JP2011102723A - 回転計 - Google Patents

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Abstract

【課題】測定器本体への接触アダプタの装着の有無で接触および非接触のいずれでも回転体の回転数を測定可能な回転計において、非接触で測定する際の測定可能距離を長くすることができると共に構造を簡便にすることができ、接触アダプタを高い信頼性で本体装置に装着することができる回転計を提供する。
【解決手段】回転計は、発光素子15および受光素子17を有する光検出部7を備えて、光検出部7の光検出信号に基づいて非接触で回転数を測定する測定器本体1は、接触アダプタ2が着脱可能なものであり、接触アダプタ2は、回転体50に接触させてその回転と共に回転自在な回転検出軸21と、回転検出軸21に同心で連結されていて、円周縁部に磁極22a、22bを有する磁気円板22とを有しており、測定器本体1は、磁気検出素子3から出力される磁気検出信号に基づいて磁気円板22の回転数を測定する測定部13を備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、接触、非接触のいずれでも回転体の回転数を測定可能な回転計に関するものである。
測定器の一種である回転計は、回転ファン、ロール紙巻取り軸や各種装置の回転軸などからなる回転体の回転数を測定するために用いられる。回転体の場所まで回転計を携帯し、その場で回転数の測定が行われる。このような回転計が例えば特許文献1に記載されている。
特許文献1に記載された回転計(回転数測定器)は、発光素子および受光素子を本体部に備え、光を用いて非接触で回転体の回転数を測定可能なものである。さらにこの回転計は、測定器本体(本体部)に接触アダプタが着脱可能であり、アダプタを装着した際には、切換回路が作動して、本体部の発光素子の発光が停止され、アダプタ内に配された発光素子が発光する。これらの発光素子の発光強度を異ならせることで、非接触での測定可能距離が長くなり、接触状態での測定誤動作が軽減されている。
しかしながら、特許文献1の回転計では、接触アダプタ内に発光素子が配されており、さらに本体部から接触アダプタに電力を供給する必要がある。このため、本体部および接触アダプタの構造が複雑になるという課題がある。また、接触アダプタへの電力供給用に電気接点を設ける必要があるので、接触不良を発生させないために信頼性の高い電気接点を用いる必要があるという課題がある。
実公平6―11451号公報
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、測定器本体への接触アダプタの装着の有無で接触および非接触のいずれでも回転体の回転数を測定可能な回転計において、回転体に非接触で回転数を測定する際の測定可能距離を長くすることができ、しかも測定器本体および接触アダプタの構造を簡便にすることができ、さらに接触アダプタを高い信頼性で本体装置に装着することができる回転計を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項1に記載された回転計は、測定対象の回転体に光照射する発光素子と、この照射光の該回転体からの反射光を受光する受光素子と、該発光素子の点灯回路と、該受光素子を作動させる受光回路とを有する光検出部を備えて、該光検出部から出力される該反射光の光検出信号に基づいて該回転体に非接触でその回転数を測定する測定器本体は、該回転体に接触させる接触アダプタが着脱可能なものであり、該接触アダプタは、該回転体に接触させてその回転と共に回転自在な回転検出軸と、該回転検出軸に同心で連結されて、円周縁部に磁極を有する磁気円板とを備え、該測定器本体は、該接触アダプタが装着された状態で該磁気円板の該円周縁部に近接する位置に配置された磁気検出素子と、該磁気検出素子から出力される磁気検出信号に基づいて該磁気円板の回転数を測定する測定部とを備えていることを特徴とする。
請求項2に記載された回転計は、請求項1に記載されたもので、さらに前記測定器本体が、前記磁気検出素子の前記磁気検出信号に基づいて前記接触アダプタの装着の有無を検出するアダプタ検出部と、該アダプタ検出部が該接触アダプタの装着有りと検出しているときに前記光検出部への電力供給を停止させる電源スイッチ回路とを備えることを特徴とする。
請求項3に記載された回転計は、請求項1に記載されたもので、前記磁気円板は、円板状の磁性材料がその軸に直交する方向に磁化された磁石であることを特徴とする。
請求項4に記載された回転計は、請求項1に記載されたもので、前記磁気円板には、N極の磁極とS極の磁極とが前記円周縁部の軸を挟んで対向する位置に配され、前記磁気検出素子がN極およびS極の両極の磁気を検出可能なものであることを特徴とする請求項1に記載の回転計。
本発明による回転計によれば、接触アダプタが、回転検出軸に連結された磁気円板を有し、測定器本体が、磁気円板の磁気を検出可能な位置に配された磁気検出素子の磁気検出信号に基づいて回転体の回転数を測定することにより、接触アダプタ内に、発光素子等の電気素子を配する必要がなく、さらに電力供給をする必要がないので、測定本体および接触アダプタを簡便な構成とすることができる。接触アダプタに電気的接点を有さず、磁気検出素子が磁気円板に非接触で回転数を測定できるので、耐久性に優れると共に測定本体に高い信頼性で接触アダプタを装着することができる。また、発光素子の発光強度を大きくすることができるので非接触における測定可能距離を長くすることができる。
本発明による回転計によれば、アダプタ検出回路が磁気検出信号に基づいて接触アダプタの装着の有無を検出して、電源スイッチ回路を制御して、接触アダプタが装着されているときに光検出部への電力供給を停止させることにより、接触での測定時に光検出部で不要な電力が消費されないため、省エネルギーな回転計とすることができる。
本発明による回転計によれば、磁気円板が磁石であることにより、円板の円周縁部に磁石を配する必要がなくシンプルな構造とすることができる。また、円周縁部に磁石を配するよりも、重量バランスが良いので、スムーズに回転させることができる。
本発明による回転計によれば、磁気円板には、N極の磁極とS極の磁極とが円周縁部の軸を挟んで対向する位置に配され、磁気検出素子がN極およびS極の両極の磁気を検出可能なものであることにより、磁気円板が0.5回転したことを検出できるので、回転数を精度よく正確に測定することができる。
本発明を適用する回転計のブロック図である。 本発明を適用する別の回転計のブロック図である。 本発明の回転計に用いる比較回路の出力波形を示す説明図であり、図3(a)に両極磁気検知の場合、図3(b)に両極,極性磁気感知の場合、図3(c)に単極磁気感知の場合を図示する。 本発明を回転計に用いる別の磁気円板を示す拡大斜視図である。
以下、本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。
本発明の回転計の好ましい形態について、図1を参照しつつ説明する。
回転計の測定器本体1は、接触アダプタ2を装着したときに、測定対象の回転体50への接触で回転数を測定可能なものであり、接触アダプタ2を離脱したときに、光を用いて非接触で回転体50の回転数を測定可能なものである。
最初に、接触アダプタ2の構成について説明する。接触アダプタ2は、回転検出軸21および磁気円板22を備えている。回転検出軸21は、測定対象の回転体50の中心部に接触させたときに、その回転と共に回転自在となるように非図示の軸受で支持されている。また、回転検出軸21は、その一端部に、回転体50の中心部に接触させ易くするために、一例として先端が円錐形状で表面がゴムで覆われた接触子21aを有している。接触子21aは、接触アダプタ2の筐体ケース(非図示)から突出して配されている。
回転検出軸21の他端部には、その軸に同心で磁気円板22が連結されている。磁気円板22は、回転検出軸21の回転と共に回転可能になっている。
磁気円板22は、その円周縁部に磁極を有するものであり、一例として、円板状の磁性材料がその軸に直交する一方向に磁化された磁石であり、図1に示すように、円周縁部の一部がN極22aになっており、軸を挟んでそれに対向する円周縁部がS極22bになっている。磁気円板22としては、例えば、プラスチック磁石、鋼性磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石、希土類磁石、合金磁石、およびゴム磁石などの公知の磁石を円板状に成形して用いることができる。また、磁気円板22に、それと略同径の樹脂製や金属製の硬質の補助板を貼付してもよい。
接触アダプタ2は、測定器本体1に着脱可能に構成されている。
次に、測定器本体1の構成について説明する。測定器本体1は、磁気検出素子3、駆動回路4、A/D変換回路5、制御部6、光検出部7、電源部8、電源スイッチ回路9、および表示部30を非図示の筐体ケース内に備えている。
磁気検出素子3は、測定器本体1に接触アダプタ2が装着された状態で、磁気円板22の円周縁部に非接触で近接する位置に配されている。この磁気検出素子3と磁気円板22との近接する距離は、磁気円板22がいずれの位置に回転してもその磁気を磁気検出素子3が検出可能な距離であり、近接させるほど磁気検出が容易になるので、可及的近い距離とすることが好ましい。また、磁気検出素子3は、その磁気検出面が磁気円板22の円板側面に対面するように配されている。
磁気検出素子3は、その駆動回路4およびA/D(アナログ/ディジタル)変換回路5を介して制御部6に接続されている。
磁気検出素子3は、ホール素子、磁気抵抗素子、磁気インピーダンス素子やサーチコイルなどによって磁界強度を検出し、電気信号に変換して磁気検出信号を出力するものである。磁気検出素子3は、N極およびS極の両極を検出可能なものを用いる。
駆動回路4は、N極およびS極の両極の極性が識別可能で、磁界強度に応じた電圧レベルの磁気検出信号を出力させるように磁気検出素子3を駆動する。一例として、駆動回路4は、バイアス電圧よりも正電圧の場合にN極、負電圧の場合にS極であり、磁界強度によって電圧レベルが変化する磁気検出信号を出力可能に、磁気検出素子3を駆動する。なお、同図では、磁気検出素子3を1つしか図示していないが、必要に応じてN極検出用およびS極検出用の複数の磁気検出素子3を配して、これらを駆動回路4が駆動してもよい。駆動回路4には、磁気検出素子3の種類に応じた公知の種々の回路を用いることができる。また、駆動回路4は、必要に応じて磁気検出信号を増幅する増幅回路を有している。
A/D変換回路5は、駆動回路4から出力された磁気検出信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。
制御部6は、測定器本体1の動作を統括的に制御するものであり、中央処理装置(CPU)やその動作用プログラムを記憶する半導体メモリ、および各部とのインタフェース回路(何れも非図示)などを備えており、これらハードウエアおよびソフトウエアによって、図1に示す回転検出部11、アダプタ検出部12および測定部13として動作可能に構成されている。同図に示した各部11〜13の接続は機能的な接続関係を表したものである。以下この各部11〜13を用いて説明する。
A/D変換回路5から出力された磁気検出信号は、制御部6に入力されて、回転検出部11およびアダプタ検出部12に入力する。回転検出部11は、磁気検出信号に基づいて磁気の極性が替わることで磁気円板22が0.5回転したことを検出して、0.5回転ごとに、回転したことを識別可能な回転検知信号を測定部13に出力する。
例えば、回転検出部11は、磁気検出信号の極性を検出し、例えばN極を検出したタイミングから次にS極を検出したタイミングまでで磁気円板22が0.5回転したことを検出する。また、回転検出部11は、そのS極を検出したタイミングから次にN極を検出したタイミングまでで磁気円板22がさらに0.5回転したことを検出する。回転検出部11は、磁気円板22が0.5回転したことを検出するたびに直ちに測定部13に回転検知信号を出力する。
この場合、回転検出部11が極性を検出するための回転検出用の磁界強度の閾値は、N極S極共に同じ値で、検出可能範囲内で可及的大きい値とすることが好ましい。回転検出用の閾値を大きくすることで、磁気検出素子3のすぐ近くまでN極22a、S極22bが近づいたときに極性を検出することになるので、回転の検出誤差を小さくすることができる。
アダプタ検出部12は、磁気検出信号に基づいて、磁気円板22の有無、つまり接触アダプタ2の装着の有無を検出する。アダプタ検出部12は、接触アダプタ2の装着を有りと検出したときに、その結果を測定部13に出力すると共に電源スイッチ回路9を断に制御し、接触アダプタ2の装着を無しと検出したときに、その結果を測定部13に出力すると共に電源スイッチ回路9を接に制御する。
例えば、アダプタ検出部12は、磁気検出信号の磁界強度が、N極、S極の極性に関わらず所定のアダプタ検出用の閾値よりも大きいときに接触アダプタ2の装着が有りと判別する。また、アダプタ検出部12は、アダプタ検出用の閾値以下のときに接触アダプタ2の装着が無しと判別する。この場合、アダプタ検出用の閾値は、接触アダプタ2が装着されたときに、磁気円板22がいずれの回転位置であってもその両極またはいずれか一方の極の磁気を検出可能な値とすることが必要である。このため、アダプタ検出用の閾値は、前述した回転検出用の閾値よりも小さくする。なお、回転検出部11およびアダプタ検出部12の各閾値には、必要に応じて適宜ヒステリシス幅をもたせてもよい。
測定部13は、接触アダプタ2が装着有りの場合、回転検出部11から0.5回転ごとに出力される回転検知信号から回転数を算出する。ここで回転数とは、1秒間または1分間などの単位時間当たりの回転数や、測定期間内の総回転数をいう。測定部13は、回転検知信号が出力される時間間隔を計測することで単位時間当たりの回転数を算出する。また、測定部13は、測定期間中に出力される回転検知信号の数から総回転数を算出する。上記のように、測定部13は、0.5回転毎に回転数を算出できるので、測定の分解能が高くなるので、精度よくかつ正確に回転数を測定することができる。
また、測定部13は、接触アダプタ2が装着無しの場合、後述する光検出部7から1回転ごとに出力される光検出信号によって、回転数を算出する。
また、測定部13は、例えば液晶表示パネルを有する表示部30に、測定した回転数を表示可能に構成されている。
光検出部7は、発光素子15、点灯回路16、受光素子17、および受光回路18を備えている。発光素子15は、一例として発光ダイオードが用いられ、測定対象の回転体50に光照射するものである。発光素子15は、点灯回路16を介して制御部6の測定部13に点灯制御されて、点灯、または必要に応じて点滅が可能になっている。点灯回路16は、発光素子15を所定の輝度で発光させる。
受光素子17は、受光した光を電気信号に変換して出力するものであり、発光素子15の照射光の回転体50からの反射光を受光可能な位置に配されている。受光素子17は、受光回路18を介して制御部6の測定部13に接続されている。受光回路18は、受光素子17の駆動回路、および増幅器や比較器で構成されて、一例として、受光素子17が有効な反射光を受光しているときにハイレベルの光検出信号を出力し、反射光無しでローレベルの信号を出力する。
電源部8は、測定器本体1内の各部や各回路などに電力供給を行うためのものであって、一例として電池や定電圧回路で構成されている。光検出部7には、電源スイッチ回路9を介して電源部8が接続されている。電源スイッチ回路9は、リレーまたは半導体スイッチ回路であり、アダプタ検出部12によって接断制御される。
次に、この回転計の動作について説明する。
回転体50に接触させて回転数を測定する場合、接触アダプタ2を測定器本体1に装着する。接触アダプタ2には、電気接点がないので、簡便迅速かつ確実に測定器本体1に装着することができる。
接触アダプタ2の装着により、磁気検出素子3が磁気円板22の磁気を検出する。このため、アダプタ検出用の閾値を超える磁気検出信号がアダプタ検出部12に入力して、アダプタ検出部12が接触アダプタ2の装着されたことを検出する。これにより、アダプタ検出部12の出力で電源スイッチ回路9が断に制御され、光検出部7への電力供給が停止され、無駄な電力消費が抑えられる。また、測定部13は、接触アダプタ2が装着されたことを識別する。
回転数を測定するために、接触子21aを回転体50の中心部に接触させる。これにより、回転検出軸21および磁気円板22が、回転体50と共に同じ回転数で回転する。このため、磁気円板22の円周縁部のN極22a、S極22bが磁気検出素子3に交互に近接して、磁気検出素子3からN極、S極が交互に変化する磁気検出信号が出力される。したがって、回転検出部11が、磁気円板22が回転していることを判別して0.5回転毎に回転検知信号を出力する。測定部13は、接触アダプタ2が装着されているため、この回転検知信号によって回転数を算出し、表示部30に表示させる。
以上で、接触アダプタ2を用いた回転体50の回転数の測定が終了する。
回転体50に非接触で回転数を測定する場合、予め回転体50の一部に光反射テープ51を貼付する。また、接触アダプタ2を測定器本体1から離脱する。
接触アダプタ2の離脱により、磁気検出素子3が磁気円板22の磁気を検出しなくなるため、アダプタ検出部12は、接触アダプタ2が非装着であると判別する。これにより、電源スイッチ回路9が接に制御されて、光検出部7に電力が供給されると共に、測定部13が点灯回路16に発光素子15を点灯させる。このため、発光素子15から回転体50に光照射される。この照射光は、回転体50の光反射テープ51によって1回転に1回反射される。この反射光は、受光素子17によって受光され受光回路18を介して光検出信号として測定部13に入力される。測定部13は、この光検出信号によって回転数を算出し、表示部30に表示させる。
光検出部7は接触アダプタ2が装着無しの場合にしか作動しない。つまり、接触アダプタ2を用いた測定には関与しない。そのため、発光素子15を任意の強度で発光させることができるので、発光素子15の発光強度を大きくして非接触での測定可能距離を長くすることができる。
以上で、非接触による回転体50の回転数の測定が終了する。
なお、回転検出部11は、磁気円板22が0.5回転するたびに回転検出信号を出力する例について説明したが、回転検出部11は、磁気円板22が1回転するたびに回転検出信号を出力してもよい。この場合、回転検出部11は、一方の極(例えばN極)が検出されるタイミング毎に回転検出信号を出力し、測定部13は、それに対応して回転検出信号が1回転毎に出力されるものとして回転数を算出する。
次に、本発明の別の態様について、図2を参照しつつ説明する。なお、すでに説明した構成と同様の構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
回転計の測定器本体1aは、前述した測定器本体1のA/D変換回路5を比較回路10に換え、これに伴い、測定器本体1における制御部6の回転検出部11およびアダプタ検出部12を、制御部6bの回転検出部11aおよびアダプタ検出部12aに換えたものである。
比較回路10は、磁気検出素子3の検出した磁気検出信号が所定の磁気強度以上であるか否かを比較してその結果を出力するものである。比較にはヒステリシス機能を付加してもよい。この比較回路10は、例えば、磁気検出素子3から出力される磁界強度が所定の磁界強度以上でハイレベル、所定の磁気強度未満でローレベルの信号を出力する。
磁気検出素子3、駆動回路4、および比較回路10は、一体的にIC(集積回路)化されて、例えば、磁気スイッチ、近接スイッチ、磁気センサなどの名称で多数種類市販されているのでそれを用いてもよい。
図3は、磁気円板22が回転したときに、比較回路10が出力する信号波形を示している。磁気検出素子3、駆動回路4、および比較回路10を、公知の回路構成とすることで、図3(a)に示すようにN極,S極の極性の区別なく磁気を感知する構成としてもよいし、また、図3(b)に示すように、N極のみ感知する系統、およびS極のみを感知する系統の2系統で、両極の磁気を感知する構成としてもよい。さらに図3(c)に示すように単極(一例としてN極)のみの磁気を感知する構成としてもよいし、
図3(a)の両極磁気感知の場合、回転検出部11aは、一例として、磁気感知のタイミング(波形立ち上がり部分)毎に磁気円板22が0.5回転したこと検出する。図3(b)の両極、極性磁気感知の場合、異なる極が磁気感知されるタイミング毎に磁気円板22が0.5回転したこと検出する。図3(c)の単極磁気感知の場合、回転検出部11aは、磁気感知のタイミング毎に磁気円板22が1回転したこと検出する。
これにより、図2に示す回転検出部11aが、測定部13に直ちに回転検知信号を出力して、測定部13が回転数を算出する。図3(a)および図3(b)の場合には、磁気円板22が0.5回転ごとに回転検知信号が出力され、図3(c)の場合には、1回転毎に回転信号が出力されるので、測定部13はそれに対応して回転数を算出する。
アダプタ検出部12aは、例えば、一度でも磁気を感知すると接触アダプタ2が装着されているものと判別する。これにより、図3に示すように磁気の不感知部分が有っても、接触アダプタ2が装着されているという判別状態を保持できる。また、この判別状態のときに、アダプタ検出部12aは、電源スイッチ回路9を断に制御する。
接触アダプタ2を測定器本体1から離脱したときには、測定器本体1の電源を再投入する。電源再投入後には、磁気検出素子3が磁気を検出しないので、アダプタ検出部12aは、接触アダプタ2が装着されていないと判別する。これにより、光検出部7に電力供給されて非接触で回転数が測定可能になる。
なお、上記では、測定器本体1,1aのアダプタ検出部12,12aが、接触アダプタ2の装着の有無を、磁気検出素子3の磁気検出信号に基づいて判別している例について説明したが、これに限定されず、例えば、機械接点式の押しボタンスイッチを測定器本体1に配して、このスイッチの開閉信号で接触アダプタ2の装着の有無を判別してもよい。この場合、測定器本体1に装着された接触アダプタ2によって押しボタンが押下される位置に、スイッチを配する。
また、磁気円板22が、円板全体で一つの磁石となっている例について説明したが、図4(a)に示すように、樹脂製や金属製の円板に、その軸を挟んで円周縁部の対向する位置に一対の磁石23aおよび23bを埋め込んで磁気円板22を形成してもよい。この場合、磁石23aのN極22aが円周縁部側に位置すると共に、磁石23bのS極22bが円周縁部側に位置するように配置する。また、磁気検出素子3が、単極(例えばN極)のみを検出する場合には、図4(b)に示すように、磁石23aのみを配した磁気円板22aを用いることができる。この場合、磁気円板22の重量バランスが崩れているときには、適宜バランス取り用の錘を配してもよい。
さらに、磁気検出素子3を配置する位置は、円周縁部に近接して磁気検出可能であれば、円板側面側だけでなく、円板面側に配してもよい。
1は測定器本体、2は接触アダプタ、3は磁気検出素子、4は駆動回路、5はA/D変換回路、6,6aは制御部、7は光検出部、8は電源部、9は電源スイッチ回路、10は比較回路、11,11aは回転検出部、12,12aはアダプタ検出部、13は測定部、15は発光素子、16は点灯回路、17は受光素子、18は受光回路、21は回転検出軸、21aは接触子、22は磁気円板、22aはN極、22bはS極、23a,23bは磁石、30は表示部、50は回転体、51は光反射テープである。

Claims (4)

  1. 測定対象の回転体に光照射する発光素子と、この照射光の該回転体からの反射光を受光する受光素子と、該発光素子の点灯回路と、該受光素子を作動させる受光回路とを有する光検出部を備えて、該光検出部から出力される該反射光の光検出信号に基づいて該回転体に非接触でその回転数を測定する測定器本体は、該回転体に接触させる接触アダプタが着脱可能なものであり、
    該接触アダプタは、該回転体に接触させてその回転と共に回転自在な回転検出軸と、該回転検出軸に同心で連結されて、円周縁部に磁極を有する磁気円板とを備え、
    該測定器本体は、該接触アダプタが装着された状態で該磁気円板の該円周縁部に近接する位置に配置された磁気検出素子と、該磁気検出素子から出力される磁気検出信号に基づいて該磁気円板の回転数を測定する測定部とを備えていることを特徴とする回転計。
  2. さらに前記測定器本体が、前記磁気検出素子の前記磁気検出信号に基づいて前記接触アダプタの装着の有無を検出するアダプタ検出部と、該アダプタ検出部が該接触アダプタの装着有りと検出しているときに前記光検出部への電力供給を停止させる電源スイッチ回路とを備えることを特徴とする請求項1に記載の回転計。
  3. 前記磁気円板は、円板状の磁性材料がその軸に直交する方向に磁化された磁石であることを特徴とする請求項1に記載の回転計。
  4. 前記磁気円板には、N極の磁極とS極の磁極とが前記円周縁部の軸を挟んで対向する位置に配され、前記磁気検出素子がN極およびS極の両極の磁気を検出可能なものであることを特徴とする請求項1に記載の回転計。
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JPS6035263U (ja) * 1983-08-18 1985-03-11 矢崎総業株式会社 渦電流式回転計
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