特許 6783747 直線変位計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6783747

(24)【登録日】2020年10月26日

(45)【発行日】2020年11月11日

(54)【発明の名称】直線変位計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/012 20060101AFI20201102BHJP

   G01B 5/02 20060101ALI20201102BHJP

【ＦＩ】

   G01B5/012

   G01B5/02

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-251127(P2017-251127)

(22)【出願日】2017年12月27日

(65)【公開番号】特開2019-117117(P2019-117117A)

(43)【公開日】2019年7月18日

【審査請求日】2019年9月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100109058

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 敏郎

(72)【発明者】

【氏名】前田 剛

(72)【発明者】

【氏名】浅野 文樹

(72)【発明者】

【氏名】川口 浩志

(72)【発明者】

【氏名】岡田 和憲

【審査官】 九鬼 一慶

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−３０２７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−３００３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１８５９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３２９１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５４−１３９０１９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ５／００−５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を収容するケーシングと、
少なくとも一部が前記ケーシングの外側に位置する状態で前記ケーシングに対して相対変位可能に配置され、前記ケーシングの外側に位置する測定対象が前記ケーシングに対して接近及び離隔する方向で直線変位したときに、前記測定対象の直線変位に追従可能な可動部材と、
前記測定対象の位置を、前記ケーシングに対する前記可動部材の位置に基づいて検出し、検出した前記測定対象の位置を電気信号に変換する位置センサとを備え、
前記位置センサは、前記液体に浸漬された状態で前記ケーシング内に配置されている、直線変位計測装置。

【請求項2】

請求項１に記載の直線変位計測装置であって、
前記ケーシングには、
前記ケーシング内に前記液体を導入するための導入口と、
前記可動部材が前記ケーシングに対して相対変位可能な方向で前記導入口から離れた位置にあり、前記ケーシング内の前記液体を前記ケーシングの外側に排出する排出口とが形成されており、
前記位置センサは、前記ケーシング内を前記導入口から前記排出口に向かって流れる前記液体に浸漬されるように、前記導入口と前記排出口との間に配置されている、直線変位計測装置。

【請求項3】

請求項２に記載の直線変位計測装置であって、
前記可動部材は、
前記導入口と前記排出口との間に配置され、前記ケーシング内を前記導入口から前記排出口に向かって流れる前記液体の圧力を受ける受圧部と、
前記受圧部が前記液体の圧力を受ける方向に延びて、前記ケーシングを貫通するように配置され、その一端が前記受圧部に固定され、その他端が前記測定対象に対して接触可能なロッド部とを含み、
前記受圧部は、前記ロッド部が前記測定対象に接触している状態を維持するように、前記液体の圧力を受ける、直線変位計測装置。

【請求項4】

請求項３に記載の直線変位計測装置であって、
前記ケーシングは、
筒状の内周面を有する周壁と、
前記周壁の軸方向の一端に固定され、前記導入口を有する上流壁と、
前記周壁の軸方向の他端に固定され、前記排出口を有する下流壁とを含み、
前記受圧部は、
前記周壁の内周面に対して前記周壁の軸方向で摺動可能となるように、前記周壁内に配置されるピストンであり、
前記ピストンには、前記導入口から前記排出口に向かって前記ピストンを前記液体が通過するのを許容する流路が形成されている、直線変位計測装置。

【請求項5】

請求項４に記載の直線変位計測装置であって、
前記周壁は、
第１周壁と、
前記軸方向で前記第１周壁から離れて配置された第２周壁とを含み、
前記ケーシングは、さらに、
前記軸方向で前記第１周壁と前記第２周壁との間に配置され、前記第１周壁と前記第２周壁とを接続し、前記位置センサの少なくとも一部を支持する中間壁を含み、
前記中間壁には、前記導入口から前記排出口に向かって前記中間壁を前記液体が通過するのを許容する中間流路が形成されている、直線変位計測装置。

【請求項6】

請求項４または５に記載の直線変位計測装置であって、
前記可動部材には、
前記可動部材が前記ケーシングに対して相対移動可能な方向に延びて、前記上流壁側に開口する挿入孔が形成されており、
前記位置センサは、
前記ケーシングに固定され、前記電気信号を生成するセンサ本体と、
前記センサ本体に固定され、前記可動部材が前記ケーシングに対して相対移動可能な方向に延びて、その先端側の少なくとも一部が前記挿入孔内に位置するセンサロッドと、
前記センサロッドに対する相対変位が可能な状態で前記可動部材に固定され、前記センサロッドに及ぼす磁界を発生する永久磁石とを含み、
前記センサ本体は、前記永久磁石の磁界が前記センサロッドに及ぼされる位置に基づいて、前記可動部材の前記ケーシングに対する位置を検出する、直線変位計測装置。

【請求項7】

請求項２〜６の何れか１項に記載の直線変位計測装置であって、さらに、
前記導入口に接続され、前記導入口を通じて前記ケーシング内に導入される前記液体が流れる配管と、
前記位置センサに接続されて、前記電気信号が伝送されるケーブルとを備え、
前記ケーブルは、前記配管に沿って前記配管内に配置されている、直線変位計測装置。

【請求項8】

請求項１〜７の何れか１項に記載の直線変位計測装置であって、さらに、
前記可動部材が前記測定対象に接触している状態を維持するように、前記可動部材に付勢力を及ぼす付勢部材を備える、直線変位計測装置。

【請求項9】

請求項１〜８の何れか１項に記載の直線変位計測装置であって、
前記可動部材は、
前記測定対象に接触し、前記可動部材が前記ケーシングに対して相対変位可能な方向で前記測定対象に向かって突出する凸状の湾曲面を有する、直線変位計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定対象の直線変位を計測する直線変位計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

測定対象の直線変位を計測する直線変位計測装置が知られている。直線変位計測装置は、例えば、連続鋳造設備の軽圧下装置が備える上ロールと下ロールとの距離を測定するために用いられる。この場合、直線変位計測装置は高温環境下で使用されることになるので、耐熱性が要求される。

【0003】

下記特許文献１には、連続鋳造設備の軽圧下装置に用いられる直線変位計測装置としての距離測定装置が開示されている。距離測定装置は、複数の磁性体が所定のピッチで埋め込まれたセンサロッド部と、センサロッド部が挿通されるコイルを有するセンサヘッド部とを備え、センサヘッド部のセンサロッド部に対する相対位置が変化したときの変化量を示す信号がセンサヘッド部から出力される。センサヘッド部及びセンサロッド部は、水冷ジャケットが有する収納孔内に配置され、収納孔の外側を冷水が流れることで冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−２４０７２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の距離測定装置では、センサヘッド部及びセンサロッド部の冷却が十分ではないことが判明した。

【0006】

本発明の目的は、測定対象の直線変位を計測する直線変位計測装置であって、測定対象の直線変位の計測に用いられる位置センサの冷却効率を高めることができる直線変位計測装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明による直線変位計測装置は、液体を収容するケーシングと、少なくとも一部が前記ケーシングの外側に位置する状態で前記ケーシングに対して相対変位可能に配置され、前記ケーシングの外側に位置する測定対象が前記ケーシングに対して接近及び離隔する方向で直線変位したときに、前記測定対象の直線変位に追従可能な可動部材と、前記測定対象の位置を、前記ケーシングに対する前記可動部材の位置に基づいて検出し、検出した前記測定対象の位置を電気信号に変換する位置センサとを備え、前記位置センサは、前記液体に浸漬された状態で前記ケーシング内に配置されている。

【0008】

上記直線変位計測装置においては、ケーシングが収容する液体で位置センサを直接冷却することができるので、位置センサの冷却効率を高めることができる。

【0009】

上記直線変位計測装置において、好ましくは、前記ケーシングには、前記ケーシング内に前記液体を導入するための導入口と、前記可動部材が前記ケーシングに対して相対変位可能な方向で前記導入口から離れた位置にあり、前記ケーシング内の前記液体を前記ケーシングの外側に排出する排出口とが形成されており、前記位置センサは、前記ケーシング内を前記導入口から前記排出口に向かって流れる前記液体に浸漬されるように、前記導入口と前記排出口との間に配置されている。

【0010】

この場合、ケーシング内を導入口から排出口に向かって流れる流体で位置センサを冷却することができるので、ケーシング内に液体が滞留する場合と比べて、位置センサを冷却する液体そのものの温度上昇を抑制することができる。そのため、液体による位置センサの冷却効率をさらに高めることができる。

【0011】

上記直線変位計測装置において、好ましくは、前記可動部材は、前記導入口と前記排出口との間に配置され、前記ケーシング内を前記導入口から前記排出口に向かって流れる前記液体の圧力を受ける受圧部と、前記受圧部が前記液体の圧力を受ける方向に延びて、前記ケーシングを貫通するように配置され、その一端が前記受圧部に固定され、その他端が前記測定対象に対して接触可能なロッド部とを含み、前記受圧部は、前記ロッド部が前記測定対象に接触している状態を維持するように、前記液体の圧力を受ける。

【0012】

この場合、ケーシング内を流れる液体の圧力を利用して、可動部材を測定対象の直線変位に追従させることができる。

【0013】

上記直線変位計測装置において、好ましくは、前記ケーシングは、筒状の内周面を有する周壁と、前記周壁の軸方向の一端に固定され、前記導入口を有する上流壁と、前記周壁の軸方向の他端に固定され、前記排出口を有する下流壁とを含み、前記受圧部は、前記周壁の内周面に対して前記周壁の軸方向で摺動可能となるように、前記周壁内に配置されるピストンであり、前記ピストンには、前記導入口から前記排出口に向かって前記ピストンを前記液体が通過するのを許容する流路が形成されている。

【0014】

この場合、受圧部を構成するピストンの動きが周壁の内周面によってガイドされるので、ピストンを含む可動部材の動きを安定させることができる。

【0015】

上記直線変位計測装置において、好ましくは、前記周壁は、第１周壁と、前記軸方向で前記第１周壁から離れて配置された第２周壁とを含み、前記ケーシングは、さらに、前記軸方向で前記第１周壁と前記第２周壁との間に配置され、前記第１周壁と前記第２周壁とを接続し、前記位置センサの少なくとも一部を支持する中間壁を含み、前記中間壁には、前記導入口から前記排出口に向かって前記中間壁を前記液体が通過するのを許容する中間流路が形成されている。

【0016】

この場合、液体の流れを許容しつつ、位置センサの安定した支持状態を実現することができる。

【0017】

上記直線変位計測装置において、好ましくは、前記可動部材には、前記可動部材が前記ケーシングに対して相対移動可能な方向に延びて、前記上流壁側に開口する挿入孔が形成されており、前記位置センサは、前記ケーシングに固定され、前記電気信号を生成するセンサ本体と、前記センサ本体に固定され、前記可動部材が前記ケーシングに対して相対移動可能な方向に延びて、その先端側の少なくとも一部が前記挿入孔内に位置するセンサロッドと、前記センサロッドに対する相対変位が可能な状態で前記可動部材に固定され、前記センサロッドに及ぼす磁界を発生する永久磁石とを含み、前記センサ本体は、前記永久磁石の磁界が前記センサロッドに及ぼされる位置に基づいて、前記可動部材の前記ケーシングに対する位置を検出する。

【0018】

この場合、位置センサを液体に浸漬させることができる。

【0019】

上記直線変位計測装置は、好ましくは、さらに、前記導入口に接続され、前記導入口を通じて前記ケーシング内に導入される前記液体が流れる配管と、前記位置センサに接続されて、前記電気信号が伝送されるケーブルとを備え、前記ケーブルは、前記配管に沿って前記配管内に配置されている。

【0020】

この場合、位置センサに加えてケーブルを液体で直接冷却することができるので、熱によるケーブルの劣化や損傷を抑制することができる。

【0021】

上記直線変位計測装置は、好ましくは、さらに、前記可動部材が前記測定対象に接触している状態を維持するように、前記可動部材に付勢力を及ぼす付勢部材を備える。

【0022】

この場合、可動部材の測定対象に対する追従性を確保することができる。

【0023】

上記直線変位計測装置において、好ましくは、前記可動部材は、前記測定対象に接触し、前記可動部材が前記ケーシングに対して相対変位可能な方向で前記測定対象に向かって突出する凸状の湾曲面を有する。

【0024】

この場合、可動部材が測定対象に接触する位置を、可動部材の中心軸線上或いはその近傍にすることができる。そのため、測定対象の位置検出の誤差を小さくすることができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明による直線変位計測装置によれば、測定対象の直線変位の計測に用いられる位置センサの冷却効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の実施の形態による直線変位計測装置を示す模式図である。

【図2】図１に示す直線変位計測装置が備える検出ユニットを示す断面図である。

【図3】図２の一部を拡大して示す断面図である。

【図4】図２の他の一部を拡大して示す断面図である。

【図5】図２に示す検出ユニットが軽圧下装置に取り付けられた状態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳述する。

【0028】

図１を参照しながら、本発明の実施の形態による直線変位計測装置１０について説明する。図１は、直線変位計測装置１０を示す模式図である。

【0029】

直線変位計測装置１０は、例えば、連続鋳造設備の軽圧下装置が備える上ロールと下ロールとの距離を測定するために用いられる。直線変位計測装置１０は、検出ユニット２０と、配管３０と、ケーブル４０と、測定ユニット５０とを備える。検出ユニット２０は、ケーシング２２の軸方向での位置を検出し、検出したケーシング２２の軸方向での位置に基づいて測定対象８２１の位置を測定ユニット５０に入力する。検出ユニット２０は、図２、図３及び図４に示すように、ケーシング２２と、可動部材２４と、位置センサ２６と、付勢部材２８とを備える。

【0030】

直線変位計測装置１０が上ロールと下ロールとの距離を測定するために用いられる場合、検出ユニット２０は、例えば、図５に示すように、検出ユニット２０のうち、ケーシング２２が備える中間壁２２５を支持するブラケット８０が下ロール９４の軸受に固定されることで、軽圧下装置９０に取り付けられる。この状態で、上ロール９２の軸受に固定されたブラケット８２に設けられている測定対象８２１に対して、図２に示すように、可動部材２４の先端（接触端面２４３１）を接触させることで、上ロール９２から下ロール９４までの距離の変化を検出ユニット２０で検出することができる。

【0031】

図２、図３及び図４を参照しながら、検出ユニット２０について説明する。図２は、検出ユニット２０を示す断面図である。図３は、図２の一部を拡大して示す断面図である。図４は、図２の他の一部を拡大して示す断面図である。

【0032】

なお、以下の説明では、検出ユニット２０が有する周壁（第１周壁２２１及び第２周壁２２２）の軸方向（図中の左右方向）を軸方向とし、当該軸方向に垂直な方向を径方向とし、当該軸方向に延びる中心軸線周りの方向を周方向とする。

【0033】

ケーシング２２は、冷却用の液体としての冷却水を収容する液室２３を備える。ケーシング２２は、周壁としての第１周壁２２１及び第２周壁２２２と、上流壁２２３と、下流壁２２４と、中間壁２２５とを含む。

【0034】

第１周壁２２１及び第２周壁２２２は、それぞれ、その内側に冷却水を収容する空間が形成された筒形状を有する。第１周壁２２１の軸方向は、第２周壁２２２の軸方向と一致している。第１周壁２２１と第２周壁２２２は、同一中心軸線上に配置されている。第１周壁２２１と第２周壁２２２は、軸方向で離れている。

【0035】

上流壁２２３は、第１周壁２２１の軸方向一端に固定されている。これにより、第１周壁２２１の軸方向一端側の開口が上流壁２２３によって覆われている。

【0036】

上流壁２２３には、導入口２２３１が形成されている。導入口２２３１を通じて、ケーシング２２の内側に冷却水が導入される。

【0037】

導入口２２３１は、軸方向（上流壁２２３の厚さ方向）に延びている。導入口２２３１は、上流壁２２３を厚さ方向に貫通している。導入口２２３１は、第１周壁２２１の内側の空間と外側の空間とを連通している。導入口２２３１には、コネクタ３２を介して、配管３０が接続されている。配管３０を流れる冷却水は、導入口２２３１を通じて、ケーシング２２内に導入される。

【0038】

中間壁２２５は、第１周壁２２１の軸方向他端に固定されている。これにより、第１周壁２２１の軸方向他端側の開口が中間壁２２５によって覆われている。

【0039】

第１周壁２２１の軸方向一端側の開口が上流壁２２３で覆われ、且つ、第１周壁２２１の軸方向他端側の開口が中間壁２２５で覆われることにより、第１周壁２２１の内側には、液室２３１が形成されている。

【0040】

中間壁２２５は、第２周壁２２２の軸方向一端に固定されている。これにより、第２周壁２２２の軸方向一端側の開口が中間壁２２５によって覆われている。

【0041】

第２周壁２２２の軸方向他端には、下流壁２２４が固定されている。これにより、第２周壁２２２の軸方向他端側の開口が下流壁２２４によって覆われている。

【0042】

第２周壁２２２の軸方向一端側の開口が中間壁２２５で覆われ、且つ、第２周壁２２２の軸方向他端側の開口が下流壁２２４で覆われることにより、第２周壁２２２の内側には、液室２３２が形成されている。

【0043】

要するに、本実施の形態では、中間壁２２５は、ケーシング２２の内側に形成された液室２３を、中間壁２２５よりも上流壁２２３側に位置する液室２３１と、中間壁２２５よりも下流壁２２４側に位置する液室２３２とに仕切っている。

【0044】

中間壁２２５には、複数の中間流路２２５１が形成されている。複数の中間流路２２５１は、それぞれ、液室２３１と液室２３２とを連通する。つまり、複数の中間流路２２５１は、それぞれ、冷却水が液室２３１から液室２３２に向かって流れることを許容する。

【0045】

なお、中間流路２２５１は、複数である必要はなく、１つであってもよい。つまり、中間壁２２５は、少なくとも１つの中間流路２２５１を有していればよい。

【0046】

複数の中間流路２２５１は、それぞれ、軸方向（中間壁２２５の厚さ方向）に延びている。複数の中間流路２２５１は、それぞれ、中間壁２２５を厚さ方向に貫通している。複数の中間流路２２５１は、周方向に適当な間隔で並んでいる。

【0047】

下流壁２２４には、排出口２２４１が形成されている。排出口２２４１を通じて、ケーシング２２内の冷却水がケーシング２２の外側に排出される。

【0048】

排出口２２４１は、軸方向（下流壁２２４の厚さ方向）に延びる第１部分と、当該第１部分から径方向に延びる第２部分とを含む。排出口２２４１は、第２周壁２２２の内側の空間に対して、軸方向に開口している。排出口２２４１は、第２周壁２２２の外側の空間に対して、径方向に開口している。つまり、排出口２２４１は、第２周壁２２２の内側の空間と外側の空間とを連通している。排出口２２４１には、コネクタ６２を介して、配管６０が接続されている。排出口２２４１から排出された冷却水は、配管６０を流れる。

【0049】

可動部材２４は、ケーシング２２の外側に位置する測定対象８２１の直線的な変位に追従可能に配置されている。具体的には、測定対象８２１は、軸方向でケーシング２２に対して接近及び離隔するように変位する。このような変位に追従可能となるように、可動部材２４が配置されている。可動部材２４は、少なくとも一部がケーシング２２の外側に位置する状態でケーシング２２に対して軸方向で相対変位可能に配置されている。

【0050】

可動部材２４は、受圧部としてのピストン２４１と、ロッド部としてのロッド２４２及び接触部材２４３を含む。以下、これらについて説明する。

【0051】

ピストン２４１は、導入口２２３１と排出口２２４１との間に配置され、導入口２２３１から排出口２２４１に向かって流れる冷却水の圧力を受ける。

【0052】

ピストン２４１は、第２周壁２２２の内側に配置され、軸方向で中間壁２２５と下流壁２２４との間に位置する。ピストン２４１は、第２周壁２２２の内面に対して軸方向に摺動可能な状態で配置されている。ピストン２４１は、冷却水からの圧力を軸方向で受けることにより、第２周壁２２２内を移動する。

【0053】

ピストン２４１は、第２周壁２２２の内側に形成された液室２３２を軸方向に仕切っている。これにより、液室２３２は、ピストン２４１よりも中間壁２２５側に位置する液室２３２１と、ピストン２４１よりも下流壁２２４側に位置する液室２３２２とに分割されている。

【0054】

ピストン２４１には、複数の連通流路２４１１が形成されている。複数の連通流路２４１１は、それぞれ、液室２３２１と液室２３２２とを連通する。つまり、複数の連通流路２４１１は、それぞれ、冷却水が液室２３２１から液室２３２２に向かって流れることを許容する。

【0055】

なお、連通流路２４１１は、複数である必要はなく、１つであってもよい。つまり、ピストン２４１は、少なくとも１つの連通流路２４１１を有していればよい。

【0056】

複数の連通流路２４１１は、それぞれ、軸方向（ピストン２４１の厚さ方向）に延びている。複数の連通流路２４１１は、それぞれ、ピストン２４１を厚さ方向に貫通している。複数の連通流路２４１１は、周方向に適当な間隔で並んでいる。

【0057】

ロッド２４２は、軸方向（つまり、ピストン２４１が冷却水の圧力を受ける方向）に延びている。ロッド２４２は、下流壁２２４を軸方向（下流壁２２４の厚さ方向）に貫通するように配置されている。

【0058】

ロッド２４２の軸方向一端は、ピストン２４１に固定されている。具体的には、ロッド２４２の軸方向一端部がピストン２４１の中央孔に嵌め込まれている。ロッド２４２の軸方向他端は、ケーシング２２の外側に位置している。

【0059】

接触部材２４３は、ロッド２４２の軸方向他端に固定されている。接触部材２４３は、測定対象８２１に接触する接触面２４３１を有する。接触面２４３１は、測定対象８２１に向かって軸方向に突出する凸状の湾曲面である。つまり、接触部材２４３は、測定対象８２１に対して点接触している。接触部材２４３が測定対象８２１に接触している状態は、ピストン２４１が冷却水の圧力を受けることで維持される。

【0060】

ロッド２４２には、後述する位置センサ２６のセンサロッド２６２を挿入するための挿入孔２４２１が形成されている。挿入孔２４２１は、軸方向に延びて、ロッド２４２の軸方向一端面（上流壁２２３側の端面）に開口している。

【0061】

位置センサ２６は、可動部材２４のケーシング２２に対する位置に基づいて、測定対象８２１の位置を検出する。位置センサ２６は、検出した測定対象８２１の位置を電気信号に変換する。位置センサ２６は、検出した測定対象８２１の位置を示す電気信号を、ケーブル４０を介して、測定ユニット５０に入力する。測定ユニット５０は、入力された電気信号に基づいて、測定対象８２１の変位量を検出する。

【0062】

ここで、ケーブル４０は、配管３０内に配置されている。つまり、ケーブル４０の周囲を冷却水が流れる。

【0063】

なお、配管３０は、コネクタ３４を介して、分岐管３６に接続されている。分岐管３６は、ケーブル４０が延びる方向とは異なる方向に延びる部分を有している。当該部分には、コネクタ７２を介して、配管７０が接続されている。冷却水は、配管７０から分岐管３６内に流入した後、配管３０内を流れる。

【0064】

位置センサ２６は、センサ本体２６１と、センサロッド２６２と、永久磁石２６３とを含む。以下、これらについて説明する。

【0065】

センサ本体２６１は、永久磁石２６３の磁界がセンサロッド２６２に及ぼされる位置に基づいて、可動部材２４のケーシング２２に対する位置を検出する。センサ本体２６１は、検出した可動部材２４のケーシング２２に対する位置に基づいて、測定対象８２１の位置を検出する。センサ本体２６１は、検出した測定対象８２１の位置を示す電気信号を生成する。

【0066】

センサ本体２６１は、中間壁２２５に固定されている。センサ本体２６１は、中間壁２２５から上流壁２２３に向かって突出するように配置されている。つまり、センサ本体２６１のうち中間壁２２５が支持している部分以外は、液室２３１内に位置している。要するに、センサ本体２６１は、液室２３１内の冷却水に浸漬されている。

【0067】

センサロッド２６２は、センサ本体２６１から軸方向の他方側に向かって延びている。つまり、センサロッド２６２の一部（軸方向の中間部分）は、液室２３２１内に位置している。要するに、センサロッド２６２の一部（軸方向の中間部分）は、液室２３２１内の冷却水に浸漬されている。

【0068】

センサロッド２６２は、その先端側の少なくとも一部がロッド２４２に形成された挿入孔２４２１内に位置している。この状態で、センサロッド２６２の一部は、ピストン２４１に形成された中央孔内にも位置している。センサロッド２６２のうち、挿入孔２４２１内に位置する部分と、ピストン２４１の中央孔内に位置する部分は、これらの孔内に侵入している冷却水に浸漬されている。センサロッド２６２は、可動部材２４に対して軸方向で相対変位可能に配置されている。

【0069】

永久磁石２６３は、センサロッド２６２に及ぼす磁界を発生する。永久磁石２６３は、ピストン２４１に固定されている。永久磁石２６３は、ピストン２４１から中間壁２２５側に向かって突出するように配置されている。つまり、永久磁石２６３のうちピストン２４１が支持している部分以外は、液室２３２１内に位置している。要するに、永久磁石２６３は、液室２３２１内の冷却水に浸漬されている。

【0070】

永久磁石２６３は、ピストン２４１に固定されていることで、ピストン２４１と一緒にケーシング２２に対して軸方向へ移動する。つまり、永久磁石２６３は、センサロッド２６２に対する相対変位が可能な状態で配置されている。

【0071】

位置センサ２６は、いわゆる磁歪式変位センサである。センサ本体２６１は、センサロッド２６２内に配置された磁歪線に対して磁歪線が延びる方向に電流パルス信号を与える。これにより、磁歪線の周囲に円周方向の磁場が生じる。ここで、磁歪線のうち永久磁石２６３に挿入されている部分には、永久磁石２６３によって軸方向の磁場が与えられ、合成磁場が生じる。その結果、磁歪線に局部的なねじり歪が発生する（Wiedemann効果）。このねじり歪は一種の振動であるため、磁歪線上を伝播する。センサ本体２６１は、上記ねじり歪を検出し、それに基づいて、永久磁石２６３の位置を検出する。

【0072】

付勢部材２８は、コイルスプリング２８０と、支持部材２８１と、支持部材２８２とを含む。コイルスプリング２８０は、ロッド２４２のうちケーシング２２の外側に位置する部分を囲むように配置されている。コイルスプリング２８０の軸方向一端は、下流壁２２４に固定された支持部材２８１に設けられている筒部２８１１よりも径方向内側に位置している。コイルスプリング２８０の軸方向他端は、接触部材２４３に固定された支持部材２８２に設けられている外側筒部２８２１と内側筒部２８２２との間に位置している。可動部材２４のうち、接触部材２４３が測定対象８２１に接触している状態を維持するように、コイルスプリング２８０の付勢力が可動部材２４に及ぼされている。

【0073】

付勢部材２８は、耐熱蛇腹２８３をさらに備える。耐熱蛇腹２８３は、コイルスプリング２８０を囲むように配置されている。耐熱蛇腹２８３の軸方向一端は、支持部材２８１に固定されている。耐熱蛇腹２８３の軸方向他端は、支持部材２８２に固定されている。

【0074】

検出ユニット２０は、耐熱蛇腹２７２をさらに備える。耐熱蛇腹２７２は、ロッド２４２のうちケーシング２２の外側に位置する部分を囲むように配置されている。耐熱蛇腹２７２は、コイルスプリング２８０の内側に位置している。耐熱蛇腹２７２の軸方向一端は、下流壁２２４に固定された筒部材２７１に固定されている。耐熱蛇腹２７２の軸方向他端は、ロッド２４２に固定されている。

【0075】

図５に示すように、検出ユニット２０が軽圧下装置９０に取り付けられる場合、検出ユニット２０の周囲は高温になる。そのため、位置センサ２６を冷却する必要がある。

【0076】

直線変位計測装置１０においては、位置センサ２６が冷却水に浸漬された状態でケーシング２２内に配置されている。そのため、ケーシング２２の外側の温度に起因して、位置センサ２６の温度が上昇するのを抑制することができる。

【0077】

特に本実施の形態では、位置センサ２６がケーシング２２内を導入口２２３１から排出口２２４１に向かって流れる冷却水に浸漬されているので、ケーシング２２からの熱伝達に起因して温度が上昇した冷却水で位置センサ２６を冷却し続けるのを回避することができる。そのため、位置センサの冷却効率を高めることができる。

【0078】

また、本実施の形態では、ケーシング２２内を導入口２２３１から排出口２２４１に向かって流れる冷却水の圧力を利用して、可動部材２４の先端を測定対象８２１に押し付けることができるので、可動部材２４を測定対象８２１の直線変位に追従させることができる。

【0079】

また、本実施の形態では、冷却水の圧力を受けるのが第２周壁２２２によって軸方向の動きがガイドされるピストン２４１であるため、可動部材２４の動きを安定させることができる。

【0080】

特に本実施の形態では、ピストン２４１に連通流路２４１１が形成されているので、液室２３２１から液室２３２２への冷却水の流動を許容することができる。その結果、排出口２２４１を通じて、冷却水を排出することができる。

【0081】

また、本実施の形態では、センサ本体２６１が中間壁２２５によって支持されているので、センサ本体２６１の支持状態を安定させることができる。

【0082】

特に本実施の形態では、中間壁２２５に中間流路２２５１が形成されているので、液室２３１から液室２３２への冷却水の流動を許容することができる。

【0083】

また、本実施の形態では、センサロッド２６２の一部が可動部材２４に形成された挿入孔２４２１に挿入されているので、位置センサ２６をケーシング２２内に効率よく配置することができる。

【0084】

また、本実施の形態では、ケーブル４０が配管３０内に配置されているので、ケーブル４０を冷却水で直接冷却することができる。その結果、熱によるケーブル４０の劣化や損傷を抑制することができる。また、特殊な耐熱ケーブルを用いなくてもよいので、安価なケーブルを使用することができる。加えて、ケーブル４０によって伝送される電気信号が熱の影響を受け難くなる。

【0085】

また、本実施の形態では、コイルスプリング２８０の付勢力により、可動部材２４の先端が測定対象８２１に押し当てられているので、可動部材２４の測定対象８２１に対する追従性を確保することができる。

【0086】

特に本実施の形態では、コイルスプリング２８０を囲むように配置された耐熱蛇腹２８３により、コイルスプリング２８０のばね特性がコイルスプリング２８０の周囲の温度に影響され難くなる。また、コイルスプリング２８０の劣化を抑制することができる。

【0087】

また、本実施の形態では、接触部材２４３が測定対象８２１に対して点接触しているので、接触部材２４３が測定対象８２１に接触する位置をロッド２４２の中心軸線上（或いはその近傍）にすることができる。

【0088】

また、本実施の形態では、ロッド２４２のうちケーシング２２の外側に位置する部分が耐熱蛇腹２７２によって覆われているので、周囲の温度に起因してロッド２４２の温度が上昇するのを回避することができる。そのため、ロッド２４２が熱膨張して測定精度に悪影響を与えることを回避することができる。また、ロッド２４２の腐食を抑制することができる。

【0089】

特に本実施の形態では、センサロッド２６２を挿入するための挿入孔２４２１がロッド２４２に形成されており、当該挿入孔２４２１内に冷却水が存在するので、ロッド２４２の温度が上昇するのを抑制することができる。その結果、ロッド２４２が熱膨張して測定精度に悪影響を与えることを回避することができる。

【0090】

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施の形態の記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。

【0091】

上記実施の形態では、ケーシング２２が軽圧下装置９０に取り付けられていたが、本発明の直線変位計測装置は、ケーシングが軽圧下装置に取り付けられるものに限定されない。

【0092】

上記実施の形態では、ケーシング２２内を冷却水が流れていたが、本発明の直線変位計測装置は、ケーシング内を液体が流れるものに限定されない。例えば、ケーシング内に液体が封入されたものであってもよい。

【0093】

上記実施の形態では、ケーシング２２内を流れる冷却水の圧力を利用して、可動部材２４を測定対象８２１に押し当てていたが、本発明の直線変位計測装置は、ケーシング内の液体の圧力を利用して、可動部材を測定対象に押し当てるものに限定されない。

【0094】

上記実施の形態では、液体として冷却水が採用されていたが、本発明において、液体は油であってもよい。

【0095】

上記実施の形態では、位置センサとして、永久磁石２６３がセンサロッド２６２に磁界を及ぼす位置に基づいて可動部材２４のケーシング２２に対する位置を検出するものが採用されていたが、例えば、位置センサからピストン２４１までの距離をレーザで測定し、当該測定した距離に基づいて可動部材２４のケーシング２２に対する位置を検出するものを採用してもよい。或いは、磁気信号が記録された媒体を利用するものであってもよいし、作動トランスを利用するものであってもよい。

【0096】

上記実施の形態では、コイルスプリング２８０が採用されていたが、本発明において、コイルスプリング２８０は必須ではない。

【0097】

上記実施の形態では、ピストン２４１よりも中間壁２２５側に位置する液室２３２１からピストン２４１よりも下流壁２２４側に位置する液室２３２２への冷却水の流動がピストン２４１に形成された複数の連通流路２４１１によって実現されているが、例えば、少なくとも一部が第２周壁２２２に形成されて液室２３２１と液室２３２２（つまり、ピストン２４１によって仕切られる２つの液室）を連通する流路（バイパス流路）によって液室２３２１から液室２３２２への冷却水の流動を許容してもよい。つまり、本実施の形態に係る直線変位計測装置は、ピストン２４１によって仕切られる２つの液室２３２１、２３２２を連通する流路を備えていればよい。なお、当該流路の一部（例えば、冷却水が流れる方向での中間部分）は第２周壁２２２の外側に位置していてもよい。

【0098】

上記実施の形態では、中間壁２２５よりも上流壁２２３側に位置する液室２３１から中間壁２２５よりも下流壁２２４側に位置する液室２３２への冷却水の流動が中間壁２２５に形成された複数の中間流路２２５１によって実現されているが、例えば、少なくとも一部がケーシング２２の周壁（第１周壁２２１及び第２周壁２２２）に形成されて液室２３１と液室２３２（つまり、中間壁２２５によって仕切られる２つの液室）を連通する流路（バイパス流路）によって液室２３１から液室２３２への冷却水の流動を許容してもよい。つまり、本実施の形態に係る直線変位計測装置は、中間壁２２５によって仕切られる２つの液室２３１、２３２を連通する流路を備えていればよい。なお、当該流路の一部（例えば、冷却水が流れる方向での中間部分）はケーシング２２の周壁の外側に位置していてもよい。

【符号の説明】

【0099】

１０ 直線変位計測装置
２２ ケーシング
２２１ 第１周壁
２２２ 第２周壁
２２３ 上流壁
２２３１ 導入口
２２４ 下流壁
２２４１ 排出口
２２５ 中間壁
２４ 可動部材
２４１ ピストン
２４２ ロッド
２４２１ 挿入孔
２４３ 接触部材
２４３１ 接触面
２６ 位置センサ
２６１ センサ本体
２６２ センサロッド
２６３ 永久磁石
２８ 付勢部材
３０ 配管
４０ ケーブル
５０ 測定ユニット
８２１ 測定対象

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】