JPH0346512A

JPH0346512A - 変位測定装置

Info

Publication number: JPH0346512A
Application number: JP18222589A
Authority: JP
Inventors: Saburo Uemura; 植村　三良
Original assignee: Macome Corp
Current assignee: Macome Corp
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1991-02-27
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPH0623659B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、機械装置や検査装置における変位量を検出
、測定する場合等に用いて好適な変位量測定装置に関す
る。

〔発明の概要〕

この発明は、コアを内蔵して一定の長さに巻回した一対
の第１及び第２コイルを近接して設け、第１コイルには
第１金属外筒を移動可能に被せて可変インダクタンス・
コイル、第２コイルには第２金属外筒を調整可能に被せ
て固定インダクタンス・コイルと夫々なし、これ等のコ
イルと高周波発振器及び整流器を含む検波回路とを組合
せることにより、所望の出力電圧、直線性、安定度を保
持し乍ら装置の小型化及び正確で揃った製品ができるよ
うにしたものである。

〔従来の技術〕

機械装置において、変位量を電気的に測定するため各種
のスケールが用いられているが、スケ−ルは形状が大き
く高価なため用途が制限される欠点がある。比較的変位
量が少ない場合、差動トランスが最も多く用いられてい
るが、差動トランスには次の如き３つの欠点がある。

第１に、コイルの中をコアが出入する構造であるため、
差動トランスのコイルに比べて装置全体が長くなり、変
位量が長い場合不適当である。

第２に、差動トランスは、２個のコイルを軸方向に並べ
た構造で、変位測定範囲に比べ２個並んだコイルの長さ
が普通３倍近くも長くなる。

第３に、コアが出入する構造ではコアが片持ち支持にな
るため、振動に弱い。

そこで、コイルの中に入るコアは固定しておき、コイル
の外側に被せた金属外筒を移動する構造として、上記第
１ないし第３の問題点を解決した変位測定装置を本出願
人は先に提案した（特願昭６２−１０７３５７号）。

ところが、この特願昭６２−１０７３５７号に記載され
た変位測定装置の場合、コイルＡ及びＢを隣接して軸方
向に並べて使用するので、コイル全体の長さが大きくな
り、結局装置全体が大きくなる欠点がある。

このことは特に本装置を応用する例えば油圧シリンダや
空気圧シリンダ等では問題となる。

そこで、所望の出力電圧、直線性、安定度を保持し乍ら
実質的にコイル長を短くして装置の形状を小さくするこ
とができる変位測定装置を本出願人は先に提案した（特
願昭６３−２７１４３４号）。

この変位測定装置は、コアを内蔵して一定の長さに巻回
した第１コイルを有し、この第１コイルにこれと略々同
長の第１金属外筒を移動可能に被せた可変インダクタン
ス・コイルと、コアを内蔵して一定の長さに巻回した第
２コイルを有し、この第２コイルにこれと略々同長か又
はこれより短い第２金属外筒を固定的に被せた固定イン
ダクタンス・コイルと、高周波発振器及び整流器を含み
可変インダクタンス・コイル及び固定インダクタンス・
コイルに接続された検波回路とを備え、固定インダクタ
ンス・コイルを可変インダクタンス・コイルと離間して
設け、第１金属外筒が移動したときその変位量に応じた
直流電圧を検波回路の出力側に得るように構成したもの
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが特願昭６３−４７１４３４号に記載されている
ような変位測定装置の場合、デテクタの中にダミーコイ
ルとしての第２コイルを組込んだ場合、第１コイルに合
わせて第２コイルのインダクタンスを調整した上でデテ
クタ全体を例えばエポキシ樹脂でモールドするようにし
ているので、モールド後は第２コイルは調整できない欠
点がある。つまり、第２コイルの第２の金属外筒までも
モールドされて固定されてしまうからである。また、モ
ールドし、加熱エージング等の処置をした後でセンサの
特性を少し調整しようと思ってもそれができない欠点が
ある。

この発明は断る点に鑑みてなされたもので、コイル及び
デテクタを樹脂でモールドしエージングを行った後最終
段階でダ稟−コイルの調整を行うことができる変位測定
装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明による変位測定装置は、コアを内蔵して一定の
長さに巻回した第１コイルを有し、この第１コイルにこ
れと略々同長の第１金属外筒（４）を移動可能に被せた
可変インダクタンス・コイル（Ａ）と、コアを内蔵して
一定の長さに巻回した第２コイルを有し、この第２コイ
ルにこれと略々同長か又はこれより短い第２金属外筒（
５）を調整可能に被せた固定インダクタンス・コイル（
Ｂ）と、高周波発振器（Ｏ５Ｃ）及び整流器（Ｄ＋＋ｒ
＋＋Ｃ＋）＋　（Ｄｚ＋ｒｚ＋ｃｚ）を含み可変インダ
クタンス・コイル（Ａ）及び固定インダクタンス・コイ
ル（Ｂ）に接続された検波回路（１０）とを備え、固定
インダクタンス・コイル（Ｂ）を可変インダクタンス・
コイル（Ａ）と近接して設け、上記第１金属外筒（４）
が移動したときその変位量に応じた直流電圧を検波回路
（１０）の出力側に得るように構成している。

〔作用〕

可変インダクタンス・コイル（Ａ）に対しては第１金属
外筒（４）を移動可能に設け、固定インダクタンス・コ
イル（Ｂ）に対しては第２金属外筒（５）を調整可能に
設けると共に両コイルを近接して配置する。つまり、可
変インダクタンス・コイル（Ａ）と第１金属外筒（４）
を被測定側すなわち測定しようとする移動体側に設ける
と共に固定インダクタンス・コイル（Ｂ）と第２金属外
筒（５）も可変インダクタンス・コイル（Ａ）と近接し
て設ける。

そして、回路的にはこれ等両コイルを検波回路（１０）
に接続する。そして、第１金属外筒（４）の移動によっ
て可変インダクタンス・コイル（Ａ）のインダクタンス
が変化する。第１金属外筒（４）は可変インダクタンス
・コイル（Ａ）に対して外側に設けた短絡２次コイルの
作用をして、第１金属外筒（４）が被さった部分の可変
インダクタンス・コイルＡのインダクタンスが著しく減
少する。このインダクタンスの変位を電圧に変えること
により、変位量を検出できる。この場合、固定インダク
タンス・コイル（Ｂ）に被っている第２金属外筒（５）
はコイルやデデクタのモールド化とは無関係に自由に移
動できるので正確で揃った製品を作ることができる。

〔実施例］以下、この発明の一実施例を第１図〜第６図に基づいて
詳しく説明する。

第１図はこの発明の第１実施例を示すもので、コイル部
分とデテクタ側が分離したいわゆる分離型で、ここでは
コイル部分のみを示している。同図において、（１）は
コイル外筒、（２）は支持金具、Ａは可変インダクタン
ス・コイルとしての主コイル、Ｂは固定インダクタンス
・コイルとしてのダミーコイルである。コイル外筒（１
）は支持金具（２）の穴に差し込まれ、この中でケーブ
ル（３）とコイルＡ、　　Ｂのリード線が接続される。

コイル外筒（１）の中には例えば長さ５ｍｍ程度の短い
ダミーコイルＢが元の方に巻回され、続けて長い主コイ
ルＡが巻回されている。主コイルＡの長さは通常２０ｍ
ｍ以上数百ｍｍに及ぶ。

主コイルＡに対してコイル外筒（１）の外側に主コイル
Ａと略同長の第１の金属外筒（４）が移動可能に続けら
れる。また、ダミーコイルＢに対してコイル外筒（１）
の外側に長さが例えば４　ｍｍ程度の第２金属外筒（５
）が設けられ、この第２金属外筒（５）は手でもって移
動できる。第２金属外筒（５）の外側に支持金具（２）
と隣接して例えばプラスチックから戒る絶縁物のカバー
（６）がいわゆるキャップとして設けられる。

最終的に支持金具（２）、主コイルＡ、ダミーコイルＢ
等は例えばエポキシ樹脂でモールドされるが、第１及び
第２金属外筒（４）、　（５）はモールドされない。

そして、この場合ダミーコイルＢの部分約１０ｍｍだけ
実質的にコイルが長くなるがセンサが完成した後に第２
金属外筒（５）をスライドして出力特性を調整できる。

調整した後に接着材でダミーコイルＢを固定し、カバー
（６）を被せて仕上がりとなる。

第２図はこの発明の第２実施例を示すもので、デデクタ
とコイルが一体形の場合である。同図において、第１図
と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省
略する。

従来はダミーコイルＢをデデクタ（７）の中に収めたが
モールド後調整ができないので、本実施例では第２図に
示すようにダミーコイルＢをデデクタ（７）の外側に出
している。この場合もダミーコイルＢの部分約１０ｍｍ
コイルが長くなるがセンサが完成した後に、第２金属外
筒（５）をスライドして出力特性を調整できる。調整し
た後に接着材でダミーコイルＢを固定し、カバー（６）
を被せて仕上がりとなる。

第４図は、この発明に用いる検波回路（１０）の例を示
すもので、この検波回路（１０）は、高周波発振器ＯＳ
ＣによりコイルＡ、　Ｂに高周波電圧を逆方向に加え、
インダクタンスの変化によって変化する抵抗器Ｒ８両端
の交流電圧を平滑回路を含む整流器（Ｄ＋＋ｒ＋＋Ｃ＋
）＋　（Ｄｚ、ｒ＋＋ｃｚ）により直流電圧に変え、そ
の差電圧をコンデンサＣ３の両端に出力として取出すよ
うにしている。検波回路（１０）はこのような差動形で
なくてもよいが、差動形の方が直線性や温度特性がよい
。

本実施例ではコイルＢをダミーとして成る一定値に固定
し、主コイルＡのインダクタンスの変化を利用するため
に、ダミーコイルＢの特性位置により出力電圧が上下に
大きくずれる。従って、出力電圧を一定の規格値に合せ
る為にはダミーコイルＢの調整が微妙に効いて来る。

第４図はコイルＡ、Ｂ及び第２金属外筒（５）を固定し
、第１金属外筒（４）を変位させたときの検出回路（１
０）の共通端子（ＩＩＣ）と出力端子（１１八）、　（
ＩＩＢ）に得られる出力電圧ＶＡ、Ｖ、を示したもので
、第２金属外筒（５）を移動させてコイルＢのインダク
タンスがＰ、の所にあるときの共通端子（１１Ｃ）と出
力端子（ＩＩＢ）の間の出力電圧Ｖｌｌは略９Ｖ付近に
あるも第２金属外筒（５）を移動させてコイルＢのイン
ダクタンスがＰ２にあるときの共通端子（ＩＩＣ）と出
力端子（ＩＩＢ）の間の出力電圧Ｖ＋＋（Ｐ２）は略々
１１ｖ付近にあることかわかる。つまり、第２金属外筒
（５）の設定の仕方によって出力電圧■８が変わること
がわかる。

そして、検出回路（１０）の出力電圧は電圧ＶＡと■８
の差つまり出力端子（１１＾〉及び（ＩＩＢ）間の電圧
であるので、コイルＢのインダクタンスがＰ。

にあるときの出力電圧ＶＡ−Ｖｌｌ　（ＰＩ）は第５図
の如く＋６■から０■の間を変化する直線となり、コイ
ルＢのインダクタンスがＰ２にあるときの出力電圧ＶＡ
　　Ｖｓ（Ｐｇ）は第５図の如く±３■の間を変化する
直線となる。

ここでダご−コイルＢをインダクタンスがＰ２のところ
に合せると、上述の如く出力電圧ｖＡＶｉ　　（Ｐｇ）
は±３ｖの出力となるが直線性の補正が悪いと出力電圧
０の点が中心からずれる。このようにダミーコイルＢは
主コイルＡに合わせて設定するもので設定が僅かずれて
も直線の原点（出力電圧０）のずれが目立つようになる
。従って、第２金属外筒（５）を微調してダミーコイル
Ｂの調整が必要になるわけである。

なお、第１図における支持金具（２）を黄銅棒で作りそ
の外径φ６長さ２０ｍｍとし、ガラエポから成るコイル
外筒（１）を外径φ４．内径φ２．８長さ１００ｍｍと
し、ダミーコイルＢをコアの長さ５１１ＩＩ１１１コイ
ル０．０６φ、銅線１４０回巻長４ｍｍとし、第２金属
外筒を黄銅で作りその内径φ４．１、外径φ４．６、長
さ４１ｎＩ１１とし、カバー（６）を黒色ベークライト
で作り内径φ４．８、外径φ５．６、長さ１０ｍｍとし
たとき、第２金属外筒（５）を移動して第４図の１１点
、１２点の何れも調整可能であった。

第６図は本実施例で使用したコイルＡ、Ｂの部分を具体
的にした一例を示すもので、コア（７）は外径φ１．８
内径φ０．７長さ５開のフェライトコアピースを使いφ
０．７の燐青胴のワイヤ（８）に通して第６図Ａに示す
ように配置固定し、コイルＡ、Ｂを巻線した。沢山作る
ときは第９図Ｂに示すようにダミーコイルＢと主コイル
Ａのコア（７）を切離した形で別々に巻線し、間を半田
付けで止めるようにした。なおコイルＡの片線第９図Ｂ
の如くワイヤ（８）に半田付けしてリード線の扱いを楽
にした。

〔発明の効果〕

上述の如くこの発明によれば、コイル及びデテクタを樹
脂でモールドし、エージングを行った後最終段階で第２
金属外筒（５）を移動してダミーコイルＢの調整ができ
るために正確で揃った製品ができるようになった。また
主コイルＡとダミーコイルＢが実質的に近接して一体と
なっているためにデテクタ及びコイル何れにも互換性を
保つことができるようになり、このことは使い易さ作り
易さ等の面で大きな利益かある。更にダミーコイルＢを
主コイルＡに近接するようにしたので温度変化に対し両
コイル相互の影響が相殺するようになり、温度特性が改
善された。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す権威図、第２図はこ
の発明の他の実施例を示す権威図、第３図はこの発明で
使用される検波回路の一例を示す回路構成図、第４図及
び第５図はこの発明による変位検出特性を示す図、第６
図はこの発明の要部を示す権威図である。（４）は第１金属外筒、（５）は第２金属外筒、（７）
はデクタ、（１０）は検波回路、Ａは主コイル、Ｂはダ
ミーコイル、ＯＳＣは高周波発振器、（Ｄ＋＋ｒ＋＋Ｃ
＋）＋　（Ｄｚ＋ｒｚ＋ｃｚ）は整流器である。嘔Ｒ争県β゛げ牢舌１５／）構成国第６図

Claims

【特許請求の範囲】　コアを内蔵して一定の長さに巻回した第１コイルを有
し、該コイルにこれに略同長の第１金属外筒を移動可能
に被せた可変インダクタンス・コイルと、コアを内蔵して一定の長さに巻回した第２コイルを有し
、該コイルにこれと略同長か又はこれより短い第２金属
外筒を調整可能に被せた固定インダクタンス・コイルと
、高周波発振器及び整流器を含み上記可変インダクタンス
・コイル及び固定インダクタンス・コイルに接続された
検波回路とを備え、上記固定インダクタンス・コイルを上記可変イ
ンダクタンス・コイルと近接して設け、上記第１金属外
筒が移動したときその変位量に応じた直流電圧を上記検
波回路の出力側に得るようにしたことを特徴とする変位
測定装置。