JPS6054603B2 - 距離測定装置 - Google Patents

距離測定装置

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JPS6054603B2
JPS6054603B2 JP51039929A JP3992976A JPS6054603B2 JP S6054603 B2 JPS6054603 B2 JP S6054603B2 JP 51039929 A JP51039929 A JP 51039929A JP 3992976 A JP3992976 A JP 3992976A JP S6054603 B2 JPS6054603 B2 JP S6054603B2
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JP
Japan
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detector
distance
current
measured
coil
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JP51039929A
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JPS52123647A (en
Inventor
修 前原
弘之 脇若
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Ono Sokki Co Ltd
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Ono Sokki Co Ltd
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、1点に対して直線的に近づき、あるいは離れ
る物体について、その移動距離が比較的大なる場合に、
その移動距離を非接触で精密に測定する装置に関する。
物体が前記の移動をする場合に、非接触で移動量を測定
する装置には、物体に取付けた電極と検出器の電極を対
向させ、その間の静電容量の変化を測定する容量式のも
の、物体に取付けた導電体板(物体が導電体のときは不
要)と検出器のw共振回路を対向させ、検出器から磁束
を放射して導電体板に渦電流を生じさせ、その結果生じ
る検出器のインダクタンス変化を測定する渦電流式のも
のなどがある。物体が移動し、検出器との間の距離が変
化した場合、容量式では両電極間の距離が変化するので
、その静電容量が変わり、また、渦電式では、導電体板
上に到達する磁束が距離によつて異なる結果、発生する
渦電流の大きさが変化して検出器のインダクタンスを変
化させることになる。
したがつて、検出器により静電容量あるいはインダクタ
ンスの変化を取出すと、距離の変化の測定が可能である
。しかし、これらは、検出器を固定して用いるものであ
り、検出器と測定点との距離の大きさに応じて検出器の
構成も大にすることになり、したがつて、物体の移動量
が大になれば、大きな検出器が必要となる。
しかして、大きな検出器はそれだけ測定分解能が低下す
ることは避けられず、微小な移動量を測定できなくなり
、精度が低下する。ところで、この種の検出器は、被測
定物体との間の距離の大小に応じて出力を発生するもの
であるから、一定の距離に対して一定の出力を生ずる条
件を考慮すると、距離感知器としての性能を有’するも
のであり、例えば、被測定物体と検出器との接触を避け
るために、一定距離に近接した場合は警報を行うように
することも可能であり、この場合、近接距離が小であれ
ば、それだけ小さな検出器を用いることにより精度も高
くなる。本発明は、小さな精度の高い検出器を距離感知
器として用い、被測定物体の大きな移動距離を精密に測
定しようとするものであり、検出器を移動自在にし、被
測定体に対して検出器を小さな一定距離で追従させ、追
従させるために要する駆動機構の駆動電流の変化により
被測定体の移動距離を測定しようとするものである。
本発明は、例えば偏心円板、多角形板等の回転体の形状
を検査するに際し、回転体を回転させながら非接触で検
査するのに用いられる。
以下、実施例について詳細に説明する。
これは、カムの形状検査を行うための実施例であり、図
示されていない被測定カムは、水平方向に配置された回
転軸に固着され、そのカムの下方に、案内筒に支承され
て上下方向に移動自在となつているT字形ロッドを配置
し、ロッドの先端の水平部の下面と案内筒上端面の間に
圧縮ばねを介在させることにより、その先端をカム表面
に押付け、カムの回動によつて、ロツドカ幼ムの変位曲
線に応じて上下刃向に移動させられるようにしてある。
そして、このロッドの下端突出端面の移動距離を測定す
るようにしたものである。第1図は、このロッド下端面
に、導電体板を固着してロッドと一体的に移動する導電
体板を被測定物体20とし、距離惑知器としての検出器
5には渦電流式のものを用いた実施例てある。
図において、1は底板であり、その上面上には導磁体か
らなる内円筒3と外円筒2が同心に固定され、内円筒3
と外円筒2の間には間隙が設けられている。
内円筒3の内部には、棒状の可動子4の下半分が摺動自
在に挿入され、可動子4の上端.には検出器5が固着さ
れている。これは、内部に圧共振回路を内蔵したものて
あり、微小距離を高い分解能て精密に検出する。また、
可動子4の下端には、はね6の下端が固着され、はね6
の下端は底板1に固着され、可動子4は一定位置に保!
持されている。そして可動子4に負荷が加えられると、
内円筒3の内面を案内部として上下に移動させられる。
8は可動子4の両側にそれぞれ固定された「字状の取付
桿であり、その下方垂下部は内円筒3と・外円筒2の間
隙に延び、その両垂下部の下端には内円筒3と同心のコ
イル1が固定され、取付桿8およびコイル1は、内、外
円筒3,2の外面、内面に対して非接触状態にされてい
る。
9は円筒状永久磁石であり、内周は内円筒3の外面と、
外周は外円筒2の内面と接触した状態で間隙の底部に配
設され、内周、外周にそれぞれ磁極を有し、例えは内周
側をN極とすると、磁力線は永久磁石9の内周、内円筒
3、間隙、外円筒2、永久磁石9の外周を経路とする閉
磁路を形成し、間隙の空間全体にわたつて略一様な磁界
となつている。
10は検出器5と結線された検出出力の増幅器であり、
増幅器10の出力は制御増幅器11の一j方の入力端に
印加されている。
なお、制御増幅器11は、PID制御回路と電流制御回
路を結合した公知のものよりなる。制御増幅器11の他
方の入力端には設定器12により設定された所定の電圧
が印加され、制御増幅器11からは、両人力電圧の偏差
を0にするのに必要な電流が出力されてコイル7に加え
られる。13は、コイル7と制御増幅器11の間の電流
経路中に挿入された電流計である。
したがつて、制御増幅器11は、検出器5の出力電圧を
一定倍した増幅電圧と、設定器12の設定電圧を比較し
、その偏差に応じて制御電流を発生させ、それは電流計
13を経てコイル7に加えられ、最終的には増幅電圧と
設定電圧が一致するような電流がコイルに加えられる。
以上のものにおいて、いま、距離測定装置の底板1を規
定面に固定し、検出器5を被測定物体20と適宜の距離
で対向させると、検出器5には、それと被測定物体20
の間に距離に応じた電圧が発生し、増幅器10を介して
適宜の一定値倍に増幅されて制御増幅器11に加えられ
る。この状態で、設定器12の設定電圧を適宜の一定値
に設定しておくと、制御増幅器11からは前記の増幅電
圧と設定電圧の偏差をOにするのに必要な電流がコイル
7に供給されることになる。すなわち、コイル7は、内
円筒3と外円筒2の間の磁界中にあり、したがつて、コ
イル7に電流が加えられると、フレミングの左手の法測
によつてコイル7に対して力が加わることになり、この
場合、制御増幅器11は、増幅電圧と設定電圧の偏差を
0にするような電流を発生することになるので、その偏
差の大きさと極性に応じてコイル7に加わる力が変えら
れてそれと一体の可動子4を上また下に移動させ、それ
により検出器5を被測定物体20に近づけまた遠ざけ、
その結果、検出器5の出力電圧を増加または減少させ、
その増幅電圧を設定電圧に一致させる位置まで、検出器
5を移動させることになる。次に、被測定物体20が、
前記の位置からある距離移動すると、すなわち、検出器
5に対して近づき、あるいは離れると、検出器5の出力
の増幅電圧が増加あるいは減少し、前記の設定電圧と一
致しなくなり、制御増幅器11からは、その偏差の大き
さと極性に応じてコイル7を下方あるいは上方に移動さ
せるのに必要な電流が送出され、可動子4を下あるいは
上に移動させ、検出器5と被測定物体20の間の距離が
前記と同じになつて、検出器5の出力電圧の増幅電圧が
設定電圧と一致した状態において平衡することになる。
したがつて、このときの制御増幅器11からのコイル7
に供給している電流の大きさは、前記の状態とは異つた
ものとなり、検出器5が被測定物体20との間の距離を
一定に保つのに移動させられた距離、すなわち被測定物
体20の移動距離と対応することになる。
この結果、この電流の大きさを電流計13により読取り
、あらかじめ校正を行つた電流と距離の関係とを対比さ
せることにより、被測定物体20の移動距離が求められ
ることになる。
この場合、前記したように検出器5は微小距離の変化分
も精密に検出するものてあり、制御増幅器11の制御電
流の移動距離に対する変化率は、ばね6の強さにより調
節自在であつて、十分に大きくされている。なお、前記
した電流と移動距離の関係を求める校正は、直接被測定
物体20あるいは被測定物体20と同材質の試料片と距
離測定装置を対向させて、測定を行うに必要な距離範囲
について設定電圧を変えながら行えばよい。
通常は前記の試料片を例えばマイクロメータなどの校正
器に取付け校正するが、もちろん被測定物体20により
校正することもでき、その場合には距離測定装置の底板
1を規定面に固定し、適宜の距離で検出器5を被測定物
体20と対向させる。そして、設定器12の設定電圧を
先ずOにする。こうすると、検出器5には、検出器5と
被測定物体20の間の距離に応じた出力電圧が発生し、
その増幅電圧は設定電圧より大きいので、制御増幅器1
1からは検出器5を被測定物体20から離す方向、すな
わち、可動子4を下方に移動させる電流がコイル7に加
えられ、検出器5の出力が0になつた状態で平衡する。
このときの距離G。は検出器5において既知の値であり
、電流1。を読取る。次に、設定電圧をV1に設定し直
すと、検出器5の出力の増幅電圧が設定電圧より小とな
るので、制御増幅器11からは、検出器5を被測定物体
20に近づける方向、すなわち、可動子4を上方に移動
させる電流がコイル7に加えられ、検出器5の出力の増
幅電圧と設定電圧と一致したとき平衡する。このときの
距離G1も検出器5において既知であり、電流11を読
取つておく。以下、同様にして、異なる多数の設定電圧
■2,V3・・・・・・■。のもとでの距離G2,G3
・・・・Gnに対する電流12,13・・・・・・hを
読取る。以上により、検出器5の測定範囲についての距
離と電流の関係が求まる。次に、この状態で、設定電圧
を前記のV1にすると、電流は11となるが、被測定物
体20を上方に移動させると、検出器5と被測定物体2
0との距離が大になる結果、検出器5を被測定物体20
に近づけるような電流がコイル7に加えられる。
この電流を監視しながら、それが前記hになつて位置に
被測定物体20を保持させる。このときの被測定物体2
0と検出器5の距離はG1であり、電流はhであるが、
検出器5自体は前記の初期位置からはG。−Gnだけ移
動している。この状態で、設定電圧を前記と同様に■2
,V3・・・・・・■。に切換えると、前記と同様に被
測定物体20と検出器5の距離は、G2,G3・・・・
・・GOそれぞれ追従制a御されることになり、前記の
初期位置からみれば、それぞれ検出器5は、(GO−G
n)+(G1一G2)(GO−Gn)+(G1−G3)
, ・(GO+Gn)+(G1−G。)〔=GO+G
。〕となり、各設定電圧における電流を読取ることによ
りG。+Gnの距離中の距離と電流の関係が求められる
。以下、同様にして必要な距離範囲に対して上記校正を
行うことにより距離と電流の関係が高い分解能で求めら
れることになる。以上のとおりてあり、本発明は精度の
高い検出フ器を距離感知器として用い、それと被測定物
体の距離の一定値に対するずれを高い分解能で検知して
、その距離が一定値に保たれる電流を移動機構に供給さ
せるので、被測定物体の移動距離が、電流値の大きさに
拡大され、その電流値を読取ることにより、高い精度で
被測定物体の大きな移動距離を測定するとができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例を示す一部断面を有する正面
図である。 1:底板、2:外円筒、3:内円筒、4:可動子、5:
検出器、6:ばね、7:コイル、8:取付桿、9:磁石
、10:増幅器、11:制御増幅器、12:設定器、1
3:電流計。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 底板と、底板上に配置された内円筒と、内円筒と同
    心に配置された外円筒と、内円筒内に摺動自在に挿入さ
    れた可動子と、可動子の先端に固定された検出器と、可
    動子の下端と底板間を結合するばねと、内円筒と外円筒
    の間隙に磁界を形成する磁石と、可動子に固定されて磁
    界中に配置されたコイルと、検出器の出力と設定器の出
    力を入力し、両出力を一致させるのに必要な力をコイル
    に与える電流をコイルに供給する制御増幅器とからなる
    ところの距離測定装置。
JP51039929A 1976-04-09 1976-04-09 距離測定装置 Expired JPS6054603B2 (ja)

Priority Applications (1)

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JP51039929A JPS6054603B2 (ja) 1976-04-09 1976-04-09 距離測定装置

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JP51039929A JPS6054603B2 (ja) 1976-04-09 1976-04-09 距離測定装置

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JPS52123647A JPS52123647A (en) 1977-10-18
JPS6054603B2 true JPS6054603B2 (ja) 1985-11-30

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JP51039929A Expired JPS6054603B2 (ja) 1976-04-09 1976-04-09 距離測定装置

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JPS5714023B2 (ja) * 1972-04-19 1982-03-20

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JPS52123647A (en) 1977-10-18

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