JP2590658Y2 - Ultrasonic potentiometer - Google Patents
Ultrasonic potentiometerInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本考案は工業用レコーダのサーボ
機構などにおいて、位置の帰還要素として用いられる超
音波ポテンショメータの弾性波の駆動に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the driving of an elastic wave of an ultrasonic potentiometer used as a position feedback element in a servo mechanism of an industrial recorder or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】工業用レコーダのサーボ機構において、
ペン位置をサーボ系に帰還する要素として、磁歪効果に
より発生させた弾性波を用いた超音波ポテンショメータ
が使用されている。超音波ポテンショメータは、その非
接触で、かつ論理的に分解能が無限小であるという特徴
から、高い信頼性と使用実績を持つ。2. Description of the Related Art In a servo mechanism of an industrial recorder,
As an element for returning the pen position to the servo system, an ultrasonic potentiometer using an elastic wave generated by the magnetostriction effect is used. Ultrasonic potentiometers have high reliability and a track record of use because of their non-contact and logically infinite resolution.
【０００３】本考案の出願人は、この技術を基にして、
その超音波駆動方法を、コイルを用いて磁歪効果により
発生させる方法から、圧電素子を用いて圧電効果により
発生させる方法に変更することで、より薄く、簡単な構
成による超音波ポテンショメータを提案し（例えば、特
公昭６０−５５０２０号）、実用化している。[0003] The applicant of the present invention, based on this technology,
By changing the ultrasonic driving method from the method of generating by the magnetostrictive effect using a coil to the method of generating by the piezoelectric effect using a piezoelectric element, an ultrasonic potentiometer with a thinner and simpler configuration is proposed ( For example, Japanese Patent Publication No. 60-55020) has been put to practical use.
【０００４】図２はこのような超音波ポテンショメータ
の概略構成図、図３はその動作説明図である。図におい
て、ＵＧは超音波ガイドであり、一端の両面には超音波
を発生させる圧電素子Ｐ1 ，Ｐ2 が張り付けられ、長手
方向に沿って移動可能に検出コイルＤが嵌装されてい
る。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of such an ultrasonic potentiometer, and FIG. 3 is an explanatory diagram of its operation. In the figure, UG denotes an ultrasonic guide, and piezoelectric elements P 1 and P 2 for generating ultrasonic waves are attached to both surfaces at one end, and a detection coil D is fitted so as to be movable in the longitudinal direction.
【０００５】このような構成において、超音波ガイドＵ
Ｇの長さをＬ、超音波ガイドＵＧの右端から検出コイル
Ｄまでの距離をｘ、超音波が圧電素子Ｐ1 ，Ｐ2 から検
出コイルＤに到達するまでの直接波の伝播時間をｔ1 、
超音波が圧電素子Ｐ1 ，Ｐ2から超音波ガイドＵＧの右
端に到達して反射した後検出コイルＤに到達するまでの
反射波の伝播時間をｔ2 、超音波の超音波ガイドＵＧ上
の伝播速度をＶとすると、 ２Ｌ＝（ｔ1 ＋ｔ2 ）Ｖ … ２ｘ＝（ｔ2 −ｔ1 ）Ｖ … の関係が成り立つ。そして、式を式で割ると、 ｘ／Ｌ＝（ｔ2 −ｔ1 ）／（ｔ1 ＋ｔ2 ） … が得られる。In such a configuration, the ultrasonic guide U
The length of G is L, the distance from the right end of the ultrasonic guide UG to the detection coil D is x, and the propagation time of the direct wave from when the ultrasonic wave reaches the detection coil D from the piezoelectric elements P 1 and P 2 is t 1. ,
The propagation time of the reflected wave from when the ultrasonic wave reaches the right end of the ultrasonic guide UG from the piezoelectric elements P 1 and P 2 to when it reaches the detection coil D after being reflected is t 2 , and the ultrasonic wave on the ultrasonic guide UG Assuming that the propagation speed is V, the following relationship holds: 2L = (t 1 + t 2 ) V 2x = (t 2 −t 1 ) V Then, when the equation is divided by the equation, x / L = (t 2 −t 1 ) / (t 1 + t 2 ) is obtained.
【０００６】この式から明らかなように、超音波ガイ
ドＵＧ上での検出コイルＤの位置を無次元変位ｘ／Ｌと
して検出できる。ここで、式の中には伝播速度Ｖが含
まれていないので、ｘ／Ｌは温度変化による音速変化を
受けない量になる。As is apparent from this equation, the position of the detection coil D on the ultrasonic guide UG can be detected as a dimensionless displacement x / L. Here, since the propagation speed V is not included in the equation, x / L is an amount that does not receive a change in sound speed due to a change in temperature.
【０００７】なお、図３では、直接波の伝播時間ｔ1 は
検出コイルＤの出力信号の立ち下がりを検出することに
より求め、間接波の伝播時間ｔ2 は検出コイルＤの出力
信号の立ち上がりを検出することにより求めている。In FIG. 3, the propagation time t 1 of the direct wave is obtained by detecting the fall of the output signal of the detection coil D, and the propagation time t 2 of the indirect wave is obtained by detecting the rise of the output signal of the detection coil D. Sought by detecting.
【０００８】また、図４は圧電素子を用いた超音波ポテ
ンショメータの従来例の構成図である。図において、１
はエッチングによって形成されたシート状の超音波ガイ
ドであり、一端近傍の両面には超音波ガイド１に超音波
を発生させるための圧電素子２，３が接着されて取り付
けられている。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional example of an ultrasonic potentiometer using a piezoelectric element. In the figure, 1
Is a sheet-like ultrasonic guide formed by etching, and piezoelectric elements 2 and 3 for generating ultrasonic waves are adhered and attached to the ultrasonic guide 1 on both surfaces near one end.
【０００９】[0009]
【考案が解決しようとする課題】このような超音波ポテ
ンショメータにおいて、超音波の発生を圧電素子２，３
により行うと、位置測定に使用する弾性波以外に、以下
のような原因でノイズとなる弾性波を発生させることに
なる。In such an ultrasonic potentiometer, the generation of ultrasonic waves is controlled by the piezoelectric elements 2 and 3.
Then, in addition to the elastic wave used for position measurement, an elastic wave serving as noise is generated due to the following reasons.
【００１０】図５（イ）に示すように、圧電素子２，３
は、電界が与えられると、超音波ガイド１の軸方向の歪
以外に、それと直角方向の歪を発生する。この横方向歪
は、超音波ガイド１と直角の歪方向を持って伝播する弾
性波（いわゆる横波）となる。この弾性波は、（ロ）図
に示すように、位置測定用の弾性波（縦波）と異なった
音速（縦波の１／２以下）で、超音波ガイド１上を伝播
するノイズとなる。[0010] As shown in FIG.
When an electric field is applied, a strain in the direction perpendicular to the axial direction of the ultrasonic guide 1 is generated in addition to the strain in the axial direction. This transverse strain becomes an elastic wave (a so-called transverse wave) that propagates in a strain direction perpendicular to the ultrasonic guide 1. This elastic wave becomes noise that propagates on the ultrasonic guide 1 at a sound velocity (１ ／ or less of the longitudinal wave) different from that of the position-measuring elastic wave (longitudinal wave) as shown in FIG. .
【００１１】このノイズは、図６，７に示すように、図
示せぬ検出ヘッドが超音波ガイド１の反射端に近づいた
際に、ノイズが位置検出用の反射波と干渉することによ
り、位置演算出力に誤差を生じることになる。また、ノ
イズが、弾性波の伝播時間を測定するコンパレータのス
レッショルド電位以上にもなると、全く誤った時間計測
をすることになり、サーボ系の動作が不安定となる。As shown in FIGS. 6 and 7, when the detection head (not shown) approaches the reflection end of the ultrasonic guide 1, the noise interferes with the reflected wave for position detection. An error will occur in the operation output. If the noise becomes higher than the threshold potential of the comparator for measuring the propagation time of the elastic wave, the time measurement will be completely erroneous, and the operation of the servo system will become unstable.
【００１２】したがって、これらのノイズを軽減するた
めに、本考案の出願人は、例えば、実願平４−３６４０
６号を提案し、実用化している。この先願は、図４に示
すように、圧電素子２，３の上／下部に接着剤を塗布す
ることにより、接着剤粘性抵抗により、ノイズの弾性エ
ネルギを消散させるものである。Therefore, in order to reduce these noises, the applicant of the present invention has disclosed, for example, Japanese Utility Model Application No. Hei 4-3640.
No. 6 has been proposed and put into practical use. In this prior application, as shown in FIG. 4, an adhesive is applied to the upper / lower portions of the piezoelectric elements 2 and 3 to dissipate the elastic energy of noise by viscous resistance of the adhesive.
【００１３】しかしながら、このノイズ抑制法は、 （ａ）接着剤の量によって、制動度合いがばらつき易
い。 （ｂ）台座との接着状態のばらつきによって、他の接合
部からの反射が発生し、再びノイズとなる場合がある。
などの理由から、量産時の製造安定性にかけるという欠
点があった。However, in this noise suppression method, (a) the degree of braking tends to vary depending on the amount of the adhesive. (B) Due to variations in the state of adhesion to the pedestal, reflections from other joints may occur, causing noise again.
For this reason, there is a drawback that production stability during mass production is reduced.
【００１４】本考案は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、横波のノイズを低減し、
接着剤量／接着の状態などに影響を受け難い構造とし、
製造安定性を向上させた超音波ポテンショメータを提供
することにある。The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to reduce shear wave noise.
With a structure that is not easily affected by the amount of adhesive / adhesion state, etc.
An object of the present invention is to provide an ultrasonic potentiometer with improved production stability.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本考案の超音波ポテンショメータは、２枚の薄板状の
圧電素子と直線形に形成され、一端近傍に前記２枚の圧
電素子がその両面に貼り付けられた超音波ガイドと、こ
の超音波ガイドを支持する構造体とからなる超音波ポテ
ンショメータにおいて、前記圧電素子の近傍の超音波ガ
イド部に対称に、この超音波ガイドの軸方向に対して十
分に幅の狭い架橋部を設け、縦波に対しては減衰の影響
を受けず横波の振動に対しては反射若しくは減衰機能を
有するように構成したことを特徴とする。Means for Solving the Problems An ultrasonic potentiometer of the present invention for solving the above problems, is formed on the two thin plates like <br/> pressure conductive elements and rectilinear, the two near one end Pressure
An ultrasonic guide conductive element is attached on both sides, in the ultrasonic potentiometer comprising a structure for supporting the ultrasonic guide, symmetrically ultrasound guidance portion in the vicinity of the pressure conductive element, the ultrasonic The bridge is provided with a sufficiently narrow bridge in the axial direction of the guide, so that it is not affected by attenuation for longitudinal waves and has a reflection or attenuation function for vibration of shear waves. I do.
【００１６】[0016]
【作用】本考案によれば、横波の超音波ガイドへの伝播
を阻止するために、超音波ガイドの圧電素子の出口付近
に、超音波ガイドを支持する構造体との架橋を設けるこ
とにより、横波のノイズを低減している。According to the present invention, in order to prevent a transverse wave from propagating to the ultrasonic guide, a bridge between the ultrasonic guide and the structure supporting the ultrasonic guide is provided near the exit of the piezoelectric element of the ultrasonic guide. Shear wave noise is reduced.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本考案を図面に基づいて説明する。図
１は本考案の超音波ポテンショメータの一実施例を示す
構成図である。なお、図１において、図４と同一要素に
は同一符号を付している。図において、直線形に形成さ
れた超音波ガイド１１の一端近傍の両面に、圧電素子
２，３が接着されている。また、超音波ガイド１１とこ
れを支持する構造体１２との間には、圧電素子２，３の
出口付近にのみ横波減衰のための架橋部１３が形成され
ている。この架橋部１３は、超音波ガイド１１に対称に
なるように対向して構成されている。なお、このような
架橋部１３を形成することは、エッチング技術を用いる
ことにより、容易に形成可能である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the ultrasonic potentiometer of the present invention. In FIG. 1, the same elements as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. In the figure, piezoelectric elements 2 and 3 are bonded to both surfaces near one end of an ultrasonic guide 11 formed in a linear shape. Further, between the ultrasonic guide 11 and the structure 12 supporting the ultrasonic guide 11, a bridge portion 13 for attenuating a transverse wave is formed only near the exits of the piezoelectric elements 2 and 3. The bridging portion 13 is configured to face the ultrasonic guide 11 symmetrically. It should be noted that such a crosslinked portion 13 can be easily formed by using an etching technique.
【００１８】このような構成において、超音波ポテンシ
ョメータとしての機能／動作は、上記従来技術に示した
ものと同様であるため、ここでは、本考案により変わる
点について記述する。図１に戻り、圧電素子２，３が超
音波ガイド１１の軸方向の歪と同時に、それと直角方向
の歪を発生した際に、超音波ガイド１１上を横波の振動
形態で伝播するが、横方向の変形に対しては、非常に剛
性の高い架橋部１３がすぐ近傍に形成されているため、
その部分で反射あるいは減衰し、それより先に伝播し難
くなる。In such a configuration, the functions / operations as the ultrasonic potentiometer are the same as those shown in the above-mentioned prior art, and therefore, the points changed by the present invention will be described here. Returning to FIG. 1, when the piezoelectric elements 2 and 3 generate a strain in a direction perpendicular to the axial direction of the ultrasonic guide 11 at the same time as the distortion in the axial direction, the piezoelectric elements 2 and 3 propagate in the form of a transverse wave on the ultrasonic guide 11. For the deformation in the direction, since the very rigid bridge portion 13 is formed in the immediate vicinity,
The light is reflected or attenuated at that portion, and becomes difficult to propagate further.
【００１９】ここで、位置検出信号は、架橋部１３が超
音波ガイド１１の軸方向には十分に幅が狭く形成されて
おり、また、その振動形態が縦波であることから、横波
ほど架橋部１３の影響は受けることはない。Here, the position detection signal indicates that the bridging portion 13 is formed to have a sufficiently small width in the axial direction of the ultrasonic guide 11, and that the vibration form is a longitudinal wave, so that the transverse wave is more bridging. The effect of the part 13 is not affected.
【００２０】したがって、横波によるノイズを低減する
ことにより、接着剤量／接着の状態などに影響を受け難
い構造とできるため、製造安定性を向上できる。Therefore, by reducing the noise due to the transverse waves, the structure can be made less affected by the amount of the adhesive and the state of the adhesive, and the production stability can be improved.
【００２１】[0021]
【考案の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに、本考案によれば、位置検出信号に影響を与えるこ
となく、横波のノイズを低減することができる。したが
って、接着剤の粘性抵抗に依存したノイズ制動をする必
要がなく、製造安定性を向上させることができる。As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, the shear wave noise can be reduced without affecting the position detection signal. Therefore, there is no need to perform noise damping depending on the viscous resistance of the adhesive, and the production stability can be improved.
【図１】本考案の超音波ポテンショメータの一実施例を
示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of an ultrasonic potentiometer of the present invention.
【図２】従来の超音波ポテンショメータの概略構成図で
ある。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional ultrasonic potentiometer.
【図３】図２の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of FIG. 2;
【図４】圧電素子を用いた超音波ポテンショメータの従
来例の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional example of an ultrasonic potentiometer using a piezoelectric element.
【図５】ノイズとなる弾性波を発生させる要因を示す図
である。FIG. 5 is a diagram illustrating a factor that generates an elastic wave serving as noise.
【図６】ノイズの干渉を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating noise interference.
【図７】ノイズでの誤動作を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a malfunction due to noise.
２，３ 圧電素子 １１ 超音波ガイド １２ 構造体 １３ 架橋部 2, 3 Piezoelectric element 11 Ultrasonic guide 12 Structure 13 Bridge section
Claims (1)
れ、一端近傍に前記２枚の圧電素子がその両面に貼り付
けられた超音波ガイドと、この超音波ガイドを支持する
構造体とからなる超音波ポテンショメータにおいて、 前記圧電素子の近傍の超音波ガイド部に対称に、この超
音波ガイドの軸方向に対して十分に幅の狭い架橋部を設
け、縦波に対しては減衰の影響を受けず横波の振動に対
しては反射若しくは減衰機能を有するように構成したこ
とを特徴とするを超音波ポテンショメータ。1. A formed on the two thin plates shaped pressure conductive elements and linear, and ultrasound guidance to the near one end two pressure electric elements attached on both sides, the ultrasonic guide support the ultrasonic potentiometer comprising a structure that, symmetrically ultrasound guidance portion in the vicinity of the pressure conductive elements sufficiently provided a narrow bridge portion of the width to the axial direction of the ultrasonic guide, longitudinal wave to The ultrasonic potentiometer is configured to have a function of reflecting or attenuating transverse wave vibration without being affected by attenuation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1993033335U JP2590658Y2 (en) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | Ultrasonic potentiometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1993033335U JP2590658Y2 (en) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | Ultrasonic potentiometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH075009U JPH075009U (en) | 1995-01-24 |
| JP2590658Y2 true JP2590658Y2 (en) | 1999-02-17 |
Family
ID=12383696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1993033335U Expired - Lifetime JP2590658Y2 (en) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | Ultrasonic potentiometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2590658Y2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0530716U (en) * | 1991-09-30 | 1993-04-23 | 横河電機株式会社 | Ultrasonic potentiometer |
-
1993
- 1993-06-21 JP JP1993033335U patent/JP2590658Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH075009U (en) | 1995-01-24 |
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