特許ウォッチ

公開番号2025085181
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-05
出願番号2023198876
出願日2023-11-24
発明の名称位置検出装置
出願人株式会社マグネスケール
代理人弁理士法人タス・マイスター
主分類G01D 5/20 20060101AFI20250529BHJP(測定;試験)
要約【課題】高い分解能で高精度に位置検出することができる位置検出装置を提供する。
【解決手段】長尺形状を有し、その長手方向に沿って移動可能に設けられるとともに、該長手方向に沿って設けられた複数の導電性の被検出部15a,15b,15c,15dを有する移動体13と、移動体13の移動方向に沿って配列され、移動体13の各被検出部15a,15b,15c,15dと所定間隔をあけて対向可能に設けられた第1検出部20及び第2検出部25と、第1検出部20及び第2検出部25からの出力信号を処理して、移動体13の変位を検出する変位検出部40,41と、を備える。第1検出部20及び第2検出部25は、それぞれ、LC回路を形成するための巻き線コイル21,26、及び該巻き線コイル21,26の両端部間に接続されたコンデンサ22,27を備える。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項１】
長尺形状を有し、その長手方向に沿って移動可能に設けられるとともに、該長手方向に沿って設けられた複数の導電性の被検出部を有する移動体と、
前記移動体の移動方向に沿って配列されるとともに、前記移動体の各被検出部と所定間隔をあけて対向可能に設けられ、前記移動体の相対的な変位を検出するための複数の相対変位検出部と、
前記相対変位検出部からの各出力信号を処理して、前記移動体の変位を算出する位置算出部と、を備え、
前記相対変位検出部は、それぞれ、ＬＣ回路を形成するための巻き線コイル及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備えた位置検出装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記移動体の移動方向において、前記相対変位検出部を挟んでその一方側、又は他方側に、前記移動体の各被検出部と前記所定間隔をあけて対向可能に設けられ、前記移動体の絶対的な位置を検出するための絶対位置検出部を更に備え、
前記絶対位置検出部は、ＬＣ回路を形成するための巻き線コイルであって、前記相対変位検出部の巻き線コイルよりも長い長さを有する巻き線コイル、及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備え、
前記位置算出部は、前記相対変位検出部及び絶対位置検出部からの出力信号を処理して、前記移動体の位置を検出するように構成された請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記相対変位検出部はｎ個設けられ、その各巻き線コイルが同じ長さであり、且つ、各巻き線コイルは、その長さをＬとして、相互に（Ｌ±Ｌ／ｎ）の間隔をあけて配列され、
前記移動体の各被検出部は、その前記長手方向の幅が前記相対変位検出部の巻き線コイルの長さと同じであり、且つ前記相対変位検出部の巻き線コイルの長さに相当する距離をあけて配設されている請求項１又は２記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記各巻き線コイルは、中空の円筒形状を有し、
前記移動体は、軸形状を有するとともに、前記被検出部は円筒形状を有し、各前記巻き線コイル内に挿通可能に設けられている請求項１又は２記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記各巻き線コイルは、平面コイルである請求項１又は２記載の位置検出装置。
【請求項６】
長尺形状を有し、その長手方向に沿って移動可能に設けられるとともに、該長手方向に沿って設けられた複数の導電性の被検出部を有する移動体と、
前記移動体の各被検出部と所定間隔をあけて対向可能に設けられ、前記移動体の移動方向と直交する方向に並んで配設されるとともに、前記移動方向に沿って、相互に前後するように配設され、前記移動体の相対的な変位を検出するための複数の相対変位検出部と、
前記相対変位検出部からの各出力信号を処理して、前記移動体の変位を算出する位置算出部と、を備え、
前記相対変位検出部は、それぞれ、ＬＣ回路を形成するための平面コイルである巻き線コイル、及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備えた位置検出装置。
【請求項７】
前記移動体の移動方向において、前記相対変位検出部を挟んで、その一方側、又は他方側に、前記移動体の各被検出部と前記所定間隔をあけて対向可能に設けられ、前記移動体の絶対的な位置を検出するための絶対位置検出部を更に備え、
前記絶対位置検出部は、ＬＣ回路を形成するための平面コイルである巻き線コイル、及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備えるとともに、該絶対位置検出部の巻き線コイルは、前記相対変位検出部の巻き線コイルよりも長い長さを有し、
前記位置算出部は、前記相対変位検出部及び絶対位置検出部からの出力信号を処理して、前記移動体の位置を検出するように構成された請求項６記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記相対変位検出部はｎ個設けられ、その各巻き線コイルが同じ長さであり、且つ、各巻き線コイルは、その長さをＬとして、（Ｌ±Ｌ／ｎ）に相当する距離だけ、前記移動方向に沿って、相互に前後するように配設され、
前記移動体の各被検出部の前記長手方向の幅が前記相対変位検出部の巻き線コイルの長さと同じである請求項６又は７記載の位置検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触式の位置検出装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
接触式の位置検出装置として、従来、特開２００３－１６１６３５号公報に開示された位置検出器が知られている。この位置検出器は、中空の円筒状をしたコイルと、このコイルに挿通されて、当該コイル内を移動する軸状移動体と、を備えており、軸状移動体の外周面には、導電性または磁気抵抗の異なるパターンが形成され、パターンは軸状移動体の軸線方向に沿って幅が減少又は増加するように形成されている。
【０００３】
この位置検出器は、コイルに対して周期的に矩形波を印加することによって、軸状移動体の変位を検出するというものである。軸状移動体が移動すると、その変位に応じてコイルとパターンとの間の重合距離または重合面積が変化し、これにより、コイルのインダクタンスが変化して、矩形波の減衰状態が変化する。したがって、この矩形波の減衰状態を計測することで、軸状移動体の直線方向の変位を検出することができる。
【０００４】
即ち、この位置検出器では、コイルと導体である軸状移動体との位置関係により、当該軸状移動体に誘導電流が発生して、コイルのインダクタンスが変化するという現象を利用するものであり、コイルのインダクタンスの変化を周波数成分として取り出すことによって、軸状移動体の変位を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００３－１６１６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来の位置検出器における位置検出の分解能は、軸状移動体の位置の変化量（変位量）をΔｄとし、軸状移動体の位置変化の前後における周波数の変化をΔｆとすると、Δｆ／Δｄとして求まるため、分解能を高くするためには、周波数の変化（Δｆ）を大きくする必要がある。
【０００７】
一方、長い距離の位置検出を行うには、コイル長（コイルの幅方向の長さ）を長くする必要があるが、コイルのインダクタンスの変化を取り出すことができる周波数の変化は、コイルの長さに比例しては大きくならないという特性があり、むしろ、逆に、長距離の位置検出を行うべくコイル長を長くする場合には、測定精度の保証という観点から、位置検出の分解能を低く押さえる必要があった。
【０００８】
本発明は以上の実情に鑑み成されたものであって、検出距離が長い場合でも高い分解能で高精度に位置検出することができる位置検出装置の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明は、
長尺形状を有し、その長手方向に沿って移動可能に設けられるとともに、該長手方向に沿って設けられた複数の導電性の被検出部を有する移動体と、
前記移動体の移動方向に沿って配列されるとともに、前記移動体の各被検出部と所定間隔をあけて対向可能に設けられ、前記移動体の相対的な変位を検出するための複数の相対変位検出部と、
前記相対変位検出部からの各出力信号を処理して、前記移動体の変位を算出する位置算出部と、を備え、
前記相対変位検出部は、それぞれ、ＬＣ回路を形成するための巻き線コイル及び該巻き線コイルの両端部間に接続されたコンデンサを備えた位置検出装置に係る。
【００１０】
この態様（第１の態様）の位置検出装置によれば、以下のようにして移動体の変位が検出される。即ち、移動体が移動すると、ＬＣ回路を有する各相対変位検出部の発振周波数が正弦波で変動し、この各発振周波数が位置算出部によって取得される。そして、当該位置算出部において、各発振周波数の変動と移動体の変位との相関に基づいて、移動体の変位が算出される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許