KR940004825B1

KR940004825B1 - 위치 검출 장치

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Publication number: KR940004825B1
Application number: KR1019860003365A
Authority: KR
Inventors: 아즈마 무라가미; 유우지 가쓰라히라; 요시노리 다구찌
Original assignee: 가부시기가이샤 와꼬무; 후루다 모또오
Priority date: 1985-05-14
Filing date: 1986-04-30
Publication date: 1994-06-01
Also published as: CN1009971B; EP0204184A1; KR860009288A; JPS61260321A; EP0204184B1; US4709209A; JPH0350285B2; DE3665221D1; CN86103324A

Abstract

내용 없음.

Description

위치 검출 장치

제1도는 본 발명에 있어서의 X 방향 위치검출부의 구성설명도.

제2도는 자기 바이어스 대 전기기계 결합계수의 특성도.

제3도는 X방향 제2코일(5)에 발생하는 유도 기전력의 시간적 변화의 1예를 나타낸 선도.

제4도는 제1도의 X방향 위치검출부와 조합시켜 사용하는 Y방향 위치 검출부의 구성 설명도.

제5도는 위치검출장치의 검출부의 구성예를 나타낸 평면도.

제6도는 제5도의 A-A' 선에 따른 단면도.

제7도는 X방향 펄스 전류발생기(3), Y방향 펄스 전류 발생기(15)의 실시예를 나태낸 전기회로도.

제8도는 처리기(6)의 실시예를 나타낸 요부 블록도.

제9도는 제8도의 동작설명도.

제10도는 컴퓨터(71)가 실행하는 처리의 1예를 나타낸 플로챠트.

제11도는 유도전압에 의존하는 각 피이크점을 나타낸 파형도.

제12도는 유도전압의 레벨의 변화에 따라 검출레벨의 변화를 나타낸 파형도.

제13도는 역치(國値) 설정기를 나타낸 회로블럭 접속도.

제14도는 제13도의 회로 각부의 신호의 타임챠트.

제15도 (a),(b)는 유도전압의 피이크 레벨과 설정역치레벨과의 관계를 나타낸 파형도.

제16도는 유도전압 파형각부의 검출위치를 나타낸 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1a∼1d : 자왜전달매체 2 : X방향 제1코일

3 : 펄스전류발생기 4a∼4d : 바이어스용 자성체

5a∼5d : 제2코일 6 : 처리기

7 : 봉자석 8 : 송파기

9 : 수파기

본 발명은 위치 지정용 자기 발생기로 지정된 위치를 검출하는 장치에 관한 것으로, 특히 자왜전달매체를 전파하는 자왜진동파를 이용하여 위치저정용 자기 발생기와의 사이에서 아무런 타이밍 신호를 수수(授受)하지 않고 지정위치를 검출하는 위치 검출 장치에 관한 것이다.

종래의 이 종류의 장치는 예를들면 일본국 특공소 56-32668호 공보에서 볼 수 있는 바와같이 위치지정용 자기 발생기에서 순시적 자장 변동을 발생시켰을때부터 이 순시적 자장 변동에 의하여 자왜전달매체중에 발생한 자왜진동파가 자왜전달매체를 전파하여 자왜전달매체의 단부에 설치한 검출 코일에서 검출될 때까지의 시간을 처리장치에서 산출하고, 이 산출치로부터 위치 지정용 자기 발생기로 지정된 위치를 검출하는 것이 일반적인 것이었다. 그러나 이와같은 구성에서는 위치 지정용 자기 발생기로 순시적 자장 변동을 발생시킨 타이밍을 처리장치측에 통지할 필요성이 있으므로 위치 지정용 자기발생기를 신호선에 의하여 처리장치에 저속해둘 필요가 있어, 위치지정용 자기발생기의 이동범위, 취급이 현저하게 제한된다는 결점이 있음과 동시에, 그 응용 범위도 좁았었다.

본 발명의 주된 목적은 대략 서로 평행하게 배열된 복수의 자왜전달매체의 각각에 제1 및 제2의 코일을 권회(卷回)하고 이 두 개의 코일간에서 상기 자왜전달매체를 거쳐 신호를 수수(授受)하도록 구성하여, 위치지정용 자기 발생기를 장치의 어느부분에도 접속할 필요가 없게 하므로서 위치 지정용 자기 발생기의 이동에 따른 신호선 등의 부재(部材)의 이동을 완전히 제거하여, 취급이 극히 용이한 위치 검출장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제2목적은, 위치 지정용 자기 발생기에 의하여 자왜전달매체의 전기 기계 결합계수를 소정부의만을 변화시켜 위치지정을 하도록 하므로서 종래의 자왜 방식의 좌표 위치 검출장치와 같이 때때로 자석봉을 비벼붙혀 자왜전달매체를 자화시켜 두어야 한다는 번거로운 조작이 불필요한 위치검출장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제3의 목적은 자왜전달매체의 전기기계 결합계수가 수 Oe의 양에서 최대가 되는 것을 이용하여, 위치 지정용 자기 발생기는 검출면에 반드시 근접시킬 필요가 없이, 검출면의 상하 방향에서 수 cm이상 떨어져 있어도 대단히 높은 분해능으로 위치를 검출할 수 있는 위치 검출장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제4의 목적은 대략 서로 평행하게 배열되고 각각 적어도 1본(本)의 자왜전달매체로 이루어지는 복수개의 자와선속(束)에 제1 및 제2의 코일을 권회하고, 제2의 코일을 복수개의 자왜선속에 직열로 또한 동일 권회방법으로 권회함과 동시에, 자왜선속의 제1의 코일의 권회부분에 바이어스 자계를 가하는 복수개의 바이어스용 자성체를 설치하고, 복수개의 자왜선속의 대략 1/2의 자왜선속을 권회(卷回)하는 제2코일부분의 접속극성을 나머지의 자왜선속을 권회하는 제2의 코일 부분의 접속 극성과 역(逆)으로 하고, 또한 상기 대략 1/2의 자왜선속의 제1의 코일의 권회부분에 바이어스 자계를 가하는 바이어스용 자성체의 극성과 상기 나머지의 자왜선속의 제1코일 권회부분에 바이어스 자계를 가하는 바이어스용 자성체의 극성을 역으로 하므로서, 제1의 코일과 제2의 코일간의 전자유도 작용에 의하여 발생하는 유도 전압치를 작게하고 제1의 코일과 제2코일간을 좁게하여, 그 만큼 위치 검출 영역을 확대할 수 있는 위치 검출장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제5의 목적은 대략 서로 평행으로 배열된 복수의 자왜전달매체와, 이 복수의 자왜전달매체의 1단에 권회된 제1코일과, 상기 복수의 자왜전달매체의 넓은 범위에 걸쳐 권회된 제2코일과, 이 제2코일 또는 제1코일의 한쪽에 펄스 전류를 인가하여 상기 각 자왜전달매체에 자왜 진동파를 발생시키는 펄스전류발생기와, 자왜 진동파가 발생한후부터 상기 제1코일 또는 제2코일의 타측에서 얻어진 자왜 진동파에 의한 유도전압중, 설정 역치레벨을 초과한 전압이 얻어질 때까지의 시간을 검지하는 처리장치와, 상기 자왜전달매체의 국부적인 전기 기계 결합계수를 크게하는 자기를 발생하는 위치 지정용자기 발생기와, 상기 역치레벨을 설정하는 역치 설정기를 설치하고, 이 역치 설정기가 상기 유도전압의 피이크 레벨에 따라 역치 레벨이 변화하도록 한 위치 검출 장치를 제공하는데 있다.

본 위치 검출장치에 의하면 유효 영역을 한층 더 넓게 취할 수가 있을 뿐만 아니라 잡음등에 의하여 검출위치를 잘못 검출하는 가능성도 대단히 적어진다. 또한 위치검출 전압이 위치지정용 자기 발생기의 위치에 의하여 크게 변하더라도 좌표치를 정확하게 검출할 수가 있다. 또 조정, 검사가 용이해져서, 제조 능율이 향상한다.

또한 위치지정용 자기 발생기로서의 커어솔의 위치에 따라서 유도전압의 레벨이 가령 1/2 이하가 되었다 하더라도, 그 레벨의 변화에 의하여 직선성이 악화되는 일이 없다.

또한 커어솔로서 링형상의 자석이나 봉상 자석을 사용할 수도 있고 이 경우에 양자의 자계의 세기가 동일하지 않으나, 이들을 공용하는 경우에 레벨 조정상 하등의 문제가 발생하지 않는다는 효과를 얻을 수가 있다.

상기한 이외의 목적, 구성에 대해서는 이하의 설명에 의하여 명백해질 것이다. 이하 도면에 따라 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명 장치에 있어서의 X방향 위치 검출부의 구성 설명도이다. 도면에 있어서 1a∼1d는 자왜효과를 갖는 재료로 제작된 자왜전달매체이고, X방향을 따라 서로 대략 평행으로 배치된다. 자왜전달매체(1a∼1d)는 강자성체이면 어떠한 것이라도 사용할 수가 있으나, 강한 자왜진동파를 발생시키기 위하여 자왜효과가 큰 재료, 예를들면 철을 다량으로 함유하는 비정질합금이 특히 바람직하다. 또 자석을 접근시켜도 자화되기 어려운 보자력이 작은 재료가 바람직하다. 비정질 합금으로서는 예를들면 Fe₆₇Co₁₈B₁₄Si₁(원자%), Fe₈₁B_13.5Si_3.5C₂(원자%) 등이 사용된다. 자왜전달매체(1a∼1d)는 가늘고 긴 형상을 하고 있으며 그 단면은 직 4각형의 얇은 박대형상(薄帶狀) 또는 원형인 선형상(線狀)이 바람직하고, 박대형상인 경우, 폭은 수 mm 정도, 두께는 N μm∼수 10μm 정도가 제조도 용이하고 또한 특성도 양호하다. 비정질 합금은 제조상 두께가 20∼50μm의 얇은 것을 제작할 수 있으므로 이것을 박대형상 혹은 선형상으로 절단하면 된다.

본 실시예에서는 Fe₈₁B_13.5Si_3.5C₂(원자%) 로 이루어진 폭 2mm 두께 0.2mm의 자왜전달매체를 사용하고 있다.

2는 자왜전달매체(1a∼1d)의 1단에 공통으로 권회된 X방향 제1코일이고, 권회수는 도시한 예에서는 1회로되어 있으나, 1회 혹은 3회 이상으로 해도 좋다. 이 X방향 제1코일(2)은 순시적(瞬時的) 자장변동을 코일면에 수직으로 발생시켜 자왜전달매체(1a∼1d) 각각의 권회 부위에 자왜 진동파를 발생시키기 위한 것이고, 코일(2)의 1단(2b)은 자왜 진동파를 발생시키기에 충분한 펄스전류를 발생하는 펄스 전류 발생기(3)의 +단자에 접속되고, 그 타단(2a)은 -단자에 접속된다.

4a∼4d는 바이어스용 자성체이고, 자왜전달매체(1a∼1d)의 X방향 제1코일(2)의 권회 부분에 자왜전달매체(1a∼1d)의 길이 방향에 평행인 바이어스 자계를 가하기 위한 것이다. 이와같이 바이어스 자계를 연가하는 것은, 작은 전류로 큰 자왜 진동파의 발생을 가능하게 하기 위한 것이다. 즉 자왜전달매체(1a∼1d)의 전기 기계결합 계수는 예를들면 제2도에 나타낸 바와같이 소정 바이어스 자계일 때 최대가 되므로, 이와같은 자기 바이어스를 제1의 코일(2)의 권회 부분에 인가해 두므로서 효율좋게 자왜진동파를 발생할 수가 있다. 또한 비이어스용 자성체(4a,4c)의 극성과 바이어스용 자성체(4b,4d)의 극성은 반대이다. 그 이유는 후술한다.

또한 제1도에 있어서 자왜전달매체(1a∼1d)에 권회된 코일(5a∼5d)은 자왜전달매체(1a∼1d)를 전파하는 자왜진동파에 의한 유도전압을 검출하기 위한 것이고 자왜전달매체의 넓은 범위에 걸쳐 권회되고, 권회된 영역이 위치 검출영역이 된다. 권회 피치는 유도기전력을 높이기 위하여 큰 편이 바람직하며 예를들면 본 실시예에서는 평균 7터언/cm로 하고 있다.

각 코일(5a∼5d)의 권회방향은 모두 동일(좌방향 권회)하고, 코일(5a,5d)의 권선 종단(終端)간, 코일(5a,5d)의 권선 개시단(端)간, 코일(5c,5d)의 권선 종단(終端)간은 서로 접속되고, 코일(5a,5d)의 권선 개시단(端)은 처리기(6)의 X방향 입력 단자에 각각 접속된다. 즉 본실시예에서는 코일(5a∼5d)은 직열로 접속되고 인접하는 코일끼리는 접속의 극성이 역(逆)으로 되어 있다. 또한 코일(5a∼5d)에 의하여 X방향 제2코일(5)이 구성된다. 또 7은 위치 지정용 자기 발생기를 구성하는 자성제이고, 본 실시예에서는 직경 3mm, 길이 50mm의 봉(막대)자석을 사용하고 있다. 제1도에서는 이 봉자석(7)으로 지정된 X방향의 위치를 검출하고저 하는 것이다. 또 8은 측정 개시등의 지시를 처리기(6)에 통지하기 위한 초음파신호를 발생하는 송파기(送波器), 9는 이 초음파 신호를 수신하는 수파기이고, 본 실시예에서는 발신, 수신 겸용의 초음파 세라믹 마이크로폰을 양자에 사용하고 있다. 또한 송파기(8), 수파기(9)의 사용예에 관하여서는 다음에 상세히 설명한다.

지금 제1도에 있어서, 위치지정용 봉자석(7)이 N극을 아래로 하여 X방향 제1코일(2)의 코일면 중심으로부터 X축 방향의 거리 ι의 자왜전달매체(1a)상에 있고, 전기 기계결합계수가 커질정도의 자기를 바로 아래의 자왜전달매체(1a)의 일부에 가하고 있는 것으로 한다.

이와 같은 상태에서, X방향 펄스 전류 발생기(3)로부터 펄스 전류가 X방향 제1코일(2)에 인가되면, X방향 제1코일(2)에서 순시적 자장 변동이 발생하여 이것이 원인이 되어 자왜전달매체(1a∼1d)의 X방향 제1코일(2)의 권회부분에서 자왜진동파가 발생한다. 이 자왜진동파는 자왜전달매체(1a∼1d) 고유의 전파속도(약 5000w/초)로 자왜전달매체(1a∼1d)를 길이 방향을 따라 전파한다.

그리고 이 전파중에 자왜 진동파가 존재하는 자왜전달매체(1a∼1d)의 부분에서 그 부위의 전기기계 결합계수의 크기에 따라 기계적 에너지로부터 자기적 에너지로의 변환이 행해지고, 그로 인하여 X방향 제2코일(5)에 유도 기전력이 발생한다.

제3도는 X방향 제2코일(5)에 발생하는 유도기전력의 시간적 변화의 1예를 X방향 제1코일(2)에 펄스전류를 인가한 시각을 t=0로 하여 도시한 것이다.

도면에 나타낸 바와같이, 유도 기전력의 진폭은 시각 t=0 직후와 시각 t₀로부터 t₁∼t₂초 경과한 부근에서 커지고, 기타의 시각에서는 작아진다.

시각 t=0 직후에 유기 기전력의 진폭이 커지는 것은 X방향 제1코일(2)과 X방향 제2코일(5)간의 전자유도 작용에 의한 것이고 시각 t=t₁∼t₅에 있어서는 1사이클의 유도기전력(자왜선 진동파에 의한 유도전압)의 진폭이 커지는 것은 X방향 제2코일(2)의 권회부분에서 발생한 자왜 진동파가 자왜전달매체(1a)를 전파하여 위치지정용 봉자석(7)의 바로 밑의 부근에 도달하고, 그 밑부분에서 전기기계 결합 계수가 커졌기 때문이다. 위치 지정용 봉자석(7)을 자왜전달매체의 길이방향(X방향)을 따라 이동시키면 자왜 진동파에 의한 유도전압도 그에 따라 시간축상을 이동한다. 따라서 시각 t₀로부터 t₁∼t₂까지의 시간을 측정하므로서 위치지정용 봉자석(7)으로 지정된 X방향의 위치 즉, 거리(l)을 산출할 수가 있다. 위치를 산출하기 위한 전파시간으로서는 예를 들면 제3도에 나타낸 바와 같이 자왜 진동에 의한 유도전압의 진폭이 역치(E₁)보다 작아진 시점 t₃, 역치(E1) 보다 커진 시점 t₄를 사용해도 되고, 또 영교차점 t₅를 사용해도 좋다.

또한 제1도에 있어서 위치지정용 봉자석(7)을 자왜전달매체(1a∼1d)의 길이 방향에 수직인 방향(Y방향)으로 평행 이동시켜, 위치 지정용 봉자석(7)의 N극이 자왜전달매체(1a∼1d)의 위에 위치시켰을때도, 제3도와 동일한 유도전압을 얻을 수 있다. 이것은 코일(5a,5c)과 코일(5b,5d)의 접속 극성이 역(逆)이지만 바이어스용 자성체(4a∼4d)의 극성을 반대로 하였기 때문이다. 따라서 항상 동일 극성의 자왜 진동에 의한 유도전압을 취출할 수가 있어 검출 정밀도를 높일 수가 있다. 또 코일(5a,5c)과 코일(5b,5d)의 접속 극성을 반대(역)으로 하였기 때문에, X방향 제1코일(2)로부터 X방향 제2코일(5)에 직접 유도되는 제3도의 t₀직후의 유도전압은, 서로 상쇄되어 작아진다. 따라서 X방향 제1코일(2)과 X방향 제2코일(5)의 간격을 좁게 할 수가 있어 , 그만큼 위치 검출영역을 확대할 수가 있게 된다.

일반적으로 대략 1/2의 자왜전달매체에 권회되어 있는 X방향 제2코일 부분의 접속 구성을 다른 것과 반대(역)으로 하면 이 효과는 얻을 수가 있다.

또한 제1도의 구성에 있어서 위치 지정용 봉자석(7)이 자왜전달매체(1a)의 위치에 있을 경우, 위치 지정용 봉자석(7)의 극성 혹은 바이어스용 봉자적(4a)의 극성을 도면에 나타낸 것과는 반대(역)로 했을 경우, X방향 제1코일(2) 혹은 코일(5a)의 권회 방향을 역방향으로 했을 경우, 및 X방향 제1코일(2) 혹은 코일(5a)의 접속을 역극성으로 했을 경우, 어느 경우에 있어서도 자왜전동파에 의한 유도전압의 극성이 반전되는 것을 실험에 의하여 확인되었다.

따라서 제1도에 있어서 코일(5b, 5d)의 권회방향을 반대로 했을 경우에는, 바이어스용 자성체(4b,4d)의 극성을 역으로 하면, 항상 동일 극성의 자왜 진동에 의한 유도전압을 취출할 수가 있다.

단 이경우에는 X방향 제1코일(2)로부터 코일(5)에 직접 유도된 유도전압이 커진다. 또한 유도 기전력은 작아지거나 코일 5a∼5d를 병열로 접속하는 구성으로 해도 좋다.

제4도는 제1도의 X방향 위치검출부와 조합시켜 사용되는 Y방향 위치 검출부의 구성 설명도이고, 10a∼10b는 Y방향을 따라 서로 대략 평행으로 배열된 자왜전달매체, 11은 자왜전달매체(10a∼10d)의 1단에 공통으로 감겨진 Y방향 제1코일, 15는 Y방향 제1코일(11)에 펄스 전류를 인가하여 각 자왜전달매체(10a∼10d)에 동시에 자왜 진동파를 발생시키는 Y방향용 펄스전류 발생기, 12a∼12d는 자왜전달매체(10a∼10d)의 Y방향 제1코일(11)의 권회부분에 바이어스를 자계를 가하는 바이어스용 자성체, 13a∼13d는 자왜전달매체(10a∼10d)의 넓은 범위에 걸쳐 권회된 코일이다. 이 코일(13a∼13d)의 권선방향은 모두 동일(본 실시예에 있어서는 좌방향 권회)하고,이 코일(13a,13b)의 권성종단간, 코일(13b,13c)의 권선개시단간, 코일(13a,13d)의 권선종단간은 서로 접속되고 코일(13a,13d)의 권선 개시단은 처리기(6)의 Y방향용 입력단자에 접속된다. 즉 제1도와 마찬가지로 코일(13a∼13d)은 직열 접속되고, 인접한 코일끼리는 접속의 극성이 역으로 되어 있다. 또한 코일(13a∼13d)에 의하여 방향 제2코일이 구성된다.

제4도에 있어서의 Y방향 제1코일(11) 및 Y방향 제2코일(13)이 권회된 자왜전달매체(10a∼10d)는 다음에 상세히 설명하는 바와같이 제1도에 있어서의 X방향 제1코일(2) 및 X방향 제2코일(5)이 권회된 자왜전달매체(1a∼1d)에 가능한한 근접하도록 겹쳐지게 하고, 위치 지정용 자기 발생기로 지정된 Y방향의 위치를 검출하기 위한 것이다. 또한 각부의 구조 및 작용은 제1도와 동일하므로 설명은 생략한다.

제5도는 위치 검출장치의 검출부의 구조예를 나타내는 평면도, 제6도는 제5도 A-A'선에 따른 단면도이다. 도면에 나타낸 바와같이 자왜전달매체(1)를 수용한 X방향 제2코일(5)은 곽체(30)의 내부 저면에 설치한 홈에 합입되고, 그 위에 자왜전달매체(10)를 수용한 Y방향 제2코일(13)이 포개맞추어지고, 필요에 따라 접착제등으로 고정된다. X방향 제1코일(2), Y방향 제1코일(11)의 1단은 접지되고, 타단은 도선으로 외부로 도출시켜 X방향 펄스 전류 발생기(3), Y방향 펄스 전류 발생기(15)에 접속된다. 또 X방향 제2코일(5), Y방향 제2코일(13)의 1단은 접지되고, 타단은 도선으로 외부로 인출되어 처리기(6)에 접속된다. 바이어스용 자성체(4,12)는 자왜전달매체(1,10)의 단부(端部)에 대향하도록 곽체(30)의 내부 저면에 고정되어 있으나, 자왜전달매체(1,10)의 위쪽, 아래쪽, 옆쪽으로 병열로 배치해도 좋다. 곽체(30)에는 덮개(31)가 덮혀져 있고, 이 덮개(31)의 위치 지정용 봉자석(7)을 이동시키게 된다.

제7도는 X방향 펄스 전류 발생기(3), Y방향 펄스 전류 발생기(15)의 실시예를 나타낸 전기회로도이고, 콘덴서(50)를 저항(51,52)을 거쳐 전원(53)에 의하여 충전시켜둔 전하를 콘덴서(50)와 저항(52)의 직열회로에 병열로 접속시킨 다이리스터(54)를 온(ON)시키므로서 다이리스터(54) 및 저항(52)을 통하여 방전시켜 저항(52)의 단자전압을 제1코일(2)에 인가하도록 구성되어 있다. 또한 다이리스터(54)는 제1도의 처리기(6)로부터 트리거 펄스가 게이트에 인가되므로서 온(ON)이 된다.

제8도는 처리기(6)의 실시예를 나타낸 요부블럭도이다. 도면에 있어서 절환 스위치(60,61)는 위치 검출처리를 수동모드와 자동모드로 절환하기 의한 스위치로서, 서로 연동된다. 또 절환 스위치(62)는 수동 모드시에 X방향 위치 검출과 Y방향 위치 검출을 절환하기 위한 스위치이다. 또 트리거 수위치(63)는 수동 모드시에 측정위치를 지정하기 위한 스위치이다. 이하 각 모드의 동작을 설명한다.

수동모드

(X방향 위치 검출)

절환 스위치(62)를 접지측으로 절환하면 애널로그 멀티플랙서(64)는 X입력측으로 절환됨과 동시에, AND회로(65)가 폐(언트리거), AND회로(66)가 인버터(67)의 출력에 의하여 개(트리거)되어 X방향 위치검출이 가능하게 된다.

제1도에 도시한 송파기(8)로부터 측정 개시를 나타내는 초음파 신호, 예를들면 소정주파수의 연속 펄스상의 초음파 신호가 송신되면, 이 초음파 신호는 수파기(9)에서 수신되고, 연속 펄스상의 전기 신호로 변환된다. 이 연속 펄스신호는 증폭기(68)에서 증폭되고, 파형정형기(69)에서 파형정형된후, 출력버퍼회로(70)에 송출된다. 컴퓨터(71)는 출력버터회로(70)로부터 상기 연속 펄스 신호를 독출하여 측정 개시를 인식하나, 이 경우(수동 모드시)는 입력 버퍼 회로(72)에 대하여 아무런 신호도 출력하지 않는다

트리거 스위치(63)를 ON하면, 트리거 펄스 발생기(73)로부터 제9도(A)에 나타낸 바와같은 트리거 펄스가 출력된다. 이 트리거 펄스에 의하여 단안정 멀티 바이브레이터(74)가 기동하여 제9도(B)에 나타낸 바와같이 펄스폭이 약 10μsec인 펄스를 발생하고, 카운터(75)를 클리어 시킴과 동시에 R·S플립플롭(76)을 리세트한다.

R·S플립플롭(76)의

출력은 AND회로(77)에 게이트신호로 입력되고 있으므로 RS 플립플롭(76)이 리세트되면, 카운터(75)는 클럭 발진기(78) 의 클럭펄스(펄스 반복 주파수는 예를들면 100MHz)의 카운트를 개신한다. 또 단안정 멀티바이브레이터(74)의 출력은, AND회로(66)를 거쳐 X방향 펄스 전류 발생기(3)에 트리거 펄스로서 입력되어, X방향 제1코일(2)에 펄스 전류가 인가된다.

X방향 제2코일(5)에 발생하는 자왜 진동파에 의항 유도 기전력은, 애널로그 멀티플랙서(64)를 거쳐 증폭기(79)에서 증폭되고, 역치 설정기인 증록기(80)에 입력된다. 비교기(80)에 입력되는 자왜 진동파에 의한 유도 기전력이 예를들면 제9도(C)의 부호 a로 나타낸 것이라고 하면, 비교기(80)의 ＋입력단자에는 예를들면 동도면(C)의 부호 b로 나타낸 바와 같은 역치(國値)가 직류 전원(E1)으로부터 가해져 있으므로 비교기(80)는 애널로그 멀티플랙서(64)의 출력이 역치(b)보다 큰 기간동안 즉, 자왜진동파에 의한 유도전압의 정(正)극성 부분을 검출했을때에 제9d도에 나타낸 바와 같이 그 출력을 "1"로 한다. 비교기(80)의 출력은 R·S 플립플롭(76)을 세트하도록 구성되어 있고, 따라서 그

출력에 의하여 AND 회로(77)는 닫gu(內)지고, 카운터(75)는 그 계수 동작을 정지한다. 이와 같이 X방향 제2코일(5)에 자왜 진동파에 의한 유도 전압이 나타나면 카운터(75)는 계수 동작을 중지하기 때문에 최초의 트리거 펄스가 출력됐을때부터의 경과 시간을 카운터의 디지틀 값으로 알 수 있다. 또 이 값은 자왜진동파가 매초 약5000m의 속도로 진행하므로 X방향 제1코일(2)로부터 위치 지정용 자성체(7)까지의 방향의 거리에 대응한 것이된다. 이와같이 하여 디지틀 값으로 얻어진 X방향 위치데이터는 출력 버퍼회로(70)를 거쳐 디지틀 수자 표시기(81)에 입력되어 디지틀 값으로 표시되고, 컴퓨터(71)에 입력되어 처리된다.

(Y방향 위치 검출 장치)

절환 스위치(62)를 ＋V_b측으로 절환하면 애널로그 멀티플랙서(64)는 Y입력층, 즉 Y방향 제2코일(13)측으로 절환됨과 동시에 AND 회로(65)가 개(開), AND 회로(66)가 폐(閉)가 되므로 Y방향 펄스 전류 발생기(15)가 작동하여 Y방향의 위치 검출이 가능해진다. Y방향 위치 검출 처리의 동작은 Y방향의 경우와 동일하게 처리된다.

자동모드

자동모드시에는 절환 스위치(60,61)는 AUTO 측으로 절환되어 있고, 컴퓨터(71)는 출력버퍼회로(70)를 거쳐 파형정형기(69)의 출력을 독출하여 입력버퍼회로(72)를 거쳐 단안정 멀티바이브레이터(74)에 기동 펄스를 출력하고, 또 AND 회로(65,66)의 개폐, 카운터(75)의 클리어상태를 제어하게 된다.

제10도는 자동모드시에 컴퓨터(71)가 실행하는 처리의 1예를 나타낸 플로챠트이다.

도면에 나타난 바와 같이 컴퓨터(71)는 파형정형기(69)로부터 측정개시의 신호가 출력되면(S₁), 입력버퍼회로(72)를 거쳐 "0"의 XY 절환 지정 출력을 주변 회로에 출력함과 동시에, 단안정 멀티바이브레이터(74)에 트리거 펄스를 송출하고, X방향의 위치 측정을 개시한다(S₂,S₃).

다음에 컴퓨터(71)는 R·S플립플롭(76)의

출력을 감시하고(S₄),

출력이 "0"이 되면 버퍼 회로(70)를 거쳐 커운터(75)의 내용을 독출하고(S₅), X방향의 위치를 도시하지 않은 메모리 등에 기억시킨다.

다음에 Y방향의 위치검출을 하기 위하여 XY 절환 지정출력을 "1"로 하고 (S₆), 단안정 멀티바이브레이터(74)에 트리거 펄스를 출력한다(S₇), 그리고 RS 플립풀롭(75)의

출력을 감시하고(S₈),

출력이 "0"이되면 출력 버퍼 회로(70)를 거쳐 카운터(75)의 내용을 독출한다.

측정개시의 신호가 파형정형기(69)로부터 계속 출력되고 있으며, 다음의 X,Y 방향의 위치 검출이 상기한 바와같이 연속적으로 행해진다. 또한 이때에 동일한 X 및 Y방향의 위치가 연속적으로 독출됐을 경우에는 뒤에 독출한 값은 기억하지 않도록 해도 좋다.

여기서 제9도에 나타낸 바와 같이 상기 실시예에서는 시간에 따라 변화하는 검출레벨이 일정 역치 레벨(b)을 초과했을 때 위치를 시각으로 검출한다.

따라서 유도기전력 파형의 피이크 전압이 역치 레벨(b)보다 작을때에는 상기 위치 검출이 이루어지지 않는다. 또 제3도에도 나타낸 바와 같이 위치 지정용 자석이 놓여 있는 위치를 자왜 진동파가 통과하는 시각에서는 큰 유도 기전력 파형이 발생하나, 그 이외의 시각에서도 유도기전력의 레벨에 일정 역치 레벨을 초과했을 경우에는 그 시각에서 클럭펄스의 계수를 정지하기 때문에 검출위치를 잘못 검출하게 된다.

이와 같은 일이 생기는 원인으로 다음과 같은 현상이 있다.

먼저 첫째로 자왜진동파는 전파됨에 따라 감쇄되어 가기 때문에 여자측에 가까운 곳에 비하여 종단측에서는 검출전압이 작아진다. 둘째로 여자부분으로부터 동일한 거리에 있더라고, 중앙부분에 비교하여 양단부에서는 검출전압이 작아진다. 셋째로 검출파형은 제3도에 나타낸 바와같은 것이기는 하나, 위치 지정용 좌석이 놓여있는 위치에 상당하는 시각 이외의 검출전압은 영(零)이어야 할 것이 바람직하다. 그러나 실제로는 위치 지정용 자석에 의한 검출전압의 5% 정도의 레벨의 파를 포함하고 있고, 그 크기는 비정질의 특성에 의하여 결정되고, 많은 것에서는 10%∼30% 정도가 되는 것도 있다. 이것은 그 장치 자체의 원인에 의한 불필요한 전압이지만, 그 이외에도 외부로부터의 전자 유도에 의한 잡음 성분이 중첩되거나, 또는 이 장치를 놓는 장소의 자계가 균일하지 않은 경우에는, 검출파형에 혼난이 생긴다.

이와 같이 위치지정용 자석이외의 원인에 의한 검출전압을 총괄하여 여기서는 "잡음"이라고 칭한다. 넷째로 검출파형은 제11도에 나타낸 바와같이 복수의 피이크점을 갖고 있으며, 최대의 신호인 V₂의 피이크 점의 파를 검출하는 쪽이 S/N는 좋다. 이때 역치레벨 V₁은 V₁<V_T<V₂로 할 필요가 있다. 즉 역치 레벨 V₂보다 크게 설정되어 있을때는 위치검출은 할 수가 없고, 또 V₁보다 작게 설정되는 경우는, 검출 위치가 틀려버린다.

즉 제11도의 V₁에 잡음이 겹쳐져 역치레벨을 초과하게 되면, 검출위치가 틀리게 된다.

또 유효영역의 주변부에서 검출파형이 작아져서 역치레벨보다 작아지면 위치검출은 할 수 없다.

상기 실시예에서는 또 하나의 문제점으로서 검출파형의 레벨의 변화로 인하여 독출정밀도가 열화(劣化)한다는 것 등을 들수가 있다.

제12도의 실선으로 도시한 파형은, 검출전압이 비교적 큰 때의 검출파형이고, 이 경우 일정 역치 레벨 V_T를 초과한 시각 t₁에서 클럭 펄스의 계수를 정지한다. 또 동 도면에서 점선으로 나타낸 파형은 검출전압이 비교적 작을때의 검출파형이고, 역치 레벨 V_T를 초과한 시각 t₂에서 클럭 펄스의 계수를 정지한다. 따라서 유효 영역내에서 이와같은 검출전압의 차가 있으면, 정확한 위치를 검출할 수가 없고, t₁과 t₂의 차가 있으면 △t에 해당하는 거리의 차를 발생한다.

제13도는 상기 실시예의 문제점을 해결한 제2의 실시예의 요부가되는 회로 블록 접속도이다. 도면에서 80C는 비교기이고, 그 일측 입력단자에는, 제2코일(5),(13)에 유도되는 전압이 입력되고, 타측의 입력단자에는 분압 저항(R₁,R₂)의 접속의 중점이 접속되어 있다. 93은 역치 설정기로서의 피이크 유지회로이고, 이것에 입력되는 상기 유도전압에 따라 변화하는 역치 전압을 출력하고, 이 출력전압을 상기 저항(R₁,R₂)에 의하여 분압하여 비교기(80C)에 입력시킨다. 또 이 피이크 유지회로(93)는 샘플게이트 펄스의 입력단자(SG) 및 리세트 펄스의 입력단자(RS)를 갖는다. 기타의 구성은 상기 실시예와 동일하다.

다음에 이 회로의 동작을 제14도의 회로 각부의 신호를 참조하면서 설명한다. 또한 이 실시예에서는 종래 1회의 좌표치 측정에서는 1좌표축에 대하여 자왜 진동 발생용 펄스가 1회 출력되는데에 대하여 본 실시예에서는 동일한 펄스가 2회 출력된 후에 1회의 측정 데이터가 얻어지는 점이 특징이다.

제14도에 따라 설명하면, 먼저 펄스 전류 발생기(3) 또는 (15)로부터 첫 번째의 펄스가 출력됐을때는 카운터 회로(75)는 동작하지 않고 샘플게이트 펄스의 기간에 있어서의 자왜진동파에 의한 검출파형의 피이크레벨을 유지하도록 피이크 유지회로(93)가 동작한다. 이어서 두 번째의 펄스가 출력된 후에 카운터(75)가 동작하여 클럭 펄스의 수를 계수한다. 그리고 자왜 진동파의 소정 역치 레벨을 했을때에 클럭 펄스의 계수를 정지하게 되나, 이때의 역치레벨은 첫 번째의 펄스가 출력된 다음 그 자왜 진동파에 의한 검출파형의 피이크치를 유지하므로서 얻어진 피이크 유지회로(93)의 출력전압에 의하여 얻어지는 것이다. 즉 첫 번째의 펄스가 출력된 후의 샘플 게이트 펄스의 설정기간에 있어서의 검출파형의 가장 높을 레벨의 전압이 유지되어 저항(R₁,R₂)에 의한 분압비에 의하여 얻어진 값의 직류전압이 비교기(80C)에 비교전압으로 입력된다. 이 직류전압은 첫 번째의 펄스에 의한 자왜 진동파의 검출파형이 피이크 점에 도달한 시각으로부터 두 번째의 펄스가 출력된 다음 데이터의 독출이 종료되고, 다시 다음번의 측정을 위하여 첫 번째의 펄스가 출력될때까지 유지된다. 파이크 유지회로(93)의 리세트 펄스는, 이 기간에 있어서는 그때까지 유지되어 있었던 피이크 전압을 제로(ZERO)로 세트한다. 또한 제14도에 있어서의 리세트 펄스, 샘플 게이트 펄스, 카운터 리세트 펄스는 하드웨어 또는 소프트웨어에 의하여 생성된다.

이와 같이 첫 번째의 펄스에 의하여 얻어지는 유도전압의 피이크치가 저항(R₁,R₂)에 의한 분압에 의하여 그 피이크치의 일정비율의 전압으로 즉 역치 레벨로서 설정되기 때문에 유도전압의 피이크치가 작더라도 그것의 검출은 가능하다.

제15도(a), (b)는 각각 유도전압이 큰 경우와 작은 경우에 있어서의 피이크 레벨과의 관계를 나타낸 것이다. 도면에서 VP, VP'는 유도전압의 피이크레벨, VT, VT'는 역치 레벨이고, 이들은 다음식과 같은 관계를 갖는다.

VT/VP=VT'/VP'=R₂/(R₁＋R₂)

또한 역치 레벨이 피이크 전압에 따라 변하기 때문에 역치레벨을 파형의 선단에 가까운 부분에 설정할 수도 있고, 이 경우 잡음등에 의하여 검출위치를 오검출한다는 가능성은 종래에 비하여 대단히 적어진다. 이와같이 하여 유효영역내에서 파형의 진폭이 크게 다른 경우에도 상기 유도전압의 검출이 확실하게 행해진다.

또한 상기 제1의 실시예에서는 역치레벨이 고정되어 있었으므로 그 역치 레벨 또는 이것과 비교해야할 입력전압의 증폭도를 조정하는데 시간이 걸리고, 번잡스러운 작업이 수반되었으나, 본 방식에서는 잡음의 대소나, 파형의 대소의 차는 종래만큼 염려할 필요가 없고, 커어솔을 유효영역의 중앙 부근에 두었을때의 입력레벨, 역치레벨이 대략 규정치가 되도록 조정하기만 하면된다. 또한 유저압의 검출은 제16도와 같은 파형의 C점 부근을 검출하는 경우에는 제13도의 회로를 그대로 사용할 수가 있으나, 제16도의 a점, b점, d점, e점, f점에서 검출하는 경우에도, 각각의 대응하는 검출회로(도시생략)에 제13도의 회로를 조합시켜 사용하므로서 동일 효과를 얻을 수가 있다.

Claims

서로 대략 평행으로 배열된 복수의 자왜전달매체와, 이 자왜전달매체의 각각의 1단에 권회된 제1의 코일과, 이 각각의 자왜전달매체의 넓은 범위에 걸쳐 권회된 제2코일과, 이 제2코일 또는 상기 제1의 코일중 어느 한쪽에 펄스 전류를 인가하여 자왜전달매체에 자왜진동파를 발생시키는 펄스 전류발생기와, 자왜진동파가 발생하고 나서 상기 제1의 코일 또는 제2의 코일의 다른쪽에 자왜진동파에 의한 유도전압이 나타나기까지의 시간을 검지하는 처리기와, 장치의 어느부분과도 접속되지 않은 위치 지정용 자기 발생기를 구비한 것을 특징으로 하는 위치 검출장치.
제1항에 있어서, 자왜전달매체를 비정질 합금으로 구성한 것을 특징으로 한 위치검출장치.
제1항에 있어서, 자왜전달매체의 길이 방향에 평행인 바이어스 자계를 가하는 바이어스용 자성체를 구비한 것을 특징으로 하는 위치검출장치.
서로 대략 평행으로 배열되고 각각이 적어도 1본의 자왜전달매체로 이루어진 복수개의 자왜선속(線束)과, 이 복수개의 자왜선속의 1단에 공통으로 권회된 제1의 코일과, 상기 복수개의 자왜선속의 넓은 범위에 걸쳐 직열로 또한 동일 권회 방향으로 권회된 제2의 코일과, 이 제2의 코일 또는 상기 제1의 코일의 한쪽에 펄스전류를 인가하여 상기 각 자왜전달매체에 동시에 자왜 진동파를 발생시키는 펄스전류 발생기와, 이 자왜진동파가 발생한 다음 상기 제1의 코일 또는 제2의 코일의 다른쪽에 자왜진동파에 의한 유도전압이 나타나기 까지의 시간을 검지하는 처리기와, 상기 자왜선속의 제1의 코일의 권회부분에 바이어스 자계를 가하는 복수개의 바이어스용 자성체와, 장치의 어느 부분과도 접속되어 있지 않은 위치지정용 자기 발생기를 구비하고, 상기 복수개의 자왜선속의 대략 1/2의 자왜선속을 권회하는 제2의 코일 부분의 접속 극성과, 나머지 자왜선속을 권회하는 제2의 코일 부분의 접속 극성이 역(逆)이고, 또한 상기 대략 1/2의 자왜선속의 제1의 코일의 권회부분에 바이러스 자계를 가하는 상기 바이어스용 자성체의 극성과 상기 나머지의 자왜선속의 제1의 코일의 권회부분에 바이어스 자계를 가하는 상기 바이어스용 자성체의 극성이 역으로 된 것을 특징으로 하는 위치검출장치.
서로 대략 평행으로 배열된 복수의 자왜전달매체와, 이 복수의 자왜전달매체의 1단에 권회된 제1코일과, 상기 복수의 자왜전달매체의 넓은 범위에 걸쳐 권회된 제2코일과, 이 제2코일 또는 제1코일의 한쪽에 펄스 전류를 인가하여 상기 자왜전달매체에 자왜 진동파를 발생시키는 펄스전류 발생기와, 이 자왜진동파가 발생한 후 상기 제1코일 또는 제2코일의 다른쪽에 얻어진 자왜진동파에 의한 유도전압중, 설정역치 레벨을 초과한 전압이 얻어지기 까지의 시간을 검지하는 처리장치와, 상기 자왜전달매체의 국부적인 전기기계 결합 계수를 크게하는 자기를 발생하는 위치 지정용 자기 발생기를 구비한 위치 검출 장치에 있어서, 상기 역치 레벨을 설정하는 역치 설정기를 설치하고, 이 역치 설정기가 상기 유도전압의 피이크 레벨에 따라 역치 레벨을 변화시키도록 한 것을 특징으로 하는 위치검출장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 자기 전달매체를 비정질 합금으로 구성한 것을 특징으로 하는 위치검출장치.
제5항에 있어서, 자왜전달매체의 길이방향에 평행인 바이어스 자계를 가하는 바이어스용 자성체를 구비한 것을 특징으로 하는 위치검출장치.