(57)【要約】【課題】外部環境からの影響を受けにくい隙間センサを実現する。【解決手段】本発明の隙間センサは、本体と、本体に対して所定方向に所定範囲だけスライド可能なスライダとを備える。本体は、第１爪部、平面状コイル、回路部、記録部、処理部を有する。スライダは、第２爪部、導電部を有する。平面状コイルは、所定方向と平行に配置されている。回路部は、平面状コイルのインダクタンスに対応するデータを、測定データとして出力する。記録部は、測定データと隙間の寸法との対応関係を示す対応テーブルを記録している。処理部は、対応テーブルに基づいて、測定データから隙間の寸法を出力する。導電部は、平面状コイルの近傍の所定領域に平面状コイルと所定の間隔を有して対向する。本体は、所定領域に導電部以外の導電体を近づけない構造である。導電部が平面状コイルと対向する部分の面積は、第１爪部と第２爪部の間隔に応じて変化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１爪部と第２爪部を測定対象の隙間に挿入し、前記第１爪部と前記第２爪部との間隔を広げ、前記第１爪部と前記第２爪部の互いに遠い面同士の間隔を隙間の寸法として測定する隙間センサであって、
本体と、前記本体に対して所定方向に所定範囲だけスライド可能なスライダとを備え、
前記本体は、
前記第１爪部と、
前記所定方向と平行に配置された平面状コイルと、
前記平面状コイルのインダクタンスに対応するデータを、測定データとして出力する回路部と、
前記測定データと隙間の寸法との対応関係を示す対応テーブルを記録した記録部と、
前記対応テーブルに基づいて、前記測定データから隙間の寸法を求め、出力する処理部と
を有し、
前記スライダは、
前記第２爪部と、
導電体であって、前記平面状コイルの近傍の所定領域に前記平面状コイルと所定の間隔を有して対向する導電部と、
を有し、
前記第１爪部と前記第２爪部の互いに遠い面同士は、測定対象の隙間に接触させるための平行な部分を有し、
前記本体は、前記所定領域に前記導電部以外の導電体を近づけない構造であり、
前記導電部が前記平面状コイルと対向する部分の面積は、前記第１爪部と前記第２爪部の前記平行な部分の間隔に応じて変化する
ことを特徴とする隙間センサ。
【請求項２】
請求項１記載の隙間センサであって、
前記導電部は、前記平面状コイルの両面に存在する
ことを特徴とする隙間センサ。
【請求項３】
請求項１または２記載の隙間センサであって、
前記第１爪部は、前記所定方向を法線とする平面に配置された２つの爪を有し、
前記第２爪部は１つの爪を有し、
前記第２爪部の爪は、前記第１爪部の２つの爪の間に位置する
ことを特徴とする隙間センサ。
【請求項４】
請求項３記載の隙間センサであって、
前記第１爪部の前記第２爪部から遠い面は、前記本体の底と同じ面に形成され、
前記所定方向は前記本体の底の面の法線方向であり、
前記スライダは、弾性体によって前記第１爪部と前記第２爪部の前記平行な部分の間隔が広がる方向に押されている
ことを特徴とする隙間センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隙間の寸法を測定する隙間センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
隙間もしくは間隔を測定する道具として特許文献１〜３に示された技術などが知られている。特許文献１にはノギスが示されていて、第１爪部と第２爪部（特許文献１での符号は、２と１２）を測定対象の隙間に挿入し、第１爪部と第２爪部との間隔を広げ、第１爪部と第２爪部の互いに遠い面同士の間隔を隙間の寸法として測定する。特許文献２の技術では、テーパー部材を隙間に差し込むことで隙間の寸法を測定する。特許文献３の技術では、金属物体との距離に応じてコイルのインピーダンスが変化することを用いて距離を測定する。非特許文献１には、コイルのインダクタンスをデジタル信号に変換する技術が示され、その応用例としてコイルとの距離や位置関係を検知する技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３０７８０２号公報
【特許文献２】特開平８−１２２０４７号公報
【特許文献３】特開２００６−３００７１９号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Texas Instruments，“LDC1000-Q1 Inductance to Digital Converter”，［平成２８年１月２１日検索］、インターネット< http://www.tij.co.jp/jp/lit/ds/symlink/ldc1000-q1.pdf >．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術は汎用的な道具に関する技術であり、静電容量の変化を用いた技術である。そして、一般的に、静電容量は人の手が近付くだけで変化するので外部環境の影響を受けやすい。特許文献２の技術は隙間の開口部の寸法を測定する技術であり、隙間の奥の部分の寸法を測定するための技術ではない。特許文献３の技術はコイルとの距離を測定する技術であり、２つの物体の隙間を測定する技術ではない。非特許文献１には位置関係を検知する応用例が示されているが、抽象的な説明であり、隙間を測定するための具体的な構造は示されていない。
【０００６】
本発明は、外部環境からの影響を受けにくい隙間センサを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の隙間センサは、第１爪部と第２爪部を測定対象の隙間に挿入し、第１爪部と第２爪部との間隔を広げ、第１爪部と第２爪部の互いに遠い面同士の間隔を隙間の寸法として測定する。本発明の隙間センサは、本体と、本体に対して所定方向に所定範囲だけスライド可能なスライダとを備える。本体は、第１爪部、平面状コイル、回路部、記録部、処理部を有する。スライダは、第２爪部、導電部を有する。
【０００８】
平面状コイルは、所定方向と平行に配置されている。回路部は、平面状コイルのインダクタンスに対応するデータを、測定データとして出力する。記録部は、測定データと隙間の寸法との対応関係を示す対応テーブルを記録している。処理部は、対応テーブルに基づいて、測定データから隙間の寸法を求め、出力する。導電部は、導電体であって、平面状コイルの近傍の所定領域に平面状コイルと所定の間隔を有して対向する。
【０００９】
第１爪部と第２爪部の互いに遠い面同士は、測定対象の隙間に接触させるための平行な部分を有する。本体は、所定領域に導電部以外の導電体を近づけない構造である。導電部が平面状コイルと対向する部分の面積は、第１爪部と第２爪部の平行な部分の間隔に応じて変化する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の隙間センサによれば、平面状コイルの近傍の所定領域に導電部以外の導電体を近づけない構造を有する。コイルのインダクタンスは、近傍の導電体の影響は受けるが、近傍以外の導電体の影響を受けにくい。よって、本発明の隙間センサによれば、導電部以外の導電体によるインダクタンスの変化（ノイズ）を求められる精度の範囲内に抑えることが容易である。そして、導電部が平面状コイルと対向する部分の面積は、測定対象の隙間に接触する第１爪部と第２爪部の平行な部分の間隔に応じて変化する。したがって、外部環境からの影響を受けにくい隙間センサにできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の隙間センサの構成を示す図であって、第１爪部１１０と第２爪部２１０の平行な部分１１１−１，１１１−２，２１１が最も離れた状態を示す図。
【図２】本発明の隙間センサの構成を示す図であって、第１爪部１１０と第２爪部２１０の平行な部分１１１−１，１１１−２，２１１が最も近づいた状態を示す図。
【図３】テーパー部材を隙間に差し込む方式と本発明の方式の違いを示す図。
【図４】第１爪部と第２爪部の関係を示す図。
【図５】平面状コイル１２０と導電部２２０との関係を示す図。
【図６】記録部１４０が記録する対応テーブルの例を示す図。
【図７】処理フローの例を示す図。
【図８】平面状コイル１２０が設けられた平面の法線方向に、平面状コイル１２０と導電板との距離（間隔）を変える様子を示す図。
【図９】所定の間隔で対向する導電板の対向する部分の面積を変えた場合と、平面状コイルが設けられた平面の法線方向に平面状コイルと導電板との距離（間隔）を変えた場合の平面状コイルのインダクタンスの変化の違いを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
【実施例１】
【００１３】
図１と図２に本発明の隙間センサの構成を示す。本発明の隙間センサ１０は、第１爪部１１０と第２爪部２１０を測定対象の隙間に挿入し、第１爪部１１０と第２爪部２１０との間隔を広げ、第１爪部１１０と第２爪部２１０の互いに遠い面同士の間隔を隙間の寸法として測定する。第１爪部１１０と第２爪部２１０の互いに遠い面同士は、測定対象の隙間に接触させるための平行な部分１１１−１，１１１−２，２１１を有する。図１は、第１爪部１１０と第２爪部２１０の平行な部分１１１−１，１１１−２，２１１が最も離れた状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は右側面図である。図２は、第１爪部１１０と第２爪部２１０の平行な部分１１１−１，１１１−２，２１１が最も近づいた状態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は右側面図である。
【００１４】
隙間センサ１０は、本体１００と、本体１００に対して所定方向に所定範囲だけスライド可能なスライダ２００とを備える。図１と図２の例では、スライダ２００にはシャフト１７１−１，１７１−２が貫通しており、スライダ２００はシャフト１７１−１，１７１−２の軸方向を所定方向として、シャフト１７１−１，１７１−２の長さが許容する範囲を所定範囲としてスライド可能である。所定範囲は、計測対象の隙間の大きさに応じて決めればよい。また、弾性体１８０によって、スライダ２００は一方向に押された状態としてもよい。なお、スライドできる機構は、シャフトを用いた方式に限定する必要はなく、他の方式でも構わない。
【００１５】
本体１００は、第１爪部１１０、平面状コイル１２０、回路部１３０、記録部１４０、処理部１５０を有する。スライダ２００は、第２爪部２１０、導電部２２０、支持部２１２を有する。図１と図２の例では、第２爪部２１０は、支持部２１２によってスライダ２００全体と一体的に移動するように固定されている。平面状コイル１２０は、所定方向と平行に配置されている。図１と図２の例では、平面状コイル１２０は基板１６１に取り付けた上で配置している。回路部１３０は、平面状コイル１２０のインダクタンスに対応するデータを、測定データとして出力する。記録部１４０は、測定データと隙間の寸法との対応関係を示す対応テーブルを記録している。処理部１５０は、対応テーブルに基づいて、測定データから隙間の寸法を出力する。処理部１５０は算出部１５１と表示部１５２を備えればよい。図１と図２の例では、回路部１３０、記録部１４０、算出部１５１は基板１６２上に設けられ、表示部１５２は本体１００の外部に取り付けられている。導電部２２０は、導電体であって、平面状コイル１２０の近傍の所定領域に平面状コイルと所定の間隔を有して対向する。所定の間隔とは、近傍の所定領域の中に含まれる間隔であり、導電体が平面状コイル１２０のインダクタンスに影響を与える間隔の中から決めればよい。
【００１６】
本体１００は、所定領域に導電部２２０以外の導電体を近づけない構造である。図１と図２の例ではカバー１０２によって、所定領域に導電部２２０以外の導電体が近づけないようにしている。ただし、カバーを設ける方法に限定する必要はなく、例えば、回路部１３０を設けるための基板などによって導電部２２０以外の導電体が近づけないようにしてもよい。なお、近傍の所定領域とは、導電体が存在すると平面状コイル１２０のインダクタンスに影響を与える領域であり、平面状コイルの大きさや特性、測定に求められる精度などから決めればよい。導電部２２０が平面状コイル１２０と対向する部分の面積は、第１爪部１１０と第２爪部２１０の平行な部分１１１−１，１１１−２，２１１の間隔に応じて変化する。
【００１７】
図３に、テーパー部材を隙間に差し込む方式と本発明の方式の違いを示す。図３（Ａ）は、板金加工後の製品９０（例えば自動車のボディー）と板金加工の精度を確認するための検具８０を示した断面図である。板金加工の精度は、検具８０と製品９０との間の隙間を測定することで確認する。図３（Ａ）では、間隔Ｇ１で示した部分の隙間が板金加工の精度を示している。図３（Ｂ）は、テーパー部材７０を隙間に差し込んだ状態を示す図である。図３（Ｂ）に示すように、テーパー部材７０で測定できているのは開口部の間隔Ｇ２であり、測定したい間隔Ｇ１を測定できない場合がある。図３（Ｃ）は、隙間センサ１０を用いた状態を示す図である。隙間センサ１０の場合は、第１爪部１１０と第２爪部２１０を隙間に挿入し、第１爪部１１０と第２爪部２１０との間隔を広げるので、第１爪部１１０と第２爪部２１０の平行な部分１１１−１，１１１−２，２１１の間隔Ｇを測定することで、間隔Ｇ１を測定できる。
【００１８】
図４は、第１爪部と第２爪部の関係を示す図であり、正面図の第１爪部と第２爪部の部分を拡大した図である。図４（Ａ）は、図１（Ｂ），図２（Ｂ）の第１爪部１１０と第２爪部２１０を拡大した図である。実線の第２爪部２１０が図２（Ｂ）の第２爪部２１０であり、一点鎖線の第２爪部２１０が図１（Ｂ）の第２爪部２１０である。この例では、第１爪部１１０は、所定方向（スライダ２００がスライドする方向）を法線とする平面に配置された２つの爪を有する。第２爪部２１０は１つの爪を有する。第２爪部２１０が第１爪部１１０に最も近づいたとき（図２（Ｂ）のとき）には、第２爪部２１０の爪は、第１爪部１１０の２つの爪の間に位置する。第２爪部２１０の平行な部分２１１は、高さＬの位置から高さＨの位置まで移動可能であり、間隔ＧＭＩＮが隙間センサ１０で測定できる最小の隙間、間隔ＧＭＡＸが隙間センサ１０で測定できる最大の隙間である。このように第２爪部２１０の爪が第１爪部１１０の２つの爪の間に位置するようにすれば、１つの爪の厚さを測定できる最小の隙間にできる。図４（Ｂ）は、第２爪部２１０’が第１爪部１１０’と接触する構造の例を示している。この場合の第２爪部２１０’の平行な部分２１１’は、高さＬの位置から高さＨの位置まで移動可能であり、間隔Ｇ’ＭＩＮが隙間センサで測定できる最小の隙間、間隔Ｇ’ＭＡＸが隙間センサで測定できる最大の隙間である。図４（Ｂ）の場合は、測定できる最小の隙間は２つ分の爪の厚さとなる。爪の長さを長くすれば、爪のたわみによる測定誤差を無視できなくなるので、爪を厚くする必要がある。しかし、爪を厚くすれば測定できる最小の隙間の値が大きくなってしまう。図４（Ａ）のような構造にすれば、測定できる最小の隙間の値を小さくできる。どちらの爪にするかは、要求される測定可能な最小の間隔を考慮して決めればよい。
【００１９】
また、第１爪部１１０の第２爪部２１０から遠い面の平行な部分１１１−１，１１１−２は、本体１００の底１０１と同じ面に形成し、所定方向（スライダ２００がスライドする方向）は本体１００の底１０１の面の法線方向とすればよい。さらに、スライダ２００は、弾性体１８０によって第１爪部１１０と第２爪部２１０の平行な部分１１１−１，１１１−２，２１１の間隔が広がる方向に押されるようにすればよい。このようにすれば、測定者が第１爪部１１０と第２爪部２１０を測定対象の隙間に挿入し、手を離せば第１爪部１１０と第２爪部２１０との間隔が隙間の広さまで広がる。また、図４（Ａ）に示したように、第１爪部１１０が、所定方向を法線とする平面に配置された２つの爪を持てば、第２爪部２１０の平行な部分２１１は、測定対象の隙間の間隔を正確に測定する方向に広がる。したがって、測定者の個人差によらず、正確に隙間の寸法を測定できる。
【００２０】
図５は、平面状コイル１２０と導電部２２０との関係を示す図である。実線の導電部２２０が図２の状態のときであって、一点鎖線の導電部２２０が図１の状態のときである。導電部２２０は、スライダ２００を形成する材料（ステンレスやアルミニウム）の一部でもよいし、スライダ２００の大部分をプラスチックで形成し、平面状コイル１２０に対向する部分（導電部２２０の部分）にだけにステンレスやアルミニウムなどの導電板を取り付けてもよい。また、導電部２２０を平面状コイル１２０の両面に存在させれば、さらに平面状コイル１２０のインダクタンスを変化させやすい。図５に示すように、導電部２２０が平面状コイル１２０と対向する部分の面積は、第１爪部１１０と第２爪部２１０の平行な部分１１１−１，１１１−２，２１１の間隔に応じて変化する。なお、平面状コイル１２０に交流の電流が流れると、導電部２２０を突き抜ける方向の磁界が時間的に変化する。この磁界の変化によって導電部２２０に渦電流が生じ、渦電流によって生じる磁界は平面状コイルによって生じる磁界を打ち消すことになる。したがって、導電部２２０が平面状コイル１２０と対向する部分の面積が大きいほど、平面状コイル１２０のインダクタンスは小さくなる。平面状コイル１２０の大きさは、測定対象の隙間の大きさから決めればよく、例えば、平面状コイル１２０の直径を１０ｍｍ程度にすれば、８ｍｍ程度の隙間まで測定できる。
【００２１】
図６に記録部１４０が記録する対応テーブルの例、図７に処理フローの例を示す。回路部１３０は、平面状コイル１２０のインダクタンスに対応するデータを、測定データとして出力する（Ｓ１３０）。例えば、非特許文献１の技術を用いれば、平面状コイル１２０のインダクタンスに対応するデジタルのデータを測定データとして得ることができる。記録部１４０は、あらかじめ測定データと隙間の寸法との対応関係を示す対応テーブルを記録しておく。例えば、図６に示すような対応テーブルを記録しておけばよい。処理部１５０は算出部１５１と表示部１５２を備えればよい。算出部１５１は、測定データを対応テーブルと比較し、隙間の寸法を求める（Ｓ１５１）。図６の対応テーブルの場合、測定データの値は離散的なので、得られた測定データが対応テーブルに示されていない場合が多いと考えられる。この場合は、補間によって隙間の寸法を求めればよい。例えば、測定データＸが８５００より大きく９０００より小さいのであれば、隙間の寸法Ｇを
Ｇ＝１．５＋（２．０−１．５）×（Ｘ−８５００）／（９０００−８５００）
のように求めればよい。なお、上記の補間は対応テーブルに示された隣り合う隙間の寸法同士の間では、測定データと隙間の寸法の関係を線形と考えることを前提としている。対応テーブルに記録する隙間の寸法は、このように隣同士の間では線形として扱える間隔で記録すればよい。表示部１５２は、隙間の寸法Ｇを表示する（Ｓ１５２）。
【００２２】
図８は、平面状コイル１２０が設けられた平面の法線方向に、平面状コイル１２０と導電板との距離（間隔）を変える様子を示す図である。図９は、所定の間隔で対向する導電板の対向する部分の面積を変えた場合と、平面状コイルが設けられた平面の法線方向に平面状コイルと導電板との距離（間隔）を変えた場合の平面状コイルのインダクタンスの変化の違いを示す図である。対向する部分の面積を変えた場合を実線、法線方向の距離（間隔）を変えた場合を点線で示す。なお、対向する部分の面積については、導電部２２０が図５のように移動するときの、第１爪部１１０と第２爪部２１０の平行な部分１１１−１，１１１−２，２１１の間隔を横軸の距離としている。この例では、測定可能な隙間の最小値ＧＭＩＮが１．５ｍｍであり、最大値ＧＭＡＸが８ｍｍである。法線方向の距離（間隔）を変えた場合は、図８の間隔Ｄを横軸の距離としている。
【００２３】
図９に示した例では、点線から分かるように、導電板３２０が２ｍｍ以上離れるとインダクタンスにほとんど影響を与えない。つまり、この場合は、近傍の所定領域を平面状コイル１２０から２ｍｍ以内とすればよい。そして、例えば所定の間隔を０．３ｍｍとすればよい。実線で示された対向する部分の面積を変更する場合は、完全な線形性は実現していないが１．５ｍｍ〜８．０ｍｍまで線形に近い特性でインダクタンスが変化している。したがって、対向する部分の面積を変更する方式の方が、広い範囲で正確に寸法を測定できること（高い分解能で測定できること）が分かる。なお、記録部１４０が記録している対応テーブルによって、完全には線形でない特性を補い、より正確な測定を実現している。
【００２４】
隙間センサ１０によれば、平面状コイル１２０の近傍の所定領域に導電部２２０以外の導電体を近づけない構造を有する。図９に点線で示したように、平面状コイル１２０のインダクタンスは、近傍の導電体の影響は受けるが、近傍以外の導電体の影響を受けにくい。よって、隙間センサ１０によれば、導電部２２０以外の導電体によるインダクタンスの変化（ノイズ）を求められる精度の範囲内に抑えることが容易である。そして、導電部２２０が平面状コイル１２０と対向する部分の面積は、測定対象の隙間に接触する第１爪部１１０と第２爪部２１０の平行な部分１１１−１，１１１−２，２１１の間隔に応じて変化する。したがって、外部環境からの影響を受けにくい隙間センサにできる。
【符号の説明】
【００２５】
１０  隙間センサ                ７０  テーパー部材
８０  検具                      ９０  製品
１００  本体                    １０１  底
１０２  カバー                  １１０  第１爪部
１１１  平行な部分              １２０  平面状コイル
１３０  回路部                  １４０  記録部
１５０  処理部                  １５１  算出部
１５２  表示部                  １６１，１６２  基板
１７１  シャフト                １８０  弾性体
２００  スライダ                ２１０  第２爪部
２１１  平行な部分              ２１２  支持部
２２０  導電部                  ３２０  導電板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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