(57)【要約】【課題】検出精度の向上が図れ、しかも製造コストを低減できるポジションセンサを提供することにある。【解決手段】ポジションセンサ１は、移動体３の移動経路上において互いに離間した複数の所定範囲それぞれを検出範囲とする形に配置された複数の検出コイル２と、信号処理部１１とを備え、複数の検出コイル２は移動体３の移動方向に対する通電時の磁界の向きが同方向で且つ隣り合う検出コイル２同士が直列接続された状態で、移動体３がいずれの検出コイル２の検出範囲内にも存在しない位置と複数の検出コイル２全ての検出範囲内に同時に存在する位置との間を移動可能な形に配置され、信号処理部１１は、複数の検出コイル２のうちの両端の検出コイル２Ａ，２Ｃにおける他の検出コイル２Ｂに接続されていない端部それぞれと電気的に接続され、複数の検出コイル２全てのインピーダンス変化の合計値に基づいて移動体３の位置を示すポジション信号を出力する。【選択図】図１
2009014568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の移動経路上において互いに離間した複数の所定範囲それぞれにおける移動体の位置検出に利用されるポジションセンサであって、
上記複数の所定範囲それぞれに対応する形に配置された複数の検出コイルと、当該検出コイルのインピーダンスに基づいて移動体の位置を示すポジション信号を出力する信号処理部とを備え、
複数の検出コイルは、移動体の移動方向に対する通電時の磁界の向きがいずれも同方向で且つ隣り合う検出コイル同士が直列接続された状態で、複数の検出コイル全ての検出範囲内に移動体が同時に存在可能な形に配置され、
信号処理部は、上記複数の検出コイルのうちの両端の検出コイルにおける他の検出コイルに接続されていない端部それぞれと電気的に接続され、上記複数の検出コイル全てのインピーダンス変化の合計値に基づいて移動体の位置を示すポジション信号を出力することを特徴とするポジションセンサ。
【請求項２】
複数の検出コイルを保持するコイルボビンを備え、
コイルボビンの外周面には、検出コイルの両端部それぞれが絡げられる一対の絡げ部が、複数の検出コイルそれぞれに対応する形に突設されていることを特徴とする請求項１記載のポジションセンサ。
【請求項３】
複数の検出コイルを保持するコイルボビンを備え、
コイルボビンの外周面には、検出コイルの巻き軸方向両端面が内側面に当接する形で底面に検出コイルが巻回された位置決め凹部が、複数の検出コイルそれぞれに対応する形に形成され、コイルボビンの外周面における隣り合う位置決め凹部間の部位には隣り合う検出コイル間を直列接続する接続部が嵌入される溝部が位置決め凹部間を連通する形に形成されていることを特徴とする請求項１記載のポジションセンサ。
【請求項４】
複数の検出コイルを保持するコイルボビンを備え、
複数の検出コイルは、コイルボビンの周面に形成された導体パターンからなることを特徴とする請求項１記載のポジションセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出コイルを利用した非接触型のポジションセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、検出コイルを利用した非接触型のポジションセンサとしては、所定の移動経路を移動する移動体が、移動体の移動方向に沿った方向に移動自在に挿通される検出コイルと、検出コイルの内側における移動体の物理的変位（すなわち、検出コイル内に存在する移動体の体積変化）によって生じる検出コイルのインピーダンス変化に基づき、その物理的変位に対応する電気信号からなるポジション信号を出力する信号処理部とを備えたものが提案されている。
【０００３】
同様なものとしては、同相励磁される複数のコイル区間が移動体の移動方向に沿って順次配列された検出コイルと、検出コイルのコイル空間内に侵入する磁性体からなる移動体と、各コイル区間から取り出した電圧により移動体の位置検出データを作成する複数のアナログ演算回路よりなる信号処理部とを備えたポジションセンサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１のポジションセンサでは、各コイル区間の電圧は所定の組み合わせで信号処理部に入力され、所定の演算方式で加算、減算されることで、各アナログ演算回路から検出対象位置に応じたサインおよびコサイン関数特性を示す振幅をそれぞれ持つ２つの交流出力信号が生成され、これら２つの交流出力信号より求まる位相角により移動体の位置を得るようになっている。
【特許文献１】特開２００１−１４１４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、位置検出の対象となる移動体の種類によっては、移動経路全てに亘って移動体の位置を検出する必要がなく、移動経路上の所定範囲において移動体の位置を検出すればよい場合がある。このような場合は、上記所定範囲が検出範囲となるようにポジションセンサの検出コイルを設置すればよいが、移動経路上に上記範囲が複数含まれている場合には、複数の所定範囲の全てを含むように検出コイルの検出範囲を広くする必要があった。
【０００５】
この場合、検出コイルの検出範囲が上記所定範囲より広くなってしまうため、検出コイルの検出範囲と上記所定範囲とが等しい場合に比べれば、移動体の移動に対する検出コイルのインピーダンス変化が小さくなり、位置検出の分解能が低くなり、ポジションセンサの検出精度が悪くなるという問題があった。
【０００６】
一方、上記のような複数の所定範囲の全てを含むように検出範囲を広くした検出コイルを利用する代わりに、複数の所定範囲毎に検出コイルを設置し、複数の検出コイルを利用して移動体の位置を検出するポジションセンサが提案されている。
【０００７】
この場合、検出コイルの検出範囲を上記所定範囲よりも広くしなくて済み、検出コイルの検出範囲と上記所定範囲とを等しくすることができるから、検出範囲を複数の所定範囲を全て含むように広くした検出コイルを利用する場合に比べれば、ポジションセンサの検出精度を向上することができていた。
【０００８】
しかしながら、この場合は、検出コイル毎に上記信号処理部を設ける必要があり、また、各信号処理部のポジション信号を元に移動体の位置を検出する総合判定を行うための演算回路（演算処理部）が必要なり、結果として、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたもので、検出精度の向上が図れ、しかも製造コストを低減できるポジション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】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明では、移動体の移動経路上において互いに離間した複数の所定範囲それぞれにおける移動体の位置検出に利用されるポジションセンサであって、上記複数の所定範囲それぞれに対応する形に配置された複数の検出コイルと、当該検出コイルのインピーダンスに基づいて移動体の位置を示すポジション信号を出力する信号処理部とを備え、複数の検出コイルは、移動体の移動方向に対する通電時の磁界の向きがいずれも同方向で且つ隣り合う検出コイル同士が直列接続された状態で、複数の検出コイル全ての検出範囲内に移動体が同時に存在可能な形に配置され、信号処理部は、上記複数の検出コイルのうちの両端の検出コイルにおける他の検出コイルに接続されていない端部それぞれと電気的に接続され、上記複数の検出コイル全てのインピーダンス変化の合計値に基づいて移動体の位置を示すポジション信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明によれば、移動体の移動経路上において互いに離間した複数の所定範囲それぞれに対応する形で検出コイルが配置されているから、検出コイルの検出範囲を上記所定範囲よりも広くしなくて済み、検出コイルの検出範囲と上記所定範囲とを等しくすることができるから、検出範囲を複数の所定範囲を全て含むように広くした従来例の検出コイルを利用する場合に比べれば、ポジションセンサの検出精度を向上することができる。
【００１２】
また、複数の検出コイルは、複数の検出コイル全ての検出範囲内に移動体が同時に存在可能な形に配置されているので、例えば、移動体がいずれの検出コイルの検出範囲内にも位置していない位置と、移動体が複数の検出コイル全ての検出範囲内に同時に存在する位置との間で移動体を移動させた場合には、移動体の移動方向に沿って複数の検出コイルのインピーダンスが順次変化し、このとき、複数の検出コイルのインピーダンスの合計値は、移動体が検出範囲を通過した検出コイルのインピーダンスの合計値と、移動体が検出範囲を通過していない検出コイルのインピーダンスの合計値と、移動体が検出範囲を通過中の検出コイルのインピーダンスとの合計値となり、また複数の検出コイルは、移動体の移動方向に対して通電時の磁界の向きがいずれも同方向となるとともに、隣り合う検出コイル同士が直列接続されているので、移動体の移動方向に対する検出コイルのインピーダンスの変化方向が複数の検出コイルそれぞれにおいて等しくなって、複数の検出コイルのインピーダンスの合計値の変化によって、複数の所定範囲のうちのいずれの所定範囲内のどの位置に移動体が位置しているかを表すことができるから、複数の検出コイルのうちの両端の検出コイルにおける他の検出コイルに接続されていない端部それぞれを信号処理部に電気的に接続することで、用いる信号処理部が一つで済み、従来例の如く複数の検出コイルそれぞれに信号処理部を設ける必要がなくなり、製造コストの低減が図れる。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、複数の検出コイルを保持するコイルボビンを備え、コイルボビンの外周面には、検出コイルの両端部それぞれが絡げられる一対の絡げ部が、複数の検出コイルそれぞれに対応する形に突設されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明によれば、検出コイルの両端部それぞれを絡げ部に絡げることによって検出コイルがコイルボビンに対して位置決めされるから、検出コイルのコイルボビンに対する位置ずれや、検出コイルの広がり（またはこれに起因する検出コイルのピッチのばらつき）などを抑制でき、これらに起因する検出精度の悪化を防止できて、検出精度の向上が図れる。また、コイルボビンに突設した絡げ部が検出コイル用の電線を巻く位置の目印となるから、検出コイル用の電線を巻く位置が分かり易くなり、巻き付け位置の位置決めが簡単に行える。
【００１５】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、複数の検出コイルを保持するコイルボビンを備え、コイルボビンの外周面には、検出コイルの巻き軸方向両端面が内側面に当接する形で底面に検出コイルが巻回された位置決め凹部が、複数の検出コイルそれぞれに対応する形に形成され、コイルボビンの外周面における隣り合う位置決め凹部間の部位には隣り合う検出コイル間を直列接続する接続部が嵌入される溝部が位置決め凹部間を連通する形に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明によれば、検出コイルが位置決め凹部によってコイルボビンに対して位置決めされているので、検出コイルのコイルボビンに対する位置ずれや、検出コイルの広がり（またはこれに起因する検出コイルのピッチのばらつき）などを防止できるから、これらに起因する検出精度の悪化を防止できて、検出精度の向上が図れる。また、検出コイルが位置決め凹部内に、検出コイル間を直列接続する接続部が溝部内にそれぞれ位置しているので、検出コイルや接続部が他の物体などと接触することを抑制でき、検出コイルや検出コイル間が断線してしまうことを抑制できる。さらに、コイルボビンに形成した位置決め凹部および溝部が検出コイル用の電線を巻く位置の目印となるから、検出コイル用の電線を巻く位置が分かり易くなり、巻き付け位置の位置決めが簡単に行える。
【００１７】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、複数の検出コイルを保持するコイルボビンを備え、複数の検出コイルは、コイルボビンの周面に形成された導体パターンからなることを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明によれば、検出コイルのコイルボビンに対する位置ずれや、検出コイルの広がりが生じるおそれがなく、また、検出コイルのピッチがばらついたり、検出コイルが断線したりするおそれもないから、これらに起因する検出精度の悪化を防止できて、検出精度の向上が図れる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、検出精度の向上が図れ、しかも製造コストを低減できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施形態１）
本実施形態のポジションセンサ１は、移動体３の移動経路上において互いに離間した複数の所定範囲それぞれにおける移動体３の位置検出に利用される非接触型のポジションセンサであって、上記複数の所定範囲それぞれに対応する形（すなわち複数の所定範囲それぞれを検出範囲とする形に配置された複数の検出コイル２を有した検出部１０と、当該検出コイル２のインピーダンスに基づいて移動体３の位置を示すポジション信号を出力する信号処理部１１とを備えている。
【００２１】
図１（ａ），（ｂ）は、本実施形態のポジションセンサ１を、工場内などに設けられた複数（図示例では３つ）のベルトコンベア１１０（図１における左側から符号１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃで表す）上に、荷物（図示せず）などを載置するために用いられる輸送機１００の位置検出に利用した例を示している。なお、図１（ａ）はポジションセンサ１を上方から見た概略説明図、図１（ｂ）はポジションセンサ１を側方から見た概略説明図である。また、以下の説明では、特段の断りがない限り、説明の簡略化のため、図１（ａ）における上方向をポジションセンサ１の上方向、図１（ａ）における下方向をポジションセンサ１の下方向、図１（ａ）における左方向をポジションセンサ１の左方向、図１（ａ）における右方向をポジションセンサ１の右方向とそれぞれ規定する。
【００２２】
移動体３は、金属材料または磁性材料により、検出コイル２が内側に入り込むことが可能な大きさの内径を有する円筒状に形成されている。また、移動体３は、複数の検出コイル２全ての検出範囲全域に同時に存在（位置）できる長さに形成されている。このような移動体３は、輸送機１００とともに移動する形に輸送機１００に固定されており、この場合における上記複数の所定範囲は、輸送機１００の中心位置がベルトコンベア１１０上に位置する範囲としている。つまり、図１に示す例では、ポジションセンサ１は、複数のベルトコンベア１１０のうちのいずれのベルトコンベア１１０のどの位置に輸送機１００が位置しているかを検出するために利用されている。
【００２３】
複数の検出コイル２は、移動体３の移動方向に対する通電時の磁界の向きがいずれも同方向となるとともに、隣り合う検出コイル２同士が直列接続され、且つ移動体３がいずれの検出コイル２の検出範囲内にも存在しない位置と、複数の検出コイル２全ての検出範囲全域に同時に存在する位置との間を移動可能な形に配置された状態で、コイルボビン４に保持されている。なお、以下の説明では複数の検出コイル２を必要に応じて区別するために、図１における左側から順に、検出コイル２を、符号２Ａ，２Ｂ，２Ｃで表す。
【００２４】
図１に示す例においては、複数の検出コイル２と移動体３との間には、移動体３の長さが複数の検出コイル２全ての検出範囲全域に同時に存在できる長さ、つまり両端の検出コイル２における他の検出コイル側とは反対側の端部間の距離（図１に示す例では検出コイル２Ａの左端の位置Ｐ１と検出コイル２Ｃの右端の位置Ｐ６との間の距離）以上の長さであるという関係がある。
【００２５】
ところで、検出部１０は、複数の検出コイル２を保持するコイルボビン４を有しており、コイルボビン４は、非磁性材料により円筒状に形成され、その外周面には、２個１組の絡げ部４０が、コイルボビン４の中心軸方向に沿って一直線状に並ぶ形で３組突設されている。またコイルボビン４の外周面には一対の絡げ端子４１が３組の絡げ部４０をコイルボビン４の中心軸方向に沿った方向において挟み込む形に突設されており、計６つの絡げ部４０および２つの絡げ端子４１は、コイルボビン４の中心軸方向に沿って一直線状に並んでいる。なお、以下の説明では、複数の絡げ部４０を必要に応じて区別するために、図２における左側から順に、絡げ部４０を、符号４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｅ，４０Ｆで表し、複数の絡げ端子４１を必要に応じて区別するために、図２における左側の絡げ端子４１を符号４１Ａ、右側の絡げ端子４１を符号４１Ｂで表す。
【００２６】
ここで、絡げ部４０Ａ，４０Ｂ間の距離は、ベルトコンベア１１０の幅寸法（図１における左右方向の寸法）に相当する大きさに設定され、絡げ部４０Ｂ，４０Ｃ間の距離は、ベルトコンベア１１０間の距離に相当する大きさに設定されている。
【００２７】
このようなコイルボビン４には、検出コイル２用の電線が例えば次のようにして巻回されている。上記電線は、絡げ部４０Ａに絡げられてからコイルボビン４における絡げ部４０Ａと絡げ部４０Ｂとの間の部位に所定回数巻回された後に絡げ部４０Ｂに絡げられ、その後に絡げ部４０Ｃに絡げられてからコイルボビン４における絡げ部４０Ｃと絡げ部４０Ｄとの間の部位に所定回数巻回された後に絡げ部４０Ｄに絡げられ、その後に絡げ部４０Ｅに絡げられてからコイルボビン４における絡げ部４０Ｅと絡げ部４０Ｆとの間の部位に所定回数巻回された後に絡げ部４０Ｆに絡げられている。また、上記電線の両端それぞれは、絡げ端子４１Ａ，４１Ｂそれぞれに電気的に接続された状態で絡げられ、絡げ端子４１Ａ，４１Ｂ間に電圧を印加することで、上記電線に電流が流れて、各検出コイル２が励磁される。
【００２８】
上述したようにコイルボビン４に巻回された上記電線は、コイルボビン４における絡げ部４０Ａと絡げ部４０Ｂとの間の部位に所定回数巻回された部分が検出コイル２Ａ、コイルボビン４における絡げ部４０Ｃと絡げ部４０Ｄとの間の部位に所定回数巻回された部分が検出コイル２Ｂ、コイルボビン４における絡げ部４０Ｅと絡げ部４０Ｆとの間の部位に所定回数巻回された部分が検出コイル２Ｃを構成している。
【００２９】
したがって、検出コイル２Ａは、その両端部それぞれが一対の絡げ部４０Ａ，４０Ｂそれぞれに絡げられた形でコイルボビン４に保持されており、同様に検出コイル２Ｂは、その両端部それぞれが一対の絡げ部４０Ｃ，４０Ｄそれぞれに、検出コイル２Ｃは、その両端部それぞれが一対の絡げ部４０Ｅ，４０Ｆそれぞれに絡げられた形でコイルボビン４に保持されている。
【００３０】
このようにコイルボビン４の外周面には、検出コイル２の両端部それぞれが絡げられる一対の絡げ部４０が、複数の検出コイル２それぞれに対応する形に突設されているので、検出コイル２の両端部それぞれを絡げ部４０に絡げることによって検出コイル２がコイルボビン４に対して位置決めされるから、検出コイル２のコイルボビン４に対する位置ずれや、検出コイル２の広がり（またはこれに起因する検出コイル２のピッチのばらつき）などを抑制でき、これらに起因する検出精度の悪化を防止できて、検出精度の向上が図れる。また、コイルボビン４に突設した絡げ部４０が検出コイル２用の電線を巻く位置の目印となるから、検出コイル２用の電線を巻く位置が分かり易くなり、巻き付け位置の位置決めが簡単に行える。
【００３１】
信号処理部１１は、複数の検出コイル２のうちの両端の検出コイル２Ａ，２Ｃにおける他の検出コイル２Ｂに接続されていない端部（検出コイル２Ａにあっては絡げ端子４１Ａに絡げられた端部であり、検出コイル２Ｃにあっては絡げ端子４１Ｂに絡げられた端部）それぞれと電気的に接続されている。すなわち、信号処理部１１は、コイルボビン４の絡げ端子４１それぞれに電気的に接続されている。信号処理部１１は、複数の検出コイル２全てのインピーダンス変化の合計値、つまり複数の検出コイル２Ａ〜２Ｃよりなる直列回路のインピーダンスの合計値の変化に基づいてポジション信号を出力するように構成されている。具体的には、信号処理部１１は、所定の周波数および振幅の交流電流を、上記直列回路に出力する定電流回路（図示せず）と、定電流回路が出力する交流電流および上記直列回路のインピーダンスにより決定される上記直列回路の両端電圧より、複数の検出コイル２に対する移動体３の位置情報（すなわち輸送機１００の位置情報）を示す電気信号（電圧信号）からなるポジション信号を作成し、作成したポジション信号を出力する信号処理回路（図示せず）とを備えている。なお、上記定電流回路および上記信号処理回路の構成は従来周知のものを採用できるから、詳細な説明は省略する。
【００３２】
本実施形態のポジションセンサ１は、上述したように、複数のベルトコンベア１１０のうちのいずれのベルトコンベア１１０のどの位置に輸送機１００が位置しているかを検出するために利用されている。ここで、ポジションセンサ１は、輸送機１００の中心位置がベルトコンベア１１０Ａの左端位置と一致したときに、移動体３の右端位置が検出コイル２Ａの左端位置（位置Ｐ１）と一致するように、検出コイル２の位置が調整された状態で、工場側に固定されている。
【００３３】
以下に、ポジションセンサ１の動作について図１および図３を参照して説明する。
【００３４】
まず、図１に示すように、輸送機１００の中心位置が、ベルトコンベア１１０Ａの左端位置より左方に位置している場合、すなわち、移動体３の右端位置が、検出コイル２Ａの左端位置（位置Ｐ１）よりも左方に位置している場合には、移動体３がいずれの検出コイル２Ａ〜２Ｃの検出範囲内にも存在しないため、移動体３の移動によっていずれの検出コイル２のインピーダンスも変化せず、このときの複数の検出コイル２Ａ〜２Ｃよりなる直列回路のインピーダンスの合計値は、移動体３が通過していない検出コイル２Ａ〜２Ｃのインピーダンスの合計値、つまり固定値となって、移動体３の移動の影響を受けず、図３に示すように信号処理部１１のポジション信号の大きさは変化しない。
【００３５】
上記状態より輸送機１００が右方に移動し、輸送機１００の中心位置がベルトコンベア１１０Ａの左端位置より右側に位置すると、移動体３の内側に検出コイル２Ａが入り込み、輸送機１００の中心位置がベルトコンベア１１０Ａの右端位置（移動体３の右端位置が検出コイル２Ａの右端位置〔位置Ｐ２〕）より右側に移動するまでは、上記直列回路のインピーダンスの合計値は、移動体３が検出範囲を通過していない検出コイル２Ｂ，２Ｃのインピーダンスの合計値と、移動体３が検出範囲を通過中の検出コイル２Ａのインピーダンスとの合計値となり、このとき移動体３の移動に伴って検出コイル２Ａのインピーダンスが変化するため、上記直列回路のインピーダンスの合計値は移動体３の移動量に応じて変化し、その結果、図３に示すように、信号処理部１１のポジション信号の大きさが変化する（本実施形態では大きくなる）。
【００３６】
そして、輸送機１００の中心位置が、ベルトコンベア１１０Ａとベルトコンベア１１０Ｂとの間に位置している場合は、移動体３の右端位置が検出コイル２Ａの右端位置（位置Ｐ２）と検出コイル２Ｂの左端位置（位置Ｐ３）との間に位置し、このときの上記直列回路のインピーダンスの合計値は、移動体３が検出範囲を通過していない検出コイル２Ｂ，２Ｃのインピーダンスの合計値と、移動体３が検出範囲を通過した検出コイル２Ａのインピーダンスとの合計値、つまり固定値となって、移動体３の移動の影響を受けず、図３に示すように信号処理部１１のポジション信号の大きさは変化しない。
【００３７】
その後に輸送機１００が右方に移動し、輸送機１００の中心位置がベルトコンベア１１０Ｂの左端位置より右側に位置すると、移動体３の内側に検出コイル２Ａだけでなく検出コイル２Ｂも入り込み、輸送機１００の中心位置がベルトコンベア１１０Ｂの右端位置（移動体３の右端位置が検出コイル２Ｂの右端位置〔位置Ｐ４〕）より右側に移動するまでは、上記直列回路のインピーダンスの合計値は、移動体３が検出範囲を通過した検出コイル２Ａのインピーダンスと、移動体３が検出範囲を通過していない検出コイル２Ｃのインピーダンスと、移動体３が検出範囲を通過中の検出コイル２Ｂのインピーダンスとの合計値となり、このとき移動体３の移動に伴って検出コイル２Ｂのインピーダンスが変化するため、上記直列回路のインピーダンスの合計値は移動体３の移動量に応じて変化し、その結果、図３に示すように、信号処理部１１のポジション信号の大きさが変化する（本実施形態では大きくなる）。
【００３８】
さらに輸送機１００が右方に移動し、輸送機１００の中心位置がベルトコンベア１１０Ｂとベルトコンベア１１０Ｃとの間に位置している場合は、移動体３の右端位置が検出コイル２Ｂの右端位置（位置Ｐ４）と検出コイル２Ｃの左端位置（位置Ｐ５）との間に位置し、このときの上記直列回路のインピーダンスの合計値は、移動体３が検出範囲を通過していない検出コイル２Ｃのインピーダンスと、移動体３が検出範囲を通過した検出コイル２Ａ，２Ｂのインピーダンスの合計値との合計値、つまり固定値となって、移動体３の移動の影響を受けず、図３に示すように信号処理部１１のポジション信号の大きさは変化しない。
【００３９】
その後に輸送機１００が右方に移動し、輸送機１００の中心位置がベルトコンベア１１０Ｃの左端位置より右側に位置すると、移動体３の内側に検出コイル２Ａ，２Ｂだけでなく検出コイル２Ｃも入り込み、輸送機１００の中心位置がベルトコンベア１１０Ｃの右端位置（移動体３の右端位置が検出コイル２Ｃの右端位置〔位置Ｐ６〕）より右側に移動するまでは、上記直列回路のインピーダンスの合計値は、移動体３が検出範囲を通過した検出コイル２Ａ，２Ｂのインピーダンスの合計値と、移動体３が検出範囲を通過中の検出コイル２Ｃのインピーダンスとの合計値となり、このとき移動体３の移動に伴って検出コイル２Ｃのインピーダンスが変化するため、上記直列回路のインピーダンスの合計値は移動体３の移動量に応じて変化し、その結果、図３に示すように、信号処理部１１のポジション信号の大きさが変化する（本実施形態では大きくなる）。
【００４０】
さらに輸送機１００が右方に移動し、輸送機１００の中心位置がベルトコンベア１１０Ｃより右側となった場合は、移動体３の右端位置が検出コイル２Ｃの右端位置（位置Ｐ６）より右側に位置し、このときの上記直列回路のインピーダンスの合計値は、移動体３が検出範囲を通過した検出コイル２Ａ〜２Ｃのインピーダンスの合計値、つまり固定値となって、移動体３の移動の影響を受けず、図３に示すように信号処理部１１のポジション信号の大きさは変化しない。
【００４１】
このように、上記直列回路のインピーダンスの合計値は、輸送機１００の移動に伴う移動体３の移動量に対しておおよそ正比例する形に変化するから、図３に示すように信号処理部１１のポジション信号が変化し、このようなポジション信号を参照することによって、移動体３と検出コイル２との位置関係、すなわち輸送機１００がどのベルトコンベア１１０上を移動しているかがわかり、移動体３の位置によって輸送機１００の位置を知ることができる。
【００４２】
以上述べた本実施形態のポジションセンサ１によれば、輸送機１００の移動経路上において互いに離間した複数の所定範囲それぞれに対応する形で検出コイル２が配置されているから、検出コイル２の検出範囲を上記所定範囲よりも広くしなくて済み、検出コイル２の検出範囲と上記所定範囲とを等しくすることができるから、検出範囲を複数の所定範囲を全て含むように広くした従来例の検出コイルを利用する場合に比べれば、ポジションセンサ１の検出精度を向上することができる。
【００４３】
また、複数の検出コイル２は、移動体３がいずれの検出コイル２全ての検出範囲内にも存在しない位置と複数の検出コイル２全ての検出範囲内に同時に存在する位置との間を移動可能な形に配置されているので、移動体３がいずれの検出コイル２の検出範囲内にも位置していない位置と、移動体３が複数の検出コイル２全ての検出範囲内に同時に存在する位置との間を移動する際に、移動体３の移動方向に沿って複数の検出コイル２のインピーダンスが順次変化し、このとき、複数の検出コイル２のインピーダンスの合計値は、移動体３が検出範囲を通過した検出コイル２のインピーダンスの合計値と、移動体３が検出範囲を通過していない検出コイル２のインピーダンスの合計値と、移動体３が検出範囲を通過中の検出コイル２のインピーダンスとの合計値となり、また複数の検出コイル２は、移動体３の移動方向に対して通電時の磁界の向きがいずれも同方向となるとともに、隣り合う検出コイル２同士が直列接続されているので、移動体３の移動方向に対する検出コイル２のインピーダンスの変化方向が複数の検出コイル２それぞれにおいて等しくなって、複数の検出コイル２のインピーダンスの合計値の変化によって、複数の所定範囲のうちのいずれの所定範囲内のどの位置に移動体３が位置しているかを表すことができるから、複数の検出コイル２のうちの両端の検出コイル２における他の検出コイル２に接続されていない端部それぞれを信号処理部１１に電気的に接続することで、用いる信号処理部１１が一つで済み、従来例の如く複数の検出コイルそれぞれに信号処理部を設ける必要がなくなり、製造コストの低減が図れる。
【００４４】
ところで、図１は、本実施形態のポジションセンサ１を、工場内の輸送機１００の位置検出に採用した例を示しているが、例えば、図４に示すように、集合住宅（マンション）や百貨店（デパートメント・ストア）などの建物内に設けられたエレベータ（ロープ式のエレベータ）のかご２００の位置検出に用いてもよい。なお、図４中の２１０は、建物内の各階に設けられたエレベータの外扉であって、以下の説明では複数（図示例では３つ）の外扉２１０を必要に応じて区別するために外扉２１０を図４における下側から順に符号２１０Ａ，２１０Ｂ，２１０Ｃで表す。また、図４中の３００は図示しない電動機（巻上機）に付属する滑車（所謂、つな車）、３１０は図示しない釣り合い重り（カウンターウェイト）の昇降路を移動体２００の昇降路からそらすための滑車（所謂、そらせ車）、４００はかご２００の昇降用のワイヤロープである。
【００４５】
このようなエレベータにおいては、ポジションセンサ１は、複数の外扉２１０のうちのいずれの外扉２１０のどの位置にかご２００が位置しているかを検出するために利用される。なお、図４に示す例では、移動体３は、かご２００と共動する形に設けられ、ポジションセンサ１は建物側に固定されている。
【００４６】
ところで、エレベータのかご２００の移動範囲は広範であるため、図４に示す例では、滑車３１０より直径が小さい滑車３２０を滑車３１０とともに回転する形に設け、この滑車３２０により移動体３を昇降させるようにしている。これによって、かご２００の移動範囲に対して移動体３の移動範囲を狭くしている。また、移動体３は、かご２００が上方に移動した際に下方に移動し、かご２００が下方に移動した際に上方に移動する、つまりかご２００とは昇降方向が逆となっている。なお、図１に示す例では、移動体３の内側に検出コイル２が入り込む形であったが、図４に示す例では図１に示す例とは逆に、移動体３が検出コイル２の内側に入り込む形となっている点で相違するが、この相違点によって効果に違いは生じない。
【００４７】
以下に、ポジションセンサ１の動作について図４を参照して説明する。まず、かご２００の中心位置（上下方向における中心位置）が、外扉２１０Ａの下端位置より下方に位置している場合は、移動体３の下端位置が、検出コイル２Ａの上端位置（図１における位置Ｐ１に相当する位置）よりも上方に位置し、この状態では複数の検出コイル２Ａ〜２Ｃの直列回路のインピーダンスの合計値は上記の例と同様に固定値となり、図３に示すように、信号処理部１１のポジション信号の大きさは変化しない。
【００４８】
上記状態よりかご２００が上方に移動し、かご２００の中心位置が外扉２１０Ａの下端端位置より上側に位置すると、かご２００の中心位置が外扉２１０Ａの上端位置より上側（移動体３の下端位置が検出コイル２Ａの下端位置より下側）に移動するまでは、上記直列回路のインピーダンスの合計値は上記の例と同様に移動体であるかご２００の移動量に応じて変化し、その結果、図３に示すように、信号処理部１１のポジション信号の大きさが変化する。
【００４９】
そして、かご２００の中心位置が、外扉２１０Ａと外扉２１０Ｂとの間に位置している場合は、移動体３の下端位置が検出コイル２Ａの下端位置（図１における位置Ｐ２に相当する位置）と検出コイル２Ｂの上端位置（図１における位置Ｐ３に相当する位置）との間に位置し、このときの上記直列回路のインピーダンスの合計値は上記の例と同様に固定値となって、かご２００の移動の影響を受けず、図３に示すように信号処理部１１のポジション信号の大きさは変化しない。
【００５０】
その後にかご２００が上方に移動し、かご２００の中心位置が外扉２１０Ｂの下端位置より上側に位置すると、かご２００の中心位置が外扉２１０Ｂの上端位置より上側（移動体３の下端位置が検出コイル２Ｂの下端位置より右側）に移動するまでは、上記直列回路のインピーダンスの合計値は上記の例と同様に移動体であるかご２００の移動量に応じて変化し、その結果、図３に示すように、信号処理部１１のポジション信号の大きさが変化する。
【００５１】
さらにかご２００が上方に移動し、かご２００の中心位置が、外扉２１０Ｂと外扉２１０Ｃとの間に位置している場合は、移動体３の下端位置が検出コイル２Ｂの下端位置（図１における位置Ｐ４に相当する位置）と検出コイル２Ｃの上端位置（図１における位置Ｐ５に相当する位置）との間に位置し、このときの上記直列回路のインピーダンスの合計値は上記の例と同様に固定値となって、かご２００の移動の影響を受けず、図３に示すように信号処理部１１のポジション信号の大きさは変化しない。
【００５２】
その後にかご２００が上方に移動し、かご２００の中心位置が外扉２１０Ｃの下端位置より上側に位置すると、かご２００の中心位置が外扉２１０Ｃの上端位置より上側（移動体３の下端位置が検出コイル２Ｃの下端位置より右側）に移動するまでは、上記直列回路のインピーダンスの合計値は上記の例と同様に移動体であるかご２００の移動量に応じて変化し、その結果、図３に示すように、信号処理部１１のポジション信号の大きさが変化する。
【００５３】
さらにかご２００が上方に移動し、かご２００の中心位置が外扉２１０Ｃより上側となった場合は、移動体３の下端位置が検出コイル２Ｃの下端位置（図１における位置Ｐ６に相当する位置）より下側に位置し、このときの上記直列回路のインピーダンスの合計値は上記の例と同様に固定値となって、かご２００の移動の影響を受けず、図３に示すように信号処理部１１のポジション信号の大きさは変化しない。
【００５４】
したがって、図４に示す例では、上記直列回路のインピーダンスの合計値は、かご２００の移動に伴う移動体３の移動によって変化するから、図３に示すように信号処理部１１のポジション信号が変化し、このようなポジション信号を参照することによって、移動体３と検出コイル２との位置関係、すなわちかご２００と外扉２１０との位置関係を知ることができる。
【００５５】
本実施形態のポジションセンサ１は、上述したような輸送機１００の位置検出や、エレベータのかご２００の位置検出に限られるものではなく、他の移動物体の位置検出にも利用できることはいうまでもない。
【００５６】
なお、図１に示す例では、移動体３が輸送機１００に設けられ、輸送機１００とともに移動するようにしているが、コイルボビン４を輸送機１００に設けることで、検出コイル２が輸送機１００とともに移動するようにしてもよい。この点は、図４に示す例においても同様である。また、図１に示す例では、検出コイル２が移動体３の内側に入り込むようになっており、図４に示す例では、移動体３が検出コイル２の内側（コイルボビン３の内側）に入り込むようになっているが、検出コイル２と移動体３とは、必ずしもいずれか一方が他方の内側に入り込む形に配置されている必要はなく、要は、移動体３が検出コイル２の検出範囲内を移動するようになっていればよい。また、検出コイル２の数も３に限られるものではなく、移動経路上の所定範囲の数に応じて増減すればよい。あるいは、図１に示す例では、移動体３は直線上を移動しているが、移動体３は直線上を移動するものに限られず、例えば円弧上などの曲線上を移動するようなものであってもよい。
【００５７】
ところで、図１に示す例では、移動体３が、いずれの検出コイル２の検出範囲内にも存在しない位置と、複数の検出コイル２全ての検出範囲内全域に存在する位置との間を移動するようになっており、このときのポジションセンサ１の検出範囲は、検出コイル２Ａの左端位置（位置Ｐ１）と検出コイル２Ｃの右端位置（位置Ｐ６）との間の範囲となっているが、これはあくまでも一例である。例えば、移動体３は、右端が検出コイル２Ａの左端位置（位置Ｐ１）と右端位置（位置Ｐ２）との間に位置する位置と、右端部が検出コイル２Ｃの左端位置（位置Ｐ５）と右端位置（位置Ｐ６）との間に位置する位置との間を移動するものであってもよい。
【００５８】
つまり、ポジションセンサ１の検出範囲は、必ずしも複数の検出コイル２のうちの両端の検出コイル２それぞれにおける別の検出コイル２側とは反対側の端部間の範囲（図１に示す例では検出コイル２Ａの左端位置〔位置Ｐ１〕と検出コイル２Ｃの右端位置〔位置Ｐ６〕との間の範囲）と一致させておく必要はなく、これよりも狭い範囲であってもよく、状況に応じて適宜変更すればよい。なお、上記の点は図４に示す例においても同様である。
【００５９】
また、上述したように狭い範囲とする場合、複数の検出コイル２は、必ずしも複数の検出コイル２全ての検出範囲全域に移動体３が同時に存在可能な形に配置される必要はなく、複数の検出コイル２のうち一端の検出コイル２の検出範囲および当該一端の検出コイル２を除く残りの検出コイル２の検出範囲全域に移動体３が同時に存在可能な形に配置されていればよい。言い換えれば、移動体３の長さは、必ずしも複数の検出コイル２のうちの両端の検出コイル２Ａ，２Ｃそれぞれにおける別の検出コイル２Ｂ側とは反対側の端部間（検出コイル２Ａの左端位置〔位置Ｐ１〕と検出コイル２Ｃの右端位置〔位置Ｐ６〕との間）の長さ以上である必要はなく、少なくとも複数の検出コイル２のうちの一端の検出コイル２Ａと他端の検出コイル２Ｃとのそれぞれの一端部間の距離（検出コイル２Ａの左端位置〔位置Ｐ１〕と検出コイル２Ｃの左端の位置〔位置Ｐ５〕との距離）より長ければよい。
【００６０】
これらの点は後述する実施形態２，３においても同様である。
【００６１】
（実施形態２）
本実施形態のポジションセンサ１は、コイルボビン４の構成が実施形態１と異なっており、その他の構成は実施形態１と同様であるから、同様の構成については図示および説明を省略する。
【００６２】
本実施形態におけるコイルボビン４は、図５に示すように、非磁性材料により円筒状に形成されており、その外周面には、検出コイル２の巻き軸方向両端面が内側面に当接する形で底面に検出コイル２が巻回された位置決め凹部４２が、複数の検出コイル２Ａ〜２Ｃそれぞれに対応する形に凹設されている。このような位置決め凹部４２の幅方向（コイルボビン４の軸方向）の寸法は検出コイル２に応じて決定され、深さ寸法は検出コイル２が位置決め凹部４２内から外部に突出しないような大きさに設定されている。なお、以下の説明では複数の位置決め凹部４２を必要に応じて区別するために、検出コイル２Ａに対応する位置決め凹部４２を符号４２Ａで、検出コイル２Ｂに対応する位置決め凹部４２を符号４２Ｂで、検出コイル２Ｃに対応する位置決め凹部４２を符号４２Ｃでそれぞれ表す。
【００６３】
また、コイルボビン４における隣り合う位置決め凹部４２Ａ，４２Ｂ間の部位には隣り合う検出コイル２Ａ，２Ｂ間を直列接続する接続部（図示せず）である上記電線の一部が嵌入される溝部４３Ａが隣り合う位置決め凹部４２Ａ，４２Ｂ間を連通する形に形成されている。同様に、コイルボビン４における隣り合う位置決め凹部４２Ｂ，４２Ｃ間の部位には隣り合う検出コイル２Ｂ，２Ｃ間を直列接続する接続部（図示せず）である上記電線の一部が嵌入される溝部４３Ｂが隣り合う位置決め凹部４２ＢＡ，４２Ｃ間を連通する形に形成されている。このような溝部４３の幅寸法は上記電線の線径程度の大きさに設定され、また、溝部４３の深さ寸法は、溝部４３より上記電線が突出しないような大きさに設定されている。
【００６４】
以上述べた本実施形態のポジションセンサ１によれば、検出コイル２が位置決め凹部４２によってコイルボビン４に対して位置決めされているので、検出コイル２のコイルボビン４に対する位置ずれや、検出コイル２の広がり（またはこれに起因する検出コイルのピッチのばらつき）などを防止できるから、これらに起因する検出精度の悪化を防止できて、検出精度の向上が図れる。また、検出コイル２が位置決め凹部４２内に、検出コイル２間を直列接続する接続部が溝部４３内にそれぞれ位置しているので、検出コイル２や接続部が他の物体などと接触することを抑制でき、検出コイル２や検出コイル２間が断線してしまうことを抑制できる。さらに、コイルボビン４に形成した位置決め凹部４２および溝部４３が、検出コイル用の電線を巻く位置の目印となるから、検出コイル用の電線を巻く位置が分かり易く、巻き付け位置の位置決めが簡単に行える。
【００６５】
さらに本実施形態のポジションセンサ１によれば、上記実施形態１と同様に、検出範囲を複数の所定範囲を全て含むように広くした従来例の検出コイルを利用する場合に比べれば、ポジションセンサ１の検出精度を向上することができ、しかも、従来例の如く複数の検出コイルそれぞれに信号処理部を設ける必要がなくなり、製造コストの低減が図れる。
【００６６】
（実施形態３）
本実施形態のポジションセンサ１は、検出コイル２およびコイルボビン４の構成が実施形態１と異なっており、その他の構成は実施形態１と同様であるから、同様の構成については図示および説明を省略する。
【００６７】
本実施形態におけるコイルボビン４は、図６に示すように、非磁性材料により円筒状に形成されており、その外周面には、導体パターンからなる検出コイル２Ａ〜２Ｃが、金属蒸着法や、めっき法などを用いて形成されている。また、コイルボビン４の外周面には、隣り合う検出コイル２同士を電気的に接続する接続部２０と、複数の検出コイル２のうちの両端の検出コイル２Ａ，２Ｂにおける他の検出コイル２Ｂに接続されていない端部の両方に電気的に接続された端子部２１とが、検出コイル２と同様に導体パターンにより形成されている。
【００６８】
以上述べた本実施形態のポジションセンサ１によれば、検出コイル２のコイルボビン４に対する位置ずれや、検出コイル２の広がりが生じるおそれがなく、また、検出コイル２のピッチがばらついたり、検出コイル２が断線したりするおそれもないから、これらに起因する検出精度の悪化を防止できて、検出精度の向上が図れる。
【００６９】
さらに本実施形態のポジションセンサ１によれば、上記実施形態１と同様に、検出範囲を複数の所定範囲を全て含むように広くした従来例の検出コイルを利用する場合に比べれば、ポジションセンサ１の検出精度を向上することができ、しかも、従来例の如く複数の検出コイルそれぞれに信号処理部を設ける必要がなくなり、製造コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施形態１のポジションセンサの概略説明図である。
【図２】同上のポジションセンサの要部の斜視図である。
【図３】同上のポジションセンサにおける移動体の位置とポジション信号との関係を示すグラフである。
【図４】同上のポジションセンサを他の移動体に適用した場合の概略説明図である。
【図５】実施形態２のポジションセンサの要部の斜視図である。
【図６】実施形態３のポジションセンサの要部の斜視図である。
【符号の説明】
【００７１】
１    ポジションセンサ
２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）  検出コイル
３    移動体
４    コイルボビン
４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｅ，４０Ｆ）  絡げ部
４２（４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ）  位置決め凹部
４３（４３Ａ，４３Ｂ）  溝部
１１    信号処理部
【図１】
2009014568.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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