JP3672641B2 - 変位検出のための基準位置設定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、物体の変位を検出する際の検出基準位置を設定する基準位置設定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、はりの撓み試験や構造物の強度試験等のように、負荷が作用する物体の変位量を測定する場合には、物体の負荷作用点に測定器をセットし、無負荷の状態の負荷作用点の位置を基準に負荷を与えた時の負荷作用点の位置を検出してその点の変位を測定する。
【０００３】
従来、このような変位量の測定は、無負荷の状態の測定対象物に測定器をセットした際のその測定器の表示値と、負荷を与えた時の測定器の表示値との差を演算して求めたり、測定対象物に測定器をセットした際に測定器の表示値をリセットしてゼロ調節することにより行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような変位量の測定等を行う場合に、従来のように、無負荷状態での測定値と負荷をかけた時の測定値との差を演算によって求める方法では、直接的に変位を求めることが出来ず演算が面倒であったり、測定誤差が生ずる虞がある。また、測定対象物に測定器をセットした際に測定器の表示値をリセットする方法では、その操作が煩雑である。
【０００５】
そして、もし、測定値の演算や測定器の表示値のリセットを行わない場合には、測定対象物が無負荷の状態のときに表示値がゼロになるように、測定器を慎重にセットしなければならない。
【０００６】
また、ベルトコンベアによって搬送されてくる製品に順次負荷を与えていって、その負荷作用点の変位量を検出することにより、その製品が一定の強度を有しているか否かを検査する品質検査等を自動的に行おうとするような場合には、次々に流れてくる製品毎に検出器を短時間でセットして変位量の検出を行う必要が有るが、従来のような変位量の検出の方法では、短時間で検出器を製品にセットしその表示値の調節等を行って検出を開始するのは難しい。特に、検査対象物の寸法にばらつきがあるような場合には、測定器をセットして各製品毎に変位量検出のための基準位置を設定するのは困難である。
【０００７】
この発明は、上記のような従来の変位量の検出における問題点を解決するためになされたものである。すなわち、この発明は、物体の変位量を検出する際に、検出のための基準位置を容易に設定することが出来るとともに、検出対象物の寸法にばらつきがあるような場合であっても、その寸法のばらつきに追従して短時間における変位量の検出を可能にする基準位置設定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
さらに、この発明は、変位検出値の誤差が少なく、しかも簡易な構成の基準位置設定装置を提供することを目的とする。
またさらに、この発明は、変位検出対象物の複数の変位検出部位における変位を検出することが出来る基準位置設定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための第１の発明は、基台と、この基台に対し接離自在に設けられるとともに変位検出器用取付け部を有する可動台と、基台に固定されるとともに可動部が可動台に連結されてこの可動台を基台に対して接離させる駆動部材と、可動台に対し基台と反対側に配置され可動台の基台に対する接離方向と同一方向に接離自在に設けられた当接部と、この当接部と可動台との間に介装されて当接部を可動台から離間する方向に付勢するとともに駆動部材の基台から可動台を離間させる力よりも大きい付勢力を有する付勢部材と、可動台に当接部の接離方向に沿って軸線が延びるようにスライド自在に取付けられ、一端部が当接部に連結されて当接部と一体的にスライドされることにより他端部が前記変位検出器用取付け部に対してその位置を変化させるスライド部材と、駆動部材を任意の位置でロックするロック部とを備え、スライド部材の軸方向の変位を検出する変位検出器が変位検出器用取付け部に取付け自在であることを特徴としている。
【００１０】
上記第１の発明による変位検出のための基準位置設定装置は、他の装置のフレーム等に基台が固定され、可動台に設けられた変位検出器用取付け部に変位検出器が取り付けられて使用される。このとき、基台は、当接部の移動方向が変位を検出しようとする変位検出対象物の部位に作用する負荷の作用方向と一致するように取り付けられる。また、変位検出器用取付け部には、例えば、近接センサ，ダイヤルゲージおよびリニアエンコーダ等が取り付けられる。
【００１１】
そして、変位検出対象物の変位検出部位が基準位置設定装置の当接部に対向するとともに当接部から離間した位置に位置決めされると、駆動部材が駆動されてその可動部を介して可動台が基台から離間する方向にスライドされる。この可動台のスライドによって、当接部が変位検出対象物の変位検出部位に接近して当接される。
【００１２】
このとき、この当接部と可動台との間に介装されて当接部を可動台から離間する方向に付勢する付勢部材の付勢力が駆動部材の基台から可動台を離間させる力よりも大きくなるように設定されているので、当接部が変位検出対象物の変位検出部位に当接すると可動台の移動が停止する。このとき、当接部が可動台に接近することはない。この状態でロック部によって駆動部材がロックされることにより、可動台がその位置に固定される。
【００１３】
この後、変位検出対象物の変位検出部位に負荷が作用されると、この変位検出部位の変位に伴って、当接部が付勢部材の付勢力に抗して可動台に接近する方向に変位し、この当接部の変位に伴ってスライド部材が可動台に対してスライドしてその他端部の変位検出器用取付け部に対する位置関係が変化する。このスライド部材の変位検出器用取付け部に対する位置関係の変化を変位検出器によって検出することにより、変位検出対象物の変位検出部位における変位が検出される。
【００１４】
前記目的を達成するための第２の発明は、上記第１の発明の構成に加えて、スライド部材が、可動台の基台に対する接離方向と同一方向に沿って可動台に対して接離するように当接部をガイドするガイドシャフトであることを特徴としている。
【００１５】
上記第２の発明による変位検出のための基準位置設定装置は、上記第１の発明のスライド部材が、当接部を可動台の移動方向と同一方向にガイドするガイドシャフトによって構成されていることにより、当接部が変位検出対象物に当接され変位検出部位に負荷が作用された際に、当接部が可動台に対して可動台の基台に対する接離方向と同一方向にスライドするようにガイドされる。
【００１６】
前記目的を達成するための第３の発明は、前記第１の発明の構成に加えて、当接部が複数配置され、付勢部材がそれぞれの当接部と可動台との間に介装され、スライド部材がそれぞれの当接部毎に可動台にスライド自在に取付けられ、変位検出器の取付け部がそれぞれの当接部毎に設けられていることを特徴としている。
【００１７】
上記第３の発明による変位検出のための基準位置設定装置は、複数配置された当接部を同時に変位検出対象物に当接させ、それぞれの変位検出部位に負荷を作用させれば、それぞれの変位検出部位における変位が個別に検出される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の最も好ましいと思われる実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１および２は、この発明による基準位置設定装置をパレットのがたつきを検知する場合に適用した実施例を示したものである。この実施例の基準位置設定装置は、以下に説明するように、検査対象物であるパレットに対して負荷を二箇所に作用させてそのがたつきを検知するようになっているのに対応して、変位検出部ａを二組備えているものである。
【００２０】
図１および２において、基準位置設定装置Ａは左右対称に構成されており、基板（基台）１の両側にそれぞれ一対のガイドシャフト２が基板１を貫通した状態で上下動自在に取り付けられている。そして、ガイドシャフト２の下端に昇降フレーム（可動台）３が固定され、このガイドシャフト２によって昇降フレーム３が、基板１に対して平行状態を保持したまま上下方向にガイドされるようになっている。
【００２１】
基板１の上面には、一対のガイドシャフト２の中間位置に、軸線方向がガイドシャフト２と平行になるようにシリンダ（駆動部材）４が固定されている。そして、このシリンダ４のピストンロッド（可動部）４Ａが基板１の下面から下向きに突出し、その下端部が昇降フレーム３の上面中央部に固定されていて、このシリンダ４の作動により昇降フレーム３が基板１に対して上下動されるようになっている。このシリンダ４は、空気圧式であっても油圧式であってもよい。
【００２２】
シリンダ４は図３および４に示されるようなロック部４Ｂを有し、このロック部４Ｂによってピストンロッド４Ａが任意の位置でロック出来るようになっている。図３はロック部４Ｂのロック開放状態を、図４はロック部４Ｂのロック状態を示している。
【００２３】
このシリンダ４のロック部４Ｂは、ケーシング４ａ内にピストンロッド４Ａに外嵌されたブレーキピストン４ｂを有し、このブレーキピストン４ｂがポート１４ａとポート１４ｂから導入される空気圧によってピストンロッド４Ａに沿って上下動するようになっている。
【００２４】
そして、図３のロック開放状態においては、ブレーキピストン４ｂが図において下降位置に在り、この状態でポート１４ｂから空気圧が導入されると、この空気圧によって付勢されて上昇される。ブレーキピストン４ｂが上昇されると、図４に示されるように、ケーシング４ａ内に回動自在に取り付けられたブレーキアーム４ｃが、その一端部をブレーキピストン４ｂのテーパ部４ｂ’により外側方向に付勢されることによって回動される。
【００２５】
このブレーキアーム４ｃの回動によって、アームの他端部がピストンロッド４Ａの外周に巻回されたブレーキシュー４ｄをピストンロッド４Ａに押圧して、ピストンロッド４Ａをロックする。
【００２６】
このピストンロッド４Ａのロック状態は、ポート１４ａから導入される空気圧によって、ブレーキピストン４ｂが下降されることにより解除される。
昇降フレーム３の両端部は、それぞれ一対ずつのガイドシャフト（スライド部材）５が昇降フレーム３を貫通した状態で上下動自在に取り付けられ、このガイドシャフト５の下端に昇降板６が固定されていて、ガイドシャフト５によって昇降板６が昇降フレーム３に対して平行状態を保持したまま上下方向にガイドされるようになっている。
【００２７】
昇降板６と昇降フレーム３との間には、ばね（付勢部材）７が、それぞれ中心をガイドシャフト５に挿通された状態で介装されていて、昇降板６を昇降フレーム３に対して下方向に付勢している。このばね７のばね力Ｆ１は、シリンダ４によって昇降フレーム３を下方向に押す力Ｆ２よりも大きくなるように設定されている（図５参照）。
【００２８】
昇降板６には、一対のガイドシャフト５の中間位置に、ロッド８が、ガイドシャフト５の軸方向と平行にかつ下端部が昇降板６の下方に突出した状態で固定されていて、このロッド８の下端に後述する検査対象物であるパレットＰに当接される当接部８Ａが形成されている。
【００２９】
昇降フレーム３の上面には、それぞれ一対のガイドシャフト５の間に、センサ取付板（変位検出器用取付け部）９が立設されており、このセンサ取付板９の上端部に近接センサ（変位検出器）１０が取り付けられている。また、それぞれ一対のガイドシャフト５のうち一方のシャフトの上端に検出子１１が取り付けられていて、この検出子１１がガイドシャフト５の上昇に伴って近接センサ１０に接近すると、その上昇が近接センサ１０によって検知されるようになっている。
【００３０】
この近接センサ１０によって検知されるまでの検出子１１の上昇高さ、すなわち検査対象物の負荷作用点の変位量は、それぞれ検査対象物に対応して設定される。ここでは、後述するように、パレットＰの表エッジボードｐ１に負荷を与えた時の表エッジボードｐ１の浮上がり許容量に設定される。
【００３１】
次に、上記基準位置設定装置Ａの使用方法を説明する。
上記基準位置設定装置Ａは、パレットＰを搬送するコンベアベルト（図示せず）の側方部に配置された本体フレームＦの上縁部に基板１が固定されることによって、コンベアベルトの側部上方に位置するように配置される。このとき、基板１は、シリンダ４が鉛直向き（したがってガイドシャフト２，ガイドシャフト５およびロッド８も鉛直向き）になるように固定される。
【００３２】
そして、検査対象物であるパレットＰがベルトコンベアによって搬送され、基準位置設定装置Ａの下方部に位置決めされると、シリンダ４が作動され、ピストンロッド４Ａが下方に向って突き出されて、昇降フレーム３がガイドシャフト２によってガイドされながら水平状態を保ったまま下降される。そして、この昇降フレーム３の下降によって、ロッド８の当接部８ＡがパレットＰの表エッジボードｐ１の上面に当接される。
【００３３】
図５に、ロッド８の当接部８ＡがパレットＰの表エッジボードｐ１の上面に当接されている状態が示されている。この図５において、シリンダ４が昇降フレーム３を下方向に押す力Ｆ２は、前述したように、ばね７のばね力Ｆ１よりも小さいので、当接部８Ａが下降してパレットＰの表エッジボードｐ１に当接した際に、ばね７が圧縮されることはない。したがって、パレットＰの表エッジボードｐ１の高さにばらつきがあっても、当接部８ＡがパレットＰの上面に当接されると、昇降フレーム３と昇降板６との間隔が変化することはなく、昇降フレーム３の下降が停止する。
【００３４】
この昇降フレーム３の下降が停止した状態でシリンダ４のピストンロッド４Ａを、ロック部４Ｂのポート１４ｂに空気圧を導入してロックすることにより、後述するように、パレットＰの表エッジボードｐ１に負荷を作用させた時のボードの変位検出の際の検出基準位置が設定される。
【００３５】
上記のように、シリンダ４のピストンロッド４Ａをロックした後、適宜手段により、パレットＰの裏けた板ｐ２を固定するとともに、表エッジボードｐ１のロッド８の当接部８Ａが当接している位置の裏面に垂直上向きに負荷Ｆ３を作用させる。この表エッジボードｐ１に作用される負荷Ｆ３の大きさは、ばね７のばね力Ｆ１よりも大きく、また裏けた板ｐ２を固定する力Ｆ４よりも小さくなるように設定される。
【００３６】
また、表エッジボードｐ１に負荷Ｆ３を作用させた時に昇降フレーム３が上昇しないような力Ｆ５によって、シリンダ４のピストンロッド４Ａが固定されている。
【００３７】
上記のように、パレットＰの表エッジボードｐ１に負荷を作用する手段としては、図６に示すように、互いに平行な一対のブラケットＢ１およびＢ２を水平方向に進退自在に配置し、この一対のブラケットＢ１およびＢ２を前進させてパレットＰの表エッジボードｐ１と裏けた板ｐ２との間に進入させ、その後、この一対のブラケットＢ１およびＢ２を互いに離間する方向にスライドさせ、下側のブラケットＢ２によって裏けた板ｐ２を押えて固定した後、上側のブラケットＢ１によって表エッジボードｐ１を持ち上げるようにして負荷を与えるような機構のものが考えられる。
【００３８】
この負荷Ｆ３を表エッジボードｐ１に作用させることによって、パレットＰの表エッジボードｐ１とブロックｐ３との間にがたつきがある場合には、表エッジボードｐ１がブロックｐ３から浮き上がり、上方に変位して、昇降板６およびガイドシャフト５をばね７に抗して上方に上昇させる。
【００３９】
このガイドシャフト５の上昇量、すなわち表エッジボードｐ１の浮き上がり量があらかじめ設定されている許容量よりも大きい時には、検出子１１が近接センサ１０によって検知され、図示しないランプの点灯やブザーの作動等の手段により、表エッジボードｐ１のがたつきが検出される。
【００４０】
以上のような作動が終了すると、表エッジボードｐ１への負荷が解除された後、シリンダ４のロック部４Ｂのポート１４ａに空気圧が導入されることによりピストンロッド４Ａのロックが解除された後、ピストンロッド４Ａが引き込まれる方向にシリンダ４が作動される。これによって、昇降フレーム３がもとの待機位置まで上昇される。そして昇降板６は、ばね７によって付勢されることにより、昇降フレーム３に対して相対的に下降され、もとの待機位置に復帰される。
【００４１】
以上の実施例においては、基準位置設定装置ＡをパレットＰのがたつき検出に使用し、負荷を作用させた際のパレットＰの表エッジボードｐ１の変位を近接センサ１０によって検出しているが、近接センサ１０の代りにダイヤルゲージやリニアエンコーダ等の測定器を昇降フレーム３とガイドシャフト５間に設置して、表エッジボードｐ１の変位量を計量的に測定することも出来る。
【００４２】
また、上記実施例においては、負荷の作用点に対応して、基準位置設定装置Ａが変位検出部ａを二組備えているが、この変位検出部ａは、図７に示されるように一組であってもよい。
【００４３】
図７において、基準位置設定装置Ａ’は、基板（基台）２１の両側に一対のガイドシャフト２２が基板２１を貫通した状態で上下動自在に取り付けられている。そして、ガイドシャフト２２の下端に昇降フレーム（可動台）２３が固定され、ガイドシャフト２２によって昇降フレーム２３が、基板２１に対して平行状態を保持したまま上下方向にガイドされるようになっている。
【００４４】
基板２１の上面には、一対のガイドシャフト２２の中間位置に、ガイドシャフト２２と軸線方向が平行になるようにシリンダ（駆動部材）２４が固定されている。そして、このシリンダ２４のピストンロッド（可動部）２４Ａが基板２１の下面から下向きに突出し、その下端部が昇降フレーム２３の上面中央部に固定されていて、このシリンダ２４の作動により昇降フレーム２３が基板２１に対して上下動されるようになっている。
【００４５】
ここまでの構造は、図１および２の基準位置設定装置Ａとほぼ同様である。
昇降フレーム２３のピストンロッド２４Ａの取付け位置とガイドシャフト２２の取付け位置との間に、それぞれ、ガイドシャフト（スライド部材）２５が昇降フレーム２３を貫通した状態で上下動自在に取り付けられている。
【００４６】
ガイドシャフト２５の下端には昇降板２６が固定されていて、ガイドシャフト２５によって昇降板２６が基板２１に対して平行状態を保持したまま上下方向にガイドされるようになっている。
【００４７】
昇降板２６と昇降フレーム２３との間には、ばね（付勢部材）２７が、それぞれ中心部をガイドシャフト２５に挿通された状態で介装されていて、昇降板２６を昇降フレーム２３に対して下方向に付勢している。
【００４８】
昇降板２６の中央部には、ロッド２８がガイドシャフト２５の軸方向と平行にかつ昇降板２６の下方に突出した状態で固定され、このロッド２８の下端に検査対象物に当接される当接部２８Ａが形成されている。
【００４９】
昇降フレーム２３の上面には、シリンダ２４のピストンロッド２４Ａと一方のガイドシャフト２５の間に、センサ取付板（変位検出器用取付け部）２９が立設されていて、このセンサ取付板２９の上端部に近接センサ（変位検出器）３０が取り付けられている。また、一方のガイドシャフト２５の上端に検出子３１が取り付けられていて、この検出子３１がガイドシャフト２５の上昇に伴って近接センサ３０に接近すると、その上昇が検知されるようになっている。
【００５０】
この基準位置設定装置Ａ’も、前述した基準位置設定装置Ａと同様に、近接センサ３０の代りにダイヤルゲージやリニアエンコーダ等の変位測定器を取付けて変位測定を行うことが出来るが、この場合には物体の負荷作用点における変位を計量的に検出することが出来る。
【００５１】
基準位置設定装置Ａ’の使用方法は、前述の基準位置設定装置Ａと同様ある。
また、上記説明においては、基準位置設定装置ＡおよびＡ’を、変位の検出を行う対象物の上方に設置して使用しているが、負荷の作用する方向に対応して変位検出対象物の側方や下方に配置して使用することも出来る。
【００５２】
以上のように、上記各実施例の基準位置設定装置ＡおよびＡ’は、これらを一つのユニットとして構成しておくことにより、例えば、はりの撓み試験機等に容易に組み込むことが出来、これによって、変位測定の際の容易な基準位置設定を可能にする。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、第１の発明による変位検出のための基準位置設定装置よれば、変位検出対象物の変位検出部位に基準位置設定装置の当接部が当接されると駆動部材が停止するので、その位置で駆動部材をロックすることにより、変位検出のための基準位置が容易に設定される。そして、検出対象物の寸法にばらつきがあるような場合であっても、当接部と可動台との相対的位置関係に変化を与えることなく駆動部材の停止によって当接部の位置決めが行われるので、寸法のばらつきに追従して短時間における変位量の検出が可能になる。
【００５４】
第２の発明による変位検出のための基準位置設定装置は、上記第１の発明の効果に加えて、当接部が変位検出対象物に当接され変位検出部位に負荷が作用された際に、当接部が可動台に対して可動台の基台に対する接離方向と同一方向にスライドするようにガイドされるので、変位検出値の誤差が少なくなるとともに、変位検出のためのスライド部材とガイドシャフトとを兼用することによって、簡易な構成の装置とすることが出来る。
【００５５】
第３の発明による変位検出のための基準位置設定装置は、上記第１の発明の効果に加えて、変位検出対象物の複数の変位検出部位の変位を同時にかつ個別に検出することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施形態の一例を示す正面図である。
【図２】 同例の側面図である。
【図３】 同例におけるシリンダのロック部のロック開放状態を示す側断面図である。
【図４】 同例におけるシリンダのロック部のロック状態を示す側断面図である。
【図５】 同例の作動を説明するための作動説明図である。
【図６】 変位検出対象物に負荷を作用させる装置の一例を示す部分図である。
【図７】 この発明の他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
１，２１…基盤（基台）
３，２３…昇降フレーム（可動台）
４，２４…シリンダ（駆動部材）
４Ａ，２４Ａ…ピストンロッド（可動部）
４Ｂ…ロック部
５，２５…ガイドシャフト（スライド部材）
６，２６…昇降板
７，２７…ばね（付勢部材）
８Ａ，２８Ａ…当接部
９，２９…センサ取付板（変位検出器用取付け部）

Claims (3)

1. 基台と、
   この基台に対し接離自在に設けられるとともに変位検出器用取付け部を有する可動台と、
   前記基台に固定されるとともに可動部が前記可動台に連結されてこの可動台を基台に対して接離させる駆動部材と、
   前記可動台に対し基台と反対側に配置され可動台の基台に対する接離方向と同一方向に接離自在に設けられた当接部と、
   この当接部と前記可動台との間に介装されて当接部を可動台から離間する方向に付勢するとともに前記駆動部材の基台から可動台を離間させる力よりも大きい付勢力を有する付勢部材と、
   前記可動台に前記当接部の接離方向に沿って軸線が延びるようにスライド自在に取付けられ、一端部が当接部に連結されて当接部と一体的にスライドされることにより他端部が前記変位検出器用取付け部に対してその位置を変化させるスライド部材と、
   前記駆動部材を任意の位置でロックするロック部とを備え、
   前記スライド部材の軸方向の変位を検出する変位検出器が前記変位検出器用取付け部に取付け自在であることを特徴とする変位検出のための基準位置設定装置。
2. 前記スライド部材が、可動台の基台に対する接離方向と同一方向に沿って可動台に対して接離するように当接部をガイドするガイドシャフトである請求項１に記載の変位検出のための基準位置設定装置。
3. 前記当接部が複数配置され、前記付勢部材がそれぞれの当接部と可動台との間に介装され、前記スライド部材がそれぞれの当接部毎に可動台にスライド自在に取付けられ、前記変位検出器用取付け部がそれぞれの当接部毎に設けられている請求項１に記載の変位検出のための基準位置設定装置。

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