JPH0694407A - ワイヤ式測長装置 - Google Patents

ワイヤ式測長装置

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JPH0694407A
JPH0694407A JP26798392A JP26798392A JPH0694407A JP H0694407 A JPH0694407 A JP H0694407A JP 26798392 A JP26798392 A JP 26798392A JP 26798392 A JP26798392 A JP 26798392A JP H0694407 A JPH0694407 A JP H0694407A
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JP
Japan
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wire
length
length measuring
measuring
measuring device
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JP26798392A
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English (en)
Inventor
Toru Nakaoki
徹 中沖
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Mutoh Industries Ltd
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Mutoh Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 測長用ワイヤの移動量を直接測定できるよう
にして、ワイヤ巻き取りドラムの径管理を不要にし、ま
た測定可能な最長距離の制限を無くす。 【構成】 非磁性体の素線12と磁性体の素線13を等
ピッチで縒り合わせて測長用ワイヤ10を作り、このワ
イヤに近接して磁気抵抗センサ20を配置する。そし
て、前記ワイヤを軸方向に移動させた時の前記磁気抵抗
センサの出力変化を信号処理部40で累計して前記ワイ
ヤの移動量を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤの引き出し量か
ら距離を直接測定するワイヤ式測長装置に関する。
【0002】
【従来の技術】測長用ワイヤの一端を移動体に取り付
け、このワイヤの引き出し量から移動体の移動距離を測
定するワイヤ式測長装置は、例えばトンネルの切削工事
を行うシールドマシーンの移動距離測定に利用される。
従来のワイヤ式測長装置の一つに回転ドラムを利用し、
エンコーダによってドラムの回転角をパルス信号に変換
するタイプがある。この回転ドラムには測長用ワイヤが
巻き付けられており、この測長用ワイヤの一端を引き出
すと引き出し量に応じて順次エンコーダからパルスが発
生する。このエンコーダパルスを外部の信号処理部で累
計すると、ワイヤの引き出し量を算出することができ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した回転ドラム型
のワイヤ式測長装置は、ドラムに巻かれた測長用ワイヤ
の引き出し量をドラムの回転量から間接的に検出する方
式であるため、ドラム径の管理を厳密にしないと測定精
度が上がらない。また、ドラムに対し多重にワイヤを巻
き付けると、ドラム1回転当たりのワイヤ長が増大して
しまうため、原則として一重巻きしかできない。このた
め、使用するドラムの軸方向の長さによって、巻き付け
るワイヤの最大長、即ち測定可能な距離の最大値が限定
されてしまう。
【0004】本発明は、測長用ワイヤの移動量を直接測
定できるようにして、ワイヤ巻き取りドラムの径管理を
不要にし、また測定可能な最長距離の制限を無くすこと
を目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、非磁性体の素線と磁性体の素線を等ピッチ
で縒り合わせた測長用ワイヤと、このワイヤに近接して
配置された磁気抵抗センサと、前記ワイヤを軸方向に移
動させた時の前記磁気抵抗センサの出力変化を累計して
前記ワイヤの移動量を計測する信号処理部とを備えてな
ることを特徴としている。
【0006】この場合、前記測長用ワイヤと前記磁気抵
抗センサとの離間距離を一定に保つワイヤガイドを設け
て、センシング動作を安定化することができる。また、
前記測長用ワイヤを巻き付ける回転体、及びこの回転体
に復帰力を付与する復帰機構を設けることで、測長用ワ
イヤの収容を容易にすることができる。更に、前記測長
用ワイヤを巻き付ける回転体の回転に連動して、前記ワ
イヤと前記磁気抵抗センサとの離間距離を一定に保つワ
イヤガイドを前記回転体の軸方向に移動させる連動機構
を設けることで、ワイヤを整然とドラムに巻き付けるこ
とが可能になる。
【0007】更に、前記磁気抵抗センサを測長用ワイヤ
の軸方向または円周方向に複数個配置し、前記信号処理
部において前記ワイヤの移動方向も判別するようにする
と、計測値を加減算することができるので、ワイヤの移
動方向が反転しても、常に表示する測定値をその時点の
ワイヤの引き出し長に対応させたものとすることができ
る。また、前記磁気抵抗センサを測長用ワイヤの軸方向
または円周方向に複数個配置し、前記信号処理部におい
て前記ワイヤの移動量を素線縒りピッチより細かい分解
能で測定するようにすると、測長用ワイヤの機械的に定
まる縒りピッチより高い分解能で距離測定することがで
きる。
【0008】
【作用】本発明の基本構成においては、非磁性体の素線
と磁性体の素線を等ピッチで縒り合わせた測長用ワイヤ
を用い、このワイヤを軸方向に移動させた時の磁気抵抗
変化を近接配置された磁気抵抗センサで検出して前記ワ
イヤの移動量を直接計測する様にしたので、距離測定に
関する限り、測長用ワイヤが回転ドラムに巻き付けられ
ている必要はない。従って、ドラム径の管理が不要であ
るだけでなく、使用する測長用ワイヤの全長(測定可能
な最長距離)に対する制限もない。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図1は、本発明の基本構成図である。同図におい
て、10は測長用ワイヤ、20(複数あるものは添字
a,bで区別する、以下同様)は磁気抵抗センサ(MR
Sと略称する)、30はアナログ波形Sをデジタル波形
Pに変換するシュミット回路、40は測長用ワイヤ10
の移動距離、移動方向、移動速度等を算出する信号処理
部、50は信号処理部40による算出結果(計測値)を
デジタル表示する表示器である。
【0010】本発明にかかる測長用ワイヤ10は、図2
(b)にその詳細断面を示すように、芯線11の回りに
非磁性体素線12と磁性体素線13を等ピッチで縒り合
わせたものである。従って、磁性体素線13は図2
(a)に側面図を示すように、ほぼ正弦波状の周期的な
「うねり」を示す。図2(b)に示すワイヤ10は、4
本の非磁性体素線12と2本の磁性体素線13を等ピッ
チで縒り合わせた例であるが、この例には限定されな
い。非磁性体素線12としては、例えばSUS316を
使用し、また磁性体素線13としては、例えばSUS3
04を使用する。
【0011】MRS20は、例えば図3の様な構成を有
する。この図の(a)は構造図、(b)は等価回路図で
ある。図中、MR1,MR2は外部磁束に感応して自ら
の磁気抵抗値を変化させる半導体製の磁気抵抗素子であ
る。この磁気抵抗素子MR1,MR2には永久磁石MG
から磁気バイアスを加える様になっており、且つこれら
を直列に接続して定電圧Vを印加する。この様な状態の
MRS20の近傍を磁性体Fが通過すると、磁気抵抗素
子MR1,MR2に加わる磁束密度が変化して磁気抵抗
値が変化するため、MRS20の出力(MR1,MR2
の接続点の分圧値)が磁性体Fの位置に応じて変化す
る。
【0012】本発明は、この磁性体Fとして正弦波状に
うねる磁性体素線13を使用する。従って、ワイヤ10
が軸方向に移動すると、MRS20の出力Sはほぼ正弦
波に変化する。この正弦波の周期は、磁性体素線13の
縒りピッチに対応しているので、機械的に定まるこの縒
りピッチ(平均値)を予め計測しておけば、後はセンサ
出力Sの波数をカウントするだけで直接ワイヤ10の移
動量を算出することが可能になる。また、このセンサ出
力Sの時間軸上の周期はワイヤ10の移動速度に反比例
するので、このことからワイヤ10の移動速度も検出で
きる。
【0013】実際の信号処理に際しては、デジタル処理
の方が都合がよいので、シュミット回路30でセンサ出
力Sをパルス列Pに変換して信号処理部40に入力す
る。図4は、シュミット回路30の一例を示す回路構成
図である。同図において、31はコンパレータである。
このコンパレータ31の負側入力端子にセンサ出力Sを
入力するとき、その正側入力端子には抵抗R1、VRで
分割した基準電圧を入力する。VRは可変抵抗で、コン
パレータ31のスレッショルドレベルの調整に使用す
る。コンパレータ31の出力端子から正側入力端子に帰
還する抵抗R2はヒステリシス調整用であり、また出力
端子と電源Vccとの間に接続された抵抗はプルアップ
用である。このヒステリシスはノイズ対策である。
【0014】上述したように、本発明の基本的な構成で
は、測長用ワイヤ10と、その近傍に配設されたMRS
20と、信号処理部40とでワイヤ10の移動量を直接
計測することができる。但し、実用化に際しては、種々
の改良を加えるべきである。例えば、測長用ワイヤ10
とMRS20との離間距離の管理である。この離間距離
が変動すると検出感度が変動してしまうため、これを図
1に示すようなワイヤガイド60で一定に保つ。このワ
イヤガイド60は、ワイヤ10を貫通させる小孔を有
し、またMRS20をワイヤ10の近傍に固定する為の
ものである。
【0015】測長用ワイヤ10の移動方向を識別するこ
とも必要である。何故ならば、単純にシュミット回路3
0の出力パルスPをカウントすると、ワイヤ10の移動
方向によらず計数値は累積される。従って、例えば一度
引き出したワイヤ10を元に戻した場合、計数値はワイ
ヤ引き出し量の2倍になってしまう。この点を改善する
ためには、図1に示すように、2個のMRS30a,3
0bをワイヤ10の軸方向にずらして配置し、パルスP
a,Pbが90°の位相差を持つようにする。この様に
すると、いずれのパルスPa,Pbの立上りが先に入力
するかでワイヤ10の移動方向が判別できるので、例え
ばワイヤ10を引き出したときのパルスPaをカウント
アップしたら、ワイヤ10を戻すときのパルスPaをカ
ウントダウンすることで、常に表示器50が表示する測
定値がその時点のワイヤ10の引き出し量を示すように
することができる。同様のことは、2個のMRS30
a,30bをワイヤ10の円周方向にずらして配置して
も実現できる。
【0016】MRS30を複数個用いると、それぞれが
磁性体素線13を異なる位相で検出することになるの
で、各MRSの出力位相から磁性体素線13の縒りピッ
チより細かい分解能で距離測定することが可能になる。
この場合のMRS配置もワイヤ10の軸方向または円周
方向である。例えば、2個のMRSを180°ずらして
円周方向に配置する、或いは4個のMRSを90°ずつ
ずらして円周方向に配置する、というのがその配置例で
ある。この場合、90°ずれた2個のMRSはワイヤ1
0の移動方向検出にも兼用することができる。
【0017】図5は、本発明の一実施例を示す斜視図で
ある。この図において、70はワイヤ巻取り用回転ドラ
ム、71はその回転軸、72は回転軸71の一端に固定
されたプーリ、73は支持板74に軸支されたプーリ、
75はプーリ72,73に巻装されている復帰ベルト
(バネ)であり、プーリ72,73と復帰ベルト75は
ドラム70の復帰機構を構成する。ドラム70には測長
用ワイヤ10が巻装され、その一端がワイヤガイド60
を通して引き出される。ドラム70がワイヤ10の引き
出し方向に回転すると、プーリ72は復帰ベルト75を
巻き込むので、これがドラム70の復帰力になる。即
ち、ワイヤ10の一端を自由にするとドラム70は逆回
転してワイヤ10を自動的に巻取る。
【0018】76は支持板74と対となる支持板であ
り、これら支持体74,76間にワイヤガイド軸77
と、ワイヤガイド60のガイド軸78が支持されてい
る。ガイド軸78と平行にスクリュー軸79が設けら
れ、このスクリュー軸79がドラム70と連動して回転
するようになっている。80〜82がこのための連動機
構であり、80はドラム70の回転軸に連結したプー
リ、81はスクリュー軸79に連結したプーリ、82は
両プーリ間を連結する伝達ベルトである。
【0019】スクリュー軸79が回転すると、ワイヤガ
イド60をガイド軸78に沿って移動させる。このワイ
ヤガイド60の移動によって、ワイヤ10はドラム70
上に整然と巻取られる。つまり、ワイヤ10の巻取りピ
ッチがワイヤガイド60の移動量によって決定される。
本発明では、ドラム70の径は測定する距離には全く影
響しない。従って、ドラム70の上に何層にもワイヤ1
0を巻き付けることができるので、軸長の短いドラムを
使用して長い距離の測定を行うことも可能である。
【0020】図6は、ワイヤガイド60の他の例を示す
構成図である。ワイヤガイド60は、図5に示すよう
に、MRS20をその一部に固定し、ワイヤ10がその
近傍を非接触で通過するように支持するタイプでも良い
が、図6のように枠体61で支持されたバネ62によっ
てローラ63をワイヤ10に圧接し、常にMRS20が
ワイヤ10に対し非接触の状態で近接配置されるように
しても良い。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、測長
用ワイヤの移動量を直接測定できるようにしたので、ワ
イヤ巻き取りドラムの径管理を不要にし、また測定可能
な最長距離の制限を無くすことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の基本構成図である。
【図2】 本発明にかかる測長用ワイヤの詳細図であ
る。
【図3】 磁気抵抗センサの構成図である。
【図4】 シュミット回路の一例を示す回路構成図であ
る。
【図5】 本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図6】 ワイヤガイドの他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
10…測長用ワイヤ、11…芯線、12…非磁性体素
線、13…磁性体素線、20…磁気抵抗センサ、30…
シュミット回路、40…信号処理部、50…表示器、6
0…ワイヤガイド、70…回転ドラム、72,73,7
5…復帰機構、79,80,81,82…連動機構。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非磁性体の素線と磁性体の素線を等ピッ
    チで縒り合わせた測長用ワイヤと、 このワイヤに近接して配置された磁気抵抗センサと、 前記ワイヤを軸方向に移動させた時の前記磁気抵抗セン
    サの出力変化を累計して前記ワイヤの移動量を計測する
    信号処理部とを備えてなることを特徴とするワイヤ式測
    長装置。
  2. 【請求項2】 前記測長用ワイヤと前記磁気抵抗センサ
    との離間距離を一定に保つワイヤガイドを備えることを
    特徴とする請求項1に記載のワイヤ式測長装置。
  3. 【請求項3】 前記測長用ワイヤを巻き付ける回転体、
    及びこの回転体に復帰力を付与する復帰機構を備えるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のワイヤ式測長装置。
  4. 【請求項4】 前記測長用ワイヤを巻き付ける回転体の
    回転に連動して、前記ワイヤと前記磁気抵抗センサとの
    離間距離を一定に保つワイヤガイドを前記回転体の軸方
    向に移動させる連動機構を備えることを特徴とする請求
    項1に記載のワイヤ式測長装置。
  5. 【請求項5】 前記磁気抵抗センサを測長用ワイヤの軸
    方向または円周方向に複数個配置し、前記信号処理部に
    おいて前記ワイヤの移動方向も判別するようにしてなる
    ことを特徴とする請求項1に記載のワイヤ式測長装置。
  6. 【請求項6】 前記磁気抵抗センサを測長用ワイヤの軸
    方向または円周方向に複数個配置し、前記信号処理部に
    おいて前記ワイヤの移動量を素線縒りピッチより細かい
    分解能で測定するようにしてなることを特徴とする請求
    項1に記載のワイヤ式測長装置。
JP26798392A 1992-09-10 1992-09-10 ワイヤ式測長装置 Pending JPH0694407A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989008120A1 (en) * 1988-03-04 1989-09-08 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Novel olefinic polymer and resin composition containing same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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