JPS61260321A - 位置検出装置 - 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】 （技術分野） 本発明は位置指定用磁気発生器で指定された位置を検出
する装置に関し、特に磁歪効果を有する磁歪伝達媒体を
伝搬する磁歪振動波を利用して位置指定用磁気発生器で
指定された位置を検出する位置検出装置に関するもので
ある。

（従来技術） 従来のこの種の位置検出ｉ置としで、本出願人が特願昭
５８−２２００７１号等に提案したものがある。これは
位置指定用磁気発生器で瞬時的磁場変動を発生させた時
から、この瞬時的磁場変動により磁歪伝達媒体中に生起
した磁歪振動波が該磁歪伝達媒体を伝搬し磁歪伝達媒体
の端部に設けた検出コイルで検出されるまでの時間を処
理装置で算出し、この算出値から位置指定用磁気発生器
で指定された位置を検出する構成となっている。まず、
この従来例について説明する。

第５図は従来例に於けるＸ方向位置検出部の構成説明図
である。同図において、１ａ〜１ｄは磁歪効果を有する
材料で作られた磁歪伝達媒体であり、Ｘ方向に沿って互
いにほぼ平行に配ｌされる。磁歪伝達媒体１ａ〜１ｄは
、強磁性体ｒあればどのようなものでも使用できるが、
強い磁歪振動波を発生させる為に磁歪効果の大きな材料
、たとえば鉄を多量に含むアモルファス合金が特に望ま
しい。又、磁石を接近させても磁化され難い保持力の小
さな材料が好ましい。

アモルファス合金としては、例えばＦ　ｅ　６７Ｃ０１
８Ｂ１４Ｓｉ１　（原子％”　Ｆｅ８１Ｂ１３．５Ｓ１
３．５Ｃ２（原子％）等が使用できる。磁歪伝達媒体１
ａ〜１ｄは細長い形状をしており、その断面は長方形の
薄帯状か円形の線状が望ましく、薄帯状の場合、幅は数
層程度、厚さは数μｍ〜数１０μｍ程度が製造も容易で
且つ特性も良好である。アモルファス合金は製造上、厚
さが２０〜５０μｍの薄いものがつくれるので、これを
薄板状或は線状に切断覆れば良い。本実施例テハ、Ｆｅ
８１Ｂ１３．５Ｓｉ３．５Ｃ２（原子％）から成る幅２
履、厚さ０．０２ａｅ＊の磁歪伝達媒体を使用している
。

２は磁歪伝達媒体１ａ〜１ｄの一端に共通に巻回された
Ｘ方向第１コイルであり、巻回数は図示例では２回であ
るが、１回或は３回以上にしても良い。このＸ方向第１
コイル２は瞬時的磁場変動をコイル面に垂直に発生させ
て磁歪伝達媒体１ａ〜１ｄ各々の巻回部位に１１歪振動
波を生起させる為のものであり、」イル２の一端２ａは
、磁歪振動波を発生させるに足るパルス１１！流を発生
するパルス電流発生器３の十端子に接続され、その他端
２ｂはその一端子に接続される。

４ａ〜４ｄはバイアス用磁性体であり、磁歪伝達媒体１
ａ〜１ｄのＸ方向第１コイル２の巻回部分に磁歪伝達媒
体１ａ〜１ｄの長手方向に平行なバイアス磁界を加える
為のものである。

このようにバイアス磁界を印加Ｊるのは、少ない電流で
大きな磁歪振動波の発生を可能にする為である。即ち、
磁歪伝達媒体１ａ〜１ｄの電気機械結合係数は例えば第
６図に示すようにあるバイアス磁界のとき最大となるか
ら、このような磁気バイアスを第１のコイル２の巻回部
分に印加しておくことにより効率良く磁歪振動波を発生
することができる。なお、バイアス用磁性体４ａ、４ｃ
の極性とバイアス用磁性体４ｂ。

４ｄの極性は反対である。この理由は俊述する。

又第５図において、磁歪伝達媒体１ａ〜１ｄに巻回され
たコイル５ａ〜５ｂは、磁歪伝達媒体１ａ〜１ｄを伝搬
する磁歪振動波による誘導電圧を検出する為のものであ
り、磁歪伝達媒体の広い範囲にわたって巻回され、巻回
された領域が位置検出領域となる。巻ピッチは誘導起電
力を高める為に大きい方が好ましく、例えばこの実施例
では平均７ターン／３としている。

各コイル５８〜５ｄの巻方向は全て同一（左巻き）であ
り、コイル５ａ、５ｂの巻き終り間、コイル５ｂ、５ｃ
の巻き始め間、コイル５ｃ。

５ｄの巻き終り閤は互いに接続され、コイル５ａ、５ｄ
の巻き始めは処理器６のＸ方向用入力端子にそれぞれ接
続される。即ち、この実施例ではコイル５ａ〜５ｄは直
列に接続され、隣り同志では接続の極性が、逆になって
いる。なお、コイル５ａ〜５ｄによりＸ方向第２コイル
５が構成される。又７は位置指定用磁気発生器を構成す
る磁性体であり、この実施例では直径３履、長さ５０ｊ
ｗ＋の棒磁石を使用している。第５図では、この棒磁石
７で指定されたＸ方向の位置を検出しようとするもので
ある。また、８は測定開始等の指示を処理器６へ通知す
る為の超音波信号を発信する送波器、９はこの超音波信
号を受信する受波器であり、この実施例では発信・受信
兼用の超音波セラミックマイクロホンを両者に使用して
いる。なお、送波器８．受波器９の使用例については後
で詳細に説明する。

今、第５図において、位置指定用棒磁石７がＮ極を下に
してＸ方向第１コイル２のコイル面中心からＸ軸方向の
距離ノの磁歪伝達媒体１ａ上にあり、電気機械結合係数
が大きくなる程度の磁気を真下の磁歪伝達媒体１ａの一
部に加えているものとする。

このような状態において、Ｘ方向パルス電流発生器３か
らパルス電流がＸ方向第１コイル２に印加されると、Ｘ
方向第１コイル２で瞬時的磁場変動が発生しこれが原因
で磁歪伝達媒体１ａ〜１ｄのＸ方向第１コイル２の巻回
部分で磁歪振動波が生起づる。この磁歪振動波は磁歪伝
達媒体１ａ〜１ｄ固有の伝搬速度（約５０００ｍ／秒）
で磁歪伝達媒体１ａ〜１ｄを長手方向に沿って伝搬する
。そして、この伝搬中において、磁歪振動波が存在する
磁歪伝達媒体１８〜１ｄの部位でその部位の電気機械結
合係数の大きさに応じて機械的エネルギーから磁気的エ
ネルギーへの変換が行なわれ、その為Ｘ方向第２コイル
５に誘導起電力が発生する。

第７図はＸ方向第２コイル５に発生する誘導起電力の時
間的変化の一例をＸ方向第１コイル２にパルス電流を印
加した時刻を１−０として図示したものである。同図に
示すように、誘導起電力の振幅は時刻１−０直後と時刻
ｔ。からｔ１〜ｔ２秒経過したあたりで大きくなり、他
の時刻では小さくなる。時刻１＝０直後で誘導起電力の
振幅が大きくなるのは、Ｘ方向第１コイル２とＸ方向第
２コイル５１Ｋｌの電磁誘導作用によるものであり、時
刻１−１　〜ｔ２において１サイクルの誘導起電力（！
ｌ歪振動波による誘導電圧）の振幅が大きくなるのは、
Ｘ方向第１コイル２０巻同部分で発生した磁歪撮動波が
磁歪伝達媒体１ａを伝搬して位置指定用棒磁石７の直下
付近に到達し、その部分で電気機械結合係数が大きくな
った為である。位置指定用棒　　　　　　゛磁石７を磁
歪伝達媒体の長手方向Ｘ方向に沿って移動させると磁歪
撮動波による誘導電圧もそれに応じて時間軸上を移動す
る。従って、時刻ｔ　からｔ　−１２までの時間を測定
することにより位置指定用棒磁石７で指定されたＸ方向
の位置、即ち距離！を算出することができる。

位置を算出する為の伝搬時間としては、例えば第７図に
示すように磁歪振動による誘導電圧の振幅が閾値−Ｅｌ
より小さくなった時点ｔ３゜閾値Ｅ１より大きくなった
時点ｔ４を使用しても良く、又、ゼロクロス点ｔ５を使
用しても良い。

また、第５図において、位置指定用棒磁石７を磁歪伝達
媒体１ａ〜１ｄの長手方向に垂直な方向（Ｙ方向）に平
行移動させ、位置指定用棒磁石７のＮ極が磁歪伝達媒体
１ａ〜１ｄの上に位置したときも、第７図と同様の誘導
電圧が得られる。これは、コイル５ａ、５ｃとコイル５
ｂ、５ｄの接続極性が逆であるが、バイアス用磁性体４
ａ〜４ｄの極性を反対にしであることによる。従って、
常に同一極性の磁歪振動による誘導電圧を取り出すこと
ができ、検出精度を高めることが可能となる。また、コ
イル５ａ。

５Ｃとコイル５ｂ、５ｄの接続極性を逆にしているので
、Ｘ方向第１コイル２からＸ方向第２コイル５に直接誘
導される第７図のｔ。の直後の誘導電圧は、互いに打ち
消され、小さくなる。

従って、Ｘ方向第１コイル２とＸ方向第２コイル５の間
隔を狭くすることができ、その分位誼検出領域を拡大す
ることが可能となる。一般に、はぼ半分の磁歪伝達媒体
に巻回されているＸ方向第２コイル部分の接続極性を他
と逆にすればこの効果は得られる。

なお、第５図の構成において、位置指定用棒磁石７が磁
歪伝達媒体１ａの上にある場合、位置指定用棒磁石７の
極性或はバイアス用棒磁石４ａの極性を図示と逆にした
場合、Ｘ方向第１コイル２或はコイル５ａの巻き方向を
逆向きにした場合、及びＸ方向第１コイル２或はコイル
５ａの接続を逆極性にした場合、いずれも磁歪振動波に
よる誘導電圧の極性が反転することが実験により確めら
れている。

従って、第５図においてコイル５ｂ、５ｄの巻き方を反
対にした場合には、バイアス用磁性体４ｂ、４ｄの極性
を逆にすれば、常に同一極性の磁歪振動による誘導電圧
を取り出すことができる。但し、この場合は、Ｘ方向第
１コイル２からコイル５に直接誘導された誘導電圧が大
きくなる欠点がある。更に、誘導起電力は小さくなるが
コイル５ａ〜５ｄを並列に接続する構成としても良い。

第８図は第５図のＸ方向位置検出部を組合せて使用する
Ｙ方向位置検出部の構成説明図であり、１０８〜１０ｄ
はＹ方向に沿って互いにほぼ平行に配列された磁歪伝達
媒体、１１は磁歪伝達媒体１０８〜１０ｄの一端に共通
に巻回されたＹ方向第１コイル、１５はＹ方向第１コイ
ル１１にパルス電流を印加して各磁歪伝達媒体１０ａ〜
１０ｄに同時に磁歪振動波を生起させるＹ方向用パルス
電流発生器、１２ａ〜１２ｄは磁歪伝達媒体１０８〜１
０ｄのＹ方向第１コイル１１の巻回部分にバイアス磁界
を加えるバイアス用磁性体、１３ａ〜１３ｄは磁歪伝達
媒体１０８〜１０ｄの広い範囲にわたって巻回されたコ
イルである。このコイル１３ａ〜１３ｄの巻方向は全て
同一（本実施例においては左巻き。）であり、コイル１
３ａ、１３ｂの巻き終り間、コイル１３ｂ、１３ｃの巻
き始め間、コイル１３ｃ、１３ｄの巻き終り間は互いに
接続され、コイル１３ａ、１３ｄの巻き始めは処理器６
のＹ方向用入力端子に接続される。即ち、第５図と同様
に、コイル１３ａ〜１３ｄは直列に接続され、隣り同志
では接続の極性が逆になっている。なお、コイル１３ａ
〜１３ｄによりＹ方向第２コイル１３が構成される。

第８図におけるＹ方向第１コイル１１及びＹ方向第２コ
イル１３が巻回された磁歪伝達媒体１０ａ〜１０ｄは、
後で詳細するように、第５図におけるＸ方向第１コイル
２及びＸ方向第２コイル５が巻回された磁歪伝達媒体１
８〜１ｄにできるだけ近接するように重ね合され、位置
指定用磁気発生器で指定されたＹ方向の位置を検出する
為のものである。なお、各部の構造及び作用は第５図と
同様であるから、その説明は省略する。

第９図は位置検出装置の検出部の構造例を示す平面図、
第１０図は第９図Ａ−Ａ’線に沿う断面図である。同図
に示すように磁歪伝達媒体１を収容したＸ方向第２コイ
ル５は筐体３０の内部底面に設けた窪みに挿入され、そ
の上に磁歪伝達媒体１０を収容したＹ方向第２コイル１
３が重ね合され、必要に応じて接着剤等で固定される。

Ｘ方向第１コイル２．Ｙ方向第１コイル１１の一端は接
地され、他端は導線で外部に取り出されてＸ方向パルス
電流発生器３．Ｙ方向パルス′１！流発生器１５に接続
される。また、Ｘ方向第２コイル５．Ｙ方向第２コイル
１３の一端は接地され、他端は導線で外部に取り出され
て処理器６に接続される。バイアス用磁性体４゜１２は
磁歪伝達媒体１．１０の端部に対向するように筐体３０
の内部底面に固定されているが、磁歪伝達媒体１，１０
の上方、下方、ｌｌ方に並列に配置しても良い。筐体３
０には蓋３１が被せられており、この１１３１の上で位
置指定用棒磁石７を移動させるものである。

第１１図はＸ方向パルス電流発生器３．Ｙ方向パルス電
流発生器１５の実施例を示ず電気回路図であり、コンデ
ンサ５０を抵抗５１．５２を介して直１ｍ！１ｉ５３に
より充電しておいた電荷を、コンデンサ５０と抵抗５２
の直列回路に並列に接続したサイリスタ５４をオンさせ
ることで該サイリスタ５４及び抵抗５２を通して放電さ
せ、抵抗５２の端子電圧を第１のコイル２に印加する構
成としたものである。なお、サイリスタ５４は第５図の
処理器６からトリガパルスがゲートに入力されることで
オンされる。

第１２図は処理器６の実施例を示づ要部ブロック図であ
る。同図において、切換スイッチ６０〜６１は位置検出
処理をマニュアルモードとオートモードに切換える為の
スイッチで互いに連動している。また、切換スイッチ６
２はマニュアルモード時にＸ方向位置検出とＹ方向位置
検出とを切換える為のスイッチである。また、トリガス
イッチ６３はマニュアルモード時に測定位置を指定する
為のスイッチである。以下、各モード毎に第１２図の動
作を説明する。

マニュアルモード （Ｘ方向位置検出） 切換スイッチ６２をアース側に切換えると、アナログマ
ルチプレクサ６４はＸ入力側に切換わると共に、アンド
回路６５が閉、アンド回路６６がインバータ６７の出力
によって開となってＸ方向位置検出が可能となる。

第５図に示した送波器８より測定開始を示す超音波信号
、例えば所定周波数の連続パルス状の超音波信号が送信
されると、該超音波信号は受渡器９で受信され、連続パ
ルス状の電気信、号に変換される。該連続パルス信号は
増幅器６８で増幅され、波形整形器６９で波形整形され
た後、出力バッフ７回路７０に送出される。コンピュー
タ７１は出力バッファ回路７０より前記連続パルス信号
を読み取り、測定開始を認識するが、この場合（マニュ
アルモード時）は入力バッファ回路７２に対して何の信
号も出力しない。

トリガスイッチ６３をオンとづると、トリガパルス発生
器７３より第１３図（Ａ）に示すようなトリガパルスが
出力されることになる。該トリガパルスによりワンショ
ットマルチバイブレータ７４が起動され、第１３図（Ｂ
）に示すように約パルス幅１０μｓｅｃのパルスを発生
し、カウンタ７５をクリアする共にＲＳフリップフロッ
プ７６をリセット乃る。ＲＳフリップフロップ７６のＱ
出力はアンド回路７７にゲート信号として入力されてい
るので、ＲＳフリップ７０ツブ７６がリセットされると
、カウンタ７５はりＯツク発撮器７８のクロックパルス
（パルス繰返し周波数は例えば１００ＨＨ，）のカウン
トを開始する。又、ワンショットマルチバイブレータ７
４の出力は、アンド回路６６を介してＸ方向パルス電流
発生器３ヘトリガパルスとして入力され、Ｘ方向第１コ
イル２にパルス２１流が印加される。

Ｘ方向第２コイル５に発生する磁歪振動波による誘導起
電力は、アナログマルチプレクサ６４を介して増幅器７
９で増幅され、ｗ４値設定器としての比較器８０に入力
される。比較器８０に入力される磁歪振動波による誘導
起電力が例えば第１３図（Ｃ）の符号ａに示１ものとＪ
ると、比較器８０の十入力端子には例えば同図（Ｃ）の
符号すに示すような閾値が直流電源Ｅ１により与えられ
ており、比較器８０はアナログマルチプレクサ６４の出
力が閾値すより大きい間、即ち磁歪振動波による誘導電
圧の正極性部分を検出したときに例えば第１３図（０）
に示すようにその出力を１”とする。

比較器８０の出力はＲＳフリップフロップ７６をセット
するように構成されており、従って、そのＱ出力によっ
てアンド回路７７は閉ざされ、カウンタ７５はそのカウ
ント動作を停止する。

このように、Ｘ方向第２コイル５に磁歪振動波による誘
導電圧が現れるとカウンタ７５はカウント動作を停止す
るので、最初にトリガパルスが出てからの経過時間をカ
ウンタのディジタル値として知ることができる。またこ
の値は、磁歪振動波が毎秒的５０００ｍの速さで進むこ
とにより、Ｘ方向第１コイル２から位置指定用磁性体７
までのＸ方向の距離に対応したものとなる。

このようにしてディジタル値として得られたＸ方向位置
データは、出力バッファ回路７０を介してディジタル数
字表示器８１に入力されてディジタル値として表示され
たり、コンピュータ７１に入力されて処理されることに
なる。

（Ｙ方向位置検出） 切換えスイッチ６２を＋Ｖ。側に切換えると、アナログ
マルチプレクサ６４はＹ入力側、つまりＹ方向第２コイ
ル１３側に切換ねると共に、アンド回路６５が開、アン
ド回路６６が閉となるので、Ｙ方向パルスｍ１発生器１
５が働き、Ｙ方向の位置検出が可能となる。Ｙ方向位置
検出処理の動作はＸ方向の場合と同様に行なわれる。

オートモード オートモード時においては、切換スイッチ６０〜６１は
＾ＵＴＯ側に切換っており、コンピュータ７１は出力バ
ッファ回路７０を介して波形整形器６９の出力を読取れ
、入力バッファ回路７２を介してワンショットマルチバ
イブレータ７４へ起動パルスを出力でき、また、アンド
回路６５．６６の開閉、カウンタ７５のクリア状態を制
御できる。

第１４図はオートモード時に］ンビュータ７１が行なう
処理の一例を示すフローチャートである。

同図に示すように、コンピュータ７１は波形整形器６９
より測定開始の信号が出力されると（Ｓｌ）、入力バッ
ファ回路７２を介して“０″のＸＹ切換指定出力を周辺
回路に出力すると共に、ワンショットマルチバイブレー
タ７４にトリガパルスを送出し、Ｘ方向の位置の測定を
開始する（Ｓ２．Ｓ３）。次に、コンピュータ７１はＲ
Ｓフリップフロップ７６のＱ出力を監視しくＳ４）、Ｑ
出力が“０″になると出カバソファ回路７０を介してカ
ウンタ７５の内容を読取り（Ｓ５）、Ｘ方向の位置を図
示しないメモリ等に記憶する。次に、Ｙ方向の位置検出
を行なう為に、ＸＹ切換指定出力を“１″にしくＳ６）
、ワンショットマルチバイブレータ７４にトリガパルス
を送出する（号７）。そして、ＲＳフリップフロップ７
６のＱ出力を監視しくＳ８）、Ｑ出力が“０パになると
、出カバソファ回路７０を介してカウンタ７５の内容を
読取る（Ｓ９）。

測定開始の信号が波形整形器６９より出力され続けてい
れば、次のＸ、Ｙ方向の位置検出が前記同様にして連続
的に行なわれる。なお、この際に同一のＸおよびＹ方向
の位置が連続的に読取られた場合には後から読取った方
を記憶しないようになしてもよい。

（発明が解決しようとする問題点） ところで第１３図に示す通り、この従来技術では時局と
ともに変化する検出レベルが一定閾値しベルｂを越えた
とき、位置を時刻として検出する。したがって、誘導起
電力波形のピーク電圧が閾値レベルｂより小さいときに
は、上記位置の検出ができない。また第７図にも示すよ
うに、位置指定用磁石が置かれている位置を磁歪振動波
が通過する時刻では、大きな誘導起電力波形を生じるの
であるが、それ以外の時刻であっても、誘導起電力のレ
ベルが一定閾値レベルを越えた場合には、その時刻で、
クロックパルスのカウントを停止するので、検出位置を
誤まってしまう。

このような事が生じる原因として次に説明するような現
象がある。まず第一に、磁歪振動波は、伝搬するにつれ
て減衰していくため、励磁側に近い方に比べて、終端側
では検出電圧が小さくなる。第二に、励磁部分から同一
距離であっても、中央部分に比較して、両端部では、検
出電圧が小さくなる。第三に検出波形は第７図に示すよ
うなものであるが、位置指定用磁石の置かれている位置
に相当する時刻以外の検出電圧は零であることが望まし
い。しかし、実際には、位置指定用磁石による検出電圧
の５％程度のレベルの波を含んでおり、その大きさは、
アモルファスの特性によって決まり、多いものでは、１
０％〜３０％程度になるものもある。

これはこの装置自体の原因による不要な電圧であるが、
このほかにも外部からの電磁誘導による雑音成分が重ね
合わさったり、またこの装置を置く場所の磁界が均一で
ない場合には、検出波形に乱れを生じる。このように位
置指定用磁石以外の原因による検出電圧を総合して、こ
こでは゛ノイズと称する。第四に、検出波形は第１５図
に示ずように複数のピーク点を持っており、最大の信号
である■２のピーク点の波を検出する方がＳ／Ｎは良い
。この時ＷＡＷルベルＶ■は、■１くｖｌく■２にする
必要がある。

づなわち、閾値レベルがｖ２よりも大きく設定されてい
るときは位置の検出はできないし、また、ｖｌよりも小
さく設定されるような場合は、検出位置が誤まってしま
う。

つまり、第１５図の■１にノイズが重なり合って、閾値
レベルを越えるようになれば、検出位置を誤まる。また
、有効エリアの周辺部で検出波形が小さくなり、閾値レ
ベルよりも小さくなれば、位置の検出はできない。

従来技術でもう一つの問題点として、検出波形のレベル
の変化によって読み取り精度が劣化するということであ
る。第１６図の実線で示された波形は、検出電圧が比較
的大きい時の検出波形であり、この場合一定閾値レベル
ｖ１を超えた時刻ｔ１でクロックパルスのカウントを停
止する。また同図の点線で示された波形は検出電圧が比
較的小さい時の検出波形であり、閾値レベル■　を超え
た時刻ｔ２でりＯツクパルス■ のカウントを停止する。従って、有効エリア内で、この
ような検出電圧の差があると、正しい位置を検出するこ
とができず、ｔ　と１２の差であるとＪｔに相当する、
距離のズレを生じる。

（発明の目的） 本発明はこのような従来の問題点を解決したものであり
、磁歪振動波によるＷＲ導導電電力なわち誘導電圧のピ
ークレベルが有効エリアの各部において異る場合でも、
これに応じて閾値レベルが自動調整されるようにするこ
とによって、座標位置データが正確に得られる位置検出
装置を得ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は互いにほぼ平行に複数の磁歪伝達媒体を配列し
、これらの磁歪伝達媒体の一端に第１コイルを巻回し、
同じく磁歪伝達媒体の広い範囲にわたって第２コイルを
巻回し、これら両コイルの一方にパルス電流を印加して
、各磁歪伝達媒体に磁歪振動波を生起させるパルスＮ流
発生器を設け、該磁歪振動波が生起してから上記第１コ
イルまたは第２コイルの他方に得られた磁歪振動波によ
る誘導電圧のうち、設定９１ｉｆｌレベルを越えた電圧
が得られるまでの時間を処理装置によって検知し、上記
磁歪伝達媒体の局部的な電気機械結合係数を大きくする
磁気を位置指定用磁気発生器によって発生させるととも
に、上記閾値レベルを設定する閾値設定器を設け、この
閾値設定器が」：２誘導電圧のピークレベルに応じて閾
値を変化させるような構成としたものである。

（作用） 本発明においては、第１コイルまたは第２コイルの誘導
電圧によって、座標上の検出位置を電気的な信号として
認識する場合の基準となる閾値レベルを、上記誘導電圧
を入力とする閾値設定器により、その誘導電圧のピーク
レベルに応じて変化させるように作用する。

（発明の実施例） 第１図は本発明の位置検出装置の要部となる回路ブロッ
ク接続図である。同図において、８０Ｃは比較器で、こ
れの一方の入力端子には、第２コイル５．１３に誘導さ
れる電圧が入力され、他方の入力端子には分圧抵抗Ｒ１
，Ｒ２の接続中点に接続されている。９３は閾値設定器
としてのピークホールド回路で、これに入力される上記
誘導電圧に応じて変化する閾値電圧を出力し、この出力
電圧を上記抵抗Ｒ１，Ｒ，２により分圧して、比較器８
０Ｃに入力する。また、このピークホールド回路９３は
サンプルゲートパルスの入力端子ＳＧおよびリセットパ
ルスの入力端子Ｒ８を有する。

次に、この回路の動作を第２図の回路各部の信号を見な
がら説明する。なお、この実施例では、従来１回の座標
値測定では１８！標軸につき、磁歪振動発生用パルスが
１回出るのに対し、この実施例では同様のパルスが２回
出た後に、１回の測定データが得られる点が特徴である
。

いま、これを第２図を見ながら説明すると、まず、パル
ス電流発生器から１回目のパルスが出された時は、カウ
ンター回路は動作せずに、サンプルゲートパルスの期間
における磁歪振動波による検出波形のピークレベルを保
持するようにピークホールド回路が動作する。続いて２
回目のパルスが出された債にカウンターが動作して、ク
ロックパルスの数をカウントする。そして磁歪振動波の
検出波形がある閾値レベルを超えた時にクロックパルス
のカウントを停止するのであるが、この時の閾値レベル
は第１回目のパルスが出された後、その磁歪振動波によ
る検出波形のピーク値を保持することによって得られた
ピークホールド回路の出力電圧によって与えられるもの
である。すなわち、第１回目のパルスが出された後のサ
ンプルゲートパルスの設定期間における検出波形の最も
高いレベルの電圧が保持されて、抵抗Ｒ，Ｒ２による分
圧比によって得られる値の直流電圧が比較器８０Ｇに比
較電圧として入力される。この直流電圧は１回目のパル
スによる磁歪振動波の検出波形がピーク点に達した時刻
から、２回目のパルスが出された侵データーの読取りが
終了し、さらに次回の測定のため１回目のパルスが出さ
れるまで保持される。ピークホールド回路９３のリセッ
トパルスは、この期間においてそれまで保持されていた
ピーク電圧をゼロにセットする。なお、第２図における
リセットパルス、サンプルゲートパルス、カウンタリセ
ットパルスはハードウェアあるいはソフトウェアによっ
て生成できる。

このように、１回目のパルスによって得られる誘導電圧
のピーク値が、抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧比によってそ
のピーク値の一定割合の電圧として、つまり閾値レベル
として設定されるため、誘導電圧のピーク値が小さくて
もこれの検出は可能である。

第３図（ａ）　（ｂ）はそれぞれ誘導電圧が大きい場合
と小さい場合において、ピークレベルと閾値レベルとの
関係を示すものである。同図において、ＶＰ、ＶＰ’　
は誘導電圧のピークレベル、ＶＴ、ＶＴ’　は１値レベ
ルであり、これらは次式の如き関係を有する。

ＶＴ／νＰ＝ＶＴ　’　／ＶＰ　’　＝Ｒ２／　（Ｒ１
＋８２　）また、閾値レベルがピーク電圧に応じて変化
するため、＠値しベルを波形の先端に近い部分に設定す
ることもでき、この場合、ノイズなどにより検出位置を
誤まるという可能性は従来と比べて非常に少なくなる。

かくして、有効エリア内で波形の振巾が大きく異なる場
合でも、上記誘導電圧の検出が確実に行える。

また、従来装置では閾値レベルが固定であったので、そ
の閾値レベルやこれと比較すべき入力電圧の増中度を調
整するのに時間がかかり、面倒な作業を伴ったが、この
方式では、ノイズの大小や波形の大小の違いは従来はど
気にする必要がなく、カーソルを有効エリアの中央付近
においたときの入力信号レベル、閾値レベルがほぼ規定
値になるように調整するだけでよい。

なお、誘導電圧の検出は、第４図のような波形の０点付
近を検出する場合には、第１図の回路をそのまま使用す
ることができるが、第４図のａ点、ｂ点、ｄ点、ｅ点、
ｆ点で検出する場合でも、それぞれに対応する検出回路
（図示せず）に第１図の回路を合せて使用することによ
り、同じ効果を得ることができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば第１コイル
または第２コイルの誘導電圧によって座標上の検出位置
を電気的な信号として認識する場合の基準となる閾値レ
ベルを、上記誘導　４電圧を入力とする闇値設定器によ
り、その誘導電圧のピークレベルに応じて変化させるよ
うにしたことによって、有効エリアを従来よりも広く取
ることができるようになったほか、ノイズなどにより検
出位置を誤まるという可能性も従来に比べて非常に少な
くなる。また、位置検出電圧が位置指定用磁気発生器の
位置によって大きく変化しても、座標値を正確に検出で
きる。

また、調整、検査が容易となり、製造の能率が向上する
。

さらに、位置指定用磁気発生器としてのカーソルの位置
によって、誘導電圧のレベルが仮に２分の１以下になっ
たとしても、そのレベルの変化によって直線性が害され
ることがない。

加えて、カーソルとしてリング状のマグネットや棒状マ
グネットを使用することもあり、この場合に両者の磁界
の強さが同一でなくなるが、これらを共用する場合に、
レベル調整上何ら問題を生じないという効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる位置検出装置の要部を示す回路
ブロック接続図、第２図は第１図の回路各部の信号のタ
イムチャート、第３図は誘導電圧のピークレベルと設定
閾値レベルとの関係を示す波形図、第４図は誘導電圧波
形各部の検出位置を示す説明図、第５図は従来例におけ
るＸ方向位置検出部の構成説明図、第６図は磁気バイア
ス対電気機械結合係数の特性図、第７図はＸ方向第２コ
イル５に発生ずる誘導起電力の時間的変化の一例を示す
縮図、第８図は第５図のＸ方向位置検出部と組合せて使
用するＹ方向位置検出部の構成説明図、第９図は位置検
出ｖｔ置の検出部の構成例を示す平面図、第１０図は第
９図のＡ−Ａ’線に沿う断面図、第１１図はＸ方向パル
ス電流発生器３．Ｙ方向パルス電流発生器１５の実施例
を示ず１！気回路図、第１２図は処理器６の実施例を示
す要部ブロック図、第１３図は第１２図の動作説明図、
第１４図はコンピュータ７１が行なう処理の一例を示す
フローチャート、第１５図はｒｓｍ圧に存在する各ピー
ク点を示す波形図、第１６図は誘導電圧のレベルの変化
により検出位置が変化することを示す波形図である。 １ａ〜１ｄ・・・Ｘ方向の磁歪伝達媒体、２・・・Ｘ方
向第１コイル、３・・・Ｘ方向のパルス１ｉＦｉＬ発生
器、５・・・Ｘ方向第２コイル、６・・・処理器、７・
・・磁性体、８・・・超音波の送波器、９・・・超音波
の受波器、１０ａ〜１０ｄ・・・Ｙ方向の磁歪伝達媒体
、１１・・・Ｙ方向第１コイル、１３・・・Ｙ方向第２
コイル、１５・・・Ｙ方向のパルス電流発生器、８０Ｃ
・・・比較器、９３・・・閾値設定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　互いにほぼ平行に配列された複数の磁歪伝達媒体と、
   該複数の磁歪伝達媒体の一端に巻回された第１コイルと
   、上記複数の磁歪伝達媒体の広い範囲にわたつて巻回さ
   れた第２コイルと、該第２コイルまたは第１コイルの一
   方にパルス電流を印加して上記各磁歪伝達媒体に磁歪振
   動波を生起させるパルス電流発生器と、該磁歪振動波が
   生起してから上記第１コイルまたは第２コイルの他方に
   得られた磁歪振動波による誘導電圧のうち、設定閾値レ
   ベルを越えた電圧が得られるまでの時間を検知する処理
   装置と、上記磁歪伝達媒体の局部的な電気機械結合係数
   を大きくする磁気を発生する位置指定用磁気発生器とを
   備えた位置検出装置において、上記閾値レベルを設定す
   る閾値設定器を設け、該閾値設定器が上記誘導電圧のピ
   ークレベルに応じて閾値レベルを変化するようにしたこ
   とを特徴とする位置検出装置。