JPH09113203A - 差動トランスおよびそれを用いた測定装置 - Google Patents
差動トランスおよびそれを用いた測定装置Info
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- JPH09113203A JPH09113203A JP7266893A JP26689395A JPH09113203A JP H09113203 A JPH09113203 A JP H09113203A JP 7266893 A JP7266893 A JP 7266893A JP 26689395 A JP26689395 A JP 26689395A JP H09113203 A JPH09113203 A JP H09113203A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周囲の温度変化に係わらず、コアと差動コイ
ルの相対変位量に応じた一定の検出値が得られる差動ト
ランスの提供。 【解決手段】 非磁性体からなる円筒状のボビンの外周
面に１つの一次コイル３２および２つの二次コイル３
３，３４を巻回した差動コイル３５と、前記差動コイル
内に軸線方向移動可能に嵌装された磁性体からなるコア
３６とから構成され、前記コア３６と前記差動コイルと
の相対変位量を検出する差動トランスにおいて、前記２
つの二次コイルを抵抗率の温度係数が異なる少なくとも
２種類の導線Ａと導線Ｂとを所定の割合で結線した複合
導線によって構成したことを特徴とする差動トランス。
ルの相対変位量に応じた一定の検出値が得られる差動ト
ランスの提供。 【解決手段】 非磁性体からなる円筒状のボビンの外周
面に１つの一次コイル３２および２つの二次コイル３
３，３４を巻回した差動コイル３５と、前記差動コイル
内に軸線方向移動可能に嵌装された磁性体からなるコア
３６とから構成され、前記コア３６と前記差動コイルと
の相対変位量を検出する差動トランスにおいて、前記２
つの二次コイルを抵抗率の温度係数が異なる少なくとも
２種類の導線Ａと導線Ｂとを所定の割合で結線した複合
導線によって構成したことを特徴とする差動トランス。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は温度変化により特性
が変化しない差動トランスおよびそれを用いた測定装置
に関するものである。
が変化しない差動トランスおよびそれを用いた測定装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、研削盤等の工作機械に具備され工
作物（被測定物）の径寸法を測定する定寸装置において
は、工作物を狭持する一対のフィーラの相対変位量を差
動トランスにて検出するものが一般的に知られている。
この種の定寸装置に関し、本出願人は先に特開平６−２
２９７０４号公報において、定寸装置の周囲の温度変化
による熱変位の影響を補償する定寸装置を提案した。す
なわち、この定寸装置は、図９に示すように、工作物Ｗ
の上下に接触する接触子３ａ，３ｂを先端に有する一対
のフィーラ２ａ，２ｂが、装置本体１に固定された支持
部材１ａに板バネ４を介して変位可能に支持されてい
る。フィーラ２ａ，２ｂの後端側には差動トランス５が
設けられている。この差動トランス５は、磁性体からな
るコア６と、このコア６を外嵌する差動コイル７と、こ
の差動コイル７を保持するボビン８とから構成されてい
る。コア６は下側のフィーラ２ｂに固定されており、上
記差動コイル７を内装するボビン８はスペーサ９を介し
て上側のフィーラ２ａに固定されている。そして、フィ
ーラ２ａ，２ｂの変位によってコア６と差動コイル７と
が相対変位することにより工作物Ｗの径変化を検出する
ようになっている。また、上記ボビン８とフィーラ２ａ
の間に介在されるスペーサ９は、熱変位によってコア６
が伸びる方向に同一量膨張するような線膨張係数を有す
る部材で構成されている。
作物（被測定物）の径寸法を測定する定寸装置において
は、工作物を狭持する一対のフィーラの相対変位量を差
動トランスにて検出するものが一般的に知られている。
この種の定寸装置に関し、本出願人は先に特開平６−２
２９７０４号公報において、定寸装置の周囲の温度変化
による熱変位の影響を補償する定寸装置を提案した。す
なわち、この定寸装置は、図９に示すように、工作物Ｗ
の上下に接触する接触子３ａ，３ｂを先端に有する一対
のフィーラ２ａ，２ｂが、装置本体１に固定された支持
部材１ａに板バネ４を介して変位可能に支持されてい
る。フィーラ２ａ，２ｂの後端側には差動トランス５が
設けられている。この差動トランス５は、磁性体からな
るコア６と、このコア６を外嵌する差動コイル７と、こ
の差動コイル７を保持するボビン８とから構成されてい
る。コア６は下側のフィーラ２ｂに固定されており、上
記差動コイル７を内装するボビン８はスペーサ９を介し
て上側のフィーラ２ａに固定されている。そして、フィ
ーラ２ａ，２ｂの変位によってコア６と差動コイル７と
が相対変位することにより工作物Ｗの径変化を検出する
ようになっている。また、上記ボビン８とフィーラ２ａ
の間に介在されるスペーサ９は、熱変位によってコア６
が伸びる方向に同一量膨張するような線膨張係数を有す
る部材で構成されている。
【０００３】したがって、定寸装置の周囲温度の変化に
よってコア６が軸線方向に伸びを生ずる場合、スペーサ
９が同一方向に同量だけ膨張するため、これに支持され
るボビン８が同一方向に変位してコア６と差動コイル７
の相対変位（基準位置ずれ）を発生しないようにし、熱
変位による測定誤差の影響を防止するようになってい
る。
よってコア６が軸線方向に伸びを生ずる場合、スペーサ
９が同一方向に同量だけ膨張するため、これに支持され
るボビン８が同一方向に変位してコア６と差動コイル７
の相対変位（基準位置ずれ）を発生しないようにし、熱
変位による測定誤差の影響を防止するようになってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した定寸装置にお
いては、熱膨張に起因するコア６と差動コイル７の相対
変位（基準位置ずれ）を防止することができるが、以下
に説明する差動コイル７の温度変化による測定誤差を防
止することができない問題があった。すなわち、一般に
金属物質は温度変化によってその抵抗値が変化する特性
を有していることが知られている。また、導線を巻回し
て構成されるコイルは、温度変化により、導線断面の膨
張やコイル全長の伸びによりコイルとしての抵抗が変化
する。このため、上記差動コイル７を励磁用の一次コイ
ル、検出用の二次コイル共にエナメル線（０℃から１０
０℃における抵抗率の温度係数が４．３×１０ -3の銅
線）を巻回して構成した場合、差動トランス５の温度変
化およびコア６と差動コイル７との変位量に関する測定
誤差は図１０に示すように変化する。つまり、図１０か
らも解るように、差動コイル７の検出誤差は温度が上昇
するにつれ増大し、さらに、コア６と差動コイル７の相
対変位量が大きいほどその検出誤差が大きくなる。ま
た、温度の上昇につれ正方向の変位に対しては正方向の
測定誤差を、負方向の変位に対しては負方向の測定誤差
を生ずる。
いては、熱膨張に起因するコア６と差動コイル７の相対
変位（基準位置ずれ）を防止することができるが、以下
に説明する差動コイル７の温度変化による測定誤差を防
止することができない問題があった。すなわち、一般に
金属物質は温度変化によってその抵抗値が変化する特性
を有していることが知られている。また、導線を巻回し
て構成されるコイルは、温度変化により、導線断面の膨
張やコイル全長の伸びによりコイルとしての抵抗が変化
する。このため、上記差動コイル７を励磁用の一次コイ
ル、検出用の二次コイル共にエナメル線（０℃から１０
０℃における抵抗率の温度係数が４．３×１０ -3の銅
線）を巻回して構成した場合、差動トランス５の温度変
化およびコア６と差動コイル７との変位量に関する測定
誤差は図１０に示すように変化する。つまり、図１０か
らも解るように、差動コイル７の検出誤差は温度が上昇
するにつれ増大し、さらに、コア６と差動コイル７の相
対変位量が大きいほどその検出誤差が大きくなる。ま
た、温度の上昇につれ正方向の変位に対しては正方向の
測定誤差を、負方向の変位に対しては負方向の測定誤差
を生ずる。
【０００５】上述した従来技術の定寸装置においては、
その構造上、工作物（被測定物）の径測定におけるコア
６と差動コイル７の変位量は非常に微少（例えば、全ス
トロークにして１００μｍ程度）のため、温度変化に伴
う差動トランス５の測定誤差はほぼ無視できる範囲にあ
る。ところが、コア６と差動コイル７の変位量が大きい
（例えば、全ストロークにして５ｍｍ程度）広範囲測定
可能な定寸装置の場合には、この温度変化に伴う差動ト
ランスの測定誤差を無視できないといった問題を生じ
た。
その構造上、工作物（被測定物）の径測定におけるコア
６と差動コイル７の変位量は非常に微少（例えば、全ス
トロークにして１００μｍ程度）のため、温度変化に伴
う差動トランス５の測定誤差はほぼ無視できる範囲にあ
る。ところが、コア６と差動コイル７の変位量が大きい
（例えば、全ストロークにして５ｍｍ程度）広範囲測定
可能な定寸装置の場合には、この温度変化に伴う差動ト
ランスの測定誤差を無視できないといった問題を生じ
た。
【０００６】したがって、本発明の目的は、周囲の温度
変化に係わらずコアと差動コイルの相対変位量に応じた
一定の検出値が得られる差動トランスおよびそれを用い
た測定装置を提供することである。
変化に係わらずコアと差動コイルの相対変位量に応じた
一定の検出値が得られる差動トランスおよびそれを用い
た測定装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
る本発明の差動トランスの構成は、非磁性体からなる円
筒状のボビンの外周面もしくは内周面に１つの一次コイ
ルおよび２つの二次コイルを巻回した差動コイルと、前
記差動コイル内に軸線方向移動可能に嵌装された磁性体
からなるコアとから構成され、前記コアと前記差動コイ
ルとの相対変位量を検出する差動トランスにおいて、前
記２つの二次コイルを抵抗率の温度係数が異なる少なく
とも２種類の導線を所定の割合で結線した複合導線によ
ってそれぞれ構成したものである。
る本発明の差動トランスの構成は、非磁性体からなる円
筒状のボビンの外周面もしくは内周面に１つの一次コイ
ルおよび２つの二次コイルを巻回した差動コイルと、前
記差動コイル内に軸線方向移動可能に嵌装された磁性体
からなるコアとから構成され、前記コアと前記差動コイ
ルとの相対変位量を検出する差動トランスにおいて、前
記２つの二次コイルを抵抗率の温度係数が異なる少なく
とも２種類の導線を所定の割合で結線した複合導線によ
ってそれぞれ構成したものである。
【０００８】また、前記２つの二次コイルを抵抗率の温
度係数が４．３×１０- 3 よりも小さいかもしくは負の
値を有する導線によってそれぞれ構成しても良い。さら
に、上記問題点を解決する本発明の測定装置の構成は、
被測定物に接触し互いに相対変位可能な一対のフィーラ
と、前記一対のフィーラの相対変位量を検出する差動ト
ランスとを有し、前記被測定物の寸法を測定する測定装
置において、前記差動トランスは、前記フィーラの一方
に対して固定された非磁性体からなる円筒状のボビンの
外周面もしくは内周面に１つの一次コイルおよび２つの
二次コイルを巻回した差動コイルと、前記フィーラの他
方に対して固定され前記差動コイル内を軸線方向移動可
能に嵌装された磁性体からなるコアとから構成され、前
記２つの二次コイルを抵抗率の温度係数が異なる少なく
とも２種類の導線を所定の割合で結線した複合導線によ
ってそれぞれ構成したものである。
度係数が４．３×１０- 3 よりも小さいかもしくは負の
値を有する導線によってそれぞれ構成しても良い。さら
に、上記問題点を解決する本発明の測定装置の構成は、
被測定物に接触し互いに相対変位可能な一対のフィーラ
と、前記一対のフィーラの相対変位量を検出する差動ト
ランスとを有し、前記被測定物の寸法を測定する測定装
置において、前記差動トランスは、前記フィーラの一方
に対して固定された非磁性体からなる円筒状のボビンの
外周面もしくは内周面に１つの一次コイルおよび２つの
二次コイルを巻回した差動コイルと、前記フィーラの他
方に対して固定され前記差動コイル内を軸線方向移動可
能に嵌装された磁性体からなるコアとから構成され、前
記２つの二次コイルを抵抗率の温度係数が異なる少なく
とも２種類の導線を所定の割合で結線した複合導線によ
ってそれぞれ構成したものである。
【０００９】上述した構成の差動トランスは、一次コイ
ルに交流電流を流すことにより、コアと差動コイルの相
対変位量に応じた電圧が二次コイルに発生し、変位量
（被測定物の寸法）が検出される。この時、上記導線か
らなる二次コイルを有する差動トランスは温度変化に係
わらず、コアと差動コイルの相対変位量に応じた一定の
電圧を出力する。
ルに交流電流を流すことにより、コアと差動コイルの相
対変位量に応じた電圧が二次コイルに発生し、変位量
（被測定物の寸法）が検出される。この時、上記導線か
らなる二次コイルを有する差動トランスは温度変化に係
わらず、コアと差動コイルの相対変位量に応じた一定の
電圧を出力する。
【００１０】
【発明の実施形態】以下に、本発明の差動トランスを広
範囲定寸装置に適用した一実施形態について図面に基づ
き詳細に説明する。図１において、１０は広範囲測定可
能な定寸装置（測定装置）であり、この定寸装置１０
は、ヘッド本体１１と下側フィーラ１２と上側フィーラ
１３と測定部２０から主に構成される。
範囲定寸装置に適用した一実施形態について図面に基づ
き詳細に説明する。図１において、１０は広範囲測定可
能な定寸装置（測定装置）であり、この定寸装置１０
は、ヘッド本体１１と下側フィーラ１２と上側フィーラ
１３と測定部２０から主に構成される。
【００１１】ヘッド本体１１は断面形状口形の部材であ
り、図略の工作機械に適宜取り付けられる。このヘッド
本体１１は装置軽量化のためアルミ部材（線膨張係数２
３．６×１０-6／℃）からなり、内部には後述する測定
部２０が内装され、また、下面には下側フィーラ１２が
取り付けられている。下側フィーラ１２は、先端上面に
工作物（被測定物）Ｗの下部を当接する当接部１２ａが
形成されたＪ形の部材であり、周囲の温度変化による熱
変位の影響を相殺するように工作物Ｗと同じ材質（工作
物Ｗと線膨張係数が等しい）の炭素鋼（線膨張係数が１
１．２×１０-6／℃）にて構成されている。
り、図略の工作機械に適宜取り付けられる。このヘッド
本体１１は装置軽量化のためアルミ部材（線膨張係数２
３．６×１０-6／℃）からなり、内部には後述する測定
部２０が内装され、また、下面には下側フィーラ１２が
取り付けられている。下側フィーラ１２は、先端上面に
工作物（被測定物）Ｗの下部を当接する当接部１２ａが
形成されたＪ形の部材であり、周囲の温度変化による熱
変位の影響を相殺するように工作物Ｗと同じ材質（工作
物Ｗと線膨張係数が等しい）の炭素鋼（線膨張係数が１
１．２×１０-6／℃）にて構成されている。
【００１２】上記当接部１２ａの上方には、前記下側フ
ィーラ１２と同一材質にて構成された上側フィーラ１３
が設けられている。この上側フィーラ１３には先端に工
作物Ｗの上部に当接する接触子１４がその突出量を調節
可能に螺合されており、後端は後述する測定部２０のブ
ロック２２と連結シャフト１５にて連結されている。接
触子１４は線膨張係数が炭素鋼と等しいクロムモリブデ
ン鋼（線膨張係数が１１．２×１０-6／℃）で構成され
ている。
ィーラ１２と同一材質にて構成された上側フィーラ１３
が設けられている。この上側フィーラ１３には先端に工
作物Ｗの上部に当接する接触子１４がその突出量を調節
可能に螺合されており、後端は後述する測定部２０のブ
ロック２２と連結シャフト１５にて連結されている。接
触子１４は線膨張係数が炭素鋼と等しいクロムモリブデ
ン鋼（線膨張係数が１１．２×１０-6／℃）で構成され
ている。
【００１３】ヘッド本体１１内部に内装された測定部２
０は、基準枠２１と、この基準枠２１に対して昇降可能
に支持されたブロック２２と、基準枠２１およびブロッ
ク２２間に形成されたそれぞれ測定範囲の異なる第１、
第２差動トランス３０ａ，３０ｂとから主に構成されて
いる。基準枠２１は前記下側フィーラ１２と同様に炭素
鋼からなるコ形状の部材であり、中間部２１ａにて前記
ヘッド本体１１の内部に固定されている。このとき、基
準枠２１の上部２１ｂおよび下部２１ｃはヘッド本体１
１に接触しないように所定の隙間を有した状態にある。
０は、基準枠２１と、この基準枠２１に対して昇降可能
に支持されたブロック２２と、基準枠２１およびブロッ
ク２２間に形成されたそれぞれ測定範囲の異なる第１、
第２差動トランス３０ａ，３０ｂとから主に構成されて
いる。基準枠２１は前記下側フィーラ１２と同様に炭素
鋼からなるコ形状の部材であり、中間部２１ａにて前記
ヘッド本体１１の内部に固定されている。このとき、基
準枠２１の上部２１ｂおよび下部２１ｃはヘッド本体１
１に接触しないように所定の隙間を有した状態にある。
【００１４】基準枠２１には上部２１ｂと下部２１ｃと
を掛け渡す一対のパイロットバー２３が支持されてお
り、このパイロットバー２３にブロック２２が直動ベア
リング２４を介して支持されており、ブロック２２は基
準枠２１に対して昇降移動可能になっている。ブロック
２２の下面には連結シャフト１５が固定されており、こ
の連結シャフト１５は基準枠２１およびヘッド本体１１
を貫通して下方に突出し、その先端に前記上側フィーラ
１３が固定されている。これにより、上側フィーラ１３
はブロック２２と一体的に昇降移動するようになってい
る。また、ブロック２２には貫通穴２２ａが形成されて
おり、この貫通穴２２ａに連結棒１６が遊嵌されてい
る。連結棒１６の下方端にはフランジ部１６ａが形成さ
れており、貫通穴２２ａの大径部２２ｂと係合してブロ
ック２２の抜け止めを形成している。また、連結棒１６
の上方側は、基準枠２１およびヘッド本体１１を貫通し
て上方に突出しており、その先端にピストン１７が固定
されている。
を掛け渡す一対のパイロットバー２３が支持されてお
り、このパイロットバー２３にブロック２２が直動ベア
リング２４を介して支持されており、ブロック２２は基
準枠２１に対して昇降移動可能になっている。ブロック
２２の下面には連結シャフト１５が固定されており、こ
の連結シャフト１５は基準枠２１およびヘッド本体１１
を貫通して下方に突出し、その先端に前記上側フィーラ
１３が固定されている。これにより、上側フィーラ１３
はブロック２２と一体的に昇降移動するようになってい
る。また、ブロック２２には貫通穴２２ａが形成されて
おり、この貫通穴２２ａに連結棒１６が遊嵌されてい
る。連結棒１６の下方端にはフランジ部１６ａが形成さ
れており、貫通穴２２ａの大径部２２ｂと係合してブロ
ック２２の抜け止めを形成している。また、連結棒１６
の上方側は、基準枠２１およびヘッド本体１１を貫通し
て上方に突出しており、その先端にピストン１７が固定
されている。
【００１５】ヘッド本体１１の上部には前記ピストン１
７を嵌装するシリンダ１８が取り付けられ、図略の圧縮
空気供給装置に連結されたエアシリンダー１９を形成し
ている。これにより、エアシリンダ１９を駆動して連結
棒１６を上昇すると、連結棒１６下方端のフランジ部１
６ａがブロック２２の大径部２２ｂに係合し、さらにブ
ロック２２を上昇させる。ブロック２２の上昇に伴いこ
れに連結される上側フィーラ１３が上昇し、工作物Ｗを
下側フィーラ１２と上側フィーラ１３の間に挿入可能な
状態にするようになっている。一方、工作物Ｗが挿入さ
れた場合には、エアシリンダ１９を駆動して連結棒１６
を降下する。すると、連結棒１６との係合が外れたブロ
ック２２は自重により降下し、上側フィーラ１３の接触
子１４先端が工作物Ｗの上部に接触する位置にて停止
し、工作物Ｗの径寸法測定可能な状態になるようになっ
ている。
７を嵌装するシリンダ１８が取り付けられ、図略の圧縮
空気供給装置に連結されたエアシリンダー１９を形成し
ている。これにより、エアシリンダ１９を駆動して連結
棒１６を上昇すると、連結棒１６下方端のフランジ部１
６ａがブロック２２の大径部２２ｂに係合し、さらにブ
ロック２２を上昇させる。ブロック２２の上昇に伴いこ
れに連結される上側フィーラ１３が上昇し、工作物Ｗを
下側フィーラ１２と上側フィーラ１３の間に挿入可能な
状態にするようになっている。一方、工作物Ｗが挿入さ
れた場合には、エアシリンダ１９を駆動して連結棒１６
を降下する。すると、連結棒１６との係合が外れたブロ
ック２２は自重により降下し、上側フィーラ１３の接触
子１４先端が工作物Ｗの上部に接触する位置にて停止
し、工作物Ｗの径寸法測定可能な状態になるようになっ
ている。
【００１６】なお、上記基準枠２１、ブロック２２、パ
イロットバー２３、直動ベアリング２４および連結シャ
フト１５は全て下側フィーラ１２と同一材質の炭素鋼に
て構成されており、温度変化よる熱膨張量を等しくする
ようになっている。ブロック２２と基準枠２１との間に
は、工作物（被測定物）Ｗの径寸法を測定する第１差動
トランス３０ａおよび第２差動トランス３０ｂが設けら
れている。第１差動トランス３０ａと第２差動トランス
３０ｂは後述するコア軸３７ａ，３７ｂの長さが異なる
のみで同一の構成のため、第１差動トランス３０ａにつ
いてのみ説明する。
イロットバー２３、直動ベアリング２４および連結シャ
フト１５は全て下側フィーラ１２と同一材質の炭素鋼に
て構成されており、温度変化よる熱膨張量を等しくする
ようになっている。ブロック２２と基準枠２１との間に
は、工作物（被測定物）Ｗの径寸法を測定する第１差動
トランス３０ａおよび第２差動トランス３０ｂが設けら
れている。第１差動トランス３０ａと第２差動トランス
３０ｂは後述するコア軸３７ａ，３７ｂの長さが異なる
のみで同一の構成のため、第１差動トランス３０ａにつ
いてのみ説明する。
【００１７】図２は第１差動トランス３０ａを示した拡
大図である。第１差動トランス３０ａは、コア３６と差
動コイル３５から主に構成される。コア３６は高周波数
で軸特性の良いパーマロイで形成された円柱状の部材で
あり、ステンレス（線膨張係数１７．３×１０-6／℃）
からなるコア軸３７にてブロック２２に固定され、ブロ
ック２２と一体的に昇降移動する。
大図である。第１差動トランス３０ａは、コア３６と差
動コイル３５から主に構成される。コア３６は高周波数
で軸特性の良いパーマロイで形成された円柱状の部材で
あり、ステンレス（線膨張係数１７．３×１０-6／℃）
からなるコア軸３７にてブロック２２に固定され、ブロ
ック２２と一体的に昇降移動する。
【００１８】差動コイル３５はボビン３１と、このボビ
ン３１の外周に巻回された一次コイル３２並びに二次コ
イル３３，３４とから構成される。ボビン３１は筒状部
材であり、スペーサ２５ａを介して基準枠２１の上部２
１ｂに固定されている。このボビン３１の内部には前記
コア３６が軸線方向に移動可能に嵌装されている。ま
た、ボビン３１ａの外周面には軸線方向を３つに区分す
るフランジが形成されており、この区分された外周面に
二次コイル３３，一次コイル３２、二次コイル３４が順
次巻回されている。
ン３１の外周に巻回された一次コイル３２並びに二次コ
イル３３，３４とから構成される。ボビン３１は筒状部
材であり、スペーサ２５ａを介して基準枠２１の上部２
１ｂに固定されている。このボビン３１の内部には前記
コア３６が軸線方向に移動可能に嵌装されている。ま
た、ボビン３１ａの外周面には軸線方向を３つに区分す
るフランジが形成されており、この区分された外周面に
二次コイル３３，一次コイル３２、二次コイル３４が順
次巻回されている。
【００１９】一次コイル３２は励磁用のコイルであり、
０℃から１００℃間の抵抗率の温度係数が４．３×１０
- 3 以上の導線Ａ（例えばエナメル線：抵抗率の温度係
数が４．３×１０- 3 の銅線）がボビン３２の外周中央
部に所定回数巻回されている。この一次コイル３２ａは
励磁用のため抵抗の小さい導線を用いることが好まし
い。
０℃から１００℃間の抵抗率の温度係数が４．３×１０
- 3 以上の導線Ａ（例えばエナメル線：抵抗率の温度係
数が４．３×１０- 3 の銅線）がボビン３２の外周中央
部に所定回数巻回されている。この一次コイル３２ａは
励磁用のため抵抗の小さい導線を用いることが好まし
い。
【００２０】２つの二次コイル３３，３４は差動変位検
出用のコイルであり、０℃から１００℃間の抵抗率の温
度係数が４．３×１０- 3 以上の導線Ａ（例えば前記エ
ナメル線）と前記抵抗率の温度係数が４．３×１０- 3
よりも小さい導線Ｂ（例えばマンガニン線：０℃から１
００℃間の抵抗率の温度係数が−０．０３〜＋０．０２
×１０- 3 ）を所定の割合（例えば５：５）で結線した
複合導線が前記ボビン３１の上下部分にそれぞれ所定回
数ずつ巻回されている。各二次コイル３３，３４は図３
に示すように互いに逆属性に結線されている。
出用のコイルであり、０℃から１００℃間の抵抗率の温
度係数が４．３×１０- 3 以上の導線Ａ（例えば前記エ
ナメル線）と前記抵抗率の温度係数が４．３×１０- 3
よりも小さい導線Ｂ（例えばマンガニン線：０℃から１
００℃間の抵抗率の温度係数が−０．０３〜＋０．０２
×１０- 3 ）を所定の割合（例えば５：５）で結線した
複合導線が前記ボビン３１の上下部分にそれぞれ所定回
数ずつ巻回されている。各二次コイル３３，３４は図３
に示すように互いに逆属性に結線されている。
【００２１】そして、図３に示すように、一次コイル３
２の両端に接続された交流電源より交流電流を流すとボ
ビン３１内のコア３６に誘導磁界が発生し、この誘導磁
界によって二次コイル３３，３４の両端子間にコア３６
と差動コイル３５の差動変位量に応じた起電力が発生す
る。この起電力を検出することにより工作物Ｗの径寸法
を測定するようになっている。
２の両端に接続された交流電源より交流電流を流すとボ
ビン３１内のコア３６に誘導磁界が発生し、この誘導磁
界によって二次コイル３３，３４の両端子間にコア３６
と差動コイル３５の差動変位量に応じた起電力が発生す
る。この起電力を検出することにより工作物Ｗの径寸法
を測定するようになっている。
【００２２】なお、上記スペーサ２５ａは、炭素鋼部材
と線膨張係数の異なるヘッド本体１１（アルミ）やコア
軸３７ａ（ステンレス）の熱膨張差に起因するコア３６
ａと差動コイル３５ａの相対変位（基準位置ずれ）を相
殺する熱膨張をする部材（例えば、アンバー：線膨張係
数１．０×１０-6／℃）にて構成されている。ここで、
差動コイル３５についてさらに詳細に説明する。前記従
来の技術にて述べたように、金属物質は温度変化に伴い
その抵抗値が変化する。そこで、本出願人は実験によ
り、０℃から１００℃間の抵抗率の温度係数が４．３×
１０- 3より小さいもしくは負の温度係数を有する金属
物質の導線Ｂを二次コイル３３，３４に巻回した差動コ
イル３５ａが温度変化並びにコア３６および差動コイル
３５の相対変位量に対して図５の特性を示すものが有る
ことを確認した。すなわち、図５は二次コイル３３，３
４をマンガニン線（抵抗率の温度係数が−０．０３〜＋
０．０２×１０- 3 ）で構成した差動トランスの特性で
あり、この差動トランスは温度が上昇するにつれ正の変
位に対して負の測定誤差を生じ、一方、負の変位に対し
て正の測定誤差を生じる特性を有している。そこで、こ
の特性に注目し、０℃から１００℃間の抵抗率の温度係
数が４．３×１０- 3 以上の導線Ａと抵抗率の温度係数
が４．３×１０- 3 より小さいかもしくは負の温度係数
の導線Ｂを組み合わせた複合導線により二次コイル３
３，３４をそれぞれ構成することで、図６に示すよう
に、温度変化やコア３６と差動コイル３５の相対変化に
よって測定誤差が変化しない差動トランス３０が構成で
きることを確認した。なお、この特性は、差動コイル３
５ａが軸線方向に伸びないことが必要となるため、本実
施形態においては、上記ボビン３１ａは線膨張係数の非
常に小さいセラミックスにて構成し、温度変化により差
動コイル３５ａが軸線方向の熱変位を最小限に抑えるよ
うにしている。
と線膨張係数の異なるヘッド本体１１（アルミ）やコア
軸３７ａ（ステンレス）の熱膨張差に起因するコア３６
ａと差動コイル３５ａの相対変位（基準位置ずれ）を相
殺する熱膨張をする部材（例えば、アンバー：線膨張係
数１．０×１０-6／℃）にて構成されている。ここで、
差動コイル３５についてさらに詳細に説明する。前記従
来の技術にて述べたように、金属物質は温度変化に伴い
その抵抗値が変化する。そこで、本出願人は実験によ
り、０℃から１００℃間の抵抗率の温度係数が４．３×
１０- 3より小さいもしくは負の温度係数を有する金属
物質の導線Ｂを二次コイル３３，３４に巻回した差動コ
イル３５ａが温度変化並びにコア３６および差動コイル
３５の相対変位量に対して図５の特性を示すものが有る
ことを確認した。すなわち、図５は二次コイル３３，３
４をマンガニン線（抵抗率の温度係数が−０．０３〜＋
０．０２×１０- 3 ）で構成した差動トランスの特性で
あり、この差動トランスは温度が上昇するにつれ正の変
位に対して負の測定誤差を生じ、一方、負の変位に対し
て正の測定誤差を生じる特性を有している。そこで、こ
の特性に注目し、０℃から１００℃間の抵抗率の温度係
数が４．３×１０- 3 以上の導線Ａと抵抗率の温度係数
が４．３×１０- 3 より小さいかもしくは負の温度係数
の導線Ｂを組み合わせた複合導線により二次コイル３
３，３４をそれぞれ構成することで、図６に示すよう
に、温度変化やコア３６と差動コイル３５の相対変化に
よって測定誤差が変化しない差動トランス３０が構成で
きることを確認した。なお、この特性は、差動コイル３
５ａが軸線方向に伸びないことが必要となるため、本実
施形態においては、上記ボビン３１ａは線膨張係数の非
常に小さいセラミックスにて構成し、温度変化により差
動コイル３５ａが軸線方向の熱変位を最小限に抑えるよ
うにしている。
【００２３】上記構成の第１差動トランス３０ａと第２
差動トランス３０ｂは互いにコア軸３７ａ，３７ｂの長
さを異にして並列的に配置され、測定する工作物Ｗの径
に応じて選択的に使用され工作物径を測定するように構
成されている。したがって、上記構成の定寸装置１０
は、下側フィーラ１２と上側フィーラ１３の間に工作物
（被測定物）Ｗが挿入されると、選択された第１差動ト
ランス３０ａもしくは第２差動トランス３０ｂの一次コ
イル３２に交流電流を流し、二次コイル３３，３４から
コア３６と差動コイル３５との相対変位量に応じた電圧
を検出し、工作物Ｗの径寸法を測定するようになってい
る。
差動トランス３０ｂは互いにコア軸３７ａ，３７ｂの長
さを異にして並列的に配置され、測定する工作物Ｗの径
に応じて選択的に使用され工作物径を測定するように構
成されている。したがって、上記構成の定寸装置１０
は、下側フィーラ１２と上側フィーラ１３の間に工作物
（被測定物）Ｗが挿入されると、選択された第１差動ト
ランス３０ａもしくは第２差動トランス３０ｂの一次コ
イル３２に交流電流を流し、二次コイル３３，３４から
コア３６と差動コイル３５との相対変位量に応じた電圧
を検出し、工作物Ｗの径寸法を測定するようになってい
る。
【００２４】この時、周囲の温度上昇によって定寸装置
の各部材が熱膨張する場合にもコア３６と差動コイル３
５の相対変位はスペーサ２５ａ，２５ｂの熱膨張により
それぞれ相殺されるために発生しない。その上、上述し
たように差動トランス３０ａ，３０ｂは温度変化並びに
コア３６と差動コイル３５の相対変位量の大小に対して
測定誤差を生じることがなく、温度変化に係わらず常に
一定の検出値が測定される。
の各部材が熱膨張する場合にもコア３６と差動コイル３
５の相対変位はスペーサ２５ａ，２５ｂの熱膨張により
それぞれ相殺されるために発生しない。その上、上述し
たように差動トランス３０ａ，３０ｂは温度変化並びに
コア３６と差動コイル３５の相対変位量の大小に対して
測定誤差を生じることがなく、温度変化に係わらず常に
一定の検出値が測定される。
【００２５】以上に述べたように本実施形態の定寸装置
は、線膨張係数の異なる部材の熱変位差に起因するコア
３６と差動コイル３５の相対変位（基準位置ずれ）がス
ペーサ２５ａ，２５ｂによって補償され、その上、温度
変化による差動トランスの特性に変化が生じないため、
定寸装置周囲の温度変化に係わらず高精度な広範囲定寸
が可能であるといった効果がある。
は、線膨張係数の異なる部材の熱変位差に起因するコア
３６と差動コイル３５の相対変位（基準位置ずれ）がス
ペーサ２５ａ，２５ｂによって補償され、その上、温度
変化による差動トランスの特性に変化が生じないため、
定寸装置周囲の温度変化に係わらず高精度な広範囲定寸
が可能であるといった効果がある。
【００２６】なお、上述した実施形態においては、二次
コイル３３，３４のそれぞれに、抵抗率の温度係数が
４．３×１０- 3 以上の導線Ａと抵抗率の温度係数が
４．３×１０- 3 よりも小さい導線Ｂを所定割合で結線
した複合導線をボビン３１に巻回しているが、抵抗率の
温度変化係数が４．３×１０- 3 以下の所望の温度係数
を有する導線Ｂを用いる場合には、図４に示すように、
単に導線Ｂのみをボビン３１に巻回した二次コイル３２
でも構わない。また同様に、抵抗率の温度変化係数の異
なる３種類以上の導線により二次コイルを構成しても構
わない。
コイル３３，３４のそれぞれに、抵抗率の温度係数が
４．３×１０- 3 以上の導線Ａと抵抗率の温度係数が
４．３×１０- 3 よりも小さい導線Ｂを所定割合で結線
した複合導線をボビン３１に巻回しているが、抵抗率の
温度変化係数が４．３×１０- 3 以下の所望の温度係数
を有する導線Ｂを用いる場合には、図４に示すように、
単に導線Ｂのみをボビン３１に巻回した二次コイル３２
でも構わない。また同様に、抵抗率の温度変化係数の異
なる３種類以上の導線により二次コイルを構成しても構
わない。
【００２７】また、本実施形態における差動コイル３５
は、図２に示したようにボビン３１の外周に一次コイル
３２および二次コイル３３，３４を巻回したものを使用
しているが、図７に示した第１の変形例のように、ボビ
ン３１の内周面に一次コイル３２および二次コイル３
３，３４を内装するものでも構わない。さらに、図８に
示した第２変形例のように、２分割されたボビン３１ａ
の外周面に一次コイル３２と二次コイル３３並びに一次
コイル３２と二次コイル３４をそれぞれ巻回し、図３に
示した結線をした２段型の差動コイル３５ａでも同様の
効果が得られる。
は、図２に示したようにボビン３１の外周に一次コイル
３２および二次コイル３３，３４を巻回したものを使用
しているが、図７に示した第１の変形例のように、ボビ
ン３１の内周面に一次コイル３２および二次コイル３
３，３４を内装するものでも構わない。さらに、図８に
示した第２変形例のように、２分割されたボビン３１ａ
の外周面に一次コイル３２と二次コイル３３並びに一次
コイル３２と二次コイル３４をそれぞれ巻回し、図３に
示した結線をした２段型の差動コイル３５ａでも同様の
効果が得られる。
【００２８】さらに、上述した実施形態においては本発
明の差動トランスを用いた測定装置として定寸装置の例
を説明したが、温度変化が生じる環境下で変位量を測定
する計測装置であれば上記定寸装置に限られず一般に幅
広い使用が可能である。
明の差動トランスを用いた測定装置として定寸装置の例
を説明したが、温度変化が生じる環境下で変位量を測定
する計測装置であれば上記定寸装置に限られず一般に幅
広い使用が可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上に述べたように本発明の差動トラン
スおよびこの差動トランスを用いた測定装置は、温度変
化により差動トランスの特性が変化しないため、いかな
る温度条件下においてもコアと差動コイルの変位量に応
じた一定の測定値が検出できるため、高精度かつ安定し
た変位量（被測定物の径寸法）の測定が広範囲にわたっ
て行えるといった効果がある。
スおよびこの差動トランスを用いた測定装置は、温度変
化により差動トランスの特性が変化しないため、いかな
る温度条件下においてもコアと差動コイルの変位量に応
じた一定の測定値が検出できるため、高精度かつ安定し
た変位量（被測定物の径寸法）の測定が広範囲にわたっ
て行えるといった効果がある。
【図１】本発明の実施形態である定寸装置を示した側面
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の実施形態である差動トランスの拡大図
である。
である。
【図３】差動トランスの結線を示した回路図である。
【図４】他の差動トランスを示した回路図である。
【図５】導線Ｂにより二次コイルが構成されている差動
トランスの温度特性を示したグラフである。
トランスの温度特性を示したグラフである。
【図６】本発明の実施形態である差動トランスの温度特
性を示したグラフである。
性を示したグラフである。
【図７】差動トランスの第１変形例を示した拡大図であ
る。
る。
【図８】差動トランスの第２変形例を示した拡大図であ
る。
る。
【図９】従来の定寸装置を示した側面断面図である。
【図１０】従来の差動トランスにおける温度特性を示し
たグラフである。
たグラフである。
１０ 定寸装置（測定装置） １１ ヘッド本体 １２ 下側フィーラ １３ 上側フィーラ ２０ 測定部 ２１ 基準枠 ２２ ブロック ２５ スペーサ ３０ａ 第１差動トランス ３０ｂ 第２差動トランス ３１ ボビン ３２ 一次コイル ３３，３４ 二次コイル ３６ コア ３７ コア軸
Claims (3)
- 【請求項１】 非磁性体からなる円筒状のボビンの外周
面もしくは内周面に１つの一次コイルおよび２つの二次
コイルを巻回した差動コイルと、前記差動コイル内に軸
線方向移動可能に嵌装された磁性体からなるコアとから
構成され、前記コアと前記差動コイルとの相対変位量を
検出する差動トランスにおいて、前記２つの二次コイル
を抵抗率の温度係数が異なる少なくとも２種類の導線を
所定の割合で結線した複合導線によってそれぞれ構成し
たことを特徴とする差動トランス。 - 【請求項２】 非磁性体からなる円筒状のボビンの外周
面もしくは内周面に１つの一次コイルおよび２つの二次
コイルを巻回した差動コイルと、前記差動コイル内に軸
線方向移動可能に嵌装された磁性体からなるコアとから
構成され、前記コアと前記差動コイルとの相対変位量を
検出する差動トランスにおいて、前記２つの二次コイル
を抵抗率の温度係数が４．３×１０- 3 よりも小さいか
もしくは負の値を有する導線によってそれぞれ構成した
ことを特徴とする差動トランス。 - 【請求項３】 被測定物に接触し互いに相対変位可能な
一対のフィーラと、前記一対のフィーラの相対変位量を
検出する差動トランスとを有し、前記被測定物の寸法を
測定する測定装置において、前記差動トランスは、前記
フィーラの一方に対して固定された非磁性体からなる円
筒状のボビンの外周面もしくは内周面に１つの一次コイ
ルおよび２つの二次コイルを巻回した差動コイルと、前
記フィーラの他方に対して固定され前記差動コイル内を
軸線方向移動可能に嵌装された磁性体からなるコアとか
ら構成され、前記２つの二次コイルを抵抗率の温度係数
が異なる少なくとも２種類の導線を所定の割合で結線し
た複合導線によってそれぞれ構成したことを特徴とする
測定装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7266893A JPH09113203A (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 差動トランスおよびそれを用いた測定装置 |
| KR1019960043485A KR100425747B1 (ko) | 1995-10-16 | 1996-10-01 | 차동트랜스 및 그것을 사용한 측정장치 |
| KR1019960045338A KR100310140B1 (ko) | 1995-10-11 | 1996-10-11 | 진동자이로스코프 |
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