JP3027261B2 - 電磁式法線検出センサー - Google Patents
電磁式法線検出センサーInfo
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- JP3027261B2 JP3027261B2 JP4081365A JP8136592A JP3027261B2 JP 3027261 B2 JP3027261 B2 JP 3027261B2 JP 4081365 A JP4081365 A JP 4081365A JP 8136592 A JP8136592 A JP 8136592A JP 3027261 B2 JP3027261 B2 JP 3027261B2
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- magnetic
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- magnetic pole
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強磁性体の被測定面に
対して測定子からの磁力を作用させ、測定子の変位から
被測定面の法線方向を非接触状態で検出するセンサーに
関する。
対して測定子からの磁力を作用させ、測定子の変位から
被測定面の法線方向を非接触状態で検出するセンサーに
関する。
【０００２】
【従来の技術】特公平３−５２８０１号公報は、被測定
面の法線方向の検出原理を開示している。測定子が強磁
性体の被測定面に接近すると、測定子の先端部分が被測
定面の法線方向に磁気的に吸引され、その方向に変位す
る。このときの測定子の変位方向および変位量から被測
定面の法線が検出できる。
面の法線方向の検出原理を開示している。測定子が強磁
性体の被測定面に接近すると、測定子の先端部分が被測
定面の法線方向に磁気的に吸引され、その方向に変位す
る。このときの測定子の変位方向および変位量から被測
定面の法線が検出できる。
【０００３】上記測定原理から理解されるように、測定
子に磁力が作用しなければならないため、測定子は、永
久磁石として、または電磁石として構成される。電磁石
によると、磁気強度が調節できること、任意の周波数の
交番磁界が得られること、などの点から測定上有利であ
る。ところが、電磁石が測定子に直接取り付けられる
と、測定子が重くなり、検出動作時に測定子に慣性力が
作用するため、応答速度に限界が生じ、測定時の動的特
性が悪化する。
子に磁力が作用しなければならないため、測定子は、永
久磁石として、または電磁石として構成される。電磁石
によると、磁気強度が調節できること、任意の周波数の
交番磁界が得られること、などの点から測定上有利であ
る。ところが、電磁石が測定子に直接取り付けられる
と、測定子が重くなり、検出動作時に測定子に慣性力が
作用するため、応答速度に限界が生じ、測定時の動的特
性が悪化する。
【０００４】
【発明の目的】したがって、本発明の目的は、測定子に
対し外部から磁束を作用させることによって、上記動的
特性を改善することである。
対し外部から磁束を作用させることによって、上記動的
特性を改善することである。
【０００５】
【発明の解決手段】上記目的の下に、本発明は、ホルダ
ーに環状強磁性体の固定磁極を介して励磁コイルを固定
するとともに、励磁コイル内に棒状強磁性体の測定子を
変位自在に挿入し、励磁コイルおよび固定磁極内で測定
子の周りに流体封入室を形成して、この流体封入室内に
測定子の動きを許す状態で磁性流体を封入し、また測定
子の基端部に変位計を連結し、この変位計をホルダーに
取り付け、さらに測定子および励磁コイルを強磁性体の
スリーブで覆い、このスリーブの各端部を測定子に磁気
的に結合させて、電磁式法線検出センサーを構成してい
る。
ーに環状強磁性体の固定磁極を介して励磁コイルを固定
するとともに、励磁コイル内に棒状強磁性体の測定子を
変位自在に挿入し、励磁コイルおよび固定磁極内で測定
子の周りに流体封入室を形成して、この流体封入室内に
測定子の動きを許す状態で磁性流体を封入し、また測定
子の基端部に変位計を連結し、この変位計をホルダーに
取り付け、さらに測定子および励磁コイルを強磁性体の
スリーブで覆い、このスリーブの各端部を測定子に磁気
的に結合させて、電磁式法線検出センサーを構成してい
る。
【０００６】環状の励磁コイルおよび固定磁極の中心部
分で測定子が変位すると、測定子と固定磁極との間の空
隙が変化するため、これによって両者の磁気的な結合度
が変化する。この結果、測定子が被測定面の法線方向に
変位すると、測定子に作用する磁束密度が変化すること
になり、動きの途中で測定子の磁気的な強度が変化す
る。そこで、本発明は、測定子の動きにかかわらず、測
定子の磁気的な強度を一定とするために、上記の構成の
ように、励磁コイルおよび固定磁極内で測定子の周りに
流体封入室を形成し、この流体封入室内に測定子の動き
を許容する状態で磁性流体を封入し、測定子の動きに伴
う磁気的変化を抑えるようにしている。また、本発明
は、励磁コイルの外側部分をスリーブによって覆い、測
定子、スリーブおよび被測定面によって磁路を形成する
ことにより、磁束を有効に利用できるようにしている。
分で測定子が変位すると、測定子と固定磁極との間の空
隙が変化するため、これによって両者の磁気的な結合度
が変化する。この結果、測定子が被測定面の法線方向に
変位すると、測定子に作用する磁束密度が変化すること
になり、動きの途中で測定子の磁気的な強度が変化す
る。そこで、本発明は、測定子の動きにかかわらず、測
定子の磁気的な強度を一定とするために、上記の構成の
ように、励磁コイルおよび固定磁極内で測定子の周りに
流体封入室を形成し、この流体封入室内に測定子の動き
を許容する状態で磁性流体を封入し、測定子の動きに伴
う磁気的変化を抑えるようにしている。また、本発明
は、励磁コイルの外側部分をスリーブによって覆い、測
定子、スリーブおよび被測定面によって磁路を形成する
ことにより、磁束を有効に利用できるようにしている。
【０００７】
【実施例】図１および図２は、本発明の電磁式法線検出
センサー１の構成を示している。この電磁式法線検出セ
ンサー１は、ホルダー２を中心として、この部分に励磁
コイル３、測定子４、変位計５およびスリーブ６を組み
込んで構成されている。上記励磁コイル３は、円錐形の
環状として構成されており、ほぼ同じ円錐状の強磁性体
例えば鉄製のスリーブ６の内部に納められ、強磁性体の
固定磁極９を介して磁路を形成している。なお励磁コイ
ル３、スリーブ６およびこれらと一体の固定磁極９は、
非磁性体例えばアルミニウム製のブラケット１０を介し
てホルダー２に固定されている。
センサー１の構成を示している。この電磁式法線検出セ
ンサー１は、ホルダー２を中心として、この部分に励磁
コイル３、測定子４、変位計５およびスリーブ６を組み
込んで構成されている。上記励磁コイル３は、円錐形の
環状として構成されており、ほぼ同じ円錐状の強磁性体
例えば鉄製のスリーブ６の内部に納められ、強磁性体の
固定磁極９を介して磁路を形成している。なお励磁コイ
ル３、スリーブ６およびこれらと一体の固定磁極９は、
非磁性体例えばアルミニウム製のブラケット１０を介し
てホルダー２に固定されている。
【０００８】上記測定子４は、棒状の強磁性体例えば鉄
により形成されており、励磁コイル３および固定磁極９
の内部に非接触状態で変位自在に挿入され、先端部分で
円錐状となって、強磁性体の被測定面１１と対向し、基
端部分で例えば３分力式の変位計５に連結されている。
変位計５は、ホルダー２に取り付けられており、Ｘ軸方
向の変位検出素子１２、Ｙ軸方向の変位検出素子１３、
Ｚ軸方向の例えば２つの変位検出素子１４を備えてお
り、それぞれの軸方向の変位量を電気的な信号に変換
し、信号処理装置１５に送り込む。
により形成されており、励磁コイル３および固定磁極９
の内部に非接触状態で変位自在に挿入され、先端部分で
円錐状となって、強磁性体の被測定面１１と対向し、基
端部分で例えば３分力式の変位計５に連結されている。
変位計５は、ホルダー２に取り付けられており、Ｘ軸方
向の変位検出素子１２、Ｙ軸方向の変位検出素子１３、
Ｚ軸方向の例えば２つの変位検出素子１４を備えてお
り、それぞれの軸方向の変位量を電気的な信号に変換
し、信号処理装置１５に送り込む。
【０００９】励磁コイル３および固定磁極９の内部で測
定子４の周りに、柔軟な環状の一対の仕切り材７１によ
って流体封入室７が形成されている。柔軟な仕切り材７
１は例えばシリコンゴム製ベローズなどであり、内周部
分で測定子４の外周部分に接着などの手段で固定されて
おり、また外周部分で励磁コイル３や固定磁極９の内面
に接着などの手段によって固定されている。
定子４の周りに、柔軟な環状の一対の仕切り材７１によ
って流体封入室７が形成されている。柔軟な仕切り材７
１は例えばシリコンゴム製ベローズなどであり、内周部
分で測定子４の外周部分に接着などの手段で固定されて
おり、また外周部分で励磁コイル３や固定磁極９の内面
に接着などの手段によって固定されている。
【００１０】そして、この流体封入室７の内部に磁性流
体８が封入されている。磁性流体８は、粘性の低い液体
にマグネタイトやフェライトなどの磁性微粉末を混入し
たものであり、測定子４の軸線方向およびこの軸線に対
して直交する方向の変位に対してほとんど抵抗となら
ず、その動きを許容する状態で流体封入室７の内部にあ
って、固定磁極９と測定子４との間で磁路を形成し、空
隙による磁気抵抗の増大を防いでいる。
体８が封入されている。磁性流体８は、粘性の低い液体
にマグネタイトやフェライトなどの磁性微粉末を混入し
たものであり、測定子４の軸線方向およびこの軸線に対
して直交する方向の変位に対してほとんど抵抗となら
ず、その動きを許容する状態で流体封入室７の内部にあ
って、固定磁極９と測定子４との間で磁路を形成し、空
隙による磁気抵抗の増大を防いでいる。
【００１１】励磁コイル３に直流または交流の電流が流
されると、励磁コイル３の中心位置に高い密度の磁束が
発生する。測定子４が被測定面１１と対向していないと
き、励磁コイル３の磁束は、強磁性体の測定子４の内部
を通り、測定子４の先端に達し、空気中に出た後、強磁
性体のスリーブ６の端面から入り、スリーブ６の大径部
分に達し、強磁性体の固定磁極９を通り、励磁コイル３
の中心の測定子４に戻る。
されると、励磁コイル３の中心位置に高い密度の磁束が
発生する。測定子４が被測定面１１と対向していないと
き、励磁コイル３の磁束は、強磁性体の測定子４の内部
を通り、測定子４の先端に達し、空気中に出た後、強磁
性体のスリーブ６の端面から入り、スリーブ６の大径部
分に達し、強磁性体の固定磁極９を通り、励磁コイル３
の中心の測定子４に戻る。
【００１２】この状態で、測定子４の先端部分に強磁性
体の被測定面１１が接近すると、測定子４の先端部分の
磁束は、被測定面１１に達し、その内部を通るため、測
定子４は、被測定面１１の一番近い位置の方向に吸引さ
れ、その位置の法線方向に姿勢を移動させる。したがっ
て、この測定子４の移動の方向および傾きを順次追跡す
ることによって、最終的に測定子４の安定姿勢から、被
測定面１１の測定点での法線が検出でき、これによって
測定点での面の方向が計測できることになる。
体の被測定面１１が接近すると、測定子４の先端部分の
磁束は、被測定面１１に達し、その内部を通るため、測
定子４は、被測定面１１の一番近い位置の方向に吸引さ
れ、その位置の法線方向に姿勢を移動させる。したがっ
て、この測定子４の移動の方向および傾きを順次追跡す
ることによって、最終的に測定子４の安定姿勢から、被
測定面１１の測定点での法線が検出でき、これによって
測定点での面の方向が計測できることになる。
【００１３】測定子４は、被測定面１１と対向する前
に、固定磁極９の内部で同心的にすなわち固定磁極９の
中心線の方向に一致した状態で納められている。測定過
程で、測定子４が被測定面１１の法線方向に変位する
と、測定子４は、固定磁極９の中心線から外れ、当該中
心線に対して交差する方向に向く。このとき、測定子４
の一方の部分が固定磁極９の内周面に接近するが、他方
の部分で逆に離れる傾向となる。この結果、測定子４と
固定磁極９との磁気的な結合度が変化する。
に、固定磁極９の内部で同心的にすなわち固定磁極９の
中心線の方向に一致した状態で納められている。測定過
程で、測定子４が被測定面１１の法線方向に変位する
と、測定子４は、固定磁極９の中心線から外れ、当該中
心線に対して交差する方向に向く。このとき、測定子４
の一方の部分が固定磁極９の内周面に接近するが、他方
の部分で逆に離れる傾向となる。この結果、測定子４と
固定磁極９との磁気的な結合度が変化する。
【００１４】しかし、流体封入室７の内部に磁性流体８
が封入されており、測定子４が固定磁極９の中心線に対
して交差する方向に変位しても、大きく形成された隙間
の部分に磁性流体８が入り込んで、磁気抵抗の高まりを
抑えているため、測定子４が変位しても、固定磁極９と
測定子４との磁気的な結合度はほとんど変化しない。し
たがって、被測定面１１の形状測定の過程で、測定子４
が被測定面１１の法線方向に変位しても、その変位の前
後で、測定子４の磁束密度の変化はほとんど現れない。
この結果、測定子４の傾きにかかわらず、磁気的に安定
した状態で被測定面１１の形状測定が可能となる。ま
た、測定子４から出た磁束は、被測定面１１の表面に達
し、そこからスリーブ６の先端部分に入り込み、測定子
４の中心位置に戻る。このように磁束が循環する過程
で、磁気抵抗の大きな空気中をほとんど通らないため、
形状測定の過程で磁束が有効に利用できる。
が封入されており、測定子４が固定磁極９の中心線に対
して交差する方向に変位しても、大きく形成された隙間
の部分に磁性流体８が入り込んで、磁気抵抗の高まりを
抑えているため、測定子４が変位しても、固定磁極９と
測定子４との磁気的な結合度はほとんど変化しない。し
たがって、被測定面１１の形状測定の過程で、測定子４
が被測定面１１の法線方向に変位しても、その変位の前
後で、測定子４の磁束密度の変化はほとんど現れない。
この結果、測定子４の傾きにかかわらず、磁気的に安定
した状態で被測定面１１の形状測定が可能となる。ま
た、測定子４から出た磁束は、被測定面１１の表面に達
し、そこからスリーブ６の先端部分に入り込み、測定子
４の中心位置に戻る。このように磁束が循環する過程
で、磁気抵抗の大きな空気中をほとんど通らないため、
形状測定の過程で磁束が有効に利用できる。
【００１５】
【発明の効果】本発明では、次の特有の効果が得られ
る。まず、励磁コイルが測定子から分離した状態で取り
付けられているため、測定子の動きが励磁コイルの重み
や慣性に影響されず、測定子が速やかに応動する。ま
た、励磁コイルおよび固定磁極内で測定子の周りに流体
封入室が形成されており、この内部に磁性流体が封入さ
れているため、測定子が被測定面の法線方向に変位して
も、励磁コイルと測定子との磁気的な結合度にほとんど
変化がなく、測定子の変位前と変位後とで磁気的な特性
の変化がないので、測定子の動きにかかわらず、安定な
測定が可能となる。さらに、励磁コイルおよび固定磁極
の中心位置に測定子が変位可能な状態で同心的に組み合
わせられており、かつ励磁コイルの外側部分がスリーブ
によって覆われており、測定子、スリーブおよび被測定
面によって磁路が形成され、漏れ磁束が少なく、また磁
束の減衰もほとんどなくなるため、磁束が有効に利用で
き、精度のよい測定が可能となる。
る。まず、励磁コイルが測定子から分離した状態で取り
付けられているため、測定子の動きが励磁コイルの重み
や慣性に影響されず、測定子が速やかに応動する。ま
た、励磁コイルおよび固定磁極内で測定子の周りに流体
封入室が形成されており、この内部に磁性流体が封入さ
れているため、測定子が被測定面の法線方向に変位して
も、励磁コイルと測定子との磁気的な結合度にほとんど
変化がなく、測定子の変位前と変位後とで磁気的な特性
の変化がないので、測定子の動きにかかわらず、安定な
測定が可能となる。さらに、励磁コイルおよび固定磁極
の中心位置に測定子が変位可能な状態で同心的に組み合
わせられており、かつ励磁コイルの外側部分がスリーブ
によって覆われており、測定子、スリーブおよび被測定
面によって磁路が形成され、漏れ磁束が少なく、また磁
束の減衰もほとんどなくなるため、磁束が有効に利用で
き、精度のよい測定が可能となる。
【図１】本発明の電磁式法線検出センサーの一部破断側
面図である。
面図である。
【図２】励磁コイル内で測定子の周りに形成した流体封
入室の拡大断面図である。
入室の拡大断面図である。
１ 電磁式法線検出センサー ２ ホルダー ３ 励磁コイル ４ 測定子 ５ 変位計 ６ スリーブ ７ 流体封入室 ８ 磁性流体 ９ 固定磁極 １０ ブラケット １１ 被測定面
フロントページの続き (72)発明者 中川 威雄 神奈川県川崎市中原区市の坪223−４− 416 (72)発明者 天満 泰宏 神奈川県平塚市中原上宿144番地 株式 会社日平トヤマ研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−181603（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−274481（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34
Claims (1)
- 【請求項１】 ホルダーに環状強磁性体の固定磁極を介
して励磁コイルを固定するとともに、励磁コイル内に棒
状強磁性体の測定子を変位自在に挿入し、励磁コイルお
よび固定磁極内で測定子の周りに流体封入室を形成し
て、この流体封入室内に測定子の動きを許す状態で磁性
流体を封入し、また測定子の基端部に変位計を連結し、
この変位計をホルダーに取り付け、さらに測定子および
励磁コイルを強磁性体のスリーブで覆い、このスリーブ
の各端部を測定子に磁気的に結合させてなることを特徴
とする電磁式法線検出センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4081365A JP3027261B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 電磁式法線検出センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4081365A JP3027261B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 電磁式法線検出センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06241708A JPH06241708A (ja) | 1994-09-02 |
| JP3027261B2 true JP3027261B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=13744302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4081365A Expired - Fee Related JP3027261B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 電磁式法線検出センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3027261B2 (ja) |
-
1992
- 1992-03-04 JP JP4081365A patent/JP3027261B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06241708A (ja) | 1994-09-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |