JPS582705A - 直線変位検出センサ - Google Patents
直線変位検出センサInfo
- Publication number
- JPS582705A JPS582705A JP10238181A JP10238181A JPS582705A JP S582705 A JPS582705 A JP S582705A JP 10238181 A JP10238181 A JP 10238181A JP 10238181 A JP10238181 A JP 10238181A JP S582705 A JPS582705 A JP S582705A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arm
- linear displacement
- angle
- axis
- fixed shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、直線変位検出センサ、特に直線変位を角度
変位に変換しこの変換された角度変位を角度センサを用
いて直線変位に比例した電気出力を得る直線変位検出セ
ンサに関する。
変位に変換しこの変換された角度変位を角度センサを用
いて直線変位に比例した電気出力を得る直線変位検出セ
ンサに関する。
従来、この種直線変位を電気出力で検出するものに、例
えば円筒状に抵抗線を巻回した抵抗体上をブラシ等をス
ライドさせて直線変位を検出するようにした、いわゆる
ボリウムや電位差計等がある。しかしながら、か−る構
造のボリウムや電位差計は、接触式であり、一般に短寿
命で信頼性に欠ける欠点があった。又、用いる抵抗体は
測定範囲全域に亘って均一な抵抗分布のものが必要であ
り、測定範囲の大きいものを精度よく作ることが困難で
あった。
えば円筒状に抵抗線を巻回した抵抗体上をブラシ等をス
ライドさせて直線変位を検出するようにした、いわゆる
ボリウムや電位差計等がある。しかしながら、か−る構
造のボリウムや電位差計は、接触式であり、一般に短寿
命で信頼性に欠ける欠点があった。又、用いる抵抗体は
測定範囲全域に亘って均一な抵抗分布のものが必要であ
り、測定範囲の大きいものを精度よく作ることが困難で
あった。
このため、磁電変換素子を用いて非接触式にしたものも
提案されているが、これらのものは一般に直線性が悪く
、複雑な変換回路を要したり、測定範囲の大きいものが
得にくい等の欠点があり、直線変位の検出には不向きな
ものであった。
提案されているが、これらのものは一般に直線性が悪く
、複雑な変換回路を要したり、測定範囲の大きいものが
得にくい等の欠点があり、直線変位の検出には不向きな
ものであった。
本発明は上記従来の問題点に鑑み提案されたもので、測
定範囲の大きいものも精度よく測定出来８非接触式の直
線変位検出センサを・提供する。
定範囲の大きいものも精度よく測定出来８非接触式の直
線変位検出センサを・提供する。
本発明に係る直線変位検出センサは、被検出直線変位Ｘ
をχ＝：：に、ＳＩｎθ又はχ＝ Ａ、ａｓ ６の関係
式で角度変位θに変換する位置−角度変換機構と、この
角度変位θを検知してＥ＝ Ｊ、ｄｎθ又はＷ＝に、ａ
ｓＯの関係で出力する角度センサから構成されるもので
、被検出直線変位χに比例した出力が直接角度センすが
ら得られるため、回路構成がきわめて簡単になり直線性
に優れた直線変位検出センサが提供される。上記位置−
角度変換機構は被検出直線変位をχ軸方向としたχイ座
標の原点に配設された固定軸に回動自在に軸支された第
１のアームと該χＶ座標のＸ軸上を摺動して被測定点に
位置合わせされる第２のアームとをピン継手等で連結し
たいわゆるリンク結吾の簡単な構造で、直線変位が操作
性よく角度変換される。又、角度センサは、固定軸と第
１のアームに配設した磁気抵抗素子と磁石体とで構成さ
れ、アームの、回動角を精度よく検出し非接触で高信頼
性が得”られるものである。
をχ＝：：に、ＳＩｎθ又はχ＝ Ａ、ａｓ ６の関係
式で角度変位θに変換する位置−角度変換機構と、この
角度変位θを検知してＥ＝ Ｊ、ｄｎθ又はＷ＝に、ａ
ｓＯの関係で出力する角度センサから構成されるもので
、被検出直線変位χに比例した出力が直接角度センすが
ら得られるため、回路構成がきわめて簡単になり直線性
に優れた直線変位検出センサが提供される。上記位置−
角度変換機構は被検出直線変位をχ軸方向としたχイ座
標の原点に配設された固定軸に回動自在に軸支された第
１のアームと該χＶ座標のＸ軸上を摺動して被測定点に
位置合わせされる第２のアームとをピン継手等で連結し
たいわゆるリンク結吾の簡単な構造で、直線変位が操作
性よく角度変換される。又、角度センサは、固定軸と第
１のアームに配設した磁気抵抗素子と磁石体とで構成さ
れ、アームの、回動角を精度よく検出し非接触で高信頼
性が得”られるものである。
このように本発明に係る直線変位検出センサは、広い測
定範囲に亘って、直線性がよく高精度で測利用すること
が出来る。
定範囲に亘って、直線性がよく高精度で測利用すること
が出来る。
以下本発明の゛実施例を図面と共に詳述する。第１図は
、本発明に係る直線変位検出センサ１で、被検出直線変
位Ｘをｘ＝’に、ｍθ又はに１□□□θの関係式で角度
変位θに変換する位置−角度変換部（以下単に変換部と
称す）２と、この変換された角度変位θを検知してＥ
＝ ｋ、５Ｉｎｏ又はＩ、ａｓＯの関係式で出力する角
度センサ３から構成される。
、本発明に係る直線変位検出センサ１で、被検出直線変
位Ｘをｘ＝’に、ｍθ又はに１□□□θの関係式で角度
変位θに変換する位置−角度変換部（以下単に変換部と
称す）２と、この変換された角度変位θを検知してＥ
＝ ｋ、５Ｉｎｏ又はＩ、ａｓＯの関係式で出力する角
度センサ３から構成される。
変換部２は、被測定χＶ座棟上を直線変位するＸ軸上の
基準点、例えば原点Ｏに配設された固定軸４と、一端が
この固定軸４に回動自在に支軸された第１のアーム５と
、一端がこの第１のアームの他端にピン６により回動自
在に連結され、他端がＸ軸上の被検出点Ｐ（χ）に配置
されて位置設定する検出部７を有し、前記第１のアーム
５と同じ長係留するガイド手段、例えば設定部７と嵌合
して設けられた溝９等により構成されている。
基準点、例えば原点Ｏに配設された固定軸４と、一端が
この固定軸４に回動自在に支軸された第１のアーム５と
、一端がこの第１のアームの他端にピン６により回動自
在に連結され、他端がＸ軸上の被検出点Ｐ（χ）に配置
されて位置設定する検出部７を有し、前記第１のアーム
５と同じ長係留するガイド手段、例えば設定部７と嵌合
して設けられた溝９等により構成されている。
′このような構成の変換部２は、第２のアーム８の検出
部７をＸ軸上の原点０から被検出点Ｐ（χ）まで溝９に
沿って直線変位ｘして位置設定するとき、固定軸４に支
軸された第１のアーム５がＶ軸から角度θ、だけ変位す
る。こ−で両アーＡＪ８の長さくＡ）が等しく形成され
ているから、第２のアーム８のＶ軸となす角度θ、も、
θ、となり同図から次の（１）式の関係が成立する。
部７をＸ軸上の原点０から被検出点Ｐ（χ）まで溝９に
沿って直線変位ｘして位置設定するとき、固定軸４に支
軸された第１のアーム５がＶ軸から角度θ、だけ変位す
る。こ−で両アーＡＪ８の長さくＡ）が等しく形成され
ているから、第２のアーム８のＶ軸となす角度θ、も、
θ、となり同図から次の（１）式の関係が成立する。
χ格２ｚｇｔｎθ、：Ｊ、ｇｔａθＩ（１）こ−で、両
アーム５．８の角度をＶ軸を基準に設定したが、χ軸を
基準にとる場合χ＝ ４ａｓθ と第２図及び第８＠は
、第１図の直線変位沖ンサ１の要部拡大断面図で、角度
センサ３部を示すものである。この角度センサ８は、磁
石体とくの磁石体により付与される磁界方向変化で抵抗
値変化を生ずる磁電変換素子（磁電抵抗素子、ホール素
子等）が用いられる。即ち、図に於いて、１０は第一の
アー′ム５の一端に取付され、固定軸４に嵌合された非
磁性樹脂材からなるリング部材５ａ内に埋設された永久
磁石で、リング部材５ａの回転中心軸Ｌｔに対して磁軸
り、を角度ａ″（０〈ａ〈４５）ピン（６）の方向に傾
斜して配置された軸方向着磁の円筒磁石である。又１１
はこの永久磁石ｌＯに囲まれ固定軸４内に配置された磁
気抵抗素子ヤ１例えば、絶縁基板上に磁気抵抗効果を有
するＦ／ −ＩＪｉられ、上記リング部材５ａの回転中
心軸Ｌ１とχ軸を含む面に感磁面を合わせて非磁性樹脂
材等で埋設して構成される。
アーム５．８の角度をＶ軸を基準に設定したが、χ軸を
基準にとる場合χ＝ ４ａｓθ と第２図及び第８＠は
、第１図の直線変位沖ンサ１の要部拡大断面図で、角度
センサ３部を示すものである。この角度センサ８は、磁
石体とくの磁石体により付与される磁界方向変化で抵抗
値変化を生ずる磁電変換素子（磁電抵抗素子、ホール素
子等）が用いられる。即ち、図に於いて、１０は第一の
アー′ム５の一端に取付され、固定軸４に嵌合された非
磁性樹脂材からなるリング部材５ａ内に埋設された永久
磁石で、リング部材５ａの回転中心軸Ｌｔに対して磁軸
り、を角度ａ″（０〈ａ〈４５）ピン（６）の方向に傾
斜して配置された軸方向着磁の円筒磁石である。又１１
はこの永久磁石ｌＯに囲まれ固定軸４内に配置された磁
気抵抗素子ヤ１例えば、絶縁基板上に磁気抵抗効果を有
するＦ／ −ＩＪｉられ、上記リング部材５ａの回転中
心軸Ｌ１とχ軸を含む面に感磁面を合わせて非磁性樹脂
材等で埋設して構成される。
このような構成の角度センサ８は、リング部材５ａが第
１のアーム５の回動により固定軸４の周りをｒ回転する
とき、永久磁石１０がこれに対応（即ち、リング部材５
ａが回転するとき永久磁石の磁軸の傾斜角α０の半径方
向成分が０６回転）して角度変化し、この結果固・室軸
４内に配置された磁気抵抗素子１１の電源端子に直流電
源Ｅを接続しておくと磁気抵抗素子１１０仕力端子に２
式の関係の出力が得られるものである。
１のアーム５の回動により固定軸４の周りをｒ回転する
とき、永久磁石１０がこれに対応（即ち、リング部材５
ａが回転するとき永久磁石の磁軸の傾斜角α０の半径方
向成分が０６回転）して角度変化し、この結果固・室軸
４内に配置された磁気抵抗素子１１の電源端子に直流電
源Ｅを接続しておくと磁気抵抗素子１１０仕力端子に２
式の関係の出力が得られるものである。
Ｅ、、＝ ｋ、ｄｌｎθ又はに、ａｓθ・・・・・・・
・・・・・・・・（２）従って、（１）式の関係を代入
すると次の（３）式が得られ、 磁一層抵抗素子１１の出力端子に直線変位Ｘに比例［−
た出力が得られる。
・・・・・・・・（２）従って、（１）式の関係を代入
すると次の（３）式が得られ、 磁一層抵抗素子１１の出力端子に直線変位Ｘに比例［−
た出力が得られる。
第４図乃至第６図は本発明の変換部２の他の実施態様で
、夫々被検出直線変位χをｘ ＝ Ｊ、ｓｉｎθ又はに
、ｃｔｓθの関係式で角度変位θに変換する位置−角度
変換機構が示されている。（こ＼で第１図の変換部２と
同一記号は同一機能部品を示す）。即ち、第４図に示す
変換部２ａは、夫々同じ長さの第１及び第２のアーム５
，８を各２本５ 、５’、 ８゜８′として夫々の一端
を固定軸４側、検出部７＠に又他端をχ軸に対して対称
に配置キ蔽−者をピン６．６′でリンク結合したいわゆ
る四節回転連鎖の構造が示されている。この構造は、対
辺５．８′及び５′、８が同じ長さの平行四辺形をして
おり、互に平行運動をするもので（１）式の関係が得ら
れると共に動作がスムーズになる特徴を有する。又、第
５図に示す変換部２ｂは、第４図の変形例で、夫々同じ
長さの第１及び第２のアーム５．８を各２本５ 、５’
、８．８’として両者を第４図と同様にＸ軸に対して互
に対称に配置させ、た各アーム間に、これらのアームの
２倍の長さに形成されその中点が互にピン１２でＸ字状
に結合された２本の連結棒１８．１８’を配置させてピ
ン６ 、６’、 ６’、６’でリンク結合した構造が示
されている。この構造も各対辺の長さが等しく形成され
ていて、互に平行運動するため（１）式の関係式が得ら
れると共に、連結棒１８．１８’で°連結されているた
め、各アーム５．８の長さを長くすることなく、測定範
囲の大きいものが得られる特徴を有する。又、第６図に
示す変換部２Ｃは、更に第５図の変形例であり、長さを
異にした第１及び第２のアーム５．８を夫夫各２本５．
５’、 ８．８’として上述と同様にχ軸に対して対称
に配置させ、これらに各対辺の長さが等しくなるように
Ｘ字状にピン１４．１４で結合させた２組の連結棒１５
．１５’及び１６．１６’を介してこれらをピン６、６
．６．６’、 ６’ 、 ６’でリンク結合した構造が
示されている。この構造先端部を中挟に形成出来るため
操作性に優れる特度変換部２ｄは、第５図に示す変換部
２ｂの×字状連結棒１８．１８’を複数個直列接続した
リンク結合構造が採用され、測定範囲を大きくしたもの
が用いられている。
、夫々被検出直線変位χをｘ ＝ Ｊ、ｓｉｎθ又はに
、ｃｔｓθの関係式で角度変位θに変換する位置−角度
変換機構が示されている。（こ＼で第１図の変換部２と
同一記号は同一機能部品を示す）。即ち、第４図に示す
変換部２ａは、夫々同じ長さの第１及び第２のアーム５
，８を各２本５ 、５’、 ８゜８′として夫々の一端
を固定軸４側、検出部７＠に又他端をχ軸に対して対称
に配置キ蔽−者をピン６．６′でリンク結合したいわゆ
る四節回転連鎖の構造が示されている。この構造は、対
辺５．８′及び５′、８が同じ長さの平行四辺形をして
おり、互に平行運動をするもので（１）式の関係が得ら
れると共に動作がスムーズになる特徴を有する。又、第
５図に示す変換部２ｂは、第４図の変形例で、夫々同じ
長さの第１及び第２のアーム５．８を各２本５ 、５’
、８．８’として両者を第４図と同様にＸ軸に対して互
に対称に配置させ、た各アーム間に、これらのアームの
２倍の長さに形成されその中点が互にピン１２でＸ字状
に結合された２本の連結棒１８．１８’を配置させてピ
ン６ 、６’、 ６’、６’でリンク結合した構造が示
されている。この構造も各対辺の長さが等しく形成され
ていて、互に平行運動するため（１）式の関係式が得ら
れると共に、連結棒１８．１８’で°連結されているた
め、各アーム５．８の長さを長くすることなく、測定範
囲の大きいものが得られる特徴を有する。又、第６図に
示す変換部２Ｃは、更に第５図の変形例であり、長さを
異にした第１及び第２のアーム５．８を夫夫各２本５．
５’、 ８．８’として上述と同様にχ軸に対して対称
に配置させ、これらに各対辺の長さが等しくなるように
Ｘ字状にピン１４．１４で結合させた２組の連結棒１５
．１５’及び１６．１６’を介してこれらをピン６、６
．６．６’、 ６’ 、 ６’でリンク結合した構造が
示されている。この構造先端部を中挟に形成出来るため
操作性に優れる特度変換部２ｄは、第５図に示す変換部
２ｂの×字状連結棒１８．１８’を複数個直列接続した
リンク結合構造が採用され、測定範囲を大きくしたもの
が用いられている。
そして固定軸４は図示しないが液槽の上端部に取付支持
されると共に、終端の検出部７をフロー）１８に取付し
て液槽内の液体１９に浮遊させて構成されている。か−
る構造の液位計１７は液体１９の液面２０の変位に対応
して、フロート１８が上下に位置変位する。そしてこの
フロート１８の変位した位置が、フロート１８に取付さ
れた変換部２ｂの検出部７に入力されて上述の原理で角
度センサ８により液位が計測される。
されると共に、終端の検出部７をフロー）１８に取付し
て液槽内の液体１９に浮遊させて構成されている。か−
る構造の液位計１７は液体１９の液面２０の変位に対応
して、フロート１８が上下に位置変位する。そしてこの
フロート１８の変位した位置が、フロート１８に取付さ
れた変換部２ｂの検出部７に入力されて上述の原理で角
度センサ８により液位が計測される。
以上のように、本発明に係る直線変位検出センサは、被
測定直線変位ＸをＳ石θ又は房θに比例した角度変位θ
に変換する位置角度変換機構と、この変換された角度変
位θを検知してＳ石θ又は部θに比例して出力する角度
センサから構成されるため、変位χに比例した出力が得
られ、広い測定範囲に亘って直線性の優れた直線変位検
出センサが提供出来る。そして上記位置−角度変換機構
にアームをピン継手等で連結したいわゆるリンク結合の
構造としたから、構造が簡単で操作性が優れると共に、
角度センサに磁気抵抗素子等の磁電交線素子を用いたか
ら非接触で高信頼性が得られるもので、広範囲に位置変
位する液位や圧力等の測定や、その他直線変位する物理
量や位置検出手段に利用して効果が大きい。
測定直線変位ＸをＳ石θ又は房θに比例した角度変位θ
に変換する位置角度変換機構と、この変換された角度変
位θを検知してＳ石θ又は部θに比例して出力する角度
センサから構成されるため、変位χに比例した出力が得
られ、広い測定範囲に亘って直線性の優れた直線変位検
出センサが提供出来る。そして上記位置−角度変換機構
にアームをピン継手等で連結したいわゆるリンク結合の
構造としたから、構造が簡単で操作性が優れると共に、
角度センサに磁気抵抗素子等の磁電交線素子を用いたか
ら非接触で高信頼性が得られるもので、広範囲に位置変
位する液位や圧力等の測定や、その他直線変位する物理
量や位置検出手段に利用して効果が大きい。
第１図は本発明の直線変位検出センサの正面図、第２図
は第１図の■−■線から見た要部拡大断面図、第８図は
第２図の■−■線から見た要部拡大断面図、第４図乃至
第６図は本発明の他の実施態様で夫々位置−角度変換部
の原理図、第７図は本４・・・・・・固定軸、 ５．
５′・・・・・・ 第１のアーム６．６′・・・・・・
ピン、 ７・・・・・・ 検出部、８．８′・・・
・・・第２のアーム １８、１８’、 １５．１５・、、ｅ、、ｒｙ−−−−
−−ＮＭｔ８゜Ｏ・・・・・・原点（基準点）、 Ｐ・・・・・・被検出点（測定位置）。 特許部願人 新日本電気株式会社 第１図 ＰＩ２圓 第３１劉
は第１図の■−■線から見た要部拡大断面図、第８図は
第２図の■−■線から見た要部拡大断面図、第４図乃至
第６図は本発明の他の実施態様で夫々位置−角度変換部
の原理図、第７図は本４・・・・・・固定軸、 ５．
５′・・・・・・ 第１のアーム６．６′・・・・・・
ピン、 ７・・・・・・ 検出部、８．８′・・・
・・・第２のアーム １８、１８’、 １５．１５・、、ｅ、、ｒｙ−−−−
−−ＮＭｔ８゜Ｏ・・・・・・原点（基準点）、 Ｐ・・・・・・被検出点（測定位置）。 特許部願人 新日本電気株式会社 第１図 ＰＩ２圓 第３１劉
Claims (1)
- 原点に配置された固定軸、この固定軸に回動自在に支軸
された第１のアーム１、原点、を通る直線上の測定位置
に可動自在に配室される検出部を有する第２のアーム、
及び前記第１と第２のアームを直接又は複数個の連結棒
を介して互に回動自在にピン結合゛した結合手段、及び
前記原点で前記直線と前記第１のアームのなす角度θを
検出する角度センサにより構成し、前記結合手段が前記
第２のアームの検出部の測定位！における原点よりの距
離χを検出角度θに変換さぜ＼ことを特徴とする直線変
位検出センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10238181A JPS582705A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | 直線変位検出センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10238181A JPS582705A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | 直線変位検出センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS582705A true JPS582705A (ja) | 1983-01-08 |
Family
ID=14325870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10238181A Pending JPS582705A (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | 直線変位検出センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS582705A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011013012A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | A & D Co Ltd | 車輪位置計測装置 |
| CN103575201A (zh) * | 2012-08-10 | 2014-02-12 | 上海新跃仪表厂 | 火箭发动机飞行仿真试验时测量喷管摆角的线位移传感器 |
-
1981
- 1981-06-30 JP JP10238181A patent/JPS582705A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011013012A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | A & D Co Ltd | 車輪位置計測装置 |
| CN103575201A (zh) * | 2012-08-10 | 2014-02-12 | 上海新跃仪表厂 | 火箭发动机飞行仿真试验时测量喷管摆角的线位移传感器 |
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