JPS6217162B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、中間に傾斜面を形設したウエツジ部
を有するロツドを、ストレインゲージを添着した
２枚のカンチレバー間に該傾斜面が当接するよう
にして挿入し、前記ロツドで被測定対象の変位を
受けて前記ストレインゲージによつてその変位を
電気的信号に変換して変位を測定する変位変換器
に関するものである。

一般に被測定対象の変位を計測する場合、その
変位の最大値が不明であることが多い。従来、変
位変換器の測定レンジは、変位変換毎に例えば、
５mm、10mm、20mmのようにいわゆる丸められたあ
る数値にされており、変位変換器の分解能は、一
般に測定レンジが小さい程高くなつている。

変位測定においては、例えば数mmの変位が予想
される場合、スケールオーバーしないよう安全を
みて10mm定格の変位変換器を使用する。ところが
実際に測定してみたとき、変位が４mmしかなかつ
たとすると、５mm定格の変位変換器で十分であつ
たことになる。特に、高分解能が必要な場合に
は、変位変換器を５mm定格のものに交換する必要
がある。しかしながら、変位変換器を設置し直し
初期値を設定することは手間が掛かりその交換は
大きな時間的損失となる。また、実際には一旦初
期値を設定してしまうと、変位変換器を交換する
ことが不可能な場合が多い。

このように、従来の一定格値のみの測定に限ら
れる変位変換器においては、測定変位の最大値が
不明である場合に最適の変位変換器を使用するこ
とは極めて困難である。

本発明は、上記従来の変位変換器の不都合を解
消すべくなされたもので、その目的とするところ
は、中間に傾斜面を形設したウエツジ部を有する
ロツドを、ストレインゲージを添着した２枚のカ
ンチレバー間に該傾斜面が当接するようにして挿
入し、前記ロツドで被測定対象の変位を受けて前
記ストレインゲージによつてその変位を電気的信
号に変換して変位を測定する変位変換器におい
て、前記ウエツジ部に複数の傾斜面の対を形設す
ると共に、前記傾斜面に対応するように１対また
は、複数対のカンチレバーを配設し、測定すべき
被測定対象の変位量に応じ前記傾斜面の対とカン
チレバー対との対応の組合せを切換手段によつて
選択的に切換可能となすことにより定格値を容易
に変更し得る変位変換器を提供することにある。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳述
する。

第１図は本発明に係る変位変換器の第１の実施
例の構成を示す縦断側面図である。

同図において、変位変換器のケース１は、この
場合両端が開口した円筒状をしており、一端寄り
の側面には指針窓１ａが穿設されており、その窓
はガラス１ｂで封止してあり、さらに両側の開口
端は蓋２および蓋３で螺装してある。この蓋２お
よび３は、ロツド４を保持案内するための案内部
２ａおよび３ａが形成してあり、この案内部２ａ
および３ａの内径部には、内周を高精度に加工さ
れた軸受メタル２ｂおよび３ｂが嵌合固着してあ
る。ロツド４は左右の軸部４ａおよび４ｂとこの
両軸部４ａおよび４ｂの中間の傾斜面を有するウ
エツジ部４ｃとからなり、左右のそれぞれの軸部
４ａおよび４ｂは、それぞれ前記蓋２および３の
軸受メタル２ｂおよび３ｂにより軸方向に滑動可
能に保持されている。

第２図には、上記ウエツジ部４ｃのみを取出し
て、その側面図、平面図および正面図をそれぞれ
第２図イ，ロおよびハとして示す。ウエツジ部４
ｃには180゜ずらして一対の面を同一の傾斜面と
し、これらの面とある角度ずれた面には異なる傾
斜角を有する複数種の傾斜面の対、すなわち、図
示の例では、傾斜面４ｅ，４ｆおよび傾斜面４
ｇ，４ｈの２つの傾斜面の対が90゜ずらして形設
してあり、傾斜面４ｅ，４ｆの傾斜角は傾斜面４
ｇ，４ｈのそれより小に形成してある。ロツド４
には、ケース１の指針窓１ａから視認できる位置
に変位の概数を示す指針４ｉを固設する。ストツ
パー４ｊは、ロツド４の右方への滑動限界を決め
るもので、ロツド４のウエツジ部４ｃのやや右方
に固設する。

第３図は、カンチレバー５，６，７，８をカン
チレバー取付台１１に取付けた変位検出ユニツト
１５の正面図を示すもので、カンチレバー５と
６、７と８（７と８は第１図に図示せず）は、こ
こでは180゜ずれて対峙しており、ロツド４のウ
エツジ部４ｃの各傾斜面４ｅと４ｆ、４ｇと４ｈ
とに対応するようにカンチレバー取付台１１の内
側にそれぞれねじ９ｅ，９ｆ，９ｇ，９ｈによつ
て取付けてある。カンチレバー取付台１１は略円
筒形で、その中心部にはブローチ加工、アルミ押
出し加工等により角穴１１ａが穿設してある。そ
して、このカンチレバー取付台１１はケース１に
嵌入され且つケース１の内側に固着したストツプ
リング１ｃと一方の蓋２とに挾まれ保持されてい
る。カンチレバー５，６，７および８の自由端に
は、上記各傾斜面４ｅ，４ｆ，４ｇ、および４ｈ
と接触するローラ１０ｅ，１０ｆ，１０ｇおよび
１０ｈをそれぞれ設け、自由端と取付部との中間
を薄くし、表裏にストレインゲージSGをそれぞ
れ接着剤等を用いて添着する。カンチレバー５と
６との対、またはカンチレバー７と８との対に添
着したストレインゲージによつて周知のブリツジ
回路（図示せず）を２つ構成する。これら２つの
ブリツジ回路からの出力は任意の切換手段を介し
てリード線１２により周知の増幅器、指示計など
からなる変位測定装置（図示せず）に送出され
る。この切換手段としては、例えば、切換スイツ
チ（図示せず）を用いるか、またはリード線１２
の端部のコネクタ１４を差し換えるようにしても
よい。

なお、ケース１はこの変位変換器を他の機器等
に取付けるための装着部１３を有する。

次に上述の構成における動作を説明する。

変位の測定に当つては、先ず上記装着部１３に
よつて、適当な機器等に変位変換器を装着固定
し、被測定対象とロツド４とを当接または連結す
る。そして、変位変換器と変位測定装置との結
線、電源コードと電源との接続などの電気的接続
を行ない、初期値を設定する。

被測定物の変位に従つてロツド４の位置が変化
すると、カンチレバー５，６，７および８のロー
ラ１０ｅ，１０ｆおよび１０ｇおよび１０ｈは、
ロツド４のウエツジ部４ｃの各傾斜面４ｅ，４
ｆ，４ｇおよび４ｈにより回動され、カンチレバ
ー５〜８はそれぞれ片持ばりと同様に変形しロツ
ド４の移動量に応じてこれらのカンチレバー５〜
８に添着したストレインゲージSGの抵抗値が変
化する。

変位量が大きいと考えられる場合には、切換手
段すなわち前記選択スイツチあるいはコネクタ１
４の差し換えによつて傾斜面４ｅ，４ｆに対応す
るカンチレバー５，６に添着したストレインゲー
ジSGからの検出信号を変位測定装置に伝達させ
るべく選択切換える。測定した結果、変位量が予
想に反して小さかつたときは、傾斜面４ｇ，４ｈ
に対応するカンチレバー７，８に添着したストレ
インゲージSGからの検出信号を変位測定装置に
伝達させるべく、同様に切換手段を操作するだけ
で、ただち小変位を精度よく測定することができ
る。

変位変換器が、実施例のようにウエツジ部４ｃ
の傾斜を用い、ストレインゲージSGで検出する
形式のものである場合、変位の最小読み取り値
は、定格出力を一定とすれば、定格変位が大きく
なるにつれて大きくなる。仮に定格変位で得られ
るひずみ出力を10000×10^-6等価ひずみとして最
小読み取り値が１×10^-6等価ひずみであるとする
と、５mm定格のもので0.5μｍ、10mm定格のもの
で１μｍが最小読み取り値となる。この結果、小
さい定格値への切換えによつて最小読み取り値を
小さくし、測定精度を上げることができる。

また、上述の実施例の場合、カンチレバーを対
としてウエツジ部４ｃに対し180゜ずれた位置に
向かい合わせて用いているが、これはロツド４の
軸部４ａ，４ｂと軸受メタル２ｂ，３ｂとの間の
ガタ付きによる測定誤差を防止するためである。
すなわち、仮に、１本のカンチレバーのみにより
測定する場合を考えると、ロツド４のガタが5/10
０mmあり、定格測定変位時のカンチレバーの変位
が２mmとすると、（5/100）／２つまり2.5％の誤
差が生じることになる。

これに対し、カンチレバーを対として用いる
と、上下（左右、または斜め）のカンチレバーは
通常ロツド４の軸心を中心として、対称に作動す
るのでロツド４のガタが生じても、これに起因す
るカンチレバー５〜８の動きは差動的となりスト
レインゲージによるブリツジ回路からの電気的出
力としては打ち消し合い、ロツド４のガタによる
誤差は生じない。

また、この第１の実施例では、変位検出ユニツ
トが２対のカンチレバー５，６と７，８をカンチ
レバー取付台１１に取り付けてあるから、変位測
定装置を２台用意することにより、２種の異なつ
た出力を同時測定することも可能である。

次に、第４図〜第６図に基づいて、第２の実施
例を説明する。

第５図はカンチレバー取付台近くの縦断正面図
で、第４図は第５図のＡ―Ａ線に沿つた縦断側面
図である。

第１図実施例と同一構成要素には同一参照番号
を付して説明する。また、第１の実施例と第２の
実施例では共通な点が多いため相違点を中心に説
明する。

円筒状をしたケース１は、ロツド４を軸支した
蓋２および３によつて左右の開口を封止されてい
る。ロツド４は中間部に、第２図で説明したと同
様の傾斜面が形設されたウエツジ部４ｃを有す
る。ロツド４の右側軸部４ｂには、軸線に沿つて
伸びた長溝２０を有し、これに蓋３の案内部３ａ
に挿設した、ここではボールとスプリングとから
なるロツドクリツクストツプ２１のボールが嵌合
している。

一方、カンチレバー５，６は一対のみであり、
それぞれ第１の実施例のものと同形状をなし、固
定端部がカンチレバー取付台１１にねじ９ｅ，９
ｆにより固定されている。カンチレバー取付台１
１は、ケース１の内径と回動可能にしつくり嵌合
する外径をもつ円筒形であり、蓋２とストツプリ
ング１ｃに挾まれてケース１内で回動可能に保持
される。カンチレバー取付台１１には、ボールと
スプリングによるクリツクストツプ２２を挿設
し、これに対応するストツプ穴２３，２４をケー
ス１に穿設してある。また、カンチレバー取付台
１１に、定格変位切換レバー２５を固着し、第６
図に示すようにケース１の底部に穿設された長穴
２６から、操作可能にその頭部を覗かせている。
その他、カンチレバーに取着したストレインゲー
ジSGによる検出等の点については、第１の実施
例と同様に構成されている。

以上の構成において、ロツド４の出入に応じ
て、ウエツジ部４ｃによりカンチレバー５，６の
たわみが変化し、そのたわみはストレインゲージ
SGによつて電気的信号に変換される。ロツド４
は長溝２０とロツドクリツクストツプ２１との嵌
合によつて回動を阻止されている。

変位変換器の取り付け後、変位容量（定格）を
変更するには、ロツド４を矢印２７の方向へ一杯
に押し込み、ロツド４を固定し切換レバー２５を
操作して、クリツクストツプ２２がストツプ穴２
３または２４のいずれかに嵌入するまでカンチレ
バー取付台１１を回動して行なうことができる。
ロツド４を一杯に押し込んだとき、ウエツジ部４
ｃの左端が円柱状になつているためカンチレバー
５，６のローラは、この円柱状部の外周を滑るこ
とが可能だからである。このようにして、カンチ
レバー５，６は異なる傾斜角度（勾配）を有する
傾斜面と接触することになり定格値を迅速に変更
することができる。

ロツド４の長溝２０の左端に、独立したくぼみ
２８を設けてこのくぼみ２８にロツドクリツクス
トツプ２１のボールが嵌入したときロツド４の左
右滑動を一旦固定できるようにしておくと、変位
容量変換にあたつてのカンチレバー取付台の回動
が確実容易となる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定される
ものではなく、種々の変形実施が可能である。

例えば、上述の実施例では、円柱体をなすロツ
ド４のウエツジ部４ｃの外周の４個所（90゜等間
隔）に溝状の２対の傾斜面を形設してあるが、溝
状でなく多角錐状に複数種の勾配をもつ傾斜面を
形設してもよい。

以上詳述したように、本発明によれば、ウエツ
ジ部に複数の傾斜面の対を形設すると共に前記傾
斜面に対応するように１対または複数対のカンチ
レバーを配設し、測定すべき被測定対象の変位量
に応じ前記傾斜面の対とカンチレバー対との対応
の組合せを切換手段によつて選択的に切換可能と
なしたから、一旦取付けた変位変換器を取外さず
必要に応じて簡易に定格値を変更でき、初期値設
定等の時間の損失を短縮できる。また、定格値を
容易に変更できることによつてより精度の高い変
位の測定が可能となる。

さらに、複数の定格変位変換器を１つのケース
に収納したことにより、変位測定装置のトータル
コストを低減することができる。例えば、従来ま
で５、10、20、50、100、200mmの定格変位をそれ
ぞれ持つ単独の変位変換器が６個必要であつたも
のを５、10、20mmの定格変位と、50、100、200mm
の定格変位のそれぞれを一変換器にまとめ、２つ
の変位変換器とすることができるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図はいずれも本発明の実施例を
示すもので、第１図は第１の実施例の構成を示す
縦断側面図、第２図はロツドのウエツジ部の形状
を示すイは側面図、ロは平面図、ハは正面図、第
３図は変位検出ユニツトの正面図、第４図乃至第
６図は第２の実施例の構成を示すもので、第４図
は第５図Ａ―Ａ線に沿つた変位変換器の縦断側面
図、第５図はカンチレバー取付台付近の縦断正面
図、第６図は、ケースの底面より定格変位切換レ
バー付近を見た部分底面図である。 １……ケース、４……ロツド、４ｃ……ウエツ
ジ部、４ｅ，４ｆ……一対の傾斜面、４ｇ，４ｈ
……一対の傾斜面、５，６，７，８……カンチレ
バー、１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ……ロー
ラ、１１……カンチレバー取付台、SG……スト
レインゲージ、１２……リード線、１３……装着
部、１４……コネクタ、１５……変位検出ユニツ
ト、２０……長溝、２１……ロツドクリツクスト
ツプ、２２……クリツクストツプ、２３，２４…
…ストツプ穴、２５……定格変位切換レバー、２
６……長穴。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中間に傾斜面を形設したウエツジ部を有する
   ロツドを、ストレインゲージを添着した２枚のカ
   ンチレバー間に該傾斜面が当接するようにして挿
   入し、前記ロツドで被測定対象の変位を受けて前
   記ストレインゲージによつてその変位を電気的信
   号に変換して変位を測定する変位変換器におい
   て、前記ウエツジ部に複数の傾斜面の対を形設す
   ると共に、前記傾斜面に対応するように１対また
   は複数対のカンチレバーを配設し、測定すべき被
   測定対象の変位量に応じ前記傾斜面の対とカンチ
   レバー対との対応の組合せを切換手段によつて選
   択的に切換可能となしたことを特徴とする変位変
   換器。 ２ ウエツジ部に形設した複数の傾斜面の対に対
   応して同数対のカンチレバーを設けると共に、切
   換手段が前記カンチレバー対に添着されたストレ
   インゲージから出力される電気的信号を選択的に
   切換える手段である特許請求の範囲第１項記載の
   変位変換器。 ３ カンチレバー対を１対のみ設けると共に、切
   換手段が前記カンチレバーとウエツジ部に形設し
   た複数の傾斜面との当接関係を選択的に切換える
   手段である特許請求の範囲第１項記載の変位変換
   器。