(57)【要約】【課題】省スペース化を実現でき、かつ、小さい変化量を継続的に検出することが可能な検出センサを提供する。【解決手段】検出センサは、絶縁体、第１の導電部及び第２の導電部を具備する。絶縁体は、対象物に取り付けられる変形可能なものであり、第１の導電部は、前記絶縁体上に配置される導線から成り、電流が供給されることで磁界を発生させる磁界発生部を備える。第２の導電部は、前記絶縁体上の前記第１の導電部と同面に配置される導線から成り、前記磁界発生部で発生された磁界のうち少なくとも一部を受け取り前記受け取った磁界の磁束密度に応じた電流を発生させる電流発生部を備え、発生した電流を伝送する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に取り付けられる変形可能な絶縁体と、
前記絶縁体上に配置される導線から成り、電流が供給されることで磁界を発生させる磁界発生部を備える第１の導電部と、
前記絶縁体上の前記第１の導電部と同面に配置される導線から成り、前記磁界発生部で発生された磁界のうち少なくとも一部を受け取り前記受け取った磁界の磁束密度に応じた電流を発生させる電流発生部を備え、発生した電流を伝送する第２の導電部と
を具備することを特徴とする検出センサ。
【請求項２】
前記磁界発生部及び前記電流発生部は、前記第１及び第２の導電部の導線がコイル状に形成されて成るものであり、
前記磁界発生部及び前記電流発生部は、前記コイルの形成方向に連続して配置されることを特徴とする請求項１記載の検出センサ。
【請求項３】
前記磁界発生部及び前記電流発生部は、前記第１及び第２の導電部の導線がコイル状に形成されて成るものであり、
前記磁界発生部及び前記電流発生部は、前記コイル形状を形成する前記第１及び第２の導電部の導線が交互に入れ込むように配置されることを特徴とする請求項１記載の検出センサ。
【請求項４】
前記磁界発生部及び前記電流発生部は、前記第１及び第２の導電部の導線がコイル状に形成されて成るものであり、
前記絶縁体には、一部に隙間の空いた環状形状をとり、前記環状部が前記磁界発生部のコイル形状の内部に位置し、前記隙間に前記電流発生部が位置するように配置される磁性体が設置されることを特徴とする請求項１記載の検出センサ。
【請求項５】
対象物に一部が固定される第１の絶縁体と、
前記第１の絶縁体上に配置される導線から成り、電流が供給されることで磁界を発生させる磁界発生部を備える第１の導電部と、
前記第１の絶縁体の近傍に並べて配置され、前記対象物に一部が固定される第２の絶縁体と、
前記第２の絶縁体上に配置される導線から成り、前記磁界発生部で発生された磁界のうち少なくとも一部を受け取り前記受け取った磁界の磁束密度に応じた電流を発生させる電流発生部を備え、発生した電流を伝送する第２の導電部と
を具備することを特徴とする検出センサ。
【請求項６】
前記磁界発生部及び前記電流発生部は、前記第１及び第２の導電部の導線がコイル状に形成されて成るものであり、
前記磁界発生部及び前記電流発生部は、前記コイルの形成方向に連続して配置されることを特徴とする請求項５記載の検出センサ。
【請求項７】
前記磁気発生部及び前記電流発生部は、前記第１及び第２の絶縁体の配置方向と同一方向に連続して配置されることを特徴とする請求項６記載の検出センサ。
【請求項８】
前記磁気発生部及び前記電流発生部は、前記第１及び第２の絶縁体の配置方向と垂直方向に連続して配置されることを特徴とする請求項６記載の検出センサ。
【請求項９】
前記磁気発生部及び前記電流発生部は、前記第１及び第２の導電部の導線がコイル状に形成されて成るものであり、
前記磁気発生部及び前記電流発生部は、前記コイル形状を形成する前記第１及び第２の導電部の導線が交互に入れ込むように配置されることを特徴とする請求項５記載の検出センサ。
【請求項１０】
前記磁気発生部及び前記電流発生部は、前記第１及び第２の導電部の導線がコイル状に形成されて成るものであり、
前記第１の絶縁体には、一部に隙間の空いた環状形状をとり、前記環状部が前記磁界発生部のコイル形状の内部に位置し、前記隙間に前記電流発生部が位置するように配置される磁性体が設置されることを特徴とする請求項５記載の検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、本発明の実施形態は、対象物の変形状態を検出する検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
取り付けられた対象物の湾曲を検出する従来の検出センサには、湾曲により変化する抵抗値を検出して湾曲量を推定するもの、及び、湾曲により変化する圧電素子からの起電圧量を検出して湾曲量を推定するもの等がある。前者には設置空間が比較的大きいという短所があり、また、後者には変化が少ない湾曲量を継続的に検出するのが困難であるという短所がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６１４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のように、従来の検出センサのうち、抵抗値を検出する種類の検出センサでは設置空間が比較的大きく、また、従来の検出センサのうち圧電素子から起電圧量を検出する種類の検出センサでは小さい変化量を継続的に検出するのが困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで、目的は、省スペース化を実現でき、かつ、小さい変化量を継続的に検出することが可能な検出センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、検出センサは、絶縁体、第１の導電部及び第２の導電部を具備する。絶縁体は、対象物に取り付けられる変形可能なものであり、第１の導電部は、前記絶縁体上に配置される導線から成り、電流が供給されることで磁界を発生させる磁界発生部を備える。第２の導電部は、前記絶縁体上の前記第１の導電部と同面に配置される導線から成り、前記磁界発生部で発生された磁界のうち少なくとも一部を受け取り前記受け取った磁界の磁束密度に応じた電流を発生させる電流発生部を備え、発生した電流を伝送する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る検出センサがプリント基板に設置される場合の構成を示す図である。
【図２】図１のプリント基板に湾曲がない場合の検出センサを示す図である。
【図３】図１のプリント基板が湾曲した場合の検出センサを示す図である。
【図４】図１の検出センサのその他の設置例を示す図である。
【図５】図４のプリント基板間の距離が広がった場合の検出センサを示す図である。
【図６】図１に示す検出センサのその他の構成例を示す図である。
【図７】図１に示す検出センサのその他の構成例を示す図である。
【図８】図１に示す検出センサのその他の構成例を示す図である。
【図９】図８の磁性体のその他の例を示す図である。
【図１０】第２の実施形態に係る検出センサがプリント基板に設置される場合の構成を示す図である。
【図１１】図１０のプリント基板にずれ又はねじれがない場合の検出センサを示す図である。
【図１２】図１０のプリント基板にずれが生じた場合の検出センサを示す図である。
【図１３】図１０のプリント基板にねじれが生じた場合の検出センサを示す図である。
【図１４】図１０に示す検出センサのその他の構成例を示す図である。
【図１５】図１０に示す検出センサのその他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る検出センサ１０がプリント基板の表面に設置される場合の構成を示す模式図である。
【００１０】
検出センサ１０は、第１の絶縁体１１、第１の導電部１２、第２の絶縁体１３及び第２の導電部１４を具備する。
【００１１】
第１の絶縁体１１は、例えば直方体形状をしている。第１の絶縁体１１の一方の面はプリント基板と接触する。この接触面のうち図１の一点鎖線で囲まれる部分は、プリント基板に固定される。
【００１２】
第１の導電部１２は、第１の絶縁体１１の面のうち、プリント基板との接触面と反対の面に配置される導線から成る。第１の導電部１２は、端子１及び端子２に交流電圧が供給されると磁界を発生させる磁界発生部１２１を備える。磁界発生部１２１は、導線がｘ軸方向にコイル状に形成されて成るものである。磁界は、コイル状の磁界発生部１２１の内部を通過するように発生する。なお、図１では、磁束発生部１２１の断面が円形である場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。磁束発生部１２１の断面形状は、四角形であっても、楕円形であっても構わない。
【００１３】
第２の絶縁体１３は、例えば直方体形状をしている。第２の絶縁体１３は、第１の絶縁体１１の近傍にｙ軸方向に並べて配置される。第２の絶縁体１３の一方の面はプリント基板と接触する。この接触面のうち図１の一点鎖線で囲まれる部分は、プリント基板に固定される。
【００１４】
第２の導電部１４は、第２の絶縁体１３の面のうち、プリント基板との接触面と反対の面に配置される導線から成る。第２の導電部１４は、磁界の磁束密度に応じて相互誘導により誘導起電力を発生させる電流発生部１４１を備える。電流発生部１４１は、導線がｘ軸方向にコイル状に形成されて成る。電流発生部１４１は、コイル状の内部を通過する磁界の磁束密度に応じて電流を発生させる。電流発生部１４１の断面の形状は、磁界発生部１２１の断面の形状と同様であることが望ましい。電流発生部１４１と磁界発生部１２１とは、互いの導線が交互に入れ込み、互いの断面が重なり合うように配置される。これにより、プリント基板に湾曲がない場合、磁界発生部１２１の内部を通過する磁界の磁束密度と、電流発生部１４１の内部を通過する磁界の磁束密度とは等しくなる。
【００１５】
次に、以上のように構成された検出センサ１０がプリント基板の湾曲を検出する際の動作を説明する。図２はプリント基板に湾曲がない場合に検出センサ１０をｘ軸方向から見た模式図であり、図３はプリント基板が湾曲する場合に検出センサ１０をｘ軸方向から見た模式図である。
【００１６】
図２の場合、検出センサ１０では、第１の導電部１２の端子１及び端子２に交流電圧が供給され、磁界発生部１２１で磁界が発生する。電流発生部１４１は、磁界発生部１２１で発生した磁界の磁束密度に応じた誘導起電力を発生させる。発生した誘導起電力は、端子３及び端子４へ出力される。
【００１７】
図３に示すようにプリント基板が湾曲する場合、磁界発生部１２１と電流発生部１４１とが重なり合う面積は、図２で示される面積と比較して減少する。これにより、電流発生部１４１を通過する磁界の磁束密度は湾曲前よりも小さくなる。つまり、電流発生部１４１で発生される誘導起電力は、湾曲前よりも小さくなる。これにより、第２の導電部１４の端子３から端子４へ伝送される電流量は、湾曲前よりも小さくなる。検出センサ１０と接続する制御部（図示せず）は、第２の導電部１４の端子３及び端子４から供給される電流量とプリント基板の湾曲量との関係を予め記憶しており、供給される電流量の変化に応じて、プリント基板の湾曲量を推定する。
【００１８】
以上のように、第１の実施形態では、検出センサ１０が設置された対象物に湾曲がない場合、第１の絶縁体１１に固定した磁界発生部１２１で発生される磁界が電流発生部１４１を通過し、通過した磁界の磁束密度に応じた誘導起電力が電流発生部１４１で発生されるようにする。そして、対象物に湾曲があった場合には、電流発生部１４１を通過する磁界の磁束密度が変化し、磁束密度の変化量に応じた分だけ電流発生部１４１で発生される電流量が変化するようにしている。これにより、検出センサ１０と接続する制御部は、電流量の変化に基づいて対象物の湾曲量を推定することが可能となる。つまり、従来のように、湾曲により変化する抵抗値を検出しなくても湾曲量を推定することが可能となるため、設置空間を抑えることが可能となる。また、圧電素子からの起電圧量でなく、電流発生部１４１で磁束密度の変化に応じて発生される誘導起電力に基づいて湾曲量が推定されるため、変化の少ない湾曲量を継続的に検出することが可能となる。
【００１９】
したがって、第１の実施形態に係る検出センサ１０によれば、省スペース化を実現でき、かつ、変化が少ない湾曲量を継続的に推定することができる。
【００２０】
なお、上記第１の実施形態では、検出センサ１０が一枚のプリント基板上に設置され、プリント基板の湾曲を検出する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定される訳ではない。例えば、図４で示すように検出センサ１０が２枚のプリント基板に跨るように設置される場合であっても構わない。図５で示すようにプリント基板間の距離が広がった場合、磁界発生部１２１と電流発生部１４１とが重なる面積が小さくなり、電流発生部１４１を通過する磁界の磁束密度が減少する。このため、電流発生部１４１で発生される電流量が減少する。これにより、図示しない制御部に、電流量とプリント基板の離間距離との関係が予め記憶されていれば、電流量の変化に基づき、プリント基板の離間距離を推定することが可能になる。
【００２１】
また、上記第１の実施形態では、検出センサ１０が第１及び第２の絶縁体１１，１３を具備する場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、図６に示すように１個の変形可能な絶縁体１５上に第１及び第２の導電線１２，１４が配置される場合であっても同様に実施可能である。
【００２２】
また、上記第１の実施形態では、電流発生部１４１と磁界発生部１２１とが、互いの導線が交互に入れ込み、互いの断面が重なり合うように配置される場合を例に説明した。しかしながら、これに限定される訳ではない。例えば、図７で示すように、磁界発生部１２１と電流発生部１４１とがコイルの形成方向であるｙ軸方向に連続して配置されるようにしても構わない。
【００２３】
また、図８で示すように、第１の絶縁体１１に磁性体１６を取り付けるようにしても構わない。図８で示される磁性体１６は、一部に隙間の空いた環状形状をとる。具体的には、断面が円形である四角形型であり、四角形の一辺の一部に隙間のある環状形状をとる。磁性体１６は、磁性体１６の一辺が磁界発生部１２１の内部を通過するように、第１の絶縁体１１に設置される。
【００２４】
第２の絶縁体１３及び第２の導電部１４は、プリント基板が湾曲していない状態において、電流発生部１４１が磁性体１６の隙間部分に位置するように配置される。これにより、プリント基板が湾曲していない場合には、磁性体１６を介して隙間部分で発生する磁界が電流発生部１４１の内部を通過し、通過した磁界の磁束密度に応じた電流が端子３から端子４へ出力されることとなる。磁性体１６の断面の形状は、磁界発生部１２１及び電流発生部１４１の断面の形状と同一であることが望ましい。
【００２５】
プリント基板が湾曲する場合には、磁性体１６の隙間部分と電流発生部１４１との位置関係が変化する。これにより、電流発生部１４１の内部を通過する磁界の磁束密度が変化し、電流発生部１４１で発生される電流量が変化することとなる。
【００２６】
なお、ここでは磁性体１６が環状の略四角形形状をとる場合を例に説明したが、これに限定されるわけではない。例えば、図９で示すように、環状の円形形状をとり、円形の一部に隙間がある形状であっても構わない。
【００２７】
（第２の実施形態）  
図１０は、第２の実施形態に係る検出センサ２０がプリント基板の表面に設置される場合の構成を示す模式図である。図１０において図１と共通する部分には同じ符号を付して示す。
【００２８】
検出センサ２０は、第１の絶縁体１１、第３の導電部２１、第２の絶縁体１３及び第４の導電部２２を具備する。
【００２９】
第３の導電部２１は、第１の絶縁体１１の面のうち、プリント基板との接触面と反対の面に配置される導線から成る。第３の導電部２１は、端子１及び端子２に交流電圧が供給されると磁界を発生させる磁界発生部２１１を備える。磁界発生部２１１は、導線がコイル状にｙ軸方向に形成されて成るものである。磁界は、コイル状の磁界発生部２１１の内部を通過するように発生する。なお、図１０では、磁束発生部２１１の断面が円形である場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。磁束発生部２１１の断面形状は、四角形であっても、楕円形であっても構わない。
【００３０】
第４の導電部２２は、第２の絶縁体１３の面のうち、プリント基板との接触面と反対の面に配置される導線から成る。第４の導電部２２は、磁界の磁束密度に応じて相互誘導により誘導起電力を発生させる電流発生部２２１を備える。電流発生部２２１は、導線がｙ軸方向にコイル状に形成されて成る。電流発生部２２１は、コイル状の内部を通過する磁界の磁束密度に応じて電流を発生させる。電流発生部２２１の断面の形状は、磁界発生部２１１の断面の形状と同様である。電流発生部２２１と磁界発生部２１１とは、互いの断面が重なり合うようにｙ軸方向に並べて配置される。これにより、プリント基板にずれ又はねじれがない場合、磁界発生部２１１の内部を通過する磁界の磁束密度と、電流発生部２２１の内部を通過する磁界の磁束密度とは等しくなる。
【００３１】
次に、以上のように構成された検出センサ２０がプリント基板のずれ又はねじれを検出する際の動作を説明する。図１１はプリント基板にずれがない場合に検出センサ２０をｙ軸方向から見た模式図であり、図１２はプリント基板にずれが生じる場合に検出センサ２０をｙ軸方向から見た模式図であり、図１３はプリント基板にねじれが生じる場合に検出センサ２０をｙ軸方向から見た模式図である。
【００３２】
図１１の場合、検出センサ２０では、第３の導電部２１の端子１及び２に交流電圧が供給され、磁界発生部２１１で磁界が発生する。電流発生部２２１は、磁界発生部２１１で発生した磁界の磁束密度に応じた誘導起電力を発生させる。発生した誘導起電力は、端子３及び端子４へ出力される。
【００３３】
図１２に示すようにプリント基板がずれる場合又は図１３に示すようにプリント基板がねじれる場合、磁界発生部２１１と電流発生部２２１とが重なり合う面積は、図１１で示される面積と比較して減少する。これにより、電流発生部２２１を通過する磁界の磁束密度はずれ又はねじれ発生前よりも小さくなる。つまり、電流発生部２２１で発生される誘導起電力は、ずれ又はねじれ発生前よりも小さくなる。これにより、第４の導電部２２の端子３から端子４へ伝送される電流量は、ずれ又はねじれ発生前よりも小さくなる。検出センサ２０と接続する制御部（図示せず）は、第４の導電部２２の端子３及び端子４から供給される電流量とプリント基板の変化量との関係を予め記憶しており、供給される電流量の変化に応じて、プリント基板の変化量を推定する。
【００３４】
以上のように、第２の実施形態では、検出センサ２０が設置された対象物にずれ又はねじれがない場合、第１の絶縁体１１に固定した磁界発生部２１１で発生される磁界が電流発生部２２１を通過し、通過した磁界の磁束密度に応じた誘導起電力が電流発生部２２１で発生されるようにする。そして、対象物にずれ又はねじれがあった場合には、電流発生部２２１を通過する磁界の磁束密度が変化し、磁束密度の変化量に応じた分だけ電流発生部２２１で発生される電流量が変化するようにしている。これにより、検出センサ２０と接続する制御部は、電流量の変化に基づいて対象物の変化量を推定することが可能となる。
【００３５】
したがって、第２の実施形態に係る検出センサ２０によれば、省スペース化を実現でき、かつ、小さい変化量を継続的に推定することができる。
【００３６】
また、上記第２の実施形態では、検出センサ２０が第１及び第２の絶縁体１１，１３を具備する場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、図１４に示すように１個の変形可能な絶縁体１５上に第３及び第４の導電線２１，２２が配置される場合であっても同様に実施可能である。
【００３７】
また、上記第２の実施形態では、電流発生部２２１と磁界発生部２１１とが、ｙ軸方向に並べて配置される場合を例に説明した。しかしながら、これに限定される訳ではない。例えば、図１５で示すように、第１の絶縁体１１に磁性体２３を取り付けるようにしても構わない。図１５で示される磁性体２３は、一部に隙間の空いた環状形状をとる。具体的には、断面が円形である四角形型であり、四角形の一辺の一部に隙間のある環状形状をとる。磁性体２３は、磁性体２３の一辺が磁界発生部２１１の内部を通過するように、第１の絶縁体１１に設置される。
【００３８】
第２の絶縁体１３及び第４の導電部２２は、プリント基板にずれ又はねじれが発生していない状態において、電流発生部２２１が磁性体２３の隙間部分に位置するように配置される。これにより、プリント基板にずれ又はねじれが発生していない場合には、磁性体２３を介して隙間部分で発生する磁界が電流発生部２２１の内部を通過し、通過した磁界の磁束密度に応じた電流が端子３から４へ出力されることとなる。磁性体２３の断面の形状は、磁界発生部２１１及び電流発生部２２１の断面の形状と同一であることが望ましい。
【００３９】
プリント基板にずれ又はねじれが発生する場合には、磁性体２３の隙間部分と電流発生部２２１との位置関係が変化する。これにより、電流発生部２２１を通過する磁界の磁束が変化し、電流発生部２２１で発生される電流量が変化することとなる。
【００４０】
なお、ここでは磁性体２３が環状の略四角形形状をとる場合を例に説明したが、これに限定されるわけではない。例えば、図９で示すように、環状の円形形状をとり、円形の一部に隙間がある形状であっても構わない。
【００４１】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１０，２０…検出センサ、１１…第１の絶縁体、１２…第１の導電体、１２１，２１１…磁界発生部、１３…第２の絶縁体、１４…第２の導電部、１４１，２２１…電流発生部、１５…絶縁体、１６，２３…磁性体、２１…第３の導電体、２２…第４の導電体
【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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【図１４】
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【図１５】
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