(57)【要約】【課題】従来よりも検出可能な範囲を拡大する。【解決手段】検出体50の回転角度が０°のときは検出コイル30の右端と検出体50の最大寸法の端部の左端とが隣接し、検出コイル30と検出体50の対向面積がゼロとなるので、検出コイル30のインダクタンスが最大値をとる。ここから検出体50が反時計回りに回転すると、回転角度が大きくなるに従って対向面積が増加するので、検出コイル30のインダクタンスが単調減少する。そして、検出体50の回転角度が約340°のときに検出コイル30全体が検出体50に被われることで対向面積が最大となり、検出コイル30のインダクタンスが最小値をとる。故に、対象物の回転角度を０°から約340°の範囲まで連続して検出することが可能であり、従来よりも検出可能な範囲を拡大することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する対象物の回転量や回転角度、あるいは回転位置などを検出するセンサ装置であって、検出コイルと、非磁性体材料からなり、前記対象物と連動して円周軌道上を変位する検出体と、前記検出コイル並びに前記検出体を内部に収納し且つ前記検出体の円周軌道と前記検出コイルが前記検出コイルの軸方向に沿って対向するように前記検出コイルを支持するケースとを備え、前記検出体は、前記円周軌道の径方向に沿った幅寸法が前記円周軌道の周方向に沿って単調に増加又は減少する螺旋形に形成されることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
複数の前記検出コイルが、前記検出体の円周軌道を挟んで互いに対向するように前記ケースに支持されることを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する対象物の回転量や回転角度、あるいは回転位置などを検出するセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転する対象物の回転量や回転角度、あるいは回転位置などを検出するセンサ装置として種々のものが提供されている。例えば、特許文献１には、絶縁基板の表面に外形が略扇形である平面コイル(検出コイル)が形成され、検出コイルの外形に相似した略扇形の検出体が検出コイルと対向して配置されたセンサ装置が記載されている。特許文献１記載のセンサ装置では、基準周波数の発振信号を検出コイルに供給し、検出体と検出コイルとの対向面積に応じて変化する検出コイルのインダクタンスに基づいて対象物の回転角度や回転位置などを検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３１０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の従来例では、検出コイルの外形と検出体の形状とが相似しており、しかも、検出感度を確保するために検出コイルの寸法をある程度大きくしなければならないので、検出可能な角度が180°程度に制限されてしまっていた。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、従来よりも検出可能な範囲を拡大することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のセンサ装置は、回転する対象物の回転量や回転角度、あるいは回転位置などを検出するセンサ装置であって、検出コイルと、非磁性体材料からなり、前記対象物と連動して円周軌道上を変位する検出体と、前記検出コイル並びに前記検出体を内部に収納し且つ前記検出体の円周軌道と前記検出コイルが前記検出コイルの軸方向に沿って対向するように前記検出コイルを支持するケースとを備え、前記検出体は、前記円周軌道の径方向に沿った幅寸法が前記円周軌道の周方向に沿って単調に増加又は減少する螺旋形に形成されることを特徴とする。
【０００７】
このセンサ装置において、複数の前記検出コイルが、前記検出体の円周軌道を挟んで互いに対向するように前記ケースに支持されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のセンサ装置は、従来よりも検出可能な範囲を拡大することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】(ａ)，(ｂ)は本発明に係るセンサ装置の実施形態１の動作を説明するための説明図である。
【図２】同上の分解斜視図である。
【図３】本発明に係るセンサ装置の実施形態２を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
(実施形態１)
以下、図面を参照して、本発明に係るセンサ装置の実施形態１について詳細に説明する。ただし、以下の説明では図２において上下左右及び前後の向きを定義する。
【００１１】
本実施形態のセンサ装置は、図２に示すように絶縁基板３やロータブロック５などがケースボディ１とケースカバー２からなるケース内に収納されて構成されている。絶縁基板３は円盤状に形成されるとともに中央部に円形の貫通孔31が貫設されている。そして、絶縁基板３の表面(上面)に、その外形が略扇形となり且つその軸方向が絶縁基板３の厚み方向(上下方向)に一致するようにパターニングされた検出コイル30が印刷形成されている。ただし、検出コイル30の形状は厳密に言うと扇形ではなく、扇形から一回り小さい相似形の扇形を切り取った残りの図形に等しい形状であり、本実施形態における「略扇形」は全て「扇形から一回り小さい相似形の扇形を切り取った残りの図形」を指すものとする。
【００１２】
また、絶縁基板３の外周縁には、相対的に幅が細い複数(図示例では４つ)の切欠32と、相対的に幅が太い複数(図示例では３つ)の切欠33とがそれぞれ等間隔且つ互い違いに設けられている。さらに、絶縁基板３の後端部には４つのスルーホール34が周方向に沿って並設されており、絶縁基板３の裏面(下面)において、検出コイル30のコイル端末と電気的に接続されたランド(図示せず)が各スルーホール34の開口端に印刷形成されている。
【００１３】
ロータブロック５は、検出体50、保持体51、軸部52などを有している。保持体51は、合成樹脂材料によって円盤状に形成され、その中心部分より上下両側に軸部52が突設されている。検出体50は、非磁性材料(例えば、アルミ板)で螺旋形に形成されて保持体51に同時成形されている。この検出体50は、円周軌道の径方向(保持体51の径方向)に沿った幅寸法が保持体51の周方向に沿って単調に増加又は減少する螺旋形に形成されている。つまり、検出体50の前記幅寸法は、一端側でゼロ(以下、最小寸法と呼ぶ。)となり、他端側で軸部52から保持体51の周縁までの径寸法よりも僅かに小さい寸法(以下、最大寸法と呼ぶ。)となる。
【００１４】
軸部52は全体が円柱形状であって、相対的に径の大きい大径部52Aと、相対的に径が小さく且つ大径部52Aの両端から突出する一対の小径部52Bとが金属材料によって一体に形成されている。そして、軸部52が保持体51に同時成形されてロータブロック５が構成されている。
【００１５】
ケースボディ１は、上面が開口する扁平な有底円筒形状に形成された収納部10と、収納部10周面の後端側より後方に突設された矩形筒状の突出部11と、収納部10周面の前端側より前方に突設された略台形状のフランジ部12とを有している。なお、ケースボディ１は合成樹脂成形体で構成されている。
【００１６】
収納部10の内底面中央には円筒形のボス13が突設され、このボス13の内部には金属材料によって円筒形に形成された軸受部14が同時成形によって埋設されている。そして、ボス13に埋設されている軸受部14によってロータブロック５の軸部52(大径部52A)が回動自在に軸支される。
【００１７】
また収納部10の内周面には、内底面からの高さ寸法が異なる２種類のリブ10A，10Bが突設されるとともに、これら２種類のリブ10A，10Bの上面にはそれぞれリブ10A，10Bよりも小型のリブ10C，10Dが上向きに突設されている。高さ寸法の低い(背の低い)リブ10A上面に突設されているリブ10Cは、絶縁基板３の外周縁に設けられている幅細の切欠32とそれぞれ嵌合する。一方、高さ寸法の高い(背の高い)リブ10Bは、同じく絶縁基板３の外周縁に設けられている幅広の切欠33とそれぞれ嵌合する。
【００１８】
フランジ部12には上下方向に貫通する半円筒形のねじ挿通孔12Aが設けられており、このねじ挿通孔12Aに挿通された取付ねじを用いてケースボディ１が被取付面に取付られる。
【００１９】
ケースカバー２は円盤状の主部20と、主部20の後端縁より後方に突出する矩形板状の端子カバー部21とが合成樹脂成形体として一体に形成されている。そして、ケースボディ１の収納部１０上面が主部20で閉塞され、突出部11の上面が端子カバー部21で閉塞されるようにケースボディ１上面にケースカバー２が取り付けられる。また、主部20の中央部には上向きに突出する円錐台形状の突部22が突設され、突部22の内部には下面が開口する有底円筒形状の軸受部(図示せず)が凹設されている。さらに、主部20の下面における軸受部の周縁には、後述するように軸部52の上側小径部52Bに外挿されたコイルばね７の上端が嵌るばね座部(図示せず)が凹設されている。
【００２０】
次に、本実施形態のセンサ装置の組立手順を説明する。まず、ケースボディ１の収納部10内に絶縁基板３を収納する。続いて、軸受部14にワッシャ8Bを介して軸部52を内挿し、ロータブロック５をボス13の上に載置する。そして、軸部52の上側の小径部52Bにワッシャ8Aを介してコイルばね７を外挿した後、ケースボディ１の上面にケースカバー２を被せる。最後に、ケースボディ１の収納部10上端面とケースカバー２の周縁部とを接着や溶着などの適宜の方法で固定すれば、本実施形態のセンサ装置の組立が完了する。
【００２１】
而して、ロータブロック５の軸部52が対象物に固定され、対象物の回転に連動してロータブロック５が対象物と同じ向きに回転し、その結果、保持体51に保持されている検出体50も対象物と同じ向きに円周軌道上を変位することになる。そして、特許文献１記載の従来例と同様に、基準周波数の発振信号が検出コイル30に供給され、検出体50と検出コイル30との対向面積に応じて変化する検出コイル30のインダクタンスに基づいて対象物の回転角度や回転位置などを検出することができる。但し、具体的な検出方法については特許文献１にも開示されているように従来周知であるから詳細な説明を省略する。
【００２２】
ここで、検出体50の回転角度と検出コイル30のインダクタンスとの関係を図１に示す。図１(ａ)は、検出体50が反時計回りに回転する場合、検出体50と検出コイル30との対向面積の変化の様子を左から右に向けて並べて表している。また、図１(ｂ)は、検出体50の回転角度に対する検出コイル30のインダクタンスの変化の様子を表している。
【００２３】
而して、検出体50の回転角度が０°のときは検出コイル30の右端と検出体50の最大寸法の端部の左端とが隣接し、検出コイル30と検出体50の対向面積(以下、対向面積と略す。)がゼロとなるので、検出コイル30のインダクタンスが最大値をとる。ここから検出体50が反時計回りに回転すると、回転角度が大きくなるに従って対向面積が増加するので、検出コイル30のインダクタンスが単調減少する。そして、検出体50の回転角度が約340°のときに検出コイル30全体が検出体50に被われることで対向面積が最大となり、検出コイル30のインダクタンスが最小値をとる。
【００２４】
上述のように本実施形態のセンサ装置によれば、対象物の回転角度を０°から約340°の範囲まで連続して検出することが可能であり、従来よりも検出可能な範囲を拡大することができる。
【００２５】
(実施形態２)
本発明に係るセンサ装置の実施形態２について、図３を参照して説明する。ただし、以下の説明では図３において上下左右及び前後の向きを定義する。また、本実施形態のセンサ装置の基本構成は実施形態１とほぼ共通であるから、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
本実施形態のセンサ装置は、表面に検出コイル30，40が印刷形成された２枚の絶縁基板３，４が、検出体50の円周軌道を挟んでそれぞれの表面に形成されている検出コイル30，40が互いに対向するようにケースに支持される点に特徴がある。なお、以下の説明では、ロータブロック５の下側に配置される絶縁基板３を第１絶縁基板、ロータブロック５の上側に配置される絶縁基板４を第２絶縁基板と呼ぶ。
【００２７】
第２絶縁基板４は円盤状に形成されるとともに中央部に円形の貫通孔41が貫設された主片40と、主片40後側の外周縁から突出する矩形の端子片42とが一体に形成されてなる。そして、第２絶縁基板４の表面(下面)には貫通孔41を挟んで対向する位置に検出コイル40が印刷形成されている。なお、この検出コイル40は第１絶縁基板３の検出コイル30と同形状及び同寸法に形成されている。また、第２絶縁基板４の外周縁には、幅細の複数(図示例では３つ)の切欠43が等間隔に設けられている。さらに、主片40の後端部(端子片42との連結部分)に４つのスルーホール44が周方向に沿って並設されるとともに、端子片42にも４つのスルーホール45が左右方向に沿って並設されている。第２絶縁基板４の裏面(上面)において、表面側の検出コイル40のコイル端末と電気的に接続されたランド(図示せず)が各スルーホール44の開口端に印刷形成される。さらに、図示しない導電パターンによって当該４つのランドとそれぞれ電気的に接続された４つのランド(図示せず)が端子片42の各スルーホール45の開口端に印刷形成されている。
【００２８】
ここで、第１絶縁基板３に形成されている検出コイル30と第２絶縁基板４に形成されている検出コイル40は、端子ブロック６を介して電気的に直列接続されている。端子ブロック６は、４本の端子ピン60と、これら４本の端子ピン60をそれぞれの中央部分で保持する絶縁体61とを有する。そして、第１絶縁基板３の４つのスルーホール34にそれぞれ端子ピン60の下端部分が挿通されて絶縁基板３下面のランドにはんだ付けされる。さらに、端子ブロック６の端子ピン60の上端部分が第２絶縁基板４の４つのスルーホール44にそれぞれ挿通されて第２絶縁基板４上面のランドにはんだ付けされる。つまり、４本の端子ピン60を介して第１絶縁基板３側の検出コイル30の端末と、第２絶縁基板４側の検出コイル40の端末とが電気的に接続されている。
【００２９】
次に、本実施形態のセンサ装置の組立手順を説明する。まず、ケースボディ１の収納部10内に、端子ブロック６が実装された第１絶縁基板３を収納する。続いて、軸受部14にワッシャ8Bを介して軸部52を内挿してロータブロック５をボス１３の上に載置した後、第２絶縁基板４を収納部10内に収納する。そして、軸部52の上側の小径部52Bにワッシャ8Aを介してコイルばね７を外挿した後、ケースボディ１の上面にケースカバー２を被せる。最後に、ケースボディ１の収納部10上端面とケースカバー２の周縁部とを接着や溶着などの適宜の方法で固定すれば、本実施形態のセンサ装置の組立が完了する。
【００３０】
上述のように本実施形態のセンサ装置では、電気的に直列接続されている一対の検出コイル30、40が円周軌道を挟んで対向配置されている。このため、振動やがたつき等が原因で検出体50が上下方向に沿って変位したとしても、直列接続されている一対の検出コイル30，40のインダクタンスには影響せず、常に安定した検出結果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  ケースボディ(ケース)
２  ケースカバー(ケース)
３  絶縁基板
５  ロータブロック
30  検出コイル
50  検出体
【図１】
2013040862.tif 000003
【図２】
2013040862.tif 000004
【図３】
2013040862.tif 000005