JPH09166408A - 面間距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】金型キャビティの寸法など小面間距離を容易に
且つ高精度に測定することができる面間距離測定装置を
提供する。 【解決手段】この装置は、狭い間隙などに挿入して間隙
の面間距離を電気的に測定する面間距離測定装置であ
る。ケース１に設けた基準面と並行に配設された磁歪軸
２を有し、磁歪軸２の捩り角に応じた検出電圧を出力す
る捩り角検出器５と、磁歪軸２の一部に略直角に固定さ
れケース１から突出した測定子３と、を備え、捩り角検
出器５から出力される検出電圧値に基づいて、ケース１
の基準面から測定子３の先端までの距離を面間距離の測
定値として出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金型合せ面の測定
やシム調整等に使用され、キャビティの深さなど比較的
小さい面間距離を測定する面間距離測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、金型のキャビティの深さや合せ
面の測定をする場合、従来では、キャビティ内に粘土を
入れ、型締めして粘土を成形した後、その成形粘土の寸
法をノギス等で計測して、キャビティの深さや合せ面の
測定を行っている。

【０００３】しかし、このような金型の測定は手間がか
かり、その測定精度も低いことから、差動変圧器等の変
位センサを使用して電気的に測定することが検討され
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般に使用さ
れる差動変圧器は、円筒形に巻装した一次コイル、二次
コイルの中に、円柱状の磁性体コアを軸方向に移動可能
に挿入した構造を持つ直線変位センサであるため、その
構造上、測定方向の全長が例えば約５０〜６０mmと長く
なり、例えば１０〜２０mmの金型キャビティ等の小間隙
寸法は測定することができない問題があった。

【０００５】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、金型キャビティの深さなど小面間距離を容易に且つ
高精度に測定することができる面間距離測定装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の面間距離測定装置は、狭い間隙などに挿入
して間隙の面間距離を電気的に測定する面間距離測定装
置において、ケースに設けた基準面と並行に配設された
磁歪軸を有し、磁歪軸の捩り角に応じた検出電圧を出力
する捩り角検出器と、磁歪軸の一部に略直角に固定さ
れ、先端部をケースから突出して配設され測定子と、を
備え、捩り角検出器から出力される検出電圧値に基づい
て、ケースの基準面から測定子の先端までの距離を面間
距離の測定値として出力することを特徴とする。

【０００７】ここで、捩り角検出器は、ケース内に磁歪
軸が所定の角度捩りを加えた状態で両端を固定して取付
けられ、磁歪軸の中点位置に前記測定子の末端が固定さ
れ、磁歪軸の中点の両側外周位置に各々一次コイルと二
次コイルが巻装されて構成することができる。

【０００８】そして、一次コイルには交流電源を接続
し、二次コイルには整流回路が接続され、整流回路の出
力側に演算処理回路が接続される。

【０００９】

【作用・効果】このような構成の面間距離測定装置は、
例えば、金型内の寸法測定などを行う際、定盤上に伏せ
て載置された金型のキャビティ内に、その基準面を下に
して、測定子の先端をキャビティの上面に当接させるよ
うに、挿入される。そして、交流電源から一次コイルに
交流電力を供給して、励磁すると、二次コイルには測定
子の先端の位置に応じて捩られる磁歪軸の捩り角に応じ
て誘導電圧が発生し、これが整流回路に送られる。

【００１０】二次コイルで発生した交流電圧は整流回路
で直流電圧に変換され、演算処理回路に送られる。演算
処理回路は、検出電圧値とそれに対応した面間距離デー
タとをデータテーブルとして予め記憶し、整流回路を通
して入力された検出電圧値に基づき、データテーブルを
検索して面間距離を求める。

【００１１】このように、ケースに設けた基準面と並行
に配設した磁歪軸を有し、磁歪軸の捩り角に応じた検出
電圧を出力する捩り角検出器を使用して、基準面と測定
子間を面間距離を測定値として求めるため、測定部の厚
さを従来の差動変圧器のものより大幅に薄くすることが
できり、狭い間隙の面間距離を測定することができる。
また、捩り角検出器により測定値を出力するため、高精
度に面間距離を測定することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１３】図１は面間距離測定装置における測定部の
正面図を示し、図２はその平面図を示し、図３、図４は
その断面図を示している。１は厚さの薄い金属製のケー
スであり、このケース１の底面が面間距離測定の際の基
準面となる。

【００１４】ケース１には基準面となる底面と並行に、
磁歪特性を有する磁歪軸２が、例えば９０度捩った状態
で両端部を固定して配設される。捩る範囲は軸材料の許
容応力の１／２以内である。磁歪軸２には、磁歪特性に
優れた磁性材料の線材、例えば、ニッケル・鉄合金、パ
ーマロイ、ニッケルクロム鋼からなる例えば約１mm程度
の線材が使用される。そして、その磁歪軸２の中点位置
（中央）に、測定子３がその末端を軸に対し直角に固定
され、測定子３の先端はケース１から４５度の傾斜角度
で上方に突出される。

【００１５】磁性材料は、一般に、応力を加えると、そ
の磁化特性が変化し、応力の方向の透磁率が変化する磁
歪特性を有している。このため、磁歪特性を有する軸の
周囲に一次コイルと二次コイルを巻装し、一次コイルに
交流電圧を印加した状態で、軸に応力つまり捩りを加え
ると、その捩りに応じて軸の透磁率が変化するため、捩
りに応じて変化する出力電圧を、二次コイルから得るこ
とができる。本測定装置では、このような磁歪軸の磁歪
特性を利用して面間距離を測定する。

【００１６】磁歪軸２は、例えば９０度捩った状態で両
端を固定部材９によりケース１に対し固定される。固定
部材９はビス１３でケース１に固定される。この両端の
９０度の捩りにより、測定子３が固定される軸２の中点
位置には、４５度の捩りが生じていることになる。

【００１７】磁歪軸２の中央部には円板１１が固定さ
れ、その円板１１を介して測定子３の末端が軸２に強固
に固定される。また、ケース中央には二又状の軸支部１
０がビス１４により取付けられ、円板１１の両側の軸部
分がこの軸支部１０により捩り自在に水平に支持され
る。

【００１８】したがって、図７に示すように、軸２の中
点に固定した測定子３により磁歪軸２を例えば＋側に捩
ると、軸２のＪ１部分では捩りが増大し、軸２のＪ２部
分では逆に捩りが低減される。このため、軸２のＪ１部
とＪ２部の両方に一次コイル、二次コイルを各々巻装
し、両側のコイルを直列に接続して出力を差動的に取り
出せば、測定子３の回動角度に応じた出力を、より大き
く安定して取り出すことができる。また、磁歪軸２に予
め捩り応力を加えて取付けることにより、測定子３を回
動させた際、磁歪軸２に弾性ヒステリシスを生じにくく
し、安定した正確な出力が得られるようにしている。

【００１９】測定子３は、上記のように４５度の傾斜角
度で配設されるため、この角度から水平位置までの４５
度（回動角度範囲）が測定可能な面間距離の測定範囲で
ある。なお、磁歪軸２を予め捩る角度の９０度は一例で
あり、勿論、９０度以外の角度で軸２を予め捩っておく
こともできる。

【００２０】ケース１の底面には、この装置を使用する
際、測定部を定盤に容易に固定できるように、永久磁石
４が取付けられる。 ケース１内には、上記磁歪軸２の
捩り角を電圧に変換する、つまり捩り角に応じて電圧を
出力する電磁誘導式の捩り角検出器５が設けられる。

【００２１】この捩り角検出器５は、磁歪軸２の周囲に
おける中点位置の両側に、ボビンに巻装した一次コイル
７ａと７ｂ、及び二次コイル８ａと８ｂを各々配設して
構成される。一次コイル７ａは測定子３に向って軸２の
左側に、一次コイル７ｂはその右側に巻装され、二次コ
イル８ａは一次コイル７ａの上に、二次コイル８ｂは一
次コイル７ｂの上に巻装される。

【００２２】一次コイル７ａ，７ｂと二次コイル８ａ，
８ｂに接続されたリード線１２は、ケース１の端部に穿
設した孔から外部に引出され、測定回路に接続される。

【００２３】測定回路は、図５に示すように、直列接続
された一次コイル７ａ，７ｂに接続される交流電源２
３、直列接続された二次コイル８ａ，８ｂとその中点に
接続される整流回路２０、整流された直流検出電圧を入
力し測定値を演算する演算処理回路２１、及び表示器２
２から構成される。

【００２４】交流電源２３は例えば５ｋＨｚ，５ｖ程度
の交流電力を一次コイル７ａ，７ｂに供給する。整流回
路２０は、図６に示す如く、二次コイル８ａ，８ｂの一
端に整流用のダイオードＤ１、Ｄ２を接続し、ダイオー
ドＤ１、Ｄ２のカソード側と二次コイル８ａ，８ｂの中
点との間にコンデンサＣ１、Ｃ２及び抵抗Ｒ１、Ｒ２を
接続して構成される。

【００２５】この測定回路の出力電圧は、図６に示すよ
うに、軸２の両側に配設された二次コイル８ａと８ｂの
電圧を加えた値となるが、両二次コイル８ａ，８ｂを相
互に逆極性に接続することにより、測定子３の自由位置
（４５度の位置）で両二次コイルに等しい逆方向の電圧
を発生させ、そのときの出力電圧をゼロにするようにし
ている。

【００２６】また、上述のように、この磁歪軸２は、図
７の如く、軸２を＋方向に捩ると、軸２の右側部分では
捩りが増大し、軸２の左側部分では逆に捩りが低減され
る。このため、図８に示すように、磁歪軸２の右側に配
置された二次コイル８ａからの出力電圧Ｖａは、軸２の
ねじり角が増すほど低下し、逆に、左側に配置された二
次コイル８ｂからの出力電圧Ｖｂは、軸２のねじり角が
増すほど増加する。したがって、両出力電圧Ｖａ，Ｖｂ
を差動的に取り出すことにより、磁歪軸２の捩り量に応
じた出力電圧（Ｖａ−Ｖｂ）を、大きな変化幅で略直線
的に取り出すことができる。なお、この測定装置では、
図８におけるねじり角０〜４５度（磁歪軸の角度）の範
囲で使用する。

【００２７】演算処理回路２１は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を
有するＣＰＵなどから構成され、直流検出電圧をデジタ
ル値にＡ／Ｄ変換して入力し、その値から距離の測定値
を演算する。この測定値の演算は、予めＲＯＭ等の固定
メモリに、磁歪軸２の捩り角（検出電圧値）と、それに
対応した測定値、つまりケース１の底面から測定子３の
先端までの距離Ｓをデータテーブルとして記憶してお
き、検出電圧値が入力されたとき、それに対応した距離
Ｓのデータを、そのデータテーブルを検索して求めるこ
とができる。

【００２８】また、測定値であるケース１の底面から測
定子３の先端までの距離Ｓは、図１に示すように、Ｓ＝
Ａ＋Ｂ＋Ｃであるから、この式から算出することもでき
る。即ち、測定子３の長さをＬ、測定子３の角度（磁歪
軸２の捩り角）をαとしたとき、測定子３の長さに対応
した高さＡは、Ａ＝Ｌｓｉｎαであるから、検出された
測定値Ｓは、Ｓ＝Ｌｓｉｎα＋Ｂ＋Ｃとなる。Ｂは磁歪
軸２の中心から底面までの距離、Ｃは測定子３の先端部
の半径である。

【００２９】次に、上記構成の面間距離測定装置の動作
を説明する。このような構成の面間距離測定装置の測定
部は、例えば金型の寸法測定に使用する場合、図９に示
すように、定盤Ｊの上に伏せて載置された金型Ｋ内に、
金型Ｋの開口部からそのキャビティ内に挿入する。或
は、測定部を先ず定盤Ｊに載置し、その上から金型Ｋを
被せるように定盤Ｊ上に載置する。

【００３０】この測定部は、上述のように捩り角検出器
５を主要部として構成され、この検出器５は、軸とコイ
ルの簡単な構造から非常に薄く形成することができるた
め、ケース１の厚さも薄型にすることができる。このた
め、金型の狭いキャビティ内でも測定部を挿入して、そ
のキャビティの深さ等を測定することができる。

【００３１】金型Ｋのキャビティ内に測定部を挿入する
と、測定子３の先端が、キャビティの上面に当接して測
定子３がその初期角度４５度より低く回動され、磁歪軸
２が捩られる。このとき、軸２の右側部分（測定子から
向って）では捩りが増大し、軸２の左側部分では逆に捩
りが低減されるが、捩り角検出器５の一次コイル７ａ，
７ｂには、交流電源２３により交流電力が供給され、励
磁されているため、その二次コイル８ａ，８ｂに誘導電
圧Ｖａ，Ｖｂが発生し、その差電圧（Ｖａ−Ｖｂ）が出
力電圧として検出器５から出力され、この検出電圧は磁
歪軸２の捩り角に応じて発生する。

【００３２】捩り角検出器５から出力された検出電圧
は、整流回路２０で整流され、直流検出電圧として演算
処理回路２１に入力される。演算処理回路２１では、検
出電圧値と、それに対応した測定値（ケース１の底面か
ら測定子３の先端までの距離Ｓ）がデータテーブルとし
て記憶している場合、その検出電圧値に対応した距離Ｓ
のデータを、そのデータテーブルを検索して求める。

【００３３】或は、演算式から測定値を求める場合、測
定値であるケース１の底面から測定子３の先端までの距
離Ｓは、図１に示すように、Ｓ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃであるか
ら、演算処理回路２１は、この式から算出する。ここ
で、ＡはＬｓｉｎα、Ｌは測定子の長さ、αは捩り角
（検出電圧）、Ｂは磁歪軸２の中心から底面までの距
離、Ｃは測定子３の先端部の半径である。

【００３４】このようにして金型キャビティの合せ面か
らの深さが、ケース１の底面から測定子３の先端までの
距離Ｓとして測定され、その測定値が表示器２２に数値
表示される。また、上記のような測定を行いながら、定
盤Ｊ上で金型Ｋを移動し、複数位置で測定を行えば、金
型キャビティの深さの変位を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す面間距離測定装置の
測定部の正面図である。

【図２】同測定部の平面図である。

【図３】同測定部の断面図である。

【図４】同測定部の縦断面図である。

【図５】測定回路のブロック図である。

【図６】捩り角検出器５と整流回路２０の接続図であ
る。

【図７】磁歪軸２の捩り状態を示す説明図である。

【図８】捩り角検出器５の出力電圧と捩り角の関係を示
すグラフである。

【図９】測定装置の使用状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１−ケース、 ２−磁歪軸、 ３−測定子、 ５−捩り角検出器、 ７ａ，７ｂ−一次コイル、 ８ａ，８ｂ−二次コイル、 ２０−整流回路、 ２１−演算処理回路、 ２２−表示器、 ２３−交流電源。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 狭い間隙などに挿入して該間隙の面間距
   離を電気的に測定する面間距離測定装置において、 ケースに設けた基準面と並行に配設された磁歪軸を有
   し、該磁歪軸の捩り角に応じた検出電圧を出力する捩り
   角検出器と、 該磁歪軸の一部に略直角に固定され、先端部を該ケース
   から突出して配設され測定子と、 を備え、該捩り角検出器から出力される検出電圧値に基
   づいて、該ケースの基準面から該測定子の先端までの距
   離を面間距離の測定値として出力することを特徴とする
   面間距離測定装置。
2. 【請求項２】 前記捩り角検出器は、前記ケース内に前
   記磁歪軸が所定の角度捩りを加えた状態で両端を固定し
   て取付けられ、該磁歪軸の中点位置に前記測定子の末端
   が固定され、該磁歪軸の中点の両側外周位置に各々一次
   コイルと二次コイルが巻装されて構成される請求項１記
   載の面間距離測定装置。
3. 【請求項３】 前記一次コイルには交流電源が接続さ
   れ、前記二次コイルには整流回路が接続され、該整流回
   路から出力された検出電圧値に基づき面間距離を求める
   演算処理回路が設けられたことを特徴とする請求項２記
   載の面間距離測定装置。
4. 【請求項４】 前記演算処理回路は、検出電圧値とそれ
   に対応した面間距離データとをデータテーブルとして予
   め記憶し、前記整流回路を通して入力された検出電圧値
   に基づき、該データテーブルを検索して面間距離を求め
   ることを特徴とする請求項３記載の面間距離測定装置。