JP3110327B2

JP3110327B2 - 差動変圧器

Info

Publication number: JP3110327B2
Application number: JP08298570A
Authority: JP
Inventors: 祐司鈴木; 秀樹待鳥
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 1996-11-11
Filing date: 1996-11-11
Publication date: 2000-11-20
Anticipated expiration: 2016-11-11
Also published as: JPH10141906A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気マイクロメー
タの検出部などに使用される差動変圧器に関し、特に支
点を中心として回転するアームを有する電気マイクロメ
ータに使用しても広い変位範囲を検出することが可能な
小型の差動変圧器に関する。

【０００２】

【従来の技術】物体の寸法形状を検出するために、電気
マイクロメータや真円度測定器などが広く使用されてい
るが、このような寸法測定器の検出部として一般に使用
されているのが差動変圧器（差動トランス）である。図
１は、差動トランスを利用した寸法変位測定器の基本構
造を示す図である。

【０００３】図１において、参照番号１００は被測定物
（ワーク）であり、１１は支点１２を中心として回転可
能に支持されたアームであり、１３はアーム１１の一方
の端付近に設けられ、ワーク１００の表面に接触する測
子であり、１４はアーム１１の他方の端付近に設けられ
た鉄心（コア）であり、１５は１次巻線であり、１６と
１７は２次巻線であり、１８は１次巻線１５に交流信号
を供給する発振器であり、１９は２つの２次巻線１６と
１７に生じた信号の差を増幅する交流増幅器であり、２
０は交流増幅器２０の出力を整流する整流回路であり、
２１は整流回路の出力するアナログ信号をディジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換器である。ワークの表面位置に
応じて測子１３の位置が変化すると、アーム１１が回転
し、コア１４の位置が変化する。１次巻線１５にが発振
器１８から交流信号が印加されており、鉄心１４に誘起
される磁束が交流信号に応じて変化する。この鉄心１４
の磁束の変化は２次巻線１６と１７に電圧を誘起する
が、鉄心１４の位置に応じて２次巻線１６と１７に誘起
される電圧に差が生じる。従って、２次巻線１６と１７
に誘起される電圧の差を検出すれば鉄心１４の位置、す
なわち、測子１３の位置が検出できることになる。２次
巻線１６と１７には、発振器１８からの交流信号に対応
する交流信号が誘起されるので、交流増幅器１９で２次
巻線１６と１７に誘起される交流信号の電圧差を増幅
し、その出力を整流回路２０で整流すればよい。なお、
整流回路２０の出力するアナログ信号をメータなどで読
み取る場合もある。

【０００４】図２は、差動トランスの巻線部分を構成す
るボビンと呼ばれる部材の構造を示す図であり、（１）
は巻線を巻く部材を示し、（２）はこの部材に巻線を巻
いて完成したボビンを示す図である。巻線を巻く部材
は、プラスチックや炭素繊維、セラミックなどの非磁性
体でできており、図２の（１）に示すように、中心に円
筒穴３８を有する円筒形状をしており、周囲に巻線を巻
く位置を規制するつば３１、３３、３５、３７が設けら
れており、参照番号３２、３４、３６で示した部分にそ
れぞれ第１の２次巻線１６、１次巻線１５、第２の２次
巻線１７が巻かれる。円筒穴３８の中をコア１４が移動
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】測子の変位が直線状で
ある寸法測定器の場合、コアはボビンの中心線に沿って
移動するが、図１に示すような、支点１２を回転中心と
して回転するアームを使用する寸法測定器の場合、コア
１４は支点を中心として円弧状に移動することになる。
図３は、このような回転するアームに取り付けられたコ
ア１４のボビン３０内での変位を示した図である。図３
に示すように、測子１３の変位範囲（ストローク）を大
きくすると、すなわち回転角度が大きくなるとコア１４
がボビン３０の内壁に接触することになる。測定できる
のは、コア１４がボビン３０の内壁に接触しない範囲内
であり、コア１４がボビン３０の内壁に接触すると損傷
の恐れがあるので、接触しないように規制している。

【０００６】このような寸法測定器の場合、一般的に大
きなストロークを有することが望ましい。また、測定を
行う場合には、アームを持ち上げてワークをセットした
上で測子をワークの表面に接触させるが、この場合アー
ムのストロークが大きいほど操作が容易である。そこ
で、大きなストロークが可能になるように、内径の大き
なボビンを使用して大きな回転角度範囲でコアがボビン
の内壁に接触しないようにしていた。しかし、ボビンの
内径を大きくするとその分ボビン全体が大きくならざる
を得ず、そのため測定器全体が大きくなるという問題が
生じており、特に問題になるが、測定器の厚さである。

【０００７】図１に示したような寸法測定器を２個対向
する形で有する直径測定器を使用して、加工中のワーク
の加工部分の寸法を測定してフィードバック制御するこ
とにより加工を高精度に行う自動加工装置が広く使用さ
れているが、このような直径測定器の場合、配置できる
空間が限られており、大きな測定器ではこの限られた空
間に配置することができないという問題が発生してい
た。特に、クランクシャフトのクランクピンの外径を測
定するような場合には、回転するカウンタウエイトの部
分に当たらないようにする必要があり、測定器の幅が制
限されるため、ストロークの大きな測定器を使用できな
かった。

【０００８】本発明は、上記問題点を解決するためのも
ので、小さな空間にも配置することのできるストローク
の大きな寸法測定器が作れる差動変圧器の実現を目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の差動変圧器は、
上記目的を達成するため、鉄心（コア）が移動するボビ
ンの穴を長穴とする。すなわち、本発明の差動変圧器
は、円弧状の軌跡に沿って変位可能な円筒状の鉄心と、
円筒状の鉄心が内部を移動し、軸方向に垂直な断面が、
前記円弧状の軌跡を含む平面内では長く、該平面に垂直
な方向には短い長穴と、この長穴の周囲に設けられた１
次巻線と、第１の２次巻線と、第２の２次巻線とを有す
るボビンと、１次巻線に交流信号を印加する発振器と、
第１の２次巻線と、第２の２次巻線に誘起される交流信
号の電圧差を検出する検出部とを備えることを特徴とす
る。

【００１０】長穴のボビンは、非磁性体で作られた第１
と第２の円筒部材を、長穴を有する非磁性体で作られた
第１と第２の連結部材で、第１と第２の円筒部材が所定
の間隔で平行に配置されるように組み立てた上で、１次
巻線と第１の２次巻線と第２の２次巻線とを対向する第
１と第２の円筒部材に巻いて実現する。また、長穴のボ
ビンは、非磁性体で作られた円筒部材を円筒の中心線を
含む断面で切断して２個の半円筒部材を製作し、非磁性
体で作られた２つの間隔設定部材で第１と第２の半円筒
部材が所定の間隔で平行に配置されるように規制した上
で、１次巻線と第１の２次巻線と第２の２次巻線とを巻
くようにする。

【００１１】鉄心の円弧運動により、鉄心がボビンの中
心線からずれるのはアームの回転面内のみで、それに垂
直な方向へのずれは生じない。そこで、本発明の差動変
圧器のように、ボビンの穴を長穴にすれば、ボビンの厚
さを大きくすることなしにストロークを大きくすること
ができる。ボビンが大きくなって問題になるのは、厚さ
の方向であり、アームの回転平面内で大きくなっても問
題は生じない。

【００１２】

【発明の実施の形態】図４は、本発明の第１実施例のボ
ビンの構造を示す図であり、図５は第１実施例のボビン
に使用される円筒部材を示す図である。このボビンは、
図１に示すような形で使用される。第１実施例のボビン
は、図５に示すような円筒部材を２個使用する。この円
筒部材は、プラスチックや炭素繊維、セラミックなどの
非磁性体材料で作られており、２個の巻き位置規制板
（つば）６３、６５を有する円筒形状であり、両端にね
じ６７と６８が設けられている。参照番号６９は、つば
６３、６５の部分に設けられた切り欠きである。このよ
うな円筒部材を２個切り欠きの部分が対向するように配
置し、連結部材５３と５４で所定間隔になるように連結
する。連結部材５３と５４も非磁性体材料で作られてお
り、それぞれ長穴５９が設けられている。なお、ここで
は長穴を長円として示したが、これ以外の、例えば、長
方形の穴でもよい。円筒部材５１と５２のねじにはナッ
ト５５、５６、５７及び５８がねじ合わされて、円筒部
材５１と５２と連結部材５３と５４は固定される。そし
て、２個の円筒部材５１と５２の円筒部分６４には１次
巻線１５が、円筒部分６２には第１の２次巻線１６が、
円筒部分６６には第２の２次巻線１７が巻かれる。

【００１３】図６は、第１実施例のボビンにコア１４を
配置した時の様子を示す図であり、（１）は上面図を、
（２）は側断面図を示す。２個の円筒形状５１が向かい
合う内部は空洞であり、長穴５９で規定される穴が作ら
れたのと同等である。従って、長穴の長い側を、アーム
の回転位置に応じてコアの位置が変化する方向に配置す
れば、コアと円筒部材５１と５２（実際にはつばの部分
の切り欠き）との間が大きいため、アームの広い回転範
囲においてコアは円筒部材５１と５２に接触することが
なくなり、アームのストロークが大きくなる。

【００１４】図４に示すようなボビンで、１次巻線１５
に交流信号を印加すると、２個の円筒形状５１が向かい
合う内部のコアの位置に応じて、第１と第２の２次巻線
１６と１７にそれぞれ電圧信号が発生される。この電圧
の発生機構は、図２に示した従来のボビンを使用した場
合と同じである。図７は、第２実施例のボビンの構造お
よびその製造方法を示す図である。第２実施例のボビン
は、図７の（１）に示すように、従来使用されていた図
２に示すようなプラスチックの円筒部材を、中心線を含
む平面で２つの半円筒部材７１と７２に分割する。そし
て、２つの半円筒部材７１の間隔を規制する２つの間隔
規制部材７３、７４（一方は図示せず）を、図７の
（２）に示すように配置する。そして、治具で図７の
（２）に示すような状態に保持されるようにした上で、
１次巻線１５と第１及び第２の２次巻線１６と１７を巻
く。巻線が巻かれると、巻線の力により、治具を外して
もそのままの形が維持される。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の差動変圧
器を使用すれば、小さな空間にも配置することのできる
ストロークの大きな寸法測定器が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】差動トランスを使用した変位測定器の基本構成
を示す図である。

【図２】従来の差動トランスに使用されるボビンの構造
を示す図である。

【図３】支点を中心として回転するアームの先端の変位
を検出する時のストローク範囲の問題を説明する図であ
る。

【図４】第１実施例のボビンの構造を示す図である。

【図５】第１実施例のボビンで使用する円筒部材を示す
図である。

【図６】第１実施例のボビンにコアを配置した時の様子
を示す図である。

【図７】第２実施例のボビンの構造とその製造方法を示
す図である。

【符号の説明】

１１…アーム１２…支点１３…測子１４…鉄心（コア）１５…１次巻線１６…第１の２次巻線１７…第２の２次巻線１８…発振器３０…ボビン５１、５２…円筒部材５３、５４…連結部材５９…長穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34 G01D 5/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円弧状の軌跡に沿って変位可能な円筒状
の鉄心（１４）と、該円筒状の鉄心（１４）が内部を移動し、軸方向に垂直
な断面が、前記円弧状の軌跡を含む平面内では長く、該
平面に垂直な方向には短い長穴（５９）と、該長穴（５
９）の周囲に設けられた１次巻線（１５）と、第１の２
次巻線（１６）と、第２の２次巻線（１７）とを有する
ボビン（３０）と、前記１次巻線（１５）に交流信号を印加する発振器（１
８）と、前記第１の２次巻線（１６）と、第２の２次巻線（１
７）に誘起される交流信号の電圧差を検出する検出部
（１９、２０）とを備えることを特徴とする差動変圧
器。
【請求項２】請求項１に記載の差動変圧器であって、前記ボビン（３０）は、非磁性体で作られた第１と第２の円筒部材（５１、５
２）と、長穴（５９）を有し、前記第１と第２の円筒部材（５
１、５２）が所定の間隔で平行に配置されるように連結
する非磁性体で作られた第１と第２の連結部材（５３、
５４）とを備え、前記第１と第２の連結部材（５３、５４）により連結さ
れた前記第１と第２の円筒部材（５１、５２）に、前記
１次巻線（１５）と第１の２次巻線（１６）と第２の２
次巻線（１７）とが巻かれている差動変圧器。
【請求項３】請求項１に記載の差動変圧器であって、前記ボビン（３０）は、非磁性体で作られた円筒部材を円筒の中心線を含む断面
で切断した２個の半円筒部材（７１、７２）と、前記第１と第２の半円筒部材（５１、５２）が所定の間
隔で平行に配置されるように規制する非磁性体で作られ
た２つの間隔設定部材（７３）とを備え、前記２つの間隔設定部材（７３）により所定の間隔にな
るように配置された前記２個の半円筒部材（７１、７
２）に、前記１次巻線（１５）と第１の２次巻線（１
６）と第２の２次巻線（１７）とが巻かれた差動変圧
器。