JP2017142110A - Gap sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、隙間の寸法を測定する隙間センサに関する。 The present invention relates to a gap sensor that measures the dimension of a gap.
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。
The technique etc. which were shown by patent documents 1-3 are known as a tool which measures a clearance gap or a space | interval.
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。
However, the technique of
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。 An object of this invention is to implement | achieve the clearance gap sensor which is hard to receive the influence from an external environment.
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。 The gap sensor of the present invention inserts the first claw part and the second claw part into the gap to be measured, widens the distance between the first claw part and the second claw part, and the first claw part and the second claw part. The distance between the surfaces that are far from each other is measured as the size of the gap. The gap sensor of the present invention includes a main body and a slider that is slidable by a predetermined range in a predetermined direction with respect to the main body. The main body includes a first claw portion, a planar coil, a circuit portion, a recording portion, and a processing portion. The slider has a second claw portion and a conductive portion.
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。 The planar coil is disposed in parallel with the predetermined direction. The circuit unit outputs data corresponding to the inductance of the planar coil as measurement data. The recording unit records a correspondence table indicating a correspondence relationship between the measurement data and the dimension of the gap. The processing unit obtains and outputs the dimension of the gap from the measurement data based on the correspondence table. The conductive portion is a conductor, and faces a predetermined region in the vicinity of the planar coil with a predetermined distance from the planar coil.
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。 The surfaces of the first claw portion and the second claw portion that are distant from each other have parallel portions for contacting the gap to be measured. The main body has a structure in which a conductor other than the conductive portion cannot be brought close to a predetermined region. The area of the portion where the conductive portion faces the planar coil changes according to the interval between the parallel portions of the first claw portion and the second claw portion.
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。 The gap sensor of the present invention has a structure in which a conductor other than the conductive portion cannot be brought close to a predetermined region near the planar coil. The inductance of the coil is influenced by nearby conductors, but is not easily influenced by conductors other than the vicinity. Therefore, according to the gap sensor of the present invention, it is easy to suppress an inductance change (noise) due to a conductor other than the conductive portion within a required accuracy range. The area of the portion where the conductive portion faces the planar coil changes according to the interval between the parallel portions of the first claw portion and the second claw portion that are in contact with the gap to be measured. Therefore, the gap sensor can be made less susceptible to the influence of the external environment.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, the same number is attached | subjected to the structure part which has the same function, and duplication description is abbreviate | omitted.
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。
1 and 2 show the configuration of the gap sensor of the present invention. The gap sensor 10 of the present invention inserts the
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。
The gap sensor 10 includes a
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。
The
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。
The
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。
FIG. 3 shows the difference between the method of inserting the tapered member into the gap and the method of the present invention. FIG. 3A is a cross-sectional view showing a product 90 (for example, an automobile body) after sheet metal processing and a
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。
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the first claw portion and the second claw portion, and is an enlarged view of the first claw portion and the second claw portion of the front view. FIG. 4A is an enlarged view of the
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。
Further, parallel portions 111-1 and 111-2 of the surface of the
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。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the
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)。
FIG. 6 shows an example of the correspondence table recorded by the
You can ask as follows. Note that the above-described interpolation is based on the premise that the relationship between the measurement data and the size of the gap is linear between the sizes of the adjacent gaps shown in the correspondence table. The size of the gap recorded on the correspondence table may be recorded at an interval that can be treated as linear between the neighbors. The
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。
FIG. 8 is a diagram illustrating how the distance (interval) between the
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。
In the example shown in FIG. 9, as can be seen from the dotted line, when the
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。
The gap sensor 10 has a structure in which a conductor other than the
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (4)
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。 The first claw part and the second claw part are inserted into the gap to be measured, the distance between the first claw part and the second claw part is widened, and the first claw part and the second claw part are far from each other. A gap sensor that measures the distance between each other as the dimension of the gap,
A main body and a slider that is slidable by a predetermined range in a predetermined direction relative to the main body
The body is
The first claw portion;
A planar coil disposed parallel to the predetermined direction;
A circuit unit for outputting data corresponding to the inductance of the planar coil as measurement data;
A recording unit that records a correspondence table showing a correspondence relationship between the measurement data and the dimension of the gap;
A processing unit that obtains and outputs the size of the gap from the measurement data based on the correspondence table, and
The slider is
The second claw portion;
A conductive portion, a conductive portion facing the planar coil with a predetermined spacing in a predetermined region near the planar coil;
Have
The distant surfaces of the first claw part and the second claw part have parallel parts for contacting the gap of the measurement object,
The main body has a structure that prevents a conductor other than the conductive portion from approaching the predetermined region,
The gap sensor characterized in that the area of the portion where the conductive portion faces the planar coil changes according to the interval between the parallel portions of the first claw portion and the second claw portion.
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。 The gap sensor according to claim 1,
The gap sensor, wherein the conductive portion exists on both surfaces of the planar coil.
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。 The gap sensor according to claim 1 or 2,
The first claw portion has two claws arranged on a plane having the predetermined direction as a normal line,
The second claw portion has one claw,
The claw of the second claw portion is located between two claws of the first claw portion.
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。 The gap sensor according to claim 3,
The surface of the first claw portion far from the second claw portion is formed on the same surface as the bottom of the main body,
The predetermined direction is a normal direction of a bottom surface of the main body;
The gap sensor, wherein the slider is pressed by an elastic body in a direction in which a gap between the parallel portions of the first claw portion and the second claw portion is widened.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109781019A (en) * | 2019-03-05 | 2019-05-21 | 安徽工业大学 | A kind of rail gauge measuring apparatus and measurement method |
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2016
- 2016-02-09 JP JP2016022536A patent/JP2017142110A/en active Pending
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CN109781019A (en) * | 2019-03-05 | 2019-05-21 | 安徽工业大学 | A kind of rail gauge measuring apparatus and measurement method |
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