JPH0735961B2 - 変位検出用差動トランス及び角度検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は変位に応じて差動トラ
ンスの磁心を移動させてその変位を検出する変位検出用
差動トランス、及びその差動トランスを用いて、バルブ
の開度のような角度を検出する角度検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に従来の変位検出用差動トランスを
示す。円筒体１１内に差動トランスコイル１２が同軸心
的に嵌合収容され、差動トランスコイル１２の両端に一
対の固定部材１３，１４が円筒体１１内に嵌合され、差
動トランスコイル１２が固定保持される。差動トランス
コイル１２内の軸心位置に柱状磁心１５が配され、磁心
１５の一端より突出した可動軸１６が、一端が閉塞され
た円筒状固定部材１３を通じて外部に突出すると共に、
その固定部材１３に、軸心に沿って移動自在に保持され
ている。可動軸１６の中間部に固定したつば１７と差動
トランスコイル１２の端面との間にコイルばね１８が介
在されて、可動軸１６が外側へ偏倚されている。

【０００３】可動軸１６の突出端、つまり検出端１９が
被変位検出体に対接され、その被変位検出体の変位に応
じて可動軸１６がその軸心に沿って移動し、つまり磁心
１５が軸心に沿って移動し、被変位検出体の変位に応じ
た信号を差動トランスコイル１２から得ることができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図５に示した従来の変
位検出用差動トランスは、可動軸１６が固定部材１３に
片持支持され、かつ被変位検出体と接する検出端１９が
可動軸１６と一体に構成されているため、検出端１９が
偏心荷重や偏心振動を受け、図５に点線で示すように可
動軸１６と直角方向の力を受けると、磁心１５がその軸
心に対し、直角方向に拡大偏位し、変位を正しく検出す
ることができない。このため振動を受け易い現場での変
位検出を高い精度で行うことは困難であった。

【０００５】差動トランスコイル１２を、固定部材１
３，１４で挟み、かつこれらを円筒体１１で相対的に保
持するため、４つの部品で相互に固定することになり、
差動トランスコイル１２と磁心１５とを所定の位置関係
にするためには、各部品の加工精度、及び組立て精度を
高くする必要があった。検出端１９は先端がとがったも
のであるため、被変位検出体が可動軸１６と直角な平面
で検出端１９と接触すればよいが、斜めに当ったり、被
変位検出体の検出端１９との接触点が可動軸１６と直角
方向又は斜め方向にずれると、検出端１９が滑らかでな
く、がたついて移動する、いわゆるスティックスリップ
現象が発生し、動作不良が生ずる場合があり、実用面で
の制限、使用する上での信頼性に問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の変位検
出用差動トランスによれば、差動トランスコイルが本体
に取付けられ、差動トランスコイル内の磁心の両端より
突出した可動軸の両端部が本体に軸心方向に移動自在に
保持され、その可動軸の一端面は半球状面とされ、可動
軸の延長線上においてこれに沿って移動自在に伝達軸が
本体に保持され、その伝達軸の一端面にコイルばねで可
動軸の半球状面が圧接され、伝達軸は抜け止め手段によ
り本体より抜け落ちないようにされている。

【０００７】請求項２の発明の角度検出器によればケー
スに請求項１の発明の変位検出用差動トランスが取付け
られ、その伝達軸の他端に、その軸心とほぼ垂直な軸心
をもつローラが回転自在に取付けられ、伝達軸の延長線
上で、ローラの軸心と平行した軸心をもって入力軸が回
転自在にケースに取付けられ、その入力軸にカムが取付
けられ、カムの周面は入力軸からの距離が連続的に変化
しており、この周面がローラと転接される。カム周面の
短い径の部分がローラと接するようにカムが回動偏倚さ
れる。

【０００８】

【実施例】図１及び図２に請求項１の発明の実施例を示
す。本体２１は円筒状をしており、この例では二つの半
円筒状の半体２１ａと２１ｂとにより構成され、これら
は合成樹脂材のモールド品として作られる。本体２１内
に、その軸心方向におけるほぼ一半部内に差動トランス
コイル２２がその軸心を本体２１の軸心とほぼ一致させ
て収容される。差動トランスコイル２２は例えばセラミ
ック製のボビン２３上に巻かれている。ボビン２３を位
置決め保持するために、本体２１の内周面に一対のリン
グ状突条２４，２５が一体に形成され、突条２４，２５
の互いの内側の面にボビン２３の両端面の周縁部がほぼ
対接されて、軸心方向の位置決めがなされ、リング状突
条２４，２５の互いの内側において突条２４，２５より
も低いリング状受け面２６，２７が形成され、受け面２
６，２７にボビン２３の両端のつばの周面がほぼ嵌合さ
れて、軸心と直角方向の位置決めがなされる。

【０００９】差動トランスコイル２２内の軸心位置に柱
状磁心２８がほぼ同一軸心で、軸心に沿って移動自在に
配される。磁心２８の両端から突出して可動軸２９が固
定される。この例では可動軸２９が磁心２８に挿通され
て固定されている。可動軸２９の両端部が本体２１に、
軸心に沿って移動自在に保持される。このため本体２１
内に、リング状突条２４，２５の互いの外側に隔壁３
１，３２がそれぞれ一体に形成され、隔壁３１，３２の
中心孔３３，３４に可動軸２９が挿通され、軸方向に移
動自在に保持される。

【００１０】可動軸２９の一端面は半球状面３５とされ
る。この例では可動軸２９の一端上にねじが形成され、
保持筒体３６の一端に可動軸２９がねじ込まれて固定さ
れ、保持筒体３６の他端面凹部に鋼球３７が保持され、
鋼球３７により半球状面３５が構成される。可動軸２９
の延長線上に、同一方向の伝達軸３８が配される。伝達
軸３８の一端面は半球状面３５と対接される。コイルば
ね３９により可動軸２９の半球状面３５が伝達軸３８に
圧接される。つまりコイルばね３９は可動軸２９の端部
のつば、この例では保持筒体３６のつば４１と、隔壁３
１との間に介在され、可動軸２９の外側に同軸心的に配
される。

【００１１】伝達軸３８が抜け止め手段により、本体２
１から抜け落ちないようにされる。この例では本体２１
の端部の径が小とされ、その小径部の外周に周方向の溝
４２が形成され、溝４２にゴム製の防じんジャバラ４３
の一端が固定され、ジャバラ４３の他端の中心部に、そ
の軸心に位置している伝達軸３８の他端面が固定され
る。伝達軸３８の本体２１側端部外周につば４４が形成
され、つば４４が本体２１の端板４５に形成された孔を
通過しないようにされる。

【００１２】この例ではジャバラ４３の外端面にＬ字状
取付け具４６の一半部が対接されて伝達軸３８の一端に
ねじ止め固定され、取付け具４６の他半部にローラ４７
が回転自在に取付けられる。ローラ４７の軸心は、伝達
軸３８の延長線に対しほぼ直角である。ローラ４７はロ
ーラベアリングが好ましい。ローラ４７の本体２１に対
する姿勢はジャバラ４３により常に一定に保持されてい
る。

【００１３】本体２１の半体２１ａ，２１ｂとはその対
接面の適当個所に形成した穴４８とピン（図示せず）と
により互いに位置決めされる。本体２１の一端部の両側
に取付け部４９が一体に形成されている。また本体２１
の他端部に導線引出し孔５１が形成され、その導線引出
し孔５１が形成されている側に、配線基板取付け用のボ
ス５２が本体２１の外周に４個所形成されている。

【００１４】上述の構成においてローラ４７が検出端と
して作用し、ローラ４７が本体２１側に押されると伝達
軸３８が可動軸２９を押して磁心２８が差動トランスコ
イル２２内に深く入り、ローラ４７を押した被変位検出
体が本体２１から離れる方向に移動すると、コイルばね
３９の作用により、可動軸２９を介して伝達軸３８が被
変位検出体に追従して突出し、磁心２８の差動トランス
コイル２２に対する挿入が浅くなる。このようにして可
動軸２９の延長線に沿う被変位検出体の変位を検出する
ことができる。

【００１５】上述において、検出端はローラ４７でなく
てもよく、例えば従来と同様に先細のものでもよく、こ
の場合は伝達軸３８自体を先細としてもよく、またジャ
バラ４３を省略して本体２１の端板４５に形成した孔に
伝達軸３８を軸受け保持させてもよい。半球状面３５は
可動軸２９の端面を直接半球状面としてもよい。ジャバ
ラ４３はベローズでもよい。

【００１６】次に図３及び図４を参照して請求項２の発
明による角度検出器の実施例を説明する。ケース６１内
に図１及び図２に示した変位検出用差動トランス６２が
収容固定される。つまりケース６１内面に突出した固体
部６３の側面に本体２１の取付け部４９が対接され、ね
じ６４が取付け部４９にねじ込まれて固定される。ケー
ス６１の端部内にローラ４７の移動方向とほぼ直角に入
力軸６５がケース６１に回動自在に保持される。

【００１７】入力軸６５の一端部は外部に突出し、必要
に応じてレバー６６が固定され、レバー６６を介して被
検出角度が入力軸６５に与えられる。入力軸６５にカム
６７が取付けられる。カム６７はその周面の入力軸６５
に対する距離が連続的に変化する形状とされ、その周
面、つまりカム面６８がローラ４７に転接される。入力
軸６５のまわりにコイルばね６９が配され、コイルばね
６９の一端はケース６１に立てたピン７１と係合し、他
端はカム６７に立てたピン７２と係合してカム６７はそ
の短かい径の部分がローラ４７と対向するように回動偏
倚される。図４ではカム６７は右回りの回動偏倚力を受
けている。入力軸６５に取付けたストッパ７３により、
図に示していないがケース６１の外面凹部７４の形状に
よりカム６７の回動が初期回動位置で停止され、この位
置でローラ４７が最も突出してカム面６８と接してい
る。

【００１８】ボス５２に配線基板７５が取付けられる。
この例はケース６１を本体２１が収容されるケース本体
６１ａと、そのケース本体６１ａの配線基板７５側を蓋
するカバー６１ｂと、ケース本体６１ａから突出したジ
ャバラ４３を収容し、入力軸６５を保持するヘッド部６
１ｃとにより構成し、これらを互いに取外し自在として
いる。またこれら各部の対接面にオーリング７６を介在
させ、入力軸６５とその軸受７７との間にもオーリング
７８を介在させ、ケース６１内を気密構造としている。
ケース６１内には端子台７９が設けられている。ヘッド
部６１ｃは図３においてケース本体６１ａに対し、上下
を逆にして取付けることもできる。

【００１９】この構成において、被検出角度がレバー６
６を介し、又は直接入力軸６５に与えられ、入力軸６５
が左回りに回動すると、カム６７も回動し、ローラ４７
と接する部分が入力軸６５からの距離が徐々に大とな
り、ローラ４７が本体２１側に押され、つまり被検出角
度による回転が直線運動に変換されて、変位検出用差動
トランス６２で被検出角度が変位として検出される。被
検出角度が初期状態にもどると、ばね６９によりカム６
７も初期状態にもどり、ローラ４７が最初の位置に突出
する。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように請求項１の発明によれ
ば検出端の変位が伝達軸を介し、かつその端面と半球状
面３５との接点を介して可動軸２９に伝達されるため、
検出端に伝達軸３８と直角方向の偏荷重や偏振動が加わ
っても、これは可動軸２９に伝達されないため、機械的
なダメージを受けないばかりか、変位の可動軸２９に沿
う成分のみしか伝達されないため、変位検出精度も高い
状態に維持でき、振動、衝撃など過酷な使用条件でも耐
久性が高く、かつ高精度が維持できる。

【００２１】また本体に差動トランスコイルを位置決め
保持し、かつ可動軸も本体に保持されるため、簡単な組
込みで高い位置精度を得ることができ、量産に適する。
請求項２の発明によれば伝達軸の一端に回転自在に保持
したローラに、入力軸に取付けたカムを転接させている
から、スティックスリップ現象が生じることなく、回転
角度が円滑に変位に変換されて、高い精度で角度を検出
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施例を示す断面図。

【図２】図１の一半部を断面としかつジャバラを外した
状態の平面図。

【図３】請求項２の発明の実施例を示す垂直断面図。

【図４】図３の水平断面図。

【図５】従来の変位検出用差動トランスを示す断面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｄ 5/22 Ａ 9208−2Ｆ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体と、 その本体に取付けられた差動トランスコイルと、 その差動トランスコイル内にその軸心に沿って移動自在
   に配された磁心と、 その磁心の両端より突出し、その磁心が固定され、両端
   部が上記本体に軸心に沿って移動自在に保持され、一端
   面が半球状面とされた可動軸と、 その可動軸の延長線上において、上記半球状面と一端面
   が対接され、上記本体に上記延長線に沿って移動自在に
   保持された伝達軸と、 その伝達軸の端面に上記半球状面を圧接するコイルばね
   と、 上記伝達軸が上記本体より抜け落ちるのを防止する抜け
   止め手段と、 を具備する変位検出用差動トランス。
2. 【請求項２】 ケースと、 そのケースに取付けられた請求項１に記載した変位検出
   用差動トランスと、 その差動トランスの上記伝達軸の他端に、その軸心とほ
   ぼ垂直な軸心まわりで回転自在に取付けられたローラ
   と、 上記伝達軸の延長線上で上記ローラの軸心と平行な軸心
   まわりで回転自在に上記ケースに取付けられた入力軸
   と、 その入力軸に取付けられ、その入力軸からの距離が連続
   的に変化する周面が上記ローラと転接するカムと、 そのカムを上記入力軸から短かい部分が上記ローラに接
   する方向に回動偏倚するコイルばねと、 を具備する角度検出器。