JPH03218401A - 変位検出器 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は物体の変位を検出する変位検出器に関するもの
である。

【従来の技術】

従来、各種センサに設けられて物体の変位を検出する検
出器として、次のようなものがある。 ■導電コムの電気抵抗がその歪みに応じて変化する性質
を利用し、曲げ、圧縮、引っ張りなどの外力を電気抵抗
の変化として検出する方式。 ■磁界の強さの変化に伴なうＭＲ素子の電気抵抗の変化
を利用し、永久磁石とＭＲ素子との相対的な変位をＭＲ
素子の電気抵抗の変化として検出する方式。 ■グレイスケール、ディジタルスケールを用いて、物体
の移動を透光部、遮光部の移動として検出する方式。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、上記各方式には、ぞれぞれ下記のような
欠点があった。 上記■の方式にあっては、繰り返し変形することによっ
て、あるいは、経時的にゴムが劣化することによって特
性が変化することが避けられず、耐久性に問題があると
ともに、材料自体の性質上、前記歪〜電気抵抗の特性に
バラツキが生じやすい。 上記■の方式にあっては、ＭＲ素子の特性が微小な磁界
の変化によって変化することに起因して、永久磁石とＭ
Ｒ素子との相対位置を正確に設定しなければならず、製
作に高い精度か要求されるという問題があるとともに、
ＭＲ素子自身のコストが高いという問題がある。 上記■の方式にあっては、■の場合と同様、スケールと
光線検知手段との位置決めに高い精度か要求されるとい
う問題があり、また、各構成部品の汚れなどによって誤
動作する可能性があるため使用条件（環境）が制限され
るという問題がある。 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、上記各方式
の欠点である、構造の複雑さにともなうコストの高さ、
特性の不安定さ、耐久性のなさ、あるいは、耐環境特性
のなさを解決した変位検出器を得ることを目的とするも
のである。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本発明は、被測定物と連結さ
れて変位する移動体と、該移動体に操作されて変形する
ことにより電気抵抗が変化する超弾性体からなる変位検
出体と、該変位検出体の電気抵抗を測定する測定手段と
から構成したものである。

【作用】

上記構成であると、移動体か被測定物とともに変位し、
この変位によって変位検出板が変形することにより、そ
の電気抵抗が変化し、この電気抵抗の変化が測定手段に
測定される。

【実施例】

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
符号１は、被測定物たる回転体（図示略）と連動して変
位（実施例の場合には直線的に）する移動体である。こ
の移動体１は、フレーム２に埋め込まれた軸受スリーブ
３によって軸線方向に移動可能に支持されており、その
上方への移動は、外周に嵌められたリング４によって所
定位置で規制され、また、下方への移動は、その上端の
フランジ部１ａによって所定位置で規制されるようにな
っている。 前記フレーム２の内部の空間には支持部材５か固着され
、この支持部材５には、超弾性体からなる変位検出板６
がボルト７によって両持ち状態に固定されている。一方
、前記変位検出阪６は、移動体ｌが図示の如く最も上昇
した位置で移動体ｌの先端部７との間に僅かな間隙が生
じるように位置決めされている。また前記移動体１の先
端部８は、変位検出板６の上面と容易に摺動し得るよう
に、また、変位に対して先端部８に応力が集中して自身
が変形することがないように、滑らかな凸状に形成され
ている。さらに、前記移動体１は、その変位によって自
身が変形することなく前記変位検出板６を変形させ得る
ように、充分な剛性を持った構造とされている。すなわ
ち、鋼のようなヤング率の高い材料によって、かつ充分
な断面積を持った構造に形成されている。また、移動体
ｌと被測定物とは、被測定物の変位がゼロの状態で移動
体ｌと変位検出板６とが接するような相対位置関係に連
結されている。 前記変位検出板６を構成する超弾性体は、例えば５０．
　６ａｔ％のＮｉ−Ｔｉ合金であって、この合金は、例
えば直径２．　０ｍｌＩ１の線材を試験片とした場合に
、歪み（一般に縦歪みとなるが、他の方向への歪みの場
合にも成立する）、およひ、曲げ歪みに対して、第４図
および第５図に示すような電気抵抗の変化率ΔＲを示す
。 また前記変位検出板６には、面方向に相互に間隔をおい
て複数の接続点Ａ−Ｄが設けられており、これら各接続
点Ａ−Ｄは、第２図に示すように、各接続点間の変位検
出板（超弾性体）の一部の領域（具体的には接続点Ａ−
Ｂ，Ｂ〜Ｄ，Ｄ−Ｃ，Ｃ〜Ａの各区間を結ぶ直線状の超
弾性体）をそれぞれ抵抗Ｒ　Ａ−　Ｒ　Ｄとするブリッ
ジを構成するようになっている。そして、前記接続点Ａ
は電源ＶＣＣに、前記接続点ＢおよびＣは増幅器９の入
力端子にそれぞれ接続され、さらに、接続点Ｄは接地さ
れている。 なお図示のブリッジ回路では、 ＲＡＸＲＣ＝ＲＢＸＲＤ１ ＲＡ≠ＲＢ，ＲＣ≠ＲＤ の各条件を満たすように各エレメント（各接続点Ａ−Ｄ
間の距離）を構成することにより、変位検出阪６の中心
か押されて歪みか生した場合にもＢＣＤ間に出力か得ら
れるようになっている。 以上のように′ｆＲｌｆｆｌされた変位検出器にあって
は、移動体１か彼測定物（図示略）の変位とともに移動
ｒることにより、変位検出仮６を曲げ変形させ、この曲
げ変形に伴って前記接続点Ａ〜Ｄの間の領域の変位検出
板６の電気抵抗Ｒ　Ａ−　Ｒ　．か不均一に変化し、接
続点Ｂ−Ｃ間に生じた電位差に対応する電圧か増幅器９
から出力される。 すなわら、第３図に示すように、変位か七ロの状態では
、各接続点Ａ〜Ｄの間隔や接触抵抗のバラソキ、あるい
は、増幅器８の固有の特性に起因して出力に含まれるＤ
Ｃ成分、あるいは、移動体１か変位検出板６に接触する
ことによって僅かに生した歪みに対応してオフセット電
圧■。が発生し２、さらに、被測定物の変位量に応じて
、移動体の変位（実施例の場合は下方への移動のみ）に
応じた出力か得られる。また変位検出板６は超弾性体に
より構成されているから、格別にハネなとの復帰手段を
設けることなく、被測定物の原位置への復帰にともなっ
て移動体１を上方へ押し上げることかできる。 なお、被測定物の上下両方向への変位を測定したい場合
には、予め、変位検出阪６か変形する位置まで移動体１
が下がるように、被測定物と変位検出板６との相対位置
を調整しておけばよい。そしてこの場合、変位ゼロの状
態で検出される電圧をオフセノト値として、出力電圧の
増減から、上下両方向への変位を検出することができる
。 なお、移動体および変位検出板の具体的形状、あるいは
、変形方向が上記実施例に限定されるものでないのはも
ちろんであり、要は、被検出物の変位に応じて超弾性体
たる変位検出板を変形させ得るものであればよい。さら
に、変位検出板を構成する超弾性体の組成は、実施例に
限定されるものではなく、弾性歪の増減によって電気抵
抗が変化しする他の組成の材料を用いてもよいのはもち
ろんである。

【発明の効果】

以上の説明で明らかなように、本発明は、被測定物と連
結されて変位する移動体と、該移動体に操作されて変形
することにより電気抵抗か変化する超弾性体からなる移
動体と、該変位移動体の電気抵抗を測定する測定手段と
から構成したものであるから、移動体か被測定物ととも
に変位することよって変位検出板か変形することにより
、その電気抵抗か変化し、この電気抵抗変化を測定する
ことによー）で変位を測定することかできる。さらに、
上記構成にあっては、弾性金属材料たる超弾性体か、極
端に大きな変形に対しても弾性的に復元することかでき
るから、測定すべき変位が大きい湯合にも、その変位量
を縮小させるための格別な機構なとを必要とせずに、ま
た、被測定物の原位置への復帰に移動体を追従させるた
めのばねなどを必要とすることなく、そのまま、変位と
電気信号との変換手段として機能することかでき、した
かって、簡単な構成で、低コストかつ耐久性に富んだ変
位検出器を実現することかできるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は断面図
、第２図は変位検出板の表面に形成される回路と等価の
抵抗回路の回路図、第３図は変位検出器の変位と出力電
圧との関係を示す図表、第４図は超弾性体の縦歪と抵抗
変化率との関係を示す図表、第５図は超弾性体の曲げ歪
と抵抗変化率との関係を示す図表である。 １　・・・・移動体、６　・・・検出検出板、８・・・
・・・先端部、９　・増幅器、Ａ−Ｄ・・・・・・接続
点、ＲＡ−ＲＤ抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定物と連結されて変位する移動体と、該移動体に操
   作されて変形する変位検出体と、該変位検出体の電気抵
   抗を測定する測定手段とから構成され、前記変位検出体
   は、弾性変形によって電気抵抗が変化する超弾性体によ
   り構成されたことを特徴とする変位検出器。