(57)【要約】【課題】機械的に安定したコンパクトな構成よりなる変位計の構造部を構成するとともに、製作コスト、組立コストの削減を可能とした、有効長比率の高い高精度の折畳み型伸縮誘導子による変位計の構造を提供する。【構成】本発明の折畳み型伸縮誘導子による変位計の構造は、円柱状磁芯１１に密接捲きされた可聴周波励磁線輪１２と、該励磁線輪の全長にわたり外周部位に嵌合された非磁性保護管１３と、該保護管上を摺動する折畳み型伸縮誘導子１０と、被変位可動体１４とより構成し、折畳み型伸縮誘導子１０の一端１０ａを保護管１３の励磁線輪１２の捲き始め端に固定し、他端１０ｂを被変位可動体１４の可動端に取り付け構成する。【選択図】　　　図１
2004144626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁芯に巻装された可聴周波励磁線輪上を摺動する誘導子により可動体の変位を検出する変位計の構造において、
前記可聴周波励磁線輪と、その外側に嵌合した非磁性体よりなる保護管と、
該保護管面上で前記可聴周波励磁線輪の捲き始め位置にばね機能のある折畳み型誘導子の一端を固定するとともに、その他端は被変位可動体に結合させて前記保護管に沿い伸縮させるように構成し、該伸縮により前記可聴周波励磁線輪にリアクタンス変化を惹起させることを特徴とする折畳み型伸縮誘導子による変位計の構造。
【請求項２】
前記ばね機能のある折畳み型誘導子は、薄肉帯状の導電性の金属板を交互に折畳み各誘導素子の素材を形成し、ばね機能は各誘導素子そのものの撓みにより伸縮自在として、前記保護管が容易に摺動して貫通できる貫通孔を前記各誘導素子の素材のそれぞれに設けて、前記誘導子を形成したことを特徴とする請求項１記載の折畳み型伸縮誘導子による変位計の構造。
【請求項３】
前記誘導素子の励磁線輪の保護管が貫通する貫通孔は楕円孔とし、その長軸は前記各誘導素子を形成する折り畳み線に垂直となる方向としたことを特徴とする請求項２記載の折畳み型伸縮誘導子による変位計の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は誘導子による変位計の構造に関するもので、従来の滑り誘導子の代わりに折畳み型の伸縮誘導子を使用し、円柱状磁芯に設けられた可聴周波励磁線輪の外側に嵌合する保護管に貫通させ、励磁線輪の一端と誘導子の一端を結合し、誘導子の他端は被変位可動体に結合して、前記可動体の変位を計測する折畳み型伸縮誘導子による変位計の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記従来の滑り誘導子による変位計構造は、該滑り誘導子を形成する管状の他端を被可動体に結合して、励磁線輪の捲き始め位置より可動体の変位に対応して摺動させ、該摺動に対応して電磁誘導により励磁線輪にリアクタンス変化に基づく励磁電流の変化を起こさせ、可動体の変位は励磁電流の変化として出力させるようにしたものである。
【０００３】
上記のような誘導子の変位による変位計測には種々の形式のものが用いられてきた。
例えば、図４に示す、本願発明者等によりなされた発明がある（非公知）。該発明は、磁芯５０に巻装された可聴周波励磁線輪５２と、その外側に嵌合固定された保護管５３と、図示していない被変位可動体に結合して矢印Ａに沿い前記保護管５３面上を滑動する管状滑り誘導子５４より構成され、可聴周波電源に接続端子５６を接続させ作動する管状型誘導子変位センサである。
これは構造が簡単であり堅牢で出力特性もよいが、その形状については計測される変位に対して更に等しい長さの空間を必要とするために、長さに対する有効長比率は５０％以下になってしまうが、これをシリンダ内のピストンの変位センサ用とすれば、このような場合は特に問題となるところは無い。しかしこのような空間を求めることの出来ない場合にはこれを使用することは出来ない。
【０００４】
また、上記問題点解決のために、本願発明者等によりなされた図５に示す螺旋型誘導子センサがある。
該変位センサは、捲き方向を逆にした二重螺旋構造で、その端末を接続し閉回路とした螺旋型誘導子を開発し使用したもので、変位長さに対するセンサ全長の長さの比となる有効長比率は８０〜９０％にも達し、空間を極めて有効に利用することが可能である。
【０００５】
上記変位センサは可聴周波励磁線輪６０と螺旋型誘導子６２とよりなり、前記可聴周波励磁線輪６０は磁芯６１上に巻装された二層密接捲きよりなり、端子６０ａを介して図示していない可聴周波電源に接続され作動する構成にしてある。前記螺旋型誘導子６２は、捲き方向を異にする内層線輪６２ｂと外層線輪６２ａとよりなる二層捲き線輪で形成され、上記内層と外層のそれぞれの捲き始めと捲き終わりとをワイヤ６３、６５で結合し電気的に短絡した閉ループを形成して、鎖交磁束で誘起される電圧を短絡する構成にしてある。
そして、前記螺旋型誘導子６２の固定端６３ａは前記可聴周波励磁線輪６０の一方の端子の末端部位Ｏ１に固定し、前記螺旋型誘導子６２の他端を図示していない被変位可動体の可動端に取り付ける構成とし、使用に際しては、前記可動端の移動につれ螺旋型誘導子６２を矢印Ｂ方向に二点鎖線で示す位置に伸縮させる。
伸縮位置に対応した前記可聴周波励磁線輪６０のリアクタンス変化に対応した電流値を読み取り、変位量を検出する。
【０００６】
しかし、この水平状態での変位距離の長い場合には螺旋型誘導子の中央部が垂下して保護管、または内外螺旋捲き同志での接触を惹起し易い。
また、上記二重螺旋構造の場合は、内層と外層のそれぞれのコイルは捲き方向を異にするとともに重ね合わせた構造とし、伸縮した場合内層コイルと外層コイルの各素線は逆方向の傾斜で自由に移動できる裕度を持つ緩合構成が必要で、それらの内外コイル素線の接触によりお互いの絶縁被覆を損傷することもあり、特に被可動変位体の変位距離が大であるときは、組立調整にも煩雑な作業を必要とするという問題点を内蔵している。
また、振動の激しい環境内では、螺旋捲きが共振するような現象が発生することもあり、螺旋捲き形状のため安定感を損なう構成である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、
機械的に安定したコンパクトな構成よりなる機構部を構成するとともに、製作コスト、組立コストの削減を可能とした、有効長比率の高い高精度の折畳み型伸縮誘導子による変位計の構造の提供を目的とするものである。
【０００８】
【問題を解決するための手段】
そこで、本発明の折畳み型伸縮誘導子による変位計の構造は、
磁芯に巻装された可聴周波励磁線輪上を摺動する誘導子により可動体の変位を検出する変位計の構造において、
前記可聴周波励磁線輪と、その外側に嵌合した非磁性体よりなる保護管と、
該保護管面上で前記可聴周波励磁線輪の捲き始め位置にばね機能のある折畳み型誘導子の一端を固定するとともに、その他端は被変位可動体に結合させて前記保護管に沿い伸縮させるように構成し、該伸縮により前記可聴周波励磁線輪にリアクタンス変化を惹起させることを特徴とする。
【０００９】
上記本発明の折畳み型伸縮誘導子による変位計の構造は、
磁芯に巻装された可聴周波励磁線輪の表面に嵌合した非磁性体よりなる保護管上を摺動する折畳み型伸縮誘導子により可動体の変位を検出する変位計の構造に係わるもので、
前記誘導子は、従来から使用されてきた管状型滑り誘導子または螺旋型誘導子に代わり、金属板の交互折畳みにより形成されたばね性の伸縮型誘導子を使用するようにしたもので、
可聴周波励磁線輪の外側に嵌合した非磁性体よりなる保護管に貫通孔を介して摺動自在に設けられ、一端を前記可聴周波励磁線輪の捲き始め位置に固定するとともに他端を被変位可動体に結合させ、該可動体の変位に対し均一分布する歪み応力のもとに伸縮する前記折畳み型伸縮誘導子の使用により、前記可動体の変位を励磁線輪のリアクタンス変化として正確に表現できるようにしたものである。
【００１０】
また、上記本発明の折畳み伸縮型誘導子による変位計の構造における、前記ばね機能のある折畳み型誘導子は、
薄肉帯状の導電性の金属板を交互に折畳み各誘導素子の素材を形成し、ばね機能は各誘導素子そのものの撓みにより伸縮自在として、前記保護管が容易に摺動して貫通できる貫通孔を前記各誘導素子の素材のそれぞれに設けて、前記誘導子を形成してなる構成が好ましい。
【００１１】
上記発明は、本発明の折畳み型誘導子による変位計の構造に使用するばね機能のある折畳み誘導子の構成について記載したもので、
導電性薄肉帯板状の金属板を交互に折畳み、各誘導素子の素材を形成させ、該素材に前記保護管が貫通する貫通孔を設けて各誘導素子を形成させて、これに保護管を貫通させることにより、伸縮自在の誘導子を形成させている。
【００１２】
この場合の伸縮時に発生するばね機能は、前記各誘導素子そのものの、撓みの弾性による構成とし、各誘導素子を結合する折畳み部分の弾性変形による構成にはしていない。
従って折畳まれた各誘導素子の厚みは何れの部分でも等しいので、各誘導素子が結合し折畳められた部分の一枚の誘導素子に限って見れば、これらがそれぞれ結合され、且つ折畳み線の部分の長さは誘導素子面上で、折畳み線に平行な何れの部分の幅より大きく設計することで、撓みは誘導素子面で発生し、折畳まれ貫通孔を穿孔された誘導素子は保護管上で均一の歪み分布のもとに弾性変形をし、伸縮する。
【００１３】
従って上記構成よりなる折畳み型伸縮誘導子の最小縮小長さ、則ち積層された全誘導素子の厚みの計測される全長変位に対する有効長比率は極めて高く、９５％以上の値を得ることは容易である。
誘導子の最大伸張時には、保護管の貫通部となる誘導素子の穿孔付近で弾性変形が行なわれ、最大縮小時には各誘導素子は撓みのない平板状に戻り、その側面は直線状に復帰する。
【００１４】
また、上記本発明の折畳み型誘導素子による変形計の構造における、
前記誘導素子に設けた励磁線輪の保護管が貫通する貫通孔は楕円孔とし、その長軸は前記各誘導素子を形成する折畳み線に垂直となる方向とした構成が好ましい。
則ち、保護管の貫通する各誘導素子に設けた貫通孔の形状は誘導子の伸張時には保護管に対し、各誘導子と保護管とが接近してその水平傾斜角度は小さくなる。
従って前記貫通孔の形状は円形でなく、楕円形状に穿孔され、該楕円形状の長軸は各誘導素子を結合する折畳み線を略垂直に二当分する垂直二等分線上に位置する構成にしてある。
【００１５】
また、薄肉帯状板を折畳み、方形状折畳み体を形成するが、その隅角は前記可聴周波励磁線輪の短絡環としての機能上から見て不必要で、弾性変形上隅角を切り落とし、八角形状にすることが望ましい。
また、楕円形状の穿孔部の周囲は面取りを行い保護管面上での円滑な摺動を可能とする構成にしてある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の折畳み型伸縮誘導子による変位計の構造に係わる一実施例の概略構成を示す図で、図２（Ａ）は図１の折畳み型誘導子の伸張時の誘導子の側面図で、（Ｂ）は（Ａ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ視図である。図３は図１の折畳み型伸縮誘導子の特性曲線を示す図である。
【００１７】
図１において、折畳み型伸縮誘導子による変位計構造は、円柱状磁芯１１に密接捲きされ、図示していない可聴周波数電源で励磁された可聴周波励磁線輪１２と、該励磁線輪１２の全長にわたりその外周部位に嵌合する非磁性保護管１３と、該保護管１３面状を摺動可能に緩合する折畳み型伸縮誘導子１０と、被変位可動体１４とより構成し、
前記折畳み型伸縮誘導子１０の一端１０ａは、前記保護管１３の左端の励磁線輪１２の捲き始め端に固定し、他端１０ｂは被変位可動体１４の可動端に取り付ける構成にしてある。
そして、前記被変位可動体１４の矢印Ａ方向の変位につれ、折畳み型伸縮誘導子１０は他端１０ｂを介して矢印Ａ方向に伸張する。
【００１８】
前記折畳み型伸縮誘導子１０は、導電性薄肉の弾性部材で構成され、例えば燐青銅板ないし硬度を高めた銅板を素材とし、
図２（Ａ）に見るように、前記帯状部材を部材の流れ方向Ｃに部材の幅と同等の長さＳの方形状に折畳み線１０ｃを介して逐次折畳み、形成された方形状折片の（各誘導子素子の素材を形成する）中央部に前記折畳み線１０ｃの垂直二等分線を長軸に持つ楕円状貫通孔１５を穿孔し、伸縮自在の引っ張りバネ状に積層し、図２（Ｂ）に見るように１辺の長さＳの誘導素子群を形成する。
【００１９】
前記貫通孔１５は、方形状折片の中央部に設けたもので、可聴周波励磁線輪１２の全面にわたり嵌合された非磁性保護管１３が緩合はめ合い状に貫通できる孔径により構成し、前記保護管１３の外周面上を前記誘導子が容易に滑動伸縮可能にする必要があり、例えば充分伸張した場合には、それぞれの方形誘導素子は互いに逆方向に傾くので、このような場合も考慮して前記貫通孔１５は楕円形状に穿孔する構成にしてある。
【００２０】
なお、図２（Ｂ）に示すように、誘導素子群の機能上特に必要のない方形隅部１７は切り落とし八角形状にした方が各誘導素子面での弾性機能を持たせることができる。
なお、前記楕円形状の穿孔の内周の厚さに対する面取りは誘導子の伸張時には保護管１３に対する水平傾斜角が小さくなるので必要であり、これにより誘導子１０が保護管１３に対し円滑に摺動可能にしている。
【００２１】
このような誘導子１０の伸縮は可聴周波励磁線輪１２のリアクタンスを変化させ、その変化により前記被変位可動体１４の変位の計測を可能にする。
則ち、誘導子１０において、その折畳まれた方形折片は、穿孔された貫通孔１５を介して励磁線輪１２の外側を嵌合する保護管１３がこれを貫通しているので、方形折片には前記励磁線輪１０の短絡環が形成され、折畳み部を介して結合された伸縮可能の誘導素子を構成する。
従って前述の二重螺旋型誘導子が閉回路を形成するために螺旋捲きの二つのコイルの両端末側を接続して形成されるものとは構造を異にし、本願ではそれぞれの板状短絡環が折畳み部で結合された集合体により、本願誘導子は形成されている。
【００２２】
なお、伸縮時に発生するばね機能は、前記各誘導素子そのものの、撓みの弾性による構成とし、各誘導素子が結合されている折畳み部分の弾性変形による構成にはしていない。
従って折畳みされた各誘導素子の厚みは何れの部分でも等しいので、各誘導素子が結合し折り畳められた部分の一枚の誘導素子に限って見れば、撓みは誘導素子面で発生し、折り畳まれ形成された誘導素子１０はその全域にわたり保護管１３上で均一歪み分布のもとに弾性変形をし、伸縮可能としているため、前記被変変位可動体の変位に対応した確度の高いリアクタンス変化に対応する出力変化を得ることができる。
【００２３】
図３には本願誘導子の特性曲線を示す。
図には被変位可動体の変位を横軸にとり、可聴周波励磁線輪の電流変化量を縦軸に取ってある。図に見るように、誘導子の端末の固定されている部分の変位に対する出力特性は誘導子が積層されるので、非線形に対する補正効果があり、可動末端の端末部分を除けば、線形特性を呈しており、その精度は勝れている。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、上記構成により下記効果を奏する。
ａ、折畳み型誘導子の使用により、独立した短絡環を持つ誘導素子の集合体の形成により誘導線輪を閉路させる帰線、則ち短絡部分を必要としないコンパクトな構成を得ることができる。
ｂ、誘導子の伸縮は、誘導素子面の平面部の撓みによる弾性によるため、長期の作動に対しても疲労破断することはなく、被変位可動体の変位に対し均一歪み分布で対応することができ、安定した計測結果が得られる。
ｃ、計測器周囲環境の振動に対しても伸縮性を維持するとともに、耐震的特性を持つ。
ｄ、量産性が高く小型に形成できる。
ｅ、有効長比率が極めて高いため、狭小の空間でも利用率が高い。
ｆ、出力特性が安定している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の折畳み型伸縮誘導子による変位計の構造に係わる一実施例の概略構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は図１の折畳み型誘導子の伸張時の誘導子の側面図で、（Ｂ）は（Ａ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ視図である。
【図３】図１の折畳み型伸縮誘導子の特性曲線を示す図である。
【図４】従来の管状型誘導子変位センサの概略構成を示す図である。
【図５】従来の螺旋型誘導子変位センサの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０　　　　折畳み型伸縮誘導子
１０ａ　　　一端
１０ｂ　　　他端
１０ｃ　　　折畳み線
１１　　　　円柱状磁芯
１２　　　　可聴周波励磁線輪
１３　　　　非磁性保護管
１４　　　　被変位可動体
１５　　　　貫通孔
１７　　　　方形隅部
【図１】
2004144626.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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