JP3592835B2 - Linear position detector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗変化を利用した直線位置検出装置に係り、特に磁気抵抗変化を出力交流信号の電気的位相角の変化として検出する位相シフト方式の直線位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
磁気抵抗変化を理由した直線位置検出装置としては差動トランスが従来から良く知られている。これは、直線位置を電圧レベルに変換するものであるため、外乱による影響を受けて誤差を生じ易いという欠点がある。例えば、温度変化の影響を受けてコイルの抵抗が変化し、これによって検出信号レベルが変動したり、また、検出器からその検出信号を利用する回路までの信号伝送路におけるレベル減衰量がその伝送距離によってまちまちであり、さらに、ノイズによるレベル変動がそのまま検出誤差となって顕れてしまうなどといった欠点を有している。
そこで、本発明の出願人は、外乱等による出力レベル変動に影響されることなく正確に直線位置を検出することのできる位相シフト方式の直線位置検出装置を先に提案している(例えば、実開昭57−135917号公報G13、実開昭58−136718号公報G22、又は実開昭59−175105号公報G43)。
【0003】
以下、この位相シフト方式の直線位置検出装置の概略構成について図4を用いて説明する。
この直線位置検出装置は、位相シフト方式によってロッド6の直線位置を検出するものであり、コイルアッセンブリ64と、このコイルアッセンブリ64内の円筒空間内に直線移動可能に挿入されたロッド6とから構成される。
コイルアッセンブリ64は、ロッド6の軸方向に所定間隔で形成された4個の1次コイル1a,1c,1b,1dと、これらにそれぞれ対応して設けられた2次コイル2a,2c,2b,2dとから構成される。コイルアッセンブリ64は、シリンダブロック67内に固定されている。
ロッド6は鉄等の磁性体で構成され、軸受け68,69によって保持されている。このロッド6は、軸方向に交互に設けられた所定幅のリング状の非磁性体部66を外周上に有する。この磁性体部65と非磁性体部66との繰り返しパターンによってロッド6の外周表面には磁気目盛り部6Sが形成される。
一つのコイルの軸方向長さは「P/2」(Pは任意の値)であり、磁性体部65と非磁性体部66の交互配列における1ピッチ分の間隔はその2倍である「P」である。この場合、磁性体部65と非磁性体部66の長さは互いに等しく「P/2」である。
コイルアッセンブリ64は4つの相で動作するように構成されいる。図面上では、これらの相に便宜上A,C,B,Dの符号を付して示してある。
【0004】
ロッド6とコイルアッセンブリ64との位置関係は、ロッド6の磁性体部65の位置に応じてコイルアッセンブリ64の各相A〜Dに生じるリラクタンスが90度ずつずれるようになっている。例えば、A相をコサイン(cos)相とすると、C相はマイナスコサイン(−cos)相、B相はサイン(sin)相、D相はマイナスサイン(−sin)相となるように構成されている。
図4では、各相A〜D毎に個別に1次コイル1a,1c,1b,1d及び2次コイル2a,2c,2b,2dがそれぞれ設けられている。各相A〜Dの2次コイル2a,2c,2b,2dはそれぞれ対応する1次コイル1a,1c,1b,1dの外側に巻かれている。
各1次コイル1a,1c,1b,1d及び2次コイル2a,2c,2b,2dの軸方向長さは、前述のように「P/2」である。図4では、A相のコイル1a,2aとC相のコイル1c,2cとが隣合って設けられており、B相のコイル1b,2bとD相のコイル1d,2dとが隣合って設けられている。また、A相とB相又はC相とD相のコイル間隔は「P(n±1/4)」(nは任意の自然数)である。図4では、nが『2』であり、コイル間隔は7P/4である。
【0005】
この構成によって、ロッド6が軸受け68,69を滑り移動することによって、ロッド6とコイルアッセンブリ64との間の相対的な位置関係が変化し、各相A〜Dにおける磁気回路のリラクタンスが「P」を一周期として周期的に変化し、しかもそのリラクタンス変化の位相が各相A〜D毎に90度ずつずれるようになっている。すなわち、A相とC相とでリラクタンス変化の位相が180度ずれ、B相とD相とでもリラクタンス変化の位相が180度ずれる。
A相とC相の1次コイル1a及び1cは正弦信号sinωtで互いに同相に励磁され、2次コイル2a及び2cの出力は逆相で加算されるように結線されている。同様に、B相とD相の1次コイル1b及び1dは余弦信号cosωtで互いに同相に励磁され、2次コイル2b及び2dの出力は逆相で加算されるように結線されている。2次コイル2a,2c,2b,2dの出力は最終的に加算され、出力信号Yとして取り出される。
【0006】
この出力信号Yは、ロッド6の磁性体部65とコイルアッセンブリ64との間の相対的な直線位置に応じた位相角φだけ基準交流信号(sinωt,cosωt)を位相シフトしたものとなる。その理由は、各相A〜Dのリラクタンスが90度ずつずれており、かつ一方の対(A,C)と他方の対(B,D)の励磁信号の電気的位相が90度ずれているためである。従って、出力信号YはY=Ksin(ωt+φ)となる。ここで、Kは定数である。
リラクタンス変化の位相φは磁性体部65の直線位置に所定の比例係数(又は関数)に従って比例しているので、出力信号Yにおける基準信号sinωt(又はcosωt)からの位相ずれφを測定することにより直線位置を検出することができる。但し、位相ずれ量φが全角2πのとき、直線位置は前述の距離Pに相当する。すなわち、出力信号Yにおける電気的位相ずれ量φによれば、距離Pの範囲内でのアブソリュートな直線位置が検出できるのである。この電気的位相ずれ量φを測定することによって、距離Pの範囲内の直線位置を高い分解能で精度よく割り出すことが可能となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図4の直線位置検出装置においては、コイルアッセンブリ64の配線等に不具合が生じた場合にはロッド6からコイルアッセンブリ64を抜き取って補修を行えばよいのであるが、通常はロッド6の両端部分は機械等に固定されているので、コイルアッセンブリ64の配線等に不具合が生じたからといって、容易にコイルアッセンブリ64をロッド6から抜き取ることはできず、メンテナンスの点で問題を有していた。
そこで、本発明の出願人は、このような問題を解決するために、図5のような直線位置検出装置を提案した(特開昭60−168017号公報)。
この直線位置検出装置は、コイルをコの字型コア(鉄板の積層体)3a〜3dに巻回された1次コイル及び2次コイルでコイルアッセンブリを構成し、それらをロッド6に側面に沿って設けることによって、コイルアッセンブリを容易に取り外すことができるようにした。すなわち、A相はコの字型コア3aに巻回された1次コイル1a1及び1a2と2次コイル2a1及び2a2から成り、B相はコの字型コア3bに巻回された1次コイル1b1及び1b2と2次コイル2b1及び2b2から成り、C相はコの字型コア3cに巻回された1次コイル1c1及び1c2と2次コイル2c1及び2c2から成り、D相はコの字型コア3dに巻回された1次コイル1d1及び1d2と2次コイル2d1及び2d2から成る。この直線位置検出装置の位置検出原理は図4のものと同じである。なお、特開昭60−168017号公報には記載されていないが、これらのコの字型コアは所定のシリンダブロック31に固定される。
【0008】
ところが、図5の直線位置検出装置の場合には、同じ形状のコの字型コア3a〜3dを4個製作しなければならず、また、1次コイル及び2次コイルの設けられたコの字型コア3a〜3dをシリンダブロック31の所定位置に正確に取り付けなければならず、その製造や取り付け作業等に多大の時間を要し、コストの点でも高くなるという問題を有していた。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、コイルアッセンブリとロッドとを容易に分離することができ、容易かつコスト的にも安価に製造することのできる直線位置検出装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る直線位置検出装置は、櫛の歯状の薄板の複数枚が積層されることによって形成された磁性体コア部と、所定の交流信号により励磁される1次コイルと、この1次コイルに磁気的に結合される2次コイルとからなる相を前記櫛の歯状の鉄心部分の少なくとも4箇所に有するコイル部と、前記磁性体コア部に対して相対的に直線変位移動可能に設けられ、この直線変位移動に伴って前記磁性体コア部との間で形成される磁気回路上の磁気抵抗が目盛りの1ピッチを1サイクルとして周期的に変化するように直線変位方向に沿って設けられた複数の目盛りを有する磁気目盛り部と、前記1次コイルに前記所定の交流信号を供給すると共に前記磁気目盛り部と前記磁性体コア部との間の相対的位置関係によって生じる前記磁気抵抗変化に基づき、前記磁気目盛り部の位置を示すデータを前記2次コイルから取り出す位置検出回路とを備え、前記磁性体コアを、各相のコイル間を前記櫛の歯状の鉄心で分離するように構成したものである。
磁性体コア部は櫛の歯状の薄鉄板の複数枚が積層されたものである。従って、櫛の歯の一つ一つが鉄心となるので、そこに1次コイル及び2次コイルを巻回すだけで、コイルアッセンブリを構成することができる。また、薄鉄板の段階で櫛の歯同士の間隔を予め所定ピッチにしておくだけでよいので、図5に示した従来のもののようにコイル巻回し後に各相間のピッチ調整を行わなくてもよいので、製造が簡単になり、コスト低減にもなる。そして、各相間を鉄心で分離することにより、各相間に相分離用の鉄心が存在しないものに比べて、ロッドと各相のコア部分との磁気的結合度が向上する。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る直線位置検出装置について図面を用いて説明する。
図1は本発明に係る直線位置検出装置の構成を示す図であり、図1(A)はその断面構造を示す図であり、図1(B)は図1(A)のX−X線における断面構造を示す図である。図2は図1(B)のY−Y線における断面構造を示す図である。この直線位置検出装置は誘導型の位相シフト型直線位置センサからなるアブソリュート型の位置検出装置である。
この直線位置検出装置の位置検出原理は、図4や図5に示した従来のものと同じである。本発明の直線位置検出装置が図5のものと異なる点は、1次巻線及び2次巻線の巻回されるコアが一体成形型のコアで構成されている点である。すなわち、一体成形型コア30は、櫛の歯状のコア鉄板が複数枚積層されて構成されてものであり、各櫛の歯部分の所定位置には1次コイル1a,1c,1b,1d及び2次コイル2a,2c,2b,2dがそれぞれ巻回されている。コイルアッセンブリ34は、これらの一体成形型コア30と、1次コイル1a,1c,1b,1d及び2次コイル2a,2c,2b,2dとによって構成される。ロッド6の磁性体部65と非磁性体部66の交互配列における軸方向ピッチを「P」とすると、1次コイル1a,1c,1b,1d及び2次コイル2a,2c,2b,2dの巻回される櫛の歯部分すなわちA相〜D相のコア部分の軸方向ピッチは共に3P/4である。また、一体成形型コア30は、A相−B相間、B相−C相間、C相−D相間を櫛の歯の一部分(コイルの巻き回されない鉄心部分)で分離するような構成になっている。このように各相間を鉄心で分離することによって、各相間に相分離用の鉄心が存在しないものに比べて、ロッド6と各A相〜D相のコア部分との磁気的結合度を向上することができるという効果がある。
【0011】
ロッド6は従来のものと同じく鉄等の磁性体で構成され、軸受け68,69によって保持されている。すなわち、ロッド6は軸受け68,69内の円筒空間内を貫通しているので、ロッド6から軸受け68,69を分離するためには、ロッド6の片側端部に移動させて抜き取る必要があるが、一体成形型コア30はこれら軸受け68,69にネジ止めで固定されているだけなので、容易にロッド6から分離することができ、配線等に不具合が生じた場合でも容易に補修することができるという効果がある。
ロッド6は、軸方向に交互に設けられた所定幅のリング状の非磁性体部66を外周上に有する。この磁性体部65と非磁性体部66との繰り返しパターンによってロッド6の外周表面には磁気目盛り部6Sが形成される。この磁性体部65と非磁性体部66とはコイルアッセンブリ64によって形成された磁気回路に対して磁気抵抗の変化を与えるような構成になっていればどのような材質のもので構成してもよい。例えば、非磁性体部66を非磁性体又は空気等で構成してもよい。また、鉄製のロッド6にレーザ焼き付けを行うことにより、磁気的性質を変化させることにより、互いに透磁率の異なる磁性体部65と非磁性体部66とを交互に形成するようにしてもよい。
ロッド6とコイルアッセンブリ64との位置関係は、ロッド6の磁性体部65の位置に応じてコイルアッセンブリ64の各相A〜Dに生じるリラクタンスが90度ずつずれるようになっている。例えば、A相をコサイン(cos)相とすると、C相はマイナスコサイン(−cos)相、B相はサイン(sin)相、D相はマイナスサイン(−sin)相となるように構成されている。
【0012】
この構成によって、ロッド6が軸受け68,69を滑り移動することによって、ロッド6とコイルアッセンブリ64との間の相対的な位置関係が変化し、各相A〜Dにおける磁気回路のリラクタンスが「P」を一周期として周期的に変化し、しかもそのリラクタンス変化の位相が各相A〜D毎に90度ずつずれるようになっている。すなわち、A相とC相とでリラクタンス変化の位相が180度ずれ、B相とD相とでもリラクタンス変化の位相が180度ずれる。
A相とC相の1次コイル1a及び1cは正弦信号sinωtで互いに同相に励磁され、2次コイル2a及び2cの出力は逆相で加算されるように結線されている。同様に、B相とD相の1次コイル1b及び1dは余弦信号cosωtで互いに同相に励磁され、2次コイル2b及び2dの出力は逆相で加算されるように結線されている。2次コイル2a,2c,2b,2dの出力は最終的に加算され、出力信号Yとして図3の位置変換部に取り込まれる。
【0013】
この出力信号Yは、ロッド6の磁性体部65とコイルアッセンブリ64との間の相対的な直線位置に応じた位相角φだけ基準交流信号(sinωt,cosωt)を位相シフトしたものとなる。その理由は、従来のものと同じであり、各相A〜Dのリラクタンスが90度ずつずれており、かつ一方の対(A,C)と他方の対(B,D)の励磁信号の電気的位相が90度ずれているためである。従って、出力信号YはY=Ksin(ωt+φ)となる。ここで、Kは定数である。
リラクタンス変化の位相φは磁性体部65の直線位置に所定の比例係数(又は関数)に従って比例しているので、出力信号Yにおける基準信号sinωt(又はcosωt)からの位相ずれφを測定することにより直線位置を検出することができる。但し、位相ずれ量φが全角2πのとき、直線位置は前述の距離Pに相当する。すなわち、出力信号Yにおける電気的位相ずれ量φによれば、距離Pの範囲内でのアブソリュートな直線位置が検出できるのである。この電気的位相ずれ量φを測定することによって、距離Pの範囲内の直線位置を高い分解能で精度よく割り出すことが可能となる。
なお、ロッド6における磁気目盛り部6Sは磁性体部65と非磁性体部66に限らず、磁気抵抗変化を生ぜしめることのできるその他の材質を用いてもよい。例えば、銅等のように導電率の高い材質と鉄等のように導電率の低い材質(非導電体でもよい)との組合せ(導電率の異なる材質)により磁気目盛り部6Sを形成し、渦電流損に応じた磁気抵抗変化を生ぜしめるようにしてもよい。その場合、鉄等のロッド6の表面に銅メッキ等により良導電体のパターンを形成するようにしてもよい。パターンの形状等は磁気抵抗の変化を効率よく生ぜしめるものであれば、いかなる形状のものでもよい。
【0014】
図3は図1の誘導型の位相シフト型直線位置検出装置に1次交流信号を供給し、その出力信号Yに基づいて電気的位相ずれφを測定する位置変換装置の詳細構成を示す図である。この位置変換装置部は、1次交流信号sinωt又はcosωtを発生する基準信号発生部と、合成出力信号Yの電気的位相ずれφを測定しロッド6の位置を算出する位相差検出部とを備える。
基準信号発生部はクロック発振器9A、同期カウンタ9B、ROM93a,93b、D/A変換器94a,94b及びアンプ95a,95bからなり、位相差検出部はアンプ96、ゼロクロス回路97及びラッチ回路98からなる。
クロック発振器9Aは高速の正確なクロック信号を発生するものであり、このクロック信号に基づいて他の回路は動作する。
同期カウンタ9Bはクロック発振器9Aのクロック信号をカウントし、そのカウント値をアドレス信号としてROM93a及びラッチ回路98に出力する。
ROM93a及び93bは基準交流信号に対応した振幅データを記憶しており、同期カウンタ9Bからのアドレス信号(カウント値)に応じて基準交流信号の振幅データを発生する。ROM93aはsinωtの振幅データを、ROM93bはcosωtの振幅データを記憶している。従って、ROM93a及び93bは同期カウンタ9Bから同じアドレス信号を入力することによって、2種類の基準交流信号sinωt及びcosωtを出力する。なお、同じ振幅データのROMを位相のそれぞれ異なるアドレス信号で読み出しても同様に2種類の基準交流信号を得ることもできる。
【0015】
D/A変換器94a及び94bはROM93a及び93bからのデジタルの振幅データをアナログ信号に変換してアンプ95a及び95bに出力する。アンプ95a及び95bはD/A変換器からのアナログ信号を増幅し、それを基準交流信号sinωt及びcosωtとして1次コイル1a,1c及び1b,1dのそれぞれに印加される。同期カウンタ9Bの分周数をMとすると、そのMカウント分が基準交流信号の最大位相角2πラジアン(360度)に相当する。すなわち、同期カウンタ9Bの1カウント値は2π/Mラジアンの位相角を示している。
【0016】
アンプ96は2次コイル2a〜2dに誘起された2次電圧の合成値Y=Ksin(ωt+φ)を増幅して、ゼロクロス回路97に出力する。
ゼロクロス回路97は回転位置検出手段5の2次コイル2a〜2dに誘起された相互誘導電圧(2次電圧)に基づいて負電圧から正電圧へのゼロクロス点を検出し、検出信号をラッチ回路98に出力する。
ラッチ回路98は基準交流信号の立上りのクロック信号にてスタートした同期カウンタのカウント値をゼロクロス回路97の検出信号の出力時点(ゼロクロス点)でラッチする。従って、ラッチ回路98にラッチされた値はちょうど基準交流信号と相互誘導電圧(合成2次出力)との間の位相差(位相ずれ量)MPとなる。
すなわち、2次コイル2a〜2dの合成出力信号Y=sin(ωt+φ)は、ゼロクロス回路97に与えられる。ゼロクロス回路97は合成出力信号Yの電気位相角がゼロのタイミングに同期してパルスLをラッチ回路98に出力する。パルスLはラッチ回路98のラッチパルスとして使用される。従って、ラッチ回路98がパルスLの立ち上がり応じて同期カウンタ9Bのカウント値をラッチする。同期カウンタ9Bのカウント値が一巡する期間と正弦波信号sinωtの1周期とを同期させる。すると、ラッチ回路98には基準交流信号sinωtと合成出力信号Y=sin(ωt+φ)との位相差φに対応するカウント値がラッチされることとなる。従って、ラッチされた値がデジタルの位置データMPとして出力される。尚、ラッチパルスLはタイミングパルスとして適宜利用してもよい。
【0017】
なお、上述の実施の形態では、一体成形型コア30からなるコイルアッセンブリ34を軸方向の片側だけに設けた場合について説明したが、これをロッド6の軸を線対称とした位置に同じ一体成形型コアからなるコンルアッセンブリを設け、両者の信号の平均値を取ることによって、ロッド6の軸ずれによる誤差を補償するようにしてもよい。さらに、一体成形型コアを3個以上設けて、それらの平均値を採るようにしてもよい。また、上述の実施の形態では、図1(B)に示すようにコイル形状が正方形の場合について説明したが、円形状や長手方向がロッド6の軸方向に一致する長方形や楕円系やこれ以外の形状でもよいことはいうまでもない。ロッドの断面形状も円形以外でもよい。また、目盛り部分はコイルアッセンブリに対向する面だけに設けてもよい。また、図1では、各A〜D相間の距離が3P/4と等しい場合について説明したが、A相及びD相は両側にあるため、B相及びC相に比べて構造上アンバランスな位置にあることになるので、実際にはB相−C相間の距離を3P/4の90パーセント程度とし、A相−B相間及びC−D相間の距離を3P/4の110パーセント程度としたり、A相及びD相の1次コイル及び2次コイルの巻数をB相及びC相のものと異ならせて各相のバランスを採るようにしてもよい。なお、 図2に示した一体成形型コア30は、ロッド6に接する箇所の形状がほぼ直線であるが、これに限らず、接する面の形状がロッド6の外周形状と一致するように加工してあってもよいことはいうまでもない。
【0018】
【発明の効果】
本発明によれば、コイルアッセンブリとロッドとを容易に分離することができるので、メンテナンスが容易となり、一体型成形コアを採用しているので、製作も容易でコストも安価にすることができる。また、各相間を鉄心で分離することにより、各相間に相分離用の鉄心が存在しないものに比べて、ロッドと各相のコア部分との磁気的結合度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る直線位置検出装置の構成を示す図であり、図1(A)は断面構造を示す図であり、図1(B)は図1(A)のX−X線の断面構造を示す図である。
【図2】図1(B)のY−Y線の断面構造を示す図である。
【図3】図1の誘導型の位相シフト型直線位置検出装置に1次交流信号を供給し、その出力信号Yに基づいて電気的位相ずれφを測定する位置変換装置の詳細構成を示す図である。
【図4】従来の直線位置検出装置の概略構成を示す図である。
【図5】従来の直線位置検出装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
1a,1b,1c,1d…1次コイル、2a,2b,2c,2d…2次コイル、30…一体成形型コア、34…コイルアッセンブリ、6…ロッド、65…磁性体部、66…非磁性体部、6S…磁気目盛り部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear position detecting device using a magnetoresistive change, and more particularly to a phase shift type linear position detecting device that detects a magnetoresistive change as a change in an electrical phase angle of an output AC signal.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A differential transformer has been well known as a linear position detecting device due to a change in magnetoresistance. Since this converts a linear position into a voltage level, there is a disadvantage that an error is likely to occur due to the influence of disturbance. For example, the resistance of the coil changes due to the effect of temperature change, which causes the detection signal level to fluctuate. Also, the level attenuation in the signal transmission path from the detector to the circuit using the detection signal indicates the transmission level. It varies depending on the distance, and further has a drawback that a level variation due to noise appears as a detection error as it is.
Accordingly, the applicant of the present invention has previously proposed a phase shift type linear position detecting device capable of accurately detecting a linear position without being affected by output level fluctuation due to disturbance or the like (for example, an actual position detecting device). JP-A-57-135917, G13, JP-A-58-136718, G22, or JP-A-59-175105, G43).
[0003]
Hereinafter, a schematic configuration of the phase shift linear position detecting device will be described with reference to FIG.
This linear position detecting device detects a linear position of the
The
The
The axial length of one coil is “P / 2” (P is an arbitrary value), and the interval of one pitch in the alternating arrangement of the
[0004]
The positional relationship between the
In FIG. 4,
The axial length of each of the
[0005]
With this configuration, when the
The A-phase and C-phase
[0006]
The output signal Y is obtained by phase-shifting the reference AC signal (sinωt, cosωt) by a phase angle φ corresponding to a relative linear position between the
Since the phase φ of the reluctance change is proportional to the linear position of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the linear position detecting device shown in FIG. 4, if a problem occurs in the wiring of the
Therefore, the applicant of the present invention has proposed a linear position detecting device as shown in FIG. 5 in order to solve such a problem (Japanese Patent Laid-Open No. 60-168017).
In this linear position detecting device, a coil assembly is constituted by a primary coil and a secondary coil wound around a U-shaped core (laminated body of iron plates) 3a to 3d, and these are arranged on a
[0008]
However, in the case of the linear position detecting device shown in FIG. 5, four
The present invention has been made in view of the above points, and provides a linear position detecting device that can easily separate a coil assembly and a rod, and that can be manufactured easily and inexpensively. With the goal.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The linear position detecting device according to the present invention includes a magnetic core formed by laminating a plurality of comb-shaped thin plates, a primary coil excited by a predetermined AC signal, and a primary coil. A coil portion having a phase composed of a secondary coil magnetically coupled to the coil at at least four positions of the comb-shaped iron core portion; and a linear displacement movable relative to the magnetic core portion. Provided along the linear displacement direction so that the magnetic resistance on the magnetic circuit formed between the magnetic core portion and the magnetic core along with the linear displacement moves periodically with one pitch of the scale as one cycle. A magnetic graduation section having a plurality of graduations provided, and the magnetic resistance generated by a relative positional relationship between the magnetic graduation section and the magnetic core section while supplying the predetermined AC signal to the primary coil. To change Hazuki, constituting a position detection circuit for taking out data indicating a position of the magnetic scale unit from said secondary coil, said magnetic core, so as to separate the coils of each phase in the toothed core of the comb It was done.
The magnetic core is formed by laminating a plurality of comb-shaped thin iron plates. Accordingly, since each of the teeth of the comb becomes an iron core, a coil assembly can be formed only by winding the primary coil and the secondary coil therearound. Further, since it is only necessary to previously set the interval between the teeth of the comb at the stage of the thin iron plate at a predetermined pitch, it is not necessary to adjust the pitch between the phases after winding the coil as in the conventional case shown in FIG. This simplifies manufacturing and reduces costs. Then, by separating each phase with an iron core, the degree of magnetic coupling between the rod and the core portion of each phase is improved as compared with the case where there is no iron core for phase separation between the phases.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a linear position detecting device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a linear position detecting device according to the present invention, FIG. 1 (A) is a diagram showing a cross-sectional structure thereof, and FIG. 1 (B) is a line XX of FIG. 1 (A). FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure in FIG. FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure taken along line YY of FIG. This linear position detecting device is an absolute type position detecting device including an inductive type phase shift linear position sensor.
The principle of position detection of this linear position detecting device is the same as the conventional one shown in FIGS. The linear position detecting device of the present invention is different from that of FIG. 5 in that the core around which the primary winding and the secondary winding are wound is constituted by an integrally molded core. That is, the integrally molded
[0011]
The
The
The positional relationship between the
[0012]
With this configuration, when the
The A-phase and C-phase
[0013]
The output signal Y is obtained by phase-shifting the reference AC signal (sinωt, cosωt) by a phase angle φ corresponding to a relative linear position between the
Since the phase φ of the reluctance change is proportional to the linear position of the
The magnetic scale portion 6S of the
[0014]
FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of a position conversion device that supplies a primary AC signal to the inductive type phase shift linear position detection device of FIG. 1 and measures an electrical phase shift φ based on the output signal Y. is there. This position conversion device unit includes a reference signal generation unit that generates the primary AC signal sinωt or cosωt, and a phase difference detection unit that measures the electrical phase shift φ of the combined output signal Y and calculates the position of the
The reference signal generator comprises a
The
The
The
[0015]
The D /
[0016]
The
The zero-
The
That is, the combined output signal Y = sin (ωt + φ) of the
[0017]
In the above-described embodiment, the case where the
[0018]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the coil assembly and the rod can be easily separated from each other, maintenance becomes easy, and since the integrally formed core is employed, the production is easy and the cost can be reduced. Further, by separating the phases with an iron core, the degree of magnetic coupling between the rod and the core portion of each phase can be improved as compared with the case where there is no iron core for phase separation between the phases.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a linear position detecting device according to the present invention, FIG. 1 (A) is a diagram showing a cross-sectional structure, and FIG. 1 (B) is a line XX of FIG. 1 (A). FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure of FIG.
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure taken along line YY of FIG. 1 (B).
FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of a position conversion device that supplies a primary AC signal to the inductive type phase shift linear position detection device of FIG. 1 and measures an electrical phase shift φ based on an output signal Y thereof. It is.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional linear position detecting device.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional linear position detecting device.
[Explanation of symbols]
1a, 1b, 1c, 1d: primary coil, 2a, 2b, 2c, 2d: secondary coil, 30: integral molded core, 34: coil assembly, 6: rod, 65: magnetic body, 66: non-magnetic Body, 6S: Magnetic scale
Claims (2)
所定の交流信号により励磁される1次コイルと、
この1次コイルに磁気的に結合される2次コイルとからなる相を前記櫛の歯状の鉄心部分の少なくとも4箇所に有するコイル部と、
前記磁性体コア部に対して相対的に直線変位移動可能に設けられ、この直線変位移動に伴って前記磁性体コア部との間で形成される磁気回路上の磁気抵抗が目盛りの1ピッチを1サイクルとして周期的に変化するように直線変位方向に沿って設けられた複数の目盛りを有する磁気目盛り部と、
前記1次コイルに前記所定の交流信号を供給すると共に前記磁気目盛り部と前記磁性体コア部との間の相対的位置関係によって生じる前記磁気抵抗変化に基づき、前記磁気目盛り部の位置を示すデータを前記2次コイルから取り出す位置検出回路とを備え、
前記磁性体コアは、各相のコイル間を前記櫛の歯状の鉄心で分離するように構成されていることを特徴とする直線位置検出装置。A magnetic core formed by laminating a plurality of comb-shaped thin plates;
A primary coil excited by a predetermined AC signal;
A coil portion having a phase composed of a secondary coil magnetically coupled to the primary coil at at least four positions of the tooth-shaped core portion of the comb;
The magnetic resistance is provided on the magnetic circuit formed between the magnetic core portion and the magnetic core portion in accordance with the linear displacement movement. A magnetic scale portion having a plurality of scales provided along the linear displacement direction so as to periodically change as one cycle;
The data indicating the position of the magnetic scale portion based on the change of the magnetic resistance generated by the relative positional relationship between the magnetic scale portion and the magnetic core portion while supplying the predetermined AC signal to the primary coil. And a position detection circuit for taking out from the secondary coil ,
The linear position detecting device , wherein the magnetic core is configured to separate coils of each phase by a toothed iron core of the comb .
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