JPH1047944A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JPH1047944A JPH1047944A JP20483896A JP20483896A JPH1047944A JP H1047944 A JPH1047944 A JP H1047944A JP 20483896 A JP20483896 A JP 20483896A JP 20483896 A JP20483896 A JP 20483896A JP H1047944 A JPH1047944 A JP H1047944A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- length
- slider
- main body
- detecting
- detecting means
- Prior art date
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 広い測定範囲を有する位置検出装置を提供す
る。 【解決手段】 長尺状の本体4、及び本体4の長手方向
に沿って摺動可能な摺動子6を備え、所定の基準位置F
から摺動子6の位置Pまでの長さKを検出する長さ計8
と、長さ計8の側壁に取り付けられ、長さ計8の鉛直方
向に対する傾斜角度を検出する傾斜計10と、被測定物
の測定すべき2地点に夫々固定される第1及び第2の固
定台12,14とを備える。摺動子6と第1の固定台1
2とは、第1の支持軸16及び固定軸18を介して連結
され、本体4と第2の固定台14とは、第2の支持軸2
0及び固定軸22を介して連結されており、第1及び第
2の固定台12,14が取り付けられる2地点間の相対
的な位置変化に応じて、長さ計8及び傾斜計10の出力
が変化するようにされているので、この出力に基づいて
2地点間の相対位置の変化を3次元的に検出することが
できる。
る。 【解決手段】 長尺状の本体4、及び本体4の長手方向
に沿って摺動可能な摺動子6を備え、所定の基準位置F
から摺動子6の位置Pまでの長さKを検出する長さ計8
と、長さ計8の側壁に取り付けられ、長さ計8の鉛直方
向に対する傾斜角度を検出する傾斜計10と、被測定物
の測定すべき2地点に夫々固定される第1及び第2の固
定台12,14とを備える。摺動子6と第1の固定台1
2とは、第1の支持軸16及び固定軸18を介して連結
され、本体4と第2の固定台14とは、第2の支持軸2
0及び固定軸22を介して連結されており、第1及び第
2の固定台12,14が取り付けられる2地点間の相対
的な位置変化に応じて、長さ計8及び傾斜計10の出力
が変化するようにされているので、この出力に基づいて
2地点間の相対位置の変化を3次元的に検出することが
できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2地点間の3次元
的な変位を検出するため、該2地点間の相対位置を検出
する位置検出装置に関する。
的な変位を検出するため、該2地点間の相対位置を検出
する位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種の2地点間の変位を測
定する装置として、例えば、物質の寸法変化(歪)を測
定するひずみ計が知られている。即ち、歪を測定する物
質の表面に、細い又は薄い金属や半導体からなる抵抗体
を張り付けて、抵抗体が伸長されると、その抵抗値が変
化することに基づいて、抵抗体が張り付けられた物質の
歪を検出するものである。
定する装置として、例えば、物質の寸法変化(歪)を測
定するひずみ計が知られている。即ち、歪を測定する物
質の表面に、細い又は薄い金属や半導体からなる抵抗体
を張り付けて、抵抗体が伸長されると、その抵抗値が変
化することに基づいて、抵抗体が張り付けられた物質の
歪を検出するものである。
【0003】そして、3次元的に、歪を検出する場合に
は、3方向に抵抗体を取り付ける等して測定していた。
は、3方向に抵抗体を取り付ける等して測定していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、金属や半導体
からなる抵抗体は、大きく伸長することができないた
め、このような抵抗体を用いたひずみ計では、せいぜい
数mm程度の歪を検出することが限度であり、例えば、
橋梁のたるみ等、大きな建造物に生じる数十mm〜数百
mmオーダーの比較的大きな変位を検出することができ
ないという問題があった。
からなる抵抗体は、大きく伸長することができないた
め、このような抵抗体を用いたひずみ計では、せいぜい
数mm程度の歪を検出することが限度であり、例えば、
橋梁のたるみ等、大きな建造物に生じる数十mm〜数百
mmオーダーの比較的大きな変位を検出することができ
ないという問題があった。
【0005】本発明は、上記問題点を解決するために、
広い測定範囲を有する位置検出装置を提供することを目
的とする。
広い測定範囲を有する位置検出装置を提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、2
地点間の3次元的な変位を検出するため、該2地点間の
相対位置を検出する位置検出装置であって、長尺状の本
体、及び該本体の長手方向に沿って摺動可能な摺動子を
有し、上記本体上の所定の基準位置から上記摺動子の位
置までの長さを検出する長さ検出手段と、上記本体に取
り付けられ、上記本体の傾斜角度を互いに直交する2軸
方向に分解して検出する傾斜角度検出手段と、上記2地
点の一方と上記長さ検出手段の本体とが連動するよう
に、該本体を支持する第1の支持部材と、上記2地点の
他方と上記長さ検出手段の摺動子とが連動するように、
該摺動子を支持する第2の支持部材と、を備えたことを
特徴とする。
を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、2
地点間の3次元的な変位を検出するため、該2地点間の
相対位置を検出する位置検出装置であって、長尺状の本
体、及び該本体の長手方向に沿って摺動可能な摺動子を
有し、上記本体上の所定の基準位置から上記摺動子の位
置までの長さを検出する長さ検出手段と、上記本体に取
り付けられ、上記本体の傾斜角度を互いに直交する2軸
方向に分解して検出する傾斜角度検出手段と、上記2地
点の一方と上記長さ検出手段の本体とが連動するよう
に、該本体を支持する第1の支持部材と、上記2地点の
他方と上記長さ検出手段の摺動子とが連動するように、
該摺動子を支持する第2の支持部材と、を備えたことを
特徴とする。
【0007】このように構成された本発明の位置検出装
置によれば、第1及び第2の支持部材を介して当該位置
検出装置により接続された2地点間の相対位置が変化す
ると、その変化に応じて、長さ検出手段の傾斜角度や、
本体と摺動子との相対位置が変化し、傾斜角度検出手段
がその傾斜角度を互いに直交する2軸方向に分解して検
出すると共に、長さ検出手段が、所定の基準位置から摺
動子の位置までの長さを検出する。
置によれば、第1及び第2の支持部材を介して当該位置
検出装置により接続された2地点間の相対位置が変化す
ると、その変化に応じて、長さ検出手段の傾斜角度や、
本体と摺動子との相対位置が変化し、傾斜角度検出手段
がその傾斜角度を互いに直交する2軸方向に分解して検
出すると共に、長さ検出手段が、所定の基準位置から摺
動子の位置までの長さを検出する。
【0008】このように、長さ検出手段が検出する長さ
と、傾斜角度検出手段が検出する傾斜角度とは、2地点
間の相対位置に対応しているため、これら長さと傾斜角
度とに基づいて、2地点間の相対位置を特定することが
でき、また、繰り返して測定を行って、その測定値の差
を求めれば、2地点間の3次元的な変位を求めることが
できる。
と、傾斜角度検出手段が検出する傾斜角度とは、2地点
間の相対位置に対応しているため、これら長さと傾斜角
度とに基づいて、2地点間の相対位置を特定することが
でき、また、繰り返して測定を行って、その測定値の差
を求めれば、2地点間の3次元的な変位を求めることが
できる。
【0009】ここで、摺動子の位置と本体の基準位置と
が、そのまま2地点に対応していれば、長さ検出手段が
検出する長さをK、傾斜角度検出手段が検出する傾斜角
度をθx,θyとすると、図7から明かなように、(1)
〜(3)式に示すように、一方の地点を原点とした他方
の地点の相対位置を3次元座標として求めることができ
る。
が、そのまま2地点に対応していれば、長さ検出手段が
検出する長さをK、傾斜角度検出手段が検出する傾斜角
度をθx,θyとすると、図7から明かなように、(1)
〜(3)式に示すように、一方の地点を原点とした他方
の地点の相対位置を3次元座標として求めることができ
る。
【0010】 x=K・cosθy ・sinθx (1) y=K・cosθx ・sinθy (2) z=K・cosθx ・cosθy (3) なお、原理的には、上記(1)〜(3)式にて、2地点
間の相対位置が求められるが、摺動子の位置及び本体の
基準位置と、2地点とが夫々一致していない場合には、
そのずれ分を適宜補正する必要がある。
間の相対位置が求められるが、摺動子の位置及び本体の
基準位置と、2地点とが夫々一致していない場合には、
そのずれ分を適宜補正する必要がある。
【0011】このように、本発明の位置検出装置におい
ては、2地点間の相対位置に対応して、長さ検出手段に
て検出される長さ、及び長さ検出手段の傾斜角度が変化
するようにされているので、2地点間の相対位置の変化
を3次元的に測定することができる。
ては、2地点間の相対位置に対応して、長さ検出手段に
て検出される長さ、及び長さ検出手段の傾斜角度が変化
するようにされているので、2地点間の相対位置の変化
を3次元的に測定することができる。
【0012】また、長さの検出手段として、長尺状の本
体に沿って摺動する摺動子の位置を検出する構成のもの
を用いているので、長さ方向の測定範囲が大きく、従っ
て、2地点間の相対位置が大きく変化したとしても、そ
の変位量を確実に測定することができる。
体に沿って摺動する摺動子の位置を検出する構成のもの
を用いているので、長さ方向の測定範囲が大きく、従っ
て、2地点間の相対位置が大きく変化したとしても、そ
の変位量を確実に測定することができる。
【0013】次に、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の位置検出装置において、上記長さ検出手段は、
上記摺動子が、磁束を発する発磁体からなり、上記本体
が、上記摺動子の摺動方向に沿って長尺状に形成された
磁歪線を備え、該磁歪線に磁界を印加することにより生
じる磁歪現象に基づいて、磁界の印加位置から上記摺動
子までの位置を電磁気的に検出することを特徴とする。
に記載の位置検出装置において、上記長さ検出手段は、
上記摺動子が、磁束を発する発磁体からなり、上記本体
が、上記摺動子の摺動方向に沿って長尺状に形成された
磁歪線を備え、該磁歪線に磁界を印加することにより生
じる磁歪現象に基づいて、磁界の印加位置から上記摺動
子までの位置を電磁気的に検出することを特徴とする。
【0014】このように本発明の位置検出装置では、長
さを電磁気的に検出しているので、耐環境性に優れてお
り、長期に渡って安定した測定を行うことができる。即
ち、例えば、反射鏡等を用いて光学的に検出を行う装置
では、ほこり等により反射鏡が汚れてしまったり、外部
からの衝撃等により光学系の位置ずれが生じると、検出
性能が劣化してしまうが、本発明では、電磁気的に検出
しているので、そのような劣化が生じることがなく、ま
た、検出性能を維持するために要する保守の手間も軽減
できるのである。
さを電磁気的に検出しているので、耐環境性に優れてお
り、長期に渡って安定した測定を行うことができる。即
ち、例えば、反射鏡等を用いて光学的に検出を行う装置
では、ほこり等により反射鏡が汚れてしまったり、外部
からの衝撃等により光学系の位置ずれが生じると、検出
性能が劣化してしまうが、本発明では、電磁気的に検出
しているので、そのような劣化が生じることがなく、ま
た、検出性能を維持するために要する保守の手間も軽減
できるのである。
【0015】次に、請求項3に記載の発明は、請求項1
または請求項2に記載の位置検出装置において、上記傾
斜角度検出手段は、上記長さ検出手段の本体と一体に動
作するように固定される固定部材と、該固定部材から釣
支され、下端部に磁石が配置された振子と、を備え、上
記磁石の位置を電磁気的に検出することにより、上記固
定部材に対する上記振子の傾斜角度を求めることを特徴
とする。
または請求項2に記載の位置検出装置において、上記傾
斜角度検出手段は、上記長さ検出手段の本体と一体に動
作するように固定される固定部材と、該固定部材から釣
支され、下端部に磁石が配置された振子と、を備え、上
記磁石の位置を電磁気的に検出することにより、上記固
定部材に対する上記振子の傾斜角度を求めることを特徴
とする。
【0016】このように、本発明の位置検出装置では、
傾斜角度の検出を電磁気的に行っているので、請求項2
に記載の発明と同様に、耐環境性に優れており、長期に
渡って安定した測定を行うことができる。また、本発明
によれば、傾斜した振子の位置を電磁気的に検出すると
いう簡単な構成により傾斜角度を求めているため、例え
ば、ジャイロ等を用いて傾斜角度を検出したり、振子の
傾きをサーボ制御してその制御量を検出出力とするよう
な装置に比べて、構造が簡単で安価に構成できる。
傾斜角度の検出を電磁気的に行っているので、請求項2
に記載の発明と同様に、耐環境性に優れており、長期に
渡って安定した測定を行うことができる。また、本発明
によれば、傾斜した振子の位置を電磁気的に検出すると
いう簡単な構成により傾斜角度を求めているため、例え
ば、ジャイロ等を用いて傾斜角度を検出したり、振子の
傾きをサーボ制御してその制御量を検出出力とするよう
な装置に比べて、構造が簡単で安価に構成できる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。図1は、第1実施例の位置検出装置の概略
構成を表す説明図である図1に示すように、本実施例の
位置検出装置2は、長尺状の本体4、及び本体4の長手
方向に沿って摺動可能な摺動子6を備え、所定の基準位
置Fから摺動子6の位置Pまでの長さKを検出する長さ
計8と、長さ計8の側壁に取り付けられ、長さ計8の鉛
直方向に対する傾斜角度を検出する傾斜計10と、被測
定物の測定すべき2地点に夫々固定される第1及び第2
の固定台12,14とを備えている。
に説明する。図1は、第1実施例の位置検出装置の概略
構成を表す説明図である図1に示すように、本実施例の
位置検出装置2は、長尺状の本体4、及び本体4の長手
方向に沿って摺動可能な摺動子6を備え、所定の基準位
置Fから摺動子6の位置Pまでの長さKを検出する長さ
計8と、長さ計8の側壁に取り付けられ、長さ計8の鉛
直方向に対する傾斜角度を検出する傾斜計10と、被測
定物の測定すべき2地点に夫々固定される第1及び第2
の固定台12,14とを備えている。
【0018】また、摺動子6には、その摺動方向に対し
て垂直に、第1の支持軸16が突設されている。そし
て、第1の固定台12の上面に垂設された第1の固定軸
18が、その先端部に形成されたボールジョイントの軸
受18aにより、第1の支持軸16を回転可能かつ揺動
可能に支持している。
て垂直に、第1の支持軸16が突設されている。そし
て、第1の固定台12の上面に垂設された第1の固定軸
18が、その先端部に形成されたボールジョイントの軸
受18aにより、第1の支持軸16を回転可能かつ揺動
可能に支持している。
【0019】一方、本体4には、第1の支持軸16と平
行かつ反対方向に向けて第2の支持軸20が突設されて
おり、その先端部に形成されたボールジョイントの軸受
20aにより、第2の固定台14から突設された第2の
固定軸22を回転可能かつ揺動可能に支持している。
行かつ反対方向に向けて第2の支持軸20が突設されて
おり、その先端部に形成されたボールジョイントの軸受
20aにより、第2の固定台14から突設された第2の
固定軸22を回転可能かつ揺動可能に支持している。
【0020】なお、長さ計8及び傾斜計10には、制御
信号や測定結果等の入出力を行うための図示しない信号
線が接続されている。また、第2の支持軸20は、その
延長線上に、摺動子6の位置Pまでの距離を測定するた
めの基準位置Pが存在するように取り付けられている。
信号や測定結果等の入出力を行うための図示しない信号
線が接続されている。また、第2の支持軸20は、その
延長線上に、摺動子6の位置Pまでの距離を測定するた
めの基準位置Pが存在するように取り付けられている。
【0021】以下、説明の便宜を図るため、鉛直方向
(図中上下方向)をZ軸方向、摺動子6の摺動方向とZ
軸とを一致させた時における第1及び第2の支持軸1
6,20の軸方向をY軸方向、Z軸及びY軸のいずれも
に直交する方向をX軸方向とする。
(図中上下方向)をZ軸方向、摺動子6の摺動方向とZ
軸とを一致させた時における第1及び第2の支持軸1
6,20の軸方向をY軸方向、Z軸及びY軸のいずれも
に直交する方向をX軸方向とする。
【0022】次に、図2は、長さ計8の構成及び動作を
表す説明図である。先に述べたように、長さ計8は、本
体4と摺動子6とからなり、このうち本体4は、図2
(a)に示すように、長尺状のセンサロッド24を備
え、リング状の磁石からなる摺動子6を挿通し、該摺動
子6をセンサロッド24の長手方向に沿って摺動可能に
保持している。
表す説明図である。先に述べたように、長さ計8は、本
体4と摺動子6とからなり、このうち本体4は、図2
(a)に示すように、長尺状のセンサロッド24を備
え、リング状の磁石からなる摺動子6を挿通し、該摺動
子6をセンサロッド24の長手方向に沿って摺動可能に
保持している。
【0023】また、図2(b)は、センサロッド24の
一端に取り付けられたケース26の内部構成を表す説明
図である。図2(a)及び(b)に示すように、センサ
ロッド24は、円筒形をした長尺状の磁歪線28(図2
(a)では点線にて略して示す)と、ケース26内に位
置する磁歪線28の端部に巻回されたドライブコイル3
0と、ドライブコイル30の巻回位置以外のほぼ全長に
渡って磁歪線28に巻回されたレシーブコイル32とに
より構成されている。そして、ケース26の内部には、
更に、ドライブコイル30にドライブ信号SAを印加す
ると共に、レシーブコイル32からレシーブ信号SBを
入力し、これらドライブ信号SA及びレシーブ信号SB
に基づいて測定信号Doを出力する測定制御部34が収
納されている。
一端に取り付けられたケース26の内部構成を表す説明
図である。図2(a)及び(b)に示すように、センサ
ロッド24は、円筒形をした長尺状の磁歪線28(図2
(a)では点線にて略して示す)と、ケース26内に位
置する磁歪線28の端部に巻回されたドライブコイル3
0と、ドライブコイル30の巻回位置以外のほぼ全長に
渡って磁歪線28に巻回されたレシーブコイル32とに
より構成されている。そして、ケース26の内部には、
更に、ドライブコイル30にドライブ信号SAを印加す
ると共に、レシーブコイル32からレシーブ信号SBを
入力し、これらドライブ信号SA及びレシーブ信号SB
に基づいて測定信号Doを出力する測定制御部34が収
納されている。
【0024】なお、摺動子6には、先に説明したよう
に、第1の支持軸16が突設されているが、図面を見や
すくするために、ここでは省略している。また、図1に
図示した長さ計8は、機能的な概略構成を示したもので
あり、実際には、例えば図2(a)に図示したような形
状をしている。
に、第1の支持軸16が突設されているが、図面を見や
すくするために、ここでは省略している。また、図1に
図示した長さ計8は、機能的な概略構成を示したもので
あり、実際には、例えば図2(a)に図示したような形
状をしている。
【0025】このように構成された長さ計8では、図3
(c)の動作タイミング図に示すように、測定制御部3
4がドライブコイル30にドライブ信号SAとしてパル
ス電圧を印加すると、磁歪線28は、ドライブコイル3
0により磁界が印加された部分が磁歪現象によって一瞬
伸長し、この瞬間的な伸長が縦モードの超音波振動とな
って磁歪線28中を伝搬する。そして、この超音波振動
が磁石からなる摺動子6の位置に到達すると、レシーブ
コイル32にパルス電圧が誘起され、このパルス電圧が
レシーブ信号SBとして測定制御部34に入力される。
これに基づいて、測定制御部34では、ドライブ信号S
Aの立ち上がりから、レシーブ信号SBの立ち上がりま
での期間TだけHighレベルとなる測定信号Doを出力す
る。
(c)の動作タイミング図に示すように、測定制御部3
4がドライブコイル30にドライブ信号SAとしてパル
ス電圧を印加すると、磁歪線28は、ドライブコイル3
0により磁界が印加された部分が磁歪現象によって一瞬
伸長し、この瞬間的な伸長が縦モードの超音波振動とな
って磁歪線28中を伝搬する。そして、この超音波振動
が磁石からなる摺動子6の位置に到達すると、レシーブ
コイル32にパルス電圧が誘起され、このパルス電圧が
レシーブ信号SBとして測定制御部34に入力される。
これに基づいて、測定制御部34では、ドライブ信号S
Aの立ち上がりから、レシーブ信号SBの立ち上がりま
での期間TだけHighレベルとなる測定信号Doを出力す
る。
【0026】つまり、この測定信号DoのHighレベル期
間Tは、ドライブコイル30の巻回位置を基準位置Fと
して摺動子6の位置Pまでの長さKに対応したものとな
る。なお、このような長さ計8は、周知のものであり、
例えば、MS−600−L1500((株)マコメ研究所
製)を用いれば、200mm〜1500mmの範囲で長
さKの測定を行うことができる。
間Tは、ドライブコイル30の巻回位置を基準位置Fと
して摺動子6の位置Pまでの長さKに対応したものとな
る。なお、このような長さ計8は、周知のものであり、
例えば、MS−600−L1500((株)マコメ研究所
製)を用いれば、200mm〜1500mmの範囲で長
さKの測定を行うことができる。
【0027】次に、図3は、傾斜計10の概略構成及び
動作を表す説明図である。図3に示すように、傾斜計1
0は、傾斜角度を測定すべき被測定物(ここでは長さ計
8)に固定される固定部材36と、固定部材36から釣
支された円柱状バネ40a及び錘40bからなる振子4
0と、錘40bの下面に取り付けられた磁石42と、固
定部材36の直下に配置され、ブリッジ接続された4個
のセンサコイル38a〜38dからなる磁気センサ38
と、磁気センサ38からの出力を処理する図示しない信
号処理部とを備えており、これらは図示しないケースに
収納されている。
動作を表す説明図である。図3に示すように、傾斜計1
0は、傾斜角度を測定すべき被測定物(ここでは長さ計
8)に固定される固定部材36と、固定部材36から釣
支された円柱状バネ40a及び錘40bからなる振子4
0と、錘40bの下面に取り付けられた磁石42と、固
定部材36の直下に配置され、ブリッジ接続された4個
のセンサコイル38a〜38dからなる磁気センサ38
と、磁気センサ38からの出力を処理する図示しない信
号処理部とを備えており、これらは図示しないケースに
収納されている。
【0028】なお、傾斜計10は、固定部材36及び磁
気センサ38の中心を貫通する中心軸PLが、長さ計8
の摺動子6の摺動方向と平行になるように、長さ計8に
取り付けられる。つまり、長さ計8の傾斜に従って、中
心軸PLが傾斜するようにされている。また、傾斜計1
0は、センサコイル38a,38bがX軸方向に並び、
センサコイル38c,38dがY軸方向に並ぶように、
長さ計8に取り付けられる。
気センサ38の中心を貫通する中心軸PLが、長さ計8
の摺動子6の摺動方向と平行になるように、長さ計8に
取り付けられる。つまり、長さ計8の傾斜に従って、中
心軸PLが傾斜するようにされている。また、傾斜計1
0は、センサコイル38a,38bがX軸方向に並び、
センサコイル38c,38dがY軸方向に並ぶように、
長さ計8に取り付けられる。
【0029】そして、中心軸PL(即ち長さ計8)がZ
軸に対して傾斜すると、鉛直(Z軸)方向にぶら下がっ
ている振子40が、中心軸PLに対して相対的に傾斜す
ることになり、磁石42と磁気センサ38との位置関係
が変化して、磁気センサ38を鎖交する磁束の分布が変
化し、その結果、傾斜角度に応じて各センサコイル38
a〜38dの出力が変化する。
軸に対して傾斜すると、鉛直(Z軸)方向にぶら下がっ
ている振子40が、中心軸PLに対して相対的に傾斜す
ることになり、磁石42と磁気センサ38との位置関係
が変化して、磁気センサ38を鎖交する磁束の分布が変
化し、その結果、傾斜角度に応じて各センサコイル38
a〜38dの出力が変化する。
【0030】そして、信号処理部では、センサコイル3
8a,38bの出力からX軸方向の傾斜角度θx を求
め、またセンサコイル38c,38dの出力からY軸方
向の傾斜角度θy を求め、その結果を外部に出力する。
なお、このような傾斜計10は、周知のものであり、例
えば、CA−940((株)マコメ研究所製)を用いれ
ば、最大±30゜の角度範囲で検出を行うことができ
る。
8a,38bの出力からX軸方向の傾斜角度θx を求
め、またセンサコイル38c,38dの出力からY軸方
向の傾斜角度θy を求め、その結果を外部に出力する。
なお、このような傾斜計10は、周知のものであり、例
えば、CA−940((株)マコメ研究所製)を用いれ
ば、最大±30゜の角度範囲で検出を行うことができ
る。
【0031】以上のように構成された位置検出装置2
は、相対位置を測定すべき2地点に、第1及び第2の固
定台12,14を夫々固定して使用され、第1及び第2
の固定台12,14間に相対的な変位が生じると、その
変位に応じて、長さ計8が検出する長さK、及び傾斜計
10が検出する傾斜角度θx ,θy が夫々変化する。
は、相対位置を測定すべき2地点に、第1及び第2の固
定台12,14を夫々固定して使用され、第1及び第2
の固定台12,14間に相対的な変位が生じると、その
変位に応じて、長さ計8が検出する長さK、及び傾斜計
10が検出する傾斜角度θx ,θy が夫々変化する。
【0032】ここで、図4,図5は、位置検出装置2を
簡略化して表したものであり、図4はY軸方向から、図
5はX軸方向から見た図である。図4に示すように、本
実施例の位置検出装置2では、第1及び第2の固定台1
2,14がどのように変位しても、第1の固定台12と
摺動子6の位置P、及び第2の固定台14と基準位置F
の相対位置が、X軸方向に変位することがない。このた
め、第1の固定台12に対する第2の固定台14のX軸
方向の位置は、摺動子6の位置Pに対する基準位置Fの
X軸方向の位置から、長さK及び傾斜角度θx ,θy を
用いて、(4)式にて求めることができる。但し、Kx
は、長さKをXZ平面に投影した時の長さ(図7参照)
である。
簡略化して表したものであり、図4はY軸方向から、図
5はX軸方向から見た図である。図4に示すように、本
実施例の位置検出装置2では、第1及び第2の固定台1
2,14がどのように変位しても、第1の固定台12と
摺動子6の位置P、及び第2の固定台14と基準位置F
の相対位置が、X軸方向に変位することがない。このた
め、第1の固定台12に対する第2の固定台14のX軸
方向の位置は、摺動子6の位置Pに対する基準位置Fの
X軸方向の位置から、長さK及び傾斜角度θx ,θy を
用いて、(4)式にて求めることができる。但し、Kx
は、長さKをXZ平面に投影した時の長さ(図7参照)
である。
【0033】 x=Kx・sinθx =K・cosθy・sinθx (4) 一方、図5に示すように、第1及び第2の固定台12,
14の相対位置がY軸方向に変位した場合、第1の固定
台12と摺動子6の位置P、及び第2の固定第14と基
準位置Fの相対位置は、いずれもY軸及びZ軸方向に変
化するが、図5に基づいて、(5)(6)式を導くこと
ができる。但し、Kyは、長さKをYZ平面に投影した
時の長さ(図7参照)である。
14の相対位置がY軸方向に変位した場合、第1の固定
台12と摺動子6の位置P、及び第2の固定第14と基
準位置Fの相対位置は、いずれもY軸及びZ軸方向に変
化するが、図5に基づいて、(5)(6)式を導くこと
ができる。但し、Kyは、長さKをYZ平面に投影した
時の長さ(図7参照)である。
【0034】 y=Ky・sinθy+(Y1+Y2)・cosθy−(Y1+Y2) =K・cosθx・sinθy+(Y1+Y2)・(cosθy−1) (5) z=Ky・cosθy−(Y1+Y2)・sinθy =K・cosθx・cosθy−(Y1+Y2)・sinθy (6) なお、(4)〜(6)式は、長さ計8を、摺動方向とZ
軸とが平行となり、しかも、基準位置Fと摺動子6の位
置Pとが一致するように配置した時の位置を基準とし、
その位置からの3軸方向への相対的な変位量を夫々求め
るものである。
軸とが平行となり、しかも、基準位置Fと摺動子6の位
置Pとが一致するように配置した時の位置を基準とし、
その位置からの3軸方向への相対的な変位量を夫々求め
るものである。
【0035】ここで、(1)〜(3)式と(4)〜
(6)式とを比較してみると、(4)〜(6)式の右辺
第1項は(1)〜(3)式の右辺と夫々全く同じであ
る。つまり、(5)(6)式の第2項は、摺動子6及び
本体4が第1及び第2の支持軸16,20を介して接続
されていることにより生じる誤差を補正する補正項とみ
ることができる。
(6)式とを比較してみると、(4)〜(6)式の右辺
第1項は(1)〜(3)式の右辺と夫々全く同じであ
る。つまり、(5)(6)式の第2項は、摺動子6及び
本体4が第1及び第2の支持軸16,20を介して接続
されていることにより生じる誤差を補正する補正項とみ
ることができる。
【0036】なお、(4)式の右辺に、第2の固定軸2
2の長さを加え、(5)式の右辺に、第1及び第2の支
持軸16,20の長さ(Y1+Y2)を加え、(6)式
の右辺に、第1の固定軸18の長さを加えることによ
り、第1及び第2の固定台12,14間のXYZ各軸方
向への実際の距離を、簡単に求めることができる。
2の長さを加え、(5)式の右辺に、第1及び第2の支
持軸16,20の長さ(Y1+Y2)を加え、(6)式
の右辺に、第1の固定軸18の長さを加えることによ
り、第1及び第2の固定台12,14間のXYZ各軸方
向への実際の距離を、簡単に求めることができる。
【0037】また、当該位置測定装置2を最初に設置し
た時に、上記(4)〜(6)式にて得られる値をX0,
Y0,Z0とすると、その初期位置からの変位量△x,
△y,△zは、次の(7)〜(9)式により求めること
ができる。 △x=K・cosθy・sinθx−X0 (7) △y=K・cosθx・sinθy+(Y1+Y2)・(cosθy−1)−Y0 (8) △z=K・cosθx・cosθy−(Y1+Y2)・sinθy−Z0 (9) つまり、長さ計8や傾斜計10の測定範囲であれば、長
さ計8をどのように傾斜させた状態で設置しても、2地
点間の相対位置の測定を行うことが可能である。
た時に、上記(4)〜(6)式にて得られる値をX0,
Y0,Z0とすると、その初期位置からの変位量△x,
△y,△zは、次の(7)〜(9)式により求めること
ができる。 △x=K・cosθy・sinθx−X0 (7) △y=K・cosθx・sinθy+(Y1+Y2)・(cosθy−1)−Y0 (8) △z=K・cosθx・cosθy−(Y1+Y2)・sinθy−Z0 (9) つまり、長さ計8や傾斜計10の測定範囲であれば、長
さ計8をどのように傾斜させた状態で設置しても、2地
点間の相対位置の測定を行うことが可能である。
【0038】以上、説明したように、本実施例の位置検
出装置2によれば、第1及び第2の固定台12,14が
取り付けられる2地点間の相対的な変位に応じて、長さ
計8及び傾斜計10の出力が変化するようにされている
ので、2地点間の相対位置の変化を3次元的に検出する
ことができる。
出装置2によれば、第1及び第2の固定台12,14が
取り付けられる2地点間の相対的な変位に応じて、長さ
計8及び傾斜計10の出力が変化するようにされている
ので、2地点間の相対位置の変化を3次元的に検出する
ことができる。
【0039】また、本実施例の位置検出装置2は、長さ
の測定範囲の大きい長さ計8と、傾斜角度の測定範囲の
大きい傾斜計10とを組み合わせることにより構成され
ているため、広い測定範囲を有しており、大きな変位を
測定することができる。更に、本実施例の位置検出装置
2では、長さ計8及び傾斜計10として、いずれも電磁
気的に検出を行うものを用いているので耐環境性に優れ
ており、長期に渡って安定した測定を行うことができ
る。
の測定範囲の大きい長さ計8と、傾斜角度の測定範囲の
大きい傾斜計10とを組み合わせることにより構成され
ているため、広い測定範囲を有しており、大きな変位を
測定することができる。更に、本実施例の位置検出装置
2では、長さ計8及び傾斜計10として、いずれも電磁
気的に検出を行うものを用いているので耐環境性に優れ
ており、長期に渡って安定した測定を行うことができ
る。
【0040】このように、本実施例の位置検出装置2
は、測定範囲が大きく耐環境性に優れるため、測定すべ
き変位が大きかったり、当該位置検出装置2を戸外に設
置しなければならない、大型建造物等での測定に好適に
用いることができ、例えば橋梁と橋脚との間に取り付け
て、橋梁のたわみやクラックの発生等を原因とする相対
位置の変化を検出するために用いることができる。
は、測定範囲が大きく耐環境性に優れるため、測定すべ
き変位が大きかったり、当該位置検出装置2を戸外に設
置しなければならない、大型建造物等での測定に好適に
用いることができ、例えば橋梁と橋脚との間に取り付け
て、橋梁のたわみやクラックの発生等を原因とする相対
位置の変化を検出するために用いることができる。
【0041】また、本実施例の位置検出装置2によれ
ば、最初に設置した状態での測定値を基準値として以後
の測定を行うことができるため、設置時に精密な軸合わ
せを行う必要がなく、設置の手間を軽減することができ
る。次に、第2実施例について、図6を参照して説明す
る。
ば、最初に設置した状態での測定値を基準値として以後
の測定を行うことができるため、設置時に精密な軸合わ
せを行う必要がなく、設置の手間を軽減することができ
る。次に、第2実施例について、図6を参照して説明す
る。
【0042】本実施例の位置検出装置2aは、第1実施
例の位置検出装置2において、第2の固定台14と長さ
計8との連結部分の構成を一部変更したものである。な
お、第1実施例の位置検出装置2と同等の構成部材につ
いて、図中で同じ番号を付しており、ここでは、その詳
細な説明については省略する。
例の位置検出装置2において、第2の固定台14と長さ
計8との連結部分の構成を一部変更したものである。な
お、第1実施例の位置検出装置2と同等の構成部材につ
いて、図中で同じ番号を付しており、ここでは、その詳
細な説明については省略する。
【0043】図6において、(a)は位置検出装置2a
の正面図、(b)はその側面図であり、いずれも簡略化
した図を示している。図6に示すように、本実施例の位
置検出装置2aでは、第2の支持軸20が長さ計8の上
部から、第1の支持軸16とは直交する方向に向けて突
設されている。そして、第2の固定軸22は、第2の固
定台14の下部からZ軸方向に突設され、第2の支持軸
20の先端に形成されたボールジョイントの軸受20a
により支持されている。また、傾斜計10は、第2の支
持軸20の途中に固定されている。
の正面図、(b)はその側面図であり、いずれも簡略化
した図を示している。図6に示すように、本実施例の位
置検出装置2aでは、第2の支持軸20が長さ計8の上
部から、第1の支持軸16とは直交する方向に向けて突
設されている。そして、第2の固定軸22は、第2の固
定台14の下部からZ軸方向に突設され、第2の支持軸
20の先端に形成されたボールジョイントの軸受20a
により支持されている。また、傾斜計10は、第2の支
持軸20の途中に固定されている。
【0044】このように構成された本実施例の位置検出
装置2aでも、第1実施例の位置検出装置2と同様に、
長さ計8の検出する長さK、及び傾斜計10の検出する
傾斜角度θx ,θy が、第1及び第2の固定台12,1
4間の相対位置の変位に応じて変化するため、第1実施
例の位置検出装置2と全く同様の効果を得ることができ
る。なお、変位量の算出は、上述の(1)〜(3)式
に、第1及び第2の支持軸16,20や第1及び第2の
固定軸18,22の配置方向やその長さに応じて決まる
補正項を加えた式を用いる必要がある。
装置2aでも、第1実施例の位置検出装置2と同様に、
長さ計8の検出する長さK、及び傾斜計10の検出する
傾斜角度θx ,θy が、第1及び第2の固定台12,1
4間の相対位置の変位に応じて変化するため、第1実施
例の位置検出装置2と全く同様の効果を得ることができ
る。なお、変位量の算出は、上述の(1)〜(3)式
に、第1及び第2の支持軸16,20や第1及び第2の
固定軸18,22の配置方向やその長さに応じて決まる
補正項を加えた式を用いる必要がある。
【0045】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様
々な態様にて実施することが可能である。例えば、上記
実施例では、長さ計8として磁歪現象を利用したものを
用いているが、接触式、非接触式の各種ポテンショメー
タや、単位変位毎に電気信号を取出し、これを積算する
ことで変位の絶対値をディジタル的に検出する各種スケ
ール等を用いてもよい。
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様
々な態様にて実施することが可能である。例えば、上記
実施例では、長さ計8として磁歪現象を利用したものを
用いているが、接触式、非接触式の各種ポテンショメー
タや、単位変位毎に電気信号を取出し、これを積算する
ことで変位の絶対値をディジタル的に検出する各種スケ
ール等を用いてもよい。
【0046】また、上記実施例では、傾斜計10とし
て、振子40の位置を電磁気的に検出するものを用いて
いるが、振子の位置をサーボ制御してその制御量から傾
斜角度を検出するものや、ジャイロを利用するもの等を
用いてもよい。更に、環境の安定した屋内等で使用する
場合には、長さ計8や傾斜計10として、光学的に検出
を行うものを用いてもよい。
て、振子40の位置を電磁気的に検出するものを用いて
いるが、振子の位置をサーボ制御してその制御量から傾
斜角度を検出するものや、ジャイロを利用するもの等を
用いてもよい。更に、環境の安定した屋内等で使用する
場合には、長さ計8や傾斜計10として、光学的に検出
を行うものを用いてもよい。
【図1】 第1実施例の位置検出装置の概略構成を表す
斜視図である。
斜視図である。
【図2】 長さ計の構成及び動作を表す説明図である。
【図3】 傾斜計の構成及び動作を表す説明図である。
【図4】 X軸方向への変位量の算出方法を表す説明図
である。
である。
【図5】 Y軸及びZ軸方向への変位量の算出方法を表
す説明図である。
す説明図である。
【図6】 第2実施例の位置検出装置の構成を表す正面
図及び側面図である。
図及び側面図である。
【図7】 本発明における変位検出の原理を表す説明図
である。
である。
2,2a…位置検出装置 4…本体 6
…摺動子 8…長さ計 10…傾斜計 12
…第1の固定台 14…第2の固定台 16…第1の支持軸 1
8…第1の固定軸 18a,20a…軸受 20…第2の支持軸 2
2…第2の固定軸 24…センサロッド 26…ケース 2
8…磁歪線 30…ドライブコイル 32…レシーブコイル 3
4…測定制御部 36…固定部材 38…磁気センサ 38a〜38
d…センサコイル 40…振子 40a…円柱状バネ 40b…錘
42…磁石
…摺動子 8…長さ計 10…傾斜計 12
…第1の固定台 14…第2の固定台 16…第1の支持軸 1
8…第1の固定軸 18a,20a…軸受 20…第2の支持軸 2
2…第2の固定軸 24…センサロッド 26…ケース 2
8…磁歪線 30…ドライブコイル 32…レシーブコイル 3
4…測定制御部 36…固定部材 38…磁気センサ 38a〜38
d…センサコイル 40…振子 40a…円柱状バネ 40b…錘
42…磁石
Claims (3)
- 【請求項1】 2地点間の3次元的な変位を検出するた
め、該2地点間の相対位置を検出する位置検出装置であ
って、 長尺状の本体、及び該本体の長手方向に沿って摺動可能
な摺動子を有し、上記本体上の所定の基準位置から上記
摺動子の位置までの長さを検出する長さ検出手段と、 上記本体に取り付けられ、上記本体の傾斜角度を互いに
直交する2軸方向に分解して検出する傾斜角度検出手段
と、 上記2地点の一方と上記長さ検出手段の本体とが連動す
るように、該本体を支持する第1の支持部材と、 上記2地点の他方と上記長さ検出手段の摺動子とが連動
するように、該摺動子を支持する第2の支持部材と、 を備えたことを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項2】 上記長さ検出手段は、 上記摺動子が、磁束を発する発磁体からなり、 上記本体が、上記摺動子の摺動方向に沿って長尺状に形
成された磁歪線を備え、 該磁歪線に磁界を印加することにより生じる磁歪現象に
基づいて、磁界の印加位置から上記摺動子までの位置を
電磁気的に検出することを特徴とする請求項1に記載の
位置検出装置。 - 【請求項3】 上記傾斜角度検出手段は、 上記長さ検出手段の本体と一体に動作するように固定さ
れる固定部材と、 該固定部材から釣支され、下端部に磁石が配置された振
子と、 を備え、上記磁石の位置を電磁気的に検出することによ
り、上記固定部材に対する上記振子の傾斜角度を求める
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の位置
検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20483896A JPH1047944A (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20483896A JPH1047944A (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 位置検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1047944A true JPH1047944A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16497234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20483896A Pending JPH1047944A (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1047944A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101410793B1 (ko) * | 2013-07-09 | 2014-06-24 | (주)드림솔 | 진자 플레이트 위치 측정 장치 및 이를 포함하는 진자 밸브 |
CN105333845A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-02-17 | 成都发动机(集团)有限公司 | 发动机高压涡轮盘转子组件偏摆测量夹具 |
CN108759647A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-11-06 | 瑞纳智能设备股份有限公司 | 一种磁体联动挂件及工业管道三维位移监测装置 |
-
1996
- 1996-08-02 JP JP20483896A patent/JPH1047944A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101410793B1 (ko) * | 2013-07-09 | 2014-06-24 | (주)드림솔 | 진자 플레이트 위치 측정 장치 및 이를 포함하는 진자 밸브 |
CN105333845A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-02-17 | 成都发动机(集团)有限公司 | 发动机高压涡轮盘转子组件偏摆测量夹具 |
CN108759647A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-11-06 | 瑞纳智能设备股份有限公司 | 一种磁体联动挂件及工业管道三维位移监测装置 |
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