JP5374739B2 - リニアセンサ - Google Patents
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Description
また、使用温度範囲が広く取れる構成としては、リニアレゾルバ、LVDT、磁歪式リニアセンサが存在するが、ギャップが狭いという問題が存在していた。
従来例として代表的な構成としては、図12に示される特許文献1の直線位置検出装置を挙げることができる。
前記固定子31の下方位置には、この固定子31の長さよりも長い形状の可動子40が矢印の方向に沿って移動可能に配設されており、この可動子40の上面には波形に形成された波形部40aが形成されている。
前記各突出歯32には、励磁コイル2Bと出力コイル2,2Aとが巻回して設けられており、各突出歯32と波形部40aとの間の隙間dは前記可動子40の移動に応じて変化するように攻勢されている。
すなわち、前述のリニアセンサは、出力コイルが巻回されている固定子1と可動子5との隙間の変化を位置信号として利用していたため、出力コイルと可動子間のギャップを大きくすると、ギャップ長の変化での位置検出信号が小さくなるため、ギャップを大きくすることは極めて困難であった。
すなわち、出力コイルが設けられている突出歯と可動子の波形部との間のギャップ長の変化を位置信号として利用しているため、突出歯と波形部との間のギャップを大きくすると、このギャップ長の変化での位置信号が小さくなるため、このギャップを広くすることは、リニアセンサ自体の位置検出信号のレベルが小さくなると共に、形状の小型化に逆行することになっていた。
すなわち、第1、第2及び第3突出歯部を有し検出ステータとしてのE型コアと、前記第1突出歯部に巻回された第1検出コイルと、前記第3突出歯部に巻回された第2検出コイルと、前記第1突出歯部と第3突出歯部間に位置する前記第2突出歯部に巻回された励磁コイルと、前記各突出歯部の各先端面の近傍位置に配設された長手状磁性部材と、前記長手状磁性部材上に設けられ互いに間隔をあけると共に前記第1、第2、第3突出歯部に対応して設けられ磁性材料からなる第1、第2、第3スケールとを備え、前記第1、第3スケールは、長手方向に沿って前記長手方向に直交する第1、第3スケール幅が変化し、前記第1、第3スケールと検出ステータとの非接触状態による相対移動を第1、第2検出コイルで検出すると共に、前記第1、第3スケール幅は第1、第3突出歯部の第1、第3歯幅より小である構成であることにより、直線移動する長手状磁性部材が横方向に横揺れを起した場合でも安定したリニア検出ができる。
また、各スケールは長手状磁性部材上に貼り付けられているため、組立てが容易である。
また、前記E型コアの前記コア幅方向に沿うコア幅寸法は、前記長手状磁性部材の幅寸法より大であることにより、各検出コイルによるエアギャップ面積の検出が容易となる。
また、前記第2突出歯部に設けられている前記励磁コイルの外周には、第1、第2補正コイルが筒状でかつ二層状に設けられていることにより、オフセット調整により、出力信号の感度の補正を行うことができる。
また、前記第2突出歯部に設けられている前記励磁コイルの下方位置には、各々独立した一対の輪状ボビンを介して第1、第2補正コイルが前記第2突出歯部の長手方向に沿って積層されていることにより、前述と同様の補正ができる。
また、前記第2突出歯部に設けられている前記励磁コイルの下方位置には、前記励磁コイルを設けるための励磁コイル用ボビンと一体に形成された補正コイル用ボビンを介して第1、第2補正コイルが前記第2突出歯部の長手方向と直交する方向に沿って積層されていることにより、前述と同様の補正を行うことができる。
また、前記第2突出歯部に設けられている前記励磁コイルの下方位置には、前記励磁コイルを設けるための励磁コイル用ボビンと一体に形成された補正コイル用ボビンを介して第1、第2補正コイルが前記第2突出歯部の長手方向と沿う方向において積層されていることにより、前述と同様の補正を行うことができる。
また、各スケールが長手状磁性部材と一体の場合は製作が容易であり、各スケール全て又はその中の2個が長手状磁性部材と別体である場合には、各スケール間の間隔すなわち取付位置を調整することができる。
尚、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
図1及び図2において、符号30で示されるものは検出ステータであり、この検出ステータ30は、全体形状がE型をなすE型コア31と、このE型コア31に一体に形成され、かつ、互いに間隔をあけて位置する第1、第2突出歯部32,33,34と、前記各突出歯部32,34に巻回された第1、第2検出コイル2,2Aと、中央位置の前記第2突出歯部33に巻回された励磁コイル2Bと、から構成されている。
前記コア幅寸法W1は長手状磁性部材40の幅寸法W2よりも十分に大となるように構成されている。
尚、前記第1、第3スケール40A,40Bの第1、第3スケール幅B1,B3は、図2、図で示すように、第1、第3突出歯部32,34の第1、第3歯幅W1,W3より小とされ、前記長手状磁性部材40の長手方向Aに沿う往復移動時における横揺れ発生時における検出誤差が発生することのないように構成されている。
従って、前記各スケール40A,40Cは、細長いテーパ形状となり、その長手方向全体にわたり連続的に変化していることが明らかである。
また、図9は図1の各スケール40A〜40Cが長手状磁性部材40と一体構成の形態を示し、図10は各スケール40A〜40Cが長手状磁性部材40とは別体で位置調整可能とした構成を示し、図11は各スケール40A〜40Cの中、第1、第3スケール40A,40Cを長手状磁性部材40とは別体で位置調整可能とし、第2スケール40Bは長手状磁性部材40とは一体とした構成を示し、何れかの構成を採用することができる。
2A 第2検出コイル
2B 励磁コイル
30 検出ステータ
31 E型コア
32 第1突出歯部
32a 第1先端面
33 第2突出歯部
33a 第2先端面
34 第3突出歯部
34a 第3先端面
40 長手状磁性材料
40A 第1スケール
40B 第2スケール
40C 第3スケール
B1 第1スケール幅
B3 第3スケール幅
W1 コア幅寸法
W2 磁性部材幅寸法
W3 第1歯幅
W4 第3歯幅
B コア厚さ方向
C コア幅方向
50 第1補正コイル
51 第2補正コイル
52 励磁コイル用ボビン
53 第1輪状ボビン
53A 第1補正コイル用ボビン
53B 第2補正コイル用ボビン
53C 補正コイル用ボビン
54 第2輪状ボビン
G 長手方向
Claims (10)
- 第1、第2及び第3突出歯部(32,33,34)を有し検出ステータ(30)としてのE型コア(31)と、前記第1突出歯部(32)に巻回された第1検出コイル(2)と、前記第3突出歯部(34)に巻回された第2検出コイル(2A)と、前記第1突出歯部(32)と第3突出歯部(34)間に位置する前記第2突出歯部(33)に巻回された励磁コイル(2B)と、前記各突出歯部(32,33,34)の各先端面(32a〜34a)の近傍位置に配設された長手状磁性部材(40)と、
前記長手状磁性部材(40)上に設けられ互いに間隔をあけると共に前記第1、第2、第3突出歯部(32〜33)に対応して設けられ磁性材料からなる第1、第2、第3スケール(40A,40B,40C)とを備え、
前記第1、第3スケール(40A,40C)は長手方向(A)に沿って前記長手方向(A)に直交する第1、第3スケール幅(B1,B3)が変化し、前記第1、第3スケール(40A,40C)と検出ステータ(30)との非接触状態による相対移動を前記第1、第2検出コイル(2,2A)で検出すると共に、前記第1、第3スケール幅(B1,B3)は第1、第3突出歯部(32,34)の第1、第3歯幅(W3,W4)より小であることを特徴とするリニアセンサ。 - 前記各スケール(40A〜40C)は、前記長手状磁性部材(40)上に貼り付けられていることを特徴とする請求項1記載のリニアセンサ。
- 前記E型コア(31)の前記コア幅方向(C)に沿うコア幅寸法(W1)は、前記長手状磁性部材(40)の幅寸法(W2)より大であることを特徴とする請求項1又は2記載のリニアセンサ。
- 前記第2突出歯部(33)に設けられている前記励磁コイル(2B)の外周には、第1、第2補正コイル(50,51)が筒状でかつ二層状に設けられていることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のリニアセンサ。
- 前記第2突出歯部(33)に設けられている前記励磁コイル(2B)の下方位置には、各々独立した一対の輪状ボビン(53,54)を介して第1、第2補正コイル(50,51)が前記第2突出歯部(33)の長手方向(G)に沿って積層されていることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のリニアセンサ。
- 前記第2突出歯部(33)に設けられている前記励磁コイル(2B)の下方位置には、前記励磁コイル(2B)を設けるための励磁コイル用ボビン(52)と一体に形成された補正コイル用ボビン(53C)を介して第1、第2補正コイル(50,51)が前記第2突出歯部(33)の長手方向(G)と直交する方向に沿って積層されていることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のリニアセンサ。
- 前記第2突出歯部(33)に設けられている前記励磁コイル(2B)の下方位置には、前記励磁コイル(2B)を設けるための励磁コイル用ボビン(52)と一体に形成された補正コイル用ボビン(53A,53B)を介して第1、第2補正コイル(50,51)が前記第2突出歯部(33)の長手方向(G)と沿う方向において積層されていることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のリニアセンサ。
- 前記各スケール(40A〜40C)は長手状磁性部材(40)と一体に形成されていることを特徴とする請求項1ないし7の何れかに記載のリニアセンサ。
- 前記各スケール(40A〜40C)は長手状磁性部材(40)とは別体で設けられ、各スケール(40A〜40C)の位置を調整できることを特徴とする請求項1ないし7の何れかに記載のリニアセンサ。
- 前記各スケール(40A〜40C)の中、第1、第3スケール(40A,40C)は長手状磁性部材(40)とは別体で位置を調整でき、第2スケール(40B)は長手状磁性部材(40)と一体であることを特徴とする請求項1ないし7の何れかに記載のリニアセンサ。
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