JPH01169308A - Non-contact displacement detection device - Google Patents
Non-contact displacement detection deviceInfo
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- JPH01169308A JPH01169308A JP32703787A JP32703787A JPH01169308A JP H01169308 A JPH01169308 A JP H01169308A JP 32703787 A JP32703787 A JP 32703787A JP 32703787 A JP32703787 A JP 32703787A JP H01169308 A JPH01169308 A JP H01169308A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、被検出物の変位を非接触で検出する変位検出
装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a displacement detection device that detects displacement of an object to be detected in a non-contact manner.
回転軸のラジアル方向の変位を検出するために差動トラ
ンスを用いることは、特開昭59−105516号に記
載のように公知である。ここにラジアル方向変位の検出
原理を説明する。The use of a differential transformer to detect the displacement of a rotating shaft in the radial direction is known as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-105516. Here, the principle of detecting displacement in the radial direction will be explained.
ラジアル方向のうちの一方向をX方向とする。One of the radial directions is defined as the X direction.
X方向の変位検出を行うためには、回転軸を中心にX方
向の左右に差動トランスを配置する。ここで前記差動ト
ランスを検出器1.2とする。差動トランス形の検出器
は、被検出物の変位が変化すると、コイルのインダクタ
ンスが変化することを利用したもので、コイルを一定の
交流電圧で励磁しておけば、変位が変化することにより
、差動トランスの出力電圧が変化することを用いている
。In order to detect displacement in the X direction, differential transformers are placed on the left and right sides of the X direction around the rotation axis. Here, the differential transformer is referred to as a detector 1.2. Differential transformer type detectors utilize the fact that the inductance of the coil changes when the displacement of the object to be detected changes.If the coil is excited with a constant AC voltage, the inductance of the coil changes as the displacement changes. , it uses the fact that the output voltage of the differential transformer changes.
ここで前記検出器1,2の出力をそれぞれel。Here, the outputs of the detectors 1 and 2 are respectively el.
e2とし、回転軸のX方向変位を与える前記変換器の出
力をexとする。前記el、ezは距離に反比例するも
のとし、前記exは、前記変換器内部でat、82の差
をとったものである。前記検出器1.2と回転軸との間
のそれぞれの距離が等しければaX=Oとなる1次に回
動軸が検出器1の方へ動いた場合は、el>e2となる
ため、ex>。Let e2 be the output of the converter that provides the displacement of the rotation axis in the X direction. The el and ez are inversely proportional to the distance, and the ex is the difference between at and 82 inside the converter. If the respective distances between the detector 1.2 and the rotation axis are equal, aX=O.If the rotation axis moves toward the detector 1, el>e2, so ex >.
となり、回転軸が逆方向へ動いた場合はe−<0となり
、eXによって回転軸の変位を知ることができる。If the rotating shaft moves in the opposite direction, e-<0, and the displacement of the rotating shaft can be determined by eX.
従来の技術では、特開昭59−105516号で述べら
れているように、上記検出法の検出精度を上げることに
ついては論じられている。In the prior art, as described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-105516, it has been discussed how to improve the detection accuracy of the above detection method.
従来はスラスト方向の変位検出には、ラジアル方向の検
出器とは別に検出器を設けていた。しがし、真空ポンプ
などでは回転軸の片側端にインペラがあるため、検出器
の設置が困蔑であった。このため1回転軸の片側端面だ
けで検出できる、コイルを数メガヘルツで励磁し、導体
ターゲットに生ずる渦電流によるコイル電流の変化を検
出する渦電流形検出器や、二つの導体間の静電容量がそ
の距離の関数になっており、これを検出する容量形検出
器などがあるが、これらの検出器はそれ専用の変換器が
必要となり、非常に高価になる問題点があった。Conventionally, for detecting displacement in the thrust direction, a detector was provided separately from a detector in the radial direction. However, since vacuum pumps have an impeller at one end of the rotating shaft, it is difficult to install a detector. For this reason, there are eddy current type detectors that can detect only one end face of one rotation axis, which excite the coil at several megahertz and detect changes in the coil current due to eddy currents generated in the conductor target, and capacitance between two conductors. is a function of the distance, and there are capacitive detectors that detect this, but these detectors require a dedicated converter, making them extremely expensive.
本発明の目的は、安価な差動トランスを用いてラジアル
方向に設けた変位検出器でラジアル方向に設けた変位検
出器でラジアル方向とスラスト方向の変位の検出を提供
することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide detection of displacement in the radial direction and the thrust direction using a displacement detector provided in the radial direction using an inexpensive differential transformer.
上記目的は1回転軸の変位検出器にテーパをつけること
と1回転軸の左右に一対に設置した差動トランス形検出
器の和と差を変換器で求めることにより達成される。The above object is achieved by tapering the displacement detector of one rotational axis and by using a converter to determine the sum and difference of differential transformer type detectors installed in a pair on the left and right sides of one rotational axis.
回転軸の変位検出器に設けたテーパは1回転軸がラジア
ル方向に動いても、スラスト方向に動いても、回転軸と
検出器との距離が変化するようになる。また1回転軸の
左右に一対に設置した差動トランス形検出器の出力の差
を変換器の内部でとることによりラジアル方向の変位が
検出でき、変換器の内部で和をとり、基準値と比較する
ことによりスラスト方向の変位を検出することができる
。The taper provided on the displacement detector of the rotating shaft allows the distance between the rotating shaft and the detector to change even when the rotating shaft moves in the radial direction or in the thrust direction. In addition, displacement in the radial direction can be detected by taking the difference in the outputs of a pair of differential transformer type detectors installed on the left and right sides of the single rotation axis inside the converter, and the sum is taken inside the converter to determine the reference value. By comparing, displacement in the thrust direction can be detected.
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図において、X軸およびY軸は、ラジアル方向にと
った座標である。Z軸は、スラスト方向にとった座標で
ある。1は回転軸、2はテーパで、回転軸の変位検出部
に、Z軸方向に回転軸1の直径が大きくなるように設け
である。3および4はX方向検出器で1回転軸1のX軸
方向の左右に設置されている。5および6はY方向検出
器で、回転軸1のY軸方向の左右に設置されている。1
3および14はX方向変位信号で、X方向検出器3゜4
の出力である。15および16はY方向変位信号で、Y
方向検出器5,6の出力である。7は変換器で、X方向
変位信号13.14およびY方向変位信号15.16が
入力される。8はX方向ラジアル変位信号で、変換器7
の内部でX方向変位信号13.14の差をとったもので
ある。9はY方向ラジアル変位信号で、変換器7の内部
でY方向変位信号15.16の差をとったものである。In FIG. 1, the X-axis and Y-axis are coordinates taken in the radial direction. The Z axis is a coordinate taken in the thrust direction. 1 is a rotating shaft, and 2 is a taper, which is provided in a displacement detection section of the rotating shaft so that the diameter of the rotating shaft 1 increases in the Z-axis direction. Reference numerals 3 and 4 denote X-direction detectors, which are installed on the left and right sides of the one-rotation shaft 1 in the X-axis direction. Reference numerals 5 and 6 indicate Y-direction detectors, which are installed on the left and right sides of the rotating shaft 1 in the Y-axis direction. 1
3 and 14 are X-direction displacement signals, and the X-direction detector 3°4
This is the output of 15 and 16 are Y direction displacement signals, Y
These are the outputs of the direction detectors 5 and 6. 7 is a converter to which an X-direction displacement signal 13.14 and a Y-direction displacement signal 15.16 are input. 8 is an X-direction radial displacement signal, and converter 7
This is the difference between the X direction displacement signals 13 and 14 within the . 9 is a Y-direction radial displacement signal, which is obtained by taking the difference between the Y-direction displacement signals 15 and 16 inside the converter 7.
12はスラスト変位基準値である。10はX方向スラス
ト変位信号で、変換器7の内部でX方向変位信号13.
14の和をとり、スラスト変位指令12と比較したもの
である。11は、Y方向スラスト変位信号で、変換器7
の内部でY方向変位信号15.16の和をとり、スラス
ト変位指令12と比較したものである。17は減算器で
、2つの入力の差をとるものであり、18は加算器で2
つの入力の和をとるものである。12 is a thrust displacement reference value. 10 is an X-direction thrust displacement signal, and inside the converter 7, an X-direction displacement signal 13.
14 and compared with the thrust displacement command 12. 11 is a Y-direction thrust displacement signal, and the converter 7
The sum of the Y-direction displacement signals 15 and 16 is calculated within the Y-direction displacement command 12 and compared with the thrust displacement command 12. 17 is a subtracter that takes the difference between two inputs, and 18 is an adder that takes the difference between two inputs.
It calculates the sum of two inputs.
第1図において、回転軸1がX軸方向に振れた場合の動
作を説明する。ここで第4図は変換器7の内部回路の一
例を示したものである。X方向ラジアル変位信号8は、
X方向変位信号13と14の差を(減算器17により)
とったものである。Y方向ラジアル変位信号9はY方向
変位信号15と16の差を(減算器17により)とった
ものである。In FIG. 1, the operation when the rotating shaft 1 swings in the X-axis direction will be described. Here, FIG. 4 shows an example of the internal circuit of the converter 7. The X direction radial displacement signal 8 is
The difference between the X direction displacement signals 13 and 14 (by the subtractor 17)
This is what I took. The Y-direction radial displacement signal 9 is the difference between the Y-direction displacement signals 15 and 16 (by the subtracter 17).
X方向スラスト変位信号10は、X方向変位信号13と
14の和をとったものと、スラスト変位指令12との差
を(減算器17により)とったものである。Y方向スラ
スト変位信号11はY方向変位信号15と16の和を(
加算器18により)とったものと、スラスト変位指令1
2との差を(減算器17により)とったものである、X
方向変位信号13.14をそれぞれ。□ate14とす
る。X方向ラジアル変位信号8をellとすればし、変
換器7の内部の動作により、
es=exδ−814
と表わされる。ここで回転軸1とX方向検出器3゜4と
の距離が等しい場合には、eg==Qとなり回転軸1が
振れてないことがわかる。この場合に回転軸1がスラス
ト方向に動いても、回転軸1とX方向変位検出器3,4
とのそれぞれの距離は同じ割合で変化するため、e8=
o となる、次に回転軸1が、X方向検出器4の方へ
動いた場合には、es>O又はesくOとなり、回転軸
1の変位を検出できる。逆方向に動いた場合も同様の動
作により、変位を検出することができる。この場合に回
転軸1がスラスト方向に動いた場合は1回転軸1とX方
向変位検出器3,4とのそれぞれの距離は同じ割合で変
化するため、ラジアル方向の変位には影響がない。The X-direction thrust displacement signal 10 is obtained by calculating the difference between the sum of the X-direction displacement signals 13 and 14 and the thrust displacement command 12 (using the subtracter 17). The Y-direction thrust displacement signal 11 is the sum of the Y-direction displacement signals 15 and 16 (
by the adder 18) and the thrust displacement command 1
2 (by subtractor 17), X
directional displacement signals 13 and 14 respectively. □Set as ate14. Letting the X-direction radial displacement signal 8 be ell, the internal operation of the converter 7 is expressed as es=exδ-814. Here, if the distance between the rotating shaft 1 and the X-direction detector 3.degree. 4 is equal, eg==Q, indicating that the rotating shaft 1 does not oscillate. In this case, even if the rotating shaft 1 moves in the thrust direction, the rotating shaft 1 and the X-direction displacement detectors 3 and 4
Since each distance to and changes at the same rate, e8=
o, and then when the rotating shaft 1 moves toward the X-direction detector 4, es>O or es>O, and the displacement of the rotating shaft 1 can be detected. Even when moving in the opposite direction, displacement can be detected by a similar operation. In this case, when the rotating shaft 1 moves in the thrust direction, the distances between the rotating shaft 1 and the X-direction displacement detectors 3 and 4 change at the same rate, so the displacement in the radial direction is not affected.
回転軸1がY軸方向に動いた場合も上記動作と同様であ
る。The operation is similar to the above operation when the rotating shaft 1 moves in the Y-axis direction.
第2図において、回転軸1が2軸方向(スラスト方向)
に撮れた場合の動作を説明する。変換器7の内部では前
記のようにX方向変位信号13゜14とスラスト変位指
令12よりX方向スラスト変位信号10が合成される。In Figure 2, the rotating shaft 1 is in two axial directions (thrust direction).
This section explains what happens when you take a picture. Inside the converter 7, the X-direction thrust displacement signal 10 is synthesized from the X-direction displacement signal 13.degree. 14 and the thrust displacement command 12 as described above.
X方向変位信号13゜14をそれぞれe 111. e
14とし、スラスト変位指令12をeix、X方向ス
ラスト変位信号10を810とすると、上記動作は変換
器7の内部で行われ、下式で表わされる。X-direction displacement signal 13°14 respectively e111. e
14, the thrust displacement command 12 is eix, and the X-direction thrust displacement signal 10 is 810. The above operation is performed inside the converter 7 and is expressed by the following equation.
ezo=exx CB111+814)回転軸1がス
ラスト変位指令12どおりの位置にある場合、e xx
= e s+ e aすなわち、eto=0とする。こ
こで回転軸がZ軸方向の正方向に動いた場合、ext>
ea+e4又は、ext<es+e4となる。すなわち
exa<O又はe工o>Oとなり、回転軸1の変位を検
出することができる。この場合に回転軸1がラジアル方
向に動いても、es+e+の値は一定であるので、スラ
スト方向の変位検出には影響しない、上記方向と逆方向
に回転軸1が動いた場合も同様の動作で検出することが
できる。ezo=exx CB111+814) When the rotating shaft 1 is in the position according to the thrust displacement command 12, e xx
= e s+ e a, that is, eto=0. Here, if the rotation axis moves in the positive direction of the Z-axis, ext>
ea+e4 or ext<es+e4. That is, exa<O or e<o>O, and the displacement of the rotating shaft 1 can be detected. In this case, even if the rotating shaft 1 moves in the radial direction, the value of es+e+ remains constant, so it does not affect the detection of displacement in the thrust direction.The same operation occurs even if the rotating shaft 1 moves in the opposite direction to the above direction. It can be detected by
第2図において、X方向検出器3,4の検出精度を上げ
るため、X方向検出器3,4の検出面をテーパの面と平
行になるように設置している。。すなわち、X方向検出
器3,4を第3図のように水平になるように設置した場
合、前記検出器3,4は、ある−点だけを検出できない
ため、テーパがあるとある範囲内で斜面を平均化した距
離しか検出できないので、検出精度がおちるためである
。In FIG. 2, in order to improve the detection accuracy of the X-direction detectors 3 and 4, the detection surfaces of the X-direction detectors 3 and 4 are installed parallel to the tapered surface. . That is, when the X-direction detectors 3 and 4 are installed horizontally as shown in FIG. 3, the detectors 3 and 4 cannot detect only a certain point, so if there is a taper, the This is because only the averaged distance of the slope can be detected, resulting in a decrease in detection accuracy.
Y軸方向についても同様である。The same applies to the Y-axis direction.
本発明によれば、スラスト方向とラジアル方向の変位検
出器を分ける必要がないため、検出器の個数を減らすこ
とができる。According to the present invention, there is no need to separate displacement detectors for the thrust direction and the radial direction, so the number of detectors can be reduced.
また検出器の個数が少ないので、構成が簡略化できると
いう効果がある。Furthermore, since the number of detectors is small, there is an effect that the configuration can be simplified.
第1図は本発明の一実施例の回転軸のまわりに検出器を
配置した場合の断面図、第2図、第3図は第1図の1−
1線断面図、第4図は変換器の回路の一実施例である。
1・・・回転軸、2・・・テーパ、3,4・・・X方向
検出器、5.6・・・Y方向検出器、7・・・変換器、
8・・・X方向ラジアル変位信号、10・・・X方向ス
ラスト変位信号。
夢 l 図
!・・・回転軸
3・・X方fiV検二聡
占・・γカ的検を器
7・・・焚摸器
第 3 図
/・・・回に細
2・・・チー八0FIG. 1 is a cross-sectional view of a detector arranged around the rotation axis according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are 1--1 in FIG. 1.
A one-line cross-sectional view, FIG. 4, is an embodiment of the converter circuit. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Rotation axis, 2... Taper, 3, 4... X direction detector, 5.6... Y direction detector, 7... Converter,
8...X-direction radial displacement signal, 10...X-direction thrust displacement signal. Dream l figure! ...Rotation axis 3...
Claims (1)
で検出するために設けた変位検出器と、前記検出器から
の出力信号を変位信号に変換するための変換器を備えた
ものにおいて、前記回転軸の前記変位検出器挿入部にテ
ーパを設け、ラジアル成分変位と軸方向(スラスト方向
)成分変位を前記変位検出器に与え、前記変換器内でこ
れらの差をとることによりラジアル変位が検出でき、和
をとることによりスラスト変位が検出できることを特徴
とする非接触変位検出装置。1. A displacement detector provided for non-contact detection of displacement in the radial direction of a rotating shaft, and a converter for converting an output signal from the detector into a displacement signal. , a taper is provided in the displacement detector insertion portion of the rotating shaft, a radial component displacement and an axial direction (thrust direction) component displacement are applied to the displacement detector, and the difference between these components is taken within the converter to determine the radial displacement. 1. A non-contact displacement detection device characterized by being able to detect thrust displacement by calculating the sum.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32703787A JPH01169308A (en) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | Non-contact displacement detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32703787A JPH01169308A (en) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | Non-contact displacement detection device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01169308A true JPH01169308A (en) | 1989-07-04 |
Family
ID=18194601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32703787A Pending JPH01169308A (en) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | Non-contact displacement detection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01169308A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5887351A (en) * | 1997-01-13 | 1999-03-30 | Microstrain Co., Inc. | Inclined plate 360 degree absolute angle sensor |
| JP2017191000A (en) * | 2016-04-13 | 2017-10-19 | いすゞ自動車株式会社 | Rod member moving amount detection device |
-
1987
- 1987-12-25 JP JP32703787A patent/JPH01169308A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5887351A (en) * | 1997-01-13 | 1999-03-30 | Microstrain Co., Inc. | Inclined plate 360 degree absolute angle sensor |
| JP2017191000A (en) * | 2016-04-13 | 2017-10-19 | いすゞ自動車株式会社 | Rod member moving amount detection device |
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