JPH0537202Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本考案は物体の変位の測定器の改良に関する。

Ｂ 従来の技術 従来、変位測定器として、例えば破壊靱性試験
システムにおいて、２本の板ばね脚を持つＵ形ク
リツプゲージの脚を試験片開口部に特別に設けた
溝に引つ掛けて使用していた。しかして、脚にス
トレンゲージが貼られており、負荷装置によつて
試験片に引つ張り荷重を加えると、試験片開口部
が開いて脚が変位し、これによつてストレンゲー
ジが電気信号を出力するようになつていた。

Ｃ 考案が解決しようとする問題点 上記従来の測定器は、小型軽量のものが製作し
がたくて、また、クリツプゲージが引つ掛け方式
で取り付けられるため、引つ掛け溝の加工に手間
がかかり、応答性も悪く、30Hz程度が限度とされ
る。そのうえストレンゲージは温度特性が劣る。
更に、試験片の開口部の幅が余り広くなるとクリ
ツプゲージが外れ落ちて破壊するなどの問題点が
あつた。

本考案は上記問題を解決し、小型軽量化が可能
で応答性が良く、温度特性に優れ、しかも破損が
発生しがたい変位測定器を提供することを目的と
する。

Ｄ 問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため本考案の構成は次のと
おりとする。

即ち、被測定物に取り付けられて少なくとも一
側面に開口を持つハウジングと、該ハウジング内
で前記被測定物の取付面に対し大略直角方向に間
隔を存して設けられた一対の発光部および受光部
と、前記ハウジングに対し僅かな間隔を残してそ
の開口を覆い、かつ、前記発光部と受光部との間
に突出する遮光板を有して前記被測定物に取り付
けられるカバーと具備したことである。

Ｅ 作用 被測定物に引つ張り荷重が加えられると、その
開口部が開き、その開きに比例して発光部および
受光部と遮光板との相互位置が変動し、受光部の
受光量が増して変位が検出測定される。被測定物
に圧縮荷重がかかつた場合は、カバーに取り付け
られた板ばめがＵ状にたわんで測定器の破損が防
止される。

Ｆ 実施例 以下本考案を図面に示す一実施例に基づいて説
明する。

第１図および第２図に示す測定器は、被測定物
Ｔの破壊靱性試験を行う際に、該被測定物に亀裂
を発生させるため繰り返し引張荷重を加え、その
開口部T₁の開口幅変位を測定するのに使用され
る。

しかして、該実施例はハウジング１、カバー
５、前記ハウジング１に装着された発光部２およ
び受光部３を有する。

ハウジング１は、外形直方体状となして上およ
び左右側（紙面に直角方向）に開口され、被測定
物Ｔ側に形成された後側壁１ａ、反被測定物側の
前壁側１ｂ、底壁１ｃおよび取付フランジ１ｄと
を有し、後側壁１ａの上面に位置決ピン６が立設
される。

カバー５は、平面視矩形で左右が鞍状に曲げら
れた本体５ａと、取付フランジ５ｂと、前記ピン
６が嵌入する前記本体５ａの後部に貫設された位
置決め孔５ｃと、本体５ａの下面に垂設された遮
光板５ｄと、本体５ａの上面を覆う板ばね５ｅ
と、該板ばねの前後方向略中央を前記本体５ａに
固定させる左右一対のビス５ｆとからなる。

これらハウジング１とカバー５とは、前後位置
決めピン６を位置決め孔５ｃに挿入してばね５ｅ
に当設させると共に、、前壁１ｂの上端をばね５
ｅの先端に当設させて、ハウジング１とカバー５
の他の部分間に〓間が残されるよう互いに位置決
めされる。そして、それぞれの取付フランジ１
ｄ、５ｂを介して前記被測定物Ｔの取付面に開口
部T₁を挟んで接着またはねじ手段により固定さ
れる。この状態がリード線４の先端に接続された
変位センサアンプの零点となる。

前記ハウジング１の後側壁１ａには発光部２
が、また前側壁１ｂには受光部３が前記被測定物
の取付面に対し大略直角方向に間隔を存して対向
設置される。

そして、前記の通りカバー５がハウジング１に
対し僅かな間隔を残してその開口を覆つたとき、
前記遮光板５ｄは発光部２と受光部３との間に突
出し、発光部２からの光の一部を遮ぎるよう形成
される。

なお第１図に示すよう符号４は発光部２及び受
光部３に接続されたリード線である。

以上において使用態様を説明する。被測定物Ｔ
に図示外の負荷装置で上下方向への引張り荷重が
加えられると、開口部Ｔが開き、その開きに比例
して発光部２および受光部３と遮光板５ｄとの相
対位置が変動し、遮光板５ｄによつて遮られる発
光部２からの光の量が減少し、受光部３の受光量
が増す。この受光量の変化をリード線４を経て変
位センサアンプで検出する。

上記試験中に被測定物Ｔに上下方向の圧縮荷重
がかかつた場合、ハウジング１の前側壁１ｂと位
置決めピン６とがカバー５に対し上方へ押し上げ
られる状態となり、板ばね５ｅを湾曲させるの
で、測定器の破損が防がれる。

ここで、前記発光部及び受光部の温度係数によ
る影響が、フイードバツク制御により直接取除か
れ、出力信号を温度変動に対して一定とすること
ができるよう、次のように配慮されている。

第３図ａは、光電式位置センサの検出部７を示
している。検出部７には、発光ダイオード（発光
部：以下LEDという）２、二分割型フオトトラ
ンジスタ３とが対向させて設けられている。二分
割型フオトトランジスタ３は、２つの受光面（受
光部）３ａ，３ｂを備えている。

LED２と二分割型フオトトランジスタ３との
間〓８には、遮光板（遮光部）５ｄが挿入され
る。この遮光板５ｄは、位置を検出すべき図示し
ない対象物（例えば光学スリツトのスリツト片）
に設けられ、その動きと連動し、第３図ａ紙面左
右方向に変位する。

遮光板５ｄは、LED２と受光面３ａ，３ｂと
を結ぶ光路を遮る〔第３図ｂも参照〕。遮光板５
ｄには、小孔５ｆが穿設されており、この小孔５
ｆを通過した光は、受光面３ａに常に等しい投影
面積で入射する。受光面３ｂには、遮光板端部５
ｇに遮られない部分（この部分の面積は、遮光板
５ｄの変位量に比例する）の光が入射する。

この光電式位置センサの検出範囲は、受光面３
ａの幅（遮光板５ｄ変位方向）Ｄと小孔５ｆの径
ｄと受光面３ｂの幅（遮光板５ｄ変位方向）とに
より定まり、その最大はＤ−ｄである。

次に、この実施例光電式位置センサの回路を、
第４図を参照しながら以下に説明する。

３ａ，３ｂは、上述の二分割型フオトトランジ
スタ３の受光面である。受光面３ａ，３ｂの出力
信号はアンプ９ａ，９ｂにより増幅される。アン
プ９ａの出力信号Eaは、温度補償アンプ（制御
手段）１０に入力される。一方、アンプ９ｂの出
力Ebは、そのまま位置信号として出力される。

温度補償アンプ１０には、基準電圧Ｖも入力さ
れている。この温度補償アンプ１０は、出力信号
Eaと基準電圧Ｖが等しくなるような印加電圧を
前記LED２に印加し、これを発光させる。なお、
ここではアナログ処理の回路を示しているが、も
ちろんデジタル処理するように構成してもよい。

次に、この実施例光電式位置センサの動作を以
下に説明する。

まず、LED２及び受光面３ａ，３ｂの温度係
数の影響がないと仮定する。受光面３ｂが遮光板
端部５ｄに遮られた割合をβ（０≦β≦１）とし、
受光面３ｂが全く遮光板端部５ｄに遮られない時
（β＝０）の入力光量をb₀とするとし、光電変換
係数をＥ、出力信号Ebは、次式で表される。

Eb＝Ｅ・b₀・（１−β） …(1) この(1)式で、出力信号Ebはβに比例しており、
この値より、遮光板５ｄの変位を知ることができ
る。

次いで、温度係数の影響を考慮に入れる。
LED２の温度係数はαで表す。受光面３ａ，３
ｂは二分割型フオトトランジスタ３の受光面であ
り、完全に同一工程で作られているため、それぞ
れの温度係数は等しいものと見ることができ、こ
れをγで表す。

今、フイードバツク制御をしない状態を考えて
みる。受光面３ａへの入力光量をa₀とすると、温
度係数α，γの影響を受けない時の出力信号Ea
はＥ・a₀となり、出力信号Ea，Ebは、以下の式
で表される。

Ea＝Ｅ・a₀・α・γ …(2) Eb＝Ｅ・b₀・α・γ・（１−β） …(3) ここで、Eaが一定となるように、温度補償ア
ンプ１０が出力信号EaをLED２の印加電圧にフ
イードバツクし、制御する。Eaが一定であり、
Ｅが定数であることから、（a₀・α・γ）は一定
となる。また、a₀とb₀の比は一定となり、その結
果b₀・α・γも一定となり、これを考慮にいれて
比例定数をＣとすれば、(3)式は、以下の（3a）
式で表せる。

Eb＝Ｅ・（１−β）・Ｃ …（3a） （Ｃ＝b₀・γ・α） この（3a）式は、前記(1)式とおなじ形である。
これより、この（3a）式は、温度変動に対して
は一定となり、高い精度の位置検出を行うことが
可能となる。

本考案は上記実施例のほか、各種製品、装置等
の組み立て調整における動的変位の測定用や遠隔
変位測定用および狭い部分の変位測定用として利
用できる。

Ｇ 考案の効果 本考案は以上のごとく、被測定物に取り付けら
れて少なくとも一側面に開口を持つハウジング
と、該ハウジング内で前記被測定物の取付面に対
し大略直角方向に間隔を存して設けられた一対の
発光部および受光部と、前記ハウジングに対し僅
かな間隔を残してその開口を覆い、かつ、前記発
光部と受光部との間に突出する遮光板を有して前
記被測定物に取り付けられるカバーとを具備す
る。従つて、小型軽量化が可能で応答性がよい。
このため高い周波数で荷重を変化させることがで
き、試験時間が短縮できる。また、ケーシングと
カバーに２分割されてそれぞれが被測定物に固定
されるので、被測定物の開口部が広くなりすぎて
も破損しない。更に、従来のよに被測定物クリツ
プゲージの引つ掛け溝を加工する必要がないの
で、それだけコストダウンになるなど多くの効果
を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す縦断面図、第
２図は左側面図、第３図ａは、この実施例に係る
光電式位置センサの検出部を示す部、第３図ｂ
は、同光電式位置センサの遮光板及び受光面を示
す図、第４図は、同光電式位置センサの回路を説
明するブロツク図である。 １……ハウジング、１ａ……本体、２……発光
部、３……受光部、５……カバー、５ａ……本
体、５ｄ……遮光板、５ｅ……板ばね、６……位
置決めピン。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 被測定物に取り付けられて少なくとも一側面
   に開口を持つハウジングと、該ハウジング内で
   前記被測定物の取付面に対し大略直角方向に間
   隔を存して設けられた一対の発光部および受光
   部と、前記ハウジングに対し僅かな間隔を残し
   てその開口を覆い、かつ、前記発光部と受光部
   との間に突出する遮光板を有して前記被測定物
   に取り付けられるカバーとを具備したことを特
   徴とする変位測定器。 (2) 前記受光部を温度係数の等しい複数のものと
   し、少なくとも１つの受光部で前記遮光板の変
   位による光量変化を検知し、他の少なくとも１
   つの受光部で前記発光部の光量を検知すると共
   に、この受光部の出力信号を発光部のフイード
   バツクし、この受光部の出力信号が常に一定と
   なるように発光部の光量を制御する制御手段を
   設けたことを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の変位測定器。