(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸気とか潤滑油の浮遊するような悪環境においても、ローラチェーン、リンクチェーンの状態を、高分解能で位置検出を可能にする。【解決手段】チェーン部と溝部を、磁気抵抗の変化をとして捉える。ローラチェーンまたはリンクチェーンのチェーンにほぼ平行に４個の永久磁石と、磁気センサのブリッジ４を配置し、各ブリッジの１方の頂角に高周波の正弦波を印加し、他の頂角より出力信号を取り出し、この出力信号を三角関数の加法定理で加算して、加法出力信号として処理し、入力信号と加法出力信号との位相差を計測することで、チェーンの位置または速度を取り出す。【選択図】図１
2009210550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性材のローラ（１）と、ローラ（１）間の溝（２）と、ローラ（１）を案内するブッシュ（１０）と、内側プレート（１１）、外側プレート（１２）およびピン（１３）で構成されるローラチェーン（１４）に対し、ローラチェーン（１４）にほぼ並行して、ローラチェーン（１４）と磁石（５）で形成される隙間に、磁石（５）の位置に合わせて、４個の磁気センサ（３）で形成されたブリッジ（４）をローラチェーン（１４）軸方向に４組配置し、各ブリッジ（４）の１対の頂角に正弦波の入力信号（６）を印加し、各ブリッジ（４）の他の頂角から出力信号（７）を取り出せるように構成し、また磁石（５）とブリッジ（４）で形成される組合せをローラ（１）と溝（２）で構成される１ピッチ間に、ほぼ０ピッチ、１／４ピッチ、１／２ピッチ、３／４ピッチに相当する位置に配置し、各ブリッジ（４）から得られた出力信号（７）を、三角関数の加法定理に従って電気的に加算して、これを加法出力信号（８）とし、この加法出力信号（８）と入力信号（６）との位相差を検出し、この位相差をローラチェーン（１４）の１ピッチの位置に換算して、ローラチェーン（１４）の軸線方向の位置と速度を検出するように構成したローラチェーン位置・速度検出器。
【請求項２】
強磁性材のローラ（１）と、ローラ（１）間の溝（２）と、ローラ（１）を案内するブッシュ（１０）と、内側プレート（１１）、外側プレート（１２）およびピン（１３）で構成されるローラチェーン（１４）に対し、ローラチェーン（１４）にほぼ並行して、ローラチェーン（１４）と磁石（５）で形成される隙間に、磁石（５）の位置に合わせて、４個の磁気センサ（３）で形成されたブリッジ（４）をローラチェーン（１４）軸方向に６組配置し、各ブリッジ（４）の１対の頂角に正弦波の入力信号（６）を印加し、各ブリッジ（４）の他の頂角から出力信号（７）を取り出せるように構成し、また磁石（５）とブリッジ（４）で形成される組合せを、ローラ（１）と溝（２）で構成される１ピッチ間に、ほぼ０ピッチ、１／６ピッチ、１／３ピッチ、１／２ピッチ、２／３ピッチ、５／６ピッチの位置に配置し、各ブリッジ（４）から得られた出力信号（７）を、三角関数の加法定理に従って、電気的に加算して、これを加法出力信号（８）とし、加法出力信号（８）と入力信号（６）との位相差を検出し、この位相差をローラチェーン（１４）の１ピッチの位置に換算し、ローラチェーン（１４）の軸線方向の位置と速度を検出するように構成したローラチェーン位置・速度検出器。
【請求項３】
強磁性材のチェーン（１５）と、９０°角度を捻ったチェーン（１５）で形成される空間（２）との繰返しで形成されるリンクチェーン（１６）に対し、リンクチェーン（１６）にほぼ並行して、リンクチェーン（１６）と磁石（５）で形成される隙間に、磁石（５）の位置に合わせて、４個の磁気センサ（３）で形成されたブリッジ（４）を、リンクチェーン（１６）の軸方向に４組配置し、各ブリッジ（４）の１対の頂角へ正弦波の入力信号（６）を印加し、各ブリッジ（４）の他の頂角から出力信号（７）を取り出せるように構成し、また磁石（５）とブリッジ（４）で形成される組合せを、チェーン（１５）と溝（２）で構成される１ピッチ間に、ほぼ０ピッチ、１／４ピッチ、１／２ピッチ、３／４ピッチに相当する位置に配置し、各ブリッジ（４）から得られた出力信号（７）を、三角関数の加法定理に従って電気的に加算し、これを加法出力信号（８）とし、加法出力信号（８）と入力信号（６）との位相差を求め、この位相差をチェーン（１５）の１ピッチの位置に換算して、リンクチェーン（１６）の軸線方向の位置と速度を検出するように構成したリンクチェーン位置・速度検出器。
【請求項４】
強磁性材のチェーン（１５）と、９０°角度を捻ったチェーン（１５）で形成される空間（２）との繰返しで形成されるリンクチェーン（１６）に対し、リンクチェーン（１６）のほぼ並行して、リンクチェーン（１６）と磁石（５）で形成される隙間に、磁石（５）の位置に合わせて、４個の磁気センサ（３）で形成されたブリッジ（４）を、リンクチェーン（１６）の軸方向に６組配置し、各ブリッジ（４）の１対の頂角に高周波の正弦波の入力信号（６）を印加し、同時に各ブリッジ（４）の他の頂角から出力信号（７）を取り出せるように構成し、また磁石（５）とブリッジ（４）で形成される組合せを、チェーン（１５）と溝（２）で構成される１ピッチ間に、ほぼ０ピッチ、１／６ピッチ、１／３ピッチ、１／２ピッチ、２／３ピッチ、５／６ピッチに相当する位置に配置し、各ブリッジ（４）から得られた出力信号（７）を、三角関数の加法定理に従って電気的に加算して加法出力信号（８）を生成し、この加法出力信号（８）と入力信号（６）との位相差を検出し、この位相差をリンクチェーン（１６）の１ピッチの位置に換算して、リンクチェーン（１６）の軸線方向の位置と速度を検出するように構成したリンクチェーン位置・速度検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はローラチェーン（１４）およびリンクチェーン（１６）の磁気抵抗変化に着目した位置・速度検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】  自動車・単車の動力伝達部、立体倉庫、ファクトリーオートメーション等の駆動部には大きな動力を効率良く伝達するため、ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）が多用されている。【０００３】  これらのチェーン類は大きな動力伝達を行うため、ローラ（１）とかチェーン（１５）に磨耗または伸びが発生し、これを駆動するスプロケット（１７）側にも磨耗が生じるため、この磨耗とか伸びの状態を的確に把握し、適切なテンションを保つことが、チェーン類の異音を抑え、寿命を延ばす上で不可欠である。【０００４】  ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）のテンションを確認する方法としては、テンショナー（１８）の押し付け量を測るとか、撓みを確認する方法以外に、駆動状態で手軽にテンションを正確に確認出来る装置は無かった。
【特許文献１】特許公開２００７−７８７０７  特許公開平０５−１９６４７８  特許公開昭６１−１３７００１
【非特許文献１】「旭化成エレトロニクス／ホームページ／磁気センサ／ホール素子」  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｓａｈｉ−ｋａｓｅｉ．ｃｏ．ｊｐ／ａｋｅ／ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｈａｌｌ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ  「ニッコーシ株式会社／ホームページ／ＭＲセンサについて」  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｉｋｋｏｓｈｉ．ｃｏｍ／  「リベックス／ホームページ／ラインレゾルバ」  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｌｅｖｅｘ．ｃｏ．ｊｐ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）において、チェーンの動きを光学的に確認しようとしても、ローラ（１）とかスプロケット（１７）に潤滑油が塗布されたりしているため、油分に邪魔されてこれを正確に求めることが出来なかった。【０００６】  テンションそのものを測定しようとしても、ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）を側面から、外力を加えて確認する等の手段が主であり、高い精度のテンション検出が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）の動きを、実動作中に高速・高分解で求める手段について記述する。
ここでは、ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）のテンションとか磨耗状態が適正であるかどうかを判断するため、ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）の動きを磁気抵抗の変化として捉える。【０００８】  磁気抵抗の変化は、ローラ（１）またはチェーン（１５）と、溝（２）で形成され、ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）に平行して、センサヘッド（９）を配置し位置または速度変化を捉える。【０００９】  センサヘッド（９）内にはチェーンの軸方向に、４個のブリッジ（４）を組んだ磁気センサと磁石（５）が組み入れられ、ローラ（１）またはチェーン（１５）と溝（２）で形成されるピッチ（Ｐ）に対し、この磁石（５）とブリッジ（４）の組合せは、それぞれ１／４ピッチ毎に配置し、１番目と３番目のブリッジ（４）にｓｉｎωｔに相当する入力信号を入れ、２番目と４番目のブリッジ（４）に９０°位相したｃｏｓωｔに相当する入力信号を入れる。【００１０】  三角関数の加法定理に則るようにセンサヘッドの位置Ｘに対し、各出力信号を組合せた出力信号Ｋ×ｓｉｎ（ωｔ−２×π×Ｘ／Ｐ）を形成し、入力信号ｓｉｎωｔとの位相差２×π×Ｘ／Ｐを計測することで位置を検出するように構成した位置・速度検出器である。【００１１】  図１に基本的な構成を示す。
【発明の効果】
【００１２】  本発明はローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）の被検出部をローラ（１）とかチェーン（１５）のみで構成し、取扱が容易で高分解能を保ちながら高速計測が可能な位置・速度検出器を提供するものである。【００１３】  磁気センサ（３）のブリッジ（４）を組むことで、外乱の影響を少なくしセンサヘッド（１０）の温度変化に対して、温度特性を大幅に改善することができる。
磁気センサ（３）にはホール素子、磁気抵抗素子、ＭＩ素子等がある。【００１４】  スプロケット（１７）に係合していない場所では、ローラ（１）とかチェーン（１５）は、他の構造物で拘束されない形で使用されるため、ローラ（１）とかチェーン（１５）と溝（２）との磁気抵抗の差は明確であり、ローラ（１）とかチェーン（１５）とセンサヘッド（９）との隙間を２ｍｍ以上大きく離すことが出来る。
【発明の実施するための最良の形態】
【００１５】  チェーン（１５）の振動が少ない場所を選ぶことで、より測定精度が向上するので、スプロケット（１７）近傍またはテンションローラ（１８）近傍で、同時にローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）に平行にセンサヘッド（９）を配置することが望ましい。
【００１６】  次に、他の回転位置および速度検出手段でスプロケット（１７）の回転状況を測定し、本センサの出力信号との差を見ることで、ローラチェーン（１４）とかリンクチェーン（１６）の部分的な伸びとか、スプロケット（１７）とのバックラッシュ量を検出することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ローラ（１）と溝（２）で形成されたローラチェーン（１４）に対して、４個の磁石（５）と、４組の磁気センサ（３）のブリッジ（４）をローラチェーン（１４）軸線方向に配置した位置・速度検出器
【図２】チェーン（１５）と、チェーンの内径で形成されたリンクチェーン（１６）に対して、４個の磁石（５）と、４組の磁気センサ（３）のブリッジ（４）をリンクチェーン（１６）軸線方向に配置した位置・速度検出器
【図３】ローラ（１）と溝（２）で形成されたローラチェーン（１４）に対して、６個の磁石（５）と、６組の磁気センサ（３）のブリッジ（４）をローラチェーン（１４）の軸線方向に配置した位置・速度検出器
【図４】スプロケット（１７）とテンショナー（１８）の配置例
【図５】ローラチェーン（１４）とスプロケット（１７）並びにセンサヘッド（１０）の配置例
【図６】図１、図２または図５のブロック図
【図７】図３のブロック図
【符号の説明】
【００１８】１    ローラ（強磁性体）
２    溝（非磁性体）
３    磁気センサ（ホール素子、ＭＲ素子、ＭＩ素子等）
４    ブリッジ
５    磁石
６    入力信号
７    出力信号
８    加法出力信号
９    センサヘッド
１０  ブッシュ
１１  内側プレート
１２  外側プレート
１３  ピン
１４  ローラチェーン
１５  チェーン
１６  リンクチェーン
１７  スプロケット
１８  テンショナー
【技術計算】
参考図：図３
近似式：
ｅ１：Ａ相  ２次側磁気センサ出力電圧
ｅ２：Ｂ相  ２次側磁気センサ出力電圧
ｅ３：Ｃ相  ２次側磁気センサ出力電圧
ｅ４：Ｄ相  ２次側磁気センサ出力電圧
Ｅ＝（ｅ１−ｅ３）＋（ｅ２−ｅ４）
＝φ０×（１＋ａ×ｃｏｓ（２×π×Ｘ／Ｐ））×Ｉ×ｓｉｎωｔ
−φ０（１−ａ×ｃｏｓ（２×π×Ｘ／Ｐ））×Ｉ×ｓｉｎωｔ
−φ０×（１＋ａ×ｓｉｎ（２×π×Ｘ／Ｐ））×Ｉ×ｃｏｓωｔ
＋φ０×（１−ａ×ｓｉｎ（２×π×Ｘ／Ｐ））×Ｉ×ｃｏｓωｔ
＝２×ａ×φ０×Ｉ×（ｓｉｎωｔ×ｃｏｓ（２×π×Ｘ／Ｐ）−ｃｏｓωｔ×ｓｉｎ（２×π×Ｘ／Ｐ））
＝Ｋ×ｓｉｎ（ωｔ−２×π×Ｘ／Ｐ）
Ｅ：出力電圧
ｅ：各相出力電圧
φ０：基準となる磁束
ａ：各極での磁束変化係数
Ｘ：チェーン移動量
Ｉ：１次側磁気センサ入力信号の振幅
ω：１次側磁気センサ入力信号電気角速度
Ｐ：チェーンのピッチ
【図１】
2009210550.tif 000003
【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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