JPH0217283Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 この考案は回転機器のロータ（回転子）の軸方
向の移動量を検出するロータ移動量検出装置に関
する。

〔考案の技術的背景〕

ロータの軸方向の移動量を検出するために、従
来は次のような構成の装置が用いられていた。ロ
ータに測定用のホイール（円板）を設け、そのホ
イールの軸方向端面に対向して検出用のコイルを
設置する。このコイルには変換器を介して交流定
電圧を印加する。したがつてこのコイルからはコ
イルのインダクタンスに応じた磁束がこの測定用
ホイールに向つて発生している。

この状態においてロータが移動するとコイルと
測定用ホイールとの間の空隙が変化する。この空
隙変化はコイルより発生する磁束の変化となるた
め、等価的にコイルのインダクタンスが変化した
ことになる。このインダクタンスの変化は変換器
側から供給している電源回路から見ると、コイル
を励磁している電流値の変化としてとらえること
ができる。

したがつて従来の装置ではロータ移動量を空隙
変化としてとらえ、この変化を励磁電流の変化に
変換することによりこの量を測定する構成が採ら
れている。

〔背景技術の問題点〕

しかしこのような従来の検出装置には次に述べ
るような欠点がある。

空隙変化と磁束変化との関係が直線的ではな
い。特に空隙量が大きくなつてしまうと磁束変
化の感度が低くなつてしまう。これを補正する
ために空隙レンジに応じて異つた磁束を発生さ
せる必要があり、空隙レンジが大きい場合には
強力な磁束が必要となる。

したがつて磁束検出のための検出器を各レン
ジに応じて用意する必要があつた。

ロータに測定用のホイールを取り付ける必要
がある。

従来の検出装置では原理上測定用のホイール
を必要とするため、ロータ材の径をある程度加
工しやすいように大きくする必要があつた。ま
たロータに取り付けるための余分な加工も必要
とした。

周囲の構造物の影響を受けやすい。

従来の検出装置では空隙が大きくなると、検
出に利用している磁束がまわりの構造物に洩れ
てしまい誤差の要因となつた。

〔考案の目的〕

この考案の目的はロータの移動量に関係なく常
に１種類の検出器を使用することができ、しかも
測定用のホイールを特に必要とせずかつまわりの
構造物の影響を受けることのない改良されたロー
タ移動量検出装置を提供するにある。

〔考案の概要〕

この考案では上記目的を達成するために、少な
くとも一部が回転軸と対称に円柱状に形成され、
一定の角速度で回転可能に支持されたロータの軸
方向の移動量を検出するものにおいて、前記ロー
タの軸に対して平行な平行２線および相互に不平
行に不平行２線を含み、長さが前記ロータの軸方
向の最大移動量よりも長く、それぞれ前記ロータ
の円柱部分の側面の周方向に並設された線分対
と、この線分対が設けられた部位の前記ロータの
側面に対向配置され、前記ロータが一定の角速度
で回転中に前記平行２線の通過を検出する基準セ
ンサおよび前記不平行２線の通過を検出する測定
センサと、前記基準センサの検出信号に応答して
前記平行２線の通過時間差を計数する基準カウン
タと、前記測定センサの検出信号に応答して前記
不平行２線の通過時間差を計数する測定カウンタ
と、前記基準カウンタの計数値に対する前記測定
カウンタの計数値の比と前記平行２線および不平
行２線の並設状態によつて定まる固定値とを用い
て前記ロータの軸方向の移動量を演算する演算器
とを備えたことを特徴としている。

〔考案の実施例〕

以下この考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

まずこの考案では回転軸に対称に円柱状に形成
されたロータの側面上に２組の２線をマーキング
する必要がある。これはこの考案の基本となるも
ので、測定に使用するパルス信号を取り出すため
の処理である。

第１図に示すようにロータ１の側面上にロータ
軸方向に平行でかつロータの軸方向の最大移動量
よりも長い平行２線２，３をマーキングする。ロ
ータの回転方向が図中に矢印Ａで示した向きであ
るとすれば、線２は基準セツト線と称し、線３は
基準リセツト線と称する。基準セツト線２と基準
リセツト線３との間の間隔はあらかじめ定めた値
とする。

次にロータ１の側面上に他の１組の２線４，５
をマーキングする。この１組の２線４，５は相互
に不平行でなければならない。線４を測定セツト
線と称し、線５を測定リセツト線と称する。この
不平行２線４，５の線間隔はロータ移動量に応じ
て変化する。なお、測定セツト線４および測定リ
セツト線５のいずれか一方の線は平行２線２，３
と平行にマーキングすることができる。

第１図に示した例では測定リツト線４を平行２
線２，３と平行にマーキングしている。ロータ１
の軸方向への移動量はこの不平行２線４，５の間
の線間隔の変化として測定されるのであるが、こ
の測定レンジの最大値をＬと定める。

次に測定に使用するパルス信号を取り出すため
にロータ１の側面に対向して基準センサ６と測定
センサ７とを設置する。この両センサ６，７は前
述した平行２線２，３および不平行２線４，５の
通過を検出し、所定の検出信号を送出するように
構成されている。ここで基準センサ６の取り付け
位置において、ロータ１の回転に伴つて基準セツ
ト線２の検出位置から基準リセツト線３の検出位
置までの回転角をαとし、測定センサ７の取り付
け位置において、測定セツト線４の検出位置から
測定リセツト線５の検出位置までの回転角度をβ
とする。基準センサ６および測定センサ７の信号
はそれぞれゲート回路１０を介して基準カウンタ
１１と、ゲート回路１２を介して測定カウンタ１
３へと入力される。

ゲート回路１０，１２は基準センサ６および測
定センサ７の発生パルスにより開閉するのである
が、この開閉に応じて発振器１４からのクロツク
パルスが基準カウンタ１１および測定カウンタ１
３に入力され、パルスのカウントがおこなわれ
る。基準カウンタ１１および測定カウンタ１３に
よつてカウントされたパルスカウント値は、演算
器１５により所定の演算が施されロータ移動量と
して出力され、出力回路１６を介して移動量Ｅを
知ることができる。

ここでロータ移動量の算出原理を考えてみる
と、回転角αはロータの移動量に関係なく常に一
定であるが、回転角βはロータの移動量により変
化しかつその移動量に比例する。

そこでロータの移動量をL_Mとすると、 ロータの移動量 （L_M）＝Ｌ×β／α／βL／αL …(1) として求めることができる。ただしα_Lは基準パル
ス間の回転角度を、β_Lは測定レンジの最大値での
回転角度を示す。

次に第１図の回路ブロツクの動作について説明
する。ゲート回路１０，１２には発振器１４から
のクロツクパルスが入力されている。ここで基準
センサ６が基準セツト線２を検出した時に発生す
るセツトパルスと測定センサ７が測定セツト線４
を検出した時に発生するセツトパルスをそれぞれ
入力するとこのゲート回路１０および１２はゲー
トが開き、クロツクパルスを通過させるようにな
る。

この結果それぞれのカウンタ１１，１３にはク
ロツクパルスが入力され積算が開始される。

その後それぞれのセンサ６，７から基準リセツ
ト線３の検出および測定リセツト線５の検出によ
り発生するリセツトパルスが発信されると、ゲー
ト回路１０，１２は閉じ、クロツクパルスはカウ
ンタ１１，１３に入力されなくなる。カウンタ１
１，１３にパルスが入力されない時にはその最終
値のデータがホールドされている。このような計
数をロータ１のマーキングの状態ごとにおこな
う。

演算器１５にはそれぞれのカウンタ１１，１３
の前回における計数時の最終カウンタ値が記憶さ
れているようにしておく。そして今回の計数によ
る最終カウント値をカウンタ１１，１３から読み
込みこのカウント値から前回のカウント値を差引
く。この演算は基準カウンタ１１側と測定カウン
タ１３側とでそれぞれ実施する。このカウント値
が前述した回転角αとβとに比例するデータとな
る。

なお第(1)式で示した基準パルス間の回転角度α_L
および測定レンジの最大値での回転角度β_Lはロー
タにマーキングする際に決定した固定値であるの
でこの値も演算器１５に記憶しておく。

また測定レンジの最大値Ｌも固定値として記憶
しておく。ここで回転角αに比例するデータを
X₁、回転角βに比例するデータをX₂、測定レン
ジの最大値をＬ，βL／αLをＫとすると、この４つの データを使用してロータ伸び量L_Mは(2)式のごと
く計算することができる。

L_M＝Ｌ×X₂／X₁／Ｋ …(2) 第１図に基づいて説明した実施例ではロータ１
の側面上にマーキングする線は４本必要で、しか
もセンサを２個必要としたが、マーキング線を３
本とし、しかもセンサを１個にすることも可能で
ある。

第２図、第３図はこの考案の他の実施例を示し
た構成図であつて、第２図ａ，ｂはロータへのマ
ーキング方法を説明するための図であり、第３図
はロータ側面からの検出信号を処理する変換回路
のブロツク図を示したものである。

この実施例ではロータ１へのマーキングはＺ型
あるいは逆Ｚ型となるようにマーキングをおこな
う。すなわち線２と線３とが回転軸方向に平行と
なり線２と線５とが不平行２線を構成するように
する。第１図における４のマーキング線を２のマ
ーキング線が兼用するものである。

そしてロータの側面に対向して設けるセンサの
うち基準センサは省略し、測定センサ７のみを設
ける。この測定センサ７がマーキングされた線分
が通過するときに発信するパルスを、線２による
ものを２ａ、線５によるものを５ａ、線３による
ものを３ａとすると、パルス２ａ，３ａによるも
のは第１図で説明した基準パルスと同等として、
パルス２ａ，５ａによるものは測定パルスと同等
として取り扱うことができる。

したがつて変換回路の入力回路側にこれらのパ
ルス順を判断し、それぞれ後続するゲート回路１
０，１２へ出力するパルス順判断／出力回路２０
を付加することにより第１図に示した回路と同様
の動作をさせることができる。

なお本願の一実施例においてロータに線２，
３，４，５を刻印する旨のことを記述したが必ず
しもこのように限定する必要はない。ロータにカ
ツプリング部材を設け、このカツプリング部材に
線２，３，４，５を刻印するようにしてもよい。
また線２，３，４，５はセンサに応じ、種々のも
のを用いる。例えば光学的センサの場合、吸収、
反射、散乱するような線を形成する。さらに線の
代りに所定形状の模様の刻印、印刷、貼付、塗付
してもよい。

〔考案の効果〕

以上実施例に基づいて詳細に説明したようにこ
の考案ではロータの移動量を検出するにさいし
て、ロータ側面上に２組の線分対をマーキング
し、この線分の通過をロータ側面に対向して設け
たセンサにより検出して所望の演算を施し出力す
るようにしているので、ロータと検出器との間隔
は常に一定であるためまわりの構造物の影響を受
けることがなく、しかも空隙レンジにより感度が
変化するという欠点もない。

しかも測定用にホイール等の特別の部品を取り
付ける必要がないためロータ材の径が小さくてす
みかつ加工も不用となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るロータ伸び検出装置の一
実施例の構成を、適用対象に設けたマーキングと
併せて示したブロツク図、第２図ａ，ｂは本考案
に係るロータ伸び検出装置の他の実施例を説明す
るために、適用対象に設けたマーキングの形状を
示す図、第３図は同実施例の構成を示すブロツク
図である。 １……ロータ、２……基準セツト線、３……基
準リセツト線、４……測定セツト線、５……測定
リセツト線、６……基準センサ、７……測定セン
サ、１１……基準カウンタ、１３……測定カウン
タ、１５……演算器、α……基準線の回転角度、
β……測定レンジの回転角度、Ｌ……測定レンジ
の最大値。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 少なくとも一部が回転軸と対称に円柱状に形成
   され、一定の角速度で回転可能に支持されたロー
   タの軸方向の移動量を検出するものにおいて、前
   記ロータの軸に対して平行な平行２線および相互
   に不平行な不平行２線を含み、長さが前記ロータ
   の軸方向の最大移動量よりも長く、それぞれ前記
   ロータの円柱部分の側面の周方向に並設された線
   分対と、この線分対が設けられた部位の前記ロー
   タの側面に対向配置され、前記ロータが一定の角
   速度で回転中に前記平行２線の通過を検出する基
   準センサおよび前記不平行２線の通過を検出する
   測定センサと、前記基準センサの検出信号に応答
   して前記平行２線の通過時間差を計数する基準カ
   ウンタと、前記測定センサの検出信号に応答して
   前記不平行２線の通過時間差を計数する測定カウ
   ンタと、前記基準カウンタの計数値に対する前記
   測定カウンタの計数値の比と前記平行２線および
   不平行２線の並設状態によつて定まる固定値とを
   用いて前記ロータの軸方向の移動量を演算する演
   算器とを備えたことを特徴とするロータ移動量検
   出装置。