JPH067305Y2 - 変位検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は磁歪現象を用いて物体の機械的変位や液面の変
位などを検出する変位検出装置に関するものである。

従来技術とその問題点 従来、物体の機械的変位や液面の変位などを検出する変
位検出装置としては差動変圧器やポテンショメータ、静
電容量式変位検出器など種々のものが知られており、そ
の中でも磁歪現象を応用した変位検出装置が特に線形
性、分解能に優れている。

かかる磁歪式変位検出装置として、本出願人は可動永久
磁石の磁歪線に対する位置関係が変化しても高精度な検
出ができるように、永久磁石を磁歪線を取り囲む形状と
し、かつ磁歪線の軸線方向に分極させたものを提案して
いる（特開昭61-112923号公報）。この変位検出装置
は、磁歪線の一端に電流パルスを供給するパルス発生装
置と、磁歪線を伝播する超音波を受信する歪検出装置と
を有し、電流パルスが供給されてから歪検出装置で超音
波を受信するまでの時間を計測することにより、永久磁
石に与えられる機械的変位を検出するものである。

ところで、上記変位検出装置において、外部からの機械
的な振動や衝撃を吸収，減衰させ、不必要な外乱が歪検
出装置で検出されないようにするため、磁歪線を外包す
る中筒の両端で磁歪線の両端を弾性ゴムを介して圧着支
持し、かつこの中筒を外筒内に挿入して二重筒構造と
し、外筒と中筒の間の環状空間にスポンジなどの振動吸
収材を配置している。しかしながら、この構造では磁歪
線がその両端で中筒により支持されているに過ぎないの
で、外部からの振動や衝撃によって磁歪線が一種の弦の
ように振動し、これが超音波信号となって誤動作するお
それがある。

考案の目的 本考案は上記従来の問題点を解消すべくなされたもの
で、その目的は、外筒内部で磁歪線が弦のように振動す
るのを防止でき、かつ組付性に優れた変位検出装置を提
供することにある。

考案の構成 上記目的を達成するために、本考案は、磁歪線に電流パ
ルスを流すことにより、磁歪線に沿って移動可能な永久
磁石の近接する磁歪線の部位で超音波を発生させ、磁歪
線の特定部位までの超音波の伝播時間を計測することに
より永久磁石に与えられる機械的変位を検出する装置に
おいて、上記磁歪線を外包する非磁性材料からなる外筒
と、磁歪線を外筒の中心部に保持するための弾性ゴムか
らなるサポーターとを有し、外筒の中間部にはサポータ
ーを挿入し得る１又は２以上の開口部を設け、サポータ
ーには磁歪線を挿入し得る外周部から中心部へ至る切溝
を設けたものである。

即ち、磁歪線の中間部を外筒の中心部に保持するための
ゴム製サポーターで支持したので、外部からの振動や衝
撃によって磁歪線が弦のように振動するのを抑制でき、
誤動作を防止できる。このことは、サポーターを配置す
ることによって磁歪線の測定長さを延長できることも意
味する。また、サポーターは外筒に設けた開口部より磁
歪線に対して軸線を直交する方向から組み込むことがで
きるので、磁歪線を張った後で組み込むことができ、作
業性が良好となるとともに、サポーターが磁歪線に対し
て位置ずれを起こすこともない。

実施例の説明 第１図は本考案にかかる変位検出装置の具体例を示す。

図面において、磁歪線１は非磁性で導電性の外筒12の中
に挿通され、この外筒12の左端部はコイルホルダー13に
嵌合され、止めネジ14によって固定されている。上記外
筒12は磁歪線１の保護筒としての機能と、磁歪線１に供
給された電流パルスの戻り導線としての機能とを有して
いる。なお、外筒12を非金属で構成することもできる
が、この場合には電流パルスの戻り導線を別個に設ける
必要がある。上記外筒12の外周には円環状の可動永久磁
石２が摺動自在に挿通されており、この可動永久磁石２
は両側面に異極が着磁されている。

コイルホルダー13の内部には２個の捩り弾性波受信用コ
イル15,16が固定され、このコイル15,16は上記磁歪線１
に対して無接触状態で挿通されている。なお、受信用コ
イルは１個のみでもよいが、上記のように２個のコイル
の出力信号を差動増幅すれば、両コイルに共通に入るノ
ズルを低減できる。上記コイル15,16の近傍には偏奇永
久磁石17が斜め方向に固定されており、その偏奇磁場は
磁歪線１を伝播する捩り弾性波（横波）による磁気変化
の方向とほぼ一致している。なお、偏奇永久磁石17の具
体的な固定方法は、実際に偏奇永久磁石17を回しながら
横波による信号が最大限に強調され、かつ縦波による信
号が最小限に抑制される方向を決定し、この方向で粘着
材18を塗布することにより偏奇永久磁石17をコイルホル
ダー13に対して固定している。

コイルホルダー13の左端部には２枚のゴム板19,20と押
え板21とが配置され、ゴム板19,20を挟んで押え板21を
締付ネジ22によってコイルホルダー13に対して締め付け
ることにより、磁歪線１はゴム板19,20の間で圧着固定
される。このように磁歪線１の左端部はゴム板19,20に
よって圧着支持されているので、超音波の反射を少なく
することができる。なお、磁歪線１がゴム板19,20に対
して抜けるのを防止するため、磁歪線１の左端に溶接ま
たはハンダ付されたストッパ23が配置されており、この
ストッパ23あるいは磁歪線１の左端に図示しないパルス
発生装置から電流パルスは供給される。

磁歪線１の右端部が外筒12の右端部に嵌合固定されたス
プリングホルダー24を貫通しており、このスプリングホ
ルダー24内を摺動自在なばね受け板25に溶接またはハン
ダ付などによって固定されている。ばね受け板25とスプ
リングホルダー24との間にはスプリング26が圧縮状態で
配置されており、そのため磁歪線１には右方向への張力
が与えられている。上記スプリング26の働きは、単に磁
歪線１に適度な張力を付与するだけでなく、外筒12や磁
歪線１が周囲の温度変化により伸縮した場合に磁歪線１
の緩みも防止できる。なお、磁歪線１の右端部近傍には
粘着性ゴムなどのダンピング材27が塗布されており、磁
歪線１の右端からの超音波の反射を吸収している。

磁歪線１と外筒12との間には適当な距離を置いて複数の
サポーター28が配置されている。このサポーター28は第
２図，第３図に示すように弾性ゴムにて一体成形されて
おり、外筒12の内周面に密着する円筒形外周部28aと、
外周部28aの内側に連続する薄肉な中間膜部28bとを有
し、中間膜部28bの中心に磁歪線１を保持するための小
孔28cが形成され、かつ外周部28aから上記小孔28cへ至
る切溝28dが形成されている。そして、上記サポーター2
8は、磁歪線１を張った状態で外筒12の開口部12aより挿
入され、切溝28dを磁歪線１に対して挿入することによ
り外筒12の内部に組み込まれる。

上記のようにサポーター28を追加することにより、磁歪
線１は外筒12の中心部に保持され、外部からの振動や衝
撃によって弦のように振動するのを防止でき、誤動作を
防止できる。また、サポーター28と磁歪線１との接触長
さが短いので、磁歪線１上を伝播する捩り弾性波を不必
要に減衰させることがなく、一方外乱の磁歪線１への伝
播を抑制することができる。また、上記サポーター28は
外筒12の開口部12aを介して磁歪線１に軸線と直交方向
より組み込まれるので、サポーター28を磁歪線１に対し
て軸線方向より挿通する場合に比べ、磁歪線１を張った
後でサポーター28を組み込むことができるため作業性が
良く、しかもサポーター28が磁歪線１に対して位置ずれ
したり組付状態で磁歪線１に不必要な荷重が作用すると
いった不具合がない。

なお、本考案は上記実施例の構造に限るものではなく、
磁歪線を外筒で外包した構造の変位検出装置であれば適
用できる。例えば、上記実施例では可動永久磁石として
両側面に異極を着磁した円環状永久磁石を使用したが、
これに限るものではない。また、上記実施例では捩り弾
性波のみを無接触で検出するために受信用コイルと偏奇
永久磁石とを設けたが、これに代えて、例えば特開昭61
-112923号公報に記載のように磁歪線に対してほぼ直交
するように触子を接触させ、この触子の端部に圧電素子
を固定した接触型歪検出装置を用いてもよい。

考案の効果 以上の説明で明らかなように、本考案によれば磁歪線の
中間部をゴム製サポーターを介して外筒内に支持したの
で、外部からの振動や衝撃によって磁歪線が弦のように
振動するのを防止でき、誤動作を防止できる。また、サ
ポーターは外筒に設けた開口部より磁歪線に対して軸線
と直交する方向から組み込まれるので、磁歪線を張った
後でサポーターを組み込むことができ、作業性が良好と
なるとともに、サポーターが磁歪線に対して位置ずれを
起こすこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかる変位検出装置の一例の断面図、
第２図はその要部の斜視図、第３図はサポーターの拡大
断面図である。 １…磁歪線、２…永久磁石、12外筒、12a…開口部、13
…コイルホルダー、15,16…受信用コイル、17…偏奇永
久磁石、26…スプリング、28…サポーター、28a…外周
部、28b…中間膜部、28c…小孔、28d…切溝。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】磁歪線に電流パルスを流すことにより、磁
   歪線に沿って移動可能な永久磁石の近接する磁歪線の部
   位で超音波を発生させ、磁歪線の特定部位までの超音波
   の伝播時間を計測することにより永久磁石に与えられる
   機械的変位を検出する装置において、上記磁歪線を外包
   する非磁性材料からなる外筒と、磁歪線を外筒の中心部
   に保持するための弾性ゴムからなるサポーターとを有
   し、外筒の中間部にはサポーターを挿入し得る１又は２
   以上の開口部を設け、サポーターには磁歪線を挿入し得
   る外周部から中心部へ至る切溝を設けたことを特徴とす
   る変位検出装置。
2. 【請求項２】上記サポーターは、外筒の内周面に密着す
   る円筒形外周部と、該外周部の内側に連続する薄肉な中
   間膜部とを有し、上記外周部から中間膜部の中心へ至る
   切溝が形成されていることを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第１項記載の変位検出装置。