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JP2001272201A - 位置検出装置 - Google Patents

位置検出装置

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Publication number
JP2001272201A
JP2001272201A JP2000090742A JP2000090742A JP2001272201A JP 2001272201 A JP2001272201 A JP 2001272201A JP 2000090742 A JP2000090742 A JP 2000090742A JP 2000090742 A JP2000090742 A JP 2000090742A JP 2001272201 A JP2001272201 A JP 2001272201A
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JP
Japan
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coil
detection
detection coil
core
auxiliary
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2000090742A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Nekado
康夫 根門
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Sony Manufacturing Systems Corp
Original Assignee
Sony Precision Technology Inc
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Publication date
Application filed by Sony Precision Technology Inc filed Critical Sony Precision Technology Inc
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Priority to DE60130700T priority patent/DE60130700T2/de
Priority to US09/816,859 priority patent/US6580264B2/en
Priority to EP01107276A priority patent/EP1139070B1/en
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素な構成で検出有効長を効率的に確保し
て、コストの増加を招くことなく装置全体の小型化を実
現しながら、高精度な位置検出を可能にする。 【解決手段】 検出コイル１１，２１の端部上に、この
検出コイル１１，２１と同相駆動される補助コイル１
２，２２を重ねて巻回し、実質的に検出コイル１１，２
１の端部における巻密度を高めて、この部分での磁界の
非直線性を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械や産業用
ロボット等の可動部分の移動量や移動位置を検出する位
置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】工作機械や産業用ロボット等の可動部分
の移動量や移動位置を検出する位置検出装置としては、
例えば、図８に示すような差動トランス方式の位置検出
装置１００が知られている。
【０００３】この差動トランス方式の位置検出装置１０
０は、例えば２ｋＨｚ〜３ｋＨｚ程度の周波数の信号で
励磁される励磁コイル１１１と、この励磁コイル１１１
の一方の端部に隣接し、励磁コイル１１１と中心軸が一
致するように配設された第１の検出コイル１１２と、励
磁コイル１１１の他方の端部に隣接し、励磁コイル１１
１と中心軸が一致するように配設された第２の検出コイ
ル１１３とを有する検出部１１０と、工作機械や産業用
ロボット等の可動部１２０にスピンドル１２１を介して
取り付けられ、可動部１２０の移動に伴って検出部１１
０内をその中心軸に沿って移動操作される棒状の磁性材
料よりなるコア１２２とを備えている。
【０００４】第１の検出コイル１１２及び第２の検出コ
イル１１３は、それぞれコア１２２の移動距離と同じ長
さ以上のコイル長を有し、また、励磁コイル１１１も第
１の検出コイル１１２及び第２の検出コイル１１３のコ
イル長とほぼ同じ長さのコイル長を有する。そして、第
１の検出コイル１１２及び第２の検出コイル１１３は、
それぞれ励磁コイル１１１に磁気的に結合されており、
励磁コイル１１１から発生する磁束により電気的な出力
が誘起されるようになされている。
【０００５】以上のような構成の位置検出装置１００で
は、コア１２２が検出部１１０内を移動し、第１の検出
コイル１１２及び第２の検出コイル１１３に対するコア
１２２の挿入量が変化すると、第１の検出コイル１１２
及び第２の検出コイル１１３のインダクタンスが、コア
１２２の挿入量に応じて変化することになる。このた
め、励磁コイル１１１から発生する磁束により誘起され
る第１の検出コイル１１２及び第２の検出コイル１１３
からの電気的な出力が、コア１２２の移動量に応じてそ
れぞれ変化することになる。
【０００６】したがって、この差動トランス方式の位置
検出装置１００では、第１の検出コイル１１２と第２の
検出コイル１１３との差動出力を求めることで、コア１
２２の移動量、すなわち、このコア１２２が取り付けら
れた可動部１２０の移動量や移動位置を高精度に検出す
ることが可能となる。
【０００７】以上のような差動トランス方式の位置検出
装置１００の出力特性図を図９に示す。第１の検出コイ
ル１１２に対するコア１２２の挿入量と第２の検出コイ
ル１１３に対するコア１２２の挿入量とが均等となる位
置を基準位置とすると、この基準位置にコア１２２が位
置するときは、第１の検出コイル１１２のインダクタン
スと、第２の検出コイル１１３のインダクタンスとが等
しくなる。このため、第１の検出コイル１１２からの出
力Ｃ１と第２の検出コイル１１３からの出力Ｃ２とが同
一となり、これらの差動出力（Ｃ２−Ｃ１）は０とな
る。
【０００８】コア１２２がこの基準位置から移動する
と、一方の検出コイルに対するコア１２２の挿入量は増
加し、他方の検出コイルに対するコア１２２の挿入量は
減少することになる。このため、コア１２２の挿入量が
増加した一方の検出コイルは、コア１２２の挿入量の増
加分、すなわちコア１２２の移動量に応じて、インダク
タンスが直線的に増加することになり、コア１２２の挿
入量が減少した他方の検出コイルは、コア１２２の挿入
量の減少分、すなわちコア１２２の移動量に応じて、イ
ンダクタンスが直線的に減少することになる。したがっ
て、これら各検出コイルのインダクタンス変化を電圧変
化に変換し、その差動出力（Ｃ２−Ｃ１）を求めるよう
にすれば、電気的ノイズをキャンセルしながら、コア１
２２の移動量、すなわち、このコア１２２が取り付けら
れた可動部１２０の移動量や移動位置を高精度に検出す
ることができる。
【０００９】また、以上のような差動トランス方式の位
置検出装置１００と類似した位置検出装置として、いわ
ゆる磁気インピーダンス効果（以下、ＭＩ効果とい
う。）を応用したＭＩ効果型位置検出装置が提案されて
いる。
【００１０】このＭＩ効果型位置検出装置は、図示を省
略するが、上記差動トランス方式の位置検出装置１００
における第１及び第２の検出コイル１１２，１１３に相
当する一対の検出コイルを高周波駆動して、これら一対
の検出コイルを直接励磁させることで、上記差動トラン
ス方式の位置検出装置１００における励磁コイル１１１
を省略した構成となっている。
【００１１】このＭＩ効果型位置検出装置では、一対の
検出コイルが、例えば、繰り返し周波数が数ＭＨｚ〜数
十ＭＨｚでパルス幅が数ｎｓ〜数十ｎｓ程度の高周波パ
ルス、若しくは同様の繰り返し周波数の正弦波にて駆動
されることで、一対の検出コイルに対するコアの相対位
置に応じて、検出コイルのインダクタンス成分のみなら
ず、高周波励磁によって発現する磁性体の表皮効果によ
り、検出コイルの実抵抗成分にも変化が生じることにな
る。したがって、このＭＩ効果型位置検出装置では、こ
れらインダクタンス成分の変化と実抵抗成分の変化とを
合わせた検出コイルのインピーダンス変化を検出するよ
うにすれば、出力ダイナミックレンジを非常に大きく取
ることができ、コアの移動量、すなわち、コアが取り付
けられた可動部の移動量や移動位置を更に高精度に検出
することができる。
【００１２】ところで、上述した従来の差動トランス方
式の位置検出装置やＭＩ効果型位置検出装置では、装置
全体の小型化が困難であるという問題があった。具体的
には、従来の差動トランス方式の位置検出装置では、コ
アの移動距離と同じ長さ以上のコイルが３つ必要であ
り、装置全体としては、コアが移動する方向に、コアの
移動距離（検出有効長）の３倍以上の長さが必要とな
る。
【００１３】また、従来のＭＩ効果型位置検出装置にお
いては、差動トランス方式の位置検出装置における励磁
コイルに相当するコイルが省略されているものの、検出
コイルの端部においては磁界の均一性が失われ、出力直
線性が損なわれる傾向にあるので、高精度な検出を行う
ためには、コアが移動する方向の長さを検出有効長に対
して十分に長くする必要がある。このため、従来のＭＩ
効果型位置検出装置においても、差動トランス方式の位
置検出装置と比較して、さほど装置全体の小型化が図ら
れていないのが実情である。
【００１４】以上のような問題を解決すべく、本発明者
は、特開２０００−９４１２号公報にて開示される位置
検出装置を提案している。この特開２０００−９４１２
号公報にて開示される位置検出装置は、高周波励磁され
る第１及び第２の検出コイルと、工作機械や産業用ロボ
ット等の可動部にスピンドルを介して取り付けられ、第
１の検出コイル内を移動操作されるコアとを備え、コア
が第１の検出コイル内の所定の位置（基準位置）に位置
するときに、第１の検出コイルのインピーダンスと第２
の検出コイルのインピーダンスとが等しくなるようにな
されている。そして、この位置検出装置では、コアが基
準位置から移動すると、第１の検出コイルのインピーダ
ンスがコアの移動量に応じて直線的に変化する一方で、
第２の検出コイルのインピーダンスは、コアの移動に拘
わらず、常に一定とされている。したがって、この位置
検出装置では、第１の検出コイルのインピーダンス変化
を電圧変化に変換し、第２の検出コイルからの出力との
差動出力を求めることで、電気的ノイズ等による影響を
キャンセルしながら、コアの移動量、すなわち、このコ
アが取り付けられた可動部の移動量や移動位置を高精度
に検出することができる。
【００１５】この位置検出装置においては、第１の検出
コイルの長さをコアの移動量（検出有効長）よりも長く
しておく必要があるが、第２の検出コイルについては、
その長さを短くすることができる。したがって、この位
置検出装置では、装置全体の小型化を図ることが可能で
ある。
【００１６】また、この位置検出装置では、上述した従
来のＭＩ効果型位置検出装置と同様に、第１の検出コイ
ルの端部において磁界の均一性が損なわれる傾向にある
が、これについては、第１の検出コイルの端部近傍に高
透磁率を有するパーマロイ等の磁性材料を配設し、これ
により第１の検出コイルの端部における磁束を理想的な
平行状態とすることで、第１の検出コイルの端部におけ
る磁界の非直線性を改善するようにしている。
【００１７】以上のように、特開２０００−９４１２号
公報にて開示される位置検出装置では、一対の検出コイ
ルのうちの一方の長さを短くすることと、インピーダン
ス変化が生じる検出コイルの端部近傍に高透磁率材料を
配設して、この検出コイル端部における磁界の非直線性
を改善することで、検出有効長に対してコアが移動する
方向の長さを短くして、装置全体の小型化を図ることが
可能とされている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した特
開２０００−９４１２号公報にて開示される位置検出装
置は、装置全体を小型に構成しながら、高精度な位置検
出が可能な優れた位置検出装置であるが、第１の検出コ
イルの端部における磁界の非直線性を改善するために、
第１の検出コイルの端部近傍にパーマロイ等の高透磁率
材料を配設するようにしているので、コストの増加を招
き、また、装置構成も複雑なものとなっていた。また、
この位置検出装置は、比較的高い組立精度が要求される
ことから、製造コストも増加する傾向にあった。
【００１９】本発明は、以上のような従来の実情に鑑み
て創案されたものであって、簡素な構成で検出有効長を
効率的に確保して、コストの増加を招くことなく装置全
体の小型化を実現しながら、高精度な位置検出を可能と
する位置検出装置を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る位置検出装
置は、高周波励磁される検出コイルと、上記検出コイル
の中心軸方向に沿って相対移動自在に、上記検出コイル
内に挿入された磁性材料からなるコアと、上記検出コイ
ルの端部において上記検出コイル上に重ねて巻回され、
上記検出コイルと同相に駆動される補助コイルと、上記
検出コイルのインピーダンス変化に基づいて、上記コア
の上記検出コイルに対する相対位置を検出する位置検出
手段とを備えることを特徴としている。
【００２１】この位置検出装置においては、高周波励磁
される検出コイル内をコアが相対移動することによっ
て、検出コイルのインピーダンスがコアの移動量に応じ
て変化することになる。そして、この検出コイルのイン
ピーダンス変化に基づいて、位置検出手段により、コア
の検出コイルに対する相対位置が検出されることにな
る。したがって、この位置検出装置のコア或いは検出コ
イルの一方を工作機械や産業用ロボット等の可動部に取
り付けるようにすれば、可動部の移動量や移動位置を検
出することができる。
【００２２】また、この位置検出装置では、検出コイル
の端部において検出コイル上に重ねて巻回され、検出コ
イルと同相に駆動される補助コイルによって、検出コイ
ルの端部における磁界の非直線性が改善されることにな
る。これにより、この位置検出装置では、検出有効長を
効率的に確保して、装置全体の小型化を図ることが可能
となる。
【００２３】なお、本発明に係る位置検出装置において
は、検出コイルが、互いに中心軸を一致させて近接配置
された第１の検出コイルと第２の検出コイルとからな
り、位置検出手段が、これら第１の検出コイルと第２の
検出コイルとの差動出力を求めることで、コアの検出コ
イルに対する相対位置を検出するようにしてもよい。
【００２４】このように、第１の検出コイルと第２の検
出コイルとの差動出力を基にしてコアの検出コイルに対
する相対位置を検出するようにすれば、電気的ノイズ等
による影響をキャンセルして、コアの検出コイルに対す
る相対位置をより高精度に検出することが可能となる。
【００２５】また、本発明に係る位置検出装置において
は、コアが検出コイル内の基準位置にあるときに、補助
コイルのインピーダンスが検出コイルのインピーダンス
と等しくなるようになされ、位置検出手段が、検出コイ
ルと補助コイルとの差動出力を求めることで、コアの検
出コイルに対する相対位置を検出するようにしてもよ
い。
【００２６】このように、検出コイルと補助コイルの差
動出力を基にしてコアの検出コイルに対する相対位置を
検出するようにしても、電気的ノイズ等による影響をキ
ャンセルして、コアの検出コイルに対する相対位置をよ
り高精度に検出することが可能となる。
【００２７】また、本発明に係る位置検出装置において
は、補助コイルが、検出コイルの一方の端部に設けられ
た第１の補助コイルと、この第１の補助コイルと直列に
接続され、検出コイルの他方の端部に設けられた第２の
補助コイルとからなり、コアが検出コイル内の基準位置
にあるときに、第１及び第２の補助コイルの合計インピ
ーダンスが、検出コイルのインピーダンスと等しくなる
ようになされ、位置検出手段が、検出コイルと第１及び
第２の補助コイルとの差動出力を求めることで、コアの
検出コイルに対する相対位置を検出するようにしてもよ
い。
【００２８】このように、検出コイルの一方の端部に第
１の補助コイルを設け、検出コイルの他方の端部に第２
の補助コイルを設けるようにすれば、検出コイルの両方
の端部における磁界の非直線性を改善して、検出有効長
をより効率的に確保することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
【００３０】第１の実施の形態 本発明を適用した第１の実施の形態の位置検出装置の断
面図を図１に示す。この図１に示す位置検出装置１は、
工作機械や産業用ロボット等の直線移動部分である可動
部２の移動量や移動位置を検出するように構成されたも
のである。ここでは、図１中矢印Ｘ１，Ｘ２方向に最大
８ｍｍの範囲内で直線移動する可動部２の移動量や移動
位置を適切に検出できるように、検出有効長が８ｍｍ以
上に設定された位置検出装置１を例に挙げて説明する。
【００３１】この位置検出装置１は、第１のコイルボビ
ン１０に巻回された第１の検出コイル１１と、第２のコ
イルボビン２０に巻回された第２の検出コイル２１とを
備えている。
【００３２】第１のコイルボビン１０及び第２のコイル
ボビン２０は、それぞれ円筒状に形成されており、一端
部にフランジ１０ａ，２０ａが設けられている。そし
て、これら第１のコイルボビン１０及び第２のコイルボ
ビン２０では、フランジ１０ａ，２０ａの内側からフラ
ンジ１０ａ，２０ａが設けられていない他端部に至るボ
ビン外周面が巻線領域１０ｂ，２０ｂとされている。こ
れら巻線領域１０ｂ，２０ｂとなる部分のボビン外径寸
法は、例えば直径が約３ｍｍとされており、また、巻線
領域１０ｂ，２０ｂとなる部分の長さは、例えば約１０
ｍｍとされている。そして、第１のコイルボビン１０の
巻線領域１０ｂに第１の検出コイル１１が巻回され、第
２のコイルボビン２０の巻線領域２０ｂに第２の検出コ
イル２１が巻回されている。
【００３３】第１の検出コイル１１は、例えば、直径が
約７０μｍ（被覆部を含む）のＣｕ線が、第１のコイル
ボビン１０の巻線領域１０ｂの全域に亘って１層分巻回
されてなる。具体的には、第１の検出コイル１１は、例
えば、第１のコイルボビン１０の巻線領域１０ｂに１４
０回巻回されたＣｕ線より構成されている。同様に、第
２の検出コイル２１は、第２のコイルボビン２０の巻線
領域２０ｂ全域に亘って、例えば１４０回巻回された直
径約７０μｍのＣｕ線より構成されている。
【００３４】第１の検出コイル１１の一端部側、すなわ
ち、第１の検出コイル１１のフランジ１０ａに隣接して
巻回された部分には、例えばフランジ１０ａから約１．
５ｍｍまでの領域に亘って、第１の検出コイル１１の一
端部における巻密度を高めて出力を補正するための第１
の補助コイル１２が、第１の検出コイル１１上に重ねて
巻回されている。この第１の補助コイル１２は、第１の
検出コイル１１を構成するＣｕ線と同様のＣｕ線が、第
１の検出コイル１１の一端部上に、例えば２０回巻回さ
れてなり、その一端が第１の検出コイル１１の一端に接
続されている。そして、これら第１の補助コイル１２と
第１の検出コイル１１は電気的に直列となるように接続
され、駆動時には、これら第１の補助コイル１２から発
生する磁界の方向と第１の検出コイル１１から発生する
磁界の方向とが同方向となるように、同相に駆動される
ようになされている。
【００３５】また、同様に、第２の検出コイル２１の一
端部側、すなわち、第２の検出コイル２１のフランジ２
０ａに隣接して巻回された部分には、例えばフランジ２
０ａから約１．５ｍｍまでの領域に亘って、第２の検出
コイル２１の一端部における巻密度を高めて出力を補正
するための第２の補助コイル２２が、第２の検出コイル
２１上に重ねて巻回されている。この第２の補助コイル
２２は、第２の検出コイル２１を構成するＣｕ線と同様
のＣｕ線が、第２の検出コイル２１の一端部上に、例え
ば２０回巻回されてなり、その一端が第２の検出コイル
２１の一端に接続されている。そして、これら第２の補
助コイル２２と第２の検出コイル２１は電気的に直列と
なるように接続され、駆動時には、これら第２の補助コ
イル２２から発生する磁界の方向と第２の検出コイル２
１から発生する磁界の方向とが同方向となるように、同
相に駆動されるようになされている。
【００３６】第１の検出コイル１１及び第１の補助コイ
ル１２が巻回された第１のコイルボビン１０と、第２の
検出コイル２１及び第２の補助コイル２２が巻回された
第２のコイルボビン２０とは、それぞれフランジ１０
ａ，２０ａが設けられていない他端部を互いに突き合わ
せるようにして、互いの中心軸が一致するように、すな
わち、第１の検出コイル１１及び第１の補助コイル１２
の中心軸と、第２の検出コイル２１及び第２の補助コイ
ル２２の中心軸とが一致するように近接配置されてい
る。
【００３７】そして、第１の検出コイル１１の第１の補
助コイル１２に接続されていない他端と、第２の検出コ
イル２１の第２の補助コイル２２に接続されていない他
端とが接続され、これら第１の検出コイル１１と第２の
検出コイル２１とが接続された部分が、図示しない第１
の信号線を介して、後述する駆動検出回路に接続されて
いる。また、第１の補助コイル１２の第１の検出コイル
１１に接続されていない他端が、図示しない第２の信号
線を介して後述する駆動検出回路に接続されており、第
２の補助コイル２２の第２の検出コイル２１に接続され
ていない他端が、図示しない第３の信号線を介して後述
する駆動検出回路に接続されている。そして、第１の検
出コイル１１及び第１の補助コイル１２と、第２の検出
コイル２１及び第２の補助コイル２２とは、それぞれ、
この駆動検出回路により高周波駆動されるようになされ
ている。
【００３８】また、第１のコイルボビン１０及び第２の
コイルボビン２０には、その中心軸方向に貫通する中心
孔１０ｃ，２０ｃがそれぞれ設けられている。これら第
１のコイルボビン１０の中心孔１０ｃ及び第２のコイル
ボビン２０の中心孔２０ｃは、それぞれ直径が例えば約
２．２ｍｍとされており、第１のコイルボビン１０と第
２のコイルボビン２０とが互いに突き合わされるように
近接配置されたときに、連続したコア挿入孔を構成す
る。そして、位置検出装置１では、このコア挿入孔内
に、磁性材料が丸棒状に成形されてなるコア５が挿入さ
れ、このコア５がコア挿入孔内を直線移動できるように
なされている。
【００３９】コア５は、例えば、ＳＫ材（炭素鋼）等の
磁性材料が直径約２ｍｍ、長さ約１０ｍｍの丸棒状に成
形されてなり、一端部がスピンドル６を介して工作機械
や産業用ロボット等の直線移動部分である可動部２に連
結されている。このコア５は、第１のコイルボビン１０
の中心孔１０ｃと第２のコイルボビン２０の中心孔２０
ｃとからなるコア挿入孔内に挿入され、第１のコイルボ
ビン１０に巻回された第１の検出コイル１１内と第２の
コイルボビン２０に巻回された第２の検出コイル２１内
とに均等に挿入される位置である基準位置Ｐ１を中心
に、可動部２が直線移動することに伴って、第１の検出
コイル１１及び第２の検出コイル２１の中心軸に沿って
コア挿入孔内を直線移動するようになされている。
【００４０】なお、コア５を構成する材料は、磁性材料
であればいかなるものを用いてもよく、例えば、パーマ
ロイやアモルファス合金材料等も適用可能であが、安価
に入手可能なＳＫ材でコア５を構成しても十分な出力特
性が得られるので、コストの点を鑑みるとコア５を構成
する材料としてＳＫ材を用いることが望ましい。また、
コア５の錆を防止して位置検出装置１の長寿命化を図る
ためには、コア５の外周に、ＣｒやＺｎ、Ｎｉ等の材料
を用いてメッキ処理を施すことが有効である。このよう
に、コア５の外周にメッキ処理を施しても、特性的には
殆ど影響が生じない。
【００４１】以上のような位置検出装置１では、工作機
械や産業用ロボット等の直線移動部分である可動部２が
図１中Ｘ１，Ｘ２方向に直線移動すると、この可動部２
に連結されたコア５が、可動部２の移動量分だけコア挿
入孔内を直線移動することになる。そして、コア５がコ
ア挿入孔内を直線移動すると、第１の検出コイル１１及
び第２の検出コイル２１に対するコア５の挿入量が変化
することになり、これにより、第１の検出コイル１１及
び第２の検出コイル２１のインピーダンスが変化するこ
とになる。
【００４２】すなわち、第１の検出コイル１１のインピ
ーダンス及び第２の検出コイル２１のインピーダンス
は、これら第１の検出コイル１１及び第２の検出コイル
２１に対するコア５の挿入量によって決定され、このコ
ア５の挿入量の変化に比例して直線的に変化することに
なる。例えば、コア５が第１の検出コイル１１及び第２
の検出コイル２１に均等に挿入される基準位置Ｐ１から
Ｘ１方向に移動して、第１の検出コイル１１に対するコ
ア５の挿入量が増加し、第２の検出コイル２１に対する
コア５の挿入量が減少すると、第１の検出コイル１１の
インピーダンスはコア５の挿入量が増加した分だけ増加
し、第２の検出コイル２１のインピーダンスはコアの挿
入量が減少した分だけ減少することになる。一方、コア
５が基準位置Ｐ１からＸ２方向に移動して、第１の検出
コイル１１に対するコア５の挿入量が減少し、第２の検
出コイル２１に対するコア５の挿入量が増加すると、第
１の検出コイル１１のインピーダンスはコア５の挿入量
が減少した分だけ減少し、第２の検出コイル２１のイン
ピーダンスはコア５の挿入量が増加した分だけ増加する
ことになる。
【００４３】したがって、この位置検出装置１では、こ
れら第１の検出コイル１１及び第２の検出コイル２１の
インピーダンス変化を電圧変化に変換して、この電圧変
化を検出することにより、コア５の移動量、すなわち、
このコア５に連結された可動部２の移動量や移動位置を
高精度に検出することが可能となる。また、この位置検
出装置１では、第１の検出コイル１１のインピーダンス
と第２の検出コイル２１のインピーダンスが、コア５の
移動によって差動的に変化するので、その差動出力を検
出するようにすれば、電気的ノイズ等による影響をキャ
ンセルして、可動部２の移動量や移動位置をより高精度
に検出することができる。
【００４４】位置検出装置１は、以上のように第１の検
出コイル１１及び第２の検出コイル２１のインピーダン
ス変化に基づいてコア５の移動量や移動位置を検出する
位置検出手段として、例えば図２に示すような駆動検出
回路３０を備えている。この駆動検出回路３０は、第１
の検出コイル１１及び第２の検出コイル２１のインピー
ダンス変化を電圧変化に変換し、これらの差動出力を検
出できるように構成されている。さらに、この駆動検出
回路３０は、上述したように、第１の検出コイル１１及
び第１の補助コイル１２と、第２の検出コイル２１及び
第２の補助コイル２２とを高周波駆動するように構成さ
れている。
【００４５】この図２に示す駆動検出回路３０は、発振
回路３１と、発振回路３１から出力されるパルス信号に
応じて第１の検出コイル１１及び第１の補助コイル１
２、第２の検出コイル２１及び第２の補助コイル２２を
励磁するための駆動電流をスイッチングするスイッチン
グ回路３２と、第１の検出コイル１１及び第１の補助コ
イル１２の出力電圧を検出して平滑化する第１の平滑回
路３３と、第２の検出コイル２１及び第２の補助コイル
２２の出力電圧を検出して平滑化する第２の平滑回路３
４と、第１の平滑回路３３と第２の平滑回路３４との出
力電圧の差分を検出して差動信号を出力する差動増幅回
路３５とを有している。
【００４６】発振回路３１は、例えば、周波数１ＭＨ
ｚ，パルス幅２００ｎｓの高周波パルス信号を出力す
る。この図２に例示する発振回路３１は、マルチバイブ
レータ応用型で部品点数が少なく、安価に構成できると
いう特徴を有している。また、この発振回路３１は、Ｒ
Ｃ発振のため、各コイル１１，１２，２１，２２の特性
に影響を与えることもない。なお、発振回路３１として
は、例えばコルピッツ発振回路や水晶発振子を用いた発
振回路を適用することも可能である。
【００４７】スイッチング回路３２は、発振回路３１か
ら出力された高周波パルス信号に応じて、第１の検出コ
イル１１及び第１の補助コイル１２、第２の検出コイル
２１及び第２の補助コイル２２に流れる駆動電流をスイ
ッチングする。
【００４８】なお、各コイル１１，１２，２１，２２の
駆動は正弦波で行うようにしてもよいが、パルス信号
は、高調波成分を含むので各コイル１１，１２，２１，
２２を効率よく駆動させることができ、デューティ比調
整ができるので消費電力を少なくすることができ、ま
た、ＤＣ成分を含むので外部磁界に対するインピーダン
ス変化点を任意に変更することができるという利点があ
る。したがって、各コイル１１，１２，２１，２２の駆
動はパルス波で行うことが望ましい。
【００４９】第１の検出コイル１１は、上述したよう
に、一端が第１の補助コイル１２の一端に接続され、他
端が第２の検出コイル２１と共に第１の信号線４１を介
してスイッチング回路３２に接続されている。第１の補
助コイル１２は、第１の検出コイル１１に直列に接続さ
れ、第１の検出コイル１１に接続されていない他端が、
第２の信号線４２及び抵抗３６を介して電源（Ｖｃｃ）
に接続されている。
【００５０】第２の検出コイル２１は、上述したよう
に、一端が第２の補助コイル２２の一端に接続され、他
端が第１の検出コイル１１と共に第１の信号線４１を介
してスイッチング回路３２に接続されている。第２の補
助コイル２２は、第２の検出コイル２１に直列に接続さ
れ、第２の検出コイル２１に接続されていない他端が、
第３の信号線４３及び抵抗３７を介して電源（Ｖｃｃ）
に接続されている。
【００５１】これら第１の検出コイル１１及び第１の補
助コイル１２と第２の検出コイル２１及び第２の補助コ
イル２２とは、互いに並列接続となるようにブリッジに
組み込まれており、スイッチング回路３２によりスイッ
チングされることにより同相駆動され、互いに同相に高
周波励磁されることになる。すなわち、第１の検出コイ
ル１１と第１の補助コイル１２、第２の検出コイル２１
と第２の補助コイル２２とがそれぞれ互いに同相に高周
波励磁されると共に、第１の検出コイル１１と第２の検
出コイル２１も、互いに同相に高周波励磁されることに
なる。
【００５２】第１の平滑回路３３は、互いに同相に高周
波励磁された第１の検出コイル１１及び第１の補助コイ
ル１２に発生する電圧を平滑化する。また、第２の平滑
回路３４は、互いに同相に高周波励磁された第２の検出
コイル２１及び第２の補助コイル２２に発生する電圧を
平滑化する。
【００５３】差動増幅回路３５には、第１の平滑回路３
３の出力電圧と、第２の平滑回路３４の出力電圧とが入
力される。そして、差動増幅回路３５は、第１の平滑回
路３３から出力された電圧と、第２の平滑回路３４から
出力された電圧との差分を増幅する。
【００５４】以上のように構成される駆動検出回路３０
では、発振回路３１から出力された高周波パルス信号に
応じてスイッチング回路３２がスイッチングされること
により、各コイル１１，１２，２１，２２が同相駆動さ
れ、互いに同相に高周波励磁される。このとき、高周波
励磁された第１の検出コイル１１のインピーダンスと、
第２の検出コイル２１のインピーダンスは、各コイル１
１，２１内に挿入されたコア５の挿入量によって決定さ
れ、コア５の挿入量が変化することに伴って変化するこ
ととなる。ここで、コア５は、互いに突き合わされるよ
うに配置された第１の検出コイル１１と第２の検出コイ
ル２１内をその中心軸に沿って直線移動することになる
ので、第１の検出コイル１１に対するコア５の挿入量と
第２の検出コイル２１に対するコア５の挿入量とは、コ
ア５の移動により差動的に変化し、第１の検出コイル１
１のインピーダンスと第２の検出コイル２１のインピー
ダンスも差動的に変化することになる。
【００５５】駆動検出回路３０では、この第１の検出コ
イル１１のインピーダンスに応じた電圧を第１の平滑回
路３３により平滑化して差動増幅回路３５に供給し、第
２の検出コイル２１のインピーダンスに応じた電圧を第
２の平滑回路３４により平滑化して差動増幅回路３５に
供給している。そして、差動増幅回路３５においてこれ
らの差動出力を求めることで、コア５及びこれに連結さ
れた可動部２の移動量や移動位置を検出することができ
るようにしている。
【００５６】なお、本発明を適用した位置検出装置１の
駆動検出回路３０は、図２に示した例に限定されるもの
ではなく、第１の検出コイル１１及び第１の補助コイル
１２と、第２の検出コイル２１及び第２の補助コイル２
２とを高周波駆動すると共に、第１の検出コイル１１及
び第２の検出コイル２１のインピーダンス変化を電圧変
化に変換し、これらの差動出力を検出できるように構成
されたものであれば、どのようなものであってもよい。
【００５７】以上のように、本発明を適用した位置検出
装置１では、コア５の移動に応じた第１の検出コイル１
１及び第２の検出コイル２１のインピーダンス変化を、
駆動検出回路３０により電圧変化に変換し、差動的に変
化するこれら検出コイル１１，２１からの電圧値の差動
出力を求めることで、コア５及びこれに連結された可動
部２の移動量や移動位置を検出するようにしているの
で、電気的ノイズや各検出コイル１１，２１の温度変化
による出力特性変動等をキャンセルしながら、可動部２
の移動量や移動位置を非常に高精度に検出することがで
きる。
【００５８】また、本発明を適用した位置検出装置１に
おいては、上述したように、第１の検出コイル１１の一
端部上に、この第１の検出コイル１１と同相駆動され同
相に高周波励磁される第１の補助コイル１２が重ねて巻
回され、実質的に第１の検出コイル１１の一端部におけ
る巻密度が高められていると共に、第２の検出コイル２
１の一端部上に、この第２の検出コイル２１と同相駆動
され同相に高周波励磁される第２の補助コイル２２が重
ねて巻回され、実質的に第２の検出コイル２１の一端部
における巻密度が高められている。これにより、位置検
出装置１では、第１の検出コイル１１の一端部側及び第
２の検出コイル２１の一端部側における磁界の非直線性
が改善されることになる。
【００５９】ここで、一端部上に第１の補助コイル１２
が重ねて巻回された第１の検出コイル１１と、一端部上
に第２の補助コイル２２が重ねて巻回された第２の検出
コイル２１とにより発生する磁界の状態を図３に示すと
共に、比較対象として、第１の補助コイル１２が設けら
れていない第１の検出コイル１１と、第２の補助コイル
２２が設けられていない第２の検出コイル２１とにより
発生する磁界の状態を図４に示す。
【００６０】第１の補助コイル１２が設けられていない
第１の検出コイル１１と、第２の補助コイル２２が設け
られていない第２の検出コイル２１とにより発生する磁
界は、図４に示すように、第１の検出コイル１１の一端
部側及び第２の検出コイル２１の一端部側の広い範囲で
拡散した状態となっている。これに対して、一端部上に
第１の補助コイル１２が重ねて巻回された第１の検出コ
イル１１と、一端部上に第２の補助コイル２２が重ねて
巻回された第２の検出コイル２１とにより発生する磁界
は、図３に示すように、第１の検出コイル１１の一端部
側及び第２の検出コイル２１の一端部側の広い範囲で理
想的な平行状態が維持されており、各検出コイル１１，
２１の一端部側における磁界の非直線性が改善されてい
ることが分かる。
【００６１】本発明を適用した位置検出装置１では、以
上のように、第１の検出コイル１１の一端部上に第１の
補助コイル１２を重ねて巻回すると共に、第２の検出コ
イル２１の一端部上に第２の補助コイル２２を重ねて巻
回することで、これら各検出コイル１１，２１の一端部
側における磁界の非直線性を改善し、検出有効長を効率
的に確保できるようにしている。したがって、この位置
検出装置１では、検出有効長に対する各検出コイル１
１，２１の長さを相対的に短くして、装置全体の小型化
を図ることが可能となる。
【００６２】本発明を適用した位置検出装置１における
コア５の位置に対する出力特性図を図５に示す。また、
比較対象として、第１の補助コイル１２及び第２の補助
コイル２２が設けられていない以外は本発明を適用した
位置検出装置と同様に構成された位置検出装置の出力特
性図を図５に合わせて示す。なお、図５において、横軸
はコア５の位置を示しており、コア５が基準位置Ｐ１に
あるときを０（ｍｍ）としている。また、縦軸は駆動検
出回路３０からの出力を示している。
【００６３】この図５から、第１の補助コイル１２及び
第２の補助コイル２２が設けられていない位置検出装置
では、横軸の３（ｍｍ）以上の範囲及び−３（ｍｍ）以
下の範囲において、駆動検出回路３０からの出力の直線
性が損なわれていることが分かる。これに対して、本発
明を適用した位置検出装置１では、第１の検出コイル１
１の一端部上に第１の補助コイル１２が重ねて巻回され
ていると共に、第２の検出コイル２１の一端部上に第２
の補助コイル２２が重ねて巻回されていることにより、
検出有効長８ｍｍの範囲内で、直線的に変動する出力が
得られることが分かる。
【００６４】本発明を適用した位置検出装置１における
コア５の位置に対する出力誤差特性図を図６に示す。ま
た、比較対象として、第１の補助コイル１２及び第２の
補助コイル２２が設けられていない以外は本発明を適用
した位置検出装置と同様に構成された位置検出装置の出
力誤差特性図を図６に合わせて示す。なお、図６におい
て、横軸はコア５の位置を示しており、コア５が基準位
置Ｐ１にあるときを０（ｍｍ）としている。また、縦軸
は駆動検出回路３０からの出力の直線性誤差を示してい
る。この出力直線性誤差は、コア５の位置に対する駆動
検出回路３０からの出力分布をもとに最小２乗法で近似
直線を求め、この近似直線に対する実際の出力分布の差
を誤差（％）として求めたものである。
【００６５】この図６から、第１の補助コイル１２及び
第２の補助コイル２２が設けられていない位置検出装置
では、出力直線性誤差が大きく、特に、横軸の３．５
（ｍｍ）以上の範囲ではマイナス方向の出力直線性誤差
が１％を超え、横軸の−３．５（ｍｍ）以下の範囲では
プラス方向の出力直線性誤差が１％を超えていることが
分かる。これに対して、本発明を適用した位置検出装置
１では、第１の検出コイル１１の一端部上に第１の補助
コイル１２が重ねて巻回されていると共に、第２の検出
コイル２１の一端部上に第２の補助コイル２２が重ねて
巻回されていることにより、検出有効長８ｍｍの範囲内
で、出力直線性誤差が±０．３％以内に抑えられている
ことが分かる。
【００６６】以上のように、本発明を適用した位置検出
装置１では、第１の検出コイル１１の一端部上に第１の
補助コイル１２が重ねて巻回されていると共に、第２の
検出コイル２１の一端部上に第２の補助コイル２２が重
ねて巻回されていることにより、検出有効長８ｍｍの範
囲内で直線性誤差が極めて低く、非常に直線性の高い出
力を得ることができる。換言すると、本発明を適用した
位置検出装置１では、第１の補助コイル１２及び第２の
補助コイル２２が設けられていることにより、第１の補
助コイル１２及び第２の補助コイル２２が設けられてい
ない位置検出装置では良好な出力直線性が得られずコア
５の移動量を適切に検出できない範囲においても、非常
に直線性の高い出力を得ることができる。したがって、
本発明を適用した位置検出装置１では、検出有効長を効
率的に確保して、装置全体の小型化を図ることが可能と
なる。
【００６７】ところで、本発明を適用した位置検出装置
１では、上述したように、第１の補助コイル１２及び第
２の補助コイル２２が、第１の検出コイル１１の一端部
側及び第２の検出コイル２１の一端部側の適切な位置に
巻回されることにより、これら第１の検出コイル１１の
一端部側及び第２の検出コイル２１の一端部側における
磁界の非直線性を改善して、直線性の高い出力が得られ
ることになるが、第１の補助コイル１２及び第２の補助
コイル２２の巻回位置が適切でないと、却って磁界の非
直線性を増長させてしまう場合がある。
【００６８】具体的には、例えば、上述した例におい
て、第１の検出コイル１１上のフランジ１０ａから約
２．５ｍｍまでの領域に亘って、直径が約７０μｍのＣ
ｕ線よりなる第１の補助コイル１２を隙間なく巻回し、
また、第２の検出コイル２１上のフランジ２０ａから約
２．５ｍｍまでの領域に亘って、直径が約７０μｍのＣ
ｕ線よりなる第２の補助コイル２２を隙間なく巻回した
場合には、これら第１の検出コイル１１の一端部側及び
第２の検出コイル２１の一端部側における出力が大きく
なりすぎて、磁界の非直線性が増長されてしまう。
【００６９】ここで、位置検出装置１において許容され
る出力直線性誤差をプラス方向及びマイナス方向で１％
以内とすると、先に図６に示したように、第１の補助コ
イル１２及び第２の補助コイル２２が設けられていない
位置検出装置では、横軸の３．５（ｍｍ）以上の範囲及
び−３．５（ｍｍ）以下の範囲で出力直線性誤差が許容
範囲を超えることになる。したがって、図６における横
軸３．５（ｍｍ）以上及び−３．５（ｍｍ）以下の範
囲、すなわち、第１の検出コイル１１の一端部から１．
５ｍｍまでの領域及び第２の検出コイル２１の一端部か
ら１．５ｍｍまでの領域に第１の補助コイル１２及び第
２の補助コイル２２をそれぞれ巻回し、この領域での出
力を高めることで、磁界の比直線性が改善されることが
想定される。
【００７０】実際に、上述した例では、第１の検出コイ
ル１１の一端部から１．５ｍｍまでの領域に、直径が約
７０μｍのＣｕ線を２０回巻回して第１の補助コイル１
２とし、第２の検出コイル２１の一端部から１．５ｍｍ
までの領域に、直径が約７０μｍのＣｕ線を２０回巻回
して第２の補助コイル２２としたところ、第１の検出コ
イル１１の一端部側及び第２の検出コイル２１の一端部
側における磁界の非直線性が改善され、図５及び図６に
示すように、検出有効長８ｍｍの範囲内で直線性誤差が
極めて低く、非常に直線性の高い出力を得ることができ
た。
【００７１】なお、以上は、第１の検出コイル１１の一
端部上に第１の補助コイル１２が重ねて巻回されている
と共に、第２の検出コイル２１の一端部上に第２の補助
コイル２２が重ねて巻回されている位置検出装置１を例
に挙げて説明したが、第１の検出コイル１１の一端部上
或いは第２の検出コイル２１の一端部上のいずれか一方
にのみ補助コイルが重ねて巻回された構成であっても、
補助コイルが巻回された一方の検出コイルの端部付近に
おける磁界の非直線性が改善されることになるので、検
出有効長を効率的に確保する上で有効である。但し、第
１の検出コイル１１の一端部上と第２の検出コイル２１
の一端部上の双方に補助コイルが巻回された構成とすれ
ば、補助コイルが巻回された双方の検出コイルの端部付
近における磁界の非直線性が共に改善されることになる
ので、検出有効長をより効率的に確保することができ
る。
【００７２】また、以上は、工作機械や産業用ロボット
等の直線移動部分である可動部２にスピンドル６を介し
て連結されたコア５が、この可動部２の移動に伴ってコ
ア挿入孔内を直線移動することで可動部２の移動量や移
動位置を検出するように構成された位置検出装置１を例
に挙げて説明したが、本発明は以上の例に限定されるも
のではなく、例えば、コア５を固定とし、第１の検出コ
イル１１が巻回された第１のコイルボビン１０や第２の
検出コイル２１が巻回された第２のコイルボビン２０を
可動部２に連結して、これらが可動部２の移動に伴いコ
ア５の外周面に沿って移動するように構成されていても
よい。
【００７３】第２の実施の形態 次に、本発明を適用した第２の実施の形態の位置検出装
置について説明する。この第２の実施の形態の位置検出
装置では、上述した第１の実施の形態の位置検出装置１
が第１の検出コイル１１及び第２の検出コイル２１の２
つの検出コイルを備えていたのに対し、これらとほぼ同
じ長さの１つの検出コイルを備えた構成とされている。
そして、この第２の実施の形態の位置検出装置では、こ
の１つの検出コイルを用いて、第１の実施の形態の位置
検出装置１とほぼ同等の検出有効長、具体的には、例え
ば約７ｍｍの検出有効長を得るようにしている。
【００７４】本発明を適用した第２の実施の形態の位置
検出装置の断面図を図７に示す。この図７に示す位置検
出装置４０は、コイルボビン５０に巻回された検出コイ
ル５１を備えている。
【００７５】コイルボビン５０は円筒状に形成されてお
り、その両端部にフランジ５０ａ，５０ｂがそれぞれ設
けられている。そして、このコイルボビン５０では、一
端部に設けられたフランジ５０ａの内側から他端部に設
けられたフランジ５０ｂに至るボビン外周面が巻線領域
５０ｃとされている。この巻線領域５０ｃとなる部分の
ボビン外径寸法は、例えば直径が約３ｍｍとされてお
り、また、巻線領域５０ｃとなる部分の長さは、例えば
約１０ｍｍとされている。そして、このコイルボビン５
０の巻線領域５０ｃに検出コイル５１が巻回されてい
る。
【００７６】検出コイル５１は、例えば、直径が約７０
μｍのＣｕ線が、コイルボビン５０の巻線領域５０ｃの
全域に亘って１層分巻回されてなる。具体的には、検出
コイル５１は、例えば、コイルボビン５０の巻線領域５
０ｃに１４０回巻回されたＣｕ線より構成されている。
【００７７】この検出コイル５１の一端部側、すなわ
ち、検出コイル５１のフランジ５０ａに隣接して巻回さ
れた部分には、例えばフランジ５０ａから約１．５ｍｍ
までの領域に亘って、検出コイル１１の一端部における
巻密度を高めて出力を補正するための第１の補助コイル
５２が、検出コイル５１上に重ねて巻回されている。こ
の第１の補助コイル５２は、検出コイル５１を構成する
Ｃｕ線と同様のＣｕ線が、検出コイル５１の一端部上
に、例えば２０回巻回されてなる。そして、この第１の
補助コイル５２は、駆動時には、この第１の補助コイル
５２から発生する磁界と検出コイル５１から発生する磁
界とが同方向となるように、検出コイル５１と同相に駆
動されるようになされている。
【００７８】また、検出コイル５１の他端側、すなわ
ち、検出コイル５１のフランジ５０ｂに隣接して巻回さ
れた部分には、例えばフランジ５０ｂから約１．５ｍｍ
までの領域に亘って、検出コイル１１の他端部における
巻密度を高めて出力を補正するための第２の補助コイル
５３が、検出コイル５１上に重ねて巻回されている。こ
の第２の補助コイル５３は、第１の補助コイル５２と同
様に、検出コイル５１を構成するＣｕ線と同様のＣｕ線
が、検出コイル５１の他端部上に、例えば２０回巻回さ
れてなる。そして、この第２の補助コイル５３は、第１
の補助コイル５２と同様に、駆動時には、この第２の補
助コイル５３から発生する磁界と検出コイル５１から発
生する磁界とが同方向となるように、検出コイル５１と
同相に駆動されるようになされている。
【００７９】これら第１の補助コイル５２と第２の補助
コイル５３とは、それぞれの一端同士が電気的に直列と
なるように接続されている。そして、第１の補助コイル
５２の第２の補助コイル５３に接続されていない他端
と、検出コイル５１の一端とが接続され、これら第１の
補助コイル５２と検出コイル５１とが接続された部分
が、図示しない第１の信号線を介して、上述した第１の
実施の形態の位置検出装置１が備える駆動検出回路３０
と同様に構成された駆動検出回路に接続されている。ま
た、検出コイル５１の第１の補助コイル５２に接続され
ていない他端が、図示しない第２の信号線を介して、上
記駆動検出回路に接続されており、第２の補助コイル５
３の第１の補助コイル５２に接続されていない他端が、
図示しない第３の信号線を介して、上記駆動検出回路に
接続されている。そして、検出コイル５１と第１の補助
コイル５２及び第２の補助コイル５３とは、それぞれ、
この駆動検出回路により高周波駆動されるようになされ
ている。
【００８０】なお、この位置検出装置４０が備える駆動
検出回路は、第１の実施の形態の位置検出装置１が備え
る駆動検出回路３０と同様に構成されており、この駆動
検出回路３０の第１の検出コイル１１及び第１の補助コ
イル１２が接続された部分に検出コイル５１が接続さ
れ、第２の検出コイル２１及び第２の補助コイル２２が
接続された部分に第１の補助コイル５２及び第２の補助
コイル５３が接続されている以外は異なるところがない
ので、図示及び詳細な説明を省略する。
【００８１】コイルボビン５０には、その中心軸方向に
貫通する、直径が例えば約２．２ｍｍとされた中心孔５
０ｄが設けられている。そして、位置検出装置４０で
は、このコイルボビン５０の中心孔５０ｄ内に、磁性材
料が丸棒状に成形されてなるコア５４が挿入され、この
コア５４がコイルボビン５０の中心孔５０ｄ内を直線移
動できるようになされている。
【００８２】コア５４は、第１の実施の形態の位置検出
装置１が備えるコア５と同様に、例えば、ＳＫ材等の磁
性材料が直径約２ｍｍ、長さ約１０ｍｍの丸棒状に成形
されてなり、一端部がスピンドル５５を介して工作機械
や産業用ロボット等の直線移動部分である可動部５６に
連結されている。このコア５４は、コイルボビン５０の
中心孔５０ｄ内に挿入され、その先端部が、コイルボビ
ン５０の中心孔５０ｄの中心部、すなわち、コイルボビ
ン５０に巻回された検出コイル５１の長さ方向の中心部
に位置する基準位置Ｐ２を中心として、可動部５６が最
大７ｍｍの範囲内で直線移動することに伴って、検出コ
イル５１の中心軸に沿ってコイルボビン５０の中心孔５
０ｄ内を直線移動するようになされている。
【００８３】以上のような位置検出装置４０では、工作
機械や産業用ロボット等の直線移動部分である可動部５
６が図７中Ｘ３，Ｘ４方向に直線移動すると、この可動
部５６に連結されたコア５４が、可動部５６の移動量分
だけコイルボビン５０の中心孔５０ｄ内を直線移動する
ことになる。そして、コア５４がコイルボビン５０の中
心孔５０ｄ内を直線移動すると、検出コイル５１に対す
るコア５４の挿入量が変化することになり、これによ
り、検出コイル５１のインピーダンスが変化することに
なる。
【００８４】すなわち、検出コイル５１のインピーダン
スは、検出コイル５１に対するコア５４の挿入量によっ
て決定され、このコア５４の挿入量の変化に比例して直
線的に変化することになる。例えば、コア５４が基準位
置Ｐ２からＸ３方向に移動して、検出コイル５１に対す
るコア５４の挿入量が減少すると、検出コイル５１のイ
ンピーダンスはコア５４の挿入量が減少した分だけ減少
することになり、一方、コア５４が基準位置Ｐ２からＸ
４方向に移動して、検出コイル５１に対するコア５の挿
入量が増加すると、検出コイル５１のインピーダンスは
コア５４の挿入量が増加した分だけ増加することにな
る。
【００８５】したがって、この位置検出装置４０では、
この検出コイル５１のインピーダンス変化を電圧変化に
変換して、この電圧変化を駆動検出回路により検出する
ことによって、コア５４の移動量、すなわち、このコア
５４に連結された可動部５６の移動量や移動位置を高精
度に検出することが可能となる。
【００８６】また、この位置検出装置４０では、コア５
４がＸ３方向に最大限移動した場合でも、第１の補助コ
イル５２内には常にコア５４が完全に挿入された状態と
され、コア５４がＸ４方向に最大限移動した場合でも、
第２の補助コイル５３内にコア５４が挿入されることは
ない。このため、第１の補助コイル５２及び第２の補助
コイル５３のインピーダンスは、コア５４の移動に拘わ
らずほとんど変化することがない。
【００８７】したがって、この位置検出装置４０では、
コア５４が基準位置Ｐ２に位置するときの検出コイル５
１のインピーダンスと、第１の補助コイル５２及び第２
の補助コイル５３の合計インピーダンスとが等しくなる
ようにしておけば、駆動検出回路により検出コイル５１
からの出力と第１の補助コイル５２及び第２の補助コイ
ル５３の出力との差動出力を求めることで、電気的ノイ
ズや検出コイル５１や第１の補助コイル５２及び第２の
補助コイル５３の温度変化による出力特性変動等をキャ
ンセルしながら、可動部５６の移動量や移動位置を極め
て精度良く検出することができる。
【００８８】また、この位置検出装置４０においては、
上述したように、検出コイル５１の一端部上に、この検
出コイル５１と同相駆動され同相に高周波励磁される第
１の補助コイル５２が重ねて巻回されていると共に、検
出コイル５１の他端部上に、この検出コイル５１と同相
駆動され同相に高周波励磁される第２の補助コイル５３
が重ねて巻回されており、実質的に検出コイル５１の両
端部における巻密度が高められているので、検出コイル
５１の両端部側における磁界の非直線性が改善されるこ
とになる。したがって、位置検出装置１では、検出有効
長を効率的に確保し、検出有効長に対する検出コイル５
１の長さを相対的に短くして、装置全体の小型化を図る
ことが可能となる。
【００８９】なお、以上は、検出コイル５１の両端部上
に補助コイルが重ねて巻回された位置検出装置４０を例
に挙げて説明したが、検出コイル５１のいずれか一方の
端部上にのみ補助コイルが重ねて巻回された構成であっ
ても、検出コイル５１の補助コイルが巻回された一方の
端部付近における磁界の非直線性が改善されることにな
るので、検出有効長を効率的に確保する上で有効であ
る。この場合も、コア５４が基準位置Ｐ２に位置すると
きの検出コイル５１のインピーダンスと補助コイルのイ
ンピーダンスとが等しくなるようにしておけば、駆動検
出回路により検出コイル５１からの出力と補助コイルか
らの出力との差動出力を求めることで、電気的ノイズや
検出コイル５１や補助コイルの温度変化による出力特性
変動等をキャンセルしながら、可動部５６の移動量や移
動位置を極めて精度良く検出することができる。但し、
検出コイル５１の両方の端部上にそれぞれ補助コイルが
重ねて巻回された構成とすれば、検出コイルの両方の端
部付近における磁界の非直線性が共に改善されることに
なるので、検出有効長をより効率的に確保することがで
きる。
【００９０】また、以上は、工作機械や産業用ロボット
等の直線移動部分である可動部５６にスピンドル５５を
介して連結されたコア５４が、この可動部５６の移動に
伴ってコイルボビン５０の中心孔５０ｄ内を直線移動す
ることで可動部５６の移動量や移動位置を検出するよう
に構成された位置検出装置４０を例に挙げて説明した
が、本発明は以上の例に限定されるものではなく、例え
ば、コア５４を固定とし、検出コイル５１が巻回された
コイルボビン５０を可動部５６に連結して、コイルボビ
ン５０が可動部５６の移動に伴いコア５４の外周面に沿
って移動するように構成されていてもよい。
【００９１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る位置検出装置では、検出コイルの端部上にこの検出コ
イルと同相駆動される補助コイルが重ねて巻回され、実
質的に検出コイルの端部における巻密度が高められるこ
とによって、検出コイルの端部側における磁界の非直線
性が改善されることになる。したがって、この位置検出
装置では、検出有効長を効率的に確保し、検出有効長に
対する検出コイルの長さを相対的に短くして、装置全体
の小型化を図りながら、高精度な位置検出を行うことが
できる。
【００９２】また、この位置検出装置では、検出コイル
の端部上に補助コイルが重ねて巻回されるといった簡素
な構成で検出有効長を効率的に確保することができるの
で、コストの増加を招くことなく装置全体の小型化を有
効に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した位置検出装置の一例を示す断
面図である。
【図２】上記位置検出装置が備える駆動検出回路の一例
を示す回路図である。
【図３】上記位置検出装置の検出コイルにより発生する
磁界の状態を示す図である。
【図４】補助コイルが設けられていない位置検出装置の
検出コイルにより発生する磁界の状態を示す図である。
【図５】本発明を適用した位置検出装置及び補助コイル
が設けられていない位置検出装置におけるコアの位置に
対する出力特性を示す図である。
【図６】本発明を適用した位置検出装置及び補助コイル
が設けられていない位置検出装置におけるコアの位置に
対する出力誤差特性を示す図である。
【図７】本発明を適用した他の位置検出装置を示す断面
図である。
【図８】従来の差動トランス方式の位置検出装置を示す
模式図である。
【図９】上記差動トランス方式の位置検出装置の出力特
性を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 位置検出装置、 ２ 可動部、 ５ コア、 １０
第１のコイルボビン、 １１ 第１の検出コイル、
１２ 第１の補助コイル、 ２０ 第２のコイルボビ
ン、 ２１ 第２の検出コイル、 ２２ 第２の補助コ
イル、 ３０ 駆動検出回路、 ４０ 位置検出装置、
５０ コイルボビン、 ５１ 検出コイル、 ５２
第１の補助コイル、 ５３ 第２の補助コイル、 ５４
コア、５６ 可動部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA02 BA22 BD15 CA34 CB01 CB05 CC01 DA05 DD02 EA02 GA04 GA15 GA16 GA29 GA30 GA33 LA13 LA23 LA30 2F077 AA12 CC02 FF04 FF12 FF22 FF39 VV02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高周波励磁される検出コイルと、 上記検出コイルの中心軸方向に沿って相対移動自在に、
    上記検出コイル内に挿入された磁性材料からなるコア
    と、 上記検出コイルの端部において上記検出コイル上に重ね
    て巻回され、上記検出コイルと同相に駆動される補助コ
    イルと、 上記検出コイルのインピーダンス変化に基づいて、上記
    コアの上記検出コイルに対する相対位置を検出する位置
    検出手段とを備えることを特徴とする位置検出装置。
  2. 【請求項２】 上記検出コイルは、互いに中心軸を一致
    させて近接配置された第１の検出コイルと第２の検出コ
    イルとからなり、 上記位置検出手段は、上記第１の検出コイルと第２の検
    出コイルとの差動出力を求めることで、上記コアの上記
    検出コイルに対する相対位置を検出することを特徴とす
    る請求項１記載の位置検出装置。
  3. 【請求項３】 上記補助コイルは、上記コアが上記検出
    コイル内の基準位置にあるときに、そのインピーダンス
    が上記検出コイルのインピーダンスと等しくなるように
    なされ、 上記位置検出手段は、上記検出コイルと上記補助コイル
    との差動出力を求めることで、上記コアの上記検出コイ
    ルに対する相対位置を検出することを特徴とする請求項
    １記載の位置検出装置。
  4. 【請求項４】 上記補助コイルは、上記検出コイルの一
    方の端部に設けられた第１の補助コイルと、上記第１の
    補助コイルと直列に接続され、上記検出コイルの他方の
    端部に設けられた第２の補助コイルとからなり、 上記コアが上記検出コイル内の基準位置にあるときに、
    上記第１及び第２の補助コイルの合計インピーダンス
    が、上記検出コイルのインピーダンスと等しくなるよう
    になされ、 上記位置検出手段は、上記検出コイルと上記第１及び第
    ２の補助コイルとの差動出力を求めることで、上記コア
    の上記検出コイルに対する相対位置を検出することを特
    徴とする請求項３記載の位置検出装置。
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