位置検出器と位置検出器付き油空圧シリンダ
【課題】センサロッド外周に渦電流損が大きく非磁性体の銅メッキを施したセンサロッドを用いて位置検出を行う構成の位置検出器において、外部から強い力を受けるとき、鋼だけの場合と比べて銅メッキ部分が変形する危険性を低減する。
【解決手段】鋼の外周部に溝を設けここにクロムメッキを施し、励磁コイルと信号用コイルのバランスと相対位置を守ることで位置検出が取れるように工夫したロッドを内蔵した。
【解決手段】鋼の外周部に溝を設けここにクロムメッキを施し、励磁コイルと信号用コイルのバランスと相対位置を守ることで位置検出が取れるように工夫したロッドを内蔵した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は円筒状の鋼（１）のセンサロッド（１０）の外周に、等ピッチの円周状の溝（２）を形成し、ここにクロムメッキ（３）を施し、この溝（２）の側面または外周に１次側コイル（４）ならびに２次側コイル（５）を配置して、磁気抵抗および渦電流損等の変化を取り出すように工夫した位置検出器と当該位置検出器を組み込んだ油空圧シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、位置検出器付き油空圧シリンダの円筒状のセンサロッドは、鋼（１）で構成され、これの円周状に等ピッチの溝（２）を加工し、ここに渦電流損の大きな銅メッキを施し、この外周にクロムメッキを施してセンサロッド（１０）にした位置検出器を組み込んだ形態のものが多かった。
【０００３】
このように渦電流損の大きな金属を使用する理由として、硬度の高いクロムのような金属だけを用いようとすると、渦電流損の大きさが鋼（１）に近いため、差が現れ難く検出器として必要なＳ／Ｎ比を得ることが出来なかった。
【０００４】
この理由としてセンサロッドの移動方向に対し、同芯状に巻かれた１次側コイル（４）により、移動方向に直角に渦電流が発生し、この渦電流は２次側コイル（５）のインピーダンス変化として現れる。さらに２次側コイル（５）には１次側コイル（４）からの誘起電圧も発生している。
【０００５】
従って、渦電流損による２次側コイル（５）への如何に移動方向への正確なＳＩＮ波の振幅変調になり得るかが、位相方式の正確な位置検出に不可欠となる。このため、渦電流損の差が小さいと必要な性能を得ることが出来なくなる。
【０００６】
電気抵抗の小さな金属は、渦電流損が大きく、この渦電流損が大きな材質として金、銀、銅、アルミニウム等が上げられるが、何れも比較的機械強度が弱く、機械的な外力が当該ロッドに働くと、ロッド表面が損傷し位置検出器として機能しなくなるので、悪環境で使用される位置検出器には、ロッドの内部に穴を穿ち、ここに細い位置検出器を挿入し位置検出を行う方法が取られてきた。
【０００７】
このようにロッドに穴を開けると機械強度が低下するため、ロッド径が細い油空圧シリンダで、大きな推力が必要な用途では位置検出が困難であった。
【０００８】
鋼のような強磁性材に溝を加工し、この磁気抵抗の変化に着目し、ホール素子とか磁気抵抗素子のような磁気センサと磁石を利用した位置検出器も有るが、永久磁石等を利用するため減磁とか外部の鉄粉を吸着することによるトラブルの可能性があった。
【特許文献】特許公開２００７−７８７０７ 特許公開平０４−０２７３０４ 特許公開昭６１−１３７００１
【非特許文献１】「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】
【０００９】
検出コイル群を内蔵したセンサヘッド（９）が、センサロッド外周を一巡する構成の位置検出器を備えた油空圧シリンダでは、センサヘッド（９）が損傷すると、油空圧シリンダのセンサロッド部と外部負荷を外してからセンサヘッド（９）を交換する必要があった。
【００１０】
円筒状のセンサロッド（１０）の外周に溝（２）を加工し、この溝（２）に銅メッキを施したセンサロッド（１０）の外周部は、クロムメッキ（３）を施されている例が多いが、外部から強い力を受けると、溝（２）の硬度が低いため、鋼（１）だけの場合と比べて変形する危険性が高かった。
【００１１】
同様に、センサロッド（１０）の内径に、細いセンサヘッド（９−１）を挿入する構成の位置検出器内蔵型の油空圧シリンダでは、センサヘッド（９−１）のトラブルがあった場合、油空圧シリンダの後部にセンサヘッド（９−１）が抜けるだけの空間を作って、センサヘッド（９−１）を取り出す必要があった。
【００１２】
円筒状のセンサロッドの外周に銅メッキ等の表面処理をして、センサヘッド（９）が軸の外周を一巡する形態の位置検出器を備えた油空圧シリンダでは、センサロッド（１０）が損傷すると、銅メッキとクロムメッキ（３）という複雑な表面処理のため修理も容易ではなかった。
【００１３】
本発明は円筒状の鋼（１）のセンサロッド部に円周状の溝（２）を形成し、この溝（２）にクロムメッキ（３）を施し、全体もクロムメッキ（３）で覆うだけで、センサロッド（１０）の位置検出を可能にするものである。
【００１４】
鋼（１）とクロムの電気抵抗を比較すると、鋼（１）の体積抵抗率（Ω・ｍ）は１０〜２０×１０−８で、クロム（軟）の体積抵抗率（Ω・ｍ）は１７×１０−８と大きな差が無く、同様に渦電流損も差が無い。
【００１５】
これに対し軟銅の２０℃での体積抵抗率（Ω・ｍ）は１．７２×１０−８で、約１桁の差がある。
【００１６】
円筒状の鋼（１）に溝（２）を形成し、ここにクロムメッキ（３）を施しても、銅の場合とは異なり、位置検出に必要な分解能を得ることが出来ないので、特許公開昭６１−１３７００１にもあるように、溝（２）内には銅のような良導電性物質を用いることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
溝（２）にクロムメッキ（３）を施すだけで、位置検出用の分解能が得られない原因の一つは、複数の１次側信号励磁コイル間に相互の励磁現象が働くため、この誤差信号が位置検出に必要な出力に比して大きく、正常な位置信号が取れない原因として作用している。
【００１８】
また、もう一つの原因として、渦電流損の差が少ないためにＳ／Ｎ比が低く、明確な位相差検出が出来ない点も上げられる。
【００１９】
また、他の原因としてセンサヘッド（１次側コイル、２次側コイルの巻き線部位）の機械的・電気的アンバランスおよびセンサロッド（１０）の機械的加工誤差による精度不良がある。
【００２０】
しかしながら、溝（２）にクロムメッキ（３）のような金属を施さないと、位相差方式に必要な出力波形が得られず位置検出器として機能しない。
【００２１】
センサロッド（１０）軸方向に等ピッチの溝（２）を形成し、この溝ピッチ（Ｐ）をＹ・Ｐ＋１／４ピッチ毎に配置し、１次側ＳＩＮ励磁信号コイル（４−１、４−２）に、Ｇ・ｓｉｎωｔの１次側励磁信号（６−１）を印加し、１次側ＣＯＳ励磁信号コイル（４−３、４−４）に、９０°位相したＧ・ｃｏｓωｔの１次側励磁信号（６−２）を印加する。
【００２２】
センサロッド位置Ｘに対して、三角関数の加法定理に則って、２次側の出力信号を加算して出力信号Ｇ・ｓｉｎ（ωｔ−２πＸ／Ｐ）を形成し、１次側励磁信号と２次側合成出力信号（８）Ｇ・ｓｉｎωｔとの位相差２πＸ／Ｐを計測することで、直線位置を検出するように構成し、これらのコイル群をセンサヘッド（９）内に組み込んだ構造とした。
【発明の効果】
【００２３】
通常用いられる円筒状の鋼（１）の表面に溝（２）を加工し、この外周をクロムメッキ（３）で全周を覆い、外径を高精度に仕上げることで、油圧センサロッド部として求められる油のシール性と機械強度が得られる。
【発明の実施するための最良の形態】
【００２４】
このようにセンサロッド表面の、鋼（１）部分とクロムメッキ（３）部分の磁気的性質は小さいためクロストーク、巻き線の再現性、メッキの表面処理方法の差等が全て誤差要因となって、高精度の位置精度が得難いが、ここで示すように各コイル間の距離を離し、コイル間に出力レベルを揃えるための調整用抵抗を追加することで、位置精度を確保することが出来る。
【００２５】
また、センサヘッド部の機械的・電気的アンバランスに対しては、各１次巻き線に対し、請求項５に示すように補正抵抗を入れることで対処できる。
【００２６】
センサロッドの有効長、加工誤差に対しては、センサロッド（１０）の１ピッチ情報だけでなく、複数個のピッチを平均化することも有効である。
【００２７】
また、近接スイッチのような一部の位置信号が必要な場合は、検出コイルの数も減らし、センサロッドの特定位置のみに溝（２）を加工し、クロムメッキ（３）を施すことで、目的を達成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】２相式位置検出器において、１次側コイル（４）と２次側コイル（５）およびセンサロッド（１０）によって形成された溝（２）との位置関係を示した位置検出器
【図２】図１に示す位置検出器の電気ブロック図
【図３】３相式の位置検出器において、１次側コイル（４）、２次側コイル（５）とセンサロッド（１０）によって形成された溝（２）との位置関係を示した位置検出器
【図４】図３の溝と各コイルの詳細位置関係
【図５】円筒状のセンサロッド（１０）と円筒状の１次側コイル（４）、２次側コイル（５）の構成図
【図６】位置検出器を油空圧シリンダに組み込んだ例
【図７】１次側コイル、２次側コイルと、ロッドに形成された溝（２）との位置で、片側のコイル部を１ピッチ軸方向に平行移動し、各コイルに抵抗を追加した２相式位置検出器
【図８】１次側コイル、２次側コイルと、センサロッド（１０）に形成された溝（２）との位置で、片側のコイル部を１ピッチ軸方向に平行移動し、各コイルに補正抵抗を追加した３相式位置検出器
【図９】３相式の位置検出器において、各１次側コイル（４）、２次側コイル（５）のクロストークを減らすために、軸線方向にギャップを設けた例
【図１０】近接スイッチのように特定位置検出が可能となるように構成し、コイルの数も制限した例
【符号の説明】
【００２９】
１ 鋼
２ 溝
３ クロムメッキ
４ １次側コイル
４−１、４−２ １次側ＳＩＮ信号励磁コイル
４−３、４−４ １次側ＣＯＳ信号励磁コイル
４−５、４−６ １次側Ｕ信号コイル
４−７、４−８ １次側Ｖ信号コイル
４−９、４−１０ １次側Ｗ信号コイル
５ ２次側コイル
５−１、５−２ ２次側ＳＩＮ信号励磁コイル
５−３、５−４ ２次側ＣＯＳ信号励磁コイル
５−５、５−６ ２次側Ｕ信号コイル
５−７、５−８ ２次側Ｖ信号コイル
５−９、５−１０ ２次側Ｗ信号コイル
６ １次側励磁信号
６−１ １次側ＳＩＮ励磁信号
６−２ １次側ＣＯＳ励磁信号
６−３ １次側Ｕ励磁信号
６−４ １次側Ｖ励磁信号
６−５ １次側Ｗ励磁信号
７ ２次側出力信号
７−１ ２次側ＳＩＮ出力信号
７−２ ２次側ＣＯＳ出力信号
７−３ ２次側Ｕ出力信号
７−４ ２次側Ｖ出力信号
７−５ ２次側Ｗ出力信号
８ 合成出力信号
９ センサヘッド
１０ センサロッド
１１ ピストン
１２ シリンダ
１３ 補正抵抗
１３−１ 補正抵抗Ｒ１
１３−２ 補正抵抗Ｒ２
１３−３ 補正抵抗Ｒ３
１３−４ 補正抵抗Ｒ４
１３−５ 補正抵抗Ｒ５
１３−６ 補正抵抗Ｒ６
１３−７ 補正抵抗Ｒ７
１３−８ 補正抵抗Ｒ８
【技術計算】
参考図：図面１
近似式：
ｅ１：Ａ相 ２次側コイル出力電圧
ｅ２：Ｂ相 ２次側コイル出力電圧
ｅ３：Ｃ相 ２次側コイル出力電圧
ｅ４：Ｄ相 ２次側コイル出力電圧
Ｅ＝（ｅ１−ｅ３）−（ｅ２−ｅ４）
＝φ０（１＋ａ・ｃｏｓ２πＸ／Ｐ）Ｉ・ｓｉｎωｔ
−φ０（１−ａ・ｃｏｓ２πＸ／Ｐ）Ｉ・ｓｉｎωｔ
−φ０（１＋ａ・ｓｉｎ２πＸ／Ｐ）Ｉ・ｃｏｓωｔ
＋φ０（１−ａ・ｓｉｎ２πＸ／Ｐ）Ｉ・ｃｏｓωｔ
＝２ａ・φ０（ｓｉｎωｔ・ｃｏｓ２πＸ／Ｐ−ｃｏｓωｔ・ｓｉｎ２πＸ／Ｐ）
＝Ｋ・ｓｉｎ（ωｔ−２πＸ／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：センサロッド移動量
Ｉ：１次側励磁信号の振幅
ω：１次側励磁信号電気角速度
Ｐ：溝ピッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は円筒状の鋼（１）のセンサロッド（１０）の外周に、等ピッチの円周状の溝（２）を形成し、ここにクロムメッキ（３）を施し、この溝（２）の側面または外周に１次側コイル（４）ならびに２次側コイル（５）を配置して、磁気抵抗および渦電流損等の変化を取り出すように工夫した位置検出器と当該位置検出器を組み込んだ油空圧シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、位置検出器付き油空圧シリンダの円筒状のセンサロッドは、鋼（１）で構成され、これの円周状に等ピッチの溝（２）を加工し、ここに渦電流損の大きな銅メッキを施し、この外周にクロムメッキを施してセンサロッド（１０）にした位置検出器を組み込んだ形態のものが多かった。
【０００３】
このように渦電流損の大きな金属を使用する理由として、硬度の高いクロムのような金属だけを用いようとすると、渦電流損の大きさが鋼（１）に近いため、差が現れ難く検出器として必要なＳ／Ｎ比を得ることが出来なかった。
【０００４】
この理由としてセンサロッドの移動方向に対し、同芯状に巻かれた１次側コイル（４）により、移動方向に直角に渦電流が発生し、この渦電流は２次側コイル（５）のインピーダンス変化として現れる。さらに２次側コイル（５）には１次側コイル（４）からの誘起電圧も発生している。
【０００５】
従って、渦電流損による２次側コイル（５）への如何に移動方向への正確なＳＩＮ波の振幅変調になり得るかが、位相方式の正確な位置検出に不可欠となる。このため、渦電流損の差が小さいと必要な性能を得ることが出来なくなる。
【０００６】
電気抵抗の小さな金属は、渦電流損が大きく、この渦電流損が大きな材質として金、銀、銅、アルミニウム等が上げられるが、何れも比較的機械強度が弱く、機械的な外力が当該ロッドに働くと、ロッド表面が損傷し位置検出器として機能しなくなるので、悪環境で使用される位置検出器には、ロッドの内部に穴を穿ち、ここに細い位置検出器を挿入し位置検出を行う方法が取られてきた。
【０００７】
このようにロッドに穴を開けると機械強度が低下するため、ロッド径が細い油空圧シリンダで、大きな推力が必要な用途では位置検出が困難であった。
【０００８】
鋼のような強磁性材に溝を加工し、この磁気抵抗の変化に着目し、ホール素子とか磁気抵抗素子のような磁気センサと磁石を利用した位置検出器も有るが、永久磁石等を利用するため減磁とか外部の鉄粉を吸着することによるトラブルの可能性があった。
【特許文献】特許公開２００７−７８７０７ 特許公開平０４−０２７３０４ 特許公開昭６１−１３７００１
【非特許文献１】「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】
【０００９】
検出コイル群を内蔵したセンサヘッド（９）が、センサロッド外周を一巡する構成の位置検出器を備えた油空圧シリンダでは、センサヘッド（９）が損傷すると、油空圧シリンダのセンサロッド部と外部負荷を外してからセンサヘッド（９）を交換する必要があった。
【００１０】
円筒状のセンサロッド（１０）の外周に溝（２）を加工し、この溝（２）に銅メッキを施したセンサロッド（１０）の外周部は、クロムメッキ（３）を施されている例が多いが、外部から強い力を受けると、溝（２）の硬度が低いため、鋼（１）だけの場合と比べて変形する危険性が高かった。
【００１１】
同様に、センサロッド（１０）の内径に、細いセンサヘッド（９−１）を挿入する構成の位置検出器内蔵型の油空圧シリンダでは、センサヘッド（９−１）のトラブルがあった場合、油空圧シリンダの後部にセンサヘッド（９−１）が抜けるだけの空間を作って、センサヘッド（９−１）を取り出す必要があった。
【００１２】
円筒状のセンサロッドの外周に銅メッキ等の表面処理をして、センサヘッド（９）が軸の外周を一巡する形態の位置検出器を備えた油空圧シリンダでは、センサロッド（１０）が損傷すると、銅メッキとクロムメッキ（３）という複雑な表面処理のため修理も容易ではなかった。
【００１３】
本発明は円筒状の鋼（１）のセンサロッド部に円周状の溝（２）を形成し、この溝（２）にクロムメッキ（３）を施し、全体もクロムメッキ（３）で覆うだけで、センサロッド（１０）の位置検出を可能にするものである。
【００１４】
鋼（１）とクロムの電気抵抗を比較すると、鋼（１）の体積抵抗率（Ω・ｍ）は１０〜２０×１０−８で、クロム（軟）の体積抵抗率（Ω・ｍ）は１７×１０−８と大きな差が無く、同様に渦電流損も差が無い。
【００１５】
これに対し軟銅の２０℃での体積抵抗率（Ω・ｍ）は１．７２×１０−８で、約１桁の差がある。
【００１６】
円筒状の鋼（１）に溝（２）を形成し、ここにクロムメッキ（３）を施しても、銅の場合とは異なり、位置検出に必要な分解能を得ることが出来ないので、特許公開昭６１−１３７００１にもあるように、溝（２）内には銅のような良導電性物質を用いることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
溝（２）にクロムメッキ（３）を施すだけで、位置検出用の分解能が得られない原因の一つは、複数の１次側信号励磁コイル間に相互の励磁現象が働くため、この誤差信号が位置検出に必要な出力に比して大きく、正常な位置信号が取れない原因として作用している。
【００１８】
また、もう一つの原因として、渦電流損の差が少ないためにＳ／Ｎ比が低く、明確な位相差検出が出来ない点も上げられる。
【００１９】
また、他の原因としてセンサヘッド（１次側コイル、２次側コイルの巻き線部位）の機械的・電気的アンバランスおよびセンサロッド（１０）の機械的加工誤差による精度不良がある。
【００２０】
しかしながら、溝（２）にクロムメッキ（３）のような金属を施さないと、位相差方式に必要な出力波形が得られず位置検出器として機能しない。
【００２１】
センサロッド（１０）軸方向に等ピッチの溝（２）を形成し、この溝ピッチ（Ｐ）をＹ・Ｐ＋１／４ピッチ毎に配置し、１次側ＳＩＮ励磁信号コイル（４−１、４−２）に、Ｇ・ｓｉｎωｔの１次側励磁信号（６−１）を印加し、１次側ＣＯＳ励磁信号コイル（４−３、４−４）に、９０°位相したＧ・ｃｏｓωｔの１次側励磁信号（６−２）を印加する。
【００２２】
センサロッド位置Ｘに対して、三角関数の加法定理に則って、２次側の出力信号を加算して出力信号Ｇ・ｓｉｎ（ωｔ−２πＸ／Ｐ）を形成し、１次側励磁信号と２次側合成出力信号（８）Ｇ・ｓｉｎωｔとの位相差２πＸ／Ｐを計測することで、直線位置を検出するように構成し、これらのコイル群をセンサヘッド（９）内に組み込んだ構造とした。
【発明の効果】
【００２３】
通常用いられる円筒状の鋼（１）の表面に溝（２）を加工し、この外周をクロムメッキ（３）で全周を覆い、外径を高精度に仕上げることで、油圧センサロッド部として求められる油のシール性と機械強度が得られる。
【発明の実施するための最良の形態】
【００２４】
このようにセンサロッド表面の、鋼（１）部分とクロムメッキ（３）部分の磁気的性質は小さいためクロストーク、巻き線の再現性、メッキの表面処理方法の差等が全て誤差要因となって、高精度の位置精度が得難いが、ここで示すように各コイル間の距離を離し、コイル間に出力レベルを揃えるための調整用抵抗を追加することで、位置精度を確保することが出来る。
【００２５】
また、センサヘッド部の機械的・電気的アンバランスに対しては、各１次巻き線に対し、請求項５に示すように補正抵抗を入れることで対処できる。
【００２６】
センサロッドの有効長、加工誤差に対しては、センサロッド（１０）の１ピッチ情報だけでなく、複数個のピッチを平均化することも有効である。
【００２７】
また、近接スイッチのような一部の位置信号が必要な場合は、検出コイルの数も減らし、センサロッドの特定位置のみに溝（２）を加工し、クロムメッキ（３）を施すことで、目的を達成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】２相式位置検出器において、１次側コイル（４）と２次側コイル（５）およびセンサロッド（１０）によって形成された溝（２）との位置関係を示した位置検出器
【図２】図１に示す位置検出器の電気ブロック図
【図３】３相式の位置検出器において、１次側コイル（４）、２次側コイル（５）とセンサロッド（１０）によって形成された溝（２）との位置関係を示した位置検出器
【図４】図３の溝と各コイルの詳細位置関係
【図５】円筒状のセンサロッド（１０）と円筒状の１次側コイル（４）、２次側コイル（５）の構成図
【図６】位置検出器を油空圧シリンダに組み込んだ例
【図７】１次側コイル、２次側コイルと、ロッドに形成された溝（２）との位置で、片側のコイル部を１ピッチ軸方向に平行移動し、各コイルに抵抗を追加した２相式位置検出器
【図８】１次側コイル、２次側コイルと、センサロッド（１０）に形成された溝（２）との位置で、片側のコイル部を１ピッチ軸方向に平行移動し、各コイルに補正抵抗を追加した３相式位置検出器
【図９】３相式の位置検出器において、各１次側コイル（４）、２次側コイル（５）のクロストークを減らすために、軸線方向にギャップを設けた例
【図１０】近接スイッチのように特定位置検出が可能となるように構成し、コイルの数も制限した例
【符号の説明】
【００２９】
１ 鋼
２ 溝
３ クロムメッキ
４ １次側コイル
４−１、４−２ １次側ＳＩＮ信号励磁コイル
４−３、４−４ １次側ＣＯＳ信号励磁コイル
４−５、４−６ １次側Ｕ信号コイル
４−７、４−８ １次側Ｖ信号コイル
４−９、４−１０ １次側Ｗ信号コイル
５ ２次側コイル
５−１、５−２ ２次側ＳＩＮ信号励磁コイル
５−３、５−４ ２次側ＣＯＳ信号励磁コイル
５−５、５−６ ２次側Ｕ信号コイル
５−７、５−８ ２次側Ｖ信号コイル
５−９、５−１０ ２次側Ｗ信号コイル
６ １次側励磁信号
６−１ １次側ＳＩＮ励磁信号
６−２ １次側ＣＯＳ励磁信号
６−３ １次側Ｕ励磁信号
６−４ １次側Ｖ励磁信号
６−５ １次側Ｗ励磁信号
７ ２次側出力信号
７−１ ２次側ＳＩＮ出力信号
７−２ ２次側ＣＯＳ出力信号
７−３ ２次側Ｕ出力信号
７−４ ２次側Ｖ出力信号
７−５ ２次側Ｗ出力信号
８ 合成出力信号
９ センサヘッド
１０ センサロッド
１１ ピストン
１２ シリンダ
１３ 補正抵抗
１３−１ 補正抵抗Ｒ１
１３−２ 補正抵抗Ｒ２
１３−３ 補正抵抗Ｒ３
１３−４ 補正抵抗Ｒ４
１３−５ 補正抵抗Ｒ５
１３−６ 補正抵抗Ｒ６
１３−７ 補正抵抗Ｒ７
１３−８ 補正抵抗Ｒ８
【技術計算】
参考図：図面１
近似式：
ｅ１：Ａ相 ２次側コイル出力電圧
ｅ２：Ｂ相 ２次側コイル出力電圧
ｅ３：Ｃ相 ２次側コイル出力電圧
ｅ４：Ｄ相 ２次側コイル出力電圧
Ｅ＝（ｅ１−ｅ３）−（ｅ２−ｅ４）
＝φ０（１＋ａ・ｃｏｓ２πＸ／Ｐ）Ｉ・ｓｉｎωｔ
−φ０（１−ａ・ｃｏｓ２πＸ／Ｐ）Ｉ・ｓｉｎωｔ
−φ０（１＋ａ・ｓｉｎ２πＸ／Ｐ）Ｉ・ｃｏｓωｔ
＋φ０（１−ａ・ｓｉｎ２πＸ／Ｐ）Ｉ・ｃｏｓωｔ
＝２ａ・φ０（ｓｉｎωｔ・ｃｏｓ２πＸ／Ｐ−ｃｏｓωｔ・ｓｉｎ２πＸ／Ｐ）
＝Ｋ・ｓｉｎ（ωｔ−２πＸ／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：センサロッド移動量
Ｉ：１次側励磁信号の振幅
ω：１次側励磁信号電気角速度
Ｐ：溝ピッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼（１）を母材とする円筒状のセンサロッド（１０）の表面に、等ピッチの溝（２）を円周状に形成し、この溝にクロムメッキ（３）を施し、鋼（１）から離してラジアル方向に、１次側コイル（４）と２次側コイル（５）を配置し、この外周または側面に１次側コイル（４）として１次側ＳＩＮ信号励磁コイル（４−１、４−２）と、１次側ＣＯＳ信号励磁コイル（４−３，４−４）を配置し、１次側ＳＩＮ信号励磁コイルはピッチ方向に１／２ピッチ＋Ｎピッチだけ位置を離して配置され、同様に１次側ＣＯＳ信号励磁コイルも、ピッチ方向に１／２ピッチ＋Ｎピッチだけ位置を離して配置され、１次側ＳＩＮ信号励磁用コイル（４−１、４−２）と、１次側ＣＯＳ信号励磁用コイル（４−３、４−４）の各コイル間は其々１／４ピッチ＋Ｎピッチだけピッチ方向に離して配置し、１次側ＳＩＮ信号励磁コイルには正弦波の１次側ＳＩＮ励磁信号（６−１）を印加し、１次側ＣＯＳ信号励磁用コイルには余弦波（６−２）の１次側ＣＯＳ励磁信号（６−２）を印加し、鋼（１）表面に形成された溝（２）による形状変化を、２次側コイルから２次側ＳＩＮ出力信号（７−１）、２次側ＣＯＳ出力信号（７−２）として取り出し、これら２組の出力信号（７−１、７−２）を三角関数の加法定理に従って加減算して、信号用２次コイルから合成出力信号（８）として取り出し、この合成出力信号（８）と入力信号（６）との位相差を検出することで、センサロッド（１０）の位置を計測するように構成した２相コイル式位置検出器。
【請求項２】
鋼（１）を母材とする円筒状のセンサロッド（１０）の表面に、等ピッチの溝（２）を円周状に形成し、この溝（２）にクロムメッキ（３）を施し、鋼（１）からラジアル方向に離して１次側コイル（４）と２次側コイル（５）を配置し、この１次側コイル（４）には１次側Ｕ信号コイル（４−５、４−６）と、１次側Ｖ信号コイル（４−７、４−８）と、１次側Ｗ信号コイル（４−９、４−１０）があり、１次側Ｕ信号コイルはピッチ方向に１／２ピッチ＋Ｎピッチだけ位置を離して配置され、同様に１次側Ｖ信号コイルも、ピッチ方向に１／２ピッチ＋Ｎピッチだけ位置を離して配置され、同様に１次側Ｗ信号コイルも、ピッチ方向に１／２ピッチ＋Ｎピッチだけ位置を離して配置され、１次側Ｕ信号コイル（４−５、４−６）と、１次側Ｖ信号用コイル（４−７、４−８）と１次側Ｗ信号用コイル（４−９、４−１０）の各コイル間は其々１／３ピッチ＋Ｎピッチだけピッチ方向に離して配置し、１次側Ｕ信号コイルには正弦波の１次側Ｕ信号（６−３）を、１次側Ｖ信号コイルには１２０°位相した１次側Ｖ信号（６−４）を、１次側Ｗ信号コイルには正弦波の１次側Ｗ信号（６−５）をそれぞれ印加し、鋼（１）表面に形成された溝（２）による形状変化を、２次側コイル（５−５、５−６、５−７、５−８、５−９、５−１０）から、２次側Ｕ出力信号（７−３）、２次側Ｖ出力信号（７−４）、２次側Ｗ出力信号（７−５）として取り出し、これら３組の出力信号（７−３、７−４、７−５）を加減算して合成出力信号（８）として取り出し、この合成出力信号（８）と入力信号（６）との位相差を検出することで、センサロッド（１０）の位置を計測するように構成した３相コイル式位置検出器。
【請求項３】
請求項１のコイルの組み合わせにおいて、１次側ＳＩＮコイルと１次側ＣＯＳコイルの各コイル内の巻き線間の距離を、軸方向に０．５ピッチ×Ｎだけ離して配置し、同様に請求項２のコイルの組み合わせでは１次側Ｕコイルと１次側Ｖコイルおよび１次側Ｗコイル間を０．５×Ｎピッチだけ軸方向に距離を離して配置し、この外周または側面に信号コイルを配置したことを特徴とする２相コイル式位置検出器。
【請求項４】
請求項１のコイルの組み合わせにおいて、１次側ＳＩＮコイルと１次側ＣＯＳコイル間を軸方向に距離を離して配置し、同様に請求項２のコイルの組み合わせでは１次側Ｕコイルと１次側Ｖコイルおよび１次側Ｗコイル間を０．５×Ｎピッチだけ軸方向に距離を離して配置し、この外周または側面に信号コイルを配置したことを特徴とする３相コイル式位置検出器。
【請求項５】
それぞれ１次側コイルまたは巻き線グループごとに、補正抵抗を直列または並列に追加し、コイル出力信号のレベルを合わせて、精度を補正するように構成した位置検出器。
【請求項６】
請求項１から請求項４に示す鋼（１）に熱処理と溝（２）加工並びにクロムメッキ（３）を施した円筒状のセンサロッド（１０）と、１次側および２次側コイル群をまとめてセンサヘッド（９）としたものを油空圧シリンダに組み込み、センサロッド（１０）の直線方向の移動量を計測できるようにしたことを特徴とする位置検出器付き油空圧シリンダ。
【請求項７】
鋼（１）を母材とする円筒状のセンサロッド（１０）の表面に、等ピッチの溝（２）を円周状に軸方向の両端とか中央等の特定位置に部分的に形成し、この溝にクロムメッキ（３）を施し、鋼（１）から離してラジアル方向に、１次側コイル（４）と２次側コイル（５）を配置し、この外周または側面に１次側コイル（４）として１次側ＳＩＮ信号励磁コイル（４−１）と、１次側ＣＯＳ信号励磁コイル（４−３）を配置し、１次側ＳＩＮ信号励磁用コイル（４−１）と、１次側ＣＯＳ信号励磁用コイル（４−３）の各コイル間は其々１／４ピッチ＋Ｎピッチだけピッチ方向に離して配置し、１次側ＳＩＮ信号励磁コイルには正弦波の１次側ＳＩＮ励磁信号（６−１）を印加し、１次側ＣＯＳ信号励磁用コイルには余弦波（６−２）の１次側ＣＯＳ励磁信号（６−２）を印加し、鋼（１）表面に形成された溝（２）による形状変化を、２次側コイルから２次側ＳＩＮ出力信号（７−１）、２次側ＣＯＳ出力信号（７−２）として取り出し、これら２組の出力信号（７−１、７−２）を三角関数の加法定理に従って加減算して、信号用２次コイルから合成出力信号（８）として取り出し、この合成出力信号（８）と入力信号（６）との位相差を検出することで、センサロッド（１０）の特定位置の長さ方向の変化を計測するように構成した２相コイル式位置検出器。
【請求項８】
請求項１〜７の位置検出器で１次側ＳＩＮ信号励磁コイル（４−１、４−２）と、１次側ＣＯＳ信号励磁コイル（４−３，４−４）または１次側Ｕ信号コイル（４−５、４−６）と、１次側Ｖ信号コイル（４−７、４−８）と、１次側Ｗ信号コイル（４−９、４−１０）の間にダミーコイル（１５）を配置し、このコイルの両端にノイズ消費用の抵抗（１６）を接続し、コイル間のクロストークによる誤差信号を押さえるように構成した位置検出器。
【請求項１】
鋼（１）を母材とする円筒状のセンサロッド（１０）の表面に、等ピッチの溝（２）を円周状に形成し、この溝にクロムメッキ（３）を施し、鋼（１）から離してラジアル方向に、１次側コイル（４）と２次側コイル（５）を配置し、この外周または側面に１次側コイル（４）として１次側ＳＩＮ信号励磁コイル（４−１、４−２）と、１次側ＣＯＳ信号励磁コイル（４−３，４−４）を配置し、１次側ＳＩＮ信号励磁コイルはピッチ方向に１／２ピッチ＋Ｎピッチだけ位置を離して配置され、同様に１次側ＣＯＳ信号励磁コイルも、ピッチ方向に１／２ピッチ＋Ｎピッチだけ位置を離して配置され、１次側ＳＩＮ信号励磁用コイル（４−１、４−２）と、１次側ＣＯＳ信号励磁用コイル（４−３、４−４）の各コイル間は其々１／４ピッチ＋Ｎピッチだけピッチ方向に離して配置し、１次側ＳＩＮ信号励磁コイルには正弦波の１次側ＳＩＮ励磁信号（６−１）を印加し、１次側ＣＯＳ信号励磁用コイルには余弦波（６−２）の１次側ＣＯＳ励磁信号（６−２）を印加し、鋼（１）表面に形成された溝（２）による形状変化を、２次側コイルから２次側ＳＩＮ出力信号（７−１）、２次側ＣＯＳ出力信号（７−２）として取り出し、これら２組の出力信号（７−１、７−２）を三角関数の加法定理に従って加減算して、信号用２次コイルから合成出力信号（８）として取り出し、この合成出力信号（８）と入力信号（６）との位相差を検出することで、センサロッド（１０）の位置を計測するように構成した２相コイル式位置検出器。
【請求項２】
鋼（１）を母材とする円筒状のセンサロッド（１０）の表面に、等ピッチの溝（２）を円周状に形成し、この溝（２）にクロムメッキ（３）を施し、鋼（１）からラジアル方向に離して１次側コイル（４）と２次側コイル（５）を配置し、この１次側コイル（４）には１次側Ｕ信号コイル（４−５、４−６）と、１次側Ｖ信号コイル（４−７、４−８）と、１次側Ｗ信号コイル（４−９、４−１０）があり、１次側Ｕ信号コイルはピッチ方向に１／２ピッチ＋Ｎピッチだけ位置を離して配置され、同様に１次側Ｖ信号コイルも、ピッチ方向に１／２ピッチ＋Ｎピッチだけ位置を離して配置され、同様に１次側Ｗ信号コイルも、ピッチ方向に１／２ピッチ＋Ｎピッチだけ位置を離して配置され、１次側Ｕ信号コイル（４−５、４−６）と、１次側Ｖ信号用コイル（４−７、４−８）と１次側Ｗ信号用コイル（４−９、４−１０）の各コイル間は其々１／３ピッチ＋Ｎピッチだけピッチ方向に離して配置し、１次側Ｕ信号コイルには正弦波の１次側Ｕ信号（６−３）を、１次側Ｖ信号コイルには１２０°位相した１次側Ｖ信号（６−４）を、１次側Ｗ信号コイルには正弦波の１次側Ｗ信号（６−５）をそれぞれ印加し、鋼（１）表面に形成された溝（２）による形状変化を、２次側コイル（５−５、５−６、５−７、５−８、５−９、５−１０）から、２次側Ｕ出力信号（７−３）、２次側Ｖ出力信号（７−４）、２次側Ｗ出力信号（７−５）として取り出し、これら３組の出力信号（７−３、７−４、７−５）を加減算して合成出力信号（８）として取り出し、この合成出力信号（８）と入力信号（６）との位相差を検出することで、センサロッド（１０）の位置を計測するように構成した３相コイル式位置検出器。
【請求項３】
請求項１のコイルの組み合わせにおいて、１次側ＳＩＮコイルと１次側ＣＯＳコイルの各コイル内の巻き線間の距離を、軸方向に０．５ピッチ×Ｎだけ離して配置し、同様に請求項２のコイルの組み合わせでは１次側Ｕコイルと１次側Ｖコイルおよび１次側Ｗコイル間を０．５×Ｎピッチだけ軸方向に距離を離して配置し、この外周または側面に信号コイルを配置したことを特徴とする２相コイル式位置検出器。
【請求項４】
請求項１のコイルの組み合わせにおいて、１次側ＳＩＮコイルと１次側ＣＯＳコイル間を軸方向に距離を離して配置し、同様に請求項２のコイルの組み合わせでは１次側Ｕコイルと１次側Ｖコイルおよび１次側Ｗコイル間を０．５×Ｎピッチだけ軸方向に距離を離して配置し、この外周または側面に信号コイルを配置したことを特徴とする３相コイル式位置検出器。
【請求項５】
それぞれ１次側コイルまたは巻き線グループごとに、補正抵抗を直列または並列に追加し、コイル出力信号のレベルを合わせて、精度を補正するように構成した位置検出器。
【請求項６】
請求項１から請求項４に示す鋼（１）に熱処理と溝（２）加工並びにクロムメッキ（３）を施した円筒状のセンサロッド（１０）と、１次側および２次側コイル群をまとめてセンサヘッド（９）としたものを油空圧シリンダに組み込み、センサロッド（１０）の直線方向の移動量を計測できるようにしたことを特徴とする位置検出器付き油空圧シリンダ。
【請求項７】
鋼（１）を母材とする円筒状のセンサロッド（１０）の表面に、等ピッチの溝（２）を円周状に軸方向の両端とか中央等の特定位置に部分的に形成し、この溝にクロムメッキ（３）を施し、鋼（１）から離してラジアル方向に、１次側コイル（４）と２次側コイル（５）を配置し、この外周または側面に１次側コイル（４）として１次側ＳＩＮ信号励磁コイル（４−１）と、１次側ＣＯＳ信号励磁コイル（４−３）を配置し、１次側ＳＩＮ信号励磁用コイル（４−１）と、１次側ＣＯＳ信号励磁用コイル（４−３）の各コイル間は其々１／４ピッチ＋Ｎピッチだけピッチ方向に離して配置し、１次側ＳＩＮ信号励磁コイルには正弦波の１次側ＳＩＮ励磁信号（６−１）を印加し、１次側ＣＯＳ信号励磁用コイルには余弦波（６−２）の１次側ＣＯＳ励磁信号（６−２）を印加し、鋼（１）表面に形成された溝（２）による形状変化を、２次側コイルから２次側ＳＩＮ出力信号（７−１）、２次側ＣＯＳ出力信号（７−２）として取り出し、これら２組の出力信号（７−１、７−２）を三角関数の加法定理に従って加減算して、信号用２次コイルから合成出力信号（８）として取り出し、この合成出力信号（８）と入力信号（６）との位相差を検出することで、センサロッド（１０）の特定位置の長さ方向の変化を計測するように構成した２相コイル式位置検出器。
【請求項８】
請求項１〜７の位置検出器で１次側ＳＩＮ信号励磁コイル（４−１、４−２）と、１次側ＣＯＳ信号励磁コイル（４−３，４−４）または１次側Ｕ信号コイル（４−５、４−６）と、１次側Ｖ信号コイル（４−７、４−８）と、１次側Ｗ信号コイル（４−９、４−１０）の間にダミーコイル（１５）を配置し、このコイルの両端にノイズ消費用の抵抗（１６）を接続し、コイル間のクロストークによる誤差信号を押さえるように構成した位置検出器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２８８２３２（Ｐ２００９−２８８２３２Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６７９２０（Ｐ２００８−１６７９２０）
【出願日】平成２０年５月３０日（２００８．５．３０）
【出願人】（５９５１１２２５８）株式会社リベックス (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月３０日（２００８．５．３０）
【出願人】（５９５１１２２５８）株式会社リベックス (16)
【Ｆターム（参考）】
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