JPH0665961B2 - 流体圧シリンダのピストンロッド位置検出装置 - Google Patents
流体圧シリンダのピストンロッド位置検出装置Info
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- JPH0665961B2 JPH0665961B2 JP59257639A JP25763984A JPH0665961B2 JP H0665961 B2 JPH0665961 B2 JP H0665961B2 JP 59257639 A JP59257639 A JP 59257639A JP 25763984 A JP25763984 A JP 25763984A JP H0665961 B2 JPH0665961 B2 JP H0665961B2
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Landscapes
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- Actuator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は流体圧シリンダのピストンロッド位置検出装
置に関し、特にシリンダ本体側に固定された巻線に対す
るピストンロッドの相対的変位に応じて誘導係数を変化
させ、それに応じた出力信号を得るようにした誘導形の
ピストンロッド位置検出装置に関し、更に詳しくはピス
トンロッドの周囲に銅のような比較的良導電体の部分を
設け、この導電体部分の作用により少なくとも渦電流損
をパラメータとした誘導係数変化が得られるようにした
ピストンロッド位置検出装置に関する。
置に関し、特にシリンダ本体側に固定された巻線に対す
るピストンロッドの相対的変位に応じて誘導係数を変化
させ、それに応じた出力信号を得るようにした誘導形の
ピストンロッド位置検出装置に関し、更に詳しくはピス
トンロッドの周囲に銅のような比較的良導電体の部分を
設け、この導電体部分の作用により少なくとも渦電流損
をパラメータとした誘導係数変化が得られるようにした
ピストンロッド位置検出装置に関する。
米国特許第3,956,973号には、ピストンロッドの周囲の
鉄若しくは磁性体金属にリング状又はら旋状の溝を設
け、ピストンロッドの移動に伴う上記溝の通過に応答し
て電気的パルス信号を発生するトランスジューサをシリ
ンダ本体側に固定して成るピストンロッド位置検出装置
が開示されている。
鉄若しくは磁性体金属にリング状又はら旋状の溝を設
け、ピストンロッドの移動に伴う上記溝の通過に応答し
て電気的パルス信号を発生するトランスジューサをシリ
ンダ本体側に固定して成るピストンロッド位置検出装置
が開示されている。
実開昭59−23609号には、ピストンロッドの周囲に複数
の磁性リングを所定間隔で設け、シリンダ本体側に複数
相の１次巻線と２次巻線を設け、各相の１次巻線を位相
のずれた複数の交流信号によって個別に励磁して、ピス
トンロッドの位置に応じて位相シフトされた交流信号が
２次巻線の側に得られるようにし、この位相シフト量を
ディジタル的にカウントすることによりピストンロッド
の位置をアブソリュートで検出し得るようにしたピスト
ンロッド位置検出装置が開示されている。
の磁性リングを所定間隔で設け、シリンダ本体側に複数
相の１次巻線と２次巻線を設け、各相の１次巻線を位相
のずれた複数の交流信号によって個別に励磁して、ピス
トンロッドの位置に応じて位相シフトされた交流信号が
２次巻線の側に得られるようにし、この位相シフト量を
ディジタル的にカウントすることによりピストンロッド
の位置をアブソリュートで検出し得るようにしたピスト
ンロッド位置検出装置が開示されている。
実開昭59−23610号には、複数の磁極に１次巻線と２次
巻線を巻回して成るステータをシリンダ本体側に固定
し、ピストンロッドの周囲の磁性体部において複数の突
起を設け、各相の１次巻線を位相のずれた複数の交流信
号によって個別に励磁して、ピストンロッドの位置に応
じて位相シフトされた交流信号が２次巻線の側に得られ
るようにし、この位相シフト量をディジタル的にカウン
トすることによりピストンロッドの位置をアブソリュー
トで検出し得るようにしたピストンロッド位置検出装置
が開示されている。
巻線を巻回して成るステータをシリンダ本体側に固定
し、ピストンロッドの周囲の磁性体部において複数の突
起を設け、各相の１次巻線を位相のずれた複数の交流信
号によって個別に励磁して、ピストンロッドの位置に応
じて位相シフトされた交流信号が２次巻線の側に得られ
るようにし、この位相シフト量をディジタル的にカウン
トすることによりピストンロッドの位置をアブソリュー
トで検出し得るようにしたピストンロッド位置検出装置
が開示されている。
上述の米国特許に示された検出装置は、ピストンロッド
に設けた溝の通過に応答した単なるパルス信号を発生す
る構成であるため、位置データを得るにはこのパルス信
号をカウントする構成としなければならず、事実上のイ
ンクリメンタルパルス発生及びカウント方式となってし
まう。従って、ピストンロッド位置をアブソリュートで
検出することはできないという問題点がある。また、ピ
ストンロッドに溝を設けるためには切削加工等を行わね
ばならず、加工が面倒であるという問題点がある。
に設けた溝の通過に応答した単なるパルス信号を発生す
る構成であるため、位置データを得るにはこのパルス信
号をカウントする構成としなければならず、事実上のイ
ンクリメンタルパルス発生及びカウント方式となってし
まう。従って、ピストンロッド位置をアブソリュートで
検出することはできないという問題点がある。また、ピ
ストンロッドに溝を設けるためには切削加工等を行わね
ばならず、加工が面倒であるという問題点がある。
上述の２つの実用新案登録出願は、アブソリュート方式
であるため、上述のような欠点はないが、ピストンロッ
ドの周囲の磁性リング又は突起の組立若しくは加工に手
間がかかるという問題点は同様にある。
であるため、上述のような欠点はないが、ピストンロッ
ドの周囲の磁性リング又は突起の組立若しくは加工に手
間がかかるという問題点は同様にある。
また、上述の何れの従来技術も、単に鉄又は磁性金属の
溝又は突起の有無によってのみ巻線の誘導係数変化を生
ぜしめるようになっているため、溝の深さあるいは突起
の高さを十分にとらないと検出精度を上げることができ
ないという問題点もある。
溝又は突起の有無によってのみ巻線の誘導係数変化を生
ぜしめるようになっているため、溝の深さあるいは突起
の高さを十分にとらないと検出精度を上げることができ
ないという問題点もある。
この発明は上述の様々な問題点を解決し得るピストンロ
ッド位置検出装置を提供することを目的とする。
ッド位置検出装置を提供することを目的とする。
この発明に係るピストンロッド位置検出装置は、シリン
ダ本体の開口端側に設けられてなり、互いに位相のずれ
た１次交流信号によって夫々励磁される少なくとも２つ
の１次コイルと、この励磁によって誘導される２次出力
交流信号を取出すためのコイル部と、前記コイル部によ
る磁束に対して渦電流路を形成し得るよう、ピストンロ
ッドの周面に所定範囲で設けられた導電体部分と、を具
え、この導電体部分は弱磁性又は非磁性材から成ると共
に該ピストンロッドの他の部分の材質よりも相対的に良
導電体から成るものであり、かつ、前記ピストンロッド
の移動方向に沿って所定の繰り返し周期で同じパターン
の前記導電体部分を繰り返し設けて成るものであると共
に、この導電体部分は、表面加工処理により前記ピスト
ンロッド上に所定のパターンで所定の導電性物質を付着
させて成るものであり、 かつ、前記１次コイルと前記ピストンロッドの導電体部
分との対応が各１次コイル間でずれるように前記１次コ
イルを配置することにより前記１次交流信号を前記ピス
トンロッドの相対的直線位置に応じて位相シフトした２
次出力交流信号が前記コイル部より得られるようにし、
この位相シフト量が、前記ピストンロッドにおける前記
導電体部分の配列の１繰返しサイクルに対応する直線変
位量につき360度の電気角に対応するように前記コイル
部の配置を決定したことを特徴とするものである。
ダ本体の開口端側に設けられてなり、互いに位相のずれ
た１次交流信号によって夫々励磁される少なくとも２つ
の１次コイルと、この励磁によって誘導される２次出力
交流信号を取出すためのコイル部と、前記コイル部によ
る磁束に対して渦電流路を形成し得るよう、ピストンロ
ッドの周面に所定範囲で設けられた導電体部分と、を具
え、この導電体部分は弱磁性又は非磁性材から成ると共
に該ピストンロッドの他の部分の材質よりも相対的に良
導電体から成るものであり、かつ、前記ピストンロッド
の移動方向に沿って所定の繰り返し周期で同じパターン
の前記導電体部分を繰り返し設けて成るものであると共
に、この導電体部分は、表面加工処理により前記ピスト
ンロッド上に所定のパターンで所定の導電性物質を付着
させて成るものであり、 かつ、前記１次コイルと前記ピストンロッドの導電体部
分との対応が各１次コイル間でずれるように前記１次コ
イルを配置することにより前記１次交流信号を前記ピス
トンロッドの相対的直線位置に応じて位相シフトした２
次出力交流信号が前記コイル部より得られるようにし、
この位相シフト量が、前記ピストンロッドにおける前記
導電体部分の配列の１繰返しサイクルに対応する直線変
位量につき360度の電気角に対応するように前記コイル
部の配置を決定したことを特徴とするものである。
コイル部による磁界にピストンロッドの導電体部分が侵
入すると、その部分で渦電流が流れ、渦電流損によって
コイル部を通る磁気回路の磁気抵抗が実質的に増大せし
められる。導電体部分の侵入度に応じて渦電流量が変化
し、これに伴い磁気抵抗が変化する。従って、コイル部
に対するピストンロッドの導電体部分の相対的直線位置
に応じた電圧がコイル部の２次側に誘導される。
入すると、その部分で渦電流が流れ、渦電流損によって
コイル部を通る磁気回路の磁気抵抗が実質的に増大せし
められる。導電体部分の侵入度に応じて渦電流量が変化
し、これに伴い磁気抵抗が変化する。従って、コイル部
に対するピストンロッドの導電体部分の相対的直線位置
に応じた電圧がコイル部の２次側に誘導される。
上述のように渦電流が生ぜしめられる導電体部分を所定
間隔で複数個繰返し設けることにより、長い範囲にわた
って直線位置を検出することが可能となる。また、導電
体部分を複数個設けることにより、直線変位に対する磁
気抵抗変化の関数に周期性を持たせることができるよう
になり、位相シフト方式による位置検出が可能となる。
間隔で複数個繰返し設けることにより、長い範囲にわた
って直線位置を検出することが可能となる。また、導電
体部分を複数個設けることにより、直線変位に対する磁
気抵抗変化の関数に周期性を持たせることができるよう
になり、位相シフト方式による位置検出が可能となる。
渦電流は導電体の表面近くに流れる性質があるので、ピ
ストンロッドの周面に設けるべき導電体部分にはそれほ
ど大きな厚みが要求されない。従って、導電体部分はピ
ストンロッドの基材上に所定のパターンで付着させるよ
うにすることができる。これはピストンロッド周面にお
ける導電体部分の形成を極めて容易にすることを意味す
る。すなわち、そのような比較的薄い導電体部分のパタ
ーンはピストンロッドの基材上にめっき又は溶射又はパ
ターン焼付あるいはエッチングなどその他適宜の表面加
工処理技術によって比較的容易に形成することが可能で
ある。従って、面倒な機械加工や組立てを省略すること
が可能であり、製造コストを著しく下げることが期待さ
れる。
ストンロッドの周面に設けるべき導電体部分にはそれほ
ど大きな厚みが要求されない。従って、導電体部分はピ
ストンロッドの基材上に所定のパターンで付着させるよ
うにすることができる。これはピストンロッド周面にお
ける導電体部分の形成を極めて容易にすることを意味す
る。すなわち、そのような比較的薄い導電体部分のパタ
ーンはピストンロッドの基材上にめっき又は溶射又はパ
ターン焼付あるいはエッチングなどその他適宜の表面加
工処理技術によって比較的容易に形成することが可能で
ある。従って、面倒な機械加工や組立てを省略すること
が可能であり、製造コストを著しく下げることが期待さ
れる。
ロッド部の基材上に所定のパターンで初めから導電体部
分を付着させることができる場合は特に問題ないが、採
用する表面加工処理技術によっては（例えばめっきで
は）それが困難なことがある。そのような場合、まず、
ピストンロッドの基材上全面に所定の導電体物質を付着
させ、その後、該基材上に付着した導電性物質を所定の
パターンで残して不要部分を取除き、残された導電性物
質により所定のパターンの導電体部分が形成されるよう
にするとよい。一例として、付着はめっきによって行
い、取除きはエッチングによって行う。このようにすれ
ば、ピストンロッド周面における導電体部分の形成加工
作業を効率的に行うことができる。なお、エッチングに
よって不要の導電性物質を取除く際に、エッチング用薬
剤によってピストンロッドの基材面も侵してしまうおそ
れがあることがある。そのような問題点に対処するため
には、まず最初に、ピストンロッドの基材の全周にわた
ってエッチング用薬剤に対して耐性を示すコーティング
（例えば樹脂コーティング）を施し、その後、その上か
ら導電性物質はめっき等によって付着させればよい。そ
うすれば、エッチングの際にピストンロッドの基材が樹
脂コーティングによって保護される。
分を付着させることができる場合は特に問題ないが、採
用する表面加工処理技術によっては（例えばめっきで
は）それが困難なことがある。そのような場合、まず、
ピストンロッドの基材上全面に所定の導電体物質を付着
させ、その後、該基材上に付着した導電性物質を所定の
パターンで残して不要部分を取除き、残された導電性物
質により所定のパターンの導電体部分が形成されるよう
にするとよい。一例として、付着はめっきによって行
い、取除きはエッチングによって行う。このようにすれ
ば、ピストンロッド周面における導電体部分の形成加工
作業を効率的に行うことができる。なお、エッチングに
よって不要の導電性物質を取除く際に、エッチング用薬
剤によってピストンロッドの基材面も侵してしまうおそ
れがあることがある。そのような問題点に対処するため
には、まず最初に、ピストンロッドの基材の全周にわた
ってエッチング用薬剤に対して耐性を示すコーティング
（例えば樹脂コーティング）を施し、その後、その上か
ら導電性物質はめっき等によって付着させればよい。そ
うすれば、エッチングの際にピストンロッドの基材が樹
脂コーティングによって保護される。
この発明に係る別のピストンロッド位置検出装置は、前
述のようなコイル部と、ピストンロッドの周面において
該ロッドの移動方向に沿う所定範囲で突出して設けられ
ており、前記コイル部を通る磁気回路の磁気抵抗を該コ
イル部に対するこの磁性体部分の相対的位置に応じて変
化せしめる磁性体部分と、前記ピストンロッドの周面に
おける前記磁性体部分が突出していない箇所において、
磁束に対して渦電流路を形成し得るように設けられてお
り、前記磁性体部分よりも相対的に弱磁性又は非磁性で
あると共に相対的に良導電体から成る導電体部分とを具
えている。
述のようなコイル部と、ピストンロッドの周面において
該ロッドの移動方向に沿う所定範囲で突出して設けられ
ており、前記コイル部を通る磁気回路の磁気抵抗を該コ
イル部に対するこの磁性体部分の相対的位置に応じて変
化せしめる磁性体部分と、前記ピストンロッドの周面に
おける前記磁性体部分が突出していない箇所において、
磁束に対して渦電流路を形成し得るように設けられてお
り、前記磁性体部分よりも相対的に弱磁性又は非磁性で
あると共に相対的に良導電体から成る導電体部分とを具
えている。
ピストンロッド周面における前記磁性体部分が突出した
箇所に関しては、コイル部による磁界にこの磁性体部分
の箇所が侵入すると、該コイル部を通る磁気回路の磁気
抵抗が減少する（換言すれば透磁性すなわちパーミアン
スが増大する）。他方、磁性体部分が突出していない箇
所では磁気抵抗が増大する（パーミアンスが減少す
る）。導電体部分は、このように磁気抵抗が増大する箇
所において設けられる。従つて、コイル部による磁界に
ピストンロッドの導電体部分（換言すれば磁性体部分が
突出していない部分）が侵入すると、その部分で渦電流
流損が生じ、これにより実質的な磁気抵抗が更に増大せ
しめられる。
箇所に関しては、コイル部による磁界にこの磁性体部分
の箇所が侵入すると、該コイル部を通る磁気回路の磁気
抵抗が減少する（換言すれば透磁性すなわちパーミアン
スが増大する）。他方、磁性体部分が突出していない箇
所では磁気抵抗が増大する（パーミアンスが減少す
る）。導電体部分は、このように磁気抵抗が増大する箇
所において設けられる。従つて、コイル部による磁界に
ピストンロッドの導電体部分（換言すれば磁性体部分が
突出していない部分）が侵入すると、その部分で渦電流
流損が生じ、これにより実質的な磁気抵抗が更に増大せ
しめられる。
こうして、磁性体部分の変位による磁気抵抗変化（透磁
性変化）のみならず導電体部分の変位による渦電流損を
もパラメータとした誘導係数変化（コイル巻線数その他
の条件は固定であるため、実質的には磁気抵抗変化と等
価である）が相乗的に得られることになる。すなわち、
コイル部磁気回路へのピストンロッドの磁性体部分の侵
入によって磁気抵抗が相対的に減少せしめられる範囲
（パーミアンスが相対的に増大せしめられる範囲）にお
いては導電体部分による渦電流損の影響が及ばず、従っ
て相対的に十分に高いレベルの電圧を２次側に誘導する
ことができる。他方、コイル部磁気回路からのピストン
ロッドの磁性体部分の離脱によって磁気抵抗が相対的に
増大せしめられる範囲では該ロッドの導電体部分が該コ
イル部磁気回路に侵入して渦電流損が生ぜしめられ、磁
性体部分の離脱による相対的磁気抵抗増大に加えて導電
体部分の渦電流損による相対的磁気抵抗増大が加算さ
れ、従って２次側に誘導される電圧レベルにより一層下
げることができる。こうして、２次側誘起電圧の高レベ
ル時と低レベル時の差すなわち変位に対する２次出力の
変化幅を十分に大きくすることができるようになり、こ
れにより精度の良いピストンロッドの直線変位検出を行
うことができるようになる。
性変化）のみならず導電体部分の変位による渦電流損を
もパラメータとした誘導係数変化（コイル巻線数その他
の条件は固定であるため、実質的には磁気抵抗変化と等
価である）が相乗的に得られることになる。すなわち、
コイル部磁気回路へのピストンロッドの磁性体部分の侵
入によって磁気抵抗が相対的に減少せしめられる範囲
（パーミアンスが相対的に増大せしめられる範囲）にお
いては導電体部分による渦電流損の影響が及ばず、従っ
て相対的に十分に高いレベルの電圧を２次側に誘導する
ことができる。他方、コイル部磁気回路からのピストン
ロッドの磁性体部分の離脱によって磁気抵抗が相対的に
増大せしめられる範囲では該ロッドの導電体部分が該コ
イル部磁気回路に侵入して渦電流損が生ぜしめられ、磁
性体部分の離脱による相対的磁気抵抗増大に加えて導電
体部分の渦電流損による相対的磁気抵抗増大が加算さ
れ、従って２次側に誘導される電圧レベルにより一層下
げることができる。こうして、２次側誘起電圧の高レベ
ル時と低レベル時の差すなわち変位に対する２次出力の
変化幅を十分に大きくすることができるようになり、こ
れにより精度の良いピストンロッドの直線変位検出を行
うことができるようになる。
以下添付図面を参照してこの発明の実施例について詳細
に説明しよう。
に説明しよう。
第１図において、11はシリンダ本体、12はピストン、６
はピストンロッド、である。周知のように、シリンダ本
体の一端には開口が設けられており、この開口内をピス
トンロッド６が通っている。このシリンダ本体11の開口
端の側にコイル10が設けられている。コイル部10は、１
次コイル1A〜1Dと２次コイル2A〜2Dを含んでおり、これ
らのコイルの円筒空間がロッド６と同心になるように該
ロッド６を該コイル空間にスライド自在に貫通させた状
態でシリンダ本体11の開口端の側に固定されている。ピ
ストンロッド６は、基材すなわち中心ロッド6aと、この
中心ロッド6aの周囲にリング状に設けられた導電体部分
6bと、外周全体を被覆したコーティング6cとを具えてい
る。この導電体部分6bの幅はP/2（但しＰは任意の数）
であり、ロッド６の相対的直線変位方向（図の矢印Ｌ、
方向）に沿って所定間隔P/2で複数個の導電体部分6b
が繰返し設けられている。この導電体部分6bは、弱磁性
又は非磁性材から成ると共に中心ロッド6aの材質よりも
相対的に良導電体から成るものであり、例えば銅又はア
ルミニウム又は真鍮若しくはそれらのような良導電素材
と他の物質を混合又は化合したものなどを用いることが
できる。中心ロッド6aは、磁性体又は非磁性体のどちら
を用いてもよく、要は導電体部分6bよりも電気的固有抵
抗が大きいもの（導電性が悪いもの）を中心ロッド6aと
して用いる。これは、断続的に設けられた導電体部分6b
の部分でのみより多くの渦電流が流れるようにし、変位
に対して周期的な磁気抵抗変化が得られるようにするた
めである。なお、中心ロッド6aを鉄のような磁性体とす
れば、磁束の通りがよくなるので、対応する渦電流量も
増し、検出精度を上げることができる。
はピストンロッド、である。周知のように、シリンダ本
体の一端には開口が設けられており、この開口内をピス
トンロッド６が通っている。このシリンダ本体11の開口
端の側にコイル10が設けられている。コイル部10は、１
次コイル1A〜1Dと２次コイル2A〜2Dを含んでおり、これ
らのコイルの円筒空間がロッド６と同心になるように該
ロッド６を該コイル空間にスライド自在に貫通させた状
態でシリンダ本体11の開口端の側に固定されている。ピ
ストンロッド６は、基材すなわち中心ロッド6aと、この
中心ロッド6aの周囲にリング状に設けられた導電体部分
6bと、外周全体を被覆したコーティング6cとを具えてい
る。この導電体部分6bの幅はP/2（但しＰは任意の数）
であり、ロッド６の相対的直線変位方向（図の矢印Ｌ、
方向）に沿って所定間隔P/2で複数個の導電体部分6b
が繰返し設けられている。この導電体部分6bは、弱磁性
又は非磁性材から成ると共に中心ロッド6aの材質よりも
相対的に良導電体から成るものであり、例えば銅又はア
ルミニウム又は真鍮若しくはそれらのような良導電素材
と他の物質を混合又は化合したものなどを用いることが
できる。中心ロッド6aは、磁性体又は非磁性体のどちら
を用いてもよく、要は導電体部分6bよりも電気的固有抵
抗が大きいもの（導電性が悪いもの）を中心ロッド6aと
して用いる。これは、断続的に設けられた導電体部分6b
の部分でのみより多くの渦電流が流れるようにし、変位
に対して周期的な磁気抵抗変化が得られるようにするた
めである。なお、中心ロッド6aを鉄のような磁性体とす
れば、磁束の通りがよくなるので、対応する渦電流量も
増し、検出精度を上げることができる。
この実施例ではコイルは４つの相で動作するように設け
られており、これらの相を便宜上A,B,C,Dなる符号を用
いて区別する。コイルに対するリング状導電体部分6bの
相対的位置に応じて各相Ａ〜Ｄに生じる磁気抵抗が90度
づつずれるようになっており、例えば４相をコサイン相
とすると、Ｂ相はサイン相、Ｃ相はマイナスコサイン
相、Ｄ相はマイナスサイン相となるように、各コイルの
配置及び導電体部分6bの寸法形状が決定されている。
られており、これらの相を便宜上A,B,C,Dなる符号を用
いて区別する。コイルに対するリング状導電体部分6bの
相対的位置に応じて各相Ａ〜Ｄに生じる磁気抵抗が90度
づつずれるようになっており、例えば４相をコサイン相
とすると、Ｂ相はサイン相、Ｃ相はマイナスコサイン
相、Ｄ相はマイナスサイン相となるように、各コイルの
配置及び導電体部分6bの寸法形状が決定されている。
第１図の例では、各相Ａ〜Ｄの１次コイル1A〜1Dと２次
コイル2A〜2Dに対応するもの同士が同じ位置に巻かれて
おり、個々のコイルのコイル長はほぼ「P/2」である。
そして、Ａ相のＣ相のコイル1A,2A,1C,2Cが隣合って設
けられており、Ｂ相とＤ相のコイル1B,2B,1D,2Dも隣合
って設けられており、A,C相のコイルグループとB,D相の
コイルグループの間隔が （ｎは任意の自然数）となっている。
コイル2A〜2Dに対応するもの同士が同じ位置に巻かれて
おり、個々のコイルのコイル長はほぼ「P/2」である。
そして、Ａ相のＣ相のコイル1A,2A,1C,2Cが隣合って設
けられており、Ｂ相とＤ相のコイル1B,2B,1D,2Dも隣合
って設けられており、A,C相のコイルグループとB,D相の
コイルグループの間隔が （ｎは任意の自然数）となっている。
Ａ相及びＣ相のコイル1A,2A,1C,2Cは鉄のような磁性体
から成る円筒ケース４に収納されており、Ｂ相及びＤ相
のコイル1B,2B,1D,2Dも同様の円筒ケース５に収納され
ており、コイル部10全体は更に外側ケース13に収納され
ている。これらの鉄製ケース4,5は各コイル間のクロス
トークを防止すると共に各コイルの磁力線を集中し磁気
回路の結合を高めるためのものである。
から成る円筒ケース４に収納されており、Ｂ相及びＤ相
のコイル1B,2B,1D,2Dも同様の円筒ケース５に収納され
ており、コイル部10全体は更に外側ケース13に収納され
ている。これらの鉄製ケース4,5は各コイル間のクロス
トークを防止すると共に各コイルの磁力線を集中し磁気
回路の結合を高めるためのものである。
以上の構成において、各相の１次コイル1A〜1Dによる磁
束は磁性体ケース4,5及びピストンロッド６を通るもの
となり、導電体部分6bがその磁界内に侵入したときその
侵入量に応じて該導電体部分6bのリングに沿って渦電流
が流れる。この導電体部分6bがコイル内により多く侵入
している状態（例えば最大では第１図のＡ相に対応して
いる状態）ほどより多くの渦電流が流れる。反対に導電
体部分6bがコイル内に全く侵入していない状態（例えば
第１図のＣ相の状態）ではほとんど渦電流が流れない。
こうして、各相のコイルに対する導電体部分6bの侵入度
に応じて該導電体部分6bに渦電流が流れ、この渦電流損
による磁気抵抗変化が各相の磁気回路に生ぜしめられ
る。各相の２次コイル2A〜2Dにはこの磁気抵抗に応じた
レベルの交流信号が誘起される。
束は磁性体ケース4,5及びピストンロッド６を通るもの
となり、導電体部分6bがその磁界内に侵入したときその
侵入量に応じて該導電体部分6bのリングに沿って渦電流
が流れる。この導電体部分6bがコイル内により多く侵入
している状態（例えば最大では第１図のＡ相に対応して
いる状態）ほどより多くの渦電流が流れる。反対に導電
体部分6bがコイル内に全く侵入していない状態（例えば
第１図のＣ相の状態）ではほとんど渦電流が流れない。
こうして、各相のコイルに対する導電体部分6bの侵入度
に応じて該導電体部分6bに渦電流が流れ、この渦電流損
による磁気抵抗変化が各相の磁気回路に生ぜしめられ
る。各相の２次コイル2A〜2Dにはこの磁気抵抗に応じた
レベルの交流信号が誘起される。
ピストンロッド６の外周に設けられたコーティング6c
は、導電体部分6bよりも相対的に低導電性又は不導電性
であり、非磁性又は弱磁性の物質を用いる。例えばクロ
ームめっきを用いるとよい。
は、導電体部分6bよりも相対的に低導電性又は不導電性
であり、非磁性又は弱磁性の物質を用いる。例えばクロ
ームめっきを用いるとよい。
第１図の実施例では各相のコイルが円筒状磁性体ケース
4,5に収納され、これらケース4,5が導磁路を形成し得る
ようになっているが、このような磁性体ケースを設けず
に本発明を実施することも可能である。
4,5に収納され、これらケース4,5が導磁路を形成し得る
ようになっているが、このような磁性体ケースを設けず
に本発明を実施することも可能である。
上記実施例ではピストンロッドがコイル内の空間に挿入
される構造であったが、これに限らず、必要に応じて適
宜設計変更できる。
される構造であったが、これに限らず、必要に応じて適
宜設計変更できる。
第３図はコイル部10の変更例を示すもので、第４図はそ
のIV−IV線断面図である。各相Ａ〜Ｄに対応する１次及
び２次コイル1A〜1D,2A〜2Dが夫々各相毎に設けられた
コの字形の磁性体コア7A〜7Dの両足に夫々巻回されてい
る。各相Ａ〜Ｄのコア7A〜7Dは、磁気抵抗変化のサイク
ルが隣合う相間で1/4サイクル（90度）づつずれるよう
に、所定の配置で相互に固定されている。例えば、隣合
う相間のコア7A〜7Dの間隔が3P/4（広義には であればよい）となっている。ピストンロッド６は第１
図に示したものと同様の構造である。各コの字形コア7A
〜7Dにおける両端部の間隔は導電体部分6bの幅P/2にほ
ぼ対応しており、各相ではコの字形コア7A〜7Dの一端部
からピストンロッド６を通り他端部に抜ける磁気回路が
夫々形成される。第３図では各相のコア7A〜7Dが直線変
位方向に一直線に並んでいるが、これに限らず、第４図
の破線7B′〜7D′に示すように円周方向に適宜ずらして
配置してもよい。その場合、隣合う相間の直線変位方向
の間隔は3P/4に限らずもっと短かく（例えばP/4）する
ことができる。第３図の例では、導電体部分6bに生じる
渦電流路は、リング形状に沿って形成されるというより
はむしろ各コア7A〜7Dの端部に垂直な磁束路の周囲に形
成される。従って、この場合、ピストンロッド６の導電
体部分6bは必らずしも周面を囲むリング形状である必要
はなく、コア7A〜7Dの端部に対向する箇所において或る
程度の（渦電流路が形成し得る程度の）面積を有してい
るか、あるいはリング状パターンを成していればよい。
のIV−IV線断面図である。各相Ａ〜Ｄに対応する１次及
び２次コイル1A〜1D,2A〜2Dが夫々各相毎に設けられた
コの字形の磁性体コア7A〜7Dの両足に夫々巻回されてい
る。各相Ａ〜Ｄのコア7A〜7Dは、磁気抵抗変化のサイク
ルが隣合う相間で1/4サイクル（90度）づつずれるよう
に、所定の配置で相互に固定されている。例えば、隣合
う相間のコア7A〜7Dの間隔が3P/4（広義には であればよい）となっている。ピストンロッド６は第１
図に示したものと同様の構造である。各コの字形コア7A
〜7Dにおける両端部の間隔は導電体部分6bの幅P/2にほ
ぼ対応しており、各相ではコの字形コア7A〜7Dの一端部
からピストンロッド６を通り他端部に抜ける磁気回路が
夫々形成される。第３図では各相のコア7A〜7Dが直線変
位方向に一直線に並んでいるが、これに限らず、第４図
の破線7B′〜7D′に示すように円周方向に適宜ずらして
配置してもよい。その場合、隣合う相間の直線変位方向
の間隔は3P/4に限らずもっと短かく（例えばP/4）する
ことができる。第３図の例では、導電体部分6bに生じる
渦電流路は、リング形状に沿って形成されるというより
はむしろ各コア7A〜7Dの端部に垂直な磁束路の周囲に形
成される。従って、この場合、ピストンロッド６の導電
体部分6bは必らずしも周面を囲むリング形状である必要
はなく、コア7A〜7Dの端部に対向する箇所において或る
程度の（渦電流路が形成し得る程度の）面積を有してい
るか、あるいはリング状パターンを成していればよい。
第５図の実施例では、ピストンロッド部６は、中心ロッ
ド6aの周囲にら旋状に導電体部分14を設けて成るもので
ある。このら旋状導電体部分14は、１ピッチ幅がＰの１
条ねじのパターンで配列されている。第５図ではピスト
ンロッド６は側面図で示されている。第６図は第５図の
VI−VI線断面図であり、同図に示すように、ピストンロ
ッド６の周囲に90度の間隔で各相Ａ〜Ｄのコの字形コア
8A〜8Dが設けられており、各コア8A〜8Dには１次コイル
1A〜1Dと２次コイル2A〜2Dが巻回されている。
ド6aの周囲にら旋状に導電体部分14を設けて成るもので
ある。このら旋状導電体部分14は、１ピッチ幅がＰの１
条ねじのパターンで配列されている。第５図ではピスト
ンロッド６は側面図で示されている。第６図は第５図の
VI−VI線断面図であり、同図に示すように、ピストンロ
ッド６の周囲に90度の間隔で各相Ａ〜Ｄのコの字形コア
8A〜8Dが設けられており、各コア8A〜8Dには１次コイル
1A〜1Dと２次コイル2A〜2Dが巻回されている。
第７図の実施例では、ピストンロッド６は、中心ロッド
6aの周囲に１ピッチが2Pからなる２条ねじのパターンで
ら旋状の導電体部分15を設けて成るものである。第８図
は第７図のVIII−VIII線断面図であり、ロッド６の周囲
に45度の間隔で８個のコア8A〜8D,8A′〜8D′が設けら
れている。180度の間隔で夫々対向している２個のコア
は夫々同相であり、２個のコアから成るコア対が４対有
り、各対が夫々Ａ相〜Ｄ相に対応する。各相Ａ〜Ｄのコ
ア8A〜8D′には前述と同様に１次コイル1A〜1Dと２次コ
イル2A〜2Dが夫々巻回されている。同相の２次コイル出
力は夫々加算される。
6aの周囲に１ピッチが2Pからなる２条ねじのパターンで
ら旋状の導電体部分15を設けて成るものである。第８図
は第７図のVIII−VIII線断面図であり、ロッド６の周囲
に45度の間隔で８個のコア8A〜8D,8A′〜8D′が設けら
れている。180度の間隔で夫々対向している２個のコア
は夫々同相であり、２個のコアから成るコア対が４対有
り、各対が夫々Ａ相〜Ｄ相に対応する。各相Ａ〜Ｄのコ
ア8A〜8D′には前述と同様に１次コイル1A〜1Dと２次コ
イル2A〜2Dが夫々巻回されている。同相の２次コイル出
力は夫々加算される。
第５図〜第８図において、第１図の実施例と同様に、コ
ーティング6cがロッド６の外周に設けられている。
ーティング6cがロッド６の外周に設けられている。
第５図〜第８図の実施例においては、第３図の実施例と
同様に、導電体部分14,15における渦電流路は、各コア8
A〜8D′の端部に垂直な磁束路の周囲に形成される。従
って、この場合も、ピストンロッド６の導電体部分14,1
5は必らずしも連続するら旋状である必要はなく、コア8
A〜8D′の端部に対向する箇所において或る程度の面積
を有しているか、あるいはリング状パターンを成してい
ればよい。
同様に、導電体部分14,15における渦電流路は、各コア8
A〜8D′の端部に垂直な磁束路の周囲に形成される。従
って、この場合も、ピストンロッド６の導電体部分14,1
5は必らずしも連続するら旋状である必要はなく、コア8
A〜8D′の端部に対向する箇所において或る程度の面積
を有しているか、あるいはリング状パターンを成してい
ればよい。
ピストンロッド６における導電体部分6b,14,15の形成
は、一例として次のような手順で行うことができる。
は、一例として次のような手順で行うことができる。
中心ロッド6aの全周にわたってエッチング剤に対し
て耐性を示す樹脂コーティングを施す。
て耐性を示す樹脂コーティングを施す。
樹脂コーティングした中心ロッド6aの全周にわたっ
て所定の導電性物質を所定の表面加工処理技術（例え
ば、めっき、溶射、焼付、塗装その他）によって付着さ
せる。
て所定の導電性物質を所定の表面加工処理技術（例え
ば、めっき、溶射、焼付、塗装その他）によって付着さ
せる。
次に、エッチングのような除去技術により、不要な
部分の導電性物質を中心ロッド6aの表面から取除き、所
定の導電体部分6b,14,15のパターンを形成する。
部分の導電性物質を中心ロッド6aの表面から取除き、所
定の導電体部分6b,14,15のパターンを形成する。
次に、コーティング6cをピストンロッド６の全周に
わたって施し、その表面を保護すると共に滑らかにす
る。
わたって施し、その表面を保護すると共に滑らかにす
る。
上記の工程はの工程において除去用薬剤が導電性物
質のみならず中心ロッド6aの材質をも侵すことを防止す
るのに役立つ。このような防止策が不要ならばの工程
は省略することができる。なお、始めから所望のパター
ンで導電性物質を付着させることができる表面加工処理
技術を採用した場合は、勿論、エッチング等は不要であ
る。
質のみならず中心ロッド6aの材質をも侵すことを防止す
るのに役立つ。このような防止策が不要ならばの工程
は省略することができる。なお、始めから所望のパター
ンで導電性物質を付着させることができる表面加工処理
技術を採用した場合は、勿論、エッチング等は不要であ
る。
第９図はピストンロッド９の別の実施例を示すものであ
り、コイル部10は第１図に示したものと同じ構成であ
る。
り、コイル部10は第１図に示したものと同じ構成であ
る。
ピストンロッド９の中心部分9aは磁性体から成り、この
中心部分9aの周囲にリング状に突出した磁性体部分9dが
直線変位方向（矢印L,方向）に所定の幅P/2で設けら
れており、この磁性体部分9dが直線変位方向に所定間隔
P/2毎に複数設けられている。各磁性体部分9dの間のリ
ング状の凹みには複数の導電体部分9bが夫々リング状に
充填されている。各リング状導電体部分9bの幅もP/2で
ある。中心部分9a及び磁性体部分9dは鉄その他の強磁性
材質から成り、導電体部分9bは磁性体部分9dよりも相対
的に弱磁性又は非磁性であると共に相対的に良導電性の
材質（例えば銅あるいはアルミニウムあるいは真鍮な
ど、若しくはそれらのような良導電体物質と他の物質の
混合したもの）から成る。ピストンロッド９の外周全体
は前述と同様に、クロームめっき等によるコーティング
9cが設けられている。このコーティング9cは、合成樹脂
製のスリーブであってもよい。
中心部分9aの周囲にリング状に突出した磁性体部分9dが
直線変位方向（矢印L,方向）に所定の幅P/2で設けら
れており、この磁性体部分9dが直線変位方向に所定間隔
P/2毎に複数設けられている。各磁性体部分9dの間のリ
ング状の凹みには複数の導電体部分9bが夫々リング状に
充填されている。各リング状導電体部分9bの幅もP/2で
ある。中心部分9a及び磁性体部分9dは鉄その他の強磁性
材質から成り、導電体部分9bは磁性体部分9dよりも相対
的に弱磁性又は非磁性であると共に相対的に良導電性の
材質（例えば銅あるいはアルミニウムあるいは真鍮な
ど、若しくはそれらのような良導電体物質と他の物質の
混合したもの）から成る。ピストンロッド９の外周全体
は前述と同様に、クロームめっき等によるコーティング
9cが設けられている。このコーティング9cは、合成樹脂
製のスリーブであってもよい。
以上の構成において、各相の１次のコイル1A〜1Dによる
磁束は磁性体ケース4,5及びピストンロッド９の中心部
分9aを通るものとなる。ケース4,5の内周端部とロッド
９の突出した磁性体部分9dとの間のギャップは、該内周
端部とロッド９の導電体部分9bの下層の中心部分9aの表
面との間のギャップよりも狭い。また、磁性体部分9d及
び導電体部分9bの幅P/2は各コイルの長さにほぼ対応し
ている。従って、ロッド９がコイル部10に対して相対的
に直線変位するとき、各相コイルに対する磁性体部分9d
の相対的位置に応じて各相の磁気回路の磁気抵抗が夫々
変化する。周知のように、コイル内により多くの磁性体
部分9dが侵入している状態（例えば最大では第９図のＣ
相の状態）ほど磁気抵抗が小さく、従って、パーミアン
スが大である。このことから明らかなように、各磁性体
部分9dの間に設けられた導電体部分9bは、ロッド９にお
ける磁気抵抗が相対的に増大せしめられる箇所（パーミ
アンスが相対的に減少せしめられる箇所）に対応して設
けられていることになる。また、導電体部分9bは磁路を
なす中心部分9aに対してリング状をなしており、いわゆ
るショートリングとして機能し、磁束に対して渦電流路
を形成し得るものである。従って、この導電体部分9bが
コイル内により多く侵入している状態（例えば最大では
第９図のＡ相の状態）ほどより多くの渦電流が流れ、渦
電流損によって実質な磁気抵抗が増大せしめられる。一
方、前述の通り、この導電体部分9bでは磁性体部分9dの
欠落によって磁気抵抗が相対的に増大せしめられてい
る。従って、相乗的に磁気抵抗が増大され、２次側誘起
電圧のレベルが相乗的に減衰せしめられる。
磁束は磁性体ケース4,5及びピストンロッド９の中心部
分9aを通るものとなる。ケース4,5の内周端部とロッド
９の突出した磁性体部分9dとの間のギャップは、該内周
端部とロッド９の導電体部分9bの下層の中心部分9aの表
面との間のギャップよりも狭い。また、磁性体部分9d及
び導電体部分9bの幅P/2は各コイルの長さにほぼ対応し
ている。従って、ロッド９がコイル部10に対して相対的
に直線変位するとき、各相コイルに対する磁性体部分9d
の相対的位置に応じて各相の磁気回路の磁気抵抗が夫々
変化する。周知のように、コイル内により多くの磁性体
部分9dが侵入している状態（例えば最大では第９図のＣ
相の状態）ほど磁気抵抗が小さく、従って、パーミアン
スが大である。このことから明らかなように、各磁性体
部分9dの間に設けられた導電体部分9bは、ロッド９にお
ける磁気抵抗が相対的に増大せしめられる箇所（パーミ
アンスが相対的に減少せしめられる箇所）に対応して設
けられていることになる。また、導電体部分9bは磁路を
なす中心部分9aに対してリング状をなしており、いわゆ
るショートリングとして機能し、磁束に対して渦電流路
を形成し得るものである。従って、この導電体部分9bが
コイル内により多く侵入している状態（例えば最大では
第９図のＡ相の状態）ほどより多くの渦電流が流れ、渦
電流損によって実質な磁気抵抗が増大せしめられる。一
方、前述の通り、この導電体部分9bでは磁性体部分9dの
欠落によって磁気抵抗が相対的に増大せしめられてい
る。従って、相乗的に磁気抵抗が増大され、２次側誘起
電圧のレベルが相乗的に減衰せしめられる。
上記実施例ではロッド９の中心部分9aが磁性体部分9dと
同様の磁性材質から成るものとしているが、これに限ら
ず適宜の非磁性材質等であってもよい。第11図にはその
一例が示されており、このピストンロッド９は、不導電
及び非磁性材質から成る心棒9a′の周囲に幅P/2のリン
グ状の磁性体部分9dと導電体部分9bを交互に形成したも
のである。心棒9a′は磁性体部分9dと同様の磁性材質で
あってもよく、その場合は第９図と実質的に同様とな
る。また、心棒9a′は導電体部分9bと同様に弱磁性又は
非磁性の良導電材質であってもよい。
同様の磁性材質から成るものとしているが、これに限ら
ず適宜の非磁性材質等であってもよい。第11図にはその
一例が示されており、このピストンロッド９は、不導電
及び非磁性材質から成る心棒9a′の周囲に幅P/2のリン
グ状の磁性体部分9dと導電体部分9bを交互に形成したも
のである。心棒9a′は磁性体部分9dと同様の磁性材質で
あってもよく、その場合は第９図と実質的に同様とな
る。また、心棒9a′は導電体部分9bと同様に弱磁性又は
非磁性の良導電材質であってもよい。
第９図に示すピストンロッド９にも第３図と同様のコイ
ル部を使用することができる。また、第５図〜第８図と
同様に、第12図〜第15図に示すように、ピストンロッド
９の周面の導電体部分9bと磁性体部分9dをら旋状に設け
ることもできる。
ル部を使用することができる。また、第５図〜第８図と
同様に、第12図〜第15図に示すように、ピストンロッド
９の周面の導電体部分9bと磁性体部分9dをら旋状に設け
ることもできる。
第12図の実施例では、ロッド部９において１ピッチ幅が
Ｐからなる１条ねじの配列で磁性体部分9dと導電体部分
9bが交互にら旋状に設けられている。ねじの山部が磁性
体部分9dに相当し、ねじの谷部に導電体部分9bが設けら
れている。第12図では図示の便宜上、ねじの山部（磁性
体部分9d）と谷部は側面図で示し、この谷部に充填され
る導電体部分9bは断面で示してある。第13図は第12図の
III−III線断面図であり、コア8A〜8Dの配列は第６図と
同様である。
Ｐからなる１条ねじの配列で磁性体部分9dと導電体部分
9bが交互にら旋状に設けられている。ねじの山部が磁性
体部分9dに相当し、ねじの谷部に導電体部分9bが設けら
れている。第12図では図示の便宜上、ねじの山部（磁性
体部分9d）と谷部は側面図で示し、この谷部に充填され
る導電体部分9bは断面で示してある。第13図は第12図の
III−III線断面図であり、コア8A〜8Dの配列は第６図と
同様である。
第14図の実施例では、ロッド９において１ピッチ幅が2P
から成る２条ねじの配列で磁性体部分9dと導電体部分9b
が交互にら旋状に設けられている。前述と同様に、ねじ
の山部が磁性体部分9dであり、谷部に導電体部分9bが設
けられている。第12図と同様に山部（磁性体部分9d）と
谷部が側面図で示されており、導電体部分9bは断面図で
示されている。第15図は第14図のＶ−Ｖ線断面図であ
り、コア8A〜8D′は第８図と同様の配列である。また、
磁性体部分9dと導電体部分9bは各相のコア8A〜8D′に対
応する位置にだけ設けてもよい。
から成る２条ねじの配列で磁性体部分9dと導電体部分9b
が交互にら旋状に設けられている。前述と同様に、ねじ
の山部が磁性体部分9dであり、谷部に導電体部分9bが設
けられている。第12図と同様に山部（磁性体部分9d）と
谷部が側面図で示されており、導電体部分9bは断面図で
示されている。第15図は第14図のＶ−Ｖ線断面図であ
り、コア8A〜8D′は第８図と同様の配列である。また、
磁性体部分9dと導電体部分9bは各相のコア8A〜8D′に対
応する位置にだけ設けてもよい。
なお、ピストンロッド９の周囲における導電体部分9b及
び磁性体部分9dの形成方法の一例を示すと、磁性体から
成るロッドの心棒に導電体部分9bの位置に対応してリン
グ状の溝又はねじ溝を機械加工し、その後、めっき又は
溶射又はパターン焼付その他適宜の表面加工処理によっ
て所定の導電材質を丸棒表面に付着させ、その後丸棒表
面を研磨して溝内のみに導電体部分9bが残るようにする
とよい。勿論、導電体部分を形成すべき所定のパターン
に沿ってのみ所定の導電物質を表面加工処理（例えば溶
射又はパターン焼付）によって付着させるようにしても
よく、その場合は最後の表面研磨は不要となる。
び磁性体部分9dの形成方法の一例を示すと、磁性体から
成るロッドの心棒に導電体部分9bの位置に対応してリン
グ状の溝又はねじ溝を機械加工し、その後、めっき又は
溶射又はパターン焼付その他適宜の表面加工処理によっ
て所定の導電材質を丸棒表面に付着させ、その後丸棒表
面を研磨して溝内のみに導電体部分9bが残るようにする
とよい。勿論、導電体部分を形成すべき所定のパターン
に沿ってのみ所定の導電物質を表面加工処理（例えば溶
射又はパターン焼付）によって付着させるようにしても
よく、その場合は最後の表面研磨は不要となる。
上述の各実施例では位相シフト方式によってピストンロ
ッドの直線位置に応じた出力信号を得ることができるよ
うになっている。すなわち、各相Ａ〜Ｄではピストンロ
ッドの直線変位量Ｐを１周期として周期的な磁気抵抗変
化が生じ、この磁気抵抗変化の位相は隣合う相間では90
度（P/4）づつずれている。従って、直線変位に対応す
る位相角をφで表わしたとすると、各相Ａ〜Ｄの２次コ
イル2A〜2Dに誘起される電圧のレベルはピストンロッド
の直線位置（つまりφ）に応じて概ねＡ相ではcosφ、
Ｂ相ではsinφ、Ｃ相では−cosφ、Ｄ相では−sinφ
（但し２πはＰに相当する）なる略式で表わすことがで
きる。A,C相の１次コイル1A,1Cは正弦波信号sinωｔに
よって励磁し、B,D相の１次コイル1B,1Dは余弦波信号co
sωｔによって励磁する。そして、A,C相対ではその２次
コイル2A,2Cの出力信号を差動的に加算し、B,D相対でも
その２次コイル2B,2Dの出力を差動的に加算し、各体の
差動出力信号を加算合成して最終的な出力信号Ｙを得
る。そうすると、出力信号Ｙは次のような略式で実質的
に表現することができる。
ッドの直線位置に応じた出力信号を得ることができるよ
うになっている。すなわち、各相Ａ〜Ｄではピストンロ
ッドの直線変位量Ｐを１周期として周期的な磁気抵抗変
化が生じ、この磁気抵抗変化の位相は隣合う相間では90
度（P/4）づつずれている。従って、直線変位に対応す
る位相角をφで表わしたとすると、各相Ａ〜Ｄの２次コ
イル2A〜2Dに誘起される電圧のレベルはピストンロッド
の直線位置（つまりφ）に応じて概ねＡ相ではcosφ、
Ｂ相ではsinφ、Ｃ相では−cosφ、Ｄ相では−sinφ
（但し２πはＰに相当する）なる略式で表わすことがで
きる。A,C相の１次コイル1A,1Cは正弦波信号sinωｔに
よって励磁し、B,D相の１次コイル1B,1Dは余弦波信号co
sωｔによって励磁する。そして、A,C相対ではその２次
コイル2A,2Cの出力信号を差動的に加算し、B,D相対でも
その２次コイル2B,2Dの出力を差動的に加算し、各体の
差動出力信号を加算合成して最終的な出力信号Ｙを得
る。そうすると、出力信号Ｙは次のような略式で実質的
に表現することができる。
Ｙ＝sinωt cosφ−（−sinωt cosφ） ＋cosωt sinφ−（−cosωt sinφ） ＝2sinωt cosφ＋2cosωt sinφ ＝2sin（ωｔ＋φ） 上記式で便宜的に「２」と示された係数を諸種の条件に
応じて定まる定数Ｋで置換えると、 Ｙ＝Ksin（ωｔ＋φ） と表現できる。ここで、φはピストンロッドの直線位置
に対応しているので、１次交流信号sinωｔ（またはcos
ωｔ）に対応する出力信号Ｙの位相ずれφを測定するこ
とによりピストンロッド位置を検出することができる。
応じて定まる定数Ｋで置換えると、 Ｙ＝Ksin（ωｔ＋φ） と表現できる。ここで、φはピストンロッドの直線位置
に対応しているので、１次交流信号sinωｔ（またはcos
ωｔ）に対応する出力信号Ｙの位相ずれφを測定するこ
とによりピストンロッド位置を検出することができる。
２次コイルの出力合成信号Ｙと基準交流信号sinωｔ
（又はcosωｔ）との位相ずれφを求めるための手段は
適宜に構成できる。第16図は位相ずれφをディジタル量
で求めるようにした回路例を示すものである。尚、特に
図示しないが、積分回路を用いて基準交流信号sinωｔ
と出力信号Ｙ＝Ksin（ωｔ＋φ）との位相角０度の時間
差分を求めることにより、位相ずれφをアナログ量で求
めることもできる。
（又はcosωｔ）との位相ずれφを求めるための手段は
適宜に構成できる。第16図は位相ずれφをディジタル量
で求めるようにした回路例を示すものである。尚、特に
図示しないが、積分回路を用いて基準交流信号sinωｔ
と出力信号Ｙ＝Ksin（ωｔ＋φ）との位相角０度の時間
差分を求めることにより、位相ずれφをアナログ量で求
めることもできる。
第16図において、発振部32は基準の正弦信号sinωｔと
余弦信号cosωｔを発生する回路、位相差検出回路37は
上記位相ずれφを測定するための回路である。クロック
発振器33から発振されたクロックパルスCPがカウンタ30
でカウントされる。カウンタ30は例えばモジュロＭ（Ｍ
は任意の整数）であり、そのカウント値がレジスタ31に
与えられる。カウンタ30の4/M分周出力からは、クロッ
クパルスCPを4/M分周したパルスPcが取り出され、1/2分
周用のフリップフロップ34のＣ入力に与えられる。この
フリップフロップ34のＱ出力から出たパルスPbがフリッ
プフロップ35に加わり、出力から出たパルスPaがフリ
ップフロップ36に加わり、これら35及び36の出力がロー
パスフィルタ38,39及び増幅器40,41を経由して、余弦信
号cosωｔと正弦信号sinωｔが得られ、各相Ａ〜Ｄの１
次コイル1A〜1Dに印加される。カウンタ30におけるＭカ
ウントがこれら基準信号cosωt,sinωｔの２πラジアン
分の位相角に相当する。すなわち、カウンタ30の１カウ
ント値は ラジアンの位相角を示している。
余弦信号cosωｔを発生する回路、位相差検出回路37は
上記位相ずれφを測定するための回路である。クロック
発振器33から発振されたクロックパルスCPがカウンタ30
でカウントされる。カウンタ30は例えばモジュロＭ（Ｍ
は任意の整数）であり、そのカウント値がレジスタ31に
与えられる。カウンタ30の4/M分周出力からは、クロッ
クパルスCPを4/M分周したパルスPcが取り出され、1/2分
周用のフリップフロップ34のＣ入力に与えられる。この
フリップフロップ34のＱ出力から出たパルスPbがフリッ
プフロップ35に加わり、出力から出たパルスPaがフリ
ップフロップ36に加わり、これら35及び36の出力がロー
パスフィルタ38,39及び増幅器40,41を経由して、余弦信
号cosωｔと正弦信号sinωｔが得られ、各相Ａ〜Ｄの１
次コイル1A〜1Dに印加される。カウンタ30におけるＭカ
ウントがこれら基準信号cosωt,sinωｔの２πラジアン
分の位相角に相当する。すなわち、カウンタ30の１カウ
ント値は ラジアンの位相角を示している。
２次コイル2A〜2Dの合成出力信号Ｙは増幅器42を介して
コンパレータ43に加わり、該信号Ｙの正・負極性に応じ
た方形波信号が該コンパレータ43から出力される。この
コンパレータ43の出力信号の立上りに応答して立上り検
出回路44からパルスTsが出力され、このパルスTsに応じ
てカウンタ30のカウント値をレジスタ31にロードする。
その結果、位相ずれφに応じたディジタル値Ｄφがレジ
スタ31に取り込まれる。こうして、所定範囲Ｐ内のピス
トンロッド位置をアブソリュートで示すデータＤφを得
ることができる。
コンパレータ43に加わり、該信号Ｙの正・負極性に応じ
た方形波信号が該コンパレータ43から出力される。この
コンパレータ43の出力信号の立上りに応答して立上り検
出回路44からパルスTsが出力され、このパルスTsに応じ
てカウンタ30のカウント値をレジスタ31にロードする。
その結果、位相ずれφに応じたディジタル値Ｄφがレジ
スタ31に取り込まれる。こうして、所定範囲Ｐ内のピス
トンロッド位置をアブソリュートで示すデータＤφを得
ることができる。
信号処理方式は上述のような位相シフト方式に限らず、
通常の差動トランスのように、２次コイルの差動出力を
整流して直線位置に応じたレベルのアナログ電圧を得る
ようにしてもよい。その場合、コイル部はA,C相又はB,D
相の一方だけであってもよい。
通常の差動トランスのように、２次コイルの差動出力を
整流して直線位置に応じたレベルのアナログ電圧を得る
ようにしてもよい。その場合、コイル部はA,C相又はB,D
相の一方だけであってもよい。
尚、１次コイルと２次コイルは必らずしも別々に設ける
必要はなく、実開昭58−2621号あるいは実開昭58−3950
7号に示されたもののように共通であってもよい。ま
た、導電体部分6b,9bのパターンは図示したものに限ら
ず、渦電流路を形成し得る形状であれば何でもよい。
必要はなく、実開昭58−2621号あるいは実開昭58−3950
7号に示されたもののように共通であってもよい。ま
た、導電体部分6b,9bのパターンは図示したものに限ら
ず、渦電流路を形成し得る形状であれば何でもよい。
以上の通りこの発明によれば、ピストンロッドの周面に
導電性物質を所定のパターンで付着させればよいので、
加工、形成が容易である。また、導電体部分は薄くても
その機能を十分に発揮することができるので、単に磁性
体に溝だけを設ける場合（この場合は溝を十分に深くす
る必要がある）に比べて構造が簡略化される。また、磁
性体部分の突起と導電体部分との組合せにより、変位に
対する２次出力電圧レベルの変化幅を大きくすることが
できるようになり、検出精度を向上させることができ
る。
導電性物質を所定のパターンで付着させればよいので、
加工、形成が容易である。また、導電体部分は薄くても
その機能を十分に発揮することができるので、単に磁性
体に溝だけを設ける場合（この場合は溝を十分に深くす
る必要がある）に比べて構造が簡略化される。また、磁
性体部分の突起と導電体部分との組合せにより、変位に
対する２次出力電圧レベルの変化幅を大きくすることが
できるようになり、検出精度を向上させることができ
る。
第１図はこの発明に係るピストンロッド位置検出装置の
一実施例を示す縦断面図、第２図は第１図のII−II線断
面図、第３図は第１図におけるコイル部の変更例を示す
断面図、第４図は第３図のIV−IV線断面図、第５図は第
１図におけるコイル部及びピストンロッドの変更例を示
す一部断面側面図、第６図は第５図のVI−VI線断面図、
第７図は第１図におけるコイル部及びピストンロッドの
別の変更例を示す一部断面側面図、第８図は第７図のVI
II−VIII線断面図、第９図はこの発明に係るピストンロ
ッド位置検出装置の別の実施例を示す縦断面図、第10図
は第９図のＸ−Ｘ線断面図、第11図は第９図におけるピ
ストンロッドの変更例を示す一部断面側面図、第12図は
第９図におけるコイル部及びピストンロッドの変更例を
示す一部断面側面図、第13図は第12図のIII−III線断面
図、第14図は第９図におけるコイル部及びピストンロッ
ドの別の変更例を示す一部断面側面図、第15図は第14図
のＶ−Ｖ線断面図、第16図はこの発明の検出装置を位相
シフト方式によって動作させ、ピストンロッド位置に応
じた電気的位相シフト量の測定を行うための回路の一例
を示す電気的ブロック図、である。 11……シリンダ本体、12……ピストン、6,9……ピスト
ンロッド、6a……中心ロッド、6b,9b,14,15……導電体
部分、6c,9c……コーティング、9d……磁性体部分、10
……コイル部、1A〜1D……１次コイル、2A〜2D……２次
コイル。
一実施例を示す縦断面図、第２図は第１図のII−II線断
面図、第３図は第１図におけるコイル部の変更例を示す
断面図、第４図は第３図のIV−IV線断面図、第５図は第
１図におけるコイル部及びピストンロッドの変更例を示
す一部断面側面図、第６図は第５図のVI−VI線断面図、
第７図は第１図におけるコイル部及びピストンロッドの
別の変更例を示す一部断面側面図、第８図は第７図のVI
II−VIII線断面図、第９図はこの発明に係るピストンロ
ッド位置検出装置の別の実施例を示す縦断面図、第10図
は第９図のＸ−Ｘ線断面図、第11図は第９図におけるピ
ストンロッドの変更例を示す一部断面側面図、第12図は
第９図におけるコイル部及びピストンロッドの変更例を
示す一部断面側面図、第13図は第12図のIII−III線断面
図、第14図は第９図におけるコイル部及びピストンロッ
ドの別の変更例を示す一部断面側面図、第15図は第14図
のＶ−Ｖ線断面図、第16図はこの発明の検出装置を位相
シフト方式によって動作させ、ピストンロッド位置に応
じた電気的位相シフト量の測定を行うための回路の一例
を示す電気的ブロック図、である。 11……シリンダ本体、12……ピストン、6,9……ピスト
ンロッド、6a……中心ロッド、6b,9b,14,15……導電体
部分、6c,9c……コーティング、9d……磁性体部分、10
……コイル部、1A〜1D……１次コイル、2A〜2D……２次
コイル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−107758（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−1712（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−23609（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−23610（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭47−27268（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (24)
- 【請求項１】シリンダ本体の開口端側に設けられてな
り、互いに位相のずれた１次交流信号によって夫々励磁
される少なくとも２つの１次コイルと、この励磁によっ
て誘導される２次出力交流信号を取出すためのコイル部
と、 前記コイル部による磁束に対して渦電流路を形成し得る
よう、ピストンロッドの周面に所定範囲で設けられた導
電体部分と、 を具え、この導電体部分は弱磁性又は非磁性材から成る
と共に該ピストンロッドの他の部分の材質よりも相対的
に良導電体から成るものであり、かつ、前記ピストンロ
ッドの移動方向に沿って所定の繰り返し周期で同じパタ
ーンの前記導電体部分を繰り返し設けて成るものである
と共に、この導電体部分は、表面加工処理により前記ピ
ストンロッド上に所定のパターンで所定の導電性物質を
付着させて成るものであり、 かつ、前記１次コイルと前記ピストンロッドの導電体部
分との対応が各１次コイル間でずれるように前記１次コ
イルを配置することにより前記１次交流信号を前記ピス
トンロッドの相対的直線位置に応じて位相シフトした２
次出力交流信号が前記コイル部より得られるようにし、
この位相シフト量が、前記ピストンロッドにおける前記
導電体部分の配列の１繰返しサイクルに対応する直線変
位量につき360度の電気角に対応するように前記コイル
部の配置を決定したことを特徴とする流体圧シリンダの
ピストンロッド位置検出装置。 - 【請求項２】前記導電体部分は、前記ピストンロッドの
周囲を回って閉鎖したリングから成り、このリング状の
導電体部分がピストンロッドの移動方向に沿って所定間
隔で複数個設けられている特許請求の範囲第１項記載の
ピストンロッド位置検出装置。 - 【請求項３】前記コイル部のコイル空間内に前記ピスト
ンロッドが挿入されている特許請求の範囲第１項又は第
２項記載のピストンロッド位置検出装置。 - 【請求項４】前記導電体部分は、前記ピストンロッドの
周囲に所定ピッチでら旋状に配列されたものである特許
請求の範囲第１項記載のピストンロッド位置検出装置。 - 【請求項５】前記コイル部は、コイルを巻回した磁性体
コアを含み、この磁性体コアの磁極端部が前記ピストン
ロッドの周面にギャップを介して対向している特許請求
の範囲第１項又は第４項記載のピストンロッド位置検出
装置。 - 【請求項６】前記コイル部は、コイルを巻回した磁性体
コアを含み、この磁性体コアの磁極端部が前記ピストン
ロッドの周面にギャップを介して対向しており、 前記導電体部分は、前記磁極端部からの磁束に対して渦
電流路を形成し得るよう、該端部の寸法に見合ったリン
グ状若しくは面状のパターンから成るものである特許請
求の範囲第１項記載のピストンロッド位置検出装置。 - 【請求項７】めっきによって前記導電性物質を付着させ
たものである特許請求の範囲第１項記載のピストンロッ
ド位置検出装置。 - 【請求項８】溶射によって前記導電性物質を付着させた
ものである特許請求の範囲第１項記載のピストンロッド
位置検出装置。 - 【請求項９】パターン焼付によって前記導電性物質を付
着させたものである特許請求の範囲第１項記載のピスト
ンロッド位置検出装置。 - 【請求項１０】前記ピストンロッドの基材の全周にわた
って樹脂コーティングを施し、その上から該ロッドの全
周にわたって所定の導電性物質を付着させ、その後所定
のパターンで該導電性物質を取除く処理を施し、こうし
て所定のパターンの導電性物質が残されて前記導電体部
分が形成されるようにした特許請求の範囲第１項記載の
ピストンロッド位置検出装置。 - 【請求項１１】前記ピストンロッドの基材の全周にわた
って所定の導電性物質を付着させ、その後所定のパター
ンで該導電性物質を取除く処理を施し、こうして所定の
パターンの導電性物質が残されて前記導電体部分が形成
されるようにした特許請求の範囲第１項記載のピストン
ロッド位置検出装置。 - 【請求項１２】前記導電体部分を周面に具えた前記ピス
トンロッドの全周にわたって非磁性及び非導電性の所定
の物質を被覆して成る特許請求の範囲第１項乃至第11項
の何れかに記載のピストンロッド位置検出装置。 - 【請求項１３】前記コイル部は、前記複数の１次コイル
と、各１次コイルに夫々対応して設けられた２次コイル
とを含む特許請求の範囲第１項乃至第12項の何れかに記
載のピストンロッド位置検出装置。 - 【請求項１４】前記１次及び２次コイルは４相のコイル
グループから成り、前記ピストンロッドの相対的直線位
置に応じた各相磁気回路の磁気抵抗変化の位相がほぼ90
度づつずれるようにこれらコイルが配置されており、そ
の中で磁気抵抗変化が180度隔った２つの相を正弦波信
号によって励磁して２次コイル出力を差動的に取出し、
磁気抵抗変化が180度隔った別の２つの相を余弦波信号
によって励磁して２次コイル出力を差動的に取出し、各
相対の２次コイル差動出力信号を加算合成して前記位相
シフトされた出力信号を得るようにした特許請求の範囲
第13項記載のピストンロッド位置検出装置。 - 【請求項１５】シリンダ本体の開口端側に設けられ、１
次交流信号によって励磁されると共に２次出力を取出す
ためのコイル部と、 ピストンロッドの周面において該ロッドの移動方向に沿
う所定範囲で突出して設けられており、前記コイル部を
通る磁気回路の磁気抵抗を該コイル部に対するこの磁性
体部分の相対的位置に応じて変化せしめる磁性体部分
と、 前記ピストンロッドの周面における前記磁性体部分が突
出していない箇所において、磁束に対して渦電流路を形
成し得るように設けられており、前記磁性体部分よりも
相対的に弱磁性又は非磁性であると共に相対的に良導電
体から成る導電体部分と、 を具え、前記ピストンロッドの移動に伴なう前記磁性体
部分と導電体部分の前記コイル部に対する相対的変位に
応じて該導電体部分を流れる渦電流量が変化すると共に
該コイル部の磁気回路の磁気抵抗が変化し、これに応じ
た２次出力信号が該コイル部において得られるようにし
たことを特徴とする流体圧シリンダのピストンロッド位
置検出装置。 - 【請求項１６】前記磁性体部分と導電体部分とが交互に
複数設けられている特許請求の範囲第15項記載のピスト
ンロッド位置検出装置。 - 【請求項１７】前記導電体部分は、前記ピストンロッド
の周囲を回って閉鎖したリングから成り、前記コイル部
のコイル空間内に前記ピストンロッドが挿入されている
特許請求の範囲第15項又は第16項記載のピストンロッド
位置検出装置。 - 【請求項１８】前記ピストンロッドは、前記磁性体部分
と前記導電体部分を交互にら旋状に配列して成るもので
ある特許請求の範囲第16項記載のピストンロッド位置検
出装置。 - 【請求項１９】前記コイル部は、コイルを巻回した磁性
体コアを含み、この磁性体コアの磁極端部が前記ピスト
ンロッドの周面にギャップを介して対向している特許請
求の範囲第15項又は第16項又は第18項記載のピストンロ
ッド位置検出装置。 - 【請求項２０】前記磁性体部分は、前記ピストンロッド
の基部をなす磁性部材において突出部として形成されて
おり、前記導電体部分は前記磁性体部分の凹部内に設け
られている特許請求の範囲第15項乃至第19項の何れかに
記載のピストンロッド位置検出装置。 - 【請求項２１】前記導電体部分は、前記磁性部材よりも
相対的に弱磁性又は非磁性であると共に相対的に良導電
体から成る物質を該磁性部材の凹部内に所定のパターン
で表面加工処理によって付着させたものである特許請求
の範囲第20項記載のピストンロッド位置検出装置。 - 【請求項２２】前記ピストンロッドの外周全体にわたっ
て非磁性及び非導電性の所定の物質を被覆して成る特許
請求の範囲第15項乃至第21項の何れかに記載のピストン
ロッド位置検出装置。 - 【請求項２３】前記コイル部は、複数の１次コイルと、
この１次コイルに対応する２次コイルとを含み、各１次
コイルを位相のずれた複数の１次交流信号を用いて励磁
し、これにより前記１次交流信号を前記ロッド部の相対
的直線位置に応じて位相シフトした信号が前記２次コイ
ルの側で得られるようにした特許請求の範囲第15項乃至
第22項の何れかに記載のピストンロッド位置検出装置。 - 【請求項２４】前記１次及び２次コイルは４相のコイル
グループから成り、前記ロッド部の相対的直線位置に応
じた各相磁気回路の磁気抵抗変化の位相がほぼ90度づつ
ずれるようにこれらコイルが配置されており、その中で
磁気抵抗変化が180度隔った２つの相を正弦波信号によ
って励磁して２次コイル出力を差動的に取出し、磁気抵
抗変化が180度隔った別の２つの相を余弦波信号によっ
て励磁して２次コイル出力を差動的に取出し、各相対の
２次コイル差動出力信号を加算合成して前記位相シフト
された出力信号を得るようにした特許請求の範囲第23項
記載のピストンロッド位置検出装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59257639A JPH0665961B2 (ja) | 1984-12-07 | 1984-12-07 | 流体圧シリンダのピストンロッド位置検出装置 |
| US06/698,078 US4717874A (en) | 1984-02-10 | 1985-02-04 | Reluctance type linear position detection device |
| EP91108974A EP0446969B1 (en) | 1984-02-10 | 1985-02-07 | Linear position detection device |
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1984
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