リニア位置センサ
【課題】従来のリニア位置センサは、複雑な構造が必要となり、信頼性が低くなっている。
【解決手段】本発明によるリニア位置センサでは、スケール方向３に沿う第１位置２６での第１スケール内ギャップ２４の幅と第２スケール内ギャップ２５の幅との組み合わせが、スケール方向３に沿う第２位置２７での第１スケール内ギャップ２４の幅と第２スケール内ギャップ２５の幅との組み合わせと異なるように第１〜第３スケール部材２１〜２３が配置されており、演算部３１が、第１検出コイル１５からの信号１５ａと第２検出コイル１６からの信号１６ａとに基づいて、スケール方向３に沿う検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出する構成である。
【解決手段】本発明によるリニア位置センサでは、スケール方向３に沿う第１位置２６での第１スケール内ギャップ２４の幅と第２スケール内ギャップ２５の幅との組み合わせが、スケール方向３に沿う第２位置２７での第１スケール内ギャップ２４の幅と第２スケール内ギャップ２５の幅との組み合わせと異なるように第１〜第３スケール部材２１〜２３が配置されており、演算部３１が、第１検出コイル１５からの信号１５ａと第２検出コイル１６からの信号１６ａとに基づいて、スケール方向３に沿う検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出する構成である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニア位置センサに関し、特に、スケール方向に沿う第１位置での第１スケール内ギャップの幅と第２スケール内ギャップの幅との組み合わせが、スケール方向に沿う第２位置での第１スケール内ギャップの幅と第２スケール内ギャップの幅との組み合わせと異なるように第１〜第３スケール部材が設けられるように構成することで、検出ステータとスケール体との間のギャップが広くとることができ、適用範囲を広くできるようにするための新規な改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられていたこの種のリニア位置センサとしては、例えば下記の特許文献１等に記載された構成が挙げられる。このような構成のセンサでは、検出ステータとスケール体との間のギャップ長の変化が位置検出信号として利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３１４６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来のリニア位置センサでは、検出ステータとスケール体との間のギャップ長の変化を位置検出信号として利用しているので、検出ステータとスケール体との間のギャップを広くするとギャップ長の変化による位置検出信号が小さくなってしまう。このため、検出ステータとスケール体との間のギャップが広くとることができず、適用対象の制限の原因となっている。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、検出ステータとスケール体との間のギャップを広くでき、適用範囲を広くできるリニア位置センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るリニア位置センサは、検出ステータとスケール体とがギャップを介して互いに対向して配置され、前記検出ステータとスケール体とのスケール方向に沿う相対的な位置が検出されるリニア位置センサであって、前記検出ステータに設けられたステータコアと、前記スケール方向に直交する幅方向に沿って前記第１突部が間に位置されるように互いに離間して前記ステータコアに設けられた第２及び第３突部と、前記第１突部に巻回された励磁コイルと、前記第２突部に巻回された第１検出コイルと、前記第３突部に巻回された第２検出コイルと、前記スケール体に設けられ、前記第１〜第３突部にそれぞれ対向するように前記幅方向に沿って互いに離間されて配置された第１〜第３スケール部材と、前記第１スケール部材と前記第２スケール部材との間に設けられた第１スケール内ギャップと、前記第１スケール部材と前記第３スケール部材との間に設けられた第２スケール内ギャップと、前記第１及び第２検出コイルに接続された演算部とを備え、前記第１〜第３スケール部材は、前記スケール方向に沿う第１位置での前記第１スケール内ギャップの幅と前記第２スケール内ギャップの幅との組み合わせが、前記スケール方向に沿う第２位置での前記第１スケール内ギャップの幅と前記第２スケール内ギャップの幅との組み合わせと異なるように設けられており、前記演算部は、前記第１検出コイルからの信号と前記第２検出コイルからの信号とに基づいて、前記スケール方向に沿う前記検出ステータと前記スケール体との相対的な位置を検出する。
【０００７】
また、前記第１〜第３スケール部材は、前記スケール方向に沿う前記スケール体の一端から他端に向かうにつれて前記第１及び第２スケール内ギャップのいずれか一方が狭くなるとともに他方が広くなるように設けられている。
【０００８】
また、前記第１突部に巻回された第１及び第２オフセット調節コイルをさらに備え、前記演算部は、前記第１検出コイルからの信号と前記第１オフセット調節コイルからの信号との差、及び前記第２検出コイルからの信号と前記第２オフセット調節コイルからの信号との差に基づいて、前記スケール方向に沿う前記検出ステータと前記スケール体との相対的な位置を検出する。
【０００９】
また、前記励磁コイル、前記第１オフセット調節コイル、及び前記第２オフセット調節コイルが巻回された第１ボビンと、前記第１検出コイルが巻回された第２ボビンと、前記第２検出コイルが巻回された第３ボビンとをさらに備え、前記励磁コイル、前記第１オフセット調節コイル、前記第２オフセット調節コイル、前記第１検出コイル、及び前記第２検出コイルは、前記第１〜第３ボビンが前記第１〜第３突部に挿入されることで、前記第１〜第３ボビンを介して前記第１〜第３突部に巻回される。
また、前記励磁コイル、前記第１オフセット調節コイル、及び前記第２オフセット調節コイルは、前記第１ボビンの径方向に沿って互いに重ねられて前記第１ボビンに巻回されている。
また、前記第１ボビンには、互いに別体に設けられるとともに、前記第１突部の長手方向に沿って互いに重ねて配置された励磁コイル用ボビン部、第１調節コイル用ボビン部、及び第２調節コイル用ボビン部が含まれており、前記励磁コイル、前記第１オフセット調節コイル、及び前記第２オフセット調節コイルは、前記励磁コイル用ボビン部、前記第１調節コイル用ボビン部、及び前記第２調節コイル用ボビン部に巻回されることで、前記長手方向に沿って積層配置されている。
また、前記第１ボビンには、互いに一体に設けられるとともに、前記第１突部の長手方向に沿って互いに重ねて配置された励磁コイル用ボビン部、第１調節コイル用ボビン部、及び第２調節コイル用ボビン部が含まれており、前記励磁コイル、前記第１オフセット調節コイル、及び前記第２オフセット調節コイルは、前記励磁コイル用ボビン部、前記第１調節コイル用ボビン部、及び前記第２調節コイル用ボビン部に巻回されることで、前記長手方向に沿って積層配置されている。
また、前記第１ボビンには、互いに一体に設けられるとともに、前記第１突部の長手方向に沿って互いに重ねて配置された励磁コイル用ボビン部と調節コイル用ボビン部とが含まれており、前記励磁コイルは、前記励磁コイル用ボビン部に巻回され、前記第１及び第２オフセット調節コイルは、前記調節コイル用ボビン部の径方向に沿って互いに重ねられて前記調節コイル用ボビン部に巻回されている。
【００１０】
また、前記励磁コイルが巻回された第１ボビンと、前記第１検出コイルが巻回された第２ボビンと、前記第２検出コイルが巻回された第３ボビンとをさらに備え、前記励磁コイル、前記第１検出コイル、及び前記第２検出コイルは、前記第１〜第３ボビンが前記第１〜第３突部に挿入されることで、前記第１〜第３ボビンを介して前記第１〜第３突部に巻回されている。
また、前記第１〜第３スケール部材は、鋼板、珪素鋼板、又はパーマロイからなる薄板が前記スケール方向に沿って積層されることにより作成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のリニア位置センサによれば、スケール方向に沿う第１位置での第１スケール内ギャップの幅と第２スケール内ギャップの幅との組み合わせが、スケール方向に沿う第２位置での第１スケール内ギャップの幅と第２スケール内ギャップの幅との組み合わせと異なるように第１〜第３スケール部材が配置されるので、第１検出コイルからの信号と第２検出コイルからの信号とに基づいて、スケール方向に沿う検出ステータとスケール体との相対的な位置を検出することができる。すなわち、検出ステータとスケール体との間のギャップに拘わらず検出ステータとスケール体との相対的な位置を検出できるので、検出ステータとスケール体との間のギャップを広くでき、適用範囲を広くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１によるリニア位置センサを示す斜視図である。
【図２】図１のステータコアの断面図である。
【図３】図１の第１及び第２スケール内ギャップを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態２によるリニア位置センサの要部の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３によるリニア位置センサの要部の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４によるリニア位置センサの要部の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態５によるリニア位置センサの要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１によるリニア位置センサを示す斜視図であり、図２は図１のステータコアの断面図であり、図３は図１の第１及び第２スケール内ギャップを示す斜視図である。図１において、リニア位置センサには、ギャップ５を介して互いに対向して配置された検出ステータ１とスケール体２とが設けられている。これら検出ステータ１とスケール体２は、スケール方向３に沿って相対的に変位可能に設けられている。すなわち、検出ステータ１及びスケール体２のいずれか一方に直線的な変位の検出が必要とされる被検出体（図示せず）が接続され、この被検出体に接続された一方が他方に対して変位されるように構成されている。
【００１４】
検出ステータ１は、Ｅ字形状の複数の磁性板部材（珪素鋼板）が積層されることで形成されたステータコア１０（Ｅ型コア）を有している。なお、ステータコア１０は、パーマロイ又は圧粉鉄心によって作成されてもよい。このステータコア１０には第１〜第３突部１１〜１３が設けられており、第１突部１１は、スケール方向３に直交する幅方向４に沿うステータコア１０の中央位置に配置され、第２及び第３突部１２，１３は、幅方向４に沿って第１突部１１が間に位置されるように互いに離間して配置されている。すなわち、第２及び第３突部１２，１３は、第１突部１１の両側に分けて配置されている。
【００１５】
第１突部１１には励磁コイル１４が巻回され、第２突部１２には第１検出コイル１５が巻回され、第３突部１３には第２検出コイル１６が巻回されている。具体的には、図２に示すように、励磁コイル１４、第１検出コイル１５、及び第２検出コイル１６は、第１〜第３ボビン１１０〜１３０を介して第１〜第３突部１１〜１３に巻回されている。第１〜第３ボビン１１０〜１３０は、各コイル１４〜１６が予め巻回された状態で第１〜第３突部１１〜１３に挿入されている。
【００１６】
図１に戻り、スケール体２には、スケール方向３に沿って延在された磁性板部材からなる第１〜第３スケール部材２１〜２３が設けられている。詳細に説明すると、第１〜第３スケール部材２１〜２３は、鋼板、珪素鋼板、又はパーマロイからなる薄板がスケール方向３に沿って積層されることにより作成されている。これら第１〜第３スケール部材２１〜２３は、第１〜第３突部１１〜１３にそれぞれ対向するように幅方向４に沿って互いに離間されて配置されている。具体的には、第１スケール部材２１は第１突部１１に対向するように配置され、第２及び第３スケール部材２２，２３は第２及び第３突部１２，１３にそれぞれ対向するように第１スケール部材２１の側方に配置されている。
【００１７】
第１スケール部材２１と第２スケール部材２２との間には、第１スケール内ギャップ２４が形成され、第１スケール部材２１と第３スケール部材２３との間には、第２スケール内ギャップ２５が形成されている。なお、この実施の形態では、第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５はエアギャップである。
【００１８】
図３に示すように、第１〜第３スケール部材２１〜２３は、スケール方向３に沿う第１位置２６（任意位置）での第１スケール内ギャップ２４の幅と第２スケール内ギャップ２５の幅との組み合わせが、スケール方向３に沿う第２位置２７（他の任意位置）での第１スケール内ギャップ２４の幅と第２スケール内ギャップ２５の幅との組み合わせと異なるように設けられている。具体的には、第１〜第３スケール部材２１〜２３は、スケール方向３に沿うスケール体２の一端２ａから他端２ｂに向かうにつれて第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５のいずれか一方（第１スケール内ギャップ２４）が狭くなるとともに他方（第２スケール内ギャップ２５）が広くなるように配置されている。
【００１９】
図１に戻り、励磁コイル１４には励磁回路３０が接続されており、第１及び第２検出コイル１５，１６には演算部３１が接続されている。励磁回路３０は、励磁コイル１４に励磁電流３０ａを入力して、励磁コイル１４から磁束を発生させるものである。励磁コイル１４からの磁束は、第１スケール部材２１、第１スケール内ギャップ２４、及び第２スケール部材２２を含む磁路を通って第１検出コイル１５を通過するとともに、第１スケール部材２１、第２スケール内ギャップ２５、及び第３スケール部材２３を含む磁路を通って第２検出コイル１６を通過する。なお、第１〜第３スケール部材２１〜２３が、鋼板、珪素鋼板、又はパーマロイからなる薄板がスケール方向３に沿って積層されることにより作成されているので、励磁コイル１４からの磁束がスケール方向３に沿って流れることが妨げられている。
【００２０】
ここで、第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５の幅は、第１及び第２検出コイル１５，１６を通過する磁束の大きさに大きく影響を与える。すなわち、上記のように第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５が形成されるように第１〜第３スケール部材２１〜２３が設けられることで、スケール方向３に沿う任意位置における第１検出コイル１５からの信号１５ａと第２検出コイル１６からの信号１６ａとの組み合わせが、他の任意位置における組み合わせと異なるように構成されている。
【００２１】
演算部３１は、第１検出コイル１５からの信号１５ａと第２検出コイル１６からの信号１６ａとに基づいて、スケール方向３に沿う検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出する。具体的には、第１検出コイル１５からの信号１５ａの電圧値をＶａとし、第２検出コイル１６からの信号１６ａの電圧値をＶｂとした場合、演算部３１は、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の比の演算を行うことで検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出する。
【００２２】
このようなリニア位置センサでは、スケール方向３に沿う第１位置２６での第１スケール内ギャップ２４の幅と第２スケール内ギャップ２５の幅との組み合わせが、スケール方向３に沿う第２位置２７での第１スケール内ギャップ２４の幅と第２スケール内ギャップ２５の幅との組み合わせと異なるように第１〜第３スケール部材２１〜２３が配置されるので、第１検出コイル１５からの信号１５ａと第２検出コイル１６からの信号１６ａとに基づいて、スケール方向３に沿う検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出することができる。すなわち、検出ステータ１とスケール体２との間のギャップ５に拘わらず検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出できるので、検出ステータとスケール体との間のギャップを広くでき、適用範囲を広くできる。また、従来のギャップ長変動タイプ、もしくは歯付スケールタイプと比べて、コイル数を少なくでき、スケール体２の構成も単純にできる。
【００２３】
また、スケール方向３に沿うスケール体２の一端２ａから他端２ｂに向かうにつれて第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５のいずれか一方が狭くなるとともに他方が広くなるように第１〜第３スケール部材２１〜２３が配置されているので、第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５の幅の組み合わせをより確実に異なるようにすることができ、より確実に信頼性を向上できる。また、検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置に拘わらず第１及び第２検出コイル１５，１６からの信号１５ａ，１６ａの合計値を一定にでき、ギャップ５の変動により強い耐性を得ることができる。
【００２４】
さらに、励磁コイル１４、第１検出コイル１５、及び第２検出コイル１６は、第１〜第３ボビン１１０〜１３０が第１〜第３突部１１〜１３に挿入されることで、第１〜第３ボビン１１０〜１３０を介して第１〜第３突部１１〜１３に巻回されているので、予め各コイル１４〜１６が巻回された各ボビン１１０〜１３０を各突部１１〜１３に挿入することで各コイル１４〜１６の各突部１１〜１３への巻回を完了でき、製造工程を簡略化できる。
【００２５】
さらにまた、第１〜第３スケール部材２１〜２３は、鋼板、珪素鋼板、又はパーマロイからなる薄板がスケール方向３に沿って積層されることにより作成されているので、励磁コイル１４からの磁束がスケール方向３に沿って流れることを妨げることができ、検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置の検出精度を向上できる。
【００２６】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２によるリニア位置センサの要部の断面図である。実施の形態１では、第１突部１１に励磁コイル１４のみが巻回される構成を説明したが、この実施の形態２の構成では、図４に示すように、第１突部１１には、励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、及び第２オフセット調節コイル１８が、第１ボビン１１０を介して第１突部１１に巻回されている。具体的には、励磁コイル１４が第１ボビン１１０に直接巻回され、第１オフセット調節コイル１７が第１ボビン１１０の径方向１１０ａに沿って励磁コイル１４に重ねて巻回され、第２オフセット調節コイル１８が径方向１１０ａに沿って第１オフセット調節コイル１７に重ねて巻回されている。第１及び第２オフセット調節コイル１７，１８は、第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５の幅の変動に拘わらず、励磁コイル１４から磁束によって発生する一定の起電力を検出するものである。
【００２７】
演算部３１は、第１検出コイル１５からの信号１５ａと第１オフセット調節コイル１７からの信号１７ａとの差（第１差分と呼ぶ）を求める。この第１差分は、該第１差分が求められた時点での検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置における第１スケール内ギャップ２４の幅を直接的に示す値となる。同様に、演算部３１は、第１検出コイル１５からの信号１５ａと第２オフセット調節コイル１７からの信号１７ａとの差（第２差分と呼ぶ）を求める。この第２差分は、該第２差分が求められた時点での検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置における第２スケール内ギャップ２５の幅を直接的に示す値となる。
【００２８】
また、演算部３１は、上述した第１差分と第２差分とを増幅するとともに、これら第１差分と第２差分とに基づいて、スケール方向３に沿う検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出する。具体的には、第１及び第２検出コイル１５，１６からの信号１５ａ，１６ａの電圧値をＶａ，Ｖｂとし、第１及び第２オフセット調節コイル１７，１８からの信号１７ａ，１８ａの電圧値をＶｏ１，Ｖｏ２とした場合、演算部３１は、第１差分をＶａ’＝Ｖａ−Ｖｏ１として求めるとともに、第２差分をＶｂ’＝Ｖｂ−Ｖｏ２として求め、（Ｖａ’−Ｖｂ’）／（Ｖａ’＋Ｖｂ’）の比の演算を行うことで検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出する。上記のようにＶｏ１，Ｖｏ２がＶａ，Ｖｂから減算されることで、比（Ｖａ’−Ｖｂ’）／（Ｖａ’＋Ｖｂ’）をより大きくでき、相対的な位置の検出精度を向上できる。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２９】
このようなリニア位置センサでは、演算部３１は、第１検出コイル１５からの信号１５ａと第１オフセット調節コイル１７からの信号１７ａとの差、及び第２検出コイル１６からの信号１６ａと第２オフセット調節コイル１８からの信号１８ａとの差に基づいて、スケール方向３に沿う検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出するので、検出ステータ１とスケール体２との相対的な変位に伴う第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５の幅の変動に起因する信号変化をより確実に得ることができ、信頼性をさらに向上できる。
【００３０】
また、励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、第２オフセット調節コイル１８、第１検出コイル１５、及び第２検出コイル１６は、第１〜第３ボビン１１０〜１３０が第１〜第３突部１１〜１３に挿入されることで、第１〜第３ボビン１１０〜１３０を介して第１〜第３突部１１〜１３に巻回されるので、予め各コイル１４〜１８が巻回された各ボビン１１０〜１３０を各突部１１〜１３に挿入することで各コイル１４〜１８の各突部１１〜１３への巻回を完了でき、製造工程を簡略化できる。
【００３１】
さらに、励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、及び第２オフセット調節コイル１８は、第１ボビン１１０の径方向１１０ａに沿って互いに重ねられて第１ボビン１１０に巻回されているので、第１ボビン１１０の形状を簡略化でき、製造コストを低減できる。
【００３２】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３によるリニア位置センサの要部の断面図である。実施の形態２では、励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、及び第２オフセット調節コイル１８が径方向１１０ａに沿って互いに重ねられて配置されている形態を説明したが、この実施の形態３のリニア位置センサでは、励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、及び第２オフセット調節コイル１８が第１突部１１の長手方向１１ａに沿って積層配置されている。
【００３３】
具体的に説明すると、この実施の形態３の第１ボビン１１０には、励磁コイル用ボビン部１１１、第１調節コイル用ボビン部１１２、及び第２調節コイル用ボビン部１１３が設けられている。これら励磁コイル用ボビン部１１１、第１調節コイル用ボビン部１１２、及び第２調節コイル用ボビン部１１３は、互いに別体に設けられており、第１突部の長手方向１１ａに沿って互いに重ねて配置されている。励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、及び第２オフセット調節コイル１８は、互いに別体に設けられたこれらの励磁コイル用ボビン部１１１、第１調節コイル用ボビン部１１２、及び第２調節コイル用ボビン部１１３に巻回されることで、長手方向１１ａに沿って積層配置されている。その他の構成は、実施の形態２と同様である。
【００３４】
このようなリニア位置センサでは、励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、及び第２オフセット調節コイル１８は、互いに別体に設けられたこれらの励磁コイル用ボビン部１１１、第１調節コイル用ボビン部１１２、及び第２調節コイル用ボビン部１１３に巻回されるので、コイル１４，１７，１８のいずれかに製造時に断線が生じていたとしても断線が生じたコイル１４，１７，１８に対応するボビン１１１〜１１３のみを交換すればよく、廃棄される部品のコストを低減できる。
【００３５】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４によるリニア位置センサの要部の断面図である。実施の形態３では、励磁コイル用ボビン部１１１、第１調節コイル用ボビン部１１２、及び第２調節コイル用ボビン部１１３が互いに別体に設けられる構成を説明したが、図６に示すように、励磁コイル用ボビン部１１１、第１調節コイル用ボビン部１１２、及び第２調節コイル用ボビン部１１３を互いに別体に設けることもできる。その他の構成は、実施の形態３と同様である。
【００３６】
このようなリニア位置センサでは、励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、及び第２オフセット調節コイル１８は、互いに一体に設けられた励磁コイル用ボビン部１１１、第１調節コイル用ボビン部１１２、及び第２調節コイル用ボビン部１１３に巻回されるので、管理する部品点数を低減でき、管理コストを低減できる。
【００３７】
実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５によるリニア位置センサの要部の断面図である。実施の形態３，４では、第１オフセット調節コイル１７及び第２オフセット調節コイル１８が長手方向１１ａに沿って積層配置される構成を説明したが、図７に示すように、これら第１オフセット調節コイル１７及び第２オフセット調節コイル１８は、長手方向１１ａに直交する方向に積層配置されてもよい。
【００３８】
具体的に説明すると、この実施の形態５の第１ボビン１１０には、励磁コイル用ボビン部１１１と調節コイル用ボビン部１１４とが設けられている。これら励磁コイル用ボビン部１１１と調節コイル用ボビン部１１４とは、互いに一体に設けられており、第１突部の長手方向１１ａに沿って互いに重ねて配置されている。励磁コイル１４は励磁コイル用ボビン部１１１に巻回され、第１オフセット調節コイル１７及び第２オフセット調節コイル１８は、調節コイル用ボビン部１１４の径方向１１４ａに沿って互いに重ねられて調節コイル用ボビン部１１４に巻回されている。その他の構成は、実施の形態３，４と同様である。
【００３９】
このようなリニア位置センサでは、励磁コイル１４は励磁コイル用ボビン部１１１に巻回され、第１オフセット調節コイル１７及び第２オフセット調節コイル１８は、調節コイル用ボビン部１１４の径方向１１４ａに沿って互いに重ねられて調節コイル用ボビン部１１４に巻回されているので、実施の形態３，４の構成に比べて第１ボビン１１０の形状を簡素にでき、製造コストを低減できる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 検出ステータ
２ スケール体
３ スケール方向
５ ギャップ
１０ ステータコア
１１〜１３ 第１〜第３突部
１４ 励磁コイル
１５，１６ 第１及び第２検出コイル
１７，１８ 第１及び第２オフセット調節コイル
２１〜２３ 第１〜第３スケール部材
２４，２５ 第１及び第２スケール内ギャップ
３１ 演算部
１１０ 第１ボビン
１１１ 励磁コイル用ボビン部
１１２，１１３ 第１及び第２調節コイル用ボビン部
１１４ 調節コイル用ボビン部
１２０ 第２ボビン
１３０ 第３ボビン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニア位置センサに関し、特に、スケール方向に沿う第１位置での第１スケール内ギャップの幅と第２スケール内ギャップの幅との組み合わせが、スケール方向に沿う第２位置での第１スケール内ギャップの幅と第２スケール内ギャップの幅との組み合わせと異なるように第１〜第３スケール部材が設けられるように構成することで、検出ステータとスケール体との間のギャップが広くとることができ、適用範囲を広くできるようにするための新規な改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられていたこの種のリニア位置センサとしては、例えば下記の特許文献１等に記載された構成が挙げられる。このような構成のセンサでは、検出ステータとスケール体との間のギャップ長の変化が位置検出信号として利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３１４６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来のリニア位置センサでは、検出ステータとスケール体との間のギャップ長の変化を位置検出信号として利用しているので、検出ステータとスケール体との間のギャップを広くするとギャップ長の変化による位置検出信号が小さくなってしまう。このため、検出ステータとスケール体との間のギャップが広くとることができず、適用対象の制限の原因となっている。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、検出ステータとスケール体との間のギャップを広くでき、適用範囲を広くできるリニア位置センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るリニア位置センサは、検出ステータとスケール体とがギャップを介して互いに対向して配置され、前記検出ステータとスケール体とのスケール方向に沿う相対的な位置が検出されるリニア位置センサであって、前記検出ステータに設けられたステータコアと、前記スケール方向に直交する幅方向に沿って前記第１突部が間に位置されるように互いに離間して前記ステータコアに設けられた第２及び第３突部と、前記第１突部に巻回された励磁コイルと、前記第２突部に巻回された第１検出コイルと、前記第３突部に巻回された第２検出コイルと、前記スケール体に設けられ、前記第１〜第３突部にそれぞれ対向するように前記幅方向に沿って互いに離間されて配置された第１〜第３スケール部材と、前記第１スケール部材と前記第２スケール部材との間に設けられた第１スケール内ギャップと、前記第１スケール部材と前記第３スケール部材との間に設けられた第２スケール内ギャップと、前記第１及び第２検出コイルに接続された演算部とを備え、前記第１〜第３スケール部材は、前記スケール方向に沿う第１位置での前記第１スケール内ギャップの幅と前記第２スケール内ギャップの幅との組み合わせが、前記スケール方向に沿う第２位置での前記第１スケール内ギャップの幅と前記第２スケール内ギャップの幅との組み合わせと異なるように設けられており、前記演算部は、前記第１検出コイルからの信号と前記第２検出コイルからの信号とに基づいて、前記スケール方向に沿う前記検出ステータと前記スケール体との相対的な位置を検出する。
【０００７】
また、前記第１〜第３スケール部材は、前記スケール方向に沿う前記スケール体の一端から他端に向かうにつれて前記第１及び第２スケール内ギャップのいずれか一方が狭くなるとともに他方が広くなるように設けられている。
【０００８】
また、前記第１突部に巻回された第１及び第２オフセット調節コイルをさらに備え、前記演算部は、前記第１検出コイルからの信号と前記第１オフセット調節コイルからの信号との差、及び前記第２検出コイルからの信号と前記第２オフセット調節コイルからの信号との差に基づいて、前記スケール方向に沿う前記検出ステータと前記スケール体との相対的な位置を検出する。
【０００９】
また、前記励磁コイル、前記第１オフセット調節コイル、及び前記第２オフセット調節コイルが巻回された第１ボビンと、前記第１検出コイルが巻回された第２ボビンと、前記第２検出コイルが巻回された第３ボビンとをさらに備え、前記励磁コイル、前記第１オフセット調節コイル、前記第２オフセット調節コイル、前記第１検出コイル、及び前記第２検出コイルは、前記第１〜第３ボビンが前記第１〜第３突部に挿入されることで、前記第１〜第３ボビンを介して前記第１〜第３突部に巻回される。
また、前記励磁コイル、前記第１オフセット調節コイル、及び前記第２オフセット調節コイルは、前記第１ボビンの径方向に沿って互いに重ねられて前記第１ボビンに巻回されている。
また、前記第１ボビンには、互いに別体に設けられるとともに、前記第１突部の長手方向に沿って互いに重ねて配置された励磁コイル用ボビン部、第１調節コイル用ボビン部、及び第２調節コイル用ボビン部が含まれており、前記励磁コイル、前記第１オフセット調節コイル、及び前記第２オフセット調節コイルは、前記励磁コイル用ボビン部、前記第１調節コイル用ボビン部、及び前記第２調節コイル用ボビン部に巻回されることで、前記長手方向に沿って積層配置されている。
また、前記第１ボビンには、互いに一体に設けられるとともに、前記第１突部の長手方向に沿って互いに重ねて配置された励磁コイル用ボビン部、第１調節コイル用ボビン部、及び第２調節コイル用ボビン部が含まれており、前記励磁コイル、前記第１オフセット調節コイル、及び前記第２オフセット調節コイルは、前記励磁コイル用ボビン部、前記第１調節コイル用ボビン部、及び前記第２調節コイル用ボビン部に巻回されることで、前記長手方向に沿って積層配置されている。
また、前記第１ボビンには、互いに一体に設けられるとともに、前記第１突部の長手方向に沿って互いに重ねて配置された励磁コイル用ボビン部と調節コイル用ボビン部とが含まれており、前記励磁コイルは、前記励磁コイル用ボビン部に巻回され、前記第１及び第２オフセット調節コイルは、前記調節コイル用ボビン部の径方向に沿って互いに重ねられて前記調節コイル用ボビン部に巻回されている。
【００１０】
また、前記励磁コイルが巻回された第１ボビンと、前記第１検出コイルが巻回された第２ボビンと、前記第２検出コイルが巻回された第３ボビンとをさらに備え、前記励磁コイル、前記第１検出コイル、及び前記第２検出コイルは、前記第１〜第３ボビンが前記第１〜第３突部に挿入されることで、前記第１〜第３ボビンを介して前記第１〜第３突部に巻回されている。
また、前記第１〜第３スケール部材は、鋼板、珪素鋼板、又はパーマロイからなる薄板が前記スケール方向に沿って積層されることにより作成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のリニア位置センサによれば、スケール方向に沿う第１位置での第１スケール内ギャップの幅と第２スケール内ギャップの幅との組み合わせが、スケール方向に沿う第２位置での第１スケール内ギャップの幅と第２スケール内ギャップの幅との組み合わせと異なるように第１〜第３スケール部材が配置されるので、第１検出コイルからの信号と第２検出コイルからの信号とに基づいて、スケール方向に沿う検出ステータとスケール体との相対的な位置を検出することができる。すなわち、検出ステータとスケール体との間のギャップに拘わらず検出ステータとスケール体との相対的な位置を検出できるので、検出ステータとスケール体との間のギャップを広くでき、適用範囲を広くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１によるリニア位置センサを示す斜視図である。
【図２】図１のステータコアの断面図である。
【図３】図１の第１及び第２スケール内ギャップを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態２によるリニア位置センサの要部の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３によるリニア位置センサの要部の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４によるリニア位置センサの要部の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態５によるリニア位置センサの要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１によるリニア位置センサを示す斜視図であり、図２は図１のステータコアの断面図であり、図３は図１の第１及び第２スケール内ギャップを示す斜視図である。図１において、リニア位置センサには、ギャップ５を介して互いに対向して配置された検出ステータ１とスケール体２とが設けられている。これら検出ステータ１とスケール体２は、スケール方向３に沿って相対的に変位可能に設けられている。すなわち、検出ステータ１及びスケール体２のいずれか一方に直線的な変位の検出が必要とされる被検出体（図示せず）が接続され、この被検出体に接続された一方が他方に対して変位されるように構成されている。
【００１４】
検出ステータ１は、Ｅ字形状の複数の磁性板部材（珪素鋼板）が積層されることで形成されたステータコア１０（Ｅ型コア）を有している。なお、ステータコア１０は、パーマロイ又は圧粉鉄心によって作成されてもよい。このステータコア１０には第１〜第３突部１１〜１３が設けられており、第１突部１１は、スケール方向３に直交する幅方向４に沿うステータコア１０の中央位置に配置され、第２及び第３突部１２，１３は、幅方向４に沿って第１突部１１が間に位置されるように互いに離間して配置されている。すなわち、第２及び第３突部１２，１３は、第１突部１１の両側に分けて配置されている。
【００１５】
第１突部１１には励磁コイル１４が巻回され、第２突部１２には第１検出コイル１５が巻回され、第３突部１３には第２検出コイル１６が巻回されている。具体的には、図２に示すように、励磁コイル１４、第１検出コイル１５、及び第２検出コイル１６は、第１〜第３ボビン１１０〜１３０を介して第１〜第３突部１１〜１３に巻回されている。第１〜第３ボビン１１０〜１３０は、各コイル１４〜１６が予め巻回された状態で第１〜第３突部１１〜１３に挿入されている。
【００１６】
図１に戻り、スケール体２には、スケール方向３に沿って延在された磁性板部材からなる第１〜第３スケール部材２１〜２３が設けられている。詳細に説明すると、第１〜第３スケール部材２１〜２３は、鋼板、珪素鋼板、又はパーマロイからなる薄板がスケール方向３に沿って積層されることにより作成されている。これら第１〜第３スケール部材２１〜２３は、第１〜第３突部１１〜１３にそれぞれ対向するように幅方向４に沿って互いに離間されて配置されている。具体的には、第１スケール部材２１は第１突部１１に対向するように配置され、第２及び第３スケール部材２２，２３は第２及び第３突部１２，１３にそれぞれ対向するように第１スケール部材２１の側方に配置されている。
【００１７】
第１スケール部材２１と第２スケール部材２２との間には、第１スケール内ギャップ２４が形成され、第１スケール部材２１と第３スケール部材２３との間には、第２スケール内ギャップ２５が形成されている。なお、この実施の形態では、第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５はエアギャップである。
【００１８】
図３に示すように、第１〜第３スケール部材２１〜２３は、スケール方向３に沿う第１位置２６（任意位置）での第１スケール内ギャップ２４の幅と第２スケール内ギャップ２５の幅との組み合わせが、スケール方向３に沿う第２位置２７（他の任意位置）での第１スケール内ギャップ２４の幅と第２スケール内ギャップ２５の幅との組み合わせと異なるように設けられている。具体的には、第１〜第３スケール部材２１〜２３は、スケール方向３に沿うスケール体２の一端２ａから他端２ｂに向かうにつれて第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５のいずれか一方（第１スケール内ギャップ２４）が狭くなるとともに他方（第２スケール内ギャップ２５）が広くなるように配置されている。
【００１９】
図１に戻り、励磁コイル１４には励磁回路３０が接続されており、第１及び第２検出コイル１５，１６には演算部３１が接続されている。励磁回路３０は、励磁コイル１４に励磁電流３０ａを入力して、励磁コイル１４から磁束を発生させるものである。励磁コイル１４からの磁束は、第１スケール部材２１、第１スケール内ギャップ２４、及び第２スケール部材２２を含む磁路を通って第１検出コイル１５を通過するとともに、第１スケール部材２１、第２スケール内ギャップ２５、及び第３スケール部材２３を含む磁路を通って第２検出コイル１６を通過する。なお、第１〜第３スケール部材２１〜２３が、鋼板、珪素鋼板、又はパーマロイからなる薄板がスケール方向３に沿って積層されることにより作成されているので、励磁コイル１４からの磁束がスケール方向３に沿って流れることが妨げられている。
【００２０】
ここで、第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５の幅は、第１及び第２検出コイル１５，１６を通過する磁束の大きさに大きく影響を与える。すなわち、上記のように第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５が形成されるように第１〜第３スケール部材２１〜２３が設けられることで、スケール方向３に沿う任意位置における第１検出コイル１５からの信号１５ａと第２検出コイル１６からの信号１６ａとの組み合わせが、他の任意位置における組み合わせと異なるように構成されている。
【００２１】
演算部３１は、第１検出コイル１５からの信号１５ａと第２検出コイル１６からの信号１６ａとに基づいて、スケール方向３に沿う検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出する。具体的には、第１検出コイル１５からの信号１５ａの電圧値をＶａとし、第２検出コイル１６からの信号１６ａの電圧値をＶｂとした場合、演算部３１は、（Ｖａ−Ｖｂ）／（Ｖａ＋Ｖｂ）の比の演算を行うことで検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出する。
【００２２】
このようなリニア位置センサでは、スケール方向３に沿う第１位置２６での第１スケール内ギャップ２４の幅と第２スケール内ギャップ２５の幅との組み合わせが、スケール方向３に沿う第２位置２７での第１スケール内ギャップ２４の幅と第２スケール内ギャップ２５の幅との組み合わせと異なるように第１〜第３スケール部材２１〜２３が配置されるので、第１検出コイル１５からの信号１５ａと第２検出コイル１６からの信号１６ａとに基づいて、スケール方向３に沿う検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出することができる。すなわち、検出ステータ１とスケール体２との間のギャップ５に拘わらず検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出できるので、検出ステータとスケール体との間のギャップを広くでき、適用範囲を広くできる。また、従来のギャップ長変動タイプ、もしくは歯付スケールタイプと比べて、コイル数を少なくでき、スケール体２の構成も単純にできる。
【００２３】
また、スケール方向３に沿うスケール体２の一端２ａから他端２ｂに向かうにつれて第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５のいずれか一方が狭くなるとともに他方が広くなるように第１〜第３スケール部材２１〜２３が配置されているので、第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５の幅の組み合わせをより確実に異なるようにすることができ、より確実に信頼性を向上できる。また、検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置に拘わらず第１及び第２検出コイル１５，１６からの信号１５ａ，１６ａの合計値を一定にでき、ギャップ５の変動により強い耐性を得ることができる。
【００２４】
さらに、励磁コイル１４、第１検出コイル１５、及び第２検出コイル１６は、第１〜第３ボビン１１０〜１３０が第１〜第３突部１１〜１３に挿入されることで、第１〜第３ボビン１１０〜１３０を介して第１〜第３突部１１〜１３に巻回されているので、予め各コイル１４〜１６が巻回された各ボビン１１０〜１３０を各突部１１〜１３に挿入することで各コイル１４〜１６の各突部１１〜１３への巻回を完了でき、製造工程を簡略化できる。
【００２５】
さらにまた、第１〜第３スケール部材２１〜２３は、鋼板、珪素鋼板、又はパーマロイからなる薄板がスケール方向３に沿って積層されることにより作成されているので、励磁コイル１４からの磁束がスケール方向３に沿って流れることを妨げることができ、検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置の検出精度を向上できる。
【００２６】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２によるリニア位置センサの要部の断面図である。実施の形態１では、第１突部１１に励磁コイル１４のみが巻回される構成を説明したが、この実施の形態２の構成では、図４に示すように、第１突部１１には、励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、及び第２オフセット調節コイル１８が、第１ボビン１１０を介して第１突部１１に巻回されている。具体的には、励磁コイル１４が第１ボビン１１０に直接巻回され、第１オフセット調節コイル１７が第１ボビン１１０の径方向１１０ａに沿って励磁コイル１４に重ねて巻回され、第２オフセット調節コイル１８が径方向１１０ａに沿って第１オフセット調節コイル１７に重ねて巻回されている。第１及び第２オフセット調節コイル１７，１８は、第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５の幅の変動に拘わらず、励磁コイル１４から磁束によって発生する一定の起電力を検出するものである。
【００２７】
演算部３１は、第１検出コイル１５からの信号１５ａと第１オフセット調節コイル１７からの信号１７ａとの差（第１差分と呼ぶ）を求める。この第１差分は、該第１差分が求められた時点での検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置における第１スケール内ギャップ２４の幅を直接的に示す値となる。同様に、演算部３１は、第１検出コイル１５からの信号１５ａと第２オフセット調節コイル１７からの信号１７ａとの差（第２差分と呼ぶ）を求める。この第２差分は、該第２差分が求められた時点での検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置における第２スケール内ギャップ２５の幅を直接的に示す値となる。
【００２８】
また、演算部３１は、上述した第１差分と第２差分とを増幅するとともに、これら第１差分と第２差分とに基づいて、スケール方向３に沿う検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出する。具体的には、第１及び第２検出コイル１５，１６からの信号１５ａ，１６ａの電圧値をＶａ，Ｖｂとし、第１及び第２オフセット調節コイル１７，１８からの信号１７ａ，１８ａの電圧値をＶｏ１，Ｖｏ２とした場合、演算部３１は、第１差分をＶａ’＝Ｖａ−Ｖｏ１として求めるとともに、第２差分をＶｂ’＝Ｖｂ−Ｖｏ２として求め、（Ｖａ’−Ｖｂ’）／（Ｖａ’＋Ｖｂ’）の比の演算を行うことで検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出する。上記のようにＶｏ１，Ｖｏ２がＶａ，Ｖｂから減算されることで、比（Ｖａ’−Ｖｂ’）／（Ｖａ’＋Ｖｂ’）をより大きくでき、相対的な位置の検出精度を向上できる。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２９】
このようなリニア位置センサでは、演算部３１は、第１検出コイル１５からの信号１５ａと第１オフセット調節コイル１７からの信号１７ａとの差、及び第２検出コイル１６からの信号１６ａと第２オフセット調節コイル１８からの信号１８ａとの差に基づいて、スケール方向３に沿う検出ステータ１とスケール体２との相対的な位置を検出するので、検出ステータ１とスケール体２との相対的な変位に伴う第１及び第２スケール内ギャップ２４，２５の幅の変動に起因する信号変化をより確実に得ることができ、信頼性をさらに向上できる。
【００３０】
また、励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、第２オフセット調節コイル１８、第１検出コイル１５、及び第２検出コイル１６は、第１〜第３ボビン１１０〜１３０が第１〜第３突部１１〜１３に挿入されることで、第１〜第３ボビン１１０〜１３０を介して第１〜第３突部１１〜１３に巻回されるので、予め各コイル１４〜１８が巻回された各ボビン１１０〜１３０を各突部１１〜１３に挿入することで各コイル１４〜１８の各突部１１〜１３への巻回を完了でき、製造工程を簡略化できる。
【００３１】
さらに、励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、及び第２オフセット調節コイル１８は、第１ボビン１１０の径方向１１０ａに沿って互いに重ねられて第１ボビン１１０に巻回されているので、第１ボビン１１０の形状を簡略化でき、製造コストを低減できる。
【００３２】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３によるリニア位置センサの要部の断面図である。実施の形態２では、励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、及び第２オフセット調節コイル１８が径方向１１０ａに沿って互いに重ねられて配置されている形態を説明したが、この実施の形態３のリニア位置センサでは、励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、及び第２オフセット調節コイル１８が第１突部１１の長手方向１１ａに沿って積層配置されている。
【００３３】
具体的に説明すると、この実施の形態３の第１ボビン１１０には、励磁コイル用ボビン部１１１、第１調節コイル用ボビン部１１２、及び第２調節コイル用ボビン部１１３が設けられている。これら励磁コイル用ボビン部１１１、第１調節コイル用ボビン部１１２、及び第２調節コイル用ボビン部１１３は、互いに別体に設けられており、第１突部の長手方向１１ａに沿って互いに重ねて配置されている。励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、及び第２オフセット調節コイル１８は、互いに別体に設けられたこれらの励磁コイル用ボビン部１１１、第１調節コイル用ボビン部１１２、及び第２調節コイル用ボビン部１１３に巻回されることで、長手方向１１ａに沿って積層配置されている。その他の構成は、実施の形態２と同様である。
【００３４】
このようなリニア位置センサでは、励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、及び第２オフセット調節コイル１８は、互いに別体に設けられたこれらの励磁コイル用ボビン部１１１、第１調節コイル用ボビン部１１２、及び第２調節コイル用ボビン部１１３に巻回されるので、コイル１４，１７，１８のいずれかに製造時に断線が生じていたとしても断線が生じたコイル１４，１７，１８に対応するボビン１１１〜１１３のみを交換すればよく、廃棄される部品のコストを低減できる。
【００３５】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４によるリニア位置センサの要部の断面図である。実施の形態３では、励磁コイル用ボビン部１１１、第１調節コイル用ボビン部１１２、及び第２調節コイル用ボビン部１１３が互いに別体に設けられる構成を説明したが、図６に示すように、励磁コイル用ボビン部１１１、第１調節コイル用ボビン部１１２、及び第２調節コイル用ボビン部１１３を互いに別体に設けることもできる。その他の構成は、実施の形態３と同様である。
【００３６】
このようなリニア位置センサでは、励磁コイル１４、第１オフセット調節コイル１７、及び第２オフセット調節コイル１８は、互いに一体に設けられた励磁コイル用ボビン部１１１、第１調節コイル用ボビン部１１２、及び第２調節コイル用ボビン部１１３に巻回されるので、管理する部品点数を低減でき、管理コストを低減できる。
【００３７】
実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５によるリニア位置センサの要部の断面図である。実施の形態３，４では、第１オフセット調節コイル１７及び第２オフセット調節コイル１８が長手方向１１ａに沿って積層配置される構成を説明したが、図７に示すように、これら第１オフセット調節コイル１７及び第２オフセット調節コイル１８は、長手方向１１ａに直交する方向に積層配置されてもよい。
【００３８】
具体的に説明すると、この実施の形態５の第１ボビン１１０には、励磁コイル用ボビン部１１１と調節コイル用ボビン部１１４とが設けられている。これら励磁コイル用ボビン部１１１と調節コイル用ボビン部１１４とは、互いに一体に設けられており、第１突部の長手方向１１ａに沿って互いに重ねて配置されている。励磁コイル１４は励磁コイル用ボビン部１１１に巻回され、第１オフセット調節コイル１７及び第２オフセット調節コイル１８は、調節コイル用ボビン部１１４の径方向１１４ａに沿って互いに重ねられて調節コイル用ボビン部１１４に巻回されている。その他の構成は、実施の形態３，４と同様である。
【００３９】
このようなリニア位置センサでは、励磁コイル１４は励磁コイル用ボビン部１１１に巻回され、第１オフセット調節コイル１７及び第２オフセット調節コイル１８は、調節コイル用ボビン部１１４の径方向１１４ａに沿って互いに重ねられて調節コイル用ボビン部１１４に巻回されているので、実施の形態３，４の構成に比べて第１ボビン１１０の形状を簡素にでき、製造コストを低減できる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 検出ステータ
２ スケール体
３ スケール方向
５ ギャップ
１０ ステータコア
１１〜１３ 第１〜第３突部
１４ 励磁コイル
１５，１６ 第１及び第２検出コイル
１７，１８ 第１及び第２オフセット調節コイル
２１〜２３ 第１〜第３スケール部材
２４，２５ 第１及び第２スケール内ギャップ
３１ 演算部
１１０ 第１ボビン
１１１ 励磁コイル用ボビン部
１１２，１１３ 第１及び第２調節コイル用ボビン部
１１４ 調節コイル用ボビン部
１２０ 第２ボビン
１３０ 第３ボビン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出ステータ（１）とスケール体（２）とがギャップ（５）を介して互いに対向して配置され、前記検出ステータ（１）とスケール体（２）とのスケール方向（３）に沿う相対的な位置が検出されるリニア位置センサであって、
前記検出ステータ（１）に設けられたステータコア（１０）と、
前記ステータコア（１０）に設けられた第１突部（１１）と、
前記スケール方向（３）に直交する幅方向（４）に沿って前記第１突部（１１）が間に位置されるように互いに離間して前記ステータコア（１０）に設けられた第２及び第３突部（１２，１３）と、
前記第１突部（１１）に巻回された励磁コイル（１４）と、
前記第２突部（１２）に巻回された第１検出コイル（１５）と、
前記第３突部（１３）に巻回された第２検出コイル（１６）と、
前記スケール体（２）に設けられ、前記第１〜第３突部（１１〜１３）にそれぞれ対向するように前記幅方向（４）に沿って互いに離間されて配置された第１〜第３スケール部材（２１〜２３）と、
前記第１スケール部材（２１）と前記第２スケール部材（２２）との間に設けられた第１スケール内ギャップ（２４）と、
前記第１スケール部材（２１）と前記第３スケール部材（２３）との間に設けられた第２スケール内ギャップ（２５）と、
前記第１及び第２検出コイル（１５，１６）に接続された演算部（３１）と
を備え、
前記第１〜第３スケール部材（２１〜２３）は、前記スケール方向（３）に沿う第１位置（２６）での前記第１スケール内ギャップ（２４）の幅と前記第２スケール内ギャップ（２５）の幅との組み合わせが、前記スケール方向（３）に沿う第２位置（２７）での前記第１スケール内ギャップ（２４）の幅と前記第２スケール内ギャップ（２５）の幅との組み合わせと異なるように設けられており、
前記演算部（３１）は、前記第１検出コイル（１５）からの信号（１５ａ）と前記第２検出コイル（１６）からの信号（１６ａ）とに基づいて、前記スケール方向（３）に沿う前記検出ステータ（１）と前記スケール体（２）との相対的な位置を検出することを特徴とするリニア位置センサ。
【請求項２】
前記第１〜第３スケール部材（２１〜２３）は、前記スケール方向（３）に沿う前記スケール体（２）の一端（２ａ）から他端（２ｂ）に向かうにつれて前記第１及び第２スケール内ギャップ（２４，２５）のいずれか一方が狭くなるとともに他方が広くなるように設けられていることを特徴とする請求項１記載のリニア位置センサ。
【請求項３】
前記第１突部（１１）に巻回された第１及び第２オフセット調節コイル（１７，１８）をさらに備え、
前記演算部（３１）は、前記第１検出コイル（１５）からの信号（１５ａ）と前記第１オフセット調節コイル（１７）からの信号（１７ａ）との差、及び前記第２検出コイル（１６）からの信号（１６ａ）と前記第２オフセット調節コイル（１８）からの信号（１８ａ）との差に基づいて、前記スケール方向（３）に沿う前記検出ステータ（１）と前記スケール体（２）との相対的な位置を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニア位置センサ。
【請求項４】
前記励磁コイル（１４）、前記第１オフセット調節コイル（１７）、及び前記第２オフセット調節コイル（１８）が巻回された第１ボビン（１１０）と、
前記第１検出コイル（１５）が巻回された第２ボビン（１２０）と、
前記第２検出コイル（１６）が巻回された第３ボビン（１３０）と
をさらに備え、
前記励磁コイル（１４）、前記第１オフセット調節コイル（１７）、前記第２オフセット調節コイル（１８）、前記第１検出コイル（１５）、及び前記第２検出コイル（１６）は、前記第１〜第３ボビン（１１０〜１３０）が前記第１〜第３突部（１１〜１３）に挿入されることで、前記第１〜第３ボビン（１１０〜１３０）を介して前記第１〜第３突部（１１〜１３）に巻回されることを特徴とする請求項３記載のリニア位置センサ。
【請求項５】
前記励磁コイル（１４）、前記第１オフセット調節コイル（１７）、及び前記第２オフセット調節コイル（１８）は、前記第１ボビンの径方向に沿って互いに重ねられて前記第１ボビン（１１０）に巻回されている請求項４記載のリニア位置センサ。
【請求項６】
前記第１ボビン（１１０）には、互いに別体に設けられるとともに、前記第１突部（１１）の長手方向（１１ａ）に沿って互いに重ねて配置された励磁コイル用ボビン部（１１１）、第１調節コイル用ボビン部（１１２）、及び第２調節コイル用ボビン部（１１３）が含まれており、
前記励磁コイル（１４）、前記第１オフセット調節コイル（１７）、及び前記第２オフセット調節コイル（１８）は、前記励磁コイル用ボビン部（１１１）、前記第１調節コイル用ボビン部（１１２）、及び前記第２調節コイル用ボビン部（１１３）に巻回されることで、前記長手方向（１１ａ）に沿って積層配置されていることを特徴とする請求項４記載のリニア位置センサ。
【請求項７】
前記第１ボビン（１１０）には、互いに一体に設けられるとともに、前記第１突部（１１）の長手方向（１１ａ）に沿って互いに重ねて配置された励磁コイル用ボビン部（１１１）、第１調節コイル用ボビン部（１１２）、及び第２調節コイル用ボビン部（１１３）が含まれており、
前記励磁コイル（１４）、前記第１オフセット調節コイル（１７）、及び前記第２オフセット調節コイル（１８）は、前記励磁コイル用ボビン部（１１１）、前記第１調節コイル用ボビン部（１１２）、及び前記第２調節コイル用ボビン部（１１３）に巻回されることで、前記長手方向（１１ａ）に沿って積層配置されていることを特徴とする請求項４記載のリニア位置センサ。
【請求項８】
前記第１ボビン（１１０）には、互いに一体に設けられるとともに、前記第１突部（１１）の長手方向（１１ａ）に沿って互いに重ねて配置された励磁コイル用ボビン部（１１１）と調節コイル用ボビン部（１１４）とが含まれており、
前記励磁コイル（１４）は、前記励磁コイル用ボビン部（１１１）に巻回され、
前記第１及び第２オフセット調節コイル（１７，１８）は、前記調節コイル用ボビン部（１１４）の径方向（１１４ａ）に沿って互いに重ねられて前記調節コイル用ボビン部（１１４）に巻回されていることを特徴とする請求項４記載のリニア位置センサ。
【請求項９】
前記励磁コイル（１４）が巻回された第１ボビン（１１０）と、
前記第１検出コイル（１５）が巻回された第２ボビン（１２０）と、
前記第２検出コイル（１６）が巻回された第３ボビン（１３０）と
をさらに備え、
前記励磁コイル（１４）、前記第１検出コイル（１５）、及び前記第２検出コイル（１６）は、前記第１〜第３ボビン（１１０〜１３０）が前記第１〜第３突部（１１〜１３）に挿入されることで、前記第１〜第３ボビン（１１０〜１３０）を介して前記第１〜第３突部（１１〜１３）に巻回されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニア位置センサ。
【請求項１０】
前記第１〜第３スケール部材（２１〜２３）は、鋼板、珪素鋼板、又はパーマロイからなる薄板が前記スケール方向に沿って積層されることにより作成されていることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のリニア位置センサ。
【請求項１】
検出ステータ（１）とスケール体（２）とがギャップ（５）を介して互いに対向して配置され、前記検出ステータ（１）とスケール体（２）とのスケール方向（３）に沿う相対的な位置が検出されるリニア位置センサであって、
前記検出ステータ（１）に設けられたステータコア（１０）と、
前記ステータコア（１０）に設けられた第１突部（１１）と、
前記スケール方向（３）に直交する幅方向（４）に沿って前記第１突部（１１）が間に位置されるように互いに離間して前記ステータコア（１０）に設けられた第２及び第３突部（１２，１３）と、
前記第１突部（１１）に巻回された励磁コイル（１４）と、
前記第２突部（１２）に巻回された第１検出コイル（１５）と、
前記第３突部（１３）に巻回された第２検出コイル（１６）と、
前記スケール体（２）に設けられ、前記第１〜第３突部（１１〜１３）にそれぞれ対向するように前記幅方向（４）に沿って互いに離間されて配置された第１〜第３スケール部材（２１〜２３）と、
前記第１スケール部材（２１）と前記第２スケール部材（２２）との間に設けられた第１スケール内ギャップ（２４）と、
前記第１スケール部材（２１）と前記第３スケール部材（２３）との間に設けられた第２スケール内ギャップ（２５）と、
前記第１及び第２検出コイル（１５，１６）に接続された演算部（３１）と
を備え、
前記第１〜第３スケール部材（２１〜２３）は、前記スケール方向（３）に沿う第１位置（２６）での前記第１スケール内ギャップ（２４）の幅と前記第２スケール内ギャップ（２５）の幅との組み合わせが、前記スケール方向（３）に沿う第２位置（２７）での前記第１スケール内ギャップ（２４）の幅と前記第２スケール内ギャップ（２５）の幅との組み合わせと異なるように設けられており、
前記演算部（３１）は、前記第１検出コイル（１５）からの信号（１５ａ）と前記第２検出コイル（１６）からの信号（１６ａ）とに基づいて、前記スケール方向（３）に沿う前記検出ステータ（１）と前記スケール体（２）との相対的な位置を検出することを特徴とするリニア位置センサ。
【請求項２】
前記第１〜第３スケール部材（２１〜２３）は、前記スケール方向（３）に沿う前記スケール体（２）の一端（２ａ）から他端（２ｂ）に向かうにつれて前記第１及び第２スケール内ギャップ（２４，２５）のいずれか一方が狭くなるとともに他方が広くなるように設けられていることを特徴とする請求項１記載のリニア位置センサ。
【請求項３】
前記第１突部（１１）に巻回された第１及び第２オフセット調節コイル（１７，１８）をさらに備え、
前記演算部（３１）は、前記第１検出コイル（１５）からの信号（１５ａ）と前記第１オフセット調節コイル（１７）からの信号（１７ａ）との差、及び前記第２検出コイル（１６）からの信号（１６ａ）と前記第２オフセット調節コイル（１８）からの信号（１８ａ）との差に基づいて、前記スケール方向（３）に沿う前記検出ステータ（１）と前記スケール体（２）との相対的な位置を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニア位置センサ。
【請求項４】
前記励磁コイル（１４）、前記第１オフセット調節コイル（１７）、及び前記第２オフセット調節コイル（１８）が巻回された第１ボビン（１１０）と、
前記第１検出コイル（１５）が巻回された第２ボビン（１２０）と、
前記第２検出コイル（１６）が巻回された第３ボビン（１３０）と
をさらに備え、
前記励磁コイル（１４）、前記第１オフセット調節コイル（１７）、前記第２オフセット調節コイル（１８）、前記第１検出コイル（１５）、及び前記第２検出コイル（１６）は、前記第１〜第３ボビン（１１０〜１３０）が前記第１〜第３突部（１１〜１３）に挿入されることで、前記第１〜第３ボビン（１１０〜１３０）を介して前記第１〜第３突部（１１〜１３）に巻回されることを特徴とする請求項３記載のリニア位置センサ。
【請求項５】
前記励磁コイル（１４）、前記第１オフセット調節コイル（１７）、及び前記第２オフセット調節コイル（１８）は、前記第１ボビンの径方向に沿って互いに重ねられて前記第１ボビン（１１０）に巻回されている請求項４記載のリニア位置センサ。
【請求項６】
前記第１ボビン（１１０）には、互いに別体に設けられるとともに、前記第１突部（１１）の長手方向（１１ａ）に沿って互いに重ねて配置された励磁コイル用ボビン部（１１１）、第１調節コイル用ボビン部（１１２）、及び第２調節コイル用ボビン部（１１３）が含まれており、
前記励磁コイル（１４）、前記第１オフセット調節コイル（１７）、及び前記第２オフセット調節コイル（１８）は、前記励磁コイル用ボビン部（１１１）、前記第１調節コイル用ボビン部（１１２）、及び前記第２調節コイル用ボビン部（１１３）に巻回されることで、前記長手方向（１１ａ）に沿って積層配置されていることを特徴とする請求項４記載のリニア位置センサ。
【請求項７】
前記第１ボビン（１１０）には、互いに一体に設けられるとともに、前記第１突部（１１）の長手方向（１１ａ）に沿って互いに重ねて配置された励磁コイル用ボビン部（１１１）、第１調節コイル用ボビン部（１１２）、及び第２調節コイル用ボビン部（１１３）が含まれており、
前記励磁コイル（１４）、前記第１オフセット調節コイル（１７）、及び前記第２オフセット調節コイル（１８）は、前記励磁コイル用ボビン部（１１１）、前記第１調節コイル用ボビン部（１１２）、及び前記第２調節コイル用ボビン部（１１３）に巻回されることで、前記長手方向（１１ａ）に沿って積層配置されていることを特徴とする請求項４記載のリニア位置センサ。
【請求項８】
前記第１ボビン（１１０）には、互いに一体に設けられるとともに、前記第１突部（１１）の長手方向（１１ａ）に沿って互いに重ねて配置された励磁コイル用ボビン部（１１１）と調節コイル用ボビン部（１１４）とが含まれており、
前記励磁コイル（１４）は、前記励磁コイル用ボビン部（１１１）に巻回され、
前記第１及び第２オフセット調節コイル（１７，１８）は、前記調節コイル用ボビン部（１１４）の径方向（１１４ａ）に沿って互いに重ねられて前記調節コイル用ボビン部（１１４）に巻回されていることを特徴とする請求項４記載のリニア位置センサ。
【請求項９】
前記励磁コイル（１４）が巻回された第１ボビン（１１０）と、
前記第１検出コイル（１５）が巻回された第２ボビン（１２０）と、
前記第２検出コイル（１６）が巻回された第３ボビン（１３０）と
をさらに備え、
前記励磁コイル（１４）、前記第１検出コイル（１５）、及び前記第２検出コイル（１６）は、前記第１〜第３ボビン（１１０〜１３０）が前記第１〜第３突部（１１〜１３）に挿入されることで、前記第１〜第３ボビン（１１０〜１３０）を介して前記第１〜第３突部（１１〜１３）に巻回されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリニア位置センサ。
【請求項１０】
前記第１〜第３スケール部材（２１〜２３）は、鋼板、珪素鋼板、又はパーマロイからなる薄板が前記スケール方向に沿って積層されることにより作成されていることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載のリニア位置センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１４１１９７（Ｐ２０１１−１４１１９７Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９２７（Ｐ２０１０−１９２７）
【出願日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（０００２０３６３４）多摩川精機株式会社 (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（０００２０３６３４）多摩川精機株式会社 (669)
【Ｆターム（参考）】
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