JPH10227603A - 渦電流式距離測定装置の調整方法および渦電流式距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動調整に必要なパラメータを入力するだけ
で、ゼロ設定、スパン設定、補正を自動で行ない、調整
にかかる時間とコストを低減する。 【解決手段】 自動調整に必要なパラメータを入力す
る。渦電流式変位センサを被測定物に接触させて渦電流
式変位センサの出力のゼロ設定を行なう。渦電流式変位
センサを被測定物に対して所定の測定位置に移動させ、
渦電流式変位センサの出力と測定距離とのスパン設定を
行なう。渦電流式変位センサの測定位置を基準として測
定に使用する距離範囲内で複数の補正位置を求める。各
補正位置における渦電流式変位センサの出力の理論値を
求める。渦電流式変位センサを各補正位置へ移動させ、
各補正位置における渦電流式変位センサの出力を理論値
によって補正し、渦電流式変位センサの出力と測定距離
との関係を直線化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、渦電流式変位セン
サを用いて距離を測定する渦電流式距離測定装置の調整
方法および渦電流式距離測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、渦電流式変位センサを用いて距離
を測定する渦電流式距離測定装置では、例えば、特開平
７−４９２０６号公報に記載されているように、渦電流
式変位センサのコイルに高周波電流を流して磁界を発生
させ、この磁界内に位置する鉄などの導体の被測定物に
渦電流を発生させ、この渦電流による渦電流損を測定し
て増幅し、それによって渦電流式変位センサと被測定物
との間の距離を測定するようにしている。

【０００３】渦電流式変位センサによって被測定物との
距離を測定するには、渦電流式変位センサの出力と被測
定物との距離が所定距離範囲内でほぼ比例する関係を利
用しており、渦電流式変位センサの出力のゼロ設定やス
パン（渦電流式変位センサの出力と測定距離との関係の
傾き）設定などの調整を人手で行なっている。この調整
では、人手により、渦電流式変位センサを被測定物に接
触させてゼロ設定を行ない、そのゼロ設定位置からスパ
ン設定位置へ渦電流式変位センサをマイクロゲージなど
で移動させ、スパン設定位置でスパン設定を行なう。

【０００４】ところで、渦電流式変位センサの出力と被
測定物との距離は所定距離範囲内でほぼ比例する関係を
示すが、その所定距離範囲を越えると、渦電流式変位セ
ンサが飽和し、渦電流式変位センサの出力と被測定物と
の距離との比例関係がくずれ、距離測定が困難になる。

【０００５】このような渦電流式変位センサの飽和の他
にも、ヒステリシスや外乱などの影響もあり、スパン設
定だけでは、渦電流式変位センサの出力から距離を高精
度に測定することができず、渦電流式変位センサの分解
能を十分に活用することができない。

【０００６】そこで、渦電流式変位センサの出力に補正
をかけ、その値を演算、表示することが行なわれてい
る。この補正を行なうためには予め人手により調整が行
なわれており、この調整方法は、渦電流式変位センサの
検出距離範囲内でかつ測定に使用する距離範囲内に何点
かの補正位置を決め、渦電流式変位センサをマイクロゲ
ージなどにより各補正点へ移動させ、その各位置での各
測定距離とこの各測定距離に応じた渦電流式変位センサ
の出力とを対応させて、コントローラに記憶させるよう
に操作入力している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
調整方法では、人手により調整作業を行なうため、調整
作業にかかる時間とコストが増大する問題がある。しか
も、補正位置の数を増やすと測定精度を向上させること
ができるが、補正位置の間隔が狭くなるため、各補正位
置に渦電流式変位センサを移動させる際、マイクロゲー
ジの読み間違いによる設定ミスが発生しやすくなる問題
がある。

【０００８】このように人手により調整作業を行なって
いたのでは、例えば、渦電流式距離測定装置を生産ライ
ンなどで使用していた場合、渦電流式変位センサの破損
により交換しなければならないときには、復旧までにか
なりの時間がかかり、生産ラインを長時間停止させなけ
ればならない。

【０００９】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、自動調整に必要なパラメータを入力するだけで、
ゼロ設定、スパン設定、補正を自動で行なえるように
し、調整にかかる時間とコストを低減できる渦電流式距
離測定装置の調整方法および渦電流式距離測定装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の渦電流式距離測
定装置の調整方法は、自動調整に必要なパラメータを入
力する工程と、渦電流式変位センサを被測定物に接触さ
せて渦電流式変位センサの出力のゼロ設定を行なう工程
と、渦電流式変位センサを被測定物に対して所定の測定
位置に移動させ、渦電流式変位センサの出力と測定距離
とのスパン設定を行なう工程と、渦電流式変位センサの
測定位置を基準として測定に使用する距離範囲内で複数
の補正位置を求める工程と、各補正位置における渦電流
式変位センサの出力の理論値を求める工程と、渦電流式
変位センサを各補正位置へ移動させ、各補正位置におけ
る渦電流式変位センサの出力を理論値によって補正し、
渦電流式変位センサの出力と測定距離との関係を直線化
する工程とを具備しているものである。

【００１１】本発明の渦電流式距離測定装置は、渦電流
式変位センサと、この渦電流式変位センサを被測定物に
対して移動させる移動手段と、自動調整に必要なパラメ
ータを入力する入力手段と、前記渦電流式変位センサを
被測定物に接触させて渦電流式変位センサの出力のゼロ
設定を行なうゼロ設定手段と、前記渦電流式変位センサ
を被測定物に対して所定の測定位置に移動させ、渦電流
式変位センサの出力と測定距離とのスパン設定を行なう
スパン設定手段と、前記渦電流式変位センサの測定位置
を基準として測定に使用する距離範囲内で複数の補正位
置を求める補正位置演算手段と、前記各補正位置におけ
る渦電流式変位センサの出力の理論値を求める理論値演
算手段と、前記渦電流式変位センサを各補正位置へ移動
させ、各補正位置における渦電流式変位センサの出力を
理論値によって補正し、渦電流式変位センサの出力と測
定距離との関係を直線化する補正手段とを具備している
ものである。

【００１２】そして、渦電流式変位センサの出力の補正
のための調整を行なうには、自動調整に必要なパラメー
タを入力する。パラメータとしては、渦電流式変位セン
サの測定位置、測定位置での渦電流式変位センサの出力
の理論値、測定に使用する距離範囲、補正位置の数を含
む。

【００１３】渦電流式変位センサを被測定物に接触させ
て渦電流式変位センサの出力のゼロ設定を自動で行なっ
た後、渦電流式変位センサを被測定物に対して所定の測
定位置に移動させ、渦電流式変位センサの出力と測定距
離とのスパン設定を自動で行なう。

【００１４】渦電流式変位センサの測定位置を基準とし
て測定に使用する距離範囲内で複数の補正位置を自動で
求めるとともに、各補正位置における渦電流式変位セン
サの出力の理論値を自動で求める。各補正位置における
渦電流式変位センサの出力を理論値によって補正し、渦
電流式変位センサの出力と測定距離との関係を直線化す
る補正を自動で行なう。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００１６】図２に渦電流式距離測定装置の側面図を示
し、11は渦電流式変位センサで、この渦電流式変位セン
サ11は、図示しないコイルを有し、このコイルに高周波
電流を流すことによって磁界を発生し、この磁界内に位
置する鉄などの導体の被測定物12に渦電流を発生させ、
この渦電流による渦電流損に応じたアナログ信号を出力
する。

【００１７】渦電流式変位センサ11は被測定物12の測定
面12a に対して垂直方向（以下、センサ移動方向と呼
ぶ）に接離移動される移動手段13に取り付けられてい
る。この移動手段13は、ベース14を有し、このベース14
にスライド部材15がセンサ移動方向に移動自在に取り付
けられている。ベース14にはスライド部材15に螺合貫通
するボールねじ16が回転自在に軸支され、このボールね
じ16に位置決め用のモータ17が連結されている。

【００１８】スライド部材15上にはステージ18が取り付
けられ、このステージ18上に渦電流式変位センサ11が装
着されるブラケット19が取り付けられている。

【００１９】そして、モータ17の駆動によってボールね
じ16が回転することによりステージ18などを介して渦電
流式変位センサ11がセンサ移動方向に移動される。な
お、ステージ18の移動位置すなわち渦電流式変位センサ
11の移動位置は、例えばステージ18に設けられた図示し
ない位置検知手段によって検知される。

【００２０】図３に渦電流式距離測定装置のブロック図
を示し、21はコントローラユニットで、このコントロー
ラユニット21は、渦電流式距離測定装置を制御する制御
手段としてのコントローラ22、渦電流式変位センサ11か
らのアナログ信号を増幅するセンサアンプ23、自動調整
に必要なパラメータなどを入力する入力手段24を有して
いる。

【００２１】コントローラ22は、以下の機能を有してい
る。渦電流式変位センサ11を被測定物12に接触させて渦
電流式変位センサ11の出力のゼロ設定を行なうゼロ設定
手段の機能。渦電流式変位センサ11を被測定物12に対し
て所定の測定位置に移動させ、渦電流式変位センサ11の
出力と測定距離とのスパン設定を行なうスパン設定手段
の機能。渦電流式変位センサ11の測定位置を基準として
測定に使用する距離範囲内で複数の補正位置を求める補
正位置演算手段の機能。各補正位置における渦電流式変
位センサ11の出力の理論値を求める理論値演算手段の機
能。渦電流式変位センサ11を各補正位置へ移動させ、各
補正位置における渦電流式変位センサ11の出力を理論値
によって補正し、渦電流式変位センサ11の出力と測定距
離との関係を直線化する補正手段の機能。

【００２２】コントローラ22は、各種データの記憶読出
機能やカウンタ機能を有する図示しない記憶部を有して
いる。

【００２３】入力手段24は、キーボードなどで構成さ
れ、自動調整に必要なパラメータとしては、渦電流式変
位センサ11の測定可能距離、渦電流式変位センサ11の測
定位置、測定位置での渦電流式変位センサ11の出力の理
論値、測定に使用する距離範囲、補正位置の数を含む。

【００２４】コントローラユニット21にはモータ17を駆
動するドライバ25が接続されている。

【００２５】次に、渦電流式変位センサ11の出力の補正
のための調整方向について、図１のフローチャートを参
照して説明する。

【００２６】まず、自動調整に必要なパラメータのデー
タを入力手段24で入力し、コントローラ22の記憶部に記
憶させる（ステップ１）。パラメータとしては、渦電流
式変位センサ11の測定可能距離Ｌ、渦電流式変位センサ
11の測定位置（スパン設定位置）Ｌt 、測定位置での渦
電流式変位センサ11の出力の理論値Ｓ、測定に使用する
距離範囲Ｈ、補正位置の数Ｎを含む。図４に、渦電流式
変位センサ11と被測定物12との位置関係を示す。

【００２７】なお、渦電流式変位センサ11には測定可能
距離Ｌが１０．０ｍｍ、出力電圧が０〜５Ｖのものを使
用し、測定位置Ｌt を被測定物12から５．０ｍｍとし、
被測定物12の位置がずれる範囲すなわち測定に使用する
距離範囲Ｈを±２．０ｍｍとする。

【００２８】したがって、入力手段24で入力するパラメ
ータのデータは、測定可能距離Ｌ＝１０．０ｍｍ、測定
位置Ｌt ＝５．０ｍｍ（Ｌt ＜Ｌ）、理論値Ｓ＝２．５
Ｖ、距離範囲Ｈ＝±２．０ｍｍ（Ｌt −Ｈ≧０）（Ｌt
＋Ｈ≦Ｌ）、補正位置の数Ｎ＝２０とする。

【００２９】そして、データ設定完了後、入力手段24の
スタートスイッチなどにより調整スタートを指示するこ
とにより（ステップ２）、コントローラ22によって調整
作業が自動で行なわれる。

【００３０】調整スタートにより、コントローラ22は、
モータ17を駆動させてステージ18を被測定物12に接近す
る方向に移動させ、渦電流式変位センサ11が被測定物12
に接触する原点位置に停止させる（ステップ３）。この
渦電流式変位センサ11と被測定物12との接触状態におい
て、渦電流式変位センサ11からセンサアンプ23を通じて
出力されるアナログ信号のゼロ設定を行なう（ステップ
４）。

【００３１】ゼロ設定後、コントローラ22は、モータ17
を駆動させてステージ18を被測定物12から離反する方向
に移動させ、渦電流式変位センサ11が被測定物12に対し
て所定の測定位置Ｌt に移動した位置で停止させる（ス
テップ５）。この測定位置Ｌt において、渦電流式変位
センサ11からセンサアンプ23を通じて出力されるアナロ
グ信号を測定位置Ｌt での理論値Ｓに対応させ、スパン
設定を行なう（ステップ６）。このスパン設定により、
図５に破線で示すように、渦電流式変位センサ11の出力
と測定距離との比例関係の傾きを設定する。

【００３２】スパン設定後、コントローラ22は、渦電流
式変位センサ11の測定位置Ｌt を基準として測定に使用
する距離範囲Ｈ内で２０箇所の補正位置Ｈ1 〜Ｈ20を求
めるとともに、各補正位置Ｈ1 〜Ｈ20における渦電流式
変位センサ11の出力の理論値Ｓ1 〜Ｓ20を求める（ステ
ップ７）。

【００３３】補正位置は、補正開始位置Ｈ1 ＝Ｌt −
Ｈ、補正位置（ｎ番目）Ｈn ＝Ｈ1 ＋２Ｈ（ｎ−１）／
Ｎで求められる。本例では、Ｈ1 ＝３．００ｍｍ、Ｈ2
＝３．２０ｍｍ、Ｈ3 ＝３．４０ｍｍ……Ｈ19＝６．６
０ｍｍ、Ｈ20＝６．８０ｍｍとなる。

【００３４】理論値は、補正位置（ｎ番目）理論値＝Ｓ
n ＝ＨｎＳ／Ｌt で求められる。本例では、Ｓ1 ＝１．
５０Ｖ、Ｓ2 ＝１．６０Ｖ、Ｓ3 ＝１．７０Ｖ……Ｓ19
＝３．３０Ｖ、Ｓ20＝３．４０Ｖとなる。

【００３５】補正位置Ｈ1 〜Ｈ20および理論値Ｓ1 〜Ｓ
20を求めた後、コントローラ22は、モータ17を駆動させ
てステージ18を移動させ、渦電流式変位センサ11を補正
位置Ｈ1 に停止させる（ステップ８、９）。この補正位
置Ｈ1 において、渦電流式変位センサ11からセンサアン
プ23を通じて出力されるアナログ信号を対応する理論値
Ｓ1 によって補正する（ステップ10）。すなわち、渦電
流式変位センサ11からセンサアンプ23を通じて出力され
るアナログ信号を理論値Ｓ1 に対応させるための補正値
を求め、補正位置Ｈ1 と補正値とを対応させてコントロ
ーラ22の記憶部に記憶させる。

【００３６】補正位置Ｈ1 における補正完了後、コント
ローラ22の記憶部のカウンタで補正回数を＋１し（ステ
ップ11）、渦電流式変位センサ11を補正位置Ｈ2 に移動
させて、同様に、渦電流式変位センサ11からセンサアン
プ23を通じて出力されるアナログ信号を対応する理論値
Ｓ2 によって補正する。

【００３７】このように、渦電流式変位センサ11を各補
正位置Ｈ1 〜Ｈ20に順次移動させ、各補正位置Ｈ1 〜Ｈ
20において渦電流式変位センサ11からセンサアンプ23を
通じて出力されるアナログ信号を対応する理論値Ｓ1 〜
Ｓ20によって補正する。各補正位置Ｈ1 〜Ｈ20で求めら
れた補正値は各補正位置Ｈ1 〜Ｈ20に対応させてコント
ローラ22の記憶部に記憶させる。これにより、図６に示
すように、渦電流式変位センサ11の出力と測定距離との
関係を直線化（比例化）する。

【００３８】補正位置Ｈ20での補正完了し、補正回数２
０が補正個数Ｎに達すると、コントローラ22は、調整完
了と判断し、モータ17を駆動させてステージ18を移動さ
せ、渦電流式変位センサ11が被測定物12に対して所定の
測定位置Ｌt に移動した位置で停止させる（ステップ1
2）。

【００３９】そして、渦電流式距離測定装置による被測
定物12の距離測定時には、図６に示す渦電流式変位セン
サ11の出力と測定距離とが直線化（比例化）された関係
に基づいて、渦電流式変位センサ11からセンサアンプ23
を通じて出力されるアナログ信号から測定距離を測定す
ることができる。

【００４０】以上のように、自動調整に必要なパラメー
タを入力するだけで、渦電流式変位センサ11のゼロ設
定、渦電流式変位センサ11の出力と測定距離とのスパン
設定をそれぞれ自動で行なうことができ、さらに、渦電
流式変位センサ11の測定位置を基準として測定に使用す
る距離範囲内で複数の補正位置を求めるとともに、各補
正位置における渦電流式変位センサ11の出力の理論値を
求め、各補正位置における渦電流式変位センサ11の出力
を理論値によって補正し、渦電流式変位センサ11の出力
と測定距離との関係を直線化する補正を自動で行なうこ
とができ、調整にかかる時間とコストを低減できる。

【００４１】しかも、このように補正を行なうことによ
り、渦電流式変位センサ11の飽和、ヒステリシスや外乱
などの影響を排除でき、渦電流式変位センサ11の分解能
を十分に活用して測定を行なうことができる。

【００４２】そのため、例えば、渦電流式距離測定装置
を生産ラインなどで使用していた場合、渦電流式変位セ
ンサ11の破損により交換しなければならないときでも、
従来に比べて復旧までの時間を短縮でき、生産ラインの
停止時間を短くでき、稼働率を向上させることができ
る。

【００４３】

【発明の効果】本発明の渦電流式距離測定装置の調整方
法および渦電流式距離測定装置によれば、自動調整に必
要なパラメータを入力するだけで、渦電流式変位センサ
のゼロ設定、渦電流式変位センサの出力と測定距離との
スパン設定をそれぞれ自動で行なうことができ、さら
に、渦電流式変位センサの測定位置を基準として測定に
使用する距離範囲内で複数の補正位置を求めるととも
に、各補正位置における渦電流式変位センサの出力の理
論値を求め、各補正位置における渦電流式変位センサの
出力を理論値によって補正し、渦電流式変位センサの出
力と測定距離との関係を直線化する補正を自動で行なう
ことができ、調整にかかる時間とコストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す渦電流式距離測定
装置の調整方法のフローチャートである。

【図２】同上渦電流式距離測定装置の側面図である。

【図３】同上渦電流式距離測定装置のブロック図であ
る。

【図４】同上渦電流式変位センサと被測定物との位置関
係を説明する説明図である。

【図５】同上各補正位置での渦電流式変位センサの出力
の補正前のグラフである。

【図６】同上各補正位置での渦電流式変位センサの出力
の補正後のグラフである。

【符号の説明】

11 渦電流式変位センサ 12 被測定物 13 移動手段 22 ゼロ設定手段、スパン設定手段、補正位置演算手
段、理論値演算手段、補正手段の機能を有するコントロ
ーラ 24 入力手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動調整に必要なパラメータを入力する
   工程と、 渦電流式変位センサを被測定物に接触させて渦電流式変
   位センサの出力のゼロ設定を行なう工程と、 渦電流式変位センサを被測定物に対して所定の測定位置
   に移動させ、渦電流式変位センサの出力と測定距離との
   スパン設定を行なう工程と、 渦電流式変位センサの測定位置を基準として測定に使用
   する距離範囲内で複数の補正位置を求める工程と、 各補正位置における渦電流式変位センサの出力の理論値
   を求める工程と、 渦電流式変位センサを各補正位置へ移動させ、各補正位
   置における渦電流式変位センサの出力を理論値によって
   補正し、渦電流式変位センサの出力と測定距離との関係
   を直線化する工程とを具備していることを特徴とする渦
   電流式距離測定装置の調整方法。
2. 【請求項２】 パラメータは、渦電流式変位センサの測
   定位置、測定位置での渦電流式変位センサの出力の理論
   値、測定に使用する距離範囲、補正位置の数を含むこと
   を特徴とする請求項１記載の渦電流式距離測定装置の調
   整方法。
3. 【請求項３】 渦電流式変位センサと、 この渦電流式変位センサを被測定物に対して移動させる
   移動手段と、 自動調整に必要なパラメータを入力する入力手段と、 前記渦電流式変位センサを被測定物に接触させて渦電流
   式変位センサの出力のゼロ設定を行なうゼロ設定手段
   と、 前記渦電流式変位センサを被測定物に対して所定の測定
   位置に移動させ、渦電流式変位センサの出力と測定距離
   とのスパン設定を行なうスパン設定手段と、 前記渦電流式変位センサの測定位置を基準として測定に
   使用する距離範囲内で複数の補正位置を求める補正位置
   演算手段と、 前記各補正位置における渦電流式変位センサの出力の理
   論値を求める理論値演算手段と、 前記渦電流式変位センサを各補正位置へ移動させ、各補
   正位置における渦電流式変位センサの出力を理論値によ
   って補正し、渦電流式変位センサの出力と測定距離との
   関係を直線化する補正手段とを具備していることを特徴
   とする渦電流式距離測定装置。
4. 【請求項４】 入力手段で入力するパラメータは、渦電
   流式変位センサの測定位置、測定位置での渦電流式変位
   センサの出力の理論値、測定に使用する距離範囲、スパ
   ン補正位置の数を含むことを特徴とする請求項３記載の
   渦電流式距離測定装置。