JP3981499B2

JP3981499B2 - 長さ又は距離の測定装置

Info

Publication number: JP3981499B2
Application number: JP13086899A
Authority: JP
Inventors: 又大吉田
Original assignee: Ｍｕｔｏｈホールディングス株式会社
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2019-05-12
Also published as: JP2000321002A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は物体の長さや物体間距離あるいは物体の移動距離等を測定するときに用いられるロングストローク用に適した長さ又は距離の測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ケーシング内にドラムを回転自在に支承し、ドラムの表面にワイヤロープの一端を取付け、ドラムの表面の溝にワイヤロープを巻き付け、ワイヤロープの直線方向の移動量をドラムの回転量に変換し、該ドラムの回転量をディジタル量に変換するようにした長さ又は距離の測定装置が特公平８−２０２０２号公報等により従来知られている。
また、ドラムをワイヤロープ巻き取り方向に付勢する手段として、ゼンマイばね、定荷重ばね、引張りばね（コイルばね）、トルクモータ等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ドラムを巻き取り方向に付勢する手段としてゼンマイばねを使用した場合、ゼンマイばねは定荷重でないため、ドラムが多回転しばねが大きく撓むと測定精度が悪くなる。即ち、ドラムの戻り方向の力が弱くなると、ドラムに対するワイヤの巻きが緩くなり、逆に戻り力が強くなると、ドラムに対するワイヤの巻きがきつくなる。ワイヤの巻きがきつくなったり緩くなったりするとその分だけ測定精度が悪くなる。また、ゼンマイばねはばね間のこすれにより、力の無駄が多いという問題点がある。
【０００４】
また、定荷重ばねは、一部の変形だけで力を発生させるため亀裂が入り易く、ドラムが多回転する測定装置に用いると耐久性が悪くなるという問題点がある。また、引張りばね（コイルばね）はストロークが短い。そのためワイヤの長尺の引き出し、ドラムの多回転に対応できない。更に、定荷重でないため上記ゼンマイばねで述べたように測定精度が悪くなるという問題点がある。
また、トルクモータを使用した場合、停電時にトルクが発生しないという問題点がある。また、トルクモータへの通電を遮断すると、ワイヤの自重によりワイヤが引き出されてしまいその結果ワイヤが弛んだ状態となる。また、風や振動でもワイヤは引き出されてしまう。この状態でトルクモータに通電しトルクモータを回転させると、ドラムやトルクモータに慣性が付いた状態でワイヤの弛みが急激になくなり、急なストップ状態となってワイヤ切れの原因となる。
本発明は上記問題点を解決することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、基板２，４にドラム６を回転自在に支承し、該ドラム６に柔軟性のあるワイヤなどの細紐状部材１２の一端を取り付け、前記ドラム６に前記細紐状部材１２を複数回巻き付け、該細紐状部材１２の他方を前記ドラム６から外部に引き出しあるいはドラム６に巻き込み、前記ドラム６の回転量を電子信号に変換して前記細紐状部材１２の直線方向の引き出し量を測定するようにした長さ又は距離の測定装置において、前記ドラム６と同軸上に回転自在に支承されたウオームホイル２０と、前記基板４に固設されたモータ３０と、前記モータ３０の出力軸に固定され前記ウオームホイル２０に噛み合うウオーム３２と、前記ドラム６とウオームホイル２０との間に取付けられ前記ドラム６に対して前記ウオームホイル２０が原点位置にあるとき前記ウオームホイル２０を支点として前記ドラム６を巻き取り方向に付勢するばね２６と、前記ウオームホイル２０が前記ドラム６に対して原点位置にあることを検出する原点検出手段と、前記原点位置を基準として前記ウオームホイル２０が前記ドラム６に対して所定回転方向に所定量ずれたことを検出する第１の検出手段と、前記原点位置を基準として前記ウオームホイル２０が前記ドラム６に対して前記所定回転方向とは逆方向に所定量ずれたことを検出する第２の検出手段とを備え、前記第１の検出手段が働くと前記モータ３０が所定方向に駆動され、前記第２の検出手段が働くと前記モータ３０が逆方向に駆動され、前記ウオームホイル３２が前記ドラム６の回転に追随して同方向に回転するようにしたものである。
また、本発明は、前記原点検出手段を、前記ドラム６とウオームホイル２０のうちの一方に設けたセンサ４０と、前記ドラム６とウオームホイル２０のうちの他方に設けられ前記センサ４０に近接又は接触することで前記センサ４０をオンとするセンサオン部材２８ａとによって構成したものである。
また、本発明は、前記第１と第２の検出手段を、前記ドラム６とウオームホイル２０のうちの一方に互いに所定間隔を存して設けた一対のセンサ３８、４２と、前記ドラム６とウオームホイル２０のうちの他方に設けられ前記一対のセンサ３８，４２に近接又は接触することで前記センサ３８，４２をオンとするセンサオン部材２８ａとによって構成したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。
２，４は基板であり、ケース（図示省略）に固設されている。６はドラムであり、これの一方の内径部がコロ８を介して基板２に回転自在に支承されている。ドラム６の他方の側壁６ａの中心にはドラム軸１０が突設され、該ドラム軸１０は、基板４に軸受を介して、軸方向に移動しないよに、回転自在に支承されている。前記ドラム６の外周面の螺旋溝にはワイヤあるいはワイヤロープなどの柔軟性のある細紐状部材１２が一層状に規則的に巻回されている。
【０００７】
細紐状部材１２の一端はドラムの周壁に係止され、他方は、ガイド１４を経て、ケーシングの外部に導かれている。前記ガイド１４は、基板２，４に回転自在に軸支された送りねじ１６にこれとつれ回りしないように螺合している。前記送りねじ１６は、連動ベルト１８を介してドラム軸１０に連結している。前記ドラム軸１０にはウオームホイル２０が軸受を介して回転自在に支承されている。前記ドラム６の側壁６ａには一体的に互いに９０度の間隔を存して４枚のリブが固設され、各リブ２２に突設されたフック２４に引張りばね２６の各一端が係止されている。
【０００８】
各ばね２６の他端は、前記ウオームホイル２０の側面に互いに９０度の間隔を存して垂直に突設されたばね掛け軸２８に係止されている。前記各ばね２６は、ウオームホイル６がドラム６に対して原点で停止した状態において、ドラム６を所定の弾力（トルク）で、図３中、反時計方向即ちワイヤ巻き取り方向に付勢している。該状態でドラム６が、図３中、時計方向に回転すると、ウオームホイル６を支点としてばね２６が伸び、ドラム６のワイヤ巻き取り方向の復帰ばね力が増大するように構成されている。３０は、基板４に固設されたモータであり、これの出力軸にウオーム３２が固設され、該ウオーム３２はウオームホイル２０に噛み合っている。
【０００９】
３４は基板４に固設されたエンコーダであり、これの入力軸は、連動ベルト３６を介してドラム軸１０に連結している。前記エンコーダ３４は、ドラム６の回転運動を方向性を有するパルス信号に変換してコントローラ（図示省略）に入力するためのものである。前記エンコーダ３４及びモータ３０は電線を介してコントローラに接続している。前記ガイド１４は、ドラム６の回転に伴って送りねじ１６に沿って移動し、ドラム６から引き出されあるいは巻き取られる細紐状部材１２の引き出し部分の移動と追随し、該引き出し部分がドラム６に対して大きな角度が生じないように構成されている。
【００１０】
前記ドラム６の側壁６ａには、３個の近接スイッチから成るセンサ３８，４０，４２が所定の間隔を存して、ドラム６の回転中心を中心とする同軸円線４４上に配設されている。前記４本のばね掛け軸２８のうち１本のばね掛け軸２８ａはセンサオン部材を兼用し、該センサオン部材２８ａの先端は、前記センサ３８，４０，４２に所定の間隔を存して対向している。前記センサ３８，４０，４２は、ドラム６の側壁６ａの内側面に固設されたリング状の接点４６，４８，５０にそれぞれ接続している。
【００１１】
各接点４６，４８，５０は、ドラム６の回転中心を中心とする同心円線上に配設されている。基板２には、管状の絶縁体から成るコードホルダ５２，５４，５６が突設され、これらの先端に取り付けられたブラシ５８，６０，６２が、対応する接点４６，４８，５０に接触している。前記コードホルダ５２，５４，５６に内置された電線６４の一方は、対応するコードホルダ５２，５４，５６のブラシ５８，６０，６２に接続し、他方はコントローラに接続している。
【００１２】
次に本実施形態の動作について説明する。
細紐状部材１２を直線方向にケーシングの引き出し口（図示省略）から引き出すと、ドラム６が図３中、時計方向に回転し、４本のばね２６が伸び、ドラム６を図３中、反時計方向に戻す復帰力が増大する。このとき、ドラム６が図３中、時計方向にばね２６の復帰力に抗して微小回転すると、センサオン部材２８ａは止まっているので、このセンサオン部材２８ａに左端のセンサ３８が対向し、これがオンとなる。
【００１３】
左端のセンサ３８がオンとなると、コントローラは、モータ３０を正方向に駆動し、ウオーム３２を回転させてウオームホイル２０を図３中、時計方向にドラム６の回転に追随させて回転させ、ばね２６のウオームホイル２０側の支点を変化させ、ばね２６が大きく伸びないようにする。このウオームホイル２０の時計方向の回転により、左センサ３８はオフとなり、中央センサ４０がセンサオン部材２８ａに対向してオンとなるまで、即ち、ウオームホイル２０がドラム６の原点に移動するまで、モータ３０は駆動を続ける。更に細紐状部材１２を図３中、下方向に引き出すと、左端のセンサ３８がオンとなり、上記運動が生じ、モータ３０の出力軸はドラム６の時計方向の回転に追随して正方向にステップ運動を行い、ばね２６のウオームホイル２０側の支点が正回転方向即ち図３中時計方向に変化する。
【００１４】
細紐状部材１２の引き出しを停止すると、中央センサ４０がオンとなり、モータ３０の駆動が停止する。次に、細紐状部材１２をドラム６方向に即ち図３中、上方向に戻すと、ドラム６は、ばね２６による復帰力によって、反時計方向に回転して、細紐状部材１２の弛みを吸収する。このとき、ドラム６が図３中、反時計方向に微少回転すると、右端のセンサ４２がオンとなり、モータ３０が逆方向に駆動され、ウオームホイル２０が図３中、反時計方向にドラム６の回転に追随して回転する。
【００１５】
このウオームホイル２０の反時計方向の回転により、ばね２６が伸び、ドラム６を反時計方向に戻す復帰力が増大し、細紐状部材１２がドラム６に巻き込まれて弛みが吸収される。更に細紐状部材１２を図３中上方向に戻すと、上記運動が生じ、モータ３０の出力軸はドラム６の反時計方向の回転に追随して逆方向にステップ運動を行い、ばね２６のウオームホイル２０側の支点が逆回転方向即ち図３中、反時計方向に変化し、ばね２６の伸びが無くならないようにする。細紐状部材１２の戻しを停止すると、中央のセンサ４０がオンとなり、モータ３０の駆動が停止する。上記ドラム６の正逆回転は、エンコーダ３４によって、方向性を有するパルス信号に変換され、このパルスがコントローラの可逆カウンタによりカウントされて、表示部に表示されるとともにメモリに記憶される。また、ガイド１４は細紐状部材１２の引き出し部の移動に追随して送りねじ１６に沿って移動し、細紐状部材１２がドラム６のワイヤ溝から外れるのを防止する。
【００１６】
上記の説明から明らかなように、センサオン部材２８ａがセンサ４０に対向している状態は、ドラム６に対してウオームホイル２０が原点に位置した状態であり、この状態は、センサ４０とセンサオン部材２８ａとにより検出される。また、センサオン部材２８ａがセンサ３８に対向した状態は、ウオームホイル２０がドラム６に対して原点から所定回転方向に所定量ずれた状態であり、この状態は、センサ３８とセンサオン部材２８ａとにより検出される。
【００１７】
また、センサオン部材２８ａがセンサ４２に対向した状態は、ウオームホイル２０がドラム６に対して原点から所定回転方向とは逆方向に所定量ずれた状態であり、この状態は、センサ４２とセンサオン部材２８ａとにより検出される。コントローラはエンコーダ３４からの信号によりドラム６の回転角度を認識できるので、この角度信号から、上記センサ３８，４０，４２及びセンサオン部材２８ａを用いなくとも、ドラム６の原点位置及び原点位置に対するウオームホイル２０のずれを検出することができるので、この機能を用いて、上記原点、原点に対するずれを検出するようにしても良い。
【００１８】
尚、上記実施例では、ドラムにワイヤ巻き取り方向に回転力を付与するばねを４個の引張りばねによって構成したが、ばねの個数は特に４個に限定されるものでなく、また、ばねの種類はコイルばねに特に限定されるものではない。例えば２個の市販のコンストンバネを用いたり、あるいは、定荷重ばねその他種々のばねを用いることができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、上述の如く構成したので、細紐状部材を長く引き出してもドラムの復帰力が大きく変化することがなく、高精度に細紐状部材の引き出し量を計測することができる効果が存する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の正面断面図である。
【図２】本発明の側面図である。
【図３】ドラムの側面図である。
【図４】本発明の説明図である。
【符号の説明】
２基板
４基板
６ドラム
８コロ
１０ドラム軸
１２細紐状部材
１４ガイド
１６送りねじ
１８連動ベルト
２０ウオームホイル
２２リブ
２４フック
２６ばね
２８ばね掛け軸
２８ａセンサオン部材
３０モータ
３２ウオーム
３４エンコーダ
３６連動ベルト
３８センサ
４０センサ
４２センサ
４４円線
４６接点
４８接点
５０接点
５２コードホルダ
５４コードホルダ
５６コードホルダ
５８ブラシ
６０ブラシ
６２ブラシ
６４電線

Claims

基板（２）（４）にドラム（６）を回転自在に支承し、該ドラム（６）に柔軟性のあるワイヤなどの細紐状部材（１２）の一端を取り付け、前記ドラム（６）に前記細紐状部材（１２）を複数回巻き付け、該細紐状部材（１２）の他方を前記ドラム（６）から外部に引き出しあるいはドラム（６）に巻き込み、前記ドラム（６）の回転量を電子信号に変換して前記細紐状部材（１２）の直線方向の引き出し量を測定するようにした長さ又は距離の測定装置において、前記ドラム（６）と同軸上に回転自在に支承されたウオームホイル（２０）と、前記基板（４）に固設されたモータ（３０）と、前記モータ（３０）の出力軸に固定され前記ウオームホイル（２０）に噛み合うウオーム（３２）と、前記ドラム（６）とウオームホイル（２０）との間に取付けられ前記ドラム（６）に対して前記ウオームホイル（２０）が原点位置にあるとき前記ウオームホイル（２０）を支点として前記ドラム（６）を巻き取り方向に付勢するばね（２６）と、前記ウオームホイル（２０）が前記ドラム（６）に対して原点位置にあることを検出する原点検出手段と、前記原点位置を基準として前記ウオームホイル（２０）が前記ドラム（６）に対して所定回転方向に所定量ずれたことを検出する第１の検出手段と、前記原点位置を基準として前記ウオームホイル（２０）が前記ドラム（６）に対して前記所定回転方向とは逆方向に所定量ずれたことを検出する第２の検出手段とを備え、前記第１の検出手段が働くと前記モータ（３０）が所定方向に駆動され、前記第２の検出手段が働くと前記モータ（３０）が逆方向に駆動され、前記ウオームホイル（３２）が前記ドラム（６）の回転に追随して同方向に回転するようにしたことを特徴とする長さ又は距離の測定装置。
前記原点検出手段を、前記ドラム（６）とウオームホイル（２０）のうちの一方に設けたセンサ（４０）と、前記ドラム（６）とウオームホイル（２０）のうちの他方に設けられ前記センサ（４０）に近接又は接触することで前記センサ（４０）をオンとするセンサオン部材（２８ａ）とによって構成したことを特徴とする「請求項１」に記載の長さ又は距離の測定装置。
前記第１と第２の検出手段を、前記ドラム（６）とウオームホイル（２０）のうちの一方に互いに所定間隔を存して設けた一対のセンサ（３８）（４２）と、前記ドラム（６）とウオームホイル（２０）のうちの他方に設けられ前記一対のセンサ（３８）（４２）に近接又は接触することで前記センサ（３８）（４２）をオンとするセンサオン部材（２８ａ）とによって構成したことを特徴とする「請求項１」に記載の長さ又は距離の測定装置。