JPH03251702A - 変位センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、一般的には光ファイバを通る光によって物体
の移動を検出する変位センサに関するものであり、さら
に特別には、例えばマンホール内その池水のある環境て
使用するのに適する変位センサに関するものである。

「従来の技術」 ケース内を一定のストロ−つて往復移動てきる可動片を
一部かケースから突出した状態に設け、可動片が外力を
受けたとき一方向へ移動し、当該外力がなくなったとき
当該可動片が弾性体の力て他方向へ移動するように構成
し、この可動片の移動を前記ケース内に臨ませた光ファ
イバを通る光によって検出する技術は公知である。

「発明か解決しようとする課題」 前述のような構造の変位センサを、例えばマンホール内
などのように水がある場所て使用するには、前記ケース
内に臨ませた光ファイバに水か作用すると作動しなくな
るのて、前記ケースを水密に保つ必要がある。

しかしながら、前記ケース及び当該ケースと可動片との
摺動部な水密に保つと、可動片か前記ケース内に深く入
り込む方向へ移動するとき当該ケース内の空気が圧縮さ
れ、その結果可動片が作動しなくなるので結局使用する
ことができない。

本発明の目的は、水密に保たれた室ないしケース内にお
いても、可動子か正常に作動するような変位センサを提
供することにある。

「課題を解決するための手段及び作用」本発明に係る第
一の変位センサは前述の目的を達成するため、水密に保
たれた密閉室と、この密閉室内へ移動可能な状態に設け
られた磁性材料よりなる可動子と、所定の外力が加わっ
たとき所定位置から先端部が前記密閉室に近接する状態
に設けられた可動部材と、この可動部材に対し前記所定
位置に復帰させる方向へ常時付勢する弾性体と、前記可
動部材の先端部に設けられた磁石と、前記可動子の移動
範囲内に光を通すべく端部な前記密閉室内に臨ませた光
ファイバとを備え、前記可動子には、前記可動部材先端
部の磁石か前記密閉室に近接したときに当該可動子に作
用する磁力の作用方向と逆方向に当該磁力より小さい力
を常時作用させるように構成している。

前記可動子に常時作用している力が重力であるとき、す
なわち、可動子に対する磁力が減少するかなくなったと
き、可動子が重力で前記磁力の作用方向の逆方向へ移動
するように構成した場合、当該可動子はボール状である
のが好ましい。

この変位センサは、外力により可動部材の先端部に設け
た磁石か密閉室に近接すると、密閉室内の可動子は前記
磁石に吸引されて移動し、この移動を光ファイバからの
光で検出することにより、可動部材に外力が作用したこ
とか検出される。可動部材に対する外力の作用かなくな
れば可動部材の先端部が密閉室から遠ざかり、当該部分
の磁石の可動子に対する磁力の作用か弱くなるかなくな
るり、可動子は逆方向に移動するので、この移動を光フ
ァイバの光て検出することにより、可動部材に対する外
力がなくなったことが検出される。

可動部材に対する外力の作用の有無は、当該可動部材に
取り付けた磁石の磁力を介して密閉室内の可動子に伝達
される。

本発明に係る第二の変位センサは前述の目的を達成する
ため、第１の膨縮ケースと連通して水密に保たれている
シリンダと、この第１の膨縮ケースの方向から所定の外
力を受けたときに前記シリンダ内を一方向へ移動し、前
記外力がなくなったとき弾性体によりシリンダ内を他方
向へ移動する状態に往復動可能に設けられた可動子と、
前記シリンダと水密に連通された第２の膨縮ケースと、
前記可動子の移動範囲内に光を通すべく端部を前記シリ
ンダ内に臨ませた光フグ１′バとを備え、前記第１の膨
縮ケースを、前記可動子が所定の外力を受けて一方向へ
移動するときに縮小し、前記可動子か弾性体により他方
向へ移動するときに膨張する状態に前記可動子と連係さ
せたものである。

この第二の変位センサは、可動子が外力を受けて密閉さ
れたシリンダ内を一方向へ移動するとき、同時に第１の
膨縮ケースか縮小して、当該膨縮ケース内の空気がシリ
ンダ内に、シリンダ内の同量の空気が第２の膨縮ケース
へそれぞれ移動し、同時に第２の膨縮ケースが空気の移
動量に応じて膨張する。可動子に対する外力がなくなる
と、可動子は弾性体によってもとの位置に復帰し、同時
に第２の膨縮ケースは縮小して当該ｌｉ！縮ケース内の
空気はシリンダ内に、このシンリンダ内の空気は第１の
膨縮ケースにそれぞれ移動する。

可動子に対する外力の有無は、可動子の移動を監視して
いる光ファイバの光で検出される。

本発明に係る第三の変位センサは前述の目的を達成する
ため、シリンダと、軸方向へ所定範囲可動な状態で前記
シリンダ内へ一部が水密に挿入された可動ピンと、この
可動ピンを一方向へ付勢する弾性体と、前記可動ピンの
前記シンリンダ内に位置する端部に設けられた可動子と
、この可動子の移動範囲内に光を通すべく端部な前記シ
リンダ内に臨ませた光ファイバと、前記シリンダ内と水
密に連通した膨縮ケースとを備えている。

この第三の変位センサは、可動ピンを通して可動子に外
力が加わると、可動子の移動とともに可動ピンによって
押されるシリンダ内の空気は膨縮ケース内に移動し、同
時に膨縮ケースか空気の移動量に比例して膨張する。外
力がなくなるときは、可動子及び可動ピンが弾性体によ
って原位置に復帰し、これに伴ない膨縮ケース内の空気
は引かれてシリンダ内に戻る。可動子に対する外力の有
無は、可動子の移動を監視している光ファイバの光で検
出される。

本発明に係る第四の変位センサは前述の目的を達成する
ため、筒状のシリンダと、このシリンダ内を所定のスト
ロークで移動する状態に設けられた可動子と、この可動
子の両端部に当該可動子の作動方向へ沿う状態に設けら
れ、かつ前記シリンダの両端部から一部突出して当該シ
リンダへ水密に摺接する可動ピンと、前記可動子の移動
範囲内に光を通すべく端部な前記シリンダ内に臨ませた
光ファイバと、前記可動ピンを当該可動ピンに対する外
力の方向の逆方向へ付勢する弾性体とを備えている。

この第四の変位センサは、一方の可動ピンを通じて可動
子に外力が作用すると、当該一方の可動ピンとともに可
動子かシリンダ内を一方向に移動し、前記一方の可動ピ
ンの移動に伴なうシリンダ内の空気の移動量に見合う分
だけ他方の可動ピンか同一の方向に移動する。また、一
方の可動ピンに対する外力がなくなると、弾性体により
当該可動ピン、可動子及び他の可動ピンか同時にもとの
位置に復帰する。可動子に対する外力の有無は、可動子
の移動を監視している光ファイバの光て検出される。

「実施例」 以下図面を参照して本発明の好適な実施例を説明する。

第１図は本発明に係る第一の変位センサの実施例を示す
断面図であり、ケース１０て構成される密閉室ｌ内は、
上部か透磁性材料からなる隔壁１１で塞がれ、下部がＯ
リング１３を備えた底Ｍ１２で密閉されて水密に保たれ
ている。

前記密閉室１内には、磁性材料（この実施例ではクロム
鋼）からなるボール状の可動子２か所定のストロークで
上下動できるように設けられ、前記可動子２に向けて両
側のコネクタ３，３により投光用の光ファイバ３０と受
光用の光ファイバ３１とが臨ませてあり、前記コネクタ
３，３の挿入部もシール加工３２を施して密閉されてい
る。

ケース１０の上部には筒状のケース４ｏが設けられてお
り、このケース４０内には、一部が上方に突き出したビ
ン状の可動部材４が上下可動に設けられ、この可動部材
４の先端部（下端部）には磁石４１が固定されている。

前記可動部材４は、鍔４２がケース４０の上部に設けた
ストッパ４３に突き当って抜は止め状に保持され、鍔４
２の下方に設けたコイルばねからなる弾性体５により上
方へ付勢されており１弾性体５の弾力以上の外力が上方
から加えられたとき下降してその先端部（下端部）が前
記密閉室１に近接するようになっている。

この実施例の変位センサを、例えば第２図のようにマン
ホールａの蓋すの開閉を検出するために使用するときは
、ケース４０をマンホールａの開口部Ｃの内側にねじ等
で固定し、マンホールａの蓋すで可動部材４が常に押え
られている状態に保つ。

可動部材４を蓋すで押えられている状態にすると、可動
部材４の先端の磁石４１が密閉室ｌの上に近接し、内部
の可動子２が磁石４１に吸引されて浮上し、光ファイバ
３０．３１による光路か常時通じた状態になる。受光用
の光ファイバ３１を図示しない受光回路に接続し、受光
回路による受光信号かないとき警報を発するようにして
おけば、蓋すか開けられたとき可動部材４が浮上して磁
石４１か密閉室ｌから離れ、同時に可動子２か重力て下
方に下かって光ファイバ３０．３１の光路か遮断されの
で、蓋すが開かれたことを検出して警報することができ
る。

この実施例の変位センサは、可動子２に対する外力が磁
石を介して作用するように構成したので、可動子２の移
動空間か水密に保たれていても当該可動子２が円滑に作
動する。

可動子２は前述のようなボール状のものに代えて他の形
状のものを使用してもよいし、可動子２に対する外力が
なくなった時に当該可動子２を原位置に復帰させる力は
、前述のように重力を利用するのに代えてばねその他の
手段を利用することかできる。

また、光ファイバ３０．３１を反射形にするときは可動
子２に反射面を形成し、当該反射面が一定の方向を向い
て当該可動子が上下動するようにガイドな設ければよい
。

第３図は本発明に係る第二の変位センサの実施例を示す
断面図である。

６は水密に保たれているシリンダであり、このシリンダ
６内には、先端に板状の可動子２を形成した可動ビン７
の一部が上方より上下可動に挿入されており、その下方
には前記可動子２の移動範囲を挟んで相対するように、
コネクタ３により投光用の光ファイバ３０と受光用の光
ファイバ３１が設けられ、各コネクタ３の挿入部にはシ
ール加工３２が施されている。

シリンダ６の上部には、下端に鍔６１を有する短かい円
筒状のスペーサ６０が０リング６２を介して袋ナツト６
３により固定されており、その上には溶接へローからな
る第１の膨縮ケース６ａを固定してシリンダ６を密閉し
ている。

可動ビン７の上端の鍔７１とシリンダ６の上部との間に
は、コイルばねからなる弾性体５を圧縮介入して可動ビ
ン７を膨縮ケース６ａのキャップ６ｃの下面へ押し付け
るように付勢しており、キャップ６ｃに弾性体５の弾力
より強い外力が上方から作用したときは、膨縮ケース６
ａが縮小するとともに、可動ビン７の段部７２がシリン
ダ６のストッパ６４に衝突するまで下降するようになっ
ている。

この実施例の変位センサのシリンダ６は、第１の膨縮ケ
ース６ａと同様な構造の第２の膨縮ケース６ｂと水密に
連通しており、第１のｖｊ６縮ケース６ａが上方から押
えられて縮小するとき、当該第１の膨縮ケース６ａ内の
空気はシリンダ６に、シリンダ６内の同量の空気が第２
のｌ１ｉｌ縮ケース６ｂにそれぞれ移動して当該第２の
ａｍケースが膨張し、逆に第１の膨縮ケース６ａに対す
る外力がなくなって図示の状態に復元するときは、第２
の膨縮ケース６ｂが縮小しながら、その内部の空気がシ
リンダ６内に、シリンダ６内の空気が第１の膨縮ケース
６ａ内にそれぞれ移動するように構成され、これによっ
て可動ビン７及び可動子２が円滑に作動するようになっ
ている。

この実施例の変位センサは１図示の状態では可動子２か
光ファイバ３０．３１間を遮蔽して光路か遮断されてい
るか、可動ピン７の下降によって可動子２か下限まで下
がると、可動子２に形成されている透光窓２０が光ファ
イバ３０．３１の間に移動し、両党ファイバ３０．３１
間の光路か通じて上部に他の物体が移動したことを検出
てき、また、当該物体が上部から他の場所に移動したと
きは、光ファイバ３０．３１間の光路が遮断されること
によりその移動を検出できる。

可動子２に透光窓２０を形成することに代えて反斜面を
形成し、光ファイバ３０．３１を反射形に構成すること
ができることは第１図の実施例のセンサと同様である。

第４図は本発明に係る第三の変位センサの実施例を示す
断面図である。

この実施例の変位センサは、第３図の変位センサにおけ
る第１の膨縮ケース６ａか省略されていることと、可動
ピン７とシリンダ６の上部内壁とかＯリング７３によっ
て水密に保たれていること以外は第３図の変位センサと
ほぼ同し構造であり、可動ピン７か所定の外力て押えら
れて下がると、当該可動ピン７によるポンプ作用でシリ
ンタロ内の空気はシリンタロと連通している膨縮ケース
６ｄ内へ移動しく同時に膨縮ケース６ｄか膨張）、逆に
可動ピン７に対する外力がなくなって上昇すると、当該
空気かシリンダ６内に戻る（同時にケース６ｄか縮小）
ことにより、可動ピン７及び可動子２か円滑に作動する
ようになっている。

その他の構成及び作用は、第二の変位センサの実施例の
場合と同様なので説明を省略する。

第５図は本発明に係る第四の変位センサの実施例を示す
断面図であり、シリンダ６内には両端より可動ピン７．
８の一部か挿入され、可動ピン７．８とシリンダ６の内
部との摺動面はそれぞれ０リンタフ３，８１て水密にな
っている。

可動ピン７と８とはシリンダ６の内部で板状の可動子２
によって連結されており、この可動子２には透光窓２０
か形成され、可動ピン７．８とともに可動子２か下限ま
で下降したときは、下方に相対している光ファイバ３０
．３１の間に透光窓２０か移動するように構成されてい
る。

一方の可動ピン７の鍔７１とシリンタロの上面との間に
はコイルばね状の弾性体５を圧縮介入して、他方の可動
ピン８の鍔８０をシリンダ６のストッパ６５に突き出て
た状態で可動ピン７．８を常時上方へ付勢しており、可
動ピン７に上方から外力が加わると、可動ピン７の段部
７２がシリンダ６の上部のストッパ６４に当るまで可動
ピン７、可動子２及び可動ピン８か下降するようになっ
ている。

この実施例の変位センサは、可動ピン７か下降してシリ
ンダ６内に入り込むと他の可動ピン８か同じ体積だけシ
リンダ６から脱出することにより、内部の空気の容量が
変化しないので可動ピン７、可動子２が円滑に作動する
。

この実施例の変位センサの他の構成や作用、及び、光フ
ァイバ３０．３１を反射形に構成てきることは、第４図
の実施例の変位センサと同様なのてこれらの詳細な説明
は省略する。

「発明の効果」 本発明に係る変位センサは、水密に保たれた空間内で可
動子か円滑に移動するので、マンホールその池水の影響
かかる場所でも好適に使用することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る第一の変位センサの実施例を示す
断面図、第２図は第１図の実施例の変位センサをマンホ
ールの蓋の開閉を検出するために使用した例を示す断面
図、第３図は本発明に係る第二の変位センサの実施例を
示す断面図、第４図は本発明に係る第三の変位センサの
実施例を示す断面図、第５図は本発明に係る第四の変位
センサの実施例を示す断面図である。 主要図中符号の説明 １・・・密閉室　　　　１１・・・隔壁２・・・可動子
　　　　２０・・・透光窓３０・・・投光用の光ファイ
バ ３１・・・受光用の光ファイバ ４・・・可動部材　　　４１・・・磁石５・・・弾性体
　　　　６・・・シリンダ６ａ・・・第１の膨縮ケース ６ｂ・・・第２の膨縮ケース

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）、水密に保たれた密閉室と、この密閉室内へ移動
   可能な状態に設けられた磁性材料よりなる可動子と、所
   定の外力が加わったとき所定位置から先端部が前記密閉
   室に近接する状態に設けられた可動部材と、この可動部
   材に対し前記所定位置に復帰させる方向へ常時付勢する
   弾性体と、前記可動部材の先端部に設けられた磁石と、
   前記可動子の移動範囲内に光を通すべく端部を前記密閉
   室内に臨ませた光ファイバとを備え、前記可動子には、
   前記可動部材先端部の磁石が前記密閉室に近接したとき
   に当該可動子に作用する磁力の作用方向と逆方向に当該
   磁力より小さい力が常時作用していることを特徴とする
   変位センサ。
2. （２）、前記可動子がボール状であり、この可動子に常
   時作用している力が重力である請求項１に記載の変位セ
   ンサ。
3. （３）、第１の膨縮ケースと連通して水密に保たれてい
   るシリンダと、前記第１の膨縮ケースの方向から所定の
   外力を受けたときに前記シリンダ内を一方向へ移動し、
   前記外力がなくなったとき弾性体によりシリンダ内を他
   方向へ移動する状態に往復可能に設けられた可動子と、
   前記シリンダと水密に連通された第２の膨縮ケースと、
   前記可動子の移動範囲内に光を通すべく端部を前記シリ
   ンダ内に臨ませた光ファイバとを備え、前記第１の膨縮
   ケースは、前記可動子が所定の外力を受けて一方向へ移
   動するときに縮小し、前記可動子が弾性体により他方向
   へ移動するときに膨張する状態に前記可動子と連係され
   ていることを特徴とする変位センサ。
4. （４）、シリンダと、軸方向へ所定範囲可動な状態で前
   記シリンダ内へ一部が水密に挿入された可動ピンと、こ
   の可動ピンを一方向へ付勢する弾性体と、前記可動ピン
   の前記シンリンダ内に位置する端部に設けられた可動子
   と、この可動子の移動範囲内に光を通すべく端部を前記
   シリンダ内に臨ませた光ファイバと、前記シリンダ内と
   水密に連通した膨縮ケースとを備えたことを特徴とする
   変位センサ。
5. （５）、筒状のシリンダと、このシリンダ内を所定のス
   トロークで移動する状態に設けられた可動子と、この可
   動子の両端部に当該可動子の作動方向へ沿う状態に設け
   られ、かつ前記シリンダの両端部から一部突出して当該
   シリンダへ水密に摺接する可動ピンと、前記可動子の移
   動範囲内に光を通すべく端部を前記シリンダ内に臨ませ
   た光ファイバと、前記可動ピンを当該可動ピンに対する
   外力の方向の逆方向へ付勢する弾性体とを備えたことを
   特徴とする変位センサ。