JPH0140925B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はポジシヨンセンサに関し、特に作動装
置の作動変位位置を電気信号に変換するポジシヨ
ンセンサに関する。 この種の従来のものの１つに、作動装置の作動
変位部材にスライダーが連結されたポテンシヨメ
ータを備えるものがある。これにおいては、作動
変位部材の作動変位位置に対応したアナログ電圧
がポテンシヨメータより得られる。このポジシヨ
ンセンサにおいては、ポテンシヨメータの薄膜抵
抗の耐摩耗性が高くしかもスライダーポジシヨン
に対する出力電圧レベルが安定していることが望
まれており、更には、作動変位部材とスライダー
の連結機構におけるガタが少なく、しかも振動や
衝撃に対しても、スライダーと薄膜抵抗との接触
が十分に安定していることが望まれている。 しかしながら、ポテンシヨメータにおけるスラ
イダーと薄膜抵抗との接続は圧接であるため、摩
耗、振動等により作動変位部材の変位位置に対し
ていずれは不安定な出力電圧を生ずるようにな
る。 また、従来のセンサの１つに、磁心と、この磁
心に巻回された巻線およびこの巻線を一部に用い
た発振回路を備えたセンサがある。この種のセン
サは、例えば、ロータの回転位置を検出する装置
を開示した実公昭51−3018号公報、特開昭50−
65275号公報、位置、動きの測定装置を開示した
特公昭43−9793号公報、圧力を位置の変位に変換
する装置を開示した実開昭54−56990号公報等に
開示されている。これらのセンサは、磁心に加わ
る外部磁界の変化により発振回路の発振周波数が
変化することを用い、変位を周波数に変換するも
のである。 このような周波数の変化を利用したセンサは、
検出結果が周波数で出力されるため周波数測定器
が必要となる。また、検出結果の出力には測定に
は最低でも、発振の起点（ＨレベルからＬレベル
へ、またはＬレベルからＨレベルへ移り変わる
点）から1/2周期必要である。したがつて、測定
の開始時には、開始点から発振の起点までの間の
遅れが生ずる。 更に、従来のセンサの１つに、位置の変化を磁
界の変化に換算し、磁界の変化をコイルにより電
圧に変換するセンサがある。この種のセンサは、
外圧を磁歪素子により磁束の変化に変換する装置
を開示した特開昭52−21875号公報、実用新案登
録第353311号明細書、バイメタルの変位を用いて
温度を検出する装置を開示した実開昭48−20481
号公報、圧力に応じて磁石を変位させた装置を開
示した特公昭46−23674号公報等に開示されてい
る。 このような磁界の変化を電圧に変換するセンサ
は、電圧値を出力とするため、電気ノイズに対し
て弱く、誤差が大きくなる。 それ故、本発明の目的は、機械的変位を電気信
号に変換する機械−電気変換系に耐衝撃、耐摩耗
性及び複元性が高く、耐久性の向上したポジシヨ
ンセンサを提供することである。 本発明の他の目的は、作動装置の作動変位検出
信号の電気処理が比較的に簡単なポジシヨンセン
サを提供することである。 本発明の更に他の目的は、最近目覚しい進歩を
とげたマイクロコンピユータなどのLSIにて、比
較的に単純な読取ロジツクで作動変位データを読
み取り得るポジシヨンセンサを提供することであ
る。 本発明によれば、変位位置が検出されるべき作
動装置の作動に応答して移動される可動体を有
し、この可動体の変位により、応力変化が生ずる
非晶質金属軟磁性体とこの非晶質金属軟磁性体に
巻回した電気コイルを含む移動−パルス位相変換
機構を有する。非晶質金属軟磁性体の電気コイル
の巻回数は比較的に低い印加電圧すなわち（or）
比較的に低い通電電流レベルで非晶質金属軟磁性
体が磁気飽和するに十分に多い巻回数とされる。 非晶質金属軟磁性体に巻回したコイルに電圧を
印加し、電圧印加始点より、電気コイルに流れる
電流が所定レベルに達する迄の時間をＴとする
と、 Ｔ＝Ｎ／ＥΦ …(1) となる。 但し、Ｅ：電気コイルの印加電圧 Ｎ：電気コイルの巻回数 Φ：残留磁束密度からコイル電流所定レ
ベルの磁界に対する磁束密度に達す
る迄の磁束変化量 である。 そして、Φは、非晶質金属軟磁性体の透磁率の
大きさに正比例するもので、非晶質金属軟磁性体
に応力例えば引張応力が生ずると、非晶質金属軟
磁性体の透磁率はその引張応力の大きさに応じて
増大することにより、Φもそれに対応して増大
し、又圧縮応力が生ずれば、非晶質金属軟磁性体
の透磁率はその圧縮応力の大きさに応じて減少す
ることにより、Φもそれに対応して減少すること
から、コイルに電圧を印加してからコイル電流が
所定レベルになる迄の時間Ｔは非晶質金属軟磁性
体に生ずる引張応力に応じて増大変化し、又圧縮
応力に応じて減少変化する。それ故、本発明のポ
ジシヨンセンサには、Ｔを計測しそれを電圧レベ
ル、デジタルコード等の電気信号で表わす電気回
路又は半導体電子装置を接続する。非晶質金属軟
磁性体は、液相金属を急冷して作らざるを得ない
ため薄板であり、しかも磁気的には強磁性であつ
て透磁率及び飽和磁化は大きくそして保持力が小
さく、又機械的には破断強さがきわめて高く、弾
力性および復元性に優れ、温度による特性変化も
半導体に比べて著しく少いものである。 このような、非晶質金属軟磁性体の特性は、本
発明のポジシヨンセンサにきわめて好都合であ
り、これを用いると電気的にはＴの計測におい
て、信号処理が簡単かつ高精度となるメリツトが
あり、機械的には製造が簡単になり、耐久性か向
上し、温度変化による影響を受けなくなる。 本発明の他の目的及び特徴は図面を参照した以
下の実施例説明において明確になろう。 以下、本発明装置の実施例について説明する。 第１実施例 （第１図〜第６ｆ図） 第１図に示すポジシヨンセンサ１は、ボデイ２
とボデイ３とを一体に接合して形成したケーシン
グ４内には一端をボデイ２に固定したコア５が位
置する。コア５は例えばエポキシ樹脂、塩化ビニ
ル樹脂又はベリリウム銅等の平板状の弾性体６の
右面側には平板状の非晶質金属軟磁性体７が一体
に接合された構成である。そのコア５の非晶質金
属軟磁性体７の部分には電気コイル８が巻回され
ている。９，１０は電気コイル８のターミナルで
ある。１１は可動体でその右端は作動装置１２と
連結機構１３を介して連結され、作動装置１２の
作動に応じて、ボデイ３に案内されながら軸方向
に変位する。可動体１１の左端側にはコア５と係
合する係合部材１４が固着され、その係合部材１
４は弾性体６の他端側右面と係合している。第１
図に示す可動体１１の位置は作動装置１２が一方
の位置に変位しているときであり、この状態では
係合部材１４は弾性体６に単に当接している位置
にあり、コア５にはたわみ変形は生じておらず、
従つて非晶質金属軟磁性体７には何ら応力が生じ
ていない。そして、作動装置１２が他方位置方向
へ作動すれば、可動体１１はその作動装置１２の
変位に応じて左方へ変位することにより、コア５
の他端は係合部材１４の作用にて可動体１の変位
に応じて左方へ変位するたわみ変形が生じる。従
つて、可動体１１の変位に応じて弾性体６と一体
に接合された非晶質金属軟磁性体７には引張応力
が生じ、その引張応力変化は可動体１１の左方変
位に応じて増大する。非晶質金属軟磁性体７に生
ずる引張応力は電気処理回路もしくは論理処理電
子装置で検出される。 第２ａ図は１つの電気処理回路１００を示す。
回路１００の定電圧電源端子１０１には一定レベ
ルの直流電圧（たとえば＋5V）が印加される。
入力端子１０２には、たとえば５〜25KHzの電圧
パルスが印加され、該電圧パルスのプラス電圧区
間にNPNトランジスタ１０３か導通し、アース
レベル間NPNトランジスタ１０３は非導通とな
る。PNPトランジスタ１０４はトランジスタ１
０３がオンの間オンとなり、オフの間オフとな
る。したがつて、電気コイル８には、入力端子１
０２に印加される電圧パルスのプラスレベル区間
に定電圧（Vcc）が印加され、アースレベル区間
には電圧は加わらない。コイル８に流れる電流に
比例した電圧が抵抗１０５に現われ、この電圧が
抵抗１０６とキヤパシタ１０７でなる積分回路で
積分され、積分電圧Vxが出力端１０８に現われ
る。第２ｂ図は第２ａ図に示す回路の入、出力電
圧波形を示す。入力電圧（IN）がプラスレベル
に立上つてから、抵抗１０５の電圧かあるレベル
以上に立上るまでの時間tdおよび抵抗１０５の電
圧ａの積分電圧Vxは非晶質金属軟磁性体７に生
ずる応力に対応する。 第３ａ図は他の１つの電気処理回路１２０を示
す。入力電圧（IN）がプラスレベルの間NPNト
ランジスタ１０３がオン、PNPトランジスタ１
０４がオンしてコイル１７に電圧が印加される。
入力電圧（IN）がアースレベルの間トランジス
タ１０３がオフ、PNPトランジスタ１０４がオ
フしてコイル１７には電圧が印加されない。コイ
ル電流は定電流接続とした接合形Ｎチヤンネル
FET１およびFET２に流れ、FET１およびFET
２で一定レベル電流値に制御される。FET２を
流れる電流のレベルは可変抵抗１２２で設定され
る。FET１およびFET２に接続されたコイル端
子の電圧は、反転増幅器IN１およびIN２で増幅
および波形成形される。第３ｂ図は第３ａ図に示
す回路の入、出力電圧波形を示す。回路１２０の
出力（OUT）は、入力パルス（IN）よりもtdだ
け遅れて立上る電圧パルスであり、このtdが非晶
質金属軟磁性体７に生ずる応力に対応する。tdは
第４図に示す計数回路１４０でデジタルコードで
表わされる。回路１４０において、入力電圧
（IN）の立上りでフリツプフロツプＦ１がセツト
されてそのＱ出力が高レベル「１」となり、アン
ドゲートＡ１がゲート開（オン）となつてクロツ
クパルス発振器１４１の発進パルスがカウンタ１
４２のカウントパルス入力端CKに印加される。
出力パルス（OUT）とＦ１のＱ出力がアンドゲ
ートＡ２に印加され、出力パルス（OUT）が立
上るとアンドゲートＡ２が高レベル「１」に立上
り、その立上り点でフリツプフロツプＦ１がリセ
ツトされそのＱ出力が低レベル「０」となる。こ
れによりアンドゲートＡ１がゲート閉（オフ）と
なり、カウンタ１４２へのクロツクパルスは遮断
される。アンドゲートＡ２の出力が「１」になつ
たとき、ラツチ１４３にカウンタ１４２のカウン
トコードが取り込まれる。フリツプフロツプＦ１
がリセツトされ、ラツチ１４３にカウントコード
が取り込まれた後に、アンドゲートＡ３がクロツ
クパルスを出力し、カウンタ１４２をクリアす
る。ラツチ１４３の出力コードはtdの間のクロツ
クパルス発生個数を示し、このコードがを示すこ
とになる。 第５図に示す電子処理ユニツト１６０は、１チ
ツプマイクロコンピユータ（大規模集積半導体装
置）１６１、増幅器１６２、定電流制御用の接合
形ＮチヤンネルFET１、抵抗１６３、キヤパシ
タ１６４増幅器１６５およびクロツクパルス発振
器１６６で構成する。抵抗１６３とキヤパシタ１
６４は、入、出力パルス周波数よりも高い周波数
の電圧振動を吸収するフイルタを構成している。
マイクロコンピユータ１６１はクロツクパルスを
基本に５〜30KHzの範囲内の一定周波数のパルス
を形成しこれを増幅器１６２に与える。一方、マ
イクロコンピユータ１６１はＮチヤンネルFET
１とコイル８の一端との接続点の電圧（増幅器１
６５の出力電圧の立上り点まで（td）の間クロツ
クパルスをカウントし、tdを示すコードを出力す
る（DATA OUT）。 以上のように、第１図に示すポジシヨンセンサ
１には、各種の電気処理回路および論理処理電子
装置を接続して、ポジシヨンセンサ１の非晶質金
属軟磁性体７に生ずる応力に対応した電気信号を
得ることができる。次に、第１図に示すポジシヨ
ンセンサ１および前述の電気処理回路１００，１
２０，１４０又は論理処理装置１６０で検出位置
に応じた電気信号が得られることを説明する。ま
ずポジシヨンセンサ１の、可動体１１で作動装置
１２の作動変位位置が非晶質金属軟磁性体７に生
ずる応力に変換される。そこで、次に非晶質金属
軟磁性体７に生ずる引張応力が電気信号に変換さ
れる点を第６ｅ〜第６ｆ図に示す実験データを参
照して説明する。発明者（単数）は、第６ａ〜第
６ｄ図に示す如く非晶質金属軟磁性体７それぞれ
を２枚づつエポキシ接着剤にて一体に接着した２
組を、更にエポキシ樹脂製の基板６上に平行に一
体接合したコア５を、非晶質金属軟磁性体１４を
上側にして、コア５の左端をダイス８１にて固定
した。そのコア５の右端から５mmの位置にダイヤ
ルゲージ（図示略）をセツトして、コア５のＸ方
向へのたわみ量ｘに対するVxおよびtdの測定し
た形状の寸法ａ〜ｅ及び非晶質金属軟磁性体の材
質等と測定データの対応関係を次のテーブルのケ
ースNo.１〜２に示す。

【表】 ケースNo.１の場合には、第６ｅ図に示すデータ
よりたわみ量ｘが０〜18mmの範囲で精度の高い電
圧Vxが得られることが分る。ケースNo.２の場合
には、第６ｆ図に示すデータよりたわみ量ｘが０
〜９mm及び10〜18mmの範囲に対してリニアリテイ
が高く、しかも変化の大きい遅れ時間tdを得られ
る。 第２実施例 （第７〜８ｆ図） 第７図に示したポジシヨンセンサでは、第１図
に示したポジシヨンセンサとは、非晶質金属軟磁
性体７を弾性体６の左面に一体に接合してコア５
を構成した点が相違する。この構成によれば、可
動体１１が左方変位すれば、コア５の係合部材１
４と係合する下端は可動体１１の変位に応じて左
方へ変位するたわみ変形が生ずる。従つて可動体
１１の変位に応じて弾性体６と一体に接合された
非晶質金属軟磁性体７には圧縮応力が生じ、その
圧縮応力変化は可動体１１の左方変位に応じて増
大する。 第７図に示すポジシヨンセンサ１は、前述の電
気処理回路１００，１２０，１４０又は論理処理
装置１６０で検出装置電気信号が得られることを
説明する。まず、ポジシヨンセンサ１の可動体１
１で検出位置が非晶質金属軟磁性体７の圧縮応力
に変換される。そこで、次に非晶質金属軟磁性体
７の圧縮応力が電気信号に変換される点を第８ｅ
〜８ｆ図に示す実験データを参照して説明する。 発明者（単数）は、第８ａ〜８ｄ図に示す如く
非晶質金属軟磁性体７それぞれを２枚づつエポキ
シ系接着剤にて一体に接着した２組を更にエポキ
シ樹脂製の基板６上に平行に一体接合したコア５
を非晶質金属軟磁性体７を下側にして、コア５の
左端をダイス８１にて固定した。そのコア５の右
端から５mmの位置にダイヤルゲージ（図示略）を
セツトして、コア５のＸ方向へのたわみ量ｘに対
するVxおよびtdの測定した形状の寸法ａ〜ｅ及
び非晶質金属軟磁性体の材質等と測定データの対
応関係を前述のテーブルのケースNo.３〜４に示
す。 ケースNo.３の場合には、第８ｅ図に示すデータ
よりたわみ量が０〜３mmの範囲で精度の高い電圧
Vxが得られる。 ケースNo.４の場合には、第８ｆ図に示すデータ
よりたわみ量が０〜0.8mm及び0.9〜２mmの範囲で
リニアリテイが高く、しかも変化の大きい遅れ時
間tdを得られる。 第３実施例 （第９〜１０ｃ図） 第９図にしたポジシヨンセンサ１では、第１図
に示したポジシヨンセンサと同様のコア５のほか
にもう一つのコア１５を設けてある。エポキシ樹
脂、塩化ビニル樹脂又はベリリウム銅等のフリー
状態ではフラツト状弾性体１６の左面側には非晶
質金属軟磁性体１７が図示の如く一体に接合され
て、コア１５が形成される。コア１５の非晶質金
属軟磁性体１７部分には電気コイル１８が巻回さ
れている。１９，２０はコイル１８のターミナル
を示す。コア１５はコア５と同様に弾性体１６の
一端側がボデイ３に固定されるとともに、各コア
５，１５の他端側間には可動体１１に一体に形成
された係合部材１４が位置して、各コア５，１５
の他端側をたわみ変形せしめて、図示の如く可動
体１１の中間変位位置では、弾性体６，１６に一
体に接合した非晶質金属軟磁性体７，１７それぞ
れは予め同等初期引張応力が生じている。そし
て、可動体１１が図示位置から左方へ変位すれ
ば、コア５は更にたわみ変形し、又コア１５はフ
ラツト方向へ複帰することにより、コア５の非晶
質金属軟磁性体７に生ずる引張応力は初期引張応
力から可動体１１の左方変位に応じて増大し、又
コア１５の非晶質金属軟磁性体７に生ずる引張応
力は初期引張応力から可動体１１の左方変位に応
じて減少する。又可動体１１が図示位置から、右
方変位すれば、非晶質金属軟磁性体７に生ずる引
張応力は減少し、非晶質金属軟磁性体１７に生ず
る引張応力は増大する。そして、第９図に示すポ
ジシヨンセンサ１は第１０ａ，１０ｂ，１０ｃ図
に示す電気処理回路１８０，２００及び論理処理
装置２２０にて検出位置に応じた電気信号が第１
０ａ図に示す電気処理回路１８０は第９図に示す
ポジシヨンセンサ１の可動体１１の変位に対応し
たアナログ電圧Vxを生ずる。回路１８０におい
て、入力電圧パルス（IN）のプラスレベルの間
NPNトランジスタ１０３がオン、アースレベル
の間１０２がオフとなる。トランジスタ１０３の
コレクタ電圧は、２個の反転増幅器IN３および
IN４を通して増幅および波形成形されてNPNト
ランジスタ１２１のベースに印加される。それ
故、入力電圧パルス（IN）のプラスレベルの間
トランジスタ１０３がオン、１２１がオフで
PNPトランジスタ１０４がオフ、アースレベル
の間トランジスタ１０３がオフ、１２１がオン
で、トランジスタ１０４がオンとなる。つまりコ
イル８には、第３ａ図の回路１２０の動作と同様
な動作でパルス状に電圧が印加され、抵抗１０５
に、非晶質金属軟磁性体７に生ずる応力に対応し
た入力電圧パルス（IN）の立下りからtd₁遅れて
立上る電圧パルスが現われる。もう一方の電気コ
イル１８にはPNPトランジスタ１８１を介して
定電圧が印加される。このトランジスタ１８１
は、入力電圧パルス（IN）がプラスレベルの間、
トランジスタ１０３がオンで反転増幅器IN５の
出力がプラスレベルでNPNトランジスタ１８２
がオンであるため、トランジスタ１８１は入力電
圧パルス（IN）がアースレベルの間オフである。
これにより、第２の電気コイル１８には、第１の
電気コイル８に電圧が印加されていない間に一定
電圧が印加され、コイル８に電圧が印加されてい
る間には電圧は印加されない。つまり入力電圧パ
ルス（IN）に応じて、第１および第２のコイル
８，１８には交互に一定電圧が印加される。 第２の電気コイル１８には、抵抗１８３が接続
されており、この抵抗に非晶質金属軟磁性体１７
に生ずる応力に対応した、入力電圧パルス（IN）
の立上りからtd₂遅れて立上る電圧パルスがわれ
る。抵抗１０５の電圧Vx₁はキヤパシタ１８４の
一方の電極に、また抵抗１８３の電圧Vx₂はキヤ
パシタ１８４の他方の電極に印加される。非晶質
金属軟磁性体７及び１７に生ずる応力がそれぞれ
x₁およびx₂であり、x₁＋x₂＝Ｋ（定数）であるの
で、また、Vx₁ x₁およびVx₂ x₂であるので、キ
ヤパシタ１８４の両端間の電位差はx₁−x₂に対応
する。キヤパシタ１８４と抵抗１８５で積分回路
が構成されているので、キヤパシタ１８４の電圧
はx₁−x₂に対応する。ここで、x₂＝Ｋ−x₁である
から、x₁−x₂＝2x₁＋Ｋで、キヤパシタ１８４の
電圧は2x₁に対応する。つまり、コア５の非晶質
金属軟磁性体７を基点にとつてその非晶質金属軟
磁性体７に生ずる応力x₁の２倍に対応するアナロ
グ電圧が得られる。キヤパシタ１８４の両端は、
差動増幅器設定とした演算増幅器１８６に印加さ
れる。増幅器１８６のアナログ出力Vxは、した
がつて2x₁に対応する。第１０ｂ図に示す電気処
理回路２００は、２つの回路１２０のそれぞれで
入力パルスの立上りよりtd₁およびtd₂遅れたパル
スが得られ、これらは２個の計数回路１４０のそ
れぞれに印加され、td₁およびtd₂を示すコード
S18およびS29に変換され、引算器２０１に印加
される。引算器２０１はS18とS29を用いてtd₁−
td₂の減算をして、td₁−td₂、つまり2x₁を表わす
デジタルコードSx＝S18−S29を出力する。第１
０ｃ図に示す論理処理電子装置２２０では、１チ
ツプマイクロコンピユータ２２１が、まず、電気
コイル８に接続された回路１２０に１パルスを与
えて、その立上りから時間カウントを開始して
td₁カウントデータS18を作成して保持し、次に電
気コイル１８に接続された回路１２０に１パルス
を与えてその立上から時間カウントを開始して
td₂カウントデータS29を伴して、td₁−td₂を演算
してそれを示すコードSx＝S18−S29を出力し、
測定指冷信号が与えられている間、これを継続す
る。 第１１図に示したポジシヨンセンサ１は、第９
図に示すたポジシヨンセンサ１とは、非晶質金属
軟磁性体７を弾性体６の左面、又非晶質金属軟磁
性体１７を弾性体１６の右面にそれぞれ一体に接
合して、コア５，１５を構成した点が相違する。
この構成によれば図示の如く、可動体１１の中間
変位位置では、弾性体６，１６に一体に接合した
非晶質金属軟磁性体７，１７それぞれは予め同等
の初期圧縮応力が生じている。そして可動体１１
が図示位置から左方へ変位すれば、コア５は更に
たわみ変形し、又コア１５はフラツト方向へ複帰
することにより、コア５の非晶質金属軟磁性体７
に生ずる圧縮応力は初期圧縮応力から可動体１１
の左方変位に応じて増大し、又コア１５の非晶質
金属軟磁性体７に生ずる圧縮応力は初期圧縮応力
から可動体１１の左方変位に応じて減少する。又
可動体１１が図示位置から右方変位すれば、非晶
質金属軟磁性体７に生ずる圧縮応力は減少し、非
晶質金属軟磁性体１７に生ずる圧縮応力は増大す
る。そして、第１１図に示すポジシヨンセンサ１
は第１０ａ，１０ｂ，１０ｃに示す電気処理回路
１８０，２００及び論理処理装置２２０にて可動
体１１の変位位置に応じた電気信号が得られる。 第１２図に示したポジシヨンセンサ１は、コア
５の両端はボデイ２に形成したナイフエツジ状の
係止部２１，２２にその左面側が係止されるとと
もに、その中央部に係合部材１４が係合してい
る。コア５の非晶質金属軟磁性体７部分にはコイ
ル８が巻回されている。可動体１１が図示位置に
あるときには、係合部材１４はコア５を何らたわ
み変形させ得ず、コア５はフラツト形状で非晶質
金属軟磁性体７には何ら応力は生じていない。 そして、可動体１１が左方変位すれば、コア５
の中央部は係合部材１４にて左方へたわみ変形
し、弾性体６に一体に接合された非晶質金属軟磁
性体７には可動体１１の左方変位に応じて引張応
力が生じる。そして、第１２図に示すポジシヨン
センサ１は前述の電気処理回路１００，１２０，
１４０又は論理処理装置１６０で、可動体１１の
変位位置に応じた電気信号が得られる。 第６実施例 （第１３図） 第１３図に示したポジシヨンセンサ１は、第１
２図に示したポジシヨンセンサ１とは、非晶質金
属軟磁性体７を弾性体６の右面側に一体に接合し
てコア５を構成した点が相違する。この構成によ
れば、可動体１１が左方変位すれば、コア５の中
央部は係合部材１４にて左方へたわみ変形し、弾
性体６に一体に接合された非晶質金属軟磁性体７
には可動体１１の左方変位に応じて圧縮応力が生
じる。そして、第１３図に示すポジシヨンセンサ
１は前述の電気処理回路１００，１２０，１４０
又は論理処理装置１６０で可動体１１の変位位置
に応じた電気信号が得られる。 第７実施例 （第１４図） 第１４図に示すポジシヨンセンサ１では、ケー
シング４と一体に形成されたナイフエツチ状の係
止部２１，２２には弾性体６の下面に一体に接合
した構成のコア５の両端が係止される。コア５の
非晶質金属軟磁性体７部分にはコイル８が巻回さ
れている。可動体１１の下面にはカム面２３が形
成されている。このカム面２３には、コア５の中
央部に係合した係合部材１４が係合している。そ
の係合部材１４はケーシング４に形成したガイド
部２４により、上下方向へ変位可能に案内されて
いる。そして可動体１１が図示位置から左方変位
すれば、その変位に応じてカム面２３により係合
部材１４は下方変位してコア５の中央部を下方へ
たわみ変形される。従つて、弾性体６に一体に接
合された非晶質金属軟磁性体７に生ずる引張応力
は可動体１１の左方変位に応じて増大する。そし
て第１４図に示すポジシヨンセンサ１は前述の電
気処理回路１００，１２０，１４０又は論理処理
装置１６０で可動体１１の変位位置に応じた電気
信号が得られる。 第８実施例 （第１５図） 第１５図に示すポジシヨンセンサ１では、第１
４図に示したポジシヨンセンサとは非晶質金属軟
磁性体７を弾性体６の上面に一体に接合してコア
５を構成した点のみが相違する。 この構成によれば、可動体１１が図示位置から
左方変位すれば、その変位に応じてカム面２３に
より係合部材１４は下方変位してコア５の中央部
を下方へたわみ変形される。従つて、弾性体６に
一体に接合された非晶質金属軟磁性体７に生ずる
圧縮応力は可動体１１の左方変位に応じて増大す
る。そして第１５図に示すポジシヨンセンサ１は
前述の電気処理回路１００，１２０，１４０又は
論理処理装置１６０で可動体１１の変位位置に応
じた応じた電気信号が得られる。 第９実施例 （第１６図） 第１６図に示すポジシヨンセンサ１は、第１５
図状態よりも更に湾曲した形状をフリー形状とす
る弾性体６の凹面側なる左側面に非晶質金属軟磁
性体７をフリー状態の弾性体６と一体に接合して
コア２６を構成する。コア２６の非晶質金属軟磁
性体７部分にはコイル８が巻回されている。そし
て、可動体１１が図示位置にあるときには、係合
部材１４にてコアは、その中央部がフリー状態時
よりも左方に変位して第１６図に示される如く、
フラツト方向へたわみ変形されていることから、
非晶質金属軟磁性体７には予め初期引張応力が生
じている。 そして、可動体１１が左方変位すれば、その変
位に応じて、コア５はフラツト方向へ変形するこ
とにより、弾性体６と一体に接合された非晶質金
属軟磁性体７に生ずる引張応力は初期引張応力か
ら可動体１１の左方変位に応じて増大する。第１
６図に示すポジシヨンセンサ１は前述の電気処理
回路１００，１２０，１４０又は論理処理装置１
６０で可動体１１の変位位置に応じた電気信号が
得られる。 第10実施例 （第１７図） 第１７図に示すポジシヨンセンサ１は、第１６
図に示したポジシヨンセンサとは、非晶質金属軟
磁性体７を弾性体６の凸面側なる右側面に一体に
接合してコア５を構成した点が相違する。この構
成によれば、可動体１１が図示位置にあるとき
は、係合部材にてコア５はその中央部がフリー状
態時よりも左方に変位して、第１７図に示される
如く、フラツト方向へたわみ変形されていること
から、非晶質金属軟磁性体７には予め初期圧縮応
力が生じる。 そして、可動体１１が左方変位すれば、その変
位に応じて、コア５はフラツト方向へ変形するこ
とにより、弾性体６と一体に接合された非晶質金
属軟磁性体７に生ずる圧縮応力は初期圧縮応力か
ら可動体１１の左方変位に応じて増大する。第７
図に示すポジシヨンセンサ１は前述の電気処理回
路１００，１２０，１４０又は論理処理装置１６
０で可動体１１の変位位置に応じた電気信号が得
られる。 更に、第１６，１７図に示すポジシヨンセンサ
では、非晶質金属軟磁性体７には予め初期応力を
生ぜしめて、検出位置に対応した電気信号の直線
性の良い部分を使用するのに適し、精度の良い電
気信号が得られる。 第11実施例 （第１８図） 第１８図に示すポジシヨンセンサ１は、二つの
コア５，１５を使用している。このコア５，１５
はフリー状態では第１８図に示す状態よりも更に
湾曲した形状をフリー状態形状とする、例えばエ
ポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、又はベリリウム銅
等の弾性体６，１６の凹面側に非晶質金属軟磁性
体７，１７を一体に接合して構成される。コア
５，１５は第１８図に示す如く、弾性体６，１６
の中央部が互に当接した状態で可動体１１の左側
端にカシメにて固定されるとともに、コア５の両
端はボデイ２に形成したナイフエツジ状の係止部
２１，２２に係止され、又コア１５の両端はボデ
イ３に形成した係止部２５，２６に係止されてい
る。そして、第１８図に示す可動体１１の中間変
位位置では両コア５，１５は、それぞれフラツト
方向へ同等にたわみ変形されて装着されているこ
とから、非晶質金属軟磁性体７，１７には同等の
初期引張応力が生じている。コア５には巻方向が
同一のコイル８ａとコイル８ｂをターミナル２７
を介して直列接続したコイル８が巻回されてい
る。又コア１５には巻方向が同一のコイル１８ａ
とコイル１８ｂとを直列接続したコイル１８が巻
回されている。そして、可動体が図示位置から左
方変位すれば、コア５は更にフラツト方向へたわ
み変形し、又コア１５はフリー状態方向へ復帰す
ることにより、コア５の非晶質金属軟磁性体７に
生ずる引張応力は初期引張応力から可動体１１の
左方変位に応じて増大し、又コア１５の非晶質金
属軟磁性体１７に生ずる引張応力は初期引張応力
から可動体１１の左方変位に応じて減少する。な
お、可動体１１が図示の中間変位位置から右方変
位すれば、非晶質金属軟磁性体７に生ずる引張応
力は初期引張応力から減少し、又非晶質金属軟磁
性体１７に生ずる引張応力は初期引張応力から増
大する。 そして、第１８図に示すポジシヨンセンサは第
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ図に示す電気処理回路１
８０，２００及び論理処理装置２２０にて、可動
体１１の変位位置に応じた電気信号が得られる。 第12実施例 （第１９図） 第１９図に示すポジシヨンセンサ１は、第１８
図に示したポジシヨンセンサとは非晶質金属軟磁
性体７，１７それぞれを弾性体６．１６０凸面側
に一体にしてコア５，１５を構成した点が相違す
る。この構成によれば、可動体１１が図示の中間
変位位置にあるときには、非晶質金属軟磁性体
７，１７にはそれぞれ同等の初期圧縮応力が生じ
ている。 そして可動体が図示位置から左方変位すれば、
コア５は更にフラツト方向へたわみ変形し、又コ
ア１５はフリー状態方向へ復帰することにより、
コア５の非晶質金属軟磁性体７に生ずる圧縮応力
は初期圧縮応力から可動体１１の左方変位に応じ
て増大し、又コア１５の非晶質金属軟磁性体１７
に生ずる圧縮応力は初期圧縮応力から可動体１１
の左方変位に応じて減少する。なお、可動体１１
が図示の中間変位位置から右方変位すれば、非晶
質金属軟磁性体７に生ずる圧縮応力は初期圧縮応
力から減少し、又非晶質金属軟磁性体１７に生ず
る圧縮応力は初期圧縮応力から増大する。 そして、第１９図に示すポジシヨンセンサは第
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ図に示す電気写理回路１
８０，２００及び論理処理装置２２０にて、可動
体１１の変位位置に応じた電気信号が得られる。 そして、第９，１１，１８，１９図に示したポ
ジシヨンセンサは、非晶質金属軟磁性体から構成
されるコアを２組使用して、一方は検出変位位置
に応じて応力を増大させ、又その他方は検出変位
位置に応じて応力を減少させて、両非晶質金属軟
磁性体の応力変化による透磁率変化の差を検出す
ることにより、その透磁率変化に応じた信号を増
幅できるのみならず、たとへ検出作動中に外部磁
界が作用したとしても、その外部磁界による非晶
質金属軟磁性体の透磁率変化分は相殺され、外部
磁界による影響は何ら生じないものである。 第２０図のポジシヨンセンサ１では、図示の如
く対象に配置した弾性体６ａ，６baのそれぞれ
の一端をボデイ２に固定される。非晶質金属軟磁
性体７は弾性体６ａの下図及び弾性体６ｂの上面
にそれぞれ非晶質金属軟磁性体７ａ，７ｂが一体
に接合されてコア５が構成される。非晶質金属軟
磁性体７ａにはコイル８ａが巻かれ、非晶質金属
軟磁性体７ｂにはコイル７ａとターミナル２７を
介して直列に接続されるとともにコイル８ａとは
巻方向か逆なるコイル８ｂか巻かれて、コイル８
が構成される。弾性体６ａと弾性体６ｂの他端側
間には可動体１１に固定された係合部材１４が位
置して、各弾性体６ａ，６ｂの他端側を拡開方向
へたわみ変形させて、各非晶質金属軟磁性体７
ａ，７ｂには引張応力を生ぜしめている。その引
張応力は可動体１１の左方変位に応じて増大す
る。なお、この様に応力変化する非晶質金属軟磁
性体に７ａ，７ｂに巻回したコイルは一方のコイ
ルの巻方向とは逆方向に巻回したコイルを直列接
続する構成とすれば、外部磁界が作用しても、そ
の両コイルにて外部磁界による影響を相殺でき、
検出位置に応じた精度の良い電気信号が得られる
ものである。第２０図に示すポジシヨンセンサ１
は、前述の電気処理回路１００，１２０，１４０
又は論理処理装置１６０で検出位置に応じた電気
信号が得られる。 第14実施例 （第２１図） 第２１図に示すポジシヨンセンサ１は、第２０
図に示したポジシヨンセンサとは、非晶質金属軟
磁性体７ａを弾性体６ａの上面に、そして非晶質
金属軟磁性体７ｂを弾性体６ｂの下面に一体に接
合してコア５を構成した点が相違するこの構成に
よれば、非晶質金属軟磁性体７ａ，７ｂにはそれ
ぞれ圧縮応力が生じ、その圧縮応力は可動体１１
の左方変位に応じて増大する。第２１図に示すポ
ジシヨンセンサ１は前述の電気処理回路１００，
１２０，１４０又は論理処理装置１６０で検出位
置に応じた電気信号が得られる。 上述した各実施例における可動体に連結される
作動装置としては、アクチユエータの出力ロツド
等の変位作動部材であれば良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のポジシヨンセン
サの縦断面図；第２ａ図はポジシヨンセンサの電
気コイル８に接続され、検出位置に対応したレベ
ルのアナログ電圧を生ずる電気処理回路１００を
示す回路図；第２ｂ図は第２ａ図に示す電気処理
回路１００の入、出力信号を示す波形図；第３ａ
図はポジシヨンセンサの電気コイル８に接続さ
れ、検出位置に対応した時間差のパルスを生ずる
電気処理回路１２０を示す回路図；第３ｂ図は第
３ａ図に示す電気処理回路１２０の入、出力信号
を示す波形図；第４図は第３ａ図に示す電気処理
回路１２０の入、出力パルス時間差をデジタルコ
ードに変換する計数回路１４０を示すブロツク
図；第５図はポジシヨンセンサの電気コイル８に
接続され、１チツプマイクロコンピユータで、ポ
ジシヨンセンサの電気コイル８に印加するパルス
電圧に対する電気コイル８に流れる電流の立上り
の遅れ時間を計数する電子処理ユニツト１６０を
示すブロツク図；第６ａ図はコア５の一端の変位
に対応した表示電圧Vx及びパルス時間差tdを実
験で求めた時のコア５の斜視図；第６ｂ図は第６
ａ図に示したコア５の平面図−電気コイル８は図
示略とした−；第６ｃ図は第６ｂ図の右側面；第
６ｄ図は第６ａ〜６ｃ図にて示したコア５におい
て、コア５の右端を変位なして非晶質金属軟磁性
体７に引張応力を作用させる実験の配置関係を示
す正面図−電気コイル８は図示略とした−；第６
ｅ図は第６ａ〜６ｄ図に示す寸法及び配置関係
で、電気コイル８には第２ａ図に示す電気処理回
路１００に接続して、変位量ｘに対する表示電圧
Vxを測定したデータを示すグラフ；第６ｆ図は
第６ａ〜６ｄ図に示す寸法及び配置関係で電気コ
イル８には第３ａ図に示す電気処理回路１２０に
接続して、変位量ｘに対する時間差tdを測定した
データを示すグラフ；第７図は本発明の第２実施
例のポジシヨンセンサの縦断面図；第８ａ図はコ
ア５の一端の変位に対応した表示電圧Vx及びパ
ルス時間差tdを実験で求めた時のコア５の斜視
図；第８ｂ図は第８ａ図に示したコア５の平面図
−電気コイル８は図示略とした−；第８ｃ図は第
８ｂの底面図−電気コイル８は図示略とした−；
第８ｄ図は第８ａ〜８ｃ図に示したコア５におい
て、コア５の右端を変位なして非晶質金属軟磁性
体７に圧縮応力を作用させる実験の配置関係を示
す正面図−電気コイル８は図示略とした−；第８
ｅ図は第８ａ〜８ｄ図に示す寸法及び配置関係
で、電気コイル８には第２ａ図に示す電気処理回
路１００に接続して、変位量ｘに対する表示電圧
Vxを測定したデータを示すグラフ；第８ｆ図は
第８ａ〜８ｄ図に示す寸法及び配置関係で電気コ
イル８には第３ａ図に示す電気処理回路１２０に
接続して、変位量ｘに対する時間差tdを測定した
データを示すグラフ；第９図は本発明の第３実施
例のポジシヨンセンサの縦断面図；第１０ａ図は
ポジシヨンセンサの電気コイル８，１８に接続さ
れ、検出位置に対応したレベルのアナログ電圧を
生ずる電気処理回路１８０を示す回路図；第１０
ｂ図はポジシヨンセンサの電気コイル８，１８に
接続され、検出位置に対応したデジタルコードを
生ずる電気処理回路２００の構成を示すブロツク
図；第１０ｃ図はポジシヨンセンサの電気コイル
８，１８に接続され、検出位置に対応したデジタ
ルコードを生ずる論理処理電子装置２２０を示す
ブロツク図；第１１図は本発明の第４実施例のポ
ジシヨンセンサの縦断面図；第１２図は本発明の
第５実施例のポジシヨンセンサの縦断面図；第１
３図は本発明の第６実施例のポジシヨンセンサの
縦断面図；第１４図は本発明の第７実施例のポジ
シヨンセンサの縦断面図；第１５図は本発明の第
８実施例のポジシヨンセンサの縦断面図；第１６
図は本発明の第９実施例のポジシヨンセンサの縦
断面図；第１７図は本発明の第10実施例のポジシ
ヨンセンサの縦断面図；第１８図は本発明の第11
実施例のポジシヨンセンサの縦断面図；第１９図
は本発明の第12実施例のポジシヨンセンサの縦断
面図；第２０図は本発明の第13実施例のポジシヨ
ンセンサの縦断面図；及び第２１図は本発明の第
14実施例のポジシヨンセンサの縦断面図；であ
る。 １２：作動装置、１１：可動体、７：非晶質金
属軟磁性体、８：電気コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 作動装置と連結された可動体； 該可動体の変移作用により応力が生ずる非晶質
   金属軟磁性体コア手段； 該非晶質金属軟磁性体コア手段に巻回された電
   気コイル手段； 電圧発生手段； 指示に応じて該電圧発生手段の発生電圧を前記
   電気コイル手段に印加する電圧切換手段；および 前記電気コイル手段に流れる電流を検出する電
   流検出手段； を備え、指示から前記電流検出手段の測定電流の
   飽和までの時間を出力値とする ポジシヨンセンサ。