JPS63236902A - 距離を無接触で測定する装置 - 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〉 本発明は高圧部分に接続された高圧電極および目標物を
表わす接地電極から構成された測定火花ギャップ、また
は高圧電極および接地された基準の、発振器と高圧部分
とからなる高電圧発生器によって生じた脈動する火花放
電によって、対象物と相対的に移動可能な目標物の少な
（とも１つの輪郭から対象物（作動装置）までの少なく
とも１つの距離を無接触で測定する装置であって、放電
経路を検出するため少なくとも１つの火花ギャップの電
流回路にセンサが設けられ、このセンサは、この火花ギ
ャップを通して火花放電が生じた場合にパルスを発生し
、このパルスが、距離に応じた信号を形成する評価装置
において適切に評価されて装置と結合可能な対象物の追
従に使用される形式のものに関する。

〈従来の技術〉 測定火花ギャップおよび基準火花ギャップを有する上記
の形式の装置は公知（西ドイツ特許第３５１３７９９号
明細書、特に第２ｂ図゛）であり、この装置によって、
対象物、例えば作動装置と直接結合された高圧電極と目
標物との間の維持しようとする距離が測定され、万一距
離が変動した場合／ｎ二内（、Ｗ　ｌ−１ｕｌｌ　Ｉプ
　；白ｊ■）舌ε九汀う甜す２ナレス（面７九である。

対象物と目標物との間の数カ所の維持しようとする距離
を監視する場合、この原理を使用して、そのような数個
の装置を並設することができるが、これは、例えば監視
しようとする２つの距離の場合、測定領域に測定火花ギ
ャップおよび基準火花ギャップからなる２つの電極装置
を設ける結果となる。しかしながら、これは、測定領域
における電極装置を小さな寸法にする必要がある場合、
および測定火花ギャップおよび基準火花ギャップを空間
的に近くする必要がある場合、構造上における重大な問
題点になる。

〈発明が解決しようとする課題〉 したがって１本発明の目的は、組立容積を著しく増大せ
ずに少なくとも２つの距離を測定することができるよう
に、上記形式の装置を構成することである。

〈課題を解決するための手段〉 この目的は、本発明によれば、請求項）の特徴部分に記
載の構成によって達成され１本発明の好適な実施態様お
よび発展形態は、特許請求の範囲の従属用に記載の特徴
によって示されている。

したがって、本発明による装置によって、理想的な場合
、ヂャネル当たり２つでなくただ１つの電極で足りる２
チヤネル形の”センサ”装置が得られる。この簡素化に
よってきわめてコンパクトな構造が得られ、さらに、電
極距離および基準距離を、１＋ｕｅ以下の距離測定がで
きる程度に小さくすることができる。

〈実施例〉 本発明の実施例が図に示されており、次に詳細に説明す
る。

第１ａ図および第１ｂ図から分かるように、高圧電極＋
１１によって目標物（４）の輪郭（４，１１までの距離
が監視され、高圧？ｊｔ極（２）によって目標物（４）
の輪郭［４，２１までの距離が監視される。一方では、
２つの高圧電極（１，２）間の距離が、２つの高圧電極
（１，２１から基準電極（３）までの距離より大きく、
他方では、全部の電極が、１つの火花ギャップを通して
火花放電が行なわれる際に形成される１つのガス空間ｆ
ｉｌｌ内にあるように、２つの高圧電極＋１．２）の間
に基準電極（３）が設けられている。この場合、第）の
高圧電極（１）から、アース（４，３）に接続された目
標物（４）の輪郭（４，１）までが第）の測定火花ギャ
ップ（１，＆ｌＦ）を形成し、基準電極（３）までが第
）の基準火花ギャップ（１，肝）を形成し、さらに、第
２の高圧電極（２）から輪郭（４，２）までが第２の測
定火花ギャップ［２，ＭＦＩを形成し、基準電極（３）
までが第２の基準火花ギャップ（２，ＲＦ）を形成する
。さらに、第）の高圧電極ｉｌｌが第）の高圧部分（５
）（変圧器）に接続され、第２の高圧電極（２）が第２
の高圧部分（６）に接続され、高圧部分（５）が接続線
＋５．１＋を介して、また高圧部分（６）が接続線（６
，１１を介して発振器（７）に接続され１発振器（７）
および２つの高圧部分（５，６１が高電圧発生器を形成
する０発振器（７）は分岐導線（５，１，ｌ）および（
６，１，１＋を介して、それぞれＡＮＤゲート（８）お
よび（９）を有するデマルチプレクサに接続され、これ
らのＡＮＤケート＋８１１１：ヒ（９１Ｌｔ、接！ａ線
（８，１１ｂヨＵ（９，１１を介してセンサ（１０）に
接続されている。

高圧電極（１、２１　は、発振″ＡｆＩ＋７１によって
発生され時間的にクロック周期Ｔだけシフトされた電圧
信号（７，１）および（７，２）の正のクロックフラン
クに応じて、高圧部分（５，６１を介して発振器（７）
によって交互に能動化さる。これは、先ず第）の高圧電
極Ｈによって、次に第２の高圧電極（２）によって、火
花放電が始まることを意味している。

火花放電が、第）の高圧電極＋１１から第）の基準火花
ギャップ＋１．旺）を介し、第２の高圧電極（２）から
第２の基準火花ギャップ（２，旺）を介して行なわれて
いる限りにおいて、これは、第）の高圧電１’！ｉ　＋
１１　と輪郭（４，１）との間の距離、および第２の高
圧電極（２）と輪郭＋４．２１　との間の距離が大き過
ぎ、したがって火花放電が、第）の高圧電極（１）から
第）の測定火花ギャップ（１，ＭＦｌを介し、第２の高
圧電極（２）から第２の測定火花ギャップ＋２．１ＦＩ
を介して生じるまで、距離が短縮されるように、追従装
置を駆動する必要があることを意味している。しかしな
がら、火花放電の急変は、センサ（１０）がパルスを発
生しなくなり、その結果、火花放電が再び対応する基準
火花ギャップ（１、ＲＦおよび／または２．ＲＦ）を介
して生じ、その現象が繰返されるまで距離が再び長（な
るように追従装置が駆動されたことを意味する。

センサ（ｌＯ）によって生じたパルスが、第１または第
２の基準火花ギャップを通しての火花放電によって生じ
たか否かを確かめるのに、デマルチプレクサのＡＮＤゲ
ート（８，９１が使用される。

それぞれのＡＮＤゲートに電圧信号１７．１）または（
７，２）およびセンサ（ＩＯ）のパルスが供給されるた
め、センサ（ｌＯ）のパルスが、第）の高圧電極＋１１
に対する電圧信号（７，ｌ）のクロック周期Ｔ、内に生
じたか、または第２の高圧電極２に対する電圧信号（７
，２）のクロック周期Ｔ２内に生じたかを、ＡＮＤＩＪ
能によって決定することができる。これに応じて、それ
ぞれのデマルチプレクサの出力端子に追従信号（８，２
，９，２１（０信号またはｌ信号）が生じ、この信号が
、この装置に接続された対象物（たとえば溶接装置の溶
接アームまたはロボットハンド）の対応する追従装置を
目標物に追従するよう駆動させる。

装置によって特に高い輪郭正確度が要求される場合、一
方において基準火花ギャップを適当に小さくシ、他方に
おいて高圧電極を比較的に近づける必要がある。この条
件を満たすため、第２ａ図および第２ｂ図に示すように
、２つの高圧Ｔｉ極（１，２）だけが使用され、第）の
高圧電極ｆｉｌから輪郭（４，１）までが第）の測定火
花ギャップ（１、ＭＦｌを形成し、第２の高圧電極（２
）から輪郭（４，２１までが第２の測定火花ギャップｉ
２．ＭＦ）を形成している。さらに、２つの高圧電極（
１，２）の間に基準火花ギャップを形成し、すなわち第
）の高圧電極（１１から基準電極（３）としての役割を
する第２の高圧電極（２）までが第）の基準火花ギャッ
プ＋１．旺）を形成し、第２の高圧電ｔＩＩｉｆ２）か
ら基準電極（３）の役割をする第）の高圧電極（１）ま
でが第２の基準火花ギャップ１２．　ＲＦ）を形成して
いる。基準火花ギャップを通しての火花放電が、測定火
花ギャップと同様に形成されるようにするには、双方の
経路が匹敵し得るインピーダンスをもつ必要がある。し
かしながら、高圧部分＋５．６１　　（変圧器）の二次
巻線は、かなりのインピーダンスを有し、例えば第）の
基準火花ギャップ（１、　ＲＦ）を通しての火花放電の
場合、高圧部分（６）の接地された二次巻線を通して、
およびその逆に、インピーダンスを通して放電電流がア
ースに流れる。したがって、このインピーダンスが２つ
の高電圧ダイオード１１２．１．１３−１１　によって
短絡され、その場合、高電圧ダイオード（１２，１１は
、第２の高圧電極（２）とアース（４，３）との間にセ
ンサ（ｌＯ）と直列に接続され、高電圧ダイオード＋１
３．１１は、第）の高圧電極（１）とアース（４，３）
との間にセンサ（ｌＯ）と直列に接続される。しかしな
がら、これらの高電圧ダイオードでも最終的に火花放電
の間において中性ではなく、小さなインピーダンスを構
成するため、この影響は、同じ特性を有する別の２つの
高電圧ダイオード（１２，１３１によって模擬され保証
される。この場合、一方ではダイオード（１２゜１２．
１１　、他方ではダイオード（１３，１３，１）の導通
方向が同じになり、高圧部分＋５．６）のそれぞれの極
性が対応し、高圧部分（５）が正の高電圧で作動し、高
圧部分（６）が負の高電圧で作動するように、高電圧ダ
イオード（１２）が第）の高圧電極ｆｌ）と高圧部分（
５）との間に接続され、これに対して高電圧ダイオード
（１３）が第２の高圧電極（２）と高圧部分（６）との
間に接続される。

また、この実施例において、高圧電１４［１，２＋は、
発振器（７）によって高圧部分（５，６１を介して交互
に能動化される。いま、火花放電が、第）の高圧電極（
１１から第）の基準火花ギャップ（１，１１Ｆ）を通し
て行なわれた場合、第２の高圧電極（２）は基準電極（
３）の役割をなし、その場合、放電電流がダイオード（
１２，ｌ）およびセンサ（１０）の抵抗を通してアース
１４．３）に流れる０次に反対に、火花放電が第２の高
圧電極（２）から第２の基準火花ギャップ（２，ＲＦ）
を通して行なわれた場合５第）の高圧電極＋１１は基準
電極（３）の役割をなし、電流がダイオード（１：１．
　ｌ）およびセンサ（１０）の抵抗を通してアース（４
，３１に流れる。しかしながら、基準火花ギャップを通
しての火花放電は、高圧電極（１，２１と輪郭（４，１
，４，２）との間の距離が大き過ぎ、したがって距離を
短縮するように追従装置を駆動する必要があることを意
味している。高圧部分の異なる極性によってその出力端
子に正パルスｆｌＯ，ｌ）および／または負パルス（１
０，２１が生じ、これが評価装置において、対応する追
従装置用の対応する追従信号ｆ１４．１．１４．２）に
変えられるため、センサ（１０）がこれに対する信号を
供給する。火花放電が第）の測定火花ギャップ（ＩＪＦ
）または第２の測定火花ギャップ（２，肝）を通して行
われる程度に高圧電極ｆｉｌ　または高圧電極（２）が
目標物に接近した場合、初めて正パルスまたは負パルス
がセンサ（ｌＯ）から生じなくなる。これは、追従装置
が再び逆に駆動され、この動作が繰り返されることを意
味している。

第３ａ図および第３ｂ図は、第２ａ図および第２ｂ図と
同じであるが、１つの高圧電極（１５）だけ多くされた
装置を示している。この場合、高圧電極（１５）は高圧
電極［１１と同様に対象物（４）の輪郭＋４．ｌ）から
同じ距離に設けられ、さらに電流センサ（１６）を介し
て高圧電極Ｈに接続され、したがって高圧電極（１５）
は同様に高圧部分（５）から給電される。高圧電極（１
１との結合において、高圧電極（１５）は、例えば輪郭
＋４．１１までの２つの高圧電極（１，１５）の距離を
対称にし、電極の配置を例えば対象物に垂直に列べるの
に使用される。高電圧電極（１５）から、対象物によっ
て示された接地電極へ行われる火花放電の場合、電流セ
ンサ（１６）によってパルスが発生され、同様に評価装
置（１４）に供給され、そこで関連する追従装置に適す
る追従信号１１４．３）に変えられる。この場合１個々
の電極に割当てられた機能は下記の通りである６ 高圧電極（２）一対象物＋４．２１　または高圧電極（
２）→高圧電極（１）＝下方への距離（輪郭４．２の方
） 高圧電極＋１１→対象物（４，１）または高圧電極＋１
１−高圧電極（２）９側方への距離（輪郭４．）の方） 高圧電極（１１一対象物（４，１１または高圧電極（１
５）一対象物１４．１１　＝対称

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明による装置における電極配置の一実施
例を示す部分的な側面図。 第１ｂ図は第１ａ図に示す電極配置の場合の本発明によ
る装置の構成を示す回路図。 第２ａ図は本発明による装置における電極配置の別の実
施例を示す部分的な側面図。 第２ｂ図は第２ａ図に示す電極配置の場合の本発明によ
る装置の構成を示す回路図。 第３ａ図は本発明による装置におけるさらに別の実施例
を示す部分的な側面図。 第３ｂ図は第３ａ図に示す電極配置の場合の本発明によ
る装置の構成を示す回路図である。 １．２・・・・・・高圧電極、　　３・・−・−・基準
電極、４．４．１・・−・−目標物、　　４．２・・−
・−・輪郭、４．３−・−・・−接地電極（アース）、
５．６−・・・−・高圧部分（高電圧発生器）。 ７・・−−−一発振器（高電圧発生器）。 ７．１．７．２・・・・・・電圧信号、８・・・・・・
評価装置（ＡＮＤゲート）、８．２・−・・−・追従信
号。 ９・・・・・・評価装置（ＡＮＤゲート）。 ９．２・・−・・・追従信号、 ＩＯ・・・・・−センサ、　　　　１１・・・・・・ガ
ス空間、１２、１２．１．１３．１：１．　Ｉ・・・・
・・高電圧ダイオード。 １４・・・・・・評価装置、 １４、１．１４．２．１４．３・・−・・−追従信号、
１５・ｌ・・・・高圧電極、　　　１６・・−・・・電
流センサ、ＲＦ・・・・・−基準火花ギャップ、

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧部分に接続された高圧電極および目標物を表
   わす接地電極から構成された測定火花ギャップ、または
   高圧電極および接地された基準電極から構成された基準
   火花ギャップを通しての、発振器と高圧部分とからなる
   高電圧発生器によって生じた脈動する火花放電によって
   、対象物と相対的に移動可能な目標物の少なくとも１つ
   の輪郭から対象物（作動装置）までの少なくとも１つの
   距離を無接触で測定する装置であって、放電経路を検出
   するため少なくとも１つの火花ギャップの電流回路にセ
   ンサが設けられ、このセンサは、この火花ギャップを通
   して火花放電が生じた場合にパルスを発生し、このパル
   スが、距離に応じた信号を形成する評価装置において適
   切に評価されて装置と結合可能な対象物の追従に使用さ
   れる形式のものにおいて、 目標物（４）の別の輪郭（４、２）からの対象物の別の
   距離を測定するため、別の高圧部分（６）に接続された
   第２の高圧電極（２）が設けられ、この電極によって、
   目標物を表わす接地電極（４、３）に対して第２の測定
   火花ギャップ（２、ＭＦ）が形成され、 その場合、第２の高圧電極（２）が −基準電極（３）に対して第２の基準火花ギャップ（２
   、ＲＦ）を形成するか、 −または第１の高圧電極（１）に対する第１の基準火花
   ギャップ（１、ＲＦ）における一時的にアース（４、３
   ）に接続される基準電極（３）として使用され、この場
   合、第１の高圧電極 （１）も、第２の高圧電極に対する第２の基準火花ギャ
   ップ（２、ＲＦ）における一時的にアース（４、３）に
   接続される基準電極（３）として使用され、 その場合、火花ギャップ（１、ＭＦ、２、ＭＦ、ＲＦ）
   が同じガス空間（１１）内に空間的に互いに隣接して設
   けられ、 その場合さらに、第１および第２の高圧電極（１、２）
   が発振器（７）によって高圧部分（５、６）を介して交
   互に駆動され、 センサ（１０）が基準火花ギャップ（ＲＦ）の電流回路
   に設けられ、 第１および第２の基準火花ギャップ（１、ＲＦおよび２
   、ＲＦ）を通して火花放電が行なわれた場合にセンサ（
   １０）のパルスを確認するため、火花放電は高電圧発生
   器（７；５、６）によって与えられた対応する特徴を有
   し、そのように確認されたパルスが、距離に応じた追加
   信号（８、２、９、２；１４、１、１４、２、１４、３
   ）を形成する評価装置（８、９；１４）において一方の
   距離または他方の距離の補正のために処理されることを
   特徴とする、距離を無接触で測定する装置。
2. （２）火花放電の特徴づけが、異なる振幅、パルス持続
   時間またはその時点によって行なわれることを特徴とす
   る請求項１記載の装置。
3. （３）高圧電極（１、２）が異なる極性（＋、−）によ
   って作用されることによって、火花放電の特徴づけが行
   なわれ、その場合、それぞれの高圧電極（１、２）とそ
   の高圧部分（５、６）との間に高電圧ダイオード（１２
   、１３）が導通方向に接続され、２つの高圧電極（１、
   ２）がそれぞれ別の高電圧ダイオード（１２、１、１３
   、１）を介してセンサ（１０）と直列にアース（４、３
   ）に接続され、その場合、それぞれの分岐路にある別の
   高電圧ダイオード（１２、１、１３、１）が、他の高圧
   電極（１２、１３）の極性に対応する導通方向で接続さ
   れることを特徴とする、請求項１記載の装置。
4. （４）高圧電極（１、２）の高圧部分（５、６）が発振
   器（７）の電圧信号（７、１、７、２）によって時間的
   にずらせて（時分割多重化）駆動され、その場合さらに
   それぞれの電圧信号が、ＡＮＤゲート（８、９）を備え
   たデマルチプレクサに供給され、その他方の入力端子に
   センサ（１０）のパルスが供給され、その出力端子に追
   従信号（８、２、９、２）が生じることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の装置。
5. （５）基準火花ギャップ（ＲＦ）の長さが、２つの高圧
   電極（１、２）の間隔と同じか、またはこれより小さい
   ことを特徴とする、請求項１記載の装置。
6. （６）高圧電極（１）に別の高圧電極（１５）が電流セ
   ンサ（１６）を介して接続され、この別の高圧電極（１
   ５）が、高圧電極（１）と同様に、接地電極（４、３）
   の役割をする目標物（４、４、１）に対して同じ距離で
   設けられ、この火花ギャップを通して火花放電が生じた
   場合、電流センサ（１６）がパルスを発生し、このパル
   スが、同様に対応する追従信号（１４、３）を形成する
   評価装置（１４）に供給されることを特徴とする、請求
   項１または３記載の装置。