JPS5937441B2 - 中心位置検出装置 - Google Patents
中心位置検出装置Info
- Publication number
- JPS5937441B2 JPS5937441B2 JP52096918A JP9691877A JPS5937441B2 JP S5937441 B2 JPS5937441 B2 JP S5937441B2 JP 52096918 A JP52096918 A JP 52096918A JP 9691877 A JP9691877 A JP 9691877A JP S5937441 B2 JPS5937441 B2 JP S5937441B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrating piece
- center position
- center
- contact
- objects
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は中心位置検出装置の構造に関する。
発明者は振動片を用いて二つの対象物間の中心位置を検
出する装置を提案する。その構造を以下図面により説明
する。検出器の一部材たる固定ブロック１には振動系に
振動を与える振動付与装置例えば直流モータ２が固定さ
れる。この直流モータ２には交流電源３から交流電圧が
印加されその周波数に応じてモータ軸４は往復回動する
。このモータ軸４により振動される振動系は中心設定用
振動片５、前記モータ軸４に固定される締付治具６、振
動片Ｔよりなる。振動片Ｔはその形状、材料、寸法に応
じて第３図に示す１次共振モード又ク は第４図に示す
２次共振モードで振動し、対象物例えば左側開先面Ｂａ
）右側開先面８ｂ（以下二つの対象物を開先として説明
する。）の何れか、又はこれら双方の両面に接触し、前
記開先面又はその中心線に対する直流モータ軸の中心ひ
いてはｏ 固定ブロック１、これに接続する例えば溶接
トーチの２つの対象物に対する中心位置を検出するもの
である。この振動片の接触は電路９｜１口により電気的
に検出され、その信号により溶接トーチと対象物との中
心位置例えば母材８の開先中心線５１３に検出器ひいて
は溶接トーチを倣い誘導変位させることを可能とするも
のである。この発明は前記のような振動片の接触による
電流の流れに代り、絶縁皮膜が存在しても振動片端部の
接触を音響により検知可能とする装置を提案０ するこ
とを目的とする。
出する装置を提案する。その構造を以下図面により説明
する。検出器の一部材たる固定ブロック１には振動系に
振動を与える振動付与装置例えば直流モータ２が固定さ
れる。この直流モータ２には交流電源３から交流電圧が
印加されその周波数に応じてモータ軸４は往復回動する
。このモータ軸４により振動される振動系は中心設定用
振動片５、前記モータ軸４に固定される締付治具６、振
動片Ｔよりなる。振動片Ｔはその形状、材料、寸法に応
じて第３図に示す１次共振モード又ク は第４図に示す
２次共振モードで振動し、対象物例えば左側開先面Ｂａ
）右側開先面８ｂ（以下二つの対象物を開先として説明
する。）の何れか、又はこれら双方の両面に接触し、前
記開先面又はその中心線に対する直流モータ軸の中心ひ
いてはｏ 固定ブロック１、これに接続する例えば溶接
トーチの２つの対象物に対する中心位置を検出するもの
である。この振動片の接触は電路９｜１口により電気的
に検出され、その信号により溶接トーチと対象物との中
心位置例えば母材８の開先中心線５１３に検出器ひいて
は溶接トーチを倣い誘導変位させることを可能とするも
のである。この発明は前記のような振動片の接触による
電流の流れに代り、絶縁皮膜が存在しても振動片端部の
接触を音響により検知可能とする装置を提案０ するこ
とを目的とする。
要するにこの発明は振動片の基部又は振動片を固定する
軸又は固定ブロック等に音響素子を取り付け、音響を電
気信号に変換して取り出す検出装置であることを特徴と
する。
軸又は固定ブロック等に音響素子を取り付け、音響を電
気信号に変換して取り出す検出装置であることを特徴と
する。
５ ここで、この発明にかかる装置の作動原理について
考察してみる。
考察してみる。
この装置においてセンサとして機能する振動片は、片持
で共振状態にある。この共振状態とは、振動に寄与する
外力を加振エネルギーとして振動片に加える場合におい
て、振動ク片の持つ固有振動数Ｆと同一の振動数で加振
エネルギーを加えることにより振動している状態を言ラ
。この状態ではごく微量の加振エネルギーであつてもそ
の全てが振動エネルギーに変換されるため、５時間と共
に振幅は増加し、無限大となる。
で共振状態にある。この共振状態とは、振動に寄与する
外力を加振エネルギーとして振動片に加える場合におい
て、振動ク片の持つ固有振動数Ｆと同一の振動数で加振
エネルギーを加えることにより振動している状態を言ラ
。この状態ではごく微量の加振エネルギーであつてもそ
の全てが振動エネルギーに変換されるため、５時間と共
に振幅は増加し、無限大となる。
しかし実際の装置においては振動時の空気抵抗振動片の
変形歪み等によるエネルギーの’ロスが存在するため、
或る一定の最大振幅Ｗ（第８図）で定常状態となり、以
後振幅Ｗで振動することとなる。片持ちの振動片の共振
周波数Ｆ。は下に示すｋ値の平方根に比例する。片持ち
の振動片が共振するときは振動片の受ける振動エネルギ
ーは小さいものであつても、その自由端は大きく振れる
が共振周波数から振動数が僅かでもずれると急速に振幅
は０に近づいてしまう。
変形歪み等によるエネルギーの’ロスが存在するため、
或る一定の最大振幅Ｗ（第８図）で定常状態となり、以
後振幅Ｗで振動することとなる。片持ちの振動片の共振
周波数Ｆ。は下に示すｋ値の平方根に比例する。片持ち
の振動片が共振するときは振動片の受ける振動エネルギ
ーは小さいものであつても、その自由端は大きく振れる
が共振周波数から振動数が僅かでもずれると急速に振幅
は０に近づいてしまう。
例えば約２０７１！１１の共振振幅をもつていたものが
共振周波数からずれると僅か２１ｍ程度のものとなつて
しまう。極く微少時間ではあるが、加振し始めてから最
大振幅Ｗの定常状態に至るまでの過渡的現象をみると、
第１０図のようになつている。
共振周波数からずれると僅か２１ｍ程度のものとなつて
しまう。極く微少時間ではあるが、加振し始めてから最
大振幅Ｗの定常状態に至るまでの過渡的現象をみると、
第１０図のようになつている。
いま、振動の中心を原点０とし、更に或る時刻ｔにおけ
る振動片の位置は−Ｘ，（速度ｖ＝０）であつたとする
。
る振動片の位置は−Ｘ，（速度ｖ＝０）であつたとする
。
振動の周期をＴ（Ｓｅｃ）とした場合、１／ＦＯ＝Ｔで
あるから、時刻Ｔ，より時間１／２×１／ＦＯ即ち、半
周期後の振動片はＸ１＋ｆ（ｘ１）＝Ｘ，の位置に来る
。ここで、ｆ（ｘ）は振動エネルギーに変換される、加
振エネルギーによる振動片の振幅増加量である。前記の
如く加脹エネルギー５は一定であつても空気抵抗等が存
在するため、″Ｆ．（ｘ）は減少関数となつている。更
に１／２Ｆ０後の振動片は−Ｘ，＝−（Ｘ，＋ｆ（ｘｌ
））の位置に来る。同様にして振動片の振幅＆ζ １周
期につき往復分の加振エネルギーを振動エネルギーとし
て受け２ｆ（ＸＴｌ）の振幅を増しつつ最大振幅ｗに至
る。共振時における振動片はモータ等より受ける加振エ
ネルギーと空気抵抗等のエネルギーロスとのバランスに
より、その自由端は最大振幅ｗで振動するが、第７図に
示すようにその振幅を匍以する位置（−ｘ１）に制限面
（例えば左側開先面８ａ）があるときは、これに軽く接
触しながらＷ１の振ｊ幅を保持しつつ共振様の振動をす
る。
あるから、時刻Ｔ，より時間１／２×１／ＦＯ即ち、半
周期後の振動片はＸ１＋ｆ（ｘ１）＝Ｘ，の位置に来る
。ここで、ｆ（ｘ）は振動エネルギーに変換される、加
振エネルギーによる振動片の振幅増加量である。前記の
如く加脹エネルギー５は一定であつても空気抵抗等が存
在するため、″Ｆ．（ｘ）は減少関数となつている。更
に１／２Ｆ０後の振動片は−Ｘ，＝−（Ｘ，＋ｆ（ｘｌ
））の位置に来る。同様にして振動片の振幅＆ζ １周
期につき往復分の加振エネルギーを振動エネルギーとし
て受け２ｆ（ＸＴｌ）の振幅を増しつつ最大振幅ｗに至
る。共振時における振動片はモータ等より受ける加振エ
ネルギーと空気抵抗等のエネルギーロスとのバランスに
より、その自由端は最大振幅ｗで振動するが、第７図に
示すようにその振幅を匍以する位置（−ｘ１）に制限面
（例えば左側開先面８ａ）があるときは、これに軽く接
触しながらＷ１の振ｊ幅を保持しつつ共振様の振動をす
る。
これは以下のような理由による。振幅Ｗで振動していた
振動片が１！ｉｌ銀面８＆に当つた瞬間、振動片の有し
ていたエネルギーは制限面８ａを押すエネルギー、熱エ
ネルギー等として消費される。そして振動片が制限面８
ａから離れると再び加振エネルギーを受け、Ｘ，＝Ｘ１
＋ｆ（Ｘ１）の位置に来る。即ち定常状態として振幅Ｗ
で共振していた振動片は制限面８ａに当つた瞬間から共
振に至るまでの過渡的状態に移るのである。ところが一
周期の後には再度制限面８ａに当り一往復分の加振エネ
ルギーは再び熱エネルギー等として消費され、以下同様
な運動を繰り返すこととなる。この状態は、振幅Ｗ，＝
Ｘ１＋Ｘ，なる共振状態と同様な振動を言いことができ
る。この様な共振様の振動においては数学的な正確さで
振幅Ｗ１の中心に原点０が存在せず、加振エネルギー分
（即ちＸ２−Ｘ１）だけ移動し、これが測定誤差として
表われるが、加振エネルギー自体が極く微少量であるた
め、この誤差は測定上無視できる程度の微少量である。
また、面８ａと振動片の接触も６一往復分の加振エネル
ギーを消費するだけの接触であるため、ほとんど無接触
に近い状態での接触となつている。
振動片が１！ｉｌ銀面８＆に当つた瞬間、振動片の有し
ていたエネルギーは制限面８ａを押すエネルギー、熱エ
ネルギー等として消費される。そして振動片が制限面８
ａから離れると再び加振エネルギーを受け、Ｘ，＝Ｘ１
＋ｆ（Ｘ１）の位置に来る。即ち定常状態として振幅Ｗ
で共振していた振動片は制限面８ａに当つた瞬間から共
振に至るまでの過渡的状態に移るのである。ところが一
周期の後には再度制限面８ａに当り一往復分の加振エネ
ルギーは再び熱エネルギー等として消費され、以下同様
な運動を繰り返すこととなる。この状態は、振幅Ｗ，＝
Ｘ１＋Ｘ，なる共振状態と同様な振動を言いことができ
る。この様な共振様の振動においては数学的な正確さで
振幅Ｗ１の中心に原点０が存在せず、加振エネルギー分
（即ちＸ２−Ｘ１）だけ移動し、これが測定誤差として
表われるが、加振エネルギー自体が極く微少量であるた
め、この誤差は測定上無視できる程度の微少量である。
また、面８ａと振動片の接触も６一往復分の加振エネル
ギーを消費するだけの接触であるため、ほとんど無接触
に近い状態での接触となつている。
つぎに第７図、第９図を用いた例を溶接開先にとり、そ
の開先中心線の検出の仕方を具体的に説明する。第７図
のごとく自由端が左側開先面８ａに接触して共振してい
るとき図示他の自由端位置７０′は右側開先面（他の対
象物）８ｂに接触することはない。
の開先中心線の検出の仕方を具体的に説明する。第７図
のごとく自由端が左側開先面８ａに接触して共振してい
るとき図示他の自由端位置７０′は右側開先面（他の対
象物）８ｂに接触することはない。
従つて左側開先面８ａのみに接触しているということを
検知して電気的信号として取り出すことができる。同様
にして右側開先面８ｂに固定点４が近づきすぎると右側
開先面に近づきすぎるということを電気信号として取り
出すことができる。固定点が開先の中央面（ＣＬ（１）
に復帰するとその自由端７０の振幅は共振していること
からｗと大きいものとなり両開先面８ａ，８ｂにその共
振する振動数で交互に接触し、これを電気信号として取
り出し固定点４が常に開先の中央面内にあることを検知
できる。
検知して電気的信号として取り出すことができる。同様
にして右側開先面８ｂに固定点４が近づきすぎると右側
開先面に近づきすぎるということを電気信号として取り
出すことができる。固定点が開先の中央面（ＣＬ（１）
に復帰するとその自由端７０の振幅は共振していること
からｗと大きいものとなり両開先面８ａ，８ｂにその共
振する振動数で交互に接触し、これを電気信号として取
り出し固定点４が常に開先の中央面内にあることを検知
できる。
このことを第１表としてまとめて表示する。このような
共振する振動片の特性゛を利用することによりこの振動
片をセンサーとして使用し開先面の中心線に対する直流
モータの軸の中心ひいては固定プロツク１、これに接続
する溶接トーチの相対位置を検出するものである。
共振する振動片の特性゛を利用することによりこの振動
片をセンサーとして使用し開先面の中心線に対する直流
モータの軸の中心ひいては固定プロツク１、これに接続
する溶接トーチの相対位置を検出するものである。
この振動片の接触は電路９，１０により電気的に検出さ
れ、その信号Ｇてより母材８の開先中心線１３に検出器
ひいては醇接トーチを倣い誘導立位させることを可能と
するものである。また振動片は５０サイクルαは６０サ
イクル）で振動しているので振動片の振動状態を通して
の溶接ノズル又はアークの視認が容易にできるものとな
る。この発明にかかる検出器を図面により説明すると、
検出器の構造は第１図、第２図に示すものと同様である
。
れ、その信号Ｇてより母材８の開先中心線１３に検出器
ひいては醇接トーチを倣い誘導立位させることを可能と
するものである。また振動片は５０サイクルαは６０サ
イクル）で振動しているので振動片の振動状態を通して
の溶接ノズル又はアークの視認が容易にできるものとな
る。この発明にかかる検出器を図面により説明すると、
検出器の構造は第１図、第２図に示すものと同様である
。
た〜第５図に示すごとく、リード線９，１０に代り、振
動片７のつけ根部又はモータ軸４に近く振動片にピエゾ
効果で音響検出する音響検出素子１４を取りつけ、振動
片端部が開先面の片側のみか、両側に接触しているかを
音響検出素子１４からの電気信号としてリード線１５に
より取り出しその電流波形等で検出するものである。こ
の場合においてオツシロスコープを有効に使用すること
ができる。振動片が片方の面にのみ接触するとき（支点
が、即ちモータ軸心が開先中心よりずれていることを意
味する。
動片７のつけ根部又はモータ軸４に近く振動片にピエゾ
効果で音響検出する音響検出素子１４を取りつけ、振動
片端部が開先面の片側のみか、両側に接触しているかを
音響検出素子１４からの電気信号としてリード線１５に
より取り出しその電流波形等で検出するものである。こ
の場合においてオツシロスコープを有効に使用すること
ができる。振動片が片方の面にのみ接触するとき（支点
が、即ちモータ軸心が開先中心よりずれていることを意
味する。
）の単位時間の接触音の数は、振動片が両側面に接触し
ているときの単位時閲あたりの接触音の数の１／２であ
ることから容易に電気信号、音響を変換した電気信号と
してとらえその相違を検知できる。またこれをオツシロ
スコープのブラウン管面上に表示させることも容易にで
きる。また振動片に音響素子をつけることが望ましくな
いなら直流モータ軸４又は固定プロツク１に取り付けて
もよい。しかし振動片の接触点より遠くなるほど音の減
衰については注意を必要とする。この発明は近時音響検
出器の小形化に伴い効果的に振動片の端部の接触音を捕
えることが可能であり、装置としては他に補助的な装置
を必要とするが、破壊することのできないような絶縁皮
膜の形成されている対象物であつてもそれとの相対位置
は、接触音を信号とするため接触による電流を利用する
必要がなく非常に有効な精度の高い検出器となるという
効果を奏するものである。
ているときの単位時閲あたりの接触音の数の１／２であ
ることから容易に電気信号、音響を変換した電気信号と
してとらえその相違を検知できる。またこれをオツシロ
スコープのブラウン管面上に表示させることも容易にで
きる。また振動片に音響素子をつけることが望ましくな
いなら直流モータ軸４又は固定プロツク１に取り付けて
もよい。しかし振動片の接触点より遠くなるほど音の減
衰については注意を必要とする。この発明は近時音響検
出器の小形化に伴い効果的に振動片の端部の接触音を捕
えることが可能であり、装置としては他に補助的な装置
を必要とするが、破壊することのできないような絶縁皮
膜の形成されている対象物であつてもそれとの相対位置
は、接触音を信号とするため接触による電流を利用する
必要がなく非常に有効な精度の高い検出器となるという
効果を奏するものである。
第１図は検出器の正面図、第２図はその側面図、第３図
は振動片の１次共振モード振動を示す図面、第４図は振
動片の２次共振モード振動を示す図面、第５図はこの発
明にかかる音響素子を取り付けた振動片を示す図面、第
６図は（１），（２）式に使用する片持梁の符号の説明
図、第７図は相対向する面間中心の検出する本発明の説
明図、第８図、第９図は本発明の作動の原理についての
説明図である。 １・・・・・・固定プロツク、２・・・・・・直流モー
タ、４・・・・・・モータ軸、７・・・・・・振動片、
１４・・・・・・音響素子。
は振動片の１次共振モード振動を示す図面、第４図は振
動片の２次共振モード振動を示す図面、第５図はこの発
明にかかる音響素子を取り付けた振動片を示す図面、第
６図は（１），（２）式に使用する片持梁の符号の説明
図、第７図は相対向する面間中心の検出する本発明の説
明図、第８図、第９図は本発明の作動の原理についての
説明図である。 １・・・・・・固定プロツク、２・・・・・・直流モー
タ、４・・・・・・モータ軸、７・・・・・・振動片、
１４・・・・・・音響素子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 最大共振振幅が、相対向する対象物間隔より大とな
る振動片を備えた検出器を二つの対象物間に配置し、前
記振動片を当該振動片の共振周波数で加振し、前記振動
片の自由端が前記二つの対象物のいずれか又は双方に接
触していることを検知することにより、前記振動片の支
点が前記二つの対象物間の中心にあるか否かの検出をす
るように構成した中心位置検出装置。 ２ 前記振動片の自由端と前記対象物との接触を検知す
る音響検出用の素子を前記検出器に設け、該素子からの
信号により前記二つの対象物間の中心に前記支点が位置
しているか否かを検出する特許請求の範囲第１項記載の
中心位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52096918A JPS5937441B2 (ja) | 1977-08-15 | 1977-08-15 | 中心位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52096918A JPS5937441B2 (ja) | 1977-08-15 | 1977-08-15 | 中心位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5431773A JPS5431773A (en) | 1979-03-08 |
| JPS5937441B2 true JPS5937441B2 (ja) | 1984-09-10 |
Family
ID=14177729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52096918A Expired JPS5937441B2 (ja) | 1977-08-15 | 1977-08-15 | 中心位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5937441B2 (ja) |
-
1977
- 1977-08-15 JP JP52096918A patent/JPS5937441B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5431773A (en) | 1979-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4678993A (en) | Distance measuring device operating with torsional ultrasonic waves detected without mode conversion | |
| CN1989418A (zh) | 声波探测器 | |
| CN1012628B (zh) | 用于测定由对磁场不产生感应的材料制造的涡轮叶片的共振频率的方法和装置 | |
| JPH08327363A (ja) | 角速度センサ | |
| US5612495A (en) | Non-destructive examination device | |
| KR100477491B1 (ko) | 코일 임피던스 검출 방법 및 이것을 이용한 물체 검출방법 및 장치 | |
| JPS5937441B2 (ja) | 中心位置検出装置 | |
| JPH0752105B2 (ja) | 角速度センサ− | |
| JPS5922881B2 (ja) | 歪検出用素子付き中心位置検出装置 | |
| JPH06300800A (ja) | 電位センサ | |
| CN119510912A (zh) | 宽频带电场传感器组件及电场检测方法 | |
| JP2004251823A (ja) | 振動式レベルセンサ | |
| JPS595842B2 (ja) | 相対位置検出装置 | |
| JPH09281167A (ja) | 表面電位測定装置 | |
| JPH07306030A (ja) | 変位検出装置 | |
| JPS595841B2 (ja) | 相対位置検出装置 | |
| JP2002188973A (ja) | 圧力センサ | |
| JP2004151074A (ja) | 振動式レベルセンサの多点物体検出装置 | |
| JP2003179998A (ja) | 集束電気音響変換器及びその出力パワーのテスト方法 | |
| JPH1164096A (ja) | 渦巻き型感震器 | |
| JPH0588437B2 (ja) | ||
| JP2518506B2 (ja) | 電位センサ | |
| JP3186357B2 (ja) | ガス中超音波発生型温度検出装置 | |
| JPH09318432A (ja) | 接触センサ | |
| JPS63271125A (ja) | 振動検出装置 |