JPH04344401A - 可変インダクタンス型変換器 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は可変インダクタンス形変
換器に関し、より詳細には、コイルを支持するハウジン
グを備え、該コイルの中にはプローブヘッドに連結され
た可動のコアが配設される小さな直線的な変位を検知す
るために用いられる型式の可変インダクタンス形変換器
に関する。

【０００２】

【従来技術】上述の如き変換器は、工学的な計測、例え
ば工作機械における工具送り台の非常に小さな動きの検
知および測定あるいは機械加工あるいは研削されるべき
被加工物の寸法の測定、において用いられる。検知すべ
き動きはミクロンのオーダである。

【０００３】上記型式の一般的かつ通常の変換器は、直
径が８ｍｍ乃至１０ｍｍであり長さが３５ｍｍ乃至７０
ｍｍの円筒体である。このような変換器は以下の如き主
要な要素を備えている。

【０００４】（１）　　測定すべき表面に係合する硬化
されたチップ、（２）　　上記チップを支持し長手方向
に摺動するプランジャ、（３）　　通常はゴムあるいは
プラスチック製のベローズである異物シールド、（４）
　　上記プランジャを位置決め及び案内するための、摩
擦が極めて少なく、長寿命でかつ横方向の遊びの無い、
一般にはボール軸受けである長手方向に摺動可能な軸受
け、（５）　　上記長手方向に運動する部品の回転を防
止するためのピン及びスロットあるいはこれと同等の装
置、（６）　　上記プランジャに取り付けられた軟鉄（
あるいは同等物）製のコア、（７）　　上記コアを包囲
する固定コイル、（８）　　上記要素を支持すると共に
取付体を形成する強磁性の円筒形状のハウジング、及び
（９）　　上記ハウジングにしっかりと固定する必要の
ある可撓性の多芯ケーブル。

【０００５】通常はチップ、プランジャ、ボール軸受け
及びコアである可動要素は直列に配列されるため、変換
器の全長を約３０ｍｍよりも短くすることは困難である
。これは変換器の用途を厳格に規制し、スペースが制限
される多くの状況においての使用を妨げる。ユーザは、
明らかに誤差の生ずる危険性のある２股の変位伝達レバ
ーすなわちベルクランク型のレバーに頼らざるを得ない
ことが時々ある。

【０００６】更に、上記（１）乃至（９）から、これら
周知の変換器は、非常に高い精度で別個に製作しかつ組
み立てる必要のある多くの要素を含んでいることは明ら
かである。チップに対してコアを正確に位置決めするた
めには、装置の組立て及び分解を何回となく行う必要が
あるであろう。これら総ての要因により、最終製品を所
望の品質及び精度にするためには費用がかかるが、これ
らの要因は、満足すべき結果を得るためには必要である
と従来考えられていた。

【０００７】本件出願人の英国特許第２０６５８９１号
明細書において、コアが軸受けの軸方向の長さの中にあ
る改善された構造が開示されており、この構造が装置の
全長を大きく低減しており、この製品が非常な成功を収
めてはいるが、依然として組立てが困難でありかつ多数
の別個の要素を含んでいる。

【０００８】

【発明が解決しようとする技術的課題】本発明の目的は
、既存の構造の精度及び耐久性を維持しながら、構造が
簡単で、部品点数が少なくかつ組立てが容易な変換器プ
ローブを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】最も広い概念の本発明の
態様によれば、セラミック材料製のスリーブの形態の可
変インダクタンス変換器が提供され、上記スリーブの中
では同様にセラミック材料で形成されたプランジャが運
動し、該プランジャは、ボール軸受けあるいは他の別個
の回転軸受け機構の介在を何等必要とすることなく、上
記スリーブ材料の中で直接摺動する。

【００１０】また、本発明によれば、その内部でプロー
ブが摺動するセラミック製のスリーブを該スリーブ自身
がボビンを形成しこのボビン上にコイルが巻かれるよう
に構成し、これにより別個のボビンを必要とせず、従っ
て部品点数の削減を行うことができる。

【００１１】また、プランジャの先端すなわちヘッドを
プランジャの他の部分と一体に形成することができる。

【００１２】従来は、何等かの型式のボール軸受けある
いは他の線形軸受けを設ける必要があり、また変換器の
主要な要素に対する材料は金属のみを選定することがで
きると考えられていた。プラスチックは明らかに不適当
な材料であり、その理由は、寸法安定性が不十分であり
、熱的な感応性を有し、また事実いくらかの水分を吸収
するからである。予期せぬことであったが、セラミック
製のスリーブの中で直接摺動するセラミック製のプラン
ジャは完全に満足すべき作動を行うことが判明した。

【００１３】セラミックの寸法的な安定性及び低い温度
膨張性により達成される相対的に運動する部品の間の実
質的な無間隙は、異物の侵入が無いことを意味し、また
周知の構造においてはボール軸受けを保護するために必
須であったベローズあるいは同等の異物シールドを取り
除くことを可能にする。

【００１４】プランジャが非金属であるのでコアをプラ
ンジャの内部に直接配設することができ、また、コアの
材料として雄ねじを有する周知の商業的に入手可能なフ
ェライトタイプの物を選定すれば、コアを雌ねじを形成
したプランジャの内部に装着しプローブの組立ての際に
コアの軸方向の位置を極めて容易に調節することができ
、この調節はねじ回しを用いて組立体の後方端からある
いは先端が取り外し可能であれば前方端から行うことが
できる。

【００１５】

【実施例】本発明の変換器の実施例を以下に図面を参照
して説明する。

【００１６】図１に示す変換器は、セラミック材料製で
円筒形の複合されたプランジャ及びチップ１から基本的
に構成されており、このプランジャ及びチップは同様に
セラミック材料で形成された軸受けスリーブ２の中で直
接摺動し、また図示のように、上記スリーブはフランジ
３が形成された外側面を有しており、これによりスリー
ブはコイル（図示せず）を直接巻き付けることのできる
ボビンを形成している。セラミックの非常に高度な寸法
安定性及びその無視し得る程の熱膨張性のために、プラ
ンジャとスリーブとの間の間隙は、何等噛み込みあるい
は摩擦の恐れがなく、極めて小さくすることができると
共に、異物シールドを設ける必要がない。

【００１７】前方フランジ３は、円筒形の外側スチール
ケーシング４により画成されると共に後方の端部キャッ
プを画成するハウジングのための前方壁を形成し、また
上記ハウジングは外的な磁場に対して必要とされるコイ
ルのシールドを提供している。

【００１８】中空のプランジャ１の中には適宜な合成材
料、例えば登録商標パクソリン（Ｐａｘｏｌｉｎ）、で
形成されるスリーブ５が接着剤により固定して設けられ
ており、上記スリーブ５には雄ねじの形成されたフェラ
イトコア６を収容するための雌ねじが形成されている。 スリーブ５の後方端に設けられるフランジ７は肩部を提
供し、該肩部はセラミック製のスリーブ２の後方端と係
合すると共にプランジャの前方限界位置を画定する。螺
旋コイル型の圧縮ばね８がプランジャを上記前方位置へ
押圧する。

【００１９】プランジャのチップに対するフェライトコ
ア６の軸方向位置を厳密に正確にすることが重要であり
、この位置は、プランジャが図示の前方位置にある時に
、２つのコイルの間の略中間にあることが必要とされる
。本発明の変換器においては、この調節は変換器を分解
することなく極めて容易に行うことができる。その調節
は端部キャップの接近開口を介してねじ回しで行うこと
ができ、上記接近開口はその後ねじ付きのプラグ９によ
って閉鎖することができる。

【００２０】フェライト製のコアを用いることにより、
軟鉄製のコアを用いる場合に比べてより大きな信号が生
ずる。従来の構造においてはフェライトを用いることが
できなかった。その理由は、所定の形状に適合するよう
に中空のスリーブでなければならず、またフェライトは
薄肉のスリーブを形成するには脆弱過ぎるからである。

【００２１】コイルに対する接続を行うケーブル１０が
端部キャップを介して設けられる。スリーブ２の最後方
のフランジ３は切り欠きすなわち平坦部（図示せず）を
有していてそれぞれのワイヤに対して空隙を提供してい
る。本発明の他の特徴によれば、ワイヤに対する接点パ
ッドを電気メッキにより上記フランジの後方面上に直接
形成することができ、これによりケーブルのワイヤをこ
の点においてハンダ付けにより取り付けるのを極めて容
易にする。

【００２２】周知の変換器においては、プランジャの回
転を阻止するための何等かの手段、通常はハウジングの
スロットに係合する半径方向のピン、を常に設ける必要
があった。これは、総ての要素を真に同心状に配列する
ことが不可能であり、従って回転により変換器の精度が
変わるからである。本発明の構造の簡素性により、コア
をコイルに対して真に同心状に維持することができ、こ
れによりプランジャを回転自在の状態にしておくことが
でき、従って構造を更に簡単にすると共に要素を削減す
ることができる。

【００２３】セラミック材料の選定は、変換器の作動す
る環境に適合するように実験的に決定することができる
。一般的に言って、炭化ケイ素あるいは窒化ケイ素が適
当である。勿論この材料は非磁性体でなければならない
。

【００２４】特に適当なセラミック材料は登録商標「シ
アロン（Ｓｙａｌｏｎ）２０１」で販売されている材料
である。この材料は窒化ケイ素をベースにして固溶体の
酸化アルミニウムを含んでおり、実質的に０の熱膨張及
び化学的な侵食および衝撃に対して高い耐久性を呈する
非常に安定な性質を有している。プランジャとスリーブ
との間の空隙を実質的に０とすることができる。その理
由は、これら両方の要素が共に同一の材料で形成され、
従って例え微視的な熱膨張量においても共に等しいから
である。

【００２５】図２においては図１の要素と同様の要素に
は同一の符号が付されている。ほぼ唯一の差異は、符号
１１で示すチップがセラミック製のプランジャと一体で
はなく、その後方端に差し込み部１２を有する別個に形
成された要素である点である。チップは上記差し込み部
によりスリーブ５に捩込まれる。このスリーブはパクロ
リンで形成する代わりに真鍮で形成することができる。

【００２６】プランジャの本体がチップと別個になって
いるので、この本体は簡単な形状の均一な中空のシリン
ダであり、フランジが無くまた直径の変化が無く、図１
の実施例よりもセラミック材料からより容易に形成する
ことができる。

【００２７】チップ１１が着脱可能であるため、スリー
ブ５の中におけるフェライト製のコア６’の位置は、チ
ップ１１を取り外した後にねじ回しを挿入することによ
り前方端から行うことができ、従って後方のプラグ９を
省略することができる。また図２の実施例においては、
ばね８の後方端はソケットの中ではなく突き出し部に着
座している。フランジ３’はケーシング４の内径一杯と
することができセラミック体にはノッチよりも形成し易
い平坦部１３を設けてコイルへのワイヤのための空隙を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す長手方向の概略断面図で
ある。

【図２】本発明の他の実施例を示す長手方向の概略断面
図である。

【符号の説明】

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ハウジングが軸方向に可動のプランジ
   ャを支持し、該プランジャが本体と係合するための突出
   するチップを有し、該本体の変位が測定され、前記プラ
   ンジャは磁気コアを有し、前記ハウジングは前記プラン
   ジャを包囲する固定コイル組立体を収容する形態の可動
   インダクタンス型変換器において、前記プランジャの外
   側表面はセラミック材料で形成され、前記プランジャは
   前記ハウジングの中のセラミック材料製のスリーブと直
   接摺動可能に接触することによってのみ直線的に運動可
   能に案内されることを特徴とする変換器。
2. 【請求項２】　　請求項１の変換器において、前記プラ
   ンジャの外側表面のセラミック材料は前記スリーブのセ
   ラミック材料と同一であることを特徴とする変換器。
3. 【請求項３】　　請求項１又は２の変換器において、コ
   アを除く前記プランジャの本体がセラミック材料で形成
   されることを特徴とする変換器。
4. 【請求項４】　　請求項３の変換器において、前記チッ
   プは前記プランジャと一体であることを特徴とする変換
   器。
5. 【請求項５】　　請求項４の変換器において、前記プラ
   ンジャの本体は円筒体であり、前記一体のチップを形成
   する閉止端を有することを特徴とする変換器。
6. 【請求項６】　　請求項１乃至５のいずれかの変換器に
   おいて、前記スリーブがボビンを形成し、該ボビン上に
   コイル組立体が巻かれることを特徴とする変換器。
7. 【請求項７】　　請求項６の変換器において、前記スリ
   ーブが前記コイル組立体を位置決めするための外側のフ
   ランジを有しており、これら外側のフランジの少なくと
   も１つは前記コイル組立体に対する電気的な接続を行う
   ための空隙を提供するための平坦部を有することを特徴
   とする変換器。
8. 【請求項８】　　請求項３の変換器において、前記プラ
   ンジャの本体はセラミック材料製でフランジのほとんど
   ない簡単な形状の中空の円筒体であり、該円筒体は非セ
   ラミック材料製の内部スリーブを収容し、該内部スリー
   ブの中に前記コアが設けられていることを特徴とする変
   換器。
9. 【請求項９】　　請求項８の変換器において、前記内部
   スリーブが外側フランジを備え、該外側フランジがプラ
   ンジャの移動を制限する停止部を画定することを特徴と
   する変換器。
10. 【請求項１０】　　請求項８又は９の変換器において、
    前記内部スリーブには雌ねじが形成され、また前記コア
    が該雌ねじの中に捩込まれ、これにより前記プランジャ
    の中におけるコアの軸方向の位置を工具を用いて該変換
    器の端部から調節することができることを特徴とする変
    換器。