して減算回路５２に与えられる。従って、減算回路５２では、位相変動誤差「±ｄ」を除去した検出対象位置ｘのみに正確に応答するデータθ（時間的に変動する場合はθ(t) ）を得ることができる。
なお、図１７において、アンドゲート５７を省略して、一致検出パルスＥＱＰを直接的にラッチ回路５６のラッチ制御入力に与えるようにしてもよい。
また、ラッチ回路５６には、カウンタ４２の出力カウントデータに限らず、図１７で破線で示すように誤差計算回路５１の出力データ「±ｄ」をラッチするようにしてもよい。その場合は、一致検出パルスＥＱＰの発生タイミングに対して、それに対応する誤差計算回路５１の出力データの出力タイミングが、ラッチ回路４９，５０及び誤差計算回路５１の回路動作遅れの故に、幾分遅れるので、適宜の時間遅れ調整を行なった上で、誤差計算回路５１の出力をラッチ回路５６にラッチするようにするとよい。
また、動特性のみを考慮して検出回路部４１を構成する場合は、図１７の回路５１及びセレクタ５５と図１の一方のラッチ回路４９又は５０を省略してもよいことが、理解できるであろう。
【００５６】
図１８は、位相変動誤差「±ｄ」を相殺することができる位相差検出演算法についての別の実施例を示す。
巻線部１０の２次巻線ＳＷ1〜ＳＷ4から出力されるレゾルバタイプの前記第１及び第２の交流出力信号Ａ，Ｂは、検出回路部６０に入力され、図１５の例と同様に、第１の交流出力信号Ａ＝sinθ・sinωｔが位相シフト回路４４に入力され、その電気的位相が所定量位相シフトされて、位相シフトされた交流信号Ａ’＝sinθ・cosωｔが得られる。また、減算回路４６では、上記位相シフトされた交流信号Ａ’＝sinθ・cosωｔと上記第２の交流出力信号Ｂ＝cosθ・sinωｔとが減算され、その減算出力として、Ｂ−Ａ’＝cosθ・sinωｔ−sinθ・cosωｔ＝sin（ωｔ−θ）なる略式で表わせる電気的交流信号Ｙ２が得られる。減算回路４６の出力信号Ｙ２はゼロクロス検出回路４８に入力され、ゼロクロス検出に応じてラッチパルスＬＰ２が出力され、ラッチ回路５０に入力される。
【００５７】
図１８の実施例が図１５の実施例と異なる点は、検出対象位置に対応する電気的位相ずれを含む交流信号Ｙ２＝sin（ωｔ−θ）から、その位相ずれ量θを測定する際の基準位相が相違している点である。図１５の例では、位相ずれ量θを測定する際の基準位相は、基準のサイン信号sinωｔの０位相であり、これは、位置センサ１０に入力されるものではないので、温度変化等による巻線インピーダンス変化やその他の各種要因に基づく位相変動誤差「±ｄ」を含んでいないものである。そのために、図１５の例では、２つの交流信号Ｙ１＝sin（ωｔ＋θ）及びＹ２＝sin（ωｔ−θ）を形成し、その電気的位相差を求めることにより、位相変動誤差「±ｄ」を相殺するようにしている。これに対して、図１８の実施例では、巻線部１０から出力される第１及び第２の交流出力信号Ａ，Ｂを基にして、位相ずれ量θを測定する際の基準位相を形成し、該基準位相そのものが上記位相変動誤差「±ｄ」を含むようにすることにより、上記位相変動誤差「±ｄ」を排除するようにしている。
【００５８】
すなわち、検出回路部６０において、巻線部１０から出力された前記第１及び第２の交流出力信号Ａ，Ｂがゼロクロス検出回路６１，６２に夫々入力され、それぞれのゼロクロスが検出される。なお、ゼロクロス検出回路６１，６２は、入力信号Ａ，Ｂの振幅値が負から正に変化するゼロクロス（いわば０位相）と正から負に変化するゼロクロス（いわば１８０度位相）のどちらにでも応答してゼロクロス検出パルスを出力するものとする。これは信号Ａ，Ｂの振幅の正負極性を決定するsinθとcosθがθの値に応じて任意に正又は負となるため、両者の合成に基づき３６０度毎のゼロクロスを検出するためには、まず１８０度毎のゼロクロスを検出する必要があるためである。両ゼロクロス検出回路６１，６２から出力されるゼロクロス検出パルスがオア回路６３でオア合成され、該オア回路６３の出力が適宜の１／２分周パルス回路６４（例えばＴ−フリップフロップのような１／２分周回路とパルス出力用アンドゲートを含む）に入力されて、１つおきに該ゼロクロス検出パルスが取り出され、３６０度毎のゼロクロスすなわち０位相のみに対応するゼロクロス検出パルスが基準位相信号パルスＲＰとして出力される。この基準位相信号パルスＲＰは、カウンタ６５のリセット入力に与えられる。カウンタ６５は所定のクロックパルスＣＫを絶えずカウントするものであるが、そのカウント値が、前記基準位相信号パルスＲＰに応じて繰返し０にリセットされる。このカウンタ６５の出力がラッチ回路５０に入力され、前記ラッチパルスＬＰ２の発生タイミングで、該カウント値が該ラッチ回路５０にラッチされる。ラッチ回路５０にラッチしたデータＤが、検出対象位置ｘに対応した位相差θの測定データとして出力される。
【００５９】
巻線部１０から出力される第１及び第２の交流出力信号Ａ，Ｂは、それぞれ、Ａ＝sinθ・sinωｔ、Ｂ＝cosθ・sinωｔ、であり、電気的位相は同相である。従って、同じタイミングでゼロクロスが検出されるはずであるが、振幅係数がサインsinθ及びコサインcosθで変動するので、どちらかの振幅レベルが０か又は０に近くなる場合があり、そのような場合は、一方については、事実上、ゼロクロスを検出することができない。そこで、この実施例では、２つの交流出力信号Ａ＝sinθ・sinωｔ、Ｂ＝cosθ・sinωｔのそれぞれについてゼロクロス検出処理を行ない、両者のゼロクロス検出出力をオア合成することにより、どちらか一方が振幅レベル小によってゼロクロス検出不能であっても、他方の振幅レベル大の方のゼロクロス検出出力信号を利用できるようにしたことを特徴としている。
【００６０】
図１８の例の場合、巻線部１０の巻線インピーダンス変化等による位相変動誤差が、例えば「−ｄ」であるとすると、減算回路４６から出力される交流信号Ｙ２は、図１９の（ａ）に示すように、Ｙ２＝sin（ωｔ−ｄ−θ）となる。この場合、巻線部１０の出力信号Ａ，Ｂは、角度θに応じた振幅値sinθ及びcosθを夫々持ち、図１９の（ｂ）に例示するように、Ａ＝sinθ・sin（ωｔ−ｄ）、Ｂ＝cosθ・sin（ωｔ−ｄ）、というように位相変動誤差分を含んでいる。従って、このゼロクロス検出に基づいて図１９の（ｃ）のようなタイミングで得られる基準位相信号パルスＲＰは、本来の基準のサイン信号sinωｔの０位相から位相変動誤差−ｄだけずれたものである。従って、この基準位相信号パルスＲＰを基準として、減算回路４６の出力交流信号Ｙ２＝sin（ωｔ−ｄ−θ）の位相ずれ量を測定すれば、位相変動誤差−ｄを除去した正確な値θが得られることになる。
【００６１】
なお、巻線部１０の配線長等の装置条件が定まると、そのインピーダンス変化は主に温度に依存することになる。そうすると、上記位相変動誤差±ｄは、この直線位置検出装置が配備された周辺環境の温度を示すデータに相当する。従って、図１５の実施例のような位相変動誤差±ｄを演算する回路５１を有するものにおいては、そこで求めた位相変動誤差±ｄのデータを温度検出データとして適宜出力することができる。従って、そのような本発明の構成によれば、１つの位置検出装置によって検出対象の位置を検出することができるのみならず、周辺環境の温度を示すデータをも得ることができる、という優れた効果を有するものであり、今までにない多用途タイプのセンサを提供することができるものである。勿論、温度変化等によるセンサ側のインピーダンス変化や配線ケーブル長の長短の影響を受けることなく、検出対象位置に応答した高精度の検出が可能となる、という優れた効果をも奏するものである。また、図１５や図１８の例は、交流信号における位相差を測定する方式であるため、図１４のような検出法に比べて、高速応答性にも優れた検出を行なうことができる、という優れた効果を奏する。
【００６２】
上記例では、各出力信号Ｙ１，Ｙ２の位相データＤ１，Ｄ２をディジタル演算し、位置検出データθをディジタル値で出力するようにしているが、これに限らず、位置検出データθをアナログ値で出力するようにしてもよい。そのためには、求めた位置検出データθをＤ／Ａ変換すればよい。別の例としては、図２０（ａ）に示すような回路によって、アナログ演算によってアナログの位置検出データθを直接求めるようにしてもよい。ゼロクロス検出回路８０は、励磁用の１次交流信号ｓｉｎωｔのゼロクロス（０度位相）を検出し、ゼロクロス検出パルスＺＰを発生する。位相ずれ検出回路８１は、出力信号Ｙ１＝ｓｉｎ（ωｔ＋θ）のゼロクロス検出パルス（ラッチパルス）ＬＰ１と上記ゼロクロス検出パルスＺＰの発生時間差＋θ（詳しくは＋θ±ｄ）に相当する時間幅のゲートパルスを出力する。このゲートパルスを電圧変換回路８３に入力し、そのパルス時間幅に相当する積分電圧＋Ｖθ（つまり位相量＋θ±ｄに相当するアナログ電圧）を出力する。もう一方の位相ずれ検出回路８２は、上記ゼロクロス検出パルスＺＰと出力信号Ｙ２＝ｓｉｎ（ωｔ−θ）のゼロクロス検出パルス（ラッチパルス）ＬＰ２との発生時間差−θ（詳しくは−θ±ｄ）に相当する時間幅のゲートパルスを出力する。このゲートパルスを電圧変換回路８４に入力し、そのパルス時間幅に相当する積分電圧−Ｖθ（つまり位相量−θ±ｄに相当するアナログ電圧）を出力する。両電圧＋Ｖθ，−Ｖθを加算器８５で加算し、その出力を割算器８６で１／２として、その商を引算器８７で＋Ｖθから引けば、これらのアナログ演算器によって図１５の演算器４９〜５２と同様の演算が行われることになり、その結果として、アナログの位置検出データθを得ることができる。
【００６３】
図２０（ａ）の回路は、図２０（ｂ）のように簡略化することもできる。図２０（ｂ）では、出力信号Ｙ１＝ｓｉｎ（ωｔ＋θ）のゼロクロス検出パルス（ラッチパルス）ＬＰ１と出力信号Ｙ２＝ｓｉｎ（ωｔ−θ）のゼロクロス検出パルス（ラッチパルス）ＬＰ２との発生時間差２θに相当する時間幅のゲートパルスを位相差検出回路８８から出力する。このゲートパルスを電圧変換回路８９に入力し、そのパルス時間幅に相当する積分電圧（つまり位相量２θに相当するアナログ電圧）を出力する。このようにして求めたアナログ電圧は、温度等による誤差±ｄを除去したものであり、θにも対応（比例）しているので、位置検出データθとしてそのまま利用することができる。
【００６４】
上記各実施例では、磁気応答部材２２の１ピッチｐの範囲内における直線位置ｘをアブソリュート値で検出することができるものである。この１ピッチｐを越える直線位置ｘのアブソリュート値は、検出対象位置が該１ピッチを越える毎に、適宜のカウンタにおいてそのピッチ数を増減カウントすることによって求めることができる。この増減カウントは、巻線部１０の出力信号が１ピッチ範囲で１巡する毎に、可変磁気結合部２０の移動方向に応じてプラス１またはマイナス１カウントすることにより行える。従って、例えば図２１のような回路を設けて、巻線部１０の出力信号に基づくディジタル計測値（θ）が最大値（Ｍ）から最小値（０）をクロスして変化したとき（Ｍ→０）、あるいはその逆に最小値（０）から最大値（Ｍ）をクロスして変化したとき（０→Ｍ）、を判定回路７０，７１で判定してプラス１またはマイナス１のカウントトリガ信号を生成し、これをカウンタ７２でカウントするようにすればよい。この場合、カウンタ７２のカウント値Ｎｐは、位置検出値の上位データとして利用できる。
【００６５】
別の例として、図２２（ａ），（ｂ）に示すように、１ピッチｐの長さの異なる２つの検出部を１つのロッド２１０の両側に設け、バーニア原理に基づいて１ピッチを越える直線位置ｘのアブソリュート値を検出するようにしてもよい。図２２（ａ）はロッド２１０の軸方向断面略図、（ｂ）は径方向断面略図である。主尺に相当する第１の検出部は、図１１（ｂ）又は（ｃ）と同様に、磁性体のロッド２１０の長さ方向に凹部２１ｃ（または２１ｄ）を繰り返し設けることにより、残された凸部が所定ピッチＰ１で繰り返す磁気応答部材２２として形成されるようにしたものであり、対応する巻線部１０−１は、図１０乃至図１２に示したような４つの極１１〜１４を含むものである。副尺に相当する第２の検出部は、第１の検出部と同様に、磁性体のロッド２１０の長さ方向に凹部２１ｃ’を繰り返し設けることにより、残された凸部が所定ピッチＰ２で繰り返す磁気応答部材２２’として形成されるようにしたものであり、対応する巻線部１０−２は、図１０乃至図１２に示したような４つの極１１〜１４を含むものである。ただし、両検出部のピッチＰ１，Ｐ２が適量だけ相違している。各検出部の位置検出データθ１，θ２をバーニア演算処理することにより、両ピッチＰ１，Ｐ２の最小公倍数の範囲でアブソリュート位置検出値を得ることができる。勿論、この場合は、ロッド２１０が回転せずに直線変位のみし得るように適切にガイドするものとする。
【００６６】
更に別の実施例として、図２３に示すように、図１に示したような巻線部１０とは別に、第２の巻線部として軸方向に長い巻線９０，９１，９２を所定の長い範囲Ｌ（磁気応答部材２２の１ピッチｐよりも長い）にわたって設け、これらの巻線によって該範囲Ｌにわたるアブソリュート位置を検出を行うようにしてもよい。この巻線構成は、１つの１次巻線９０と、２つの２次巻線９１，９２とからなっている。図の例では、１次巻線９０の外側に２次巻線９１が巻かれ、２次巻線９１の外側に２次巻線９２が巻かれているが、この順序はこれに限らない。２つの２次巻線９１，９２は、同じ巻線長Ｌからなっていて、同じ範囲Ｌをカバーしている。以下説明するように、この範囲Ｌが、これらの巻線９０，９１，９２によるアブソリュート位置検出可能範囲である。磁気応答部材２２を所定ピッチｐで繰り返し設けたロッド２１は、この範囲Ｌに侵入し、検出対象位置の動きに連動して移動する。なお、この場合、ロッド２１はエンドレスではなく、図示のように所定長を持ち、その端部から巻線９０，９１，９２の範囲に侵入するような格好となるものとする。明らかなように、この範囲Ｌにおける磁気応答部材２２を搭載したロッド２１の侵入量に応じて、巻線９０，９１，９２の磁気結合度が変化し、該ロッド２１の侵入量すなわち検出対象位置に対応する出力信号を２次巻線９１，９２から得ることができる。
【００６７】
明らかなように、１つの２次巻線９１（又は９２）からは、磁気応答部材２２を搭載したロッド２１の侵入量、すなわち範囲Ｌ内の検出対象位置に対応するピーク電圧レベルを持つ交流信号が出力される。最も単純には、この１つの２次巻線９１（又は９２）の出力信号のピーク電圧レベルを測定して、これを該範囲Ｌにわたるアブソリュート位置検出情報としてよい。そのような簡易なロング・アブソリュート位置検出情報を得るためには、２次巻線９１，９２は２個設ける必要は無く、１つのみでよい。そのような簡易な実施の形態も、勿論、本発明の範囲に含まれる。
しかし電圧レベル値を位置検出情報とする方式では、温度変化等によって電圧レベル値が変動するので、誤差が出易いという欠点がある。
そのような欠点を改善するために、１次巻線９０に対応して２つの２次巻線９１，９２を設け、これらの各２次巻線９１，９２に対応してバランス用巻線部９３，９４を夫々設け、各２次巻線９１，９２の出力信号に違いが出るようにして、電気的位相の測定に基づくロング・アブソリュート位置検出ができるようにしている。
なお、巻線部１０及び各巻線９０〜９４は、筒状のセンサヘッド９５内に配置されており、該ヘッド９５の一端部９５ａが開口していて、ロッド２１が侵入及び退出し得るようになっている。
【００６８】
図２４は、図２３の各巻線の接続例を示す回路図である。各バランス用巻線部９３，９４は、夫々１次巻線９３ｐ，９４ｐと２次巻線９３ｓ，９４ｓの対からなる。各１次巻線９３ｐ，９４ｐは１次巻線９０と同相接続され、所定の交流信号（例えばｓｉｎωｔとする）によって励磁される。検出対象範囲Ｌにわたって設けられた一方の２次巻線９１に対応するバランス用巻線部９３の２次巻線９３ｓは、該２次巻線９１とは逆相に接続される。他方の２次巻線９２に対応するバランス用巻線部９４の２次巻線９４ｓも、該２次巻線９２とは逆相に接続される。検出対象範囲Ｌにわたって設けられた各２次巻線９１，９２の巻き数は同じであり、一方、バランス用の２次巻線９３ｓ，９４ｓは、夫々適切に巻き数が異なるように設定される。なお、バランス用巻線部９３，９４の位置までは、ロッド２１（すなわち磁気応答部材２２）の先端は侵入しない。
【００６９】
以上の構成により、検出範囲Ｌにおける巻線９１，９２への磁性体（すなわちロッド２１に搭載された磁気応答部材２２）の侵入量に応じて、各２次巻線９１，９２の出力信号Ｏ１，Ｏ２のレベルが互いに９０度位相のずれた三角関数特性の一部範囲の特性（概ね９０度範囲の特性）を示すように、バランス用の２次巻線９３ｓ，９４ｓの設定によって、調整することができる。例えば、巻線９１と９３ｓの差動出力信号Ｏ１はサイン関数特性を示し（これを便宜上、ｓｉｎα・ｓｉｎωｔで示す）、巻線９２と９４ｓの差動出力信号Ｏ２はコサイン関数特性を示す（これを便宜上、ｃｏｓα・ｓｉｎωｔで示す）ように設定することができる。ただし、検出対象範囲Ｌに対応する角度αの範囲は、ほぼ９０度程度の範囲である。これは、構造上、３６０度全部の変化は得られないためである。なお、設定の仕方によっては、検出対象範囲Ｌに対応する角度αの範囲を、９０度以上の範囲に拡大することもできなくはないが、９０度程度の範囲に設定するのが確実である。更に、検出可能な９０度の範囲のうち、安定した検出が可能な９０度未満のより狭い角度範囲に検出対象範囲Ｌを対応づけて検出処理をするようにしてもよい。なお、αは検出対象範囲Ｌにおける検出対象の現在位置に対応することは言うまでもない。
このような構成によって、各２次巻線９１，９２から出力される信号Ｏ１，Ｏ２は、ちょうど、公知のレゾルバの出力のような２相の信号となる。
Ｏ１＝ｓｉｎα・ｓｉｎωｔ
Ｏ２＝ｃｏｓα・ｓｉｎωｔ
【００７０】
明らかなように、この出力信号Ｏ１，Ｏ２は、前述の巻線部１０の２つの出力交流信号Ａ＝ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ，Ｂ＝ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔと同じフォームとなり、図１４乃至図１８に示した位相検出タイプの検出回路部を使用して、上記αを電気的位相角としてデイジタル測定することができる。そのための検出回路部の図示と説明は、同じものの繰り返しになるので省略する。なお、この場合、θのための検出回路部と、αのための検出回路部が別々に必要であるが、各検出回路部のハードウェア回路において共用できるものは共用して、時分割処理によって夫々のディジタル測定を行うようにすることも可能であるのは勿論である。勿論、αをアナログ値で求めてもよい。
【００７１】
こうして、検出対象範囲Ｌにおけるロッド２１の現在位置を示すアブソリュートデータを位相角αの測定によって求めることができる。勿論、長い範囲Ｌがほぼ９０度の角度範囲に対応しているので、巻線部１０の出力信号Ａ，Ｂに基づく、短い範囲ｐが３６０度角度範囲に対応しているθの位相測定に基づく検出データよりは、検出分解能は粗いものとなる。しかし、短い範囲ｐ内での精密なアブソリュート位置検出分解能は巻線部１０の出力信号Ａ，Ｂに基づき前述の通り得られるので、各２次巻線９１，９２から出力される信号Ｏ１，Ｏ２に基づき得られる長い範囲Ｌ内でのアブソリュート位置検出分解能は粗いものであってさしつかえない。すなわち、複数個の磁気応答部材２２の配設ピッチの１ピッチ分の長さｐを単位とするアブソリュート位置検出データを得ることができればよい。
【００７２】
これによって、巻線部１０から得られるθに対応するディジタルアブソリュート位置検出データと、追加の巻線９０，９１，９２から得られるαに対応するディジタルアブソリュート位置検出データとの組み合わせによって、長い範囲にわたるアブソリュート位置検出データを精密に得ることができる。
なお、磁気応答部材２２はロッド２１に沿って断続的に設けられているので、検出範囲Ｌにおける巻線９１，９２へのロッド２１の侵入に伴う巻線９０，９１，９２のインダクタンス変化（結合係数変化）は、きれいなサインカーブ又はコサインカーブとはならず、多少凹凸を伴うが、これは出力波形を適宜なまらせる処理をすれば問題ないし、また、そのような処理をしなくても、αの測定精度は上述の通り粗いものであってさしつかえないので、一向に問題のない測定を行うことができる。
【００７３】
なお、精密な検出分解能を要求しない場合は、図２３の例において、巻線部１０を省略し、長い巻線９０，９１，９２とそれに対応するバランス用巻線部９３，９４のみを設けるようにしてもよい。図２５は、その場合の一例を示す。その場合、所定ピッチｐの磁気応答部材２２を複数個繰り返し設ける必要はなく、ロッド２１そのものが１つの磁気応答部材（２２）であってよい。すなわち、ロッド２１として磁性体金属を使用すれば、それがそのまま１つの磁気応答部材（２２）となる。図２５では、巻線部１０が省略された分だけ、各巻線９０，９１，９２の長さＬ’が図２３の例よりも長くなっている。その動作は、図２３，図２４を参照して説明したものと同じである。
【００７４】
図２５のような巻線配置では、得られるインダクタンス変化がサイン関数にたとえると０度〜９０度の範囲に限定されるので、位置検出分解能は、上述の通り、粗いものとなる。図２６は、この点を改善し、長い範囲でのアブソリュート位置を１個の検出部を用いて精密な分解能で検出することができる例を示す。
図２６において、センサヘッド９５は、後述するような所定の配置からなる複数の１次及び２次巻線を所定の検出範囲Ｌにわたって含んでいる。ロッド９６は、検出範囲Ｌと同程度の所定長を持ち、その端部から検出範囲Ｌ内に進入したり、退出したりするもので、磁性体からなっている（又は導電体でもよい）。センサヘッド９５においては、所定の検出範囲Ｌに対応して、所望の三角関数の１周期（０度〜３６０度）にわたるインダクタンス変化がロッド９６の先端の進入位置に応じて得られるように、複数の巻線が、その巻数と巻方向が適宜制御されて、設けられている。図２７（ａ）〜（ｄ）はサイン関数特性のインダクタンス変化を得る例を示し、図２８（ａ）〜（ｄ）はコサイン関数特性のインダクタンス変化を得る例を示す。換言すれば、このようなインダクタンス変化は、ロッド９６の一方的な進入度合いに従う累積的なインダクタンスを示す（正方向巻きのインダクタンス分は加算され、逆方向巻きのインダクタンス分は減算される）。
【００７５】
図２７（ａ）は、所望のサイン出力信号Ａ＝ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔの出力電圧レベルを示し、横軸は、ロッド９６の先端の進入位置Ｘを示し、前述と同様に、θはＸに対応する（比例する）。
図２７（ｂ）は、横軸正方向への磁性体の進入に伴い、図２７（ａ）のようなサイン特性の合成インダクタンス特性を累積的に得ることができるような、Ｌの範囲における各点でのコイル巻数を縦軸にプロットした一例を示す。ｘマークのプロット位置は巻数Ｎ、ｏマークのプロット位置は巻数Ｎ／２である。勿論、プロット位置は、（ｂ）に図示した関数線に沿う位置のどこでもよく、また、巻数もそのプロット位置に対応した巻数であってよい。なお、このプロット例は、理論値ではなく、経験値である、従って、所望するインダクタンス変化（ｓｉｎθやｃｏｓθ）が、累積的に得られるように、試行錯誤的に、任意の位置で任意の巻数としてよい。
図２７（ｃ）は、巻数Ｎの４つの２次巻線１０１，１０２，１０３，１０４を図２７（ｂ）のｘマークの各プロットに対応してＬの範囲内で分散して配置してセンサヘッド９５を構成する例を示している。各巻線１０１〜１０４の出力は加算的に合成されて、所望のサイン出力信号Ａ＝ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔが得られる。−Ｎの“マイナス”は巻方向が逆であることを示す。磁性体からなるロッド９６の先端が、一番左側の２次巻線１０１から順に右方向に移動していくと、２次巻線１０１から順に、１０２，１０３，１０４と磁性体が進入していくので、累積的に出力信号が得られ、図２７（ａ）のようなＬの範囲で１回転するサイン特性の出力信号Ａ＝ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔが得られる。
図２７（ｄ）は、２次巻線の配置をより密にして、出力信号Ａ＝ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔのサインカーブがより滑らかになるように、センサヘッド９５を構成する例を示している。すなわち、ｘマークのプロット点に対応して巻数Ｎの２次巻線を配置し、ｏマークのプロット点に対応して巻数Ｎ／２の２次巻線を配置する。勿論、これらの巻数ＮやＮ／２は、厳密なものではなく、所望する理想的なインダクタンス変化（ｓｉｎθやｃｏｓθ）が、累積的に得られるように、試行錯誤的に、これらの巻数を適宜増減してよい。
【００７６】
図２８（ａ）〜（ｄ）は、所望のコサイン出力信号Ｂ＝ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔを得るための、２次巻線配置を説明するものであり、図２７（ａ）〜（ｄ）の例に比べて９０度（すなわちＬ／４の距離だけ）ずれて配置されている。図２８（ｃ）は、図２７（ｃ）と同様に巻数Ｎの４つの２次巻線２０１，２０２，２０３，２０４を配置する例を示し、図２８（ｄ）は、図２７（ｄ）と同様に２次巻線の配置をより密にして、出力信号Ｂ＝ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔのコサインカーブがより滑らかになるようにした例を示す。なお、実際は、図２８（ｃ）の最左側に示すように補助の２次巻線２０５を付加するものとする。この補助の２次巻線２０５は、０度の位置（原点）でのコサイン特性のインダクタクンスの立上りを補償するものである。勿論、この補助巻線２０５は１個に限らず、ｘマークとｏマークのプロット位置にほぼ対応して複数設けてよい。
ところで、図２７（ｃ）と図２８（ｃ）の巻線配置を採用した場合は、サイン出力用２次巻線１０１〜１０４とコサイン出力用２次巻線２０１〜２０４が同じ位置に来ることになるが、これは２重巻きにすればよい。あるいは、所定の位置にサイン出力用２次巻線１０１〜１０４を配置し、その両側に密接してそれぞれ２分割したコサイン出力用２次巻線２０１〜２０４を配置すればよい。
【００７７】
センサヘッド９５には、サイン出力用の２次巻線１０１〜１０４とコサイン出力用の２次巻線２０１〜２０４が夫々配置され、更に、適当な配置で（例えば各２次巻線に対応して）励磁用の１次巻線を配置して１相の交流信号ｓｉｎωｔで励磁する。これによって、図１の例と同様に、サイン、コサインのレゾルバタイプの２相出力信号Ａ＝ｓｉｎθ・ｓｉｎωｔ、Ｂ＝ｃｏｓθ・ｓｉｎωｔがセンサヘッド９５から得られる。この２相出力信号Ａ，Ｂから検出対象位置Ｘに対応する位相角θのデータを求めるやり方は、上述と同様であってよい。なお、前述と同様に、同相励磁される複数の１次巻線を各２次巻線の中間に介在させて配置すると、非常に精度の良い検出が行えることが実験的に確かめられている。例えば、図２７，図２８の（ｄ）の例の場合、Ｎ／２，Ｎ，Ｎ／２の３つの２次巻線を例にとると、それぞれの中間に２個と両側に２個の、合計４個の１次巻線を配置すると、励磁による磁界の分布が均一になり、検出精度が良くなる。
こうして、図２６〜図２８の例によれば、長い範囲Ｌでのアブソリュート位置を１個の検出部（センサヘッド９５とロッド９６）を用いて精密な分解能で（Ｌの範囲を１回転分の位相変化に相当する分解能で）検出することができる。
ロッド９６は、柔軟性のない金属棒で構成してもよい。あるいは、検出装置を超小型化して構成する場合は、ピアノ線のような細い磁性体ワイヤを使用するとよい。
【００７８】
なお、図２６の例はセンサヘッド９５におけるリング状の巻線空間内にロッド９６が挿入されるような構造（つまり、各巻線の軸方向がロッド９６の直線変位方向Ｘに一致している）である。しかし、これに限らず、図２９又は図３０のように、センサヘッド９５における各巻線の軸方向が可変磁気結合部９７，９８の変位方向Ｘに直交するような関係であってもよい。図２９，３０において、センサヘッド９５における２次巻線の配置は、図２７（ｃ），（ｄ）及び図２８（ｃ），（ｄ）で示したものと同じであってよい。図２９は、可変磁気結合部９７が平板状の磁性体からなっている（又は導電体でもよい）。図３０は、可変磁気結合部９８が扇状の磁性体からなっていて（又は導電体でもよい）、中心点９９を中心にして所定の限られた角度範囲（例えば９０度乃至１２０度程度の範囲）で揺動するものである。図２９の検出装置は可変磁気結合部９７のまっすぐな直線変位を検出するのであるが、図３０の検出装置は可変磁気結合部９８の円弧状の揺動変位を検出する。このような円弧又は曲線状の変位の軌跡を検出するためにも、本発明の直線位置検出装置は、原理的に適用できる。つまり、本発明の直線位置検出装置は、まっすぐな直線変位の検出に限定されるものではなく、直線又は曲線状の経路に従う検出対象の現在位置を検出するために適用できる。勿論、巻線の配置と可変磁気結合部９７，９８との関係は上下逆でもよいし、検出対象位置ｘの変位方向はたて方向でもよい。
【００７９】
なお、図２９の例は、センサヘッド９５の配置を比較的長い範囲に配置するものにも適用できる。例えば、道路にセンサヘッド９５を埋設すれば、その上を通る車両を可変磁気結合部９７に見立てて取り扱うことができ、所定場所への車両の侵入量を測定することができる。その他種々の応用が考えられる。図２９の例の場合も、図２６の例と同様に、長い範囲でのアブソリュート位置を１個の検出部（センサヘッド９５と可変磁気結合部９７）を用いて精密な分解能で（Ｌの範囲を１回転分の位相変化に相当する分解能で）検出することができる。
図３０の例の場合は、可変磁気結合部９８の動きが円弧状なので、それほど長い範囲での位置検出の応用はないかもしれない。しかし、それはそれでさしつかえない。すなわち、図２６〜図２８を参照して説明した実施例は、必ずも長い範囲でのアブソリュート位置検出のみに限定されるものではなく、短い範囲でのアブソリュート位置検出にも適用し得るのは勿論である。
なお、図２９及び図３０においては、図示の便宜上、コサイン出力用の２次巻線２０１〜２０４の上に、サイン出力用の２次巻線１０１〜１０４が載るように図示されているが、単純に重ねるのではなく、可変磁気結合部９７，９８に対するギャップが実質的に等しくなるように、適宜分割して配置するのが望ましいことは、前述と同様である。例えば、サイン出力用２次巻線１０１〜１０４を配置し、その上下に密接してそれぞれ２分割したコサイン出力用２次巻線２０１〜２０４を配置する等、工夫すればよい。勿論、１次巻線は、前述と同様に適切に配置するものとする。
【００８０】
なお、上記各実施例において、巻線部１０と磁気応答部材２２による検出部の構成を、公知の位相シフトタイプ位置検出器のように構成してもよい。例えば、図１に示された巻線部１０において、１次巻線と２次巻線の関係を逆にして、サイン相の巻線ＳＷ1とマイナス・サイン相の巻線ＳＷ3を互いに逆相のサイン信号ｓｉｎωｔ，−ｓｉｎωｔによって励磁し、コサイン相の巻線ＳＷ2とマイナス・コサイン相の巻線ＳＷ4を互いに逆相のコサイン信号ｃｏｓωｔ，−ｃｏｓωｔによって励磁し、巻線ＰＷ1〜ＰＷ5から検出対象位置ｘに応じた電気的位相シフトθを含む出力信号ｓｉｎ（ωｔ−θ）を得るようにしてもよい。
【００８１】
図３１は、ロッド２１として、前述のように、柔軟なワイヤ線を使用した場合の、有効な応用例の１つを示す。この応用においては、例えばエレベータのように、電線７５が検出対象物（エレベータ−ボックス）７６の直線変位に伴って変位する。すなわち、検出対象物７６の移動駆動機構７７に連動して、電線７５がリール７８に巻取られたり、繰り出される。図３１中において部分的に拡大かつ切断して示すように、柔軟なワイア線からなるロッド２１の周囲には図１に示すように所定ピッチｐで磁気応答部材２２が繰り返し設けられており、これが多芯ケーブル状に電線７５と一緒に被覆７９で覆われ、電線７５と共にリール７８に巻取られたり、繰り出されたりする。適宜の所定位置に巻線部１０（図１その他を参照）を固定し、電線７５の変位つまり磁気応答部材２２の変位に応答する位置検出信号を出力する。
【００８２】
図３２は、本発明に係る直線位置検出装置を流体圧シリンダのストローク位置検出装置として応用した一例を示す軸方向断面略図である。図示の簡単化のために、本発明に係る直線位置検出装置の構成は、ロッド９６（又はロッド２１と磁気応答部材２２を含むもの）とセンサヘッド９５のみを示したが、図１乃至２９に示した実施例のいずれの構成を採用してもよい。シリンダ本体３００にセンサヘッド９５の一端を固定し、ピストンロッド３０１の内部を中空にして、位置検出装置のロッド９６（又はロッド２１と磁気応答部材２２を含むもの）の一端をピストンロッド３０１の内部に固定する。ピストンロッド３０１の内部空間はセンサヘッド９５の侵入を許すサイズである。勿論、センサヘッド９５の内部には所要の配置で１次及び２次巻線が液密又は気密に収納される。この構成によって、ピストンロッド３０１の変位に伴って位置検出装置のロッド９６（又はロッド２１と磁気応答部材２２を含むもの）が直線変位し、これに応じた出力信号がセンサヘッド９５から得られる。
【００８３】
なお、前述の通り、本発明による検出対象の直線的動きは、まっすぐな直線に限らず、わん曲線やその他の曲線状の動きであってもよいのは勿論である。
また、本発明に係る誘導型直線位置検出装置におけるハードウェア面での新規な構成を採用して、上述したレゾルバタイプとは別のタイプの検出方式、例えば複数位相励磁タイプ（位相のずれた複数相の１次交流信号で励磁するタイプ）や電圧検出タイプなど、で位置検出処理を行うようにしてもよい。例えば、可変磁気結合部２０についての新規な各構造は、どのようなタイプの検出方式を採用するものにおいても応用することができる。そのほか、上記実施例で示した新規かつ有意義な構成の一部を選択的に採用して位置検出装置を構成してもよい。勿論、可変磁気結合部２０の形状はロッド状に限らず、どのような形状でもよい。
【００８４】
また、検出対象物の実際の動きが回転運動若しくは限られた角度範囲の回動又は揺動運動であっても、それに連動して動く可変磁気結合部の動きが磁気結合の変化からみると等価的に直線運動とみなせるような場合も、本発明に係る誘導型位置検出装置を適用することができる。
特に微小な若しくは比較的狭い角度範囲での変位を高分解能で検出するための有効な検出装置は、従来例には見当らないが、本発明に係る誘導型位置検出装置を用いれば、それも可能である。
そのような検出装置の一例を図３３に示す。図３３は、モータＭによって制御対象物ＯＢＪを、所定の比較的狭い角度範囲（例えば０度〜２０度程度の範囲）における任意の角度位置に位置決め制御するような用途において、本発明に係る誘導型位置検出装置を適用した例を示す。図３３の（ａ）は側面略図、（ｂ）は可変磁気結合部２０の磁気応答部材２２と巻線部１０の巻線配置との関係を示す展開図である。
【００８５】
図３３において、可変磁気結合部２０は、鉄等の磁性体からなる帯ＳＰを螺旋状に形成してなるものを、磁気応答部材２２として備えている。軽量化及び小型化する必要があれば、このような磁性体の螺旋帯ＳＰは、薄い金属帯板によって形成できるので、有利である。すなわち、モータＭが、余計な負荷を嫌う、小型かつ低パワーのものであっても、そのような軽量小型の螺旋帯ＳＰは、モータＭに余計な負荷を与えることなく、モータ回転軸に接続することができる。なお、この螺旋帯ＳＰは、磁性体に限らず、非磁性導電体でもよいことは前述と同様である。
巻線部１０は、図１０の例と同様に、各相の巻線を４つの極１１〜１４に分離して配置してなるものである。すなわち、各極１１，１２，１３，１４は、それぞれの鉄心に１次巻線及び２次巻線を同軸状に巻回してなるもので、図３３（ｂ）を参照して追って説明するような配置で、螺旋帯ＳＰの周囲に非接触的に固定的に配置されている。例えば、極１１をサイン相（ｓ）とすると、この極１１には１次巻線ＰＷ1と２次巻線ＳＷ1を同軸状に巻回し、極１２をコサイン相（ｃ）とすると、この極１２には１次巻線ＰＷ2と２次巻線ＳＷ2を同軸状に巻回し、極１３をマイナス・サイン相（／ｓ）とすると、この極１３には１次巻線ＰＷ3と２次巻線ＳＷ3を同軸状に巻回し、極１４をマイナス・コサイン相（／ｃ）とすると、この極１４には１次巻線ＰＷ4と２次巻線ＳＷ4を同軸状に巻回するようにすればよい。各極１１〜１４の鉄心コアの先端は、ギャップを介して螺旋帯ＳＰに非接触的に対向しており、他端は、共通の磁性体基部ＢＳに固定されて所定の相互配置関係に固定されると共に磁気回路が形成される。
【００８６】
なお、図３３の（ａ）においては、図示の都合上、螺旋帯ＳＰの形状や螺旋ピッチ、及び巻線部１０の各極１１〜１４の配置は、正確には図示されていず、単に例示的に示されているだけである。理想とする、正確な配置や形状については、図３３（ｂ）に基づいて説明する。
図３３（ｂ）は、制御対象物ＯＢＪの所定の検出対象角度範囲（例えば０度〜２０度の範囲）の動きに対応する螺旋帯ＳＰの動きを展開して示すものである。０度から２０度までＣＣＷ方向に回動するとすると、螺旋帯ＳＰは、図の実線の位置から２点鎖線ＳＰ’で示す位置まで横向きに動くことになる。つまり、実線のｋ0点は２点鎖線ＳＰ’のｋ0点へ、実線のｋ1点は２点鎖線ＳＰ’のｋ1点へと右横方向に移動する。一方、螺旋帯ＳＰからなる磁気応答部材２２の磁気的性質のみに着目すると、その螺旋形状故に、下向き矢印ｘに示すように、下向きに直線運動したのと等価である。つまり、実線のｋ0点が２点鎖線ＳＰ’のｋ1点へと下向きに直線運動したのと等価的な動きを示す。従って、本発明に係る誘導型直線位置検出装置の原理に従ってその変位を検出することができることになる。勿論、対象物ＯＢＪが逆方向に回転するときは下向きに直線運動したのと等価的な動きを示す。
【００８７】
例えば、所望の検出角度範囲に対応する横幅（実線のｋ0点から２点鎖線ＳＰ’のｋ0点までの帯ＳＰの表面の回転軌跡の長さ）をＷとすると、螺旋帯ＳＰの横方向の幅（回転方向についての幅）は略Ｗ／２程度となるようにする。螺旋帯ＳＰのスクリューピッチは適宜設定してよい。設定したスクリューピッチに応じて螺旋帯ＳＰの縦方向（見かけ上の直線変位方向）の幅ｐ／２が定まる。横方向（回転方向）の移動量Ｗに対応する縦方向（直線方向）の見かけ上の移動量ｐは、螺旋帯ＳＰの縦方向（見かけ上の直線変位方向）の幅ｐ／２の略２倍となる。従って、この縦方向についての見かけ上の移動量ｐを１ピッチとして、本発明による検出原理に従って該１ピッチの範囲の直線位置をアブソリュートで検出するように、巻線部１０の各極１１〜１４を配置すればよい。図３３の（ｂ）に例示した、ｓ，ｃ，／ｓ，／ｃは、それぞれ各極１１〜１４の配置例を示しており、その意味は前述した通りである。すなわち、螺旋帯ＳＰの見かけ上のｘ方向の直線変位に応じて、各極１１〜１４の磁極端部と磁性体螺旋帯ＳＰとの対向ギャップ又は面積が変化して、サイン関数（ｓ）またはコサイン関数（ｃ）、マイナス・サイン関数（／ｓ）、マイナス・コサイン関数（／ｃ）の磁気結合変化特性をそれぞれ示すような箇所を選定して、各極１１〜１４を配置する。
【００８８】
巻線部１０の巻線回路は、前述と同様であり、例えば図２のようなものである。こうして、螺旋帯ＳＰの縦方向についての見かけ上の移動量ｐを１ピッチとして、該１ピッチにつき０度から３６０度までのフル１回転の角度θの変化を示す振幅関数特性で２次巻線から出力信号が得られる。すなわち、極１１，１３の２次巻線の合成出力としてサイン振幅特性の出力交流信号Ａ＝sinθ・sinωｔを得ることができ、また、極１２，１４の２次巻線の合成出力としてコサイン振幅特性の出力交流信号Ｂ＝cosθ・sinωｔを得ることができる。
そして、これらの出力信号Ａ，Ｂを上述と同様に処理することにより、螺旋帯ＳＰの縦方向についての見かけ上の移動量ｐを１ピッチとする範囲における、該螺旋帯ＳＰの縦方向についての見かけ上の直線位置を、電気的位相角θを測定することにより、アブソリュートで検出することができる。しかも、その場合の検出分解能は、１ピッチに相当する該ｐの範囲を位相角θに換算して１回転３６０度フルの分解能で検出できることとなる。すなわち、制御対象物ＯＢＪの僅かな機械的回転角度範囲（例えば機械角の０度〜２０度）を縦方向の所望の直線移動範囲ｐに拡大し、その範囲ｐを３６０度の回転角度検出分解能で検出できるので、微小な機械的回転角度を極めて高分解能で、精度よく検出することができる、という驚異的な効果を奏する。
【００８９】
なお、図３３（ａ）に示すように、螺旋帯ＳＰの螺旋は何サイクルかあるから、各極１１〜１４を密集して配置せずに、同じ変化を示すところであれば各極１１〜１４をどこに配置してもよい。図３３（ａ）における点線１１’〜１４’は、そのように各極１１〜１４を適宜離して配置することを例示している。このよう離して配置するやり方は、各極１１〜１４を密集させて配置するには、各極の巻線サイズが大き過ぎるような場合や、十分な配置スペースが確保できないような場合に、非常に有効である。勿論、点線１１’〜１４’に示すように各極１１〜１４を適宜離して配置した場合でも、共通の磁性体基部ＢＳ上に配置し磁路を形成するループを確保する。
なお、巻線部１０は図示した４つの極１１〜１４のみならず、各極の誘導出力電圧が所定のサイン又はコサイン関数で得られるように補助的な巻線を含む補助極を適宜設定するように設計してよい。
以上のように、図３３の実施例によれば、本発明の検出原理に従って、横方向（回転方向）の僅かな回転角度範囲を縦方向の所望の範囲の見かけ上の直線運動に拡大して変換し、その縦方向の見かけ上の直線変位の１ピッチ（１サイクル）を３６０度フルの回転角度検出分解能で検出できるものであり、いわば、新規な微小回転−直線変位変換型の誘導型位置検出装置を提供することができる。
なお、図３３の変形例として、螺旋帯ＳＰを回転させずにそのまま直線変位させるようにしてもよい。その場合は、螺旋帯ＳＰは、単純に、図１や図１０〜図１２等の磁気応答部材２２の形状の変形例に相当することとなる。
【００９０】
なお、以上説明した本発明に係る１つの直線位置検出装置を、機械系の１軸の直線位置センサとして使用し、多軸機械系の各軸それぞれにこの直線位置検出装置を使用すれば、多軸センサを構成することができる。
また、１筐体内に本発明に係る２つの直線位置検出装置を直交させて配置し、該筐体の２軸的（２次元的）運動に連動して変位する可動部を各軸に配置してその変位をそれぞれの直線位置検出装置で検出するようにすれば、２軸位置センサを提供することができる。同様に、１筐体内に本発明に係る３つの直線位置検出装置を３次元的に直交させて配置し、該筐体の３軸的（３次元的）運動に連動して変位する可動部を各軸に配置してその変位をそれぞれの直線位置検出装置で検出するようにすれば、３軸位置センサを提供することができる。
【００９１】
以上の通り、本発明によれば、１相の交流信号によって励磁する構成であるため、励磁回路の構成が簡単である、という利点を有する。また、可変磁気結合手段において、所定の磁気応答特性を持つ磁気応答部材を直線変位方向に沿って所定のピッチで複数繰り返して設けて成るので、２次巻線に誘起される誘導出力交流信号として、該磁気応答部材の繰り返しピッチを１サイクルとして周期的に変化する信号を得ることができ、検出可能範囲を拡大することができる、という効果を奏する。また、１ピッチの直線変位を３６０度フル回転の位相変化に換算して検出するため、微小変位を高分解能で検出できる、という効果を奏する。
また、本発明によれば、回転形の検出装置として従来知られたレゾルバにおいて得られるのと同様の、２つの出力交流信号（サイン出力とコサイン出力）を直線位置検出装置において得ることができる。従って、そのような本発明に係る直線位置検出装置においては、前記第１の出力交流信号と第２の出力交流信号を入力し、両信号の振幅値に相当する前記サイン関数とコサイン関数の位相値を検出する位相検出回路を更に具備することができ、そのようなレゾルバタイプの位相検出回路を使用することにより、従来の位相シフトタイプの誘導型直線位置検出装置が持っていたような、温度変化等によって１次及び２次巻線のインピーダンスが変化することにより２次出力信号における電気的位相ずれに誤差が生じるという欠点を除去することができるので、極めて有利である。
【００９２】
また、本発明によれば、複数の２次巻線が、磁気応答部材の１ピッチの範囲内において所定の間隔で配置されるようにすることにより、巻線部全体のサイズを磁気応答部材の１ピッチの範囲に略対応する比較的小さなサイズに収めることができ、検出装置全体の構成を小型化することに役立つ。また、同相の前記交流信号によって励磁される複数の前記１次巻線が前記２次巻線の中間の位置に分離して配置されるようにすることにより、各１次巻線によって発生する磁界を個別の２次巻線に対して有効に及ぼし、かつ磁気応答部材による磁場への影響を有効に及ぼすことができるので、十分な検出精度を確保することに役立つ。
【００９３】
更に、本発明によれば、可変磁気結合手段として、ワイヤ線からなる芯部と、この芯部の周囲に前記所定のピッチで複数繰り返して配置してかしめ止めした金属片または軸孔にワイヤ線を通した球のような部材からなる磁気応答部材とを含んで構成するようにしたので、構成が極めて簡単であり、かつ製造が極めて容易であり、製造コストも極めて安価にすることができるので、かなり有意義である。しかも、可変磁気結合手段つまりコアの径は、ワイヤ線の径に金属片の厚みを足した程度の小さなものとなり、これに伴い、巻線部の各巻線の径も小さくすることができるので、全体としてかなり小型化された直線位置検出装置を提供することができる。また、芯部をワイヤ線で構成するため、強靱でありながら軽量かつフレキシビリティに富むものであり、強度、重量、柔軟性の全ての点で有利であり、特に長尺の直線位置検出に際して有利であり、かつ、安価でもある。
更に、実施例に示されたような位相差検出演算手段を具備する発明においては、上述したような種々の新規かつ優れた効果を奏する。
【００９４】
また、検出対象の変位方向に関して異なる位置に配置された複数の巻線を含む巻線部と、検出対象の変位に連動して前記巻線部に対して相対的に変位されるワイヤ線と、前記ワイヤ線に沿って所定のピッチで複数繰り返し配置された、所定の磁気応答特性を持つ磁気応答部材とを具備し、前記巻線部に対するワイヤ線の変位に応じて前記磁気応答部材の前記巻線部の各巻線に対する対応位置が変化することにより、前記検出対象の位置に応じた出力信号を前記巻線部から得るようにした本発明の誘導型位置検出装置によれば、ワイヤ線のフレキシビリティの故に、様々な特殊な用途のリニア位置検出によって、適用することができる。また、細いワイヤ線で構成するので、超小型化な位置検出装置を提供することができる。しかも、製造コストは安価にできる。
【００９５】
更に、交流信号によって励磁される１次巻線と、所定の範囲における検出対象の変位に対してそれぞれ異なる所定の振幅関数に従う出力信号を生ずるように配置された少なくとも２グループの２次巻線とを含む巻線部と、検出対象の変位に連動して前記巻線部に対して相対的に変位される所定長の磁気応答部材とを具備し、前記磁気応答部材は、検出対象の一方向の動きに応じて前記巻線部の領域に徐々に侵入していき、それとは逆方向に戻る検出対象の動きに応じて前記巻線部の領域から徐々に退出していくものであり、前記巻線部の領域に対する前記磁気応答部材の侵入量に応じた出力信号が、前記２次巻線の各グループから、それぞれの前記振幅関数に従って、出力されるようにした本発明の誘導型位置検出装置はによれば、１個の検出装置を使用して可能なアブソリュート位置検出範囲を拡大することができる、というメリットをもたらす。しかも、複数の磁気応答部材を繰り返し設ける必要がないので、構成を簡単化することができるというメリットをもたらす。
【００９６】
また、複数の磁気応答部材を繰り返し設ける位置検出装置（すなわち第１の検出装置）に組み合わせて、このようなアブソリュート位置検出範囲を拡大した位置検出装置（すなわち第２の検出装置）を設ければ、第１の検出装置によって、複数の磁気応答部材の繰り返し配列の１ピッチの範囲内で超精密なアブソリュート位置検出を行い、その一方で、第２の検出装置によって、拡大された範囲（前記繰り返し配列の複数ピッチ分の範囲）でアブソリュート位置検出を行うようにすることができ、広範囲にわたるアブソリュート位置検出を精密に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に係る誘導型直線位置検出装置の一実施例を示す一部切欠き斜視図。
【図２】図１における巻線部の構成例を示す回路図。
【図３】図１における可変磁気結合部の変更例を示す斜視図。
【図４】図１における可変磁気結合部の別の変更例を示す斜視図。
【図５】図１における可変磁気結合部の更に別の変更例を示す側面略図。
【図６】図１における可変磁気結合部の更に別の変更例を示す側面略図。
【図７】図１における可変磁気結合部の更に別の変更例を示す一部断面側面略図。
【図８】図１における巻線部の巻線配置の別の例を示す略図。
【図９】図１における巻線部の巻線配置の更に別の例を示す略図。
【図１０】（ａ）は本発明に係る誘導型直線位置検出装置における巻線部の別の配置例を示す概略斜視図、（ｂ）は（ａ）における巻線部の各極の配置関係を示す展開図。
【図１１】本発明に係る誘導型直線位置検出装置における可変磁気結合部の基部の構造の変形例をそれぞれ示す概略斜視図。
【図１２】図１１の例に適用しうる、巻線部の各極の配置例を示す平面略図。
【図１３】図１０乃至図１２の例のように、分離された極で巻線部を構成した場合の変形例を示す断面略図。
【図１４】本発明に係る誘導型直線位置検出装置に適用可能な位相検出タイプの測定回路の一例を示すブロック図。
【図１５】本発明に係る誘導型直線位置検出装置に適用可能な位相検出タイプの測定回路の別の例を示すブロック図。
【図１６】図１５の動作説明図。
【図１７】図１５の回路に付加される変更例を示すブロック図。
【図１８】本発明に係る誘導型直線位置検出装置に適用可能な位相検出タイプの測定回路の更に別の例を示すブロック図。
【図１９】図１８の動作説明図。
【図２０】本発明に係る誘導型直線位置検出装置に適用可能な位相検出タイプの測定回路の別の例として、アナログ演算によってアナログの位置検出データを求める構成例を示すブロック図。
【図２１】本発明に係る誘導型直線位置検出装置において磁気応答部材の１ピッチ単位の変位を判定しカウントする回路構成例を示すブロック図。
【図２２】本発明に係る誘導型直線位置検出装置において磁気応答部材の１ピッチを超える長い範囲の位置をバーニア原理に基づいてアブソリュートで検出する構成例を示す軸方向断面略図及び径方向断面略図。
【図２３】本発明に係る誘導型直線位置検出装置において磁気応答部材の１ピッチを超える長い範囲の位置をアブソリュートで検出するための別の実施例を示す軸方向断面略図。
【図２４】図２３における各巻線の接続例を示す回路図。
【図２５】比較的長い範囲にわたるアブソリュート位置を検出しうるようにした、本発明に係る誘導型直線位置検出装置の別の実施例を示す軸方向断面略図。
【図２６】比較的長い範囲にわたるアブソリュート位置を比較的高分解能で検出しうるようにした、本発明に係る誘導型直線位置検出装置の更に別の実施例を示す概略斜視図。
【図２７】図２６のセンサヘッド内に設けるサイン関数特性の出力信号を生じるための２次巻線の配置例と巻数例を示す図。
【図２８】図２６のセンサヘッド内に設けるコサイン関数特性の出力信号を生じるための２次巻線の配置例と巻数例を示す図。
【図２９】図２６乃至図２８の実施例と同様の原理に従う、本発明に係る誘導型直線位置検出装置の変形例を示す概略斜視図。
【図３０】図２６乃至図２８の実施例と同様の原理に従う、本発明に係る誘導型直線位置検出装置の別の変形例を示す概略斜視図。
【図３１】ロッドとして柔軟なワイヤ線を使用した場合の、本発明に係る誘導型直線位置検出装置の一応用例を示す略図。
【図３２】本発明に係る直線位置検出装置を流体圧シリンダのストローク位置検出装置として応用した一例を示す軸方向断面略図である。
【図３３】本発明に係る直線位置検出装置を微小回転−直線変位変換型の位置検出装置として応用した一例を示す側面略図及び展開図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０  巻線部
ＰＷ1〜ＰＷ5  １次巻線
ＳＷ1〜ＳＷ4  ２次巻線
１１〜１４  極
１０１〜１０４  サイン用２次巻線
２０１〜２０４，２０５  コサイン用２次巻線
２０  可変磁気結合部
２１，２１０，２１１，９６  ロッド（又はワイヤ線）
２２  磁気応答部材
２１ａ〜２１ｄ  凹部
４１，６０  検出回路部
９５  センサヘッド
【図１】
2007316082.tif 000003
【図２】
2007316082.tif 000004
【図３】
2007316082.tif 000005
【図４】
2007316082.tif 000006
【図５】
2007316082.tif 000007
【図６】
2007316082.tif 000008
【図７】
2007316082.tif 000009
【図８】
2007316082.tif 000010
【図９】
2007316082.tif 000011
【図１０】
2007316082.tif 000012
【図１１】
2007316082.tif 000013
【図１２】
2007316082.tif 000014
【図１３】
2007316082.tif 000015
【図１４】
2007316082.tif 000016
【図１５】
2007316082.tif 000017
【図１６】
2007316082.tif 000018
【図１７】
2007316082.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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