JPS5944613A - せん孔調査装置のための角速度および角度位置トランスジユ−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】 発明の背景 本発明は一般にせん孔１１．１査器具もしくは−１）用
ｒイ。

に関わり、そして’Ｉ’ｌｔに、−Ｈん孔ａ１査器具の
ハウジングの角度変位を検知するだめのトランスジュー
？（変換器）Ｇと関する。せん孔の傾斜および方位を検
知するように配置された傾斜計を用いてせん孔の軌道を
決定するのにせん孔調査器具が用いられている。傾斜お
よび方位に関する情報は、せん孔内を調査器具が移動し
た用品と関連して、基準位置、典ルリ的にｉ−１せん孔
が地中に入る地点に対するｆ？’ｌ’Ｊ　査器具の位置
を表わすｒ嗅標を導出するのに用いられる。

方位を決定するためにＣ１１，７，７ｑ％方向に対して
固定の関係を有する基準フレームを設定し維持する必要
がある。これｔま、典型的には、調査装置内に取付けら
れた磁力ｇｌ・マたはジャイロスコープにより達成され
ている。

しかしながら、磁力計およびジャイロスコープにはそれ
ぞれ動作上の制限があり、そのためせん孔調査の精度お
よび（または）信頼性が低減されている。磁力計は、地
殻内の磁気異常によって悪い影響を受けるばかりではな
く、その実現に当って低透過率を有する特殊な金属を必
要とするう他方、ジャイロスコープは特に微妙な機械で
あり、高温ＪＰ粗雑な取扱いが予想されるようＤｉｌｌ
井の如き劣悪なＪ〜【境内での使用には不適当である。

発明の梗概 上に述べた欠点を克服する目的で、固定の基準フレーム
を設定し維持するのに１、ジャイロスコープや磁力計に
頼らないでせん孔調査器具もしくは装置のハウジングの
角度配位を検知するためのトランスジユーザ（変換器）
が提案される。

本発明のトランスシューサケよ、固定子内に磁気的に支
持された円筒状の回転子から栴成される。一方、固定子
はぜん孔潤査器具もしくｔよ装置のハウジングに固定さ
れる。回転子は、実質的にその慣性だけに応答して、固
定子に対し単一の軸紗を中心に回転するように磁界によ
って規Ｆｉ７１Ｊされる。固定子に対する回転子の回転
を検知するだめの手段ケよ、固定子の一面に設けられた
一連のマークと、該マークを検知するために固定子に設
けられた光学的検知装置から（ｖ７成される。

回転子は最初、固定子に対して静止するようにＩＭ定子
内に閉込めぞして固定子ｔｉｔ初期に向けて整合される
。次いで回転子を一定の初期速度で回転させて、固定子
および調査器具のハウジングの初期位置に関し基準フレ
ームを設定する。

光学的検知装置は、固定子に対する回転子のマークの一
通過を検出して、初期速度に比例する第１の周波数を有
する出力信号をり６生する。ハウジングしたがってＩ＃
定子が初期位置がら回転すると、光学的検知装置は、第
１の周波数とは異なった第一の周波数を有する出力信号
を発生する。そこで第１および第一の周波数を比較して
初期位置に対するハウジングの角度位置および角速度の
表示を発生する。

別法として、回転子を基準方向に対し静止しておき、角
速度および角度位置の直接表示を光学的検知装置１゛′
ｔ７Ｊ′−ら得ることができる。

第１図には油井あるいに１：ガス井戸のようなけ・ん孔
−θの軌道を決定するためのぜん孔調査器具もし、（は
装置１Ｍが示されている。せん孔ｄθは地表の点、２　
Ｑ　ａから下方に延びており、ケー／ング、２／で内張
すされている。検知装置は、吊上げケーブル、２Ｓに取
付けられてぜん孔内に下降される検知プローブ（探り部
）２．７を備えている。吊上げケーブルはまた、該プロ
ーブの諸要素に′Ｉｌ力を供給したり、該プローブから
の信号を地上の坑口装置に設けられている回路に伝達す
るための導体をも備えている。

検知プローブ、２．２内には一対の加速度Ｗｔ（図示せ
ず）が設けられておって、好中しい構造においては、そ
の感知軸線Ｘ、ｙは互いに直角に配列されて、プローブ
断面の縦軸線に対し自負の測定平面を画定している。第
３の加速度甜をも用いることができ、この加速度計の感
知師１線ＺＵプローブ２−の縦軸だ１に対して平行とな
るプローブもしくは探り１７１１．２．２　（ｔよ、グ
ー・シンク、２／内で自由に回転１ＩＩＪ能なように吊
−■こげケーブル、２！ｉに取付けられている。ケーン
フグｊ　／内のプローブ、２−の回転位置に関係な（せ
Ａ７孔の局部軌道の正確な測定を可能にずろためＧ−１
本発明によるトランスジューサ（変換器）λりがプロー
ブ、２ユ内部に取（Ｊけられている。このトランスジュ
ーサー＜１　（ｄ、基準方向に対するプローブ、２−の
角度位置の表示を発生ずるのに用いられる出力信号を発
生する。トランスジユーザ２ｑからの信号および加速度
計からの信号（１、せん孔軌道の表示を溝山するデータ
・プロセッサ２７およびデータ記憶装置ユ乙に供給され
る。

データ・プロセッサ、２７に対する別の入力４２し、吊
上げケーブル、２Ｓと１列連のトランスジューサｓｇか
ら供給されて、せん孔、、２θ内の検知プローブａ、２
の位置を表わす信号１−９である。

ギーボード／表示装置３θはデータ・プロセッサ２７と
相互作用をして、三軸系におけろ座標寸法の形襲てせん
孔軌道の表示を発生ずる。

ギーボードは、オペレータによる入力および制御を可能
にするためのものである。せん孔軌道の表示は、将来用
いる目的で印字その他の方法で記録することができる。

検知プローブモノ内に設けられている要素に対する電力
６Ｊ１、地面上に設けられている電源“　３．２によっ
て供給される。

ぜん孔調査は、プローブもしく　（ｒｒ探り部をせん孔
内に入れて何れかの方向に一端から他端へとげん孔内を
動かし、その間データを集成して処［するごとにより行
なわれろ。このｎ＋４査は、プローブをせん孔内で下降
する際に行なってもよいし、あるいはグローブ即ち探り
部をせん孔底部から上昇する際に行なってもよい。精度
を高めるために、データは、プローブが各方向に移動す
る間に集成して、調査結果を平均化することができる。

加速度Ｈ１によるせん孔の方位測定＆、−Ｌ　、　ｉｌ
’、ｉっで詳述するように本発明のトランスジューサａ
ｔｉに対して基準フレームを設定することにより外界を
基準にして行なわれる。

次に第一図を参照するに、この図には本発明のトランス
ジューサコｑｌＪ″−詳細に示されている。１このトラ
ンスジユーザは、プローブもしくｆｄＪ’：り部ココの
ハウジンググーに固定された固定子グＯを有しておって
、該固定子ｔＩｏとハウジングｔ／、、２との間の相対
運動が阻止されるよりなｌｉ￥造になっている。

固定子ｔｉ、ｏＩｆｉ一つのリング形状の永久磁石フグ
およびａＳをイイしている。これら永久磁石は、好まし
い具体例においてケよザマリウムーコバルトから造られ
ている。オく久磁石４１４／にＲｍして、３つの強磁性
磁極片ｔ／ｌａ＋’ｌ／ｓＦＪ、ＩＩ−ＡＣからなる磁
束帰還路が配置されており、上記磁極片は磁石ダ弘によ
って発生される磁束を、４１１．ｉ。

極片Ｑ４ａｒ’ＩＡｃ　　の端部に隣接して位置するエ
アψキャップｑ７に差向ける。磁極片ケ４ａの端面には
、一対の周辺溝’Ｉ　Ａ　（１・／／ｌｅ　が（係械加
工その他の方法で形成されておｆ）、そして磁、極片＜
ｚ　乙Ｃｏ）端面にνよ一対の類似の周辺ｉ’Ｆｆｆ　
’Ｉ　’　ｆ　。

ｌｌＡｇ　　が形成されている。溝＜７４ｄないしグ６
ｇ＆、ｔ　（ｉｐ６石りｑによって発生されて磁極片グ
乙ａないしダａＣにより伝達されろ磁束を後述するＪｌ
ｊ山からエア・ギャップもＬ５＜は空障り７の特定の領
域に葉中する働きをなす。

磁極片グＡａないし４（／、　（に類似の磁極片群グｇ
ａ＋グｇｂ、　ｌｌｇｃ　　が永久磁石＜＋、１に阿接
して設けられている。磁極片４’　ｇ　ａ　＊　’Ｉ　
ｇ　ｃ　　はそれぞれその端面に、溝ｅｇｄｌ’１ｇｅ
およびりｇｆ。

グ８ｇ　を有している。溝りｇ（１ないしりｇｇｌｔま
溝ｔｌ乙ｄないし９４ｇと同じ働きをなす。

磁極片’Ｉ　Ａ　ａ　ｒ　ｅ　６Ｃによって形成される
磁気構造５θ内の円筒状の凹部内にｔＪ−１磁石９１グ
によって発生される磁界の強さを変えるために用いるこ
とができるコイルＳ、Ｚが配置されている。

（ａ４石４’４’、コイル５．２および磁極片４（Ａａ
ないし’ＩＡＱは、第１の円筒状の磁気構造３０を構成
する。この磁気構造３θはまた、磁極片（（４ａを磁極
片ＱＡｃから分ｊ７；トする円筒状のスロットＳ３をも
有している。

同様にして、磁石Ｌ３ｔ６よび磁極りｇＢないしりｇｃ
は、コイル−ｔ　＋２に５Ｊ′１似のコイル、り７が配
置されている円筒状の四部Ｓ６を有する第一の円筒状の
磁気構造、５！ｉを措戒する。スロットＳ３に類似の円
筒状のスロット、８ｇが磁極片りｇ　ａ　＋りＡｃ　　
を分離している。

磁気構造ＳＯと３３との間には、ハウジンググコ゛の軸
線に対して平行なＭ、Ｉ！ＩＩＩＩ線を有する円筒状の
回転子６０が配Ｗ、されている。この回転子６０は円筒
状本体／、、？の端部に固定された第１および笥、２　
ｏ）端部拐４／、／；コを有する。第ｌの端部材６／は
その而に中心開口Ａｈａおよび周辺溝Ａ／ｄないしＡ／
（５を有しており、これら周辺溝はそれぞれ溝９６（１
ないし９６ｇに直接対向して配置されている。磁気借造
ＳＯ内で、円筒状のスロツ）４／ｂが円筒状スロットＳ
３に直接対向して設けられている。

同様にして、磁気構造ＳＳにおいて、一連の周辺溝Ａ、
ｉｄないし６４８か６’ｊりＰｕｒｌないしダｇｇに直
接対向して端部材ルーの面に設けられている。円筒状の
スロット３ｑに直接対向して円筒状のスロツ）＆、２ｂ
が設けられている１、磁気構造ＳＯおよび端部利６１は
」１：に、溝ダ６ｄないしりＡｇおよび６／ｄな１ハし
４磁ｇによってエア・ギャップク７に集束される（１１
′ｃ束と共に、回転子ｔθに対し半径方向の心出し力を
発生する磁気回路を構成している。同様にして、磁気構
造ＳＳおよび第２の端部材ル６２が、磁気回路を形成し
ておって、溝’Ｉｇｄないしりｇｇ、および６．２ｄな
いしＡ、２ｇにより同転子６θの半径方向の心出しが達
成される。

好ましい具体例においては、イ［＆極片４’／；ａない
し１ＩＡｃ、’Ｉｇａないしｌｌｇｃならびに？ＩＳ／
オｄよび、ｆ）　Ｊの端ＦｄＳ４ｆｌ’　６　／　ｌ　
Ａ　−２Ｉｔ鉄から造られている。

回転子ＡＯの本体Ａ　３１：Ｉ：、回転チル０に対して
高い回転１ｄ性をｑ、えろ大径部もしく　ｔＪ、フライ
ホイール（はずみ車＋’ｆｌＳ　）　ｂ　ｓを有してい
る。回転子本体６３は非磁性材料から造られでおって、
所望の慣性効果を得るために高ｌｓｆ！ｔとすることが
できる。

好ましい実施例にｔｄいてｉ＋；ｔ、　　７ライボイ一
ル部６ｊの上ｊｆｌｊ　ｌ、　Ａには、ガラス・エボギ
シ樹脂から造られている目盛リングＡ７が設けられてい
る。特に第３図に見られるように、一連の交互に光を反
射したり反射しない部分を形成するマークもしくはスト
ライブＡｇ（全てのものが図示されているわけではない
）が、目盛リング６７０面Ａ９上に該リングの外周に阿
接し、て配置されている。好ましい実施例においては、
この目盛りフグ６７は、その周辺を取巻いて等間隔で配
置されて幅がそれぞれ約／ミル（０，０２界ｍｍ）であ
る’１０９６個の反射性の銅片を有しでいる。これら鋼
片は、高反射度が得られ之）ように鍍金してもよいし、
或い（・ままだエツチングぞの他適当な方法で直接面６
ｑ上に形成することができる。

回転子の縦軸に対し半径方向における運動ならびにｆｔ
−（ＩＭｌ＋を横切る方向の軸を中心とする回転に対し
て上述の４１気支持ｔよ安定している。この磁気支持な
よ、円筒形の’ｉ’ｉｌｌ線を中心とする回転番こ対し
ては中性である。言い換えるならｊｌ」：、回転子１０
はそれ白身の軸ｉ−！４を中心に自由に回転することが
できる。しかしながら、この信・ｌ気支持は、同筒軸線
に沿っての運動に対してＩｃｊ不安定な自由度を有して
いる。この自由度は、磁気構造夕０の中央凹部７３内に
配置された検知コイル７２からなる位置検出器７１なら
びに第１の端部側６θの中央開口Ａ／ａの拡大開口？ｊ
４こ配置されているアルミニウム円板？ｌＩを含む會ピ
動サーボ位置制御部７０によって安定化される。

第グ図をも参照するに、検知コイル７２は、発振器／検
出回路７６の帰還路に接続さ第１て一ハる。この検知コ
イル７．２は、中央四部７３７）ＩＧこ配置されている
ねじ切りされたス１ノ一フ゛ｇｏを通るリード線７９に
より発振Ｕ　／検出回路７Ａに結合される。発振回路７
乙のＱけ、検知コイル７２に対するアルミニウム円板り
ｌの近接度によって決定される、発振器／検出回路７６
は、演算増幅器７７の非反転入力端に供給される出力信
号を発生する。該演算増幅器の出力信号が、アルミニウ
ム円板７ダと検知コイルツノとの間の距離を表わす尺度
となる。

演算増幅器７７は、サーボＴｒ！、ｔ＋絆に沿って電気
的減衰を与えるための位相進み回路７ｇを有する。演算
増幅器７７からの信号は、回転子の支持を制御するため
に、磁気栂造Ｓθ、ＳＳによって発生される磁界を制御
する目的でコイルＳコ、３７に供給される。このように
して回転子は、その軸１腺だけを中心に運動するように
規制され、他の種類の運動は磁界の変更に起因する渦電
流によって減衰される。

回転子６０は、固定子磁石４（９，ｌＩ＆ならびに磁気
コイルｓ、２．！ｆｔによって設定される？Ｉｔ’（界
の相互作用により生ぜしめられる吸引力により磁気構造
ｓｏ、ｓｓ間に支持される。この描造形態によれば、後
述するように、磁気栴造！；　０１　！ｉ　！ｉによっ
て設定される磁界が良好な磁気対称を有する限りに才６
いて、回転子１０に対し実質的に摩擦のない支承が得ら
れる。特に第３図に見られるように、一連の交互に光反
射性および非反射性の部分を形成する一連のアークもし
くｖよストライプが、回転子ルθの百６１上にその外周
に防接して配置されている。好ましい具体例においては
、回転子シ」ニ、回転子の周辺に等間隔で配置されてそ
れぞれ幅がｌξル（０，０２３’ｌ　ｍｍ）のグｏｑｂ
個の反射性１片を有する。

これら銅片は面Ｓｌに直接鍍金して高度の反射率を有す
るように形成することもできるし、あるいはまたエツチ
ングその他の適当な方法で面Ｓｌ上に直接形成すりこと
ができる。

固箪子ｌ／、Ｏに対する回転チルθの回転変位は、固定
子り０に取付けられているＬＥＤ　（発光ダイオード）
ｇｑとダイオード検出器の形聾にちる一対の光電検出器
ｇＡ、ｇｇとを含む光学的検知装置１１３によって検知
される。ＬＥＤはストライプｔｇの近傍にある回転子の
面６９の部分を照射する。ダイオード検出器ｇＡ、ｇｌ
ｌは、面４９の特定の部分からの反射光の存在またシよ
不在を検知してそれに応じた出力信号を発生ずる。

検出器ｇ乙、ｇｇからの信号は、やはりｌ：ｊｉｌ　’
ｉ（７子９０」二に配置１ｔされている論理回路９θ（
第一図には図示せず）に供給される。この論理回路Ｑ」
、固定子の角度変位またｄ、変化率を表わす信かを発生
する。

ＬＥＤ　ｇ　ｙ　＆−１，、少なくとも、光反射性部分
および非反射性部分を相合ぜた幅に亘って照明ずべきで
あろうダイオード検出器ｇＡＴｇｇの視野は、光反射性
ストライプの幅に（／±／／２）を乗じたものに等しい
大きさとすることができる。

特にストライフ゛ｔ８の中高にｌ−を乗じたものに等し
い視野が好ましい寸法である。言い換えるならば、ダイ
オード検出器１１Ａ、ｇｌ；は、ストライフ’Ａｇ０）
幅のｌ−倍の大きさの視野もしくコ はフィールド内で光反射性ストライブ６ｇの存在を検知
可能であるべきである。さらに、ダイオード検出器の視
野はストライプ６ｇの幅の／／２の間隔によって分部さ
れている。

光電検出器ｇｔ、、、ｇｇの利得ｔよそれほど間服に＆
、］ならない。即ちこの利得は、光反射性ストライプｔ
ｇが視野内の任意位１７．　’ｉ占める時に該光反射性
ストライプ６ｇの存在が検知されるように設定ずれ（・
丁よい。例えば、ストライプの存在は、該スト）イブの
前縁がダ・ｆオード検出器の視野内に入ると直ちに検知
ずろことができるようにしたり、またストライプの実質
的に全幅が視野内に入った時にのみ検知するようにする
こと１．できる。

コイル３．２　、　＃；７は、回転子ＡＯのＩＡｈ方向
位置を制御するのに用いられるばかりでＩｔＡ’、　ｆ
ｚ　＜、磁気支持をがシ勢して、回転子を「閉込？ｉ）
る（ｃａ、ｑｅ）　Ｊ　、即ち回転子を固定子りＯと接
触状態にするように付勢可能である。コイル！２．！；
７は、せん孔調査装置で測定を行う前に、回転子ＡＯに
対して既知の状態を設定するのに用いられる。

例えば、第７図に示したプローブもしくは探り■；をせ
ん孔内に下降する前に、回転子６θを、基準もしくは初
期の方向に向けて整列するようにして固定子＜１０およ
び検知プローブ、２．２で閉込め、該基準もしくは初期
方向に閂して静止状態になるようにすることができる。

その場合、コイルＳ−，！ｉ７は減勢され、その結果と
して回転チルθは固定子りθ内に実夕′（的に摩擦を伴
わない仕方で支持されることになる。この時点で、回転
子ＡＯを、固定子グθに対して遅い一定の速度もしくは
変化率で回転して、磁気支持により設定される磁界の変
化の影９Ｖを最小限バ（に抑えたりあるい−ｔよまたプ
ローブ、２２および固定子ａＯに対して静止状襲に留め
ｌ；ｊ（＜ことができる。後者の場合には、上記一定の
こ（化率＆、、ｌ：　＞Ｗに等しい。い１“れの場合に
も、基準フレームが設定されて、このフレームに対し後
のｙｌ！ＩＪ　Ｔｒｉが比較される。なお、ここで術藺
［基皐フレーノ・、１とは、回転および静止基準フレー
ム双方を包摂する意図で用いられている。

検知プローブもしくは探り部ユ２は、そこでせん孔、２
０内に下Ｍ＋され、その間、検知プローブ、２．２は秋
ん孔、２０のケーシング２／内で基準方向から回転する
ことができる。−７−の結果としで、固定〕−グθは回
転子６ｏにス・１して、上記一定の変化率ど←１、異っ
た速度で回転せしめられる。

このようグ回転が生１゛る速度に［、ストライプ／、ｇ
、ＬＥＤｇ／ＩおよＯ′ダイオード検出器ｇ乙、ｇｇか
らなる光学的検知装置によって検知される。

第Ｓ図をも参照するに、固定子ｑθと回転子６θとの間
に相対運動が生ずると、ストライプはＬＥＤ　ｇ　’Ｉ
および検出器＆／、、ｇｇの下側を通ｊ弓して、該検出
）Ｉｇを交互に導通および不ａ通にせしめる。これら検
出器ｇＡ、Ｊｉｇは、それぞれ一つの比較器９６．９ｇ
の反（′へ入力に結合されてい／、）。これら比１ｆｊ
ｒ　＋ｌｊｆ　１．Ｊｌ、その非反転入力端に基準電圧
ｖｔｂを受ける。比較器（・よ、高レベルの論理状態お
よび低レベルの論理状部間で切換り、検出器ｇＡ、ｇｇ
の切１匁に応召して出力信号Ｄ／、Ｄ、２を発生する。

閾値ｖ、、＆」１、課った信号発生を阻止するために、
回転子ＡＯの非反射性部分の検知から生ずるダイオード
検出器ｇｔ、、ｇｇの期待されるノビ大の出力よりも太
き（すべきである。さらに、この閾値（、−（、広い電
圧および温度変動が許容し得るように選択ずろことがで
きる。

比較器９６．９ｇからの出力は、イクスクルーシブ・オ
ア争ゲート１００で論（Ｉｉｔ結合されて、それにより
クロック信号が、一対のＩ）　７リツブ・フロップｌθ
λ、１０グ　およびｎ１数器１０６に供給される。比較
器？／、、９ｇからの出力Ｄ／。

０．２は、Ｄフリップ噛フロップ１０２．　ＩＯ’ｌ　
の入力端にそれぞれ印加されて、イクスクルーシプ響オ
ア９ゲート／θ０からの正になるクロック信号の前縁に
より該７リソプ・７０ツブのＱ出力端に伝達される。

フリップ嗜フロンブ１０．２．ＩＯ’ｌのＱ　ＪＩＳ力
唱からの信号はアンド・ゲート１０ｇで論理結合されて
、次式で表わされる論理機能を実現するための論理回路
／１０に供給される。

Ａ−Ｂ　　−ｌ−Ａ・Ｂ 士武中、ＡおよびＢに１：回路／　／　０に幻する入力
Ｃある。ｊｌＱ理回路／／θに対する八人力（ハ）“ア
ンド・ゲー　１・７０ｇの出力にキー１台され、他方Ｂ
入力はＬｂ　’ｌ’Ｚ　ｎｅｉ　ｑ　ｂからの出力ＤＩ
に結合される。

しプこがりて、論理回ｙ’、６　／　ｉ　ｔ）の入力は
次式で表されろ。

Ｔ、１ＡＲＴ（Ｔ）／・Ｄ、２）・Ｉ）／　４−　ＬＡ
ＳＴ　（ＤＩ−Ｄ、２）・Ｔ）ｌ上式中、ＬＡＦＪＴ（
ＤＩ）およびＬＡＦＩＴ（Ｔ）ユ）は、それぞれ、Ｄフ
リップ・フロップ／θ、２，１ｏｉｉからの出力全表す
。

論理回路／１０からの出力は、そのディンタル出力借上
−によって表される数を増分またｉｄ：減分するために
計数器のアップ／ダウ；、ｙ　（ＵＰ／ＤＯＷＮ　）制
御部に供給される。

次に第Ｓ図に示した回路４：、２４”　１図に示したイ
バ号Ｄ／およびＤ２ならびにクロック信−号を図解する
タイミング・ダイアグラムと関連して説明する。ダイオ
ード検出器ｇ５ｇｇのうち一方が（ｂ１転子４０から反
射された光を検知すると、該ダイオード検出器は導１［
ｊｊする。したがＱて対１己の比較器９６まン゛こｔよ
りｇの反転入力？：ＩＡに結合される電圧は降下し、該
比１咬器の出カケし２て高レベル状態に）ｔしめる。

例えば、第６図の左側の部分のター（ｉフグダ・ｆアゲ
ラムに示すように、第４７図に７Ｊ：　’す回転子が固
定子に対１〜て時計方向に運動すると、検出器ｇ６は光
反射性部分のイイー在ｋ・検知し、他方検出器ｇｇは非
反射性６１−分の／っ全回出する。

比ｔｉｔ器？６からの出力が高レベル状ＭＷとなる時点
は、時点Ａで表されている。

時点Ａにおいて、クロック・バフレスが発生艮れ、この
クロック・パルスでフリップ・）「１ッグ１０コ、１０
ゲのＱ出力は、時点への前に存在していた比１１ＩＩ之
器？　／、　、　９　ｇの出力Ｄ／、１）、２の状態全
取る。即ち、これら２つのフリップ・フロップの出力は
低レベルとなる。この時点で、ＤＩの状態は高レベルで
ある。

したがって、次の論丹式がら明らがなように、論理回路
／ｌθの出力に」−高レベルである。

［ＩＦ’／Ｉ’）Ｏ’＋’＋ｌＩ　＝　（ｏ−ｏ）　−
−／　−１−”（ｒＯＪ　・／二θ十ｌ ：！／ し７’ｉ−カー）　’−ＣＬＩＰ／ＤＯＷト丁（７ッ’
、ｆ／ダ”　ン）　ｔｉｌＪ　ｆＭＩ　ｆｔＪ号で、別
数器／　０　／　ｔ；Ｉ５、イクスクルー／ブ・オア・
ゲ−ｌ−／　００からのパルスケｉ？Ｈ分１４１’ｊｉ
“７す６゜時点Ｂで、検出器ｇｇけ光反射性部分音検知
し、し７たがりて比較器ｑｇの出力は高レベル状ｊ（，
１−Ｈ、ｌ二なる。ダイオード検出器ｇ６は、依然、光
反射性部分音検知しでいるので、イクスクル−７）・」
ア・ケートｌｏθの用カは低レベル状態になる。

時点Ｃで、検出器ｇ乙は非反射性部分全検知し、ｉ−た
がソて比軟器９乙の出方は低レベル状、ｙ、、ｌ’ｉに
なる５、イニこで、ｉ白、ちにイクスクル−／ブ・オア
・ゲー　トｌθ０の出カＨ高しベル状卯ドア、’、）９
で、計ａ器／θ６にクロッ、り・パルスを与え７、）。

コノ時点テ１、ｔＪＰ／ＤＯＷＮ制御信号ｉｄ　−Ｆ記
の計？７式から明らかなように高レベル状態ｚ態に在り
続けろ。

Ｕ　Ｐ／］）ＯＷＮ　：（／　−／　）　　・万→−Ｃ
ン丁ン）　・θ＝　／　　＋　　１） −／ したがりで、ｍ数器はクロック・パルスケＪ（／ｉ　分
計数し続ける。

時点Ｊ〕で、比ｉ１＋％ｊ器ｑｇがらの出力ｃ」、検出
器ｇｇによる非反ＩＪＪ性部分の検知ｒ（起因して低レ
ベル状態に落る。したかりてコっの比１１：２器９１．
。

９ｇの出力は低レベル状態になる。次いで、（θミ出器
ｇ６は時点ＴＩｊて光反射性部分の存在を検知する。仁
の時点から、土に述べ／ζ−リーイクルが繰返される。

第３図でシて、回転子ル□がシー１定子１１０に対し反
時計方向に１目１転すると、ダイオード検出器ｇｇによ
り光反射性部分が最初に検知されろ。

したがってＵＰ／、１）ＯＷＮ制御１ハ号は、次式で示
すように低レベル状％’４　ｆとる。

ＵＰ／ＤＯＷＮ　　；　　（θ・θ＞−’ｏ　＋　（−
δ　乙６−）−ｔフ＝Ｏ十〇 二　〇 この結（（〕としで、削数数冊カイ八けにょ′−Ｊ　’
を表されるしくｒ↓、イクス・クルー　ンブ・オア・ケ
ート／θθにより”老生される各クロック・パルス毎に
／−）り減分ｉ〜ｔ１４）。ここで、Ｔ、Ｉ　Ｉ）／１
）ＯＷ　Ｎ制御化はり；Ｉ：、、　Ｉｊｉｌ握ｒのＩＪ
、？計方向の回転が生起するまで低レベル状態に冒・ｔ
イ）点Ｃ（注意びれたい。

好４しい’ｉ−’：　７ｉ１１ｉ例においてに１、泪数
冊／θ乙の太ささならひに回転子ＡＯの面上に配置され
るストライプの２．りｔま、固定子ｑθに対する回転子
の１回転でｆｉ−ｌ数冊が満杯になり該帽−数冊が零に
リセットさＪ′＋ろように選択される。

唱数冊／θ６の出力は、＃ｌｌＪ戻がイｆわれる前で（
２かも１１１目し一１子Ａθが初期位１（ｔに対して体
市状態ンＣ留−千一）−Ｃいる時に苓に設定して、それ
により測定中計数器１０４の出力が、検出器ｇＡ、ｉｔ
ｒｇを横１．；ＩＪ−、Ｌ）だ光反射性のストライプ（
またはその代りとして非反射性の部分）の数ヶ表すよう
にニすることができる。ストう・イブを互いに等しい角
度増分で配置することにより、初Ｊ４Ｊ］の角既位１１
当に対する酪知プローブ２．２の７′ウシングの角度変
位の測定数を容易にｆシすることがでさよう。

１シ１１えは、データ・ゾロセツリ゛、２７ケ」１、イ
ｌ羨９器１０４の出力に、隣接・ｔろストライプ間の角
［埃距際全乗じて、角度雪イ９の表示を君ｔろ３しりに
プログラムしておくこと充てきる。

さらに、計数器ｌθ６の出力の最丁位ビットに現れる信
号の周波数を、回転子Ａθに対するハウジングＩＺユお
よび固定子グθの角度変位の変化率の表示として用いる
ことができろ。回転子４０が最初せん孔のグー７ング、
２／に対し艶面していた３局合には、この出力はケーシ
ング２／に対する感知グローブ、２２のハウシングの角
速度に比例する信号周波数となる。

測定を行う前に、回転子６ＱｆＫ：、（基準イ）シくは
初期位置に対して最初停止していた）同定子に対して一
定の速度で回転させた場合に姐、感知プローブ２２のハ
ウジングＩ７！、！がそのＩＢ期位置から回転しない場
合に、計数器／　０　／、の出力＆″ｉ第１の予め定め
られた固ｃＷ数本Ｌ　＜　＆」速度で増分または減分計
数を行う。しか（ッながら、ハウジング＜／、２および
同定子ｑθが初期位置から１丁１１転する」ん“５合に
仁［、計数器ＩＯＡの出力は第１の周波ｌ′＜々−奴な
テ、〕た第２のＩｈ１波数凍たは速１８−でＪ’ｔ”ｆ
分計／こＣ７１減分８１数ケずろ。この４４″１合、第
１および８＋、７の７１１１間の差し１：、検知プロー
ブ、！、２のハウジングの角用゛変イτンのψ：化率に
比例する。

ここで述べている実施例において角度変位寛／ヒはその
変化率のｙｒ腎示番−１１、吊り図の回路から幾つかの
仕方で得るとＪ：ができる。例ｆ、、　ｉｄ、速度もし
くＬＹ変化率情報Ｖ１、予め定められた周波数に等しい
周波数ケ有する［ｄ号ケイｊ５ヰする基・イ＋Ｓ発振イ
＜２用いることによりイ（することがでへる。〕１１ミ
ー、へ発Ｊ辰器からの出力ならびに計数器ｌθ乙の郁ド
位ビット出力は、ディジタル出力信号を発生する周波数
計数器に供給ｌ１１、そし７て該ディジタル出力信号全
ｔＳ　：→口器で結合して速度情報ｆ　４ｉ！すること
かできる。この減算器はまた、偵分器に結合（７、この
積分２ｇで、グローブもしくにｔ探（〕部り、２（Ｔ−
ぜん孔内にＦ降する際にイ］−する角５ｙ　″Ａ−位月
を表す信号を発生することができる。

ｒｊＪ度変位情報をイ）７ろ別の方法と１．て、［情間
軸（時間ベース）を得るために固定子ηθに９’；Ｊ　
ｔ。

一定の速ｊ焦で［９１転子乙θ（Ｉ：１梱転さぜ、上１
Ｎｌ−：時間ベースもしくは時間軸金柑いて７Ｍ、接角
度変位ケ測定することにより設定される予め定められた
周波数ケ利用ｒることができる。例えは、回転子が、向
定子ケθに対しく’　／　Ｏｒｐｍの一定の速度で回転
忙しめらｉする９４合には、該回転子は４秒毎にｔ完全
−１転を完結する。したがって、計数器１０６からのＬ
ｌ’！、：定の出方、例えＣよ敞１−／θ０θＪに対応
する信号が、固定子に対するｌｉ＋ロリに子の初期（ψ
１転速ＩＷが維持されている限りＡ−１、ニジ４１．＃
にイ↓；′られる。そこで、この４秒の時間ベースを月
１いて、！時定の出力（即ち／θθ０）の発生で始まる
乙１す・間開でタイミング金とり、該６秒回間の終時に
ｆｉｌ数滞／θ６の出力を取出すことにより、角１焦変
位？測定することができる。／θθθがらの変化数にス
トライプ間の角度距離を乗じた大へ埒が、フＤ−フ２　
、：）、の初期位置に対する該グローブの１１−１度変
イσの尺１川となる。

このように１７で角速度情報’＋・＃ｊｆろために、町
コのタイマヶ用いて、回転子４θが／完全回転を完結す
るのに要する時間をｉ［Ｉｌｌ　’ｊｉｆ　ｔ−、でも
よい。

これに史”する時間もり、　＜　ｒ、ｊ：　１１１間の
長さを周波数１１１１幸１番に変換して、基準局１！数
（このＢ；ｌｊでは１Ｏｒｌ−’ｍに対応するｉｌ数数
冊０４の出力の周波数）と比較し、十〇Ｌ１期間中にお
けるセーん孔内のハウシングｌｌコの平均角速度の尺度
ケ得ることができる。

一１４乙？ジューサ（級Ｊ丸臘ユｙと１丈引上に述べた
原理ケ利用する満足な装置酋ン二製作するためには、次
のような設計基準もしくは事項を充分に考慮する必要が
ある。

ｌ）線形加速能力 Ｊ）磁気支持の対称性 Ｊ）　回転子の高速相削回転に訃ける空気１Ｆ（杭、お
よび／／、）最大論理データ速度 第１番目の事項と関連して、同定子および回転子磁石の
反発Ｑζ、よって発生さＪしる支持力を−で表わすと、
トランス／ニー　リ゛が・−〆＆Ｊ　（Ｉる回転子軸線
方向の加太加速世は、Ｆ、１７ｍに青し７い。

ここでｍけ回転子の質１−，４である。したがってトラ
ンスジュー−りの加速能カケＪ１φ大にするためには、
固定子磁気回路ケ強磁界を発生するように設計すイ）こ
とが望まし゛い。しかしながら既に述べたように、回転
子シｊ二非対称の磁界によって生ぜしめられるイＭ’　
＋Ｊｐる効果もしく　ｒｌ　ｒ；　ｑ’＋゛ｆ平７け化
するために充分な回転慣性を有するように相当重く設計
すべきである。したが−ジで、装置の線形加速能力と回
転子の厳密にそれ自身の１１°ｌ　ｊ＝′ｌ：下で動く
能力との間に妥ＩＧ６を計らなけれｄ：ならない。この
上″）な妥ｌ’６ｊ　ｆｌ、ｉ、磁気ｆｌ”ｉ端部Ｓθ
］？よびＳりによって発生される磁界の対称性に関する
第コの設計基準もしくは要件が６（Ｉ４されろ場合には
、線形加速能力が大きくなるように解決することができ
る。いずれにせよ、Ｆｍ／ｍは有用な装置を得るために
は、１ｇよ、りも大きくなければならない。

第ユの設計基工ももしくは要イ′目ｊ゛回転子ｔ、ｏ２
中）し・とするイｌｕ（界の対称性に関するものである
。

磁界が非ダ」称勾配成勿會翁すると、回転子６０が静止
ｊる（ｊｔ−ｔｉｅイで同定子に対し角度位置が生ずる
。この間ｊＩ！１は、回転子に充分介質柘１付与し、か
″）（または）測定を行なう＾ＩＪに固定子を回転させ
て、Ｎ転子の回転慣性で非８−形磁界勾配に、ｌ、り生
ぜしめられる４憂乱を克服もしく柑平均化相殺すること
により解決できよう。このようにすれば、支持磁界が不
均等でありでも、正確力測定を行なうことが可能となる
。

他方、回転子＋Ｈ１線含中心とずろ磁界の均質性が良＆
Ｙである場合には、回転予感０ｉｌ″ｉ、実質的にそれ
自身の偵伯、たけに応答し２て自由に回転する。したか
りて、回転子＆ｉ測測定前に定速度で能動的に回転びぜ
る必宛（・」なく、シかも回転子の′８山ｌを１．ｈ：
少ずろことができ、その結果としてトランスジユーザの
ＭＡ形加速能力が改餌される。

第３の設置ｆ１基準も（７くは要件は、回転子が固定子
に約して回転する除に回転子に作用する空気抵抗に関す
るものである。回転子Ａ０の表面はこのような空気抵抗
作用全減少するプこめに完全に平滑にずべきである。こ
れと関連［，２て、目盛リング６７０而乙ワ上に配置さ
れているストライプは、４工気抵抗を最小限にするブζ
めに無り７゜し得るほどの厚さとずべきである。この設
泪姑準と関連する目的は、回転子が固定子に対して回転
する際空気の無視１〜得る１１どの変位数による抵抗以
外の抵抗を阻止するような形幅ヲ有する回転子を実現す
ることである。

固定子が振動すると、ｒ＝１転子ＡＯは、磁気（′ｊ４
造部Ｓθ、　Ａ−ｓ間のギャップ内で動揺し得る。そう
した場合には、回転子の所与の速１隼において、空気抵
抗の結果として慣用のシャイ「１で生ずるような角度ド
リフトの発生が起り１４Ｉろ。しかしながら、本発明の
トランスジユーザ１ｌ−１小さい相対角度変化率を検出
するのに用いられるものであるので、空気抵抗により導
入される誤差は無視し得るほどにする必要がある。実際
、回転子と固定子との間の空気は、固定手内での回転子
の動揺運動を減衰し、磁気構造Ｓθ、５左間での回転子
の心出しを助ける。

論理データ速度に関する第ｑの設計基準もしくは要件は
、主として、回転子４０と固定子／ｌＯとの間における
高い相対回転を許容するのに適した↑Ｉｔ’子的要集的
要素することと関係がある。回転子が固定子に対して回
転すると、論理ゲートの切換が行なわれる。第９図に示
した装置に低電力ＣＭ　ＯＳ回路を用いれば、ｌメガヘ
ルツ（ＭＨｚ）よシ若干低い切換速度が可能となろう。

さらに第９図に示したフリップ・フロッグ１０２゜ｔｏ
ｐば、論理装置の動作速度を増加するために、イクスク
ルーシプ・オア・ゲートｌＯθからのクロック信号の前
縁によりてトリガされる。ここで述べた好ましい実施例
の場合のように、目盛リングがその面に配置されたｌ／
、ＯｑＡ個のストライプからなる場合には、最大限／３
０００ｒｐｒｎの回転速度を検出することができる。し
たがりて本発明の装置は、せん孔調査装置で出合うと予
想されるような速度を越える速度で生ずる回転変位全測
定することができる。

第１図は本発明のトランスジユーザを用いることができ
るせん孔調査器具金一部除去１〜で示す図、第２図は本
発明によるトランス／ユーザの断面図、第３図ｔま第２
図に示した回転子の平面図、＠１図は第２図に示した回
転子のｉｍｌ＋方向位置ケ制御するための回路ケ示す回
路略図、第Ｓ図は第２図に示（、また光学的感知装置の
出カケ検出するための回路の回路略図、そして第４図は
第４図の回路によって発生される信号のタイミング・ダ
イアグラムである。

コＯ・・せん孔、ノド・ケーシング、１．２・・検知プ
ローブ１．２１１．２ｇ・・トランスジューサ１．２Ｓ
・・ケーフ゛ル１．２６・・データＩ己憶装置、コク・
・データ・プロセッサ、３θ・・キーボード／表示表置
、ｌＩｏ・・固定子、／ｌβ・・ハウジング、４４（、
’ｆ’、！−・・永久磁石、ケア・・エア・ギャップ、
ｌｌｇａ、Ｉｇｂ、ｌｌｇａ、１ｌｌｒａ。

ｑ６ｂ、１ＩＡｃ・・強磁性磁極片、ｔ／Ａｄ　、　１
ｔＡｅ　。

ＱＡｆ、ＱＡｑ、’Ｉｇｄ、ｌ１ｇｅ％Ｉｇｆ、１１Ｋ
ｇ、、４／ｒ］　。

ｂｌｏ、Ａ／ｆ、６１ｇ、Ａ、：２ｄ、６．２ｅ、乙２
ｆ、乙ユｇ・・（１ヴ１、ｓｏ、ｓｓ・・磁気構造、Ｓ
２．り７・・コイル、３３，３ＪＡ／ｂ、Ｓ９．Ａユｂ
・・スロット１、ダ６・・円筒状本体、ＡＯ・・回転子
、４／ａ・・中心間ｉ−１，／、　？・・目盛リング、
Ａｇ・・ストライプ、７θ・・ザーボ位置制御部、７．
２・・検欠１コイル、７１Ｉ・・アルミニウム円板、７
６・・発振器／検出回路、７７・・演算増幅器、７ｇ・
・位相進み回路、７９・・リード線、ｇｏ・・スリーブ
、ｇ３・・ｙｔ−、学“的検知装僅２、ｇ５ｇｇ・・ダ
イオード検出器、ｇｌ／・・発光ダイメート、９０．／
１０・・論理回路、９１．．９ｇ・・比較器、１０θ・
・イクスクルーシプ・オア・ゲート、１０１．・・Ｈ１
数器、１０２．／θダ・・フリップ・フロップ、ｌｏｇ
・・アンド・ゲー１−　。

ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　５ ΦＶ ＦＩＧ、　６ ｃｗ　　　　　　　　　　　　ｃｃｗ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　基準位置に対するせん孔ｄ、１１査う春霞の
   ／％ウンングの角度位置を検知するために、回転子と、
   前記ハウジングに固定された固′ｉｉ！子と、前記固定
   子に対し前記回転子が単一の軸線を中心に回転するよう
   に規制して前記回転子を前記固定子内に磁気的に支持す
   るための手段と、回転Ｑ’ｌｌｌ　線を中心とする前記
   回転子のｊ１１動を検知して前記ハウジングの角度位置
   の表示を発生ずるための手段とを含むトランスジューサ
   。 １２１　　検知手段が、回転子の１つの面上に配置され
   た複数のマークを含む特ｇ’ｔ’　＃ｉ’ｌ求のｆ’ｌ
   Ｅｉ囲第７項記載のトランスジューサ。 （３）　　検知手段がさらに、回転子上のマークを光学
   的に検知するための手段を含んでいる特許請求の範囲第
   ２項記載のトランスジューサ。 （４）　　光学的検知手段が、マークの−ｊ、’、：：
   ｊｉを照明するだめの９０光ダイオード゛と、照明され
   たマークを検知するための光電検出器を含む？！′許請
   求の範囲第３項記載のトランスジューサ。 （５）　光学的検知手段が、発光ダイオードおよび第１
   の光電検出６；Ｈと共に固定子に数句り゛ら（ｔで該第
   １の光電検出器の視野から７つのマークの幅の一分のｌ
   だけ変位した視野を有する第一〇光電検出器を含む特許
   請求の範囲第１項記載のトランスジューサ。 惧）　光電検出器の出力を検出して、基へ゛−位「ｔに
   対するハウシングの角度位置を表わす出力信号を発生す
   るための手段を備えている特許請求の範囲第Ｓ項記載の
   トランスジユーザ。 （７）　　各光電検出器が、マークが硯シｉｆ内にある
   時にパルスを発生し、そして検出手段が、光電検出器か
   らのパルスをゲートしてクロック゛パルスを発生ずるた
   めの手段と、該クロック・パルスを計数［２て出力信号
   を発生するための手段とをＪ↑む午＋？　１１・＾青水
   の範囲第＆　、１貝、）４載のトランスジュー−リー９ （８）　　倹ｕ！を手段がさらに、Ｉ＋’＋Ｉ　４１：
   　、＋・ｃ：対する回転子の回転方向を表わゴ制御信号
   を光中するた゛）の手段を含み、そしてクロック・パル
   ス計数手段が前記制御信号発生手段に結合された制御入
   力を有し、それにより前記クロック・パルス計数手段を
   して、前記制御信号に応答し出力信号を増分または減分
   せしめる特許請求の範ＩＭｆｆ！７頂ｄ己載のトランス
   ジユーザ。 （９）磁気支持手段が、第１および第一の１πｅ間配置
   された磁気梅漬を備え、回転子が該イト次気構造間で支
   持される特許請求の範囲第１項記載のトランスジューサ
   。 ａｌ　　磁気支持子［父が、磁気借造によって発生され
   る磁界を遮断し、それにより回転子が回転子軸糾）を中
   心に固定子の運動に応を［１、て運動することを可能に
   する手段を１ｉｆｔえている特許請求の範囲第９項記載
   のトランスジューサ。