以下、フレキシブルセンサの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
最初に、フレキシブルセンサの一例としての図1に示すフレキシブルセンサ1の構成について説明する。フレキシブルセンサ1は、同図に示すように、センサケーブル2、連結機構3およびケーブル4を備えて、測定対象体100を取り囲むように配置した状態(センサケーブル2の端部2a,2b同士を連結させた状態)において環状体を構成して、測定対象体100を流れる電流(測定対象体100についての物理量の一例)を検出可能に構成されている。
センサケーブル2は、コイル支持体の周囲に絶縁導線(いずれも図示せず)を巻回して形成したロゴスキーコイルであって、その絶縁導線がケーブル4を介して図外の測定器に接続される。
連結機構3は、センサケーブル2における端部2a,2b同士の連結および連結解除を行うための機構であって、図1に示すように、第1連結部3aおよび第2連結部3bを備えて構成されている。
第1連結部3aは、図1に示すように、本体部11、カバー12および操作部13を備えて構成されている。
本体部11は、図2,3に示すように、基端部11a側が小径の円筒状に形成され、先端部11b側が大径の円筒状に形成されている。この本体部11の基端部11aには、センサケーブル2における両端部2a,2b(図1参照)のいずれか一方(この例では、端部2a)が挿入されて固定される。また、センサケーブル2を構成する絶縁導線とケーブル4との接続部分が基端部11aの内部に収容される。
また、本体部11の基端部11aには、図2,3に示すように、基端部11aの外側(接続状態のカバー12)に向けて突出する突出部21が形成されている。この突出部21は、本体部11とカバー12との接続状態(本体部11をカバー12に挿入した状態)においてカバー12の後述する爪部31と係合する。
また、本体部11は、先端部11bに操作部13を接続させる(取り付ける)ことが可能に構成されている。この場合、操作部13は、後述する第1弾性片41および第2弾性片42を先端部11bに挿入させて先端部11bに接続される。また、図2,4に示すように、本体部11の先端部11bには、スリット23が形成されている。このスリット23は、挿入された操作部13における第2弾性片42の第2凸部42aが嵌合することにより、本体部11と操作部13との接続状態を維持する機能を有している。また、図13に示すように、本体部11における先端部11bの内側の空間と操作部13の内側の空間とによって第2連結部3bを挿入可能な被挿入部61が構成される。
また、図2に示すように、本体部11における先端部11bの外周面には、溝22が形成されている。この溝22は、本体部11をカバー12に挿入して両者を接続する際に、カバー12の後述するリブ32をこの溝22に係合させることで本体部11とカバー12とを位置決めする機能を有している。
また、図2,3に示すように、本体部11における先端部11bの縁部24は、肉厚に形成され、その縁部24には、切り欠き25が形成されている。この切り欠き25は、操作部13を本体部11の先端部11bに接続する際に操作部13の後述する指示部43を係合させることにより、本体部11および操作部13を位置決めする機能を有している。
また、図4に示すように、本体部11の先端部11bの内部におけるスリット23の形成部位よりも基端部11a側の位置には、本体部11の中心軸側に向かって突出する当接部26が形成されている。この当接部26は、操作部13が後述するロック位置に位置しているときに、操作部13の第1弾性片41に当接して、第1弾性片41の外向きの弾性変形を規制する機能を有している。
カバー12は、図5に示すように、本体部11を挿入可能な円筒状に形成されて、本体部11に接続された(取り付けられた)状態において本体部11を覆うことが可能に構成されている。また、図5,6に示すように、カバー12の内周面には、本体部11の溝22に係合するリブ32が形成されている。
また、図6に示すように、カバー12の基端部12aには、爪部31(この例では、2つの爪部31)が形成されている。この爪部31は、図12に示すように、本体部11をカバー12に挿入した状態において本体部11の突出部21における先端部11b側の縁部(同図における右側の縁部)に係合して、本体部11およびカバー12を接続させる。この場合、このフレキシブルセンサ1では、同図に示すように、爪部31がカバー12の内側に形成されており、本体部11とカバー12との接続状態において爪部31に対する押圧や変形などの操作が不能となる。このため、このフレキシブルセンサ1では、本体部11をカバー12に挿入して本体部11およびカバー12を接続した後には、突出部21と爪部31との係合状態の解除が不能となっている。つまり、このフレキシブルセンサ1では、本体部11をカバー12に挿入して本体部11とカバー12とを一旦接続した後には、本体部11やカバー12を破壊しない限り本体部11とカバー12との接続状態の解除(両者の分離)ができない構造(いわゆる、はめごろし構造)となっている。
また、図5,6に示すように、カバー12の先端部12bには、解除孔33が形成されている。この解除孔33は、本体部11のスリット23に嵌合している操作部13における第2弾性片42の第2凸部42aを解除用の部材(例えば、棒状部材)で押圧する際に、その部材を挿通するのに用いられる。このため、解除孔33は、本体部11とカバー12との接続状態において本体部11のスリット23に対向する位置に形成されている。
操作部13は、第1連結部3aと第2連結部3bとの連結および連結解除の操作を行うための部材であって、図7,8に示すように、略円筒状に形成されている。また、操作部13は、図13に示すように、先端部13bを本体部11の先端部11bに挿入することによって本体部11に接続(取り付け)可能に構成されている。また、操作部13には、図7,8に示すように、操作部13の径方向に沿って弾性変形可能に構成された片持ち状の第1弾性片41および第2弾性片42が形成されている。
この場合、図7,8に示すように、各第1弾性片41における長さ方向の中間部位には、操作部13の中心軸側に向かって突出して、第1連結部3a(操作部13)に挿入されている状態における第2連結部3bの溝部54(図9参照)に係合可能な第1凸部41aが形成されている。また、図7,8に示すように、各第2弾性片42の先端部には、操作部13の外部に向けて突出する(つまり、本体部11に接続された状態において本体部11に向けて突出する)第2凸部42aが形成されている。
このフレキシブルセンサ1では、図13に示すように、本体部11の先端部11bに形成されているスリット23に第2弾性片42の第2凸部42aを係合させることにより、本体部11に対して相対的に回動可能な状態で操作部13が本体部11に接続される。
また、このフレキシブルセンサ1では、第2凸部42aがスリット23の一方の端部23a(図2における右側の端部:以下、端部23aの位置を「アンロック位置」ともいう)に位置しているときには、本体部11の当接部26が第1弾性片41に当接しない。このため、このときには、本体部11に向けての(外向きの)第1弾性片41の弾性変形が許容される。一方、第2凸部42aがスリット23の他方の端部23b(図2における左側の端部:以下、端部23bの位置を「ロック位置」ともいう)に位置しているときには、図18に示すように、本体部11の当接部26が第1弾性片41に当接する。このため、このときには、本体部11に向けての(外向きの)第1弾性片41の弾性変形が規制される。
また、操作部13の基端部13aには、図7に示すように、指示部43が形成されている。この指示部43は、本体部11の先端部11bに形成されている切り欠き25(図2,3参照)に係合して操作部13を本体部11に対して位置決めすると共に、上記したアンロック位置およびロック位置を指し示す指針としても機能する。
第2連結部3bは、図9,10に示すように、先端部51が閉塞された略円筒状に構成されて、第1連結部3aの被挿入部61(図13参照)に先端部51側を挿入することが可能となっている。なお、図18に示すように、第1連結部3aにおける操作部13の第1凸部41aが第2連結部3bの溝部54に係合するのに必要な挿入量だけ(予め決められた規定挿入量で)第2連結部3bの先端部51側が被挿入部61に挿入されたときに(挿入された状態において)被挿入部61内に埋没する部位を以下「挿入部62」ともいう。また、同図に示すように、規定挿入量で挿入されたときに被挿入部61から露出する部位を以下「露出部63」ともいう。
この第2連結部3bでは、第1連結部3aの被挿入部61対する挿入部62の挿入、および被挿入部61からの挿入部62の引き抜きによって第1連結部3aとの連結および連結解除が行われる。
また、第2連結部3bには、図1に示すように、センサケーブル2における両端部2a,2bの他方(この例では、端部2b)が基端部52の開口部53(図9,10参照)から挿入された状態で固定される。また、第2連結部3bの挿入部62には、操作部13における第1弾性片41の第1凸部41aと係合する溝部54が外周に沿って形成されている。
また、第2連結部3bの挿入部62には、図9に示すように、第1表示部55が設けられている。この第1表示部55は、第1連結部3aの被挿入部61に挿入部62を挿入する際の向き(挿入の向き)を示すと共に、挿入部62が予め決められた規定挿入量だけ被挿入部61に挿入されたか否かを示す(規定挿入量で挿入されたか否かを特定可能とする)機能を有している。この場合、第1表示部55は、同図に示すように、一例として、複数(この例では、3つ)の山形形状の図形(以下、「山形図形55a」ともいう)で構成され、各山形図形55aの頂部が先端部51側に向いた状態で挿入の向き(この例では左向き)に沿って各山形図形55aが並べられている。また、各山形図形55aのうちの最後尾の山形図形55aの裾部が挿入部62と露出部63との境界部分に位置している。
さらに、第2連結部3bの露出部63には、図9に示すように、第2表示部56が設けられている。この第2表示部56は、第1連結部3aの被挿入部61から挿入部62(第2連結部3b)を引き抜く際の向き(引き抜きの向き:この例では右向き)を示す機能を有している。この場合、第2表示部56は、同図に示すように、一例として、右向きの矢印の形状の図形で構成されている。
また、第2連結部3bは、挿入部62および露出部63の色が互いに異なるように形成されている(挿入部62および露出部63に異なる着色が施されている)。つまり、挿入部62と露出部63との境界部分で両者の色が区別されている。この第2連結部3bでは、一例として、挿入部62が黄色で形成され、露出部63が黒色で形成されている。
次に、フレキシブルセンサ1の組立て方法を説明する。まず、センサケーブル2をカバー12に通し(挿通させ)、次いで、センサケーブル2の端部2b(図1参照)を第2連結部3bに固定する。具体的には、センサケーブル2の端部2bに接着剤を塗布し、続いて、第2連結部3bの開口部53(図9,10参照)から端部2bを挿入する。これにより、端部2bが第2連結部3bに固定される。
次いで、センサケーブル2の端部2a(図1参照)を本体部11に固定する。具体的には、センサケーブル2を構成する絶縁導線とケーブル4とを接続し、続いて、センサケーブル2の端部2aに接着剤を塗布し、次いで、絶縁導線とケーブル4との接続部分を本体部11の基端部11aに挿入する。これにより、本体部11にセンサケーブル2の端部2aが固定される。
続いて、本体部11とカバー12とを接続する(本体部11をカバー12で覆う)。具体的には、図11に示すように、カバー12における先端部12b側の開口部から本体部11の基端部11aを挿入する。この際に、カバー12に形成されているリブ32を本体部11に形成されている溝22(図2参照)に係合させつつ挿入する。このように挿入することで、本体部11とカバー12とが位置決めされる。
次いで、本体部11をカバー12にさらに挿入する。この際に、図12に示すように、本体部11の突出部21における先端部11b側の縁部(同図における右側の縁部)にカバー12の爪部31が係合し、これによって本体部11とカバー12とが接続される。ここで、このフレキシブルセンサ1では、同図に示すように、爪部31がカバー12の内側に形成されているため、この状態(接続状態)では、突出部21および爪部31に対する押圧や変形などの操作をカバー12の外部から行うことができないようになっている。このため、このフレキシブルセンサ1では、本体部11をカバー12に挿入して本体部11とカバー12とを一旦接続した後には、突出部21と爪部31との係合状態の解除が不能となり、本体部11とカバー12とが接続状態(分離しない状態)に維持される。
続いて、本体部11および操作部13を接続する。具体的には、図13に示すように、本体部11の先端部11bの内側に操作部13の第1弾性片41および第2弾性片42を挿入する。この際に、操作部13の基端部13aに形成されている指示部43(図7参照)を本体部11の先端部11bに形成されている切り欠き25(図2,3参照)に係合させつつ挿入する。このように挿入することで、本体部11と操作部13とが位置決めされる。
次いで、操作部13を本体部11にさらに挿入する。この際に、図13に示すように、第2弾性片42に形成されている第2凸部42aが本体部11の先端部11bに形成されているスリット23に嵌合する。これにより、操作部13が、上記したアンロック位置とロック位置との間で回動可能に本体部11の先端部11bに接続される。以上で、フレキシブルセンサ1の組立てが完了する。
次に、フレキシブルセンサ1の使用方法について、図面を参照して説明する。
このフレキシブルセンサ1を用いて、例えば、図1に示す測定対象体100に流れる電流(測定対象体100についての物理量の一例)を測定する際には、連結機構3の操作部13を本体部11に対して回動させて、操作部13における第2弾性片42の第2凸部42aを本体部11のスリット23の端部23a(図2参照)の位置(アンロック位置)に位置させ、次いで、図1に示すように、測定対象体100の周囲をセンサケーブル2で取り囲む。
次いで、図14,15に示すように、第2連結部3bの挿入部62(先端部51側)を操作部13の基端部13a側から先端部13b側(第1連結部3aの奥側)に向けて押し込んで、挿入部62を第1連結部3aの被挿入部61に挿入させる。この場合、第2弾性片42の第2凸部42aをアンロック位置に位置させているときには、第1弾性片41に本体部11の当接部26が当接していないため、本体部11に向けての第1弾性片41の弾性変形が許容される。このため、図16に示すように、挿入部62(第2連結部3b)の押し込みによって第2連結部3bの先端部が第1凸部41aに当接し、これによって第1弾性片41が本体部11に向けて弾性変形する。この結果、被挿入部61(カバー12および操作部13)に第2連結部3bが挿入される。
続いて、図17に示すように、第2連結部3bの挿入部62を第1連結部3aの奥側にさらに押し込んで、被挿入部61に対する挿入部62の挿入量が規定挿入量に達したときには、図18に示すように、第1弾性片41の弾性力によって第1凸部41aが溝部54に係合する。これにより、第1連結部3aと第2連結部3bとが(センサケーブル2の端部2a,2b同士が)連結される。
ここで、このフレキシブルセンサ1では、第2連結部3bの挿入部62に第1表示部55が設けられており、図15に示すように、被挿入部61に対する挿入部62の挿入量が規定挿入量に達していないときには、挿入部62の一部が被挿入部61から露出して、第1表示部55の一部(第1表示部55を構成する各山形図形55aの一部)が視認可能な状態となる。一方、被挿入部61に対する挿入部62の挿入量が規定挿入量に達したときには、図17に示すように、挿入部62の全てが被挿入部61に埋没して第1表示部55(第1表示部55を構成する全ての山形図形55a)が視認できない状態となる。このため、このフレキシブルセンサ1では、第1表示部55を確認することで、挿入部62が規定挿入量だけ被挿入部61に挿入されたか否かを確実かつ容易に認識することが可能となっている。したがって、このフレキシブルセンサ1では、被挿入部61に対する挿入部62の挿入不足によって第1凸部41aと溝部54との係合がされなかったり、係合が不十分となる事態が確実に防止されて、第1連結部3aと第2連結部3bとを確実に連結することが可能となっている。
また、このフレキシブルセンサ1では、第2連結部3bにおける挿入部62および露出部63の色が互いに異なるように形成されている。このため、被挿入部61に対する挿入部62の挿入量が規定挿入量に達していないときには、露出部63とは異なる色の挿入部62の一部が被挿入部61から露出することとなる結果、挿入部62が規定挿入量だけ被挿入部61に挿入されたか否かをさらに確実かつ容易に認識することが可能となっている。
次いで、操作部13を本体部11に対して回動させて、第2弾性片42の第2凸部42aをスリット23の端部23b(図2参照)の位置(ロック位置)に位置させる。この際に、図18に示すように、本体部11の当接部26が第1弾性片41の外周部に当接して、本体部11に向けての第1弾性片41の弾性変形が規制される。このため、第1弾性片41の第1凸部41aが溝部54に係合した状態が維持され、第1連結部3aと第2連結部3bとが(センサケーブル2の端部2a,2b同士が)連結状態に維持される。
続いて、ケーブル4を図外の測定器に接続して、測定を開始する。この場合、測定器が、センサケーブル2に誘起した電圧をケーブル4を介して入力して測定する。次いで、測定が終了して、フレキシブルセンサ1を測定対象体100から取り外す(測定対象体100を取り囲んだ状態を解除する)ときには、連結機構3の操作部13を本体部11に対して回動させて、第2弾性片42の第2凸部42aをスリット23のアンロック位置に位置させる。
この際に、第1弾性片41に対する当接部26の当接が解除されて、本体部11に向けての第1弾性片41の弾性変形の規制が解除される。続いて、第1連結部3aから引き抜く向きに第2連結部3bを引っ張る。この際に、第2連結部3bの溝部54の縁部が第1弾性片41の第1凸部41aに当接して第1弾性片41がカバー12に向けて弾性変形して、第1凸部41aと溝部54との係合状態が解除される。これによって第1連結部3aから第2連結部3bが引き抜かれて、第1連結部3aと第2連結部3bとの連結状態(センサケーブル2の端部2a,2b同士の連結状態)が解除される。
このフレキシブルセンサ1では、ロック位置に位置している第2弾性片42の第2凸部42aをアンロック位置に位置するように操作部13を回動させるだけで、第2連結部3bを第1連結部3aから引き抜くことが可能な状態となる。このため、カバー82を本体部81の基端部側にスライドさせて第1連結部71と第2連結部72との連結状態を解除する従来の構成とは異なり、本体部81とカバー82とを強引に引き離すような誤操作を確実に防止することが可能となっている。
また、このフレキシブルセンサ1では、露出部63に第2表示部56が設けられているため、第2連結部3bを引き抜く向きを使用者に確実に認識させることができると共に、第2表示部56が設けられている露出部63を第1連結部3aから引き離すべきことを使用者に確実に認識させることができる。このため、このフレキシブルセンサ1では、本体部81とカバー82とを強引に引き離すような誤操作をより確実に防止することが可能となっている。
また、このフレキシブルセンサ1では、カバー12の外部から操作ができない突出部21と爪部31との係合によって本体部11およびカバー12が接続されて、本体部11およびカバー12の接続状態が維持される構造となっている。このため、このフレキシブルセンサ1では、仮に本体部11とカバー12とを引き離すような操作がされたとしても、接続されている本体部11とカバー12との分離が確実に防止される。
次いで、測定対象体100からセンサケーブル2を取り外す。以上により、測定対象体100に流れる電流の測定が終了する。続いて、他の測定対象体100に流れる電流を測定する際には、上記した手順を繰り返して行う。
ここで、操作部13に形成されている第1弾性片41および第2弾性片42は、弾性変形を可能とするために比較的薄手に構成されている。このため、第1弾性片41および第2弾性片42は、他の部分(厚手の部分)に比べて繰り返して使用されることによる破損が発生する可能性が高い。この場合、繰り返しの使用によって操作部13の第1弾性片41や第2弾性片42が破損したときには、操作部13を本体部11から取り外して交換する。
操作部13を本体部11から取り外す際には、まず、カバー12に形成されている解除孔33に棒状部材を挿入し、次いで、本体部11のスリット23に嵌合している操作部13における第2弾性片42の第2凸部42aを棒状部材の先端部で押圧する。この際に、押圧によって第2弾性片42が弾性変形して第2凸部42aとスリット23との嵌合状態が解除される。続いて、操作部13を本体部11から引き抜く。これにより、操作部13が本体部11から取り外される。
上記したように、このフレキシブルセンサ1では、カバー12の解除孔33に解除用の棒状部材を挿入しなければ第2凸部42aとスリット23との嵌合状態が解除されない構造となっている。このため、このフレキシブルセンサ1では、操作部13の交換(本体部11からの取り外し)を可能としつつ、第1連結部3aと第2連結部3bとの連結を解除するための通常の操作によって操作部13が本体部11から容易に外れる事態を確実に防止することが可能となっている。
このように、このフレキシブルセンサ1では、挿入の向きを示すと共に第2連結部3bが予め決められた規定挿入量だけ被挿入部61に挿入されたか否かを示す第1表示部55が第2連結部3bに設けられている。このため、このフレキシブルセンサ1によれば、例えば、第1連結部3aと第2連結部3bとを連結するのに必要な挿入量が規定挿入量として予め決められているときには、使用者が第1表示部55を確認することで、挿入部62が規定挿入量だけ被挿入部61に挿入されたか否かを、使用者に確実かつ容易に認識させることができる。したがって、このフレキシブルセンサ1によれば、被挿入部61に対する挿入部62の挿入不足を確実に防止することができる結果、第1連結部3aと第2連結部3bとを確実に連結することができる。
また、このフレキシブルセンサ1によれば、山形図形55aで第1表示部55を構成し、規定挿入量で挿入されたときに被挿入部61内に埋没する挿入部62にその山形形状の図形を設けたことにより、山形形状の頂部を挿入の向きに向けることで、挿入の向きを使用者に明確に把握させることができると共に、挿入部62が規定挿入量だけ被挿入部61に挿入されたか否かを一層確実に使用者に認識させることができる。
また、このフレキシブルセンサ1では、挿入の向きに沿って並べられた複数の山形図形55aで第1表示部55が構成されている。このため、このフレキシブルセンサ1によれば、被挿入部61に挿入部62を挿入している途中において、挿入部62の一部が被挿入部61内に埋没して、第1表示部55を構成する各山形図形55aの1または複数が視認できない状態となったとしても、他の山形図形55aを視認できるため、挿入の向きを使用者に明確に把握させることができると共に、挿入部62が規定挿入量だけ被挿入部61に挿入されたか否かをより確実に使用者に認識させることができる。
また、このフレキシブルセンサ1では、第2連結部3bにおける挿入部62および露出部63の色が互いに異なるように形成されている。このため、このフレキシブルセンサ1によれば、被挿入部61に対する挿入部62の挿入量が規定挿入量に達していないときには、露出部63とは異なる色の挿入部62の一部が被挿入部61から露出することとなる結果、挿入部62が規定挿入量だけ被挿入部61に挿入されたか否かを使用者にさらに確実に認識させることができる。
また、このフレキシブルセンサ1によれば、規定挿入量で挿入されたときに被挿入部61から露出する露出部63に、引き抜きの向きを示す第2表示部56を設けたことにより、第2連結部3bを引き抜く向きを確実に使用者に認識させることができると共に、第2表示部56が設けられている露出部63を第1連結部3aから引き離すべきことを確実に使用者に認識させることができる。このため、このフレキシブルセンサ1によれば、本体部11とカバー12とを強引に引き離すような誤操作を確実に防止することができる。
なお、フレキシブルセンサの構成は、上記した構成に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、山形図形55aを3つ並べて第1表示部55を構成した例について上記したが、1つの山形図形55aで第1表示部を構成することもできるし、2つ、または4つ以上の山形図形55aで第1表示部を構成することもできる。また、山形図形55aに代えて、矢印の形状の図形で第1表示部を構成することもできる。この場合、この矢印の形状の図形を1つだけ用いて第1表示部を構成してもよいし、この図形を2つ以上並べて第1表示部を構成してもよい。
また、第2連結部3bにおける挿入部62および露出部63の色を異ならせた例について上記したが、挿入部62および露出部63の表面荒さを互いに異ならせる(つまり、挿入部62と露出部63との境界部分で両者の表面荒さを区別する)構成を採用することもできる。この構成を採用することで、挿入部62と露出部63とを視覚的に区別することができることに加えて、挿入部62および露出部63を掴んだときの触感の相違によって両者を区別することができる。また、挿入部62および露出部63の外径を互いに異ならせる(つまり、挿入部62と露出部63との境界部分で両者の外径を区別する)構成を採用することもできる。この構成を採用した場合においても、挿入部62と露出部63とを視覚的に区別することができることに加えて、挿入部62および露出部63を掴んだときの感覚の相違(太さの相違)によって両者を区別することができる。また、挿入部62および露出部63の色、表面荒さ、および外径の2つまたは全てを互いに異ならせる構成を採用することもできる。
また、センサケーブル2としてロゴスキーコイルを採用した例について説明したが、本発明におけるセンサケーブルはこれに限定されず、各種センシング用のコイルおよび導線を採用することができる。