変位測定方法及び装置
【課題】温度変化の大きい測定条件下でも、金型の距離の変位を精度よく測定することができる変位測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【解決手段】対向する固定型２０及び可動型２１を有する金型２の距離Ｄの変位を測定する変位測定方法であって、可動型２１に渦流センサ１３を配置するとともに、固定型２０に被測定部１４を設けて、渦流センサ１３により被測定部１４に渦電流を誘起し、被測定部１４に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出する出力電圧検出工程と、渦流センサ１３及び被測定部１４のそれぞれの温度Ｔ・ｔを検出する温度検出工程と、出力電圧検出部１０にて検出された出力電圧、及び温度検出部１１にて検出された温度Ｔ・ｔから、固定型２０と可動型２１との距離Ｄを測定する距離測定工程とを有する。
【解決手段】対向する固定型２０及び可動型２１を有する金型２の距離Ｄの変位を測定する変位測定方法であって、可動型２１に渦流センサ１３を配置するとともに、固定型２０に被測定部１４を設けて、渦流センサ１３により被測定部１４に渦電流を誘起し、被測定部１４に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出する出力電圧検出工程と、渦流センサ１３及び被測定部１４のそれぞれの温度Ｔ・ｔを検出する温度検出工程と、出力電圧検出部１０にて検出された出力電圧、及び温度検出部１１にて検出された温度Ｔ・ｔから、固定型２０と可動型２１との距離Ｄを測定する距離測定工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位測定方法及び装置の技術に関し、より詳細には、対向する金型の距離の変位を測定する変位測定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、渦流センサを用いた変位測定方法として、渦流センサによって、対象物（被測定部）に高周波を付与して渦電流を誘起させ、被測定部に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出コイルによって検出し、検出コイルによって検出された出力電圧の変化から被測定部の変位を測定する方法が公知である。
【０００３】
このような変位測定方法に関し、渦流センサによる測定環境に応じて出力電圧の温度特性を補正等することで、変位測定の精度を向上させる方法が提案されている。
具体的には、特許文献１には、渦流センサの検出コイルに接続される変換器の内部或いは周辺部に温度センサを設け、その温度センサの検出温度に基づいて 、演算部にて変換器の温度特性を補正するようにした変位測定方法が開示されている（特許文献１参照）。
また、当該特許文献１には、渦流センサに複数の検出コイルを設け、その内一の検出コイルを渦流センサの温度測定用として、このコイル線の温度変化による抵抗変化を利用して温度計測及び温度補正を行うようにした変位測定方法が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２４９５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した特許文献１に開示される従来の変位測定方法では、周辺温度の温度変化に応じて変換器の温度センサの検出値から出力電圧と変位との関係を補正するものであったため、渦流センサ自身の温度を測定するものではなく、渦流センサの温度変化が大きい場合に変位測定の精度に劣るといった問題があった。
【０００５】
また、上述した特許文献１に開示されるように、渦流センサに複数の検出コイルを設け、その内一の検出コイルを渦流センサの温度測定用として用いる場合であっても、被測定部の温度変化が大きい場合に、正確な変位を測定することができないという問題があった。
すなわち、被測定部は、通常、温度変化によって透磁率及び導電率が変化し、その結果、誘起される渦電流の発生量が変化するという温度特性を有する。しかし、上述した従来の変位測定方法では、被測定部の温度を測定するものではなかったため、かかる被測定部の温度特性を出力電圧と変位との関係に反映させることができなかったのである。
【０００６】
特に、ダイカスト用金型のように高温条件下で使用される金型は、その金型温度が常温〜約５００度まで変化するため、熱膨張によって反り等が生じて対向する金型の距離（クリアランス）が変位してしまう場合があった。このような金型の距離の変位を測定する際に、上述したような従来の変位測定方法では、その測定精度に劣っていた。
【０００７】
そこで、本発明では、変位測定方法及び装置に関し、前記従来の課題を解決するもので、温度変化の大きい測定条件下でも、金型の距離の変位を精度よく測定することができる変位測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
すなわち、請求項１においては、対向する一対の金型間の距離の変位を測定する変位測定方法において、一方の金型に渦流センサを配置するとともに、他方の金型に被測定部を設けて、渦流センサにより該被測定部に渦電流を誘起し、該被測定部に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出する出力電圧検出工程と、前記渦流センサ及び被測定部のそれぞれの温度を検出する温度検出工程と、前記出力電圧検出工程にて検出された出力電圧、及び温度検出工程にて検出された検出温度から、金型の距離を測定する距離測定工程とを有するものである。
【００１０】
請求項２においては、前記距離測定工程では、予め、渦流センサ及び被測定部の温度ごとの出力電圧と金型の距離との関係を基準値として求め、前記出力電圧検出工程にて検出された出力電圧、及び温度検出工程にて検出された検出温度の実測値と前記基準値とを対比して金型の距離を求めるものである。
【００１１】
請求項３においては、前記温度検出工程では、前記渦流センサを構成する検出コイル又は検出コイルの近傍位置の温度を検出するものである。
【００１２】
請求項４においては、前記被測定部は、非磁性体より形成されるものである。
【００１３】
請求項５においては、対向する一対の金型間の距離の変位を測定する変位測定装置において、一方の金型に渦流センサが配置されるとともに、他方の金型に被測定部が設けられ、渦流センサにより被測定部に渦電流を誘起し、該被測定部に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記渦流センサ及び被測定部のそれぞれの温度を検出する温度検出部と、前記出力電圧検出部にて検出された出力電圧、及び温度検出部にて検出された検出温度から、金型の距離を測定する距離測定部とを有するものである。
【００１４】
請求項６においては、前記距離測定部は、予め、渦流センサ及び被測定部の温度ごとの出力電圧と金型の距離との関係を基準値として求め、前記出力電圧検出部にて検出された出力電圧、及び温度検出部にて検出された検出温度の実測値と前記基準値とを対比して金型の距離を求めるものである。
【００１５】
請求項７においては、前記温度検出部は、前記渦流センサを構成する検出コイルの近傍位置に設けられる温度センサを有するものである。
【００１６】
請求項８においては、前記被測定部は、非磁性体より形成されるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１８】
請求項１に示す構成としたので、渦流センサにて出力電圧を検出することに加えて、渦流センサ及び被測定部の温度を検出して、渦流センサにより検出される出力電圧を渦流センサ及び被測定部の温度に基づいて補正するものであるため、温度変化の大きい測定条件下でも、金型の距離変位を精度よく測定することができる。
【００１９】
請求項２に示す構成としたので、距離の測定が容易であり、また、細かな測定条件の変化に応じて複数の基準値を用いることで、変位測定の精度をより向上できる。
【００２０】
請求項３に示す構成としたので、渦流センサの温度変化を直接的に精度よく測定することができる。
【００２１】
請求項４に示す構成としたので、被測定部の温度が上昇しても、非磁性体の比透磁率がほぼ１のため、その温度変化を無視することができ、距離変位の測定精度をより向上できる。
【００２２】
請求項５に示す構成としたので、渦流センサにて出力電圧を検出することに加えて、渦流センサ及び被測定部の温度を検出して、渦流センサにより検出される出力電圧を渦流センサ及び被測定部の温度に基づいて補正するものであるため、温度変化の大きい測定条件下でも、金型の距離変位を精度よく測定することができる。
【００２３】
請求項６に示す構成としたので、距離の測定が容易であり、また、細かな測定条件の変化に応じて複数の基準値を用いることで、変位測定の精度をより向上できる。
【００２４】
請求項７に示す構成としたので、渦流センサの温度変化を直接的に精度よく測定することができる。
【００２５】
請求項８に示す構成としたので、被測定部の温度が上昇しても、非磁性体の比透磁率がほぼ１のため、その温度変化を無視することができ、距離変位の測定精度をより向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図、図２は変位測定装置の全体的な構成を示した機能ブロック図、図３は図１の金型の一部拡大断面図、図４は渦流センサの斜視図、図５は本実施例の距離変位測定方法を示したフローチャート、図６は演算テーブルの内容を示した図、図７は別実施例の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図、図８は別実施例の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図、図９は別実施例の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図である。
【００２７】
図１及び図２に示すように、本実施例の変位測定装置１は、対向する一対の金型（固定型２０及び可動型２１）を有する金型２の距離Ｄの変位を測定する装置であって、具体的には、渦流センサ１３により被測定部１４に渦電流を誘起させ、被測定部１４に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出する出力電圧検出部１０と、渦流センサ１３及び被測定部１４のそれぞれの温度Ｔ・ｔを検出する温度検出部１１と、出力電圧検出部１０にて検出された出力電圧、及び温度検出部１１にて検出された温度Ｔ・ｔから、固定型２０と可動型２１との距離Ｄを測定する距離測定部１２等とで構成されている。
【００２８】
まず、本実施例で用いられる金型２について、以下に概説する。
図１に示すように、本実施例で用いられる金型２は、ダイカスト鋳造法によりアルミニウム合金製の鋳造品を鋳造するダイカスト用金型であって、固定型２０と、固定型２０に対して直線方向に移動可能（図１における矢印方向）に配置された可動型２１とが設けられている。ただし、可動型２１の移動方向は、特に限定されず、例えば、固定型２０に対して垂直面２０ａ・２１ａの離間を保った状態で水平方向に移動可能に配置されてもよい。
【００２９】
固定型２０及び可動型２１は、固定型２０の垂直面２０ａと、可動型２１の垂直面２１ａとが略平行に対向され、かつ所定距離（距離Ｄ）だけ離れた状態で配置（停止）される。なお、以下の実施例において、「距離Ｄ」とは、固定型２０と可動型２１と離間、すなわち固定型２０の垂直面２０ａと可動型２１の垂直面２１ａとの距離をいうものとする。
【００３０】
金型２が型開きされた状態では、固定型２０に対して可動型２１が離間されて停止される。型締めが開始されると、可動型２１は、固定型２０に対してそれぞれの垂直面２０ａ・２１ａが略平行に対向する状態を保持したままで、直線方向（固定型２０との距離が近づく方向）に相対移動される。そして、固定型２０と可動型２１とが距離Ｄとなる状態で停止されて、型締めが完了される。なお、固定型２０と可動型２１との間にはキャビティ（図略）が構成されており、このキャビティ内に溶湯が注湯され、溶湯が凝固することで鋳造品が鋳造される。
【００３１】
次に、変位測定装置１の出力電圧検出部１０について、以下に説明する。
図１乃至図４に示すように、出力電圧検出部１０は、可動型２１に配置された渦流センサ１３及び、固定型２０に別途配置された被測定部１４等とで構成されている。
【００３２】
渦流センサ１３は、渦流プローブとして構成されており、具体的には、渦電流を被測定部１４に誘導し、渦電流に基づく出力電圧を検出する検出手段としての検出コイル１３ａや、その他、所定値の電流を供給する図示せぬ発振回路（図略）や、検出コイル１３ａからの信号を受信する図示せぬ検出回路（図略）等とで構成されている。
検出コイル１３ａは、空芯状に形成されており、その他発信回路等と共に断面略円形の筒状に形成されたプローブ筐体１３ｂ内に収納されている。なお、プローブ筐体１３ｂには、後述する温度センサ１５が検出コイル１３ａの略軸中心位置に設けられている。
【００３３】
本実施例の渦流センサ１３は、金型２を構成する一方の金型である可動型２１に配置されている。具体的には、渦流センサ１３は、可動型２１の垂直面２１ａに開口するように穿設された挿入孔２１ｂに挿入されており、挿入孔２１ｂに挿入された状態で、ボルト２２によって位置決め固定される。特に、本実施例では、渦流センサ１３は、プローブ筐体１３ｂの先端面１３ｃが垂直面２１ａと略同一平面上に位置するように位置決めして固定される。
【００３４】
プローブ筐体１３ｂの外周部には、セラミック等からなる絶縁体層１３ｄが被覆されている（図４参照）。渦流センサ１３が挿入孔２１ｂに固定された状態で、プローブ筐体１３ｂの外周部と挿入孔２１ｂの内壁とが絶縁体層１３ｄより離隔される。このように、本実施例の渦流センサ１３は、絶縁体層１３ｄによって可動型２１（挿入孔２１ｂの内壁）と離隔され、可動型２１（挿入孔２１ｂの内壁）に直接当接しないように配置されるため、金型２（可動型２１）による磁場の影響を低減して、出力電圧検出部１０における出力電圧の検出精度が向上されている。
【００３５】
被測定部１４は、断面略円形の筒状に形成され、金型２を構成する他方の金型である固定型２０に配置されている。具体的には、被測定部１４は、固定型２０の垂直面２０ａに開口するように穿設された挿入孔２０ｂに挿入されており、挿入孔２０ｂに挿入された状態で、ボルト２３によって位置決め固定される。本実施例では、被測定部１４は、上述した渦流センサ１３と対向する位置に配置される。また、この被測定部１４も、渦流センサ１３と同様に、先端面１４ｃが垂直面２０ａと略同一平面上に位置するように位置決めして固定される。なお、被測定部１４の内部には、後述する温度センサ１６が設けられている。
【００３６】
本実施例の被測定部１４は、銅合金や、アルミニウム合金や、ステンレス鋼等の非磁性体より形成される。特に、非磁性体の素材としては、熱膨張係数が金型素材（鋼材）と近く、導電率の高いもの（例えば、銅など）が好ましく用いられる。このように、被測定部１４が非磁性体より形成されることで、被測定部１４の温度が上昇しても、非磁性体の比透磁率はほぼ１のため、その温度変化を無視することができる。被測定部１４において、非磁性体の替わりに鉄等の強磁性体より形成した場合には、被測定部１４の温度が上昇すると比透磁率が複雑に変化してしまうため、距離測定部１２における出力電圧の温度補正の誤差が大きくなり、好ましくない。
【００３７】
出力電圧検出部１０では、まず、渦流センサ１３の検出コイル１３ａに電流が供給されると、印加磁界（磁束）が発生される。かかる状態で、渦流センサ１３の磁界中に被測定部１４が進入すると、被測定部１４にこの磁界を打ち消す方向に渦電流が誘起され、この渦電流に基づく電圧（出力電圧）が渦流センサ１３の検出コイル１３ａによって検出される。本実施例では、渦流センサ１３及び被測定部１４は、固定型２０及び可動型２１の対抗する垂直面２０ａ・２１ａにそれぞれ設けられており、渦流センサ１３が可動型２１に連動して移動され、渦流センサ１３の磁界中に被測定部１４が進入する際に、被測定部１４に渦電流が誘起され、この渦電流に基づく出力電圧が渦流センサ１３にて検出される。
【００３８】
なお、本実施例の出力電圧検出部１０は、被測定部１４が固定型２０に、渦流センサ１３が可動型２１にそれぞれ設けられているが、例えば、固定型２０に渦流センサ１３を、可動型２１に被測定部１４をそれぞれ設けるような構成としてもよい。
【００３９】
次に、変位測定装置１の温度検出部１１について、以下に説明する。
図１乃至図３に示すように、温度検出部１１は、渦流センサ１３の温度Ｔを検出するための温度センサ１５と、被測定部１４の温度ｔを検出する温度センサ１６等とで構成されている。
【００４０】
温度センサ１５は、上述した渦流センサ１３のプローブ筐体１３ｂ内に収納されており、具体的には、プローブ筐体１３ｂの内部であって、検出コイル１３ａの軸中心部に位置するようにして配置される（図４参照）。このように、渦流センサ１３内であって検出コイル１３ａの近傍位置に温度センサ１５が配置されることで、渦流センサ１３の温度Ｔの変化を直接的に精度よく測定することができる。
一方、温度センサ１６は、上述した被測定部１４の内部に埋設されており、具体的には、被測定部１４に穿設された図示せぬ埋設孔に挿入された状態で固定される。このように、被測定部１４の内部に温度センサ１６が設けられることで、被測定部１４の温度ｔの変化を直接的に測定することができる。ただし、この温度センサ１６の取付構造はこれに限定されない（例えば、図８及び図９参照）。
本実施例の温度センサ１５・１６としては、例えば、熱電対等が用いられる。
【００４１】
次に、本実施例の変位測定装置１の距離測定部１２について、以下に説明する。
図２に示すように、距離測定部１２は、各種処理が実行されるＣＰＵ３３と、各種処理プログラム等が格納されるメモリ３４と、ＣＰＵ３３に対する操作入力手段としての入力部３５と、ＣＲＴ若しくは液晶ディスプレイなどで構成される表示部３６と、外部機器との出力インターフェースとしての出力部３７等とにより構成されている。
【００４２】
本実施例の距離測定部１２では、出力電圧及び温度Ｔ・ｔから固定型２０と可動型２１との距離Ｄを測定するものであって、具体的には、予め、渦流センサ１３及び被測定部１４の温度Ｔ・ｔごとの出力電圧と金型２の距離Ｄの関係が基準値として求められ、この基準値が演算テーブルＣに格納されている。そして、出力電圧検出部１０にて検出された出力電圧の実測値と、温度検出部１１にて検出された検出温度Ｔ・ｔの実測値とが、演算テーブルＣに格納された基準値と対比されることで、金型２の距離Ｄ（実測値）が求められる。
【００４３】
距離測定部１２は、出力電圧検出部１０の渦流センサ１３と、温度検出部１１の温度センサ１５・１６とが、それぞれ配線３０・３１・３２を介して接続されており、渦流センサ１３に設けられた検出コイル１３ａからの信号、及び温度センサ１５・１６からの信号をそれぞれ受信可能に構成されている。
【００４４】
ＣＰＵ３３は、渦流センサ１３（検出コイル１３ａ）からの信号等が、図示せぬＡ／Ｄ変換回路によってデジタル化されて入力され、各種処理が実行されるように構成されている。具体的には、ＣＰＵ３３では、メモリ３４に格納された演算テーブルＣに基づいて、入力された出力電圧及び温度Ｔ・ｔから、固定型２０と可動型２１との距離Ｄが測定される。
【００４５】
メモリ３４は、ＥＥＰＲＯＭのような不揮発性のメモリが用いられ、ＣＰＵ３３の処理に必要なプログラムや各種設定データの他、渦流センサ１３及び被測定部１４の温度Ｔ・ｔごとの出力電圧と距離Ｄとの関係を示す演算テーブルＣが格納されている。この演算テーブルの詳細は、後述する（図６参照）。
【００４６】
入力部３５は、キーボード等の複数の操作キーを有する部材により構成され、上述した演算テーブルＣの作成処理の開始を指定する操作や、測定処理の終了操作などが行われる。
表示部３６では、上述したＣＰＵ３３に入力された出力電圧波形の他に、演算テーブルＣや距離Ｄ等の値が表示可能とされる。
また、出力部３７では、演算テーブルＣや距離Ｄ等の値が図示しせぬ外部機器に出力される。なお、出力部３７には、アナログ変換後の検出距離を増幅するための増幅回路や、外部出力のためのインターフェース回路などが含まれる。
【００４７】
次に、本実施例の変位測定装置１を用いた金型２の変位測定方法について、以下に詳述する。
図５及び図６に示すように、本実施例は、以上のように構成された変位測定装置１を用いて金型２の距離Ｄの変位を測定する方法であって、可動型２１に渦流センサ１３を配置するとともに、固定型２０に被測定部１４を設けて、被測定部１４に渦流センサ１３により渦電流を誘起して、被測定部１４に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出する出力電圧検出工程と、渦流センサ１３及び被測定部１４のそれぞれの温度Ｔ・ｔを温度センサ１５・１６により検出する温度検出工程と、出力電圧検出工程にて検出された出力電圧、及び温度検出工程にて検出された検出温度Ｔ・ｔから、固定型２０と可動型２１との距離Ｄを測定する距離測定工程と、距離測定工程によって測定された距離Ｄの変位を算出する変位測定工程等とを有する。
【００４８】
出力電圧検出工程では、金型２の鋳造工程に連動して、渦流センサ１３が可動型２１に連動して移動されて渦流センサ１３の磁界中に被測定部１４が進入する際に、渦流センサ１３にて被測定部１４に渦電流が誘起され、渦流センサ１３にて渦電流に基づく出力電圧が実測値として検出される（Ｓ１００）。出力電圧検出部１０にて検出された出力電圧は、実測値として距離測定部１２に送られる。
【００４９】
温度検出工程では、出力電圧検出部１０による出力電圧の検出（Ｓ１００）と略同時に、温度検出部１１にて、渦流センサ１３の温度Ｔが温度センサ１５によって実測値として検出され、被測定部１４の温度ｔが温度センサ１６によって実測値として検出される（Ｓ１１０）。温度検出部１１にて検出された温度Ｔ・ｔは、実測値として距離測定部１２に送られる。
【００５０】
距離測定工程では、まず、予め演算テーブルＣが作成されて、メモリ３４に記憶される。図６に演算テーブルＣの一例を示す。
ここで、出力電圧検出部１０（渦流センサ１３）にて検出される出力電圧は、渦流センサ１３と被測定部１４との相対距離が近づくにつれ渦電流が大きくなって発振の振幅が小さくなるという特性を有している（減衰特性）。そして、本実施例では、渦流センサ１３及び被測定部１４は、上述したように固定型２０及び可動型２１の対抗する垂直面２０ａ・２１ａにそれぞれ設けられているため、渦流センサ１３と被測定部１４との距離は、固定型２０と可動型２１との距離Ｄと略同じである。つまり、このような減衰特性より、固定型２０と可動型２１との距離Ｄが近づくにつれて出力電圧は減少していくという特定を有している。
また、出力電圧検出部１０（渦流センサ１３）にて検出される出力電圧は、渦流センサ１３の温度Ｔや被測定部１４の温度ｔの変化によって増減するという特性を有している（温度特性）。
【００５１】
本実施例では、まず、被測定部１４の温度ｔを一定にして、渦流センサ１３の温度Ｔを変えながら（Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３・・・）、出力電圧と距離Ｄの関係が測定され、それぞれの値が基準値として演算テーブルＣ１・Ｃ２・・・に格納される。次いで、渦流センサ１３の温度Ｔを一定にして、被測定部１４の温度ｔを変えながら（ｔ１・ｔ２・ｔ３・・・）、出力電圧と距離Ｄの関係が測定され、基準値として各演算テーブルＣ１・Ｃ２・・・に格納される。このように、本実施例の演算テーブルＣは、複数の演算テーブルＣ１・Ｃ２・・・に分けられて格納される。
【００５２】
なお、演算テーブルＣは、上述した構成に限定されず、また、渦流センサ１３の検出コイル１３ａの形状、印加する電圧の周波数、被測定部１４までの距離、被測定部の素材（比透磁率や導電率）等によって変化するため、渦流センサ１３の設置環境や計測の目的に応じて適宜再作成されて、メモリ３４に上書きして格納される。
【００５３】
そして、距離測定工程では、距離測定部１２に入力された実測値としての出力電圧及び温度Ｔ・ｔが、演算テーブルＣと対比され（Ｓ１２０）、具体的には、演算テーブルＣに格納された基準値としての各温度Ｔ・ｔのごとの出力電圧と距離Ｄとの関係と対比されて、実測値としての距離Ｄが測定される（Ｓ１３０）。測定された距離Ｄは、それぞれメモリ３４に格納される。
【００５４】
変位測定工程では、上記距離測定工程で測定された距離Ｄに基づいて、所定時間（又は回数）当たりの測定距離が対比されて、離間Ｄの変位が求められる（Ｓ１４０）。なお、この変位測定工程では、測定された距離Ｄが所定の基準値の範囲内にあるか否かが判定されて、出力部３７より出力されるように構成されてもよい。
【００５５】
以上のようにして金型２の距離Ｄの変位を測定することで、ダイカスト鋳造で用いられる金型２のように温度変化の大きい測定条件下でも、金型２の距離Ｄの変位を精度よく測定することができる。すなわち、本実施例の金型２は、鋳造工程（鋳込み）が繰り返されることで、金型２（固定型２０及び可動型２１）の温度が上昇する。そして、金型２の温度上昇に伴って、渦流センサ１３及び被測定部１４の温度も上昇する。このような場合であっても、本実施例の測定方法によれば、渦流センサ１３にて出力電圧を検出することに加えて、渦流センサ１３及び被測定部１４の温度Ｔ・ｔを検出し、渦流センサ１３により検出される出力電を渦流センサ１３及び被測定部１４の温度Ｔ・ｔに基づいて補正するものであるため、渦流センサ１３及び被測定部１４の測定環境（温度）が変化しても、金型２の距離変位を精度よく測定することができるのである。
【００５６】
また、本実施例の測定方法によれば、固定型２０に配置された被測定部１４に対して、可動型２１に配置された渦流センサ１３によって渦電流を誘起させて、渦流センサ１３と被測定部１４との距離Ｄを測定するため、金型２を用いた鋳造作業中に、金型２（固定型２０及び可動型２１）の距離Ｄ（の変位）をリアルタイムで測定することができる。
【００５７】
特に、本実施例の測定方法によれば、距離測定工程において、予め、渦流センサ１３及び被測定部１４の温度Ｔ・ｔごとの出力電圧と金型２の距離Ｄとの関係を基準値として求め、出力電圧検出工程にて検出された出力電圧、及び温度検出工程にて検出された温度Ｔ・ｔの実測値と基準値とを対比して金型２の距離Ｄを求めるものであるため、距離Ｄの測定が容易であり、また、細かな測定条件の変化に応じて複数の基準値を用いることで、変位測定の精度をより向上できる。
【００５８】
なお、金型２の変位測定方法及び変位測定装置１の構成としては、上述した実施例に限定されない。以下に示す実施例において、上述した実施例と同一の符号を用いた部材は略同一の構成・機能を有するものであって、詳細な説明は省略する。
【００５９】
上述した実施例の変位測定装置１では、出力電圧検出部１０の被測定部１４は、固定型２０に穿設された挿入孔２０ｂに挿入されて配置されているが（図１等参照）、被測定部１４の取り付け構造としては、これに限定されない。
例えば、図７に示す実施例のように、固定型２０の垂直面２０ａに凹設された凹部２０ｃに被測定部１４を焼きばめにより固定して取り付けてもよい。かかる実施例の場合、固定型２０には、別途小径孔２０ｄが穿設されて、温度センサ１６の配線３２が小径孔２０ｄ内に配置される。
本実施例の被測定部１４としては、金型材よりも熱膨張が大きい素材（例えば、銅やアルミなど）が好ましく用いられる。
【００６０】
このような構成とすることで、例えば、金型２の構造によって上述した挿入孔２０ｂ（図２参照）を穿設することができない場合であっても、被測定部１４や温度センサ１６等を配置することができる。
【００６１】
また、上述した実施例の変位測定装置１では、出力電圧検出部１０として、固定型２０に別部材としての被測定部１４が設けられるが（図１等参照）、必ずしも別部材としての被測定部１４を設ける必要はなく、例えば、金型２の一部（固定型２０の一部）を被測定部として用いてもよい。
例えば、図８に示す実施例にように、固定型２０の垂直面２０ａ近傍の所定領域を被測定部として、渦流センサ１３により渦電流が固定型２０に直接誘起されるように構成されてもよい。すなわち、この固定型２０の所定領域が、上述した実施例の被測定部１４（図１等参照）に相当する。そして、渦流センサ１３（検出コイル１３ａ）により、固定型２０の所定領域に誘起された渦電流に基づく出力電圧が検出される。
本実施例の場合、温度センサ１６は、固定型２０に穿設された小径孔２０ｄを介して、固定型２０の垂直面２０ａの表面近傍位置に配置される。そして、温度センサ１６により、渦電流が誘起される固定型２０の所定領域の温度ｔが検出される。
【００６２】
このような構成とすることで、金型２の構造によっては、上述した別部材として被測定部１４を設けることができない場合であっても、固定型２０の所定領域を渦流センサ１３の対象物とすることで、固定型２０と可動型２１との距離Ｄを測定することができる。
【００６３】
また、上述した実施例の変位測定装置１では、温度検出部１１として、渦流センサ１３及び被測定部１４に温度センサ１５・１６がそれぞれ設けられているが（図１等参照）、温度検出部１１の構成は、これに限定されない。
例えば、図９に示す実施例のように、金型２（固定型２０及び可動型２１）の外側位置に放射温度計１１５・１１６が設けられ、各放射温度計１１５・１１６によって、渦流センサ１３の先端面１３ｃ、及び（被測定部としての）固定型２０の垂直面２０ａの表面温度が検出されるように構成されてもよい。
本実施例の場合には、渦流センサ１３の先端面１３ｃや固定型２０の垂直面２０ａは黒体とされるのが好ましい。また、放射温度計１１５・１１６の替わりに赤外線サーモグラフィを用いてもよい。
【００６４】
このような構成とすることで、金型２の構造によっては、上述した温度センサ１５・１６を設けることができない場合であっても、渦流センサ１３及び（被測定部としての）固定型２０の温度Ｔ・ｔを検出することができ、渦流センサ１３により検出される出力電圧の温度特性を補正して、金型２の距離変位を測定することができる。
【００６５】
以上の実施例において、変位測定装置１により測定される金型の種類としては、ダイカスト用の金型２に限定されず、射出成形用金型等、高温条件下で用いられて温度変化の大きい金型を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図。
【図２】変位測定装置の全体的な構成を示した機能ブロック図。
【図３】図１の金型の一部拡大断面図。
【図４】渦流センサの斜視図。
【図５】本実施例の距離変位測定方法を示したフローチャート。
【図６】演算テーブルの内容を示した図。
【図７】別実施例の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図。
【図８】別実施例の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図。
【図９】別実施例の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図。
【符号の説明】
【００６７】
１ 変位測定装置
２ 金型
１０ 出力電圧検出部
１１ 温度検出部
１２ 距離測定部
１３ 渦流センサ
１３ａ 検出コイル
１４ 被測定部
１５ 温度センサ
１６ 温度センサ
２０ 固定型（一方の金型）
２１ 可動型（他方の金型）
Ｄ 距離
Ｔ 温度
ｔ 温度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位測定方法及び装置の技術に関し、より詳細には、対向する金型の距離の変位を測定する変位測定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、渦流センサを用いた変位測定方法として、渦流センサによって、対象物（被測定部）に高周波を付与して渦電流を誘起させ、被測定部に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出コイルによって検出し、検出コイルによって検出された出力電圧の変化から被測定部の変位を測定する方法が公知である。
【０００３】
このような変位測定方法に関し、渦流センサによる測定環境に応じて出力電圧の温度特性を補正等することで、変位測定の精度を向上させる方法が提案されている。
具体的には、特許文献１には、渦流センサの検出コイルに接続される変換器の内部或いは周辺部に温度センサを設け、その温度センサの検出温度に基づいて 、演算部にて変換器の温度特性を補正するようにした変位測定方法が開示されている（特許文献１参照）。
また、当該特許文献１には、渦流センサに複数の検出コイルを設け、その内一の検出コイルを渦流センサの温度測定用として、このコイル線の温度変化による抵抗変化を利用して温度計測及び温度補正を行うようにした変位測定方法が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２４９５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した特許文献１に開示される従来の変位測定方法では、周辺温度の温度変化に応じて変換器の温度センサの検出値から出力電圧と変位との関係を補正するものであったため、渦流センサ自身の温度を測定するものではなく、渦流センサの温度変化が大きい場合に変位測定の精度に劣るといった問題があった。
【０００５】
また、上述した特許文献１に開示されるように、渦流センサに複数の検出コイルを設け、その内一の検出コイルを渦流センサの温度測定用として用いる場合であっても、被測定部の温度変化が大きい場合に、正確な変位を測定することができないという問題があった。
すなわち、被測定部は、通常、温度変化によって透磁率及び導電率が変化し、その結果、誘起される渦電流の発生量が変化するという温度特性を有する。しかし、上述した従来の変位測定方法では、被測定部の温度を測定するものではなかったため、かかる被測定部の温度特性を出力電圧と変位との関係に反映させることができなかったのである。
【０００６】
特に、ダイカスト用金型のように高温条件下で使用される金型は、その金型温度が常温〜約５００度まで変化するため、熱膨張によって反り等が生じて対向する金型の距離（クリアランス）が変位してしまう場合があった。このような金型の距離の変位を測定する際に、上述したような従来の変位測定方法では、その測定精度に劣っていた。
【０００７】
そこで、本発明では、変位測定方法及び装置に関し、前記従来の課題を解決するもので、温度変化の大きい測定条件下でも、金型の距離の変位を精度よく測定することができる変位測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
すなわち、請求項１においては、対向する一対の金型間の距離の変位を測定する変位測定方法において、一方の金型に渦流センサを配置するとともに、他方の金型に被測定部を設けて、渦流センサにより該被測定部に渦電流を誘起し、該被測定部に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出する出力電圧検出工程と、前記渦流センサ及び被測定部のそれぞれの温度を検出する温度検出工程と、前記出力電圧検出工程にて検出された出力電圧、及び温度検出工程にて検出された検出温度から、金型の距離を測定する距離測定工程とを有するものである。
【００１０】
請求項２においては、前記距離測定工程では、予め、渦流センサ及び被測定部の温度ごとの出力電圧と金型の距離との関係を基準値として求め、前記出力電圧検出工程にて検出された出力電圧、及び温度検出工程にて検出された検出温度の実測値と前記基準値とを対比して金型の距離を求めるものである。
【００１１】
請求項３においては、前記温度検出工程では、前記渦流センサを構成する検出コイル又は検出コイルの近傍位置の温度を検出するものである。
【００１２】
請求項４においては、前記被測定部は、非磁性体より形成されるものである。
【００１３】
請求項５においては、対向する一対の金型間の距離の変位を測定する変位測定装置において、一方の金型に渦流センサが配置されるとともに、他方の金型に被測定部が設けられ、渦流センサにより被測定部に渦電流を誘起し、該被測定部に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記渦流センサ及び被測定部のそれぞれの温度を検出する温度検出部と、前記出力電圧検出部にて検出された出力電圧、及び温度検出部にて検出された検出温度から、金型の距離を測定する距離測定部とを有するものである。
【００１４】
請求項６においては、前記距離測定部は、予め、渦流センサ及び被測定部の温度ごとの出力電圧と金型の距離との関係を基準値として求め、前記出力電圧検出部にて検出された出力電圧、及び温度検出部にて検出された検出温度の実測値と前記基準値とを対比して金型の距離を求めるものである。
【００１５】
請求項７においては、前記温度検出部は、前記渦流センサを構成する検出コイルの近傍位置に設けられる温度センサを有するものである。
【００１６】
請求項８においては、前記被測定部は、非磁性体より形成されるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１８】
請求項１に示す構成としたので、渦流センサにて出力電圧を検出することに加えて、渦流センサ及び被測定部の温度を検出して、渦流センサにより検出される出力電圧を渦流センサ及び被測定部の温度に基づいて補正するものであるため、温度変化の大きい測定条件下でも、金型の距離変位を精度よく測定することができる。
【００１９】
請求項２に示す構成としたので、距離の測定が容易であり、また、細かな測定条件の変化に応じて複数の基準値を用いることで、変位測定の精度をより向上できる。
【００２０】
請求項３に示す構成としたので、渦流センサの温度変化を直接的に精度よく測定することができる。
【００２１】
請求項４に示す構成としたので、被測定部の温度が上昇しても、非磁性体の比透磁率がほぼ１のため、その温度変化を無視することができ、距離変位の測定精度をより向上できる。
【００２２】
請求項５に示す構成としたので、渦流センサにて出力電圧を検出することに加えて、渦流センサ及び被測定部の温度を検出して、渦流センサにより検出される出力電圧を渦流センサ及び被測定部の温度に基づいて補正するものであるため、温度変化の大きい測定条件下でも、金型の距離変位を精度よく測定することができる。
【００２３】
請求項６に示す構成としたので、距離の測定が容易であり、また、細かな測定条件の変化に応じて複数の基準値を用いることで、変位測定の精度をより向上できる。
【００２４】
請求項７に示す構成としたので、渦流センサの温度変化を直接的に精度よく測定することができる。
【００２５】
請求項８に示す構成としたので、被測定部の温度が上昇しても、非磁性体の比透磁率がほぼ１のため、その温度変化を無視することができ、距離変位の測定精度をより向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図、図２は変位測定装置の全体的な構成を示した機能ブロック図、図３は図１の金型の一部拡大断面図、図４は渦流センサの斜視図、図５は本実施例の距離変位測定方法を示したフローチャート、図６は演算テーブルの内容を示した図、図７は別実施例の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図、図８は別実施例の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図、図９は別実施例の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図である。
【００２７】
図１及び図２に示すように、本実施例の変位測定装置１は、対向する一対の金型（固定型２０及び可動型２１）を有する金型２の距離Ｄの変位を測定する装置であって、具体的には、渦流センサ１３により被測定部１４に渦電流を誘起させ、被測定部１４に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出する出力電圧検出部１０と、渦流センサ１３及び被測定部１４のそれぞれの温度Ｔ・ｔを検出する温度検出部１１と、出力電圧検出部１０にて検出された出力電圧、及び温度検出部１１にて検出された温度Ｔ・ｔから、固定型２０と可動型２１との距離Ｄを測定する距離測定部１２等とで構成されている。
【００２８】
まず、本実施例で用いられる金型２について、以下に概説する。
図１に示すように、本実施例で用いられる金型２は、ダイカスト鋳造法によりアルミニウム合金製の鋳造品を鋳造するダイカスト用金型であって、固定型２０と、固定型２０に対して直線方向に移動可能（図１における矢印方向）に配置された可動型２１とが設けられている。ただし、可動型２１の移動方向は、特に限定されず、例えば、固定型２０に対して垂直面２０ａ・２１ａの離間を保った状態で水平方向に移動可能に配置されてもよい。
【００２９】
固定型２０及び可動型２１は、固定型２０の垂直面２０ａと、可動型２１の垂直面２１ａとが略平行に対向され、かつ所定距離（距離Ｄ）だけ離れた状態で配置（停止）される。なお、以下の実施例において、「距離Ｄ」とは、固定型２０と可動型２１と離間、すなわち固定型２０の垂直面２０ａと可動型２１の垂直面２１ａとの距離をいうものとする。
【００３０】
金型２が型開きされた状態では、固定型２０に対して可動型２１が離間されて停止される。型締めが開始されると、可動型２１は、固定型２０に対してそれぞれの垂直面２０ａ・２１ａが略平行に対向する状態を保持したままで、直線方向（固定型２０との距離が近づく方向）に相対移動される。そして、固定型２０と可動型２１とが距離Ｄとなる状態で停止されて、型締めが完了される。なお、固定型２０と可動型２１との間にはキャビティ（図略）が構成されており、このキャビティ内に溶湯が注湯され、溶湯が凝固することで鋳造品が鋳造される。
【００３１】
次に、変位測定装置１の出力電圧検出部１０について、以下に説明する。
図１乃至図４に示すように、出力電圧検出部１０は、可動型２１に配置された渦流センサ１３及び、固定型２０に別途配置された被測定部１４等とで構成されている。
【００３２】
渦流センサ１３は、渦流プローブとして構成されており、具体的には、渦電流を被測定部１４に誘導し、渦電流に基づく出力電圧を検出する検出手段としての検出コイル１３ａや、その他、所定値の電流を供給する図示せぬ発振回路（図略）や、検出コイル１３ａからの信号を受信する図示せぬ検出回路（図略）等とで構成されている。
検出コイル１３ａは、空芯状に形成されており、その他発信回路等と共に断面略円形の筒状に形成されたプローブ筐体１３ｂ内に収納されている。なお、プローブ筐体１３ｂには、後述する温度センサ１５が検出コイル１３ａの略軸中心位置に設けられている。
【００３３】
本実施例の渦流センサ１３は、金型２を構成する一方の金型である可動型２１に配置されている。具体的には、渦流センサ１３は、可動型２１の垂直面２１ａに開口するように穿設された挿入孔２１ｂに挿入されており、挿入孔２１ｂに挿入された状態で、ボルト２２によって位置決め固定される。特に、本実施例では、渦流センサ１３は、プローブ筐体１３ｂの先端面１３ｃが垂直面２１ａと略同一平面上に位置するように位置決めして固定される。
【００３４】
プローブ筐体１３ｂの外周部には、セラミック等からなる絶縁体層１３ｄが被覆されている（図４参照）。渦流センサ１３が挿入孔２１ｂに固定された状態で、プローブ筐体１３ｂの外周部と挿入孔２１ｂの内壁とが絶縁体層１３ｄより離隔される。このように、本実施例の渦流センサ１３は、絶縁体層１３ｄによって可動型２１（挿入孔２１ｂの内壁）と離隔され、可動型２１（挿入孔２１ｂの内壁）に直接当接しないように配置されるため、金型２（可動型２１）による磁場の影響を低減して、出力電圧検出部１０における出力電圧の検出精度が向上されている。
【００３５】
被測定部１４は、断面略円形の筒状に形成され、金型２を構成する他方の金型である固定型２０に配置されている。具体的には、被測定部１４は、固定型２０の垂直面２０ａに開口するように穿設された挿入孔２０ｂに挿入されており、挿入孔２０ｂに挿入された状態で、ボルト２３によって位置決め固定される。本実施例では、被測定部１４は、上述した渦流センサ１３と対向する位置に配置される。また、この被測定部１４も、渦流センサ１３と同様に、先端面１４ｃが垂直面２０ａと略同一平面上に位置するように位置決めして固定される。なお、被測定部１４の内部には、後述する温度センサ１６が設けられている。
【００３６】
本実施例の被測定部１４は、銅合金や、アルミニウム合金や、ステンレス鋼等の非磁性体より形成される。特に、非磁性体の素材としては、熱膨張係数が金型素材（鋼材）と近く、導電率の高いもの（例えば、銅など）が好ましく用いられる。このように、被測定部１４が非磁性体より形成されることで、被測定部１４の温度が上昇しても、非磁性体の比透磁率はほぼ１のため、その温度変化を無視することができる。被測定部１４において、非磁性体の替わりに鉄等の強磁性体より形成した場合には、被測定部１４の温度が上昇すると比透磁率が複雑に変化してしまうため、距離測定部１２における出力電圧の温度補正の誤差が大きくなり、好ましくない。
【００３７】
出力電圧検出部１０では、まず、渦流センサ１３の検出コイル１３ａに電流が供給されると、印加磁界（磁束）が発生される。かかる状態で、渦流センサ１３の磁界中に被測定部１４が進入すると、被測定部１４にこの磁界を打ち消す方向に渦電流が誘起され、この渦電流に基づく電圧（出力電圧）が渦流センサ１３の検出コイル１３ａによって検出される。本実施例では、渦流センサ１３及び被測定部１４は、固定型２０及び可動型２１の対抗する垂直面２０ａ・２１ａにそれぞれ設けられており、渦流センサ１３が可動型２１に連動して移動され、渦流センサ１３の磁界中に被測定部１４が進入する際に、被測定部１４に渦電流が誘起され、この渦電流に基づく出力電圧が渦流センサ１３にて検出される。
【００３８】
なお、本実施例の出力電圧検出部１０は、被測定部１４が固定型２０に、渦流センサ１３が可動型２１にそれぞれ設けられているが、例えば、固定型２０に渦流センサ１３を、可動型２１に被測定部１４をそれぞれ設けるような構成としてもよい。
【００３９】
次に、変位測定装置１の温度検出部１１について、以下に説明する。
図１乃至図３に示すように、温度検出部１１は、渦流センサ１３の温度Ｔを検出するための温度センサ１５と、被測定部１４の温度ｔを検出する温度センサ１６等とで構成されている。
【００４０】
温度センサ１５は、上述した渦流センサ１３のプローブ筐体１３ｂ内に収納されており、具体的には、プローブ筐体１３ｂの内部であって、検出コイル１３ａの軸中心部に位置するようにして配置される（図４参照）。このように、渦流センサ１３内であって検出コイル１３ａの近傍位置に温度センサ１５が配置されることで、渦流センサ１３の温度Ｔの変化を直接的に精度よく測定することができる。
一方、温度センサ１６は、上述した被測定部１４の内部に埋設されており、具体的には、被測定部１４に穿設された図示せぬ埋設孔に挿入された状態で固定される。このように、被測定部１４の内部に温度センサ１６が設けられることで、被測定部１４の温度ｔの変化を直接的に測定することができる。ただし、この温度センサ１６の取付構造はこれに限定されない（例えば、図８及び図９参照）。
本実施例の温度センサ１５・１６としては、例えば、熱電対等が用いられる。
【００４１】
次に、本実施例の変位測定装置１の距離測定部１２について、以下に説明する。
図２に示すように、距離測定部１２は、各種処理が実行されるＣＰＵ３３と、各種処理プログラム等が格納されるメモリ３４と、ＣＰＵ３３に対する操作入力手段としての入力部３５と、ＣＲＴ若しくは液晶ディスプレイなどで構成される表示部３６と、外部機器との出力インターフェースとしての出力部３７等とにより構成されている。
【００４２】
本実施例の距離測定部１２では、出力電圧及び温度Ｔ・ｔから固定型２０と可動型２１との距離Ｄを測定するものであって、具体的には、予め、渦流センサ１３及び被測定部１４の温度Ｔ・ｔごとの出力電圧と金型２の距離Ｄの関係が基準値として求められ、この基準値が演算テーブルＣに格納されている。そして、出力電圧検出部１０にて検出された出力電圧の実測値と、温度検出部１１にて検出された検出温度Ｔ・ｔの実測値とが、演算テーブルＣに格納された基準値と対比されることで、金型２の距離Ｄ（実測値）が求められる。
【００４３】
距離測定部１２は、出力電圧検出部１０の渦流センサ１３と、温度検出部１１の温度センサ１５・１６とが、それぞれ配線３０・３１・３２を介して接続されており、渦流センサ１３に設けられた検出コイル１３ａからの信号、及び温度センサ１５・１６からの信号をそれぞれ受信可能に構成されている。
【００４４】
ＣＰＵ３３は、渦流センサ１３（検出コイル１３ａ）からの信号等が、図示せぬＡ／Ｄ変換回路によってデジタル化されて入力され、各種処理が実行されるように構成されている。具体的には、ＣＰＵ３３では、メモリ３４に格納された演算テーブルＣに基づいて、入力された出力電圧及び温度Ｔ・ｔから、固定型２０と可動型２１との距離Ｄが測定される。
【００４５】
メモリ３４は、ＥＥＰＲＯＭのような不揮発性のメモリが用いられ、ＣＰＵ３３の処理に必要なプログラムや各種設定データの他、渦流センサ１３及び被測定部１４の温度Ｔ・ｔごとの出力電圧と距離Ｄとの関係を示す演算テーブルＣが格納されている。この演算テーブルの詳細は、後述する（図６参照）。
【００４６】
入力部３５は、キーボード等の複数の操作キーを有する部材により構成され、上述した演算テーブルＣの作成処理の開始を指定する操作や、測定処理の終了操作などが行われる。
表示部３６では、上述したＣＰＵ３３に入力された出力電圧波形の他に、演算テーブルＣや距離Ｄ等の値が表示可能とされる。
また、出力部３７では、演算テーブルＣや距離Ｄ等の値が図示しせぬ外部機器に出力される。なお、出力部３７には、アナログ変換後の検出距離を増幅するための増幅回路や、外部出力のためのインターフェース回路などが含まれる。
【００４７】
次に、本実施例の変位測定装置１を用いた金型２の変位測定方法について、以下に詳述する。
図５及び図６に示すように、本実施例は、以上のように構成された変位測定装置１を用いて金型２の距離Ｄの変位を測定する方法であって、可動型２１に渦流センサ１３を配置するとともに、固定型２０に被測定部１４を設けて、被測定部１４に渦流センサ１３により渦電流を誘起して、被測定部１４に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出する出力電圧検出工程と、渦流センサ１３及び被測定部１４のそれぞれの温度Ｔ・ｔを温度センサ１５・１６により検出する温度検出工程と、出力電圧検出工程にて検出された出力電圧、及び温度検出工程にて検出された検出温度Ｔ・ｔから、固定型２０と可動型２１との距離Ｄを測定する距離測定工程と、距離測定工程によって測定された距離Ｄの変位を算出する変位測定工程等とを有する。
【００４８】
出力電圧検出工程では、金型２の鋳造工程に連動して、渦流センサ１３が可動型２１に連動して移動されて渦流センサ１３の磁界中に被測定部１４が進入する際に、渦流センサ１３にて被測定部１４に渦電流が誘起され、渦流センサ１３にて渦電流に基づく出力電圧が実測値として検出される（Ｓ１００）。出力電圧検出部１０にて検出された出力電圧は、実測値として距離測定部１２に送られる。
【００４９】
温度検出工程では、出力電圧検出部１０による出力電圧の検出（Ｓ１００）と略同時に、温度検出部１１にて、渦流センサ１３の温度Ｔが温度センサ１５によって実測値として検出され、被測定部１４の温度ｔが温度センサ１６によって実測値として検出される（Ｓ１１０）。温度検出部１１にて検出された温度Ｔ・ｔは、実測値として距離測定部１２に送られる。
【００５０】
距離測定工程では、まず、予め演算テーブルＣが作成されて、メモリ３４に記憶される。図６に演算テーブルＣの一例を示す。
ここで、出力電圧検出部１０（渦流センサ１３）にて検出される出力電圧は、渦流センサ１３と被測定部１４との相対距離が近づくにつれ渦電流が大きくなって発振の振幅が小さくなるという特性を有している（減衰特性）。そして、本実施例では、渦流センサ１３及び被測定部１４は、上述したように固定型２０及び可動型２１の対抗する垂直面２０ａ・２１ａにそれぞれ設けられているため、渦流センサ１３と被測定部１４との距離は、固定型２０と可動型２１との距離Ｄと略同じである。つまり、このような減衰特性より、固定型２０と可動型２１との距離Ｄが近づくにつれて出力電圧は減少していくという特定を有している。
また、出力電圧検出部１０（渦流センサ１３）にて検出される出力電圧は、渦流センサ１３の温度Ｔや被測定部１４の温度ｔの変化によって増減するという特性を有している（温度特性）。
【００５１】
本実施例では、まず、被測定部１４の温度ｔを一定にして、渦流センサ１３の温度Ｔを変えながら（Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３・・・）、出力電圧と距離Ｄの関係が測定され、それぞれの値が基準値として演算テーブルＣ１・Ｃ２・・・に格納される。次いで、渦流センサ１３の温度Ｔを一定にして、被測定部１４の温度ｔを変えながら（ｔ１・ｔ２・ｔ３・・・）、出力電圧と距離Ｄの関係が測定され、基準値として各演算テーブルＣ１・Ｃ２・・・に格納される。このように、本実施例の演算テーブルＣは、複数の演算テーブルＣ１・Ｃ２・・・に分けられて格納される。
【００５２】
なお、演算テーブルＣは、上述した構成に限定されず、また、渦流センサ１３の検出コイル１３ａの形状、印加する電圧の周波数、被測定部１４までの距離、被測定部の素材（比透磁率や導電率）等によって変化するため、渦流センサ１３の設置環境や計測の目的に応じて適宜再作成されて、メモリ３４に上書きして格納される。
【００５３】
そして、距離測定工程では、距離測定部１２に入力された実測値としての出力電圧及び温度Ｔ・ｔが、演算テーブルＣと対比され（Ｓ１２０）、具体的には、演算テーブルＣに格納された基準値としての各温度Ｔ・ｔのごとの出力電圧と距離Ｄとの関係と対比されて、実測値としての距離Ｄが測定される（Ｓ１３０）。測定された距離Ｄは、それぞれメモリ３４に格納される。
【００５４】
変位測定工程では、上記距離測定工程で測定された距離Ｄに基づいて、所定時間（又は回数）当たりの測定距離が対比されて、離間Ｄの変位が求められる（Ｓ１４０）。なお、この変位測定工程では、測定された距離Ｄが所定の基準値の範囲内にあるか否かが判定されて、出力部３７より出力されるように構成されてもよい。
【００５５】
以上のようにして金型２の距離Ｄの変位を測定することで、ダイカスト鋳造で用いられる金型２のように温度変化の大きい測定条件下でも、金型２の距離Ｄの変位を精度よく測定することができる。すなわち、本実施例の金型２は、鋳造工程（鋳込み）が繰り返されることで、金型２（固定型２０及び可動型２１）の温度が上昇する。そして、金型２の温度上昇に伴って、渦流センサ１３及び被測定部１４の温度も上昇する。このような場合であっても、本実施例の測定方法によれば、渦流センサ１３にて出力電圧を検出することに加えて、渦流センサ１３及び被測定部１４の温度Ｔ・ｔを検出し、渦流センサ１３により検出される出力電を渦流センサ１３及び被測定部１４の温度Ｔ・ｔに基づいて補正するものであるため、渦流センサ１３及び被測定部１４の測定環境（温度）が変化しても、金型２の距離変位を精度よく測定することができるのである。
【００５６】
また、本実施例の測定方法によれば、固定型２０に配置された被測定部１４に対して、可動型２１に配置された渦流センサ１３によって渦電流を誘起させて、渦流センサ１３と被測定部１４との距離Ｄを測定するため、金型２を用いた鋳造作業中に、金型２（固定型２０及び可動型２１）の距離Ｄ（の変位）をリアルタイムで測定することができる。
【００５７】
特に、本実施例の測定方法によれば、距離測定工程において、予め、渦流センサ１３及び被測定部１４の温度Ｔ・ｔごとの出力電圧と金型２の距離Ｄとの関係を基準値として求め、出力電圧検出工程にて検出された出力電圧、及び温度検出工程にて検出された温度Ｔ・ｔの実測値と基準値とを対比して金型２の距離Ｄを求めるものであるため、距離Ｄの測定が容易であり、また、細かな測定条件の変化に応じて複数の基準値を用いることで、変位測定の精度をより向上できる。
【００５８】
なお、金型２の変位測定方法及び変位測定装置１の構成としては、上述した実施例に限定されない。以下に示す実施例において、上述した実施例と同一の符号を用いた部材は略同一の構成・機能を有するものであって、詳細な説明は省略する。
【００５９】
上述した実施例の変位測定装置１では、出力電圧検出部１０の被測定部１４は、固定型２０に穿設された挿入孔２０ｂに挿入されて配置されているが（図１等参照）、被測定部１４の取り付け構造としては、これに限定されない。
例えば、図７に示す実施例のように、固定型２０の垂直面２０ａに凹設された凹部２０ｃに被測定部１４を焼きばめにより固定して取り付けてもよい。かかる実施例の場合、固定型２０には、別途小径孔２０ｄが穿設されて、温度センサ１６の配線３２が小径孔２０ｄ内に配置される。
本実施例の被測定部１４としては、金型材よりも熱膨張が大きい素材（例えば、銅やアルミなど）が好ましく用いられる。
【００６０】
このような構成とすることで、例えば、金型２の構造によって上述した挿入孔２０ｂ（図２参照）を穿設することができない場合であっても、被測定部１４や温度センサ１６等を配置することができる。
【００６１】
また、上述した実施例の変位測定装置１では、出力電圧検出部１０として、固定型２０に別部材としての被測定部１４が設けられるが（図１等参照）、必ずしも別部材としての被測定部１４を設ける必要はなく、例えば、金型２の一部（固定型２０の一部）を被測定部として用いてもよい。
例えば、図８に示す実施例にように、固定型２０の垂直面２０ａ近傍の所定領域を被測定部として、渦流センサ１３により渦電流が固定型２０に直接誘起されるように構成されてもよい。すなわち、この固定型２０の所定領域が、上述した実施例の被測定部１４（図１等参照）に相当する。そして、渦流センサ１３（検出コイル１３ａ）により、固定型２０の所定領域に誘起された渦電流に基づく出力電圧が検出される。
本実施例の場合、温度センサ１６は、固定型２０に穿設された小径孔２０ｄを介して、固定型２０の垂直面２０ａの表面近傍位置に配置される。そして、温度センサ１６により、渦電流が誘起される固定型２０の所定領域の温度ｔが検出される。
【００６２】
このような構成とすることで、金型２の構造によっては、上述した別部材として被測定部１４を設けることができない場合であっても、固定型２０の所定領域を渦流センサ１３の対象物とすることで、固定型２０と可動型２１との距離Ｄを測定することができる。
【００６３】
また、上述した実施例の変位測定装置１では、温度検出部１１として、渦流センサ１３及び被測定部１４に温度センサ１５・１６がそれぞれ設けられているが（図１等参照）、温度検出部１１の構成は、これに限定されない。
例えば、図９に示す実施例のように、金型２（固定型２０及び可動型２１）の外側位置に放射温度計１１５・１１６が設けられ、各放射温度計１１５・１１６によって、渦流センサ１３の先端面１３ｃ、及び（被測定部としての）固定型２０の垂直面２０ａの表面温度が検出されるように構成されてもよい。
本実施例の場合には、渦流センサ１３の先端面１３ｃや固定型２０の垂直面２０ａは黒体とされるのが好ましい。また、放射温度計１１５・１１６の替わりに赤外線サーモグラフィを用いてもよい。
【００６４】
このような構成とすることで、金型２の構造によっては、上述した温度センサ１５・１６を設けることができない場合であっても、渦流センサ１３及び（被測定部としての）固定型２０の温度Ｔ・ｔを検出することができ、渦流センサ１３により検出される出力電圧の温度特性を補正して、金型２の距離変位を測定することができる。
【００６５】
以上の実施例において、変位測定装置１により測定される金型の種類としては、ダイカスト用の金型２に限定されず、射出成形用金型等、高温条件下で用いられて温度変化の大きい金型を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図。
【図２】変位測定装置の全体的な構成を示した機能ブロック図。
【図３】図１の金型の一部拡大断面図。
【図４】渦流センサの斜視図。
【図５】本実施例の距離変位測定方法を示したフローチャート。
【図６】演算テーブルの内容を示した図。
【図７】別実施例の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図。
【図８】別実施例の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図。
【図９】別実施例の出力電圧検出部及び温度検出部が配置された金型の断面図。
【符号の説明】
【００６７】
１ 変位測定装置
２ 金型
１０ 出力電圧検出部
１１ 温度検出部
１２ 距離測定部
１３ 渦流センサ
１３ａ 検出コイル
１４ 被測定部
１５ 温度センサ
１６ 温度センサ
２０ 固定型（一方の金型）
２１ 可動型（他方の金型）
Ｄ 距離
Ｔ 温度
ｔ 温度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の金型間の距離の変位を測定する変位測定方法において、
一方の金型に渦流センサを配置するとともに、他方の金型に被測定部を設けて、渦流センサにより該被測定部に渦電流を誘起し、該被測定部に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出する出力電圧検出工程と、
前記渦流センサ及び被測定部のそれぞれの温度を検出する温度検出工程と、
前記出力電圧検出工程にて検出された出力電圧、及び温度検出工程にて検出された検出温度から、金型の距離を測定する距離測定工程とを有することを特徴とする変位測定方法。
【請求項２】
前記距離測定工程では、予め、渦流センサ及び被測定部の温度ごとの出力電圧と金型の距離との関係を基準値として求め、前記出力電圧検出工程にて検出された出力電圧、及び温度検出工程にて検出された検出温度の実測値と前記基準値とを対比して金型の距離を求めることを特徴とする請求項１に記載の変位測定方法。
【請求項３】
前記温度検出工程では、前記渦流センサを構成する検出コイル又は検出コイルの近傍位置の温度を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変位測定方法。
【請求項４】
前記被測定部は、非磁性体より形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の変位測定方法。
【請求項５】
対向する一対の金型間の距離の変位を測定する変位測定装置において、
一方の金型に渦流センサが配置されるとともに、他方の金型に被測定部が設けられ、渦流センサにより被測定部に渦電流を誘起し、該被測定部に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
前記渦流センサ及び被測定部のそれぞれの温度を検出する温度検出部と、
前記出力電圧検出部にて検出された出力電圧、及び温度検出部にて検出された検出温度から、金型の距離を測定する距離測定部とを有することを特徴とする変位測定装置。
【請求項６】
前記距離測定部は、予め、渦流センサ及び被測定部の温度ごとの出力電圧と金型の距離との関係を基準値として求め、前記出力電圧検出部にて検出された出力電圧、及び温度検出部にて検出された検出温度の実測値と前記基準値とを対比して金型の距離を求めることを特徴とする請求項５に記載の変位測定装置。
【請求項７】
前記温度検出部は、前記渦流センサを構成する検出コイルの近傍位置に設けられる温度センサを有することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の変位測定装置。
【請求項８】
前記被測定部は、非磁性体より形成されることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の変位測定装置。
【請求項１】
対向する一対の金型間の距離の変位を測定する変位測定方法において、
一方の金型に渦流センサを配置するとともに、他方の金型に被測定部を設けて、渦流センサにより該被測定部に渦電流を誘起し、該被測定部に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出する出力電圧検出工程と、
前記渦流センサ及び被測定部のそれぞれの温度を検出する温度検出工程と、
前記出力電圧検出工程にて検出された出力電圧、及び温度検出工程にて検出された検出温度から、金型の距離を測定する距離測定工程とを有することを特徴とする変位測定方法。
【請求項２】
前記距離測定工程では、予め、渦流センサ及び被測定部の温度ごとの出力電圧と金型の距離との関係を基準値として求め、前記出力電圧検出工程にて検出された出力電圧、及び温度検出工程にて検出された検出温度の実測値と前記基準値とを対比して金型の距離を求めることを特徴とする請求項１に記載の変位測定方法。
【請求項３】
前記温度検出工程では、前記渦流センサを構成する検出コイル又は検出コイルの近傍位置の温度を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変位測定方法。
【請求項４】
前記被測定部は、非磁性体より形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の変位測定方法。
【請求項５】
対向する一対の金型間の距離の変位を測定する変位測定装置において、
一方の金型に渦流センサが配置されるとともに、他方の金型に被測定部が設けられ、渦流センサにより被測定部に渦電流を誘起し、該被測定部に誘起された渦電流に基づく出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
前記渦流センサ及び被測定部のそれぞれの温度を検出する温度検出部と、
前記出力電圧検出部にて検出された出力電圧、及び温度検出部にて検出された検出温度から、金型の距離を測定する距離測定部とを有することを特徴とする変位測定装置。
【請求項６】
前記距離測定部は、予め、渦流センサ及び被測定部の温度ごとの出力電圧と金型の距離との関係を基準値として求め、前記出力電圧検出部にて検出された出力電圧、及び温度検出部にて検出された検出温度の実測値と前記基準値とを対比して金型の距離を求めることを特徴とする請求項５に記載の変位測定装置。
【請求項７】
前記温度検出部は、前記渦流センサを構成する検出コイルの近傍位置に設けられる温度センサを有することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の変位測定装置。
【請求項８】
前記被測定部は、非磁性体より形成されることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の変位測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１６４５１８（Ｐ２００８−１６４５１８Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５６４３５（Ｐ２００６−３５６４３５）
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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