JPH0416235Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、所謂空気マイクロメータの原理を応
用し、物体等を検出するための背圧式の検出装置
に関するものである。

（従来の技術） 従来のこの種の検出装置には、第６図ａ乃至ｄ
に示すようなものがある。同図ａに示すもので
は、空気流路の上流側から空気用減圧弁１、流入
流量調整オリフイス２及び検出オリフイス３をこ
の順序で主流路４に直列に接続し、流入流量調整
オリフイス２と検出オリフイス３との間に背圧を
検出する圧力検出機構５が接続してあり、同図ｂ
に示すものでは、流出流量調整オリフイス２ａを
分岐流路６中に設けてあり、同図ｃに示したもの
では、主流路４と分岐流路６との圧力検出機構５
を接続し、分岐流路５の下流に流出流量調整オリ
フイス２ａを設けており、同図ｄに示すもので
は、並列流路の一方に流量調整オリフイス２を、
他方にはダイアフラムを備えた排気弁７を接続
し、排気弁７の上流に圧力検出機構５を接続して
あり、これらはいずれも背圧を圧力検出機構５で
検出して被検出物９と検出オリフイス３との隙間
ｈを知り被検出物９を検出する。上記の場合、検
出オリフイス３は、例えば第７図に示すように、
主流路４の開口部が細く絞られて小径とされ、前
記背圧を測定することによつて先端面と被検出物
９との隙間ｈの大きさを知ることができるように
なつている。

第８図は、縦軸に背圧を、横軸に隙間をそれぞ
れとつて、上記隙間と背圧との関係を表わしたグ
ラフである。圧力検出機構中に設けた圧力縦電器
等を、予め検出したい隙間に相当する背圧に合わ
せて調整しておき、被検出物がＡ点の位置からＢ
点の位置に近付くと、背圧がＡ点における値Ｐか
らＢ点における値P′まで上昇するので、この背圧
P′から当該隙間の大きさを知ることができるもの
である。

（考案が解決しようとする問題点） 検出装置にはタイムラグがあつて、第８図の背
圧がＰからP′まで上昇するには時間がかかる。第
９図ａ及びｂは、縦軸にいずれも同一目盛で背圧
をとり、横軸にそれぞれ上記隙間及び経過時間を
とつて、上記隙間及び経過時間ｔと背圧ｐとの関
係をそれぞれ示したグラフである。即ち、背圧が
所定圧力P′まで上昇するには時間t₂以上を要し、
従来はこの時間t₂まで待たなければならず、即時
に当該隙間の大きさを知ることができないので、
不便であるという問題点があつた。また、経過時
間t₂を待たずに時間を短縮して、例えばt₁の時点
における背圧P″に基き隙間を検出するとすると、
検出誤差が大きいという欠点があつた。

本考案は、上記従来の欠点にかんがみ、短時間
でしかも小さい検出誤差で物体等を検出すること
ができる検出装置を提供することを目的とするも
のである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案は、流量調
整オリフイス、被検出物に向けて空気を流出させ
る検出オリフイス及び該検出オリフイスと被検出
物との隙間に対応した背圧を検出する圧力検出機
構を備えた背圧式の検出装置において、前記被検
出物と前記検出オリフイスとの相対動作に関連さ
せて検出開始信号を発する検出開始信号発生手段
と、前記検出開始信号を受けて所定経過時間の測
定を開始するタイマと、該タイマにより測定され
た前記所定経過時間以内に前記圧力検出機構から
の設定圧力到達信号の有無を検出し該検出結果に
対応した信号を出力する検出手段とを設けたこと
を特徴として構成されている。

（作用） 本考案に係る検出装置は、流量調整オリフイ
ス、被検出物に向けて空気を流出させる検出オリ
フイス及び該検出オリフイスと被検出物との隙間
に対応した背圧を検出する圧力検出機構を備え、
前記被検出物と前記検出オリフイスとの相対動作
に関連させて検出開始信号発生手段により発した
検出開始信号を受けてタイマで所定経過時間の測
定を開始し、該タイマにより測定された前記所定
経過時間以内に前記圧力検出機構からの設定圧力
到達信号の有無を検出手段で検出し該検出結果に
対応した信号を出力して、短時間でしかも精度良
く被検出物の検出をすることができる。

（実施例） 次に、本考案の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。第１図ａは本考案の第１実施例
に係る検出装置の要部を示す回路構成図、同図ｂ
は電気制御ブロツク図である。

検出装置は、直列に接続した流入流量調整オリ
フイス１０、被検出物９に向けて空気を流出させ
る検出オリフイス１１及び当該検出オリフイス１
１と被検出物９との隙間に対応した背圧を検出す
る圧力検出機構１２を備え、空気用減圧弁１３を
通じて空気が送られ、図示しない検出開始信号発
生手段から発した検出開始信号を受けてタイマが
所定時間の測定を開始し、検出手段が当該タイマ
により測定された所定時間以内に前記圧力検出機
構１２からの設定圧力到達信号の有無を検出し当
該検出結果に対応した信号を出力し、被検出物９
を検出するものである。

流入流量調整オリフイス１０は、圧縮空気の流
出口径が可変となつており、減圧弁１３を通じて
送り込まれる圧縮空気を流量を調整する。

検出オリフイス１１は、近接する被検出物９に
向けて圧縮空気を噴出させるものである。

圧力検出機構１２は、背圧が圧力継電器等によ
り予め設定された所定圧力に達した時のみオンと
され、当該背圧を検出し、その背圧が後述の比較
器１６に入力される。

空気用減圧弁１３は、ダイヤフラムを内蔵し、
圧縮ばねで当該ダイヤフラムを調整し、送り込ま
れる圧縮空気を減圧して所定の圧力とするもので
ある。

検出手段としての検出回路１４は、タイマ１５
と比較器１６とを備えている。比較器１６は、圧
力検出機構１２により検出した背圧及びタイマ１
５で測定した所定時間を入力として受け、当該所
定時間が経過した時に前記背圧が予め設定した所
定圧力以上に達すると作動してその旨の電気信号
を出力し、逆に所定圧力に達しない場合には、そ
の旨の電気信号を出力する。

次に、上記第１実施例に係る検出装置の動作に
ついて詳細に説明する。

第２図において、流入流量調整オリフイス１０
を流れる空気量をQ₁、検出オリフイス１１を流
れる空気量をQ₂、被検出物９が置かれる前の当
初の背圧をP₂′、被検出物９が検出オリフイス１
１に対して隙間ｈの状態で置かれてからの経過時
間をΔt、流入流量調整オリフイス１０と検出オ
リフイス１１との間の配管の容積をＶ、被検出物
９が置かれてから時間Δtが経過した後の背圧を
p₂とすると、その時の背圧の変化量をΔp₂とする
と、 Δp₂＝p₂−p₂′ ＝（Q₁−Q₂）Δt／Ｖ ……(1) となり、このΔp₂が経過時間Δt当りの背圧の圧力
上昇である。

ここで、Q₁は、空気用減圧弁１３の設定圧力
p₁、背圧p₂及び流入流量調整オリフイス１０の有
効断面積ｓの関数であり、Q₂は、p₂、大気圧p₃
及び隙間ｈの関数であつて、それぞれ Q₁＝ｆ（p₁，P₂，ｓ） ……(2) Q₂＝ｆ（p₂，P₃，ｈ） ……(3) と表わすことができる。従つて、結局背圧の変化
量Δp₂は、上記式(1)，(2)及び(3)により、p₁，P₂，
ｓ，P₃，ｈ，Δt及びＶの関数である。しかるに、
ここでは配管の容積Ｖ、供給圧力p₁、大気圧p₃及
び調整オリフイス１０の有効断面積ｓをそれぞれ
変化させずある一定の設定値に保持すれば、結局
背圧の変化量Δp₂は、 Δp₂＝ｆ（ｈ，Δt） ……(4) となる。即ち、Δp₂は、隙間ｈ及び経過時間Δtの
みの関数であり、これら隙間ｈ及び経過時間Δt
のみによつて決まる。さらにΔtがある定められ
た値をとる時は、 Δp₂＝ｆ（ｈ） ……(5) となる。

第３図ａ及びｂは、縦軸にいずれも背圧ｐをと
り、横軸にそれぞれ隙間ｈ及び経過時間ｔをと
り、種々の隙間の大きさにおける背圧と経過時間
との既知の関係を示したグラフであり、それぞれ
上記(5)及び(4)式に基くものである。同図ｂにおい
て、被測定物が置かれてから、経過時間t₁後に背
圧が圧力縦電器等で予め設定された所定圧力Ｐ
になれば、隙間はh₁、経過時間t₂後に所定圧力Ｐ
になれば隙間はh₂、経過時間t₃後に所定圧力Ｐ
になれば隙間はh₃であることを示している。以
上のことから設定圧力になるまでの経過時間をタ
イマ１５で測定することにより、隙間ｈの検出が
可能である。

第１図ｃは、上記実施例に係る検出装置の動作
を示すタイムチヤートである。第１図ａに示すよ
うに所定位置に設置された検出オリフイス１１に
対して所定の隙間h₀の状態で被検出物９が置かれ
た時毎に、被検出物と検出オリフイスとの相対運
動に関連して検出開始信号としてのスタート信号
が入り、所定の経過時間T₀を測定するタイマ１
５が作動する。これと同時に、背圧が上昇開始し
所定時間T₀が経過した時に、予め設定した所定
圧力Ｐ以上になると、圧力検出機構１２により
背圧の検出がなされ、その検出された背圧の入力
に基き、比較器１６が働き被検出物９が所定の位
置にある旨の電気信号S₀を出力するので、被検出
物９が当該所定圧力に対応する隙間ｈの位置にあ
ることを検出することができる。上記と逆に、背
圧が上昇開始し所定時間T₀が経過した時までに、
予め設定した所定圧力P₀にまで上昇しない場合
には、圧力検出機構１２による背圧の検出がなさ
れることがなく、比較器１６は被検出物９が所定
の位置にない旨の電気信号S₁を出力する。なお、
スタート信号が入つた時点S₂またはそれ以前のリ
セツト信号により出力信号はリセツトされる。

第４図ａ乃至ｄは本考案の第２実施例に係る検
出装置の要部を示す概略構成図、同図ｂはその電
気制御ブロツク図、同図ｃはその動作を示すタイ
ムチヤート、同図ｄはその背圧変化の開始からの
経過時間ｔを横軸にとり縦軸に背圧をとつてこれ
ら両者の関係を表わしたグラフである。

この場合、第１の圧力検出機構１９と、第２の
圧力検出機構２０とを調整オリフイス１０と検出
オリフイス１１との中間に並列的に接続し、ま
た、検出手段としての検出回路２１中に前記比較
器１６に代えて演算器２２を採用し、第１の圧力
検出機構１９で検出した背圧と別に第２の圧力検
出機構２０で検出した背圧がタイマ１５を通じて
演算器２２へ入力される点が前述の第１実施例の
場合と異なつた構成になつているが、その他の構
成は前記第１実施例の場合と同じである。

第１の圧力検出機構１９は所定圧力に設定さ
れ、第２の圧力検出機構２０はそれよりも高い所
定圧力に設定されており、それぞれそれらの所定
圧力に達した時にはじめてオンとされ作動して背
圧を検出し、その背圧が演算器２２に入力される
ようになつている。

演算器２２は第１の圧力検出機構１９及び第２
の圧力検出機構２０の両者から入力される背圧の
信号の有無に対応してそれを電気信号として変換
出力するものである。

この場合検出オリフイス１１に対して隙間h₁の
状態にて被検出物９が置かれると、第４図ｄに示
す曲線ｃの如く、経過時間ｔとともに背圧が上昇
し、背圧が、第１の圧力検出機構１９により予め
設定された所定圧力P₁に対応する同図のａ点に
達すると、第１の圧力検出機構１９がオンとされ
るとともにタイマ１５もオンとされる。そして更
に背圧が上昇し、設定時間T₀以内の経過時間T₁
にて第２の圧力検出機構２０によつて予め設定さ
れた所定圧力P₂に対応する同図のｂ点に達する
と、第２の圧力検出機構２０がオンとされ、同図
ｂに示す演算器２２にその背圧の信号が伝えら
れ、被検出物９が所定位置にあることを示す電気
信号S₀が出力される。

第４図ａにおいて、被検出物９が所定位置から
外れて検出オリフイス１１に対して隙間h₂で置か
れると、同図ｄに示す曲線ｄに沿つて背圧が上昇
する。そして第１の圧力検出機構１９により予め
設定された所定圧力P₁に対応する同図のａ点に
達すると、第１の圧力検出機構１９がオンとされ
るとともにタイマ１５もオンとされる。背圧はさ
らに上昇するが、隙間がh₁の時よりも背圧の上昇
が遅いので、所定圧力P₂に達するまでに経過時
間T₂を要し、背圧がタイマ１５の同図ｄに示す
設定時間T₀までには、第２の圧力検出機構２０
により予め設定した所定圧力P₂に達せず第２の
圧力検出機構２０がオフのままとなり、演算器２
２に背圧の信号が伝わらず、従つて、演算器２２
から被検出物９が所定の位置にない旨の信号S₁が
出力される。なお、第１の圧力検出機構１９がオ
ンとされた時点S₂またはそれ以前のリセツト信号
によつて、出力信号はリセツトされる。

第５図ａは、本考案に第３実施例に係る検出装
置の要部を示す回路構成図、同図ｂは、その電気
制御ブロツク図である。

この場合、検出装置は、第１実施例に示す検出
装置に対して、減圧弁１３と流入流量調整オリフ
イス１０との間に接続した二方切換弁２３を備え
ており、被検出物９の検出を行う時のみ当該二方
切換弁２３がオンとされ減圧弁１３以外にこの二
方切換弁２３を通じて空気が送られ、検出が行わ
れる点が前記第１実施例の場合と異なり、その他
の構成は第１実施例の場合と同じである。

第５図ｃは、第３実施例に係る検出装置の動作
を示すタイムチヤートである。第５図ａに示すよ
うに、所定位置に設置された検出オリフイス１１
に対して隙間ｈの状態で被検出物が置かれている
場合、スタート信号を入れると、そのスタート信
号に連動して二方切換弁２３がオンとされ、所定
の経過時間T₀を測定するタイマが作動する。こ
れと同時に、背圧が上昇開始し所定時間T₀が経
過した時に、予め設定した所定圧力Ｐ以上にな
ると、圧力検出機構１２により背圧の検出がなさ
れ、その検出された背圧の入力に基き、比較器１
６が働き被検出物９が所定の位置にある旨の電気
信号S₀を出力するので、被検出物９が当該所定圧
力に対応する隙間ｈの位置にあることを検出する
ことができる。上記と逆に、背圧が上昇開始し所
定時間T₀が経過した時までに、予め設定した所
定圧力Ｐにまで上昇しない場合には、圧力検出
機構１２による背圧の検出がなされることがな
く、比較器１６は被検出物９が所定の位置にない
旨の電気信号S₁を出力する。なお、検出開始信号
が入つた時点S₂またはそれ以前のリセツト信号に
より出力信号はリセツトされる。

なお、上記各検出回路は電気信号に代えて空気
信号を出力するものを用いてもよいものである。

（考案の効果） 本考案に係る検出装置は、上述の如く構成さ
れ、被検出物と検出オリフイスとの相対動作に関
連させて検出開始信号を発する検出開始信号発生
手段と、前記検出開始信号を受けて所定時間の測
定を開始するタイマと、該タイマにより測定され
た前記所定時間以内に前記圧力検出機構からの設
定圧力到達信号の有無を検出し被検出結果に対応
した信号を出力する検出手段とを設けたことによ
り、当該タイマを用いて短時間の測定をするのみ
でしかも小さい検出誤差で被検出物を検出するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本考案の第１実施例に係る検出装置
の要部を示す回路構成図、同図ｂは電気制御ブロ
ツク図、同図ｃはタイムチヤート、第２図は同上
に係る動作説明用の概略構成図、第３図ａ及びｂ
は種々の隙間の大きさにおける背圧と経過時間と
の関係を示すグラフ、第４図ａは本考案の第２実
施例に係る検出装置の要部を示す概略構成図、同
図ｂはその電気制御ブロツク図、同図ｃはそのタ
イムチヤート、同図ｄは背圧変化の開始からの経
過時間と背圧との関係を表わしたグラフ、第５図
ａは本考案の第３実施例に係る検出装置の要部を
示す概略構成図、同図ｂはその電気制御ブロツク
図、同図ｃはそのタイムチヤート、第６図ａ乃至
ｄは従来の検出装置のそれぞれ別個の例を示す概
略構成図、第７図は検出オリフイスを示す縦断面
図、第８図は隙間と背圧との関係を示すグラフ、
第９図ａ及びｂはそれぞれ隙間及び経過時間と背
圧との関係を示すグラフである。 ９……被検出物、１０……流入流量調整オリフ
イス、１１……検出オリフイス、１２……圧力検
出機構、１４……検出回路、１５……タイマ、１
６……比較器、１９……第１の圧力検出機構、２
０……第２の圧力検出機構、２１……検出回路、
２２……演算器、２３……二方切換弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 流量調整オリフイス、被検出物に向けて空気を
   流出させる検出オリフイス及び該検出オリフイス
   と被検出物との隙間に対応した背圧を検出する圧
   力検出機構を備えた背圧式の検出装置において、
   前記被検出物と前記検出オリフイスとの相対動作
   に関連させて検出開始信号を発する検出開始信号
   発生手段と、前記検出開始信号を受けて所定経過
   時間の測定を開始するタイマと、該タイマにより
   測定された前記所定経過時間以内に前記圧力検出
   機構からの設定圧力到達信号の有無を検出し該検
   出結果に対応した信号を出力する検出手段とを設
   けたことを特徴とする検出装置。