JPH0197802A

JPH0197802A - 対面して相対的に移動する２つの表面の面間距離測定装置

Info

Publication number: JPH0197802A
Application number: JP63115046A
Authority: JP
Inventors: Claes G Lysen; クレス・ジー・リセン
Original assignee: Kamyr AB
Current assignee: Metso Fiber Karlstad AB
Priority date: 1987-05-14
Filing date: 1988-05-13
Publication date: 1989-04-17
Also published as: US4804912A; FI94464B; NO174024C; FI882206A; FI94464C; NO882062L; FI882206A0; NO882062D0; CA1293297C; NO174024B; BR8802327A

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、少なくともその１方が強磁性材料で形成され
ている１対の面の間の距離を測定する方法及び装置に関
する。本発明は磁界を利用して距離の測定を行なうもの
で、又特に、使用している間に１方の表面が他の表面に
対し相対的に摩耗して行く場合に適用されるものである
。

［従来の技術及びその課題］本発明は、互いに相対的に移動する２つの金属面の間に
特定の距離を維持する必要があるような機械に主として
適用されるものである。例えば、セルロース・バルブ工
業に用いられる円錐形のプラグバルブ又はフィーダー（
、例えば、木質チップを連続的にセルロースのバルブに
消化する高圧及び又は低圧のシステムの為の回転ポケッ
ト・フィーダーで、例えばＫ　ａｏ＋ｙｒＡ　、　Ｂ　
、　Ｋ　ａｒｌｓｔａｄ。

Ｓ　ｗｅｄｅｎ　ｓ又はＫ　ａｓｙｒ、　　Ｉ　ｎｅ＋
　Ｇ　ＩｅｎｓＦ　ａｌ　Ｉｓ。

Ｎ　ｅｖＹ　ｏｒｋによって販売されているもの）に於
いては、ポケット回転プラグは全体的に円錐形をしてお
り、固定ハウジングにこれと対応して形成された円錐形
の開口の中に差込むまれる。

このようなフィーダーは約１から１５バールのの範囲の
圧力にさらされるので、ローターとハウジングの間の隙
間を出来るだけ小さくシ、−処理液の過度の漏出を避け
る、一方これと同時に、成るべく広くして、相対的に移
動するローターとハウジングとの間に金属接触が生じな
いようにする必要がある。本発明を実施し、又制御シス
テムを利用することにより、このようなフィーダーの回
転プラグを、所望の結果を得る為に、軸方向に自動的に
調節することが出来、このことにより費用的にも技術的
にも大きな利益を得ることが出来る。

又、本発明は、例えば、平らなベアリング同士の間の間
隙をＤ１定する必要があるような工業分野や、あるいは
バルブ工業に於いて、各種の摩擦粉砕機のギャップを測
定する場合、等に利用することが出来る。例えば、バル
ブ及び製紙工業に於いては、粗繊維原料、例えばチップ
、をバルブに粉砕する為に、精製機（ｒｅｆｉｎｅｒ　
）　　（いわゆる繊維離解機：　ｄｃｆｌｂｒａｔｏｒ
）が用いられ、この場合−殻内に、固定粉砕面と回転粉
砕面とが用いられ、これらの面が円錐形か又は平板状の
形状をしている。゛粉砕する粗原料がこの向合った面の
間に通される。

このような精製機に於いては、粉砕面の間のギャップを
所定の距離に保つ必要があり（そのばらつきはミリのオ
ーダー）、又摩擦粉砕面の摩耗を考慮し、作業中に、こ
の間隙が正確に測定され、且つ調節される必要がある。

多くの場合、この表面は粗く、模様状に作られた摩擦面
を持っているので、当然、これらの面の間の間隔を制御
し、粉砕面が互いに接触しないようにしなければならな
い。

粉砕面を自動的に制御して、その間隔を最も好ましい状
態に保つのが好ましい。

距離測定の為に、トランスジューサと、これに近接して
設けられる強磁性体との間の磁気抵抗を利用する方法が
各種提案されており、例えば米国特許第４．３８７，３
３９号がある。この装置に於いては、磁界が直流によっ
て作り出されるとき、温度の変化により測定作業の精度
がしばしば妨げられる（これは温度が強磁性材料の透磁
性に影響を与えるからである）。従来技術による別の方
法に於いては、基本的に、トランスジューサを用いて交
流の磁界を作り、導電性の物体の中にエデイ−カレント
を作り出している。このエデイ−カレントがトランスジ
ューサとの距離によって変化する。しかし、この１ｌｌ
ｌｌ定方法も又余り正確なものではない。

なんとなれば、対象となる物体の固有抵抗及びこの物体
とトランスジューサとの間の媒体の変化により誤差が発
生するからである。

更に、トランスジューサをその特有機能が害されるよう
な環境で使用すると、別の問題が発生する。例えば、そ
の機能を適切に発揮させる為には、磁気巻線を測定ギャ
ップの中の腐蝕性の環境、例えば相対的に回転する対向
した粉砕面の間のギャップにあるセルローズ・バルブ、
に対し露出してはならない。この巻線を水、化学物質、
高温、及び圧力震動等にさらすと、トランスジューサの
適正な作動が害される。このような環境にトランスジュ
ーサを置く場合は追加的な処置が必要となる。

例えば、トランスジューサを包み保護する材料は磁界を
短絡させるものであってはならず、又装置の作業温度及
び圧力に於いて、機械的強度及び耐蝕性を持つ材料で作
らねばならなくなる更に、高い導磁率の磁性材料で希望
通りの鉄芯を作ろうとすると、必然的にその表面が周囲
の高圧及び高温且つ腐蝕性の環境にさらされ、新しい問
題が発生する。トランスジューサの鉄芯は高導磁率の材
料であることが好ましいが、この様な環境にさらされる
場合は、この材料が粉砕面と違った摩耗をしないように
することが必要である。若しもこのような摩耗が起きる
と、この摩耗に基づくギャップの誤測定が発生する。

本発明による、対向して相対的に移動する表面間の距離
を測定する装置及び方法は、従来の測定装置に於ける上
述したような欠点及び不便さを最少に又は無くす。

［課題を解決するための手段］本発明に於いては、第１及び第２の摩擦表面があり、少
なくともその第２の表面が磁性材料即ち強磁性材料で形
成されている。１つのトランスジューサが第１の表面に
設けられ、第１のコイルによって囲まれた鉄芯を持って
いる。二〇鉄芯の極が第１の表面と実質的に同一の面上
で終わり、又第２の面と離れて対面し、それと共に１つ
のギャップを形成している。第１のコイルに供給される
電流により鉄芯、極、及び第２の表面を過る磁界が作ら
れ、この磁界の強さは表面間の距離の関数である。鉄芯
に巻かれた第２のコイルがこの磁界の強さに比例した電
気信号を作り出す。このようにして、第１及び第２の摩
擦面の間のギャップが連続的にモニタされる。

本発明は、第１のコイルによって作られる磁界の短絡に
よる電位に係わる問題を最少に又は無くすと共に、トラ
ンスジューサの周囲を十分な強度と耐蝕性のあるものと
し、作業環境、即ち高い圧力及び作業温度、例えばセル
ローズバルブの精製機内の１５０から１８０℃程度の温
度、の悪彩りを打消す。このようにする為に、トランス
ジューサがステンレス鋼のハウジングの中に格納配置さ
れ、これが、第１の表面を持つ第１の部材の中に形成さ
れた窪みの中に配置される。このハウジングは電気伝導
度の低いステンレス鋼で形成されている。この磁界は交
流磁界なので、このステンレスのハウジングにより磁界
がハウジングの中に閉込められ、この磁界が限定された
範囲で極を通り、ギャップを超え、第２の表面を携える
第２の部材の磁性材料の中にのみ伸びている。

本発明の別の態様に於いて、相対的に回転する表面の摩
耗に従いその間のギャップ距離をトランスジューサが正
確に測定出来るようにする為に、本発明は極を持ち、こ
れがステンレスのハウジングから突出し、第１の表面と
同一面上で終わるようになっている。この実施態様に於
いては、この鉄芯が分節として形成されており、その極
片部分が第１の面を形成する材料と同じ材料、又は同じ
耐摩耗性を有する別の磁性材料によって形成されている
。従って、この極は、第１の面と同じ高い耐摩耗性の材
料で形成されており、従って低い導磁率の材料で作られ
るので、この極はごく短いもので、鉄芯に接続されてい
る。従って、磁界は比較的低い導磁率の材料の中をごく
短い距離だけ通過することになり、磁界が顕著に劣化し
て測定に有害な影響を与えるようなことは全く無い。構
造がこのようになっている結果、極の摩耗率がこれを囲
む第１の面の材料と同じになり、ギャップを連続的且つ
正確にモニターすることが可能となる。

更に、本発明に於いては、第２のコイルが、磁界の強さ
に比例する電気的信号を発し、ギャップ距離をモニター
する。次に、このギャップ距離が、この電気的信号に従
い、機械的手段により調節される。更に、本発明の別の
態様に於いては、増幅器が第１のコイルに供−給される
電流を調節し、第２のコイルに一定の振幅を持つ交流電
圧が与えられる如くにし、このことにより第１のコイル
に供給される電流の値が磁界の強さに、従ってギャップ
の距離に比例する。従って、第１のコイルに供給される
電流をモニターすることにより信号が出され、機械的駆
動手段が希望する如くにギャップを調節する。

従って、本発明の第１の目的は、電磁技術を用い、向合
った面間のギャップ距離を決定する新規にして且つ改良
された方法及び装置を提供することである。本発明のこ
の及びその他の目的及び利点に就いて、以下に図面を用
いその実施例を説明する。

［実施例］互いに向合う面１４．１８を持ち、その間にギャップＧ
を形成する相対的に移動する１対の部材１０゜１２が第
１図に示されている。例えば、”部材１２及びその粉砕
面ＩＢは、対向する面１４．１Ｂの間でバルブ材料を粉
砕する精製機に用いられる回転ローラーの一部を形成す
ることが出来る。部材ＩＯとその面１４とは固定式でも
回転式でもよい。凹部１８が部材１０の中に形成され、
又符号２０の部分で繰り広げられ、粉砕面１４で開口し
、粉砕面１Ｂと向き合っている。ハウジング２２が凹部
ｌＢの中に配置され、これが側壁２４と基部２６と及び
蓋２８とを有し、トランスジューサＴを格納している。

図に示す如く、蓋２８は部材ＩＯの面１４から引込んで
いるが、その理由は以下の記述で明らかにする。

面１４と１６、及び蓋２８と面１Ｂとの間のギャップは
媒体が入るこの出来るところで、この媒体は繊維工業の
場合上として粉砕されたセロルローズ材料のスラリーで
あり、この材料が高圧及び高温状態にある。

トランスジューサＴがハウジング２２の中に配置され、
鉄芯３０を含み、この回りに第１の巻線即ちコイル３２
が付けられている。電気配線３５がコイル３２に繋がれ
、その他端が適切な周波数の交流電源に繋がれ、トラン
スジューサＴを作動させる。２次巻線即ちコイル３４が
鉄芯３０の回りに巻かれ、これが適当な配線３Ｂを介し
て電子ユニット３８に接続されている。電子ユニット３
８は交流電源を含み、線３５を介して電流をトランスジ
ューサＴに供給すると共に、線３Ｂから導かれた電圧に
答える適当な表示器を備えており、面１４と１６との間
のギャップ距離に比例、即ち面の摩耗に比例した信号を
提供する。

本発明の重要な点は、トランスジューサＴが周辺の環境
から保護されていることで、特に、粉砕すべき材料の高
い温度及び圧力は勿論その機械的及び化学的摩耗特性か
ら守られていることである。

これらの目的で、トランスジューサＴは、面１６１；向
って蓋２８から突出する極片Ｐｉ、Ｐ２．及びＰ３を持
つハウジング２２の中に完全に格納されている。

従って、トランスジューサＴは、極片を除き、粉砕面１
４および１６の間に入る材料から遮断されている。

トランスジューサＴを格納することは、又、電磁的観点
からも非常に有利である。即ち、トランスジューサＴに
より励起された磁界は、周辺の材料を介して短絡される
よりは、むしろ、鉄芯に沿い、極片を通り、ギャップを
越え、向合った面１６の磁性材料及び部材１２に向かう
ことが重要である。

従って、このハウジングはステンレス鋼で、低導電率即
ち２Ｘ１０６Ｓ／ｍ　（シーメンス／メーター）以下の
材料で形成され、このハウジングにより磁界が、実質的
に、ハウジングの中及びギャップを越えた対面にのみ限
定される。従って、炭素鋼及び磁性特性を持つその他の
金属は、プラスチック材料と共に、ハウジング２２を形
成する材料として不適当である。

本発明で重要なことは、極片が、粉砕される材料と境を
接する面１４．１８と同じように摩耗することである。

極の摩耗と面１４．１６の摩耗とにいささかでも差があ
ると、面１４と１６との間の距離測定に誤差が発生する
。従って、極片が粉砕面１４．１８と同じ材料で作られ
るか、又はそれ以外の磁性材料で、面１４．１６の摩耗
抵抗に相当する摩耗抵抗を持つもので作られるのが好ま
しい。このようにして、極片の摩耗が面１４．１６の摩
耗と同じになる。これを完成する為に、鉄芯の主要部分
がハウジング２２の中に格納され、このハウジングが透
磁性の高い材料、即ち、相対的に約５００以上の透磁率
の高いもので作られる。継続的に摩耗する部品、即ち極
片、が鉄芯に結合され、蓋２８を経て外に突出する。従
って、鉄芯の本体は粉砕される材料の高い温度及び圧力
にさらされず、一方、蓋２８から突出する極片Ｐ　、Ｐ
　２．Ｐ　３がこのような環境にさらされる。極片を面
１４．１Ｂと同じ摩耗性の材料で作る必要があるので、
この材料は一般的に透磁率の低いものとなる。しかし、
この耐摩耗性の高い材料で作られた極は、ハウジングを
通り突出し、その端部が面１４ど同じ線上で終わるだけ
で、ごく短いものである。このようにして、磁界が極片
を介してほんの短い距離だけ外に広がる。

使用する場合は、交流が、線３５を介して、トランスジ
ューサＴの１次コイル３２に送られ、磁界を作り、その
中に鉄芯、極片、ギャップ、及び粉砕を行なう面及び部
材１２が覆われる。磁界の強さは極片と面１Ｂの間の距
離の関数である。従って、電子ユニットで検出され２次
コイル３４に掛けられる電圧が粉砕面の摩耗に比例する
。この電圧を用いて信号が送られ、機械的トランスジュ
ーサを駆動し、例えば部材１０を軸方向に沿って、部材
１２及び、従って、粉砕面１０に近付けたり遠ざけたり
する。

これに変わる方法として、１次コイルに供給される電流
を増幅器で調節し、２次巻線に一定の振幅の交流電圧を
掛けることも出来る。この場合は、電流の変化によって
面１４と１６との間のギャップが測定される。この電流
の変化によって、同様に、機械的トランスジューサが駆
動され、部材１０を部材１２に対して、従って粉砕面１
６に対して近付けたり、遠ざけたりする。

この後者の実施例に就いては第３図に詳しく開示されて
おり、第１図に対応する部分の符号にはサフィックス“
ａｏが付けられている。第３図には、増幅された電流出
力能力を持つ標準型の演算増幅器４２が示されている。

非変換の入力Ｕ。が発振器４４に接続され、増幅器４２
の変換入力ＵＳが２次巻線３４ａに接続されている。従
って、線３４ａを通る１次電流が自動的に調節され、Ｕ
ｓ−Ｕｏ−となる。ＵＯは一定の振幅を持つサイン波な
ので、Ｕｓも又はとんど一定の振幅を持つサイン波であ
る。

線３７の電流に比例する電圧ｖｌが抵抗器４６に掛けら
れる。この電圧が増幅器４８の中で増幅され、位相判別
検出器５０．５２を用いて整流され、最適のノイズ抑圧
を行なう。次に整流された電圧が更に符号５４でろ波さ
れ、オフセットされ、増幅され、距離信号を提供する。

実際には、粉砕面の間のギャップが狭いので、１次コイ
ル３２により作られる磁界の強さが増加する。２次コイ
ル３４が、ＵＳの電圧を増加することによってこれに応
答する。ＵＳの電圧が増加すると、線３７の電流が減少
し、低い出力電圧ｖ１を出す。従って、電圧ｖ１はギャ
ップ距離の関数であり、整流及びろ波の後、これにより
機械的装置が駆動され、ギャップ距離が調節される。

以上の説明により、本発明により、電磁技術を用い、相
対的に移動する面の間のギャップ距離を決定する、単純
で効率の良い且つ信頼性のある装置及び方法が提供され
ることが理解戴けたと信する。本発明を記述し図示する
に当たって、ここでは最も実際的で好ましいと思われる
実施例に就いてのみ説明したが、当該技術者にとっては
、本発明の範囲内で、各種の変形を行なうことが可能で
あるが、これらは全て本発明の請求の範囲に含まれるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明により作られた、相対的に移動する２
つの向き合った面の間の距離を測定する装置の概要を示
す模式図、第２図は、トランスジューサのハウジングの蓋から突出
する極片の状況を示す、１方の粉砕面の概観図、第３図は、本発明の第２の実施例に於ける電気回路の概
略を示す配線図、である。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互いに相対的に移動可能な第１及び第２の摩擦面
を持つ対面する第１及び第２の部材の摩耗量を決定する
装置で、上記摩擦面の間で材料を粉砕する為に、上記面
が互いに間隔をもって向き合っている、ものに於いて、第１のコイルが巻かれた鉄芯を含む上記第１の部材に装
着されたトランスジューサで、上記鉄芯が極を持ち、こ
の極が上記第１の摩擦面を含む面と共通な平面上で終わ
り且つ上記第２の面から間隔をもって、その間に隙間を
形成している、ものと；上記第１のコイルに電気エネル
ギーを供給する手段で、このことにより上記鉄芯と、極
と、隙間と、及び上記第２の摩擦面と、を通る磁界を作
り、その強さが上記第１及び第２の摩擦面の間の距離に
比例している、ものと；及び上記磁界の強さに比例する
信号を発振する為上記鉄芯に巻かれ、磁気抵抗により摩
耗量を決定する第２のコイルと、を特徴とする、面間距
離測定装置。
（２）更に、上記第１の摩擦面に開口する凹み部を上記
第１の部材に形成する手段と、上記鉄芯を納め且つ上記
凹み部の中に配置される１つのハウジングで、上記極が
上記ハウジングから突出して、その端面が上記共通な平
面上に横わり、且つ上記ハウジングが低導電性の材料に
より形成されている、ものと、を特徴とする、請求項１
記載の面間距離測定装置。
（３）更に、上記ハウジングがステンレス鋼の材料によ
り形成されている、ことを特徴とする、請求項１記載の
面間距離測定装置。
（４）更に、上記極及び鉄芯が異なった材料により形成
され、この場合上記極が上記第１の摩擦面を形成する材
料と実質的に同じ摩耗抵抗を有する磁性材料によって形
成されている、ことを特徴とする、請求項１記載の面間
距離測定装置。
（５）更に、上記ハウジングが上記第１の摩擦面から後
退した蓋を含み、上記極を外に残し、これが上記第２の
摩擦面に向って上記蓋から突出する如くにする、ことを
特徴とする、請求項１記載の面間距離測定装置。
（６）更に、上記ハウジングがステンレス鋼で形成され
、上記極及び上記鉄芯が異なった磁気特性を有する異な
った材料によって形成され、上記極が極片を含み、これ
が、ハウジング内の鉄芯から、上記蓋を通過し、上記第
２の摩擦面に向って伸びている、ことを特徴とする、請
求項５記載の面間距離測定装置。
（７）更に、上記ハウジングがステンレス鋼で形成され
、上記極及び鉄芯が、上記第１の部材の上記摩擦面を形
成する材料と同じ材料で形成され、上記極が極片を含み
、これが上記ハウジングの中の鉄芯から、上記覆いを経
て、上記第２の摩擦面に向って伸びている、ことを特徴
とする、請求項５記載の面間距離測定装置。
（８）更に、上記第１のコイルに供給される電流を調節
する為の増幅器で、これにより、実質的に一定な振幅の
交流電圧が上記第２のコイルに得られ、その結果、上記
第１のコイルに供給される電流が上記磁界の強さに比例
する、如くにするもの、を特徴とする、請求項１記載の
面間距離測定装置。
（９）更に、上記鉄芯が３本の脚と、上記脚を互いに接
続する基部とを含み、上記第１及び第２のコイルがその
中央の脚に巻かれ、又、各脚の上記基部と反対側の部分
から１つの極片が延び、上記極片が互いに間隔をもって
離れている、ことを特徴とする、請求項１記載の面間距
離測定装置。
（１０）更に、上記鉄芯の中央の脚が、その他の鉄芯の
脚より遥かに大きい断面積を持っている、ことを特徴と
する、請求項９記載の面間距離の測定装置。