JP6813655B2 - センサを保持するための固定装置並びにセンサの固定及び調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプレアンブルに記載の、作動位置にセンサを保持するための固定装置、並びにセンサの固定及び調整方法に関する。

今日では、物理的又は化学的な量を検出する多くの様々な応用でセンサが用いられている。センサは作動位置に取り付けられる。そのためにはセンサを保持する固定装置が必要となる。

特許文献１から、本願請求項１のプレアンブルに記載の特徴に適合した固定装置が知られている。特にこの固定装置は貫通開口を有する固定ベースを含んでおり、これを用いて、貫通開口に差し込まれたセンサを作動位置に取り付けることができる。固定ベースは貫通穴を有する固定用スライダを備えている。該スライダは第１の位置と第２の位置の間で移動可能である。

固定用スライダを第１の位置へ移動させると、固定ベースの貫通開口と固定用スライダの貫通穴が互いに一直線になって位置合あわせされるため、貫通開口と貫通穴にセンサを挿通することができる。固定用スライダはバネの弾性力により第２の位置へ移動することができる。これにより固定用スライダがセンサを固定ベースに押し付け、その結果、センサは固定装置によって作動位置に保持される。

前述した固定装置には、例えば固定装置がセンサを所要の作動位置からずれた位置又は間隔をあけた位置に保持しているとき、固定装置内でそれ以上センサの微調整ができないという欠点がある。つまり、固定装置がセンサをその検出対象領域に近すぎる位置又は該領域から遠すぎる位置に位置決めしてしまったら、固定装置を緩めて新たに固定する必要がある。

EP 2 985 573 A1

故に本発明の課題は、請求項１のプレアンブルに記載の特徴に適合した、作動位置にセンサを保持するための固定装置を、該固定装置内でのセンサの微調整ができるように改良することである。

前記課題は本発明により請求項１に記載の特徴を有する固定装置を用いて解決される。

本固定装置は、第１の貫通孔を備え且つホルダに固定可能な本体と、第２の貫通孔を備え且つ第１及び第２の位置と保持位置との間でスライドできるように前記本体内に可動に配置されている少なくとも１つの保持要素とを含み、第１の位置においては第１及び第２の貫通孔が互いに一直線にならずに位置合わせされ、第２の位置においては第１及び第２の貫通孔が互いに一直線になって位置合わせされ、保持位置では保持要素が第１及び第２の貫通孔の内部に配置可能なセンサを本体に押し付け、第２の貫通孔には半径方向に内側へ向き且つ第２の貫通孔の中心軸に対して傾いた調整要素が設けられ、該調整要素がセンサの外側面と噛み合っており、その噛み合いは、保持要素が第２の位置と保持位置との間に存在する調整位置にあるときにセンサがセンサ中心軸を中心として回転可能であり且つ該センサが回転すると調整要素が中心軸に沿ってセンサを移動させる、というような噛み合いである。

このようにすれば、調整位置においてセンサを簡単に且つ工具なしで回転させることができ、その際に該センサの位置が微調整される、という利点が得られる。特に、調整要素が第２の貫通孔の中心軸に対して傾いていることから、該調整要素がスクリューコンベアのように作用してセンサを一方又は他方の方向にスライドさせる。

好ましい一実施例では、前記センサは、調整要素が噛み込む雄ネジを外側面に有する測定用センサ、又は円柱状のセンサを含んでいる。これにより正確な調整が可能になる。なぜなら、調整要素はセンサの雄ネジに沿って案内されるからである。外側面に雄ネジがない円柱状のセンサの場合、センサの回転時に該センサの中心軸に沿って該センサをスライドさせるために、その外側面を変形可能な材料で形成して該外側面に調整要素が噛み込むことができるようにすることが好ましい。特に前記材料はプラスチックから成る。

また、好ましい一実施例では、調整要素が、第２の貫通孔の内面の円周の一部を占める不連続な数本の部分ネジ溝から成り、その結果、固定装置内での調整要素の製造又は設置が保持要素の一部領域に限定される。このようにすれば、保持要素が第２の位置にあるときには調整要素すなわち部分ネジ溝が第１の貫通孔よりも沈み込むような形で第１及び第２の貫通孔が互いに中心を位置合わせされた状態になる、という利点が得られる。これにより、本センサは、邪魔になり得る外形により妨害されることなく両方の貫通孔に挿通可能になる。有利な形態では、調整要素が、第２の貫通孔の内面のうち第１の位置よりも第２の位置に近い側にある。

別の好ましい実施例では、前記部分ネジ溝の高さが、ネジ歯の断面の頂点とそれに対向する第２の貫通孔の内面との間の距離が第１の貫通孔の直径と一致するように、選ばれている。このようにすれば、保持要素を第２の位置にスライドさせたときに調整要素を第１の貫通孔よりも完全に沈み込ませることができるため、センサが第１及び第２の貫通孔に挿通される際に邪魔な外形により妨害されることがない。

更にまた、好ましい一実施形態では保持要素を第１の位置へ押す少なくとも１つのバネが本体に設けられる。前記バネは平バネ又は平たく形成された波形バネとして構成されていることが好ましい。

特に、好ましい一実施例では固定要素が設けられ、保持要素が保持位置にあるときに該固定要素が保持要素を本体内で支持するか、本体に対する保持要素の予圧を追加的に高めるか、あるいは本体及び保持要素を貫通してセンサに圧力をかける。このようにすれば保持要素が過って保持位置から押し出されることが防止される。固定要素はネジ、特に止めネジを含んでいることが好ましい。

本発明の更なる課題は、固定装置を用いて作動位置においてセンサを固定及び調整する方法であって、固定装置内でのセンサの微調整を可能にする方法を提供することである。

この課題は本発明により請求項９に記載の特徴を有する方法を用いて解決される。該方法は、前述の固定装置を用いて作動位置においてセンサを固定及び調整する方法であって、
保持要素を第１の位置へスライドさせる手順、
第１及び第２の貫通孔を通してセンサを固定装置に差し込む手順、
保持要素を第３の位置へスライドさせることで調整要素をセンサの外側面と噛み合わせる手順、
センサを作動位置に微調整するために該センサをその中心軸を中心として回転させる手順、及び、
保持要素を第２の位置へスライドさせることで、該保持要素がセンサを本体に押し付けるようにする手順
を含む。

本発明に係る固定装置及び方法は同じようなやり方で更なる特徴を加えながら構成することが可能であり、それにより同様の効果を奏する。そうした特徴の模範例は本願の独立請求項に続く従属請求項に記載されているが、それに限定されるものではない。

以下、本発明について、更なる利点及び特徴をも考慮しつつ、模範的な実施形態に基づき、添付の図面を参照しながら詳しく説明する。

本発明に係る固定装置の好ましい第１の実施例をセンサとともに示す概略斜視図。 第１の実施例をセンサなしで示す概略斜視図。 第１の実施例をセンサなしで示す別の概略斜視図。 第１の実施例の斜視断面図。 第１の実施例の横断面図。 本発明に係る固定装置の好ましい第２の実施例をセンサとともに示す概略斜視図。

図１は本発明の好ましい第１の実施例による固定装置１にセンサＳを取り付けたものを示す概略斜視図である。固定装置１は本体２を含むが、図示した第１の実施例ではその本体２が２つのフランジ部２ｂを備えている。この２つのフランジ部２ｂを介して本体２、つまり固定装置１は、好ましくは位置が固定されたホルダ（図示せず）に固定可能であり、その結果センサＳが作動位置にくる。もっとも、本体２を角石状に構成してホルダに例えば接着又は溶接する場合にはフランジ部２ｂはなくてもよい。

更に固定装置１は本体２の凹部内に配置された保持要素３を含んでいる。

図２はセンサＳのない状態で第１の実施例を示す斜視図であるが、この図に描いたように本体２は第１の貫通孔２ａを備えている。保持要素３も同様に第２の貫通孔３ａを備えており、図２に描いたような第１の位置と図３に描いたような第２の位置との間でスライド可能な形で本体２内に可動に配置されている。

保持要素３が第１の位置にあるとき、第１及び第２の貫通孔２ａ及び３ａは互いに一直線にならずに位置合わせされている。これは、保持要素３が第１の位置にあるときにはセンサＳを固定装置１に差し込むことができないということを意味する。保持要素３が図３に描いたように第２の位置にあるとき、第１及び第２の貫通孔２ａ及び３ａは互いに一直線になって位置合わせされているため、保持要素３がこの第２の位置にあるときにはセンサＳを固定装置１内に差し込む又は抜き取ることができる。

また、保持要素３は図１に描いたような保持位置へスライド可能である。この位置では保持要素３が第１及び第２の貫通孔２ａ及び３ａ内に配置可能なセンサＳを本体２に押し付ける。その結果、センサＳは作動位置に配置される。

本発明に従い、第２の貫通孔３ａには半径方向に内側へ向き且つ第２の貫通孔３ａの中心軸ＭＡに対して傾いた調整要素４が設けられている。調整要素は図１に示したようなセンサＳの外側面ＡＦと噛み合っている。この噛み合いは、保持要素３が第２の位置と保持位置との間に存在する調整位置にあるときにセンサＳがセンサ中心軸ＳＡを中心として回転可能であり且つ該センサＳが回転すると調整要素４が中心軸ＭＡに沿ってセンサＳを移動させる、というような噛み合いである。

言い換えると、保持要素３が調整位置にあるときには、調整要素４がセンサＳの外側面ＡＦに噛み込んだ状態になるまで第１の貫通孔２ａ内に突出するため、センサＳは固定装置１から外れない。一方、調整要素４はセンサＳの外側面ＡＦとあまり強く噛み合ってはいないため、センサＳは保持要素３によって本体２に押し付けられてはいない。従ってセンサＳは回転可能なままである。

好ましくは、センサＳが測定用センサであり、その外側面ＦＡに雄ネジを備えている。調整要素４はセンサＳの外側面ＦＡの雄ネジに噛み込み、その結果、センサＳの回転によって調整要素４と雄ネジが協働してセンサＳをスライドさせる。従って、固定装置１に差し込まれたセンサＳがまだ最適な作動位置にないとき、すなわちセンサＳが検出対象領域からまだ遠すぎる又は該領域に近すぎるときには、センサＳを回転させればよい。すると、センサＳが調整要素４の回転により第２の貫通孔３ａの中心軸ＭＡに沿って一方又は他方の方向に動かされる。これにより、最適な作動位置を取るためにセンサＳを固定装置１内で調整することができる。

センサＳが測定用ではなく円柱状のセンサである場合、外側面ＡＦには雄ネジがないため、センサＳの外側面ＡＦは変形可能な材料で形成される。このようにすれば、調整要素４はセンサＳの変形可能な外側面ＡＦに噛み込み、センサＳの回転の際に前述の働きをすることができる。

調整後は保持要素３を保持位置にスライドさせることができる。その結果、保持要素３が調整要素４を介してセンサＳを本体２に押し付け、該センサＳを作動位置で確実に把持する。

図４は固定装置１の第１の実施例を第２の貫通孔３の中心軸ＭＡに沿って切断した斜視断面図である。保持要素３は第２の位置にあるため、第１及び第２の貫通孔２ａ及び３ａは互いに一直線になって位置合わせされている。調整要素４は、好ましくは、第２の貫通孔３ａの内面の円周の一部３ｂを占める不連続な数本の部分ネジ溝から成る。前記一部３ｂは円周の約１／４を占めるものとすることができる。

調整要素４、つまり部分ネジ溝は、第２の貫通孔３ａの内面のうち第１の位置よりも第２の位置に近い側にある。すなわち、調整要素４は、第１の貫通孔２ａの内面において、保持要素３が保持位置にあるときに該保持要素３によりセンサＳが押し付けられる側とは反対側に設けられている。このようにすると、調整要素４は本体２に対するセンサＳの押圧を促進するだけでなく、センサＳが第２の貫通孔３ａの中心軸ＭＡに沿って相対的に移動することを防止する。これは、調整要素４がセンサＳの外側面ＡＦに噛み込んでいるからである。

また、調整要素４の拡大詳細図で示したように、調整要素４、つまり部分ネジ溝の高さｈは、ネジ歯の断面の頂点とそれに対向する第２の貫通孔３ａの内面との間の距離Ａが第１の貫通孔２ａの直径ｄと一致するように選ばれている。

言い換えると、調整要素４は、保持要素３が第２の位置にスライドしているときには第１の貫通孔２ａよりも沈み込むように配置されている。このようにすれば、センサＳが第１及び第２の貫通孔２ａ及び３ａを通じて固定装置１に挿通されるときに、調整要素４が邪魔な外形を成さない。保持要素３が保持位置にスライドされると、調整要素４がセンサＳの外側面ＡＦに噛み込み、センサＳを本体２の第１の貫通孔２ａの内面に追加的に押し付ける。

保持要素３が調整位置にあると、調整要素４はセンサＳがもはや引き抜き不能になるような程度まで第１の貫通孔２ａの内部へ突出する。

また、調整要素４の傾きは、該傾きが第２の貫通孔３ａの中心軸ＭＡよりも小さくなればなるほどより微細にセンサＳの調整ができるように選ばれている。

更に本体２は少なくとも１つのバネ５を備えている。このバネ５は保持要素３を第１の位置へ押すように本体２内に配置されている。バネ５は好ましくは平バネ又は平たく形成された波形バネとして構成され、保持要素３の下に配置されているため、保持要素３には弾性負荷がかかっている。そのため、保持要素３を第２の位置へスライドさせるには保持要素３をバネ５の弾性力に逆らって押さなければならない。

図５は固定装置１の第１の実施例を第２の貫通孔２ａの中心軸ＭＡに垂直な面に沿って切断した断面図であるが、この図に示したように、保持要素３が可動に配置された本体２の凹部の内面には角部２ｃが設けられている。この角部２ｃは半径方向に内方へ向いており、保持要素３が第１の位置にあるとき、該角部２ｃはそれに対応して保持要素３に設けられた爪３ｃと接触している。このようにすれば、保持要素３がバネ５の弾性力で本体２から押し出されることなく本体２内に留まることが確実になる。

また、図５に明らかに示したように、調整要素４は、前述のように、保持要素３が第２の位置にあるときに第１の貫通孔２ａと第２の貫通孔３ａ（調整要素４を含む）が互いに一直線になって位置合わせされ、その結果、センサＳが邪魔されずに固定装置１内へ差し込むことができるように構成されている。

調整要素４のネジ歯の断面の頂点は第２の貫通孔３ａの内周を補っている。保持要素３がセンサＳの導入後に解放されると、バネ５が保持要素３を第１の位置へ押し戻す。その結果、保持要素３は調整要素４とともにセンサＳを第１の貫通孔２ａの内面ひいては本体２に押し付け、センサＳを作動位置に保持する。

すなわち、作動位置におけるセンサＳの固定及び調整は以下のように行われる。まず保持要素３を第１の位置からバネ５の弾性力に逆らって第２の位置へ向けて押す。これにより、第１及び第２の貫通孔２ａ及び３ａが互いに一直線になって位置合わせされる。次にセンサＳを第１及び第２の貫通孔２ａ及び３ａに挿通する。

その後、保持要素３をバネ５の弾性力に逆らって調整位置へスライドする。ここで、第２の位置と保持位置との間には調整位置がある。調整位置では第１及び第２の貫通孔２ａ及び３ａがもはや一直線に並ばなくなるまで調整要素４が第１の貫通孔２ａの内側に突出するため、センサＳはもはや固定装置１から外れることができなくなるが、保持要素３はまだセンサＳを本体２に押し付けていない。そのためセンサＳは、保持要素３がこの調整位置にあるときにはまだ回転可能である。

センサＳがまだ最適な作動位置になければ、センサ中心軸ＳＡを中心としてセンサＳを回転させることでセンサＳの位置を微調整する。このとき調整要素４はスクリューコンベアのように作用し、センサ中心軸ＳＡを中心としたセンサＳの回転方向に応じてセンサＳを第２の貫通孔３ａの中心軸ＭＡに沿ってスライドさせる。その結果、センサＳの検出対象領域までの距離が連続的に非常に微細な間隔で近づく又は遠ざかるようにセンサＳが移動する。

微調整が終了したら保持要素３を保持位置へスライドさせる。その結果、保持要素３がバネ５の弾性力によってセンサＳを本体２に押し付け、調整要素４によってセンサＳを固定装置１内で設定位置に保持する。

図６は固定装置１の第２の好ましい実施例を概略的に示している。第２の実施例では、ホルダへの固定装置１の取り付けに利用できるフランジ部２ｂが固定装置１の本体２に設けられていない。

本実施例ではセンサＳをホルダ金具ＨＷに取り付けるために２つの固定装置１が用いられる。

このようにすれば、ホルダ金具ＨＷにセンサＳを取り付けるために２つのナットをホルダ金具ＨＷの別々の側からセンサＳに螺着するという公知の方法を使わずに済む。

第２の実施例の各固定装置１は前述した第１の貫通孔２ａを有する本体２と前述した第２の貫通孔３ａを有する保持要素３とを含む。保持要素３は本体２内に可動に配置されている。

つまり言い換えれば、フランジ部２ｂを除くと第２の実施例の固定装置１は第１の実施例の固定装置１と違いはない。従って、既に説明したのと同じやり方でセンサＳを図示した２つの固定装置１に差し込み、ホルダ金具ＨＷに取り付けることができる。当然ながら、今の場合、まず一方の固定装置１をホルダ金具ＨＷの一方の側でセンサＳに取り付け、次に他方の固定装置１をホルダ金具ＨＷの他方の側で取り付ける必要がある。

その後、一方の固定装置１を用いて最適な作動位置を設定することによりセンサＳの微調整を達成できる。その際、第２の固定装置１は微調整されたセンサＳをホルダ金具ＨＷへ取り付けるために用いられる。

迅速な取り付けのため、好ましくは、固定装置１の第２の実施例では２つの保持要素３を本体２の対向する両側に設ける。そのため、両方の保持要素３を同時に押すことで固定装置１を素早くセンサＳに装着できる。ここで、２つの保持要素３の一方にはバネで予め負荷をかけてあるため、バネによる負荷のかかった保持要素３を押すことにより両方の保持要素３ａの第２の貫通孔３ａが第１の貫通孔２ａと位置合わせされる。なお、弾性負荷のかかっていない保持要素３は受動的に一緒に押される。

あるいは、両方の保持要素３に対称的にそれぞれ予めバネで負荷をかけておくことで、両方の保持要素３が同じ強度で押圧されるようにしてもよい。

更に、固定装置１の第１及び第２の実施例に対し、保持要素３を本体２へ押し付けることで該保持要素３を該本体２に対して追加的に固定するような固定要素（図示せず）が特に設けられる。そのために、保持要素３を通って本体２の方向へ向かうネジ通路が、第２の貫通孔３ａに加えて、該第２の貫通孔３ａの中心軸ＭＡに垂直に設けられる。

固定要素はネジ通路を通って、つまり保持要素３を通って本体２の表面に螺入される。その結果、保持要素３は本体２上でも支えられる。このようにすれば、固定装置１内のセンサＳが衝撃及び振動に非常に強くなるため、該センサＳがその調整済みの作動位置からずれることはできなくなる。

好ましくは、横方向に本体２を貫通するネジ通路と保持要素３内の長穴とを設けることができる。そして、保持要素３が保持位置にあるときに固定要素、例えばネジ、特に止めネジを本体２に螺入させると、該ネジが本体２を貫通し、保持要素３の長穴を可動に通り抜けてセンサＳを押すようにすることができる。このようにしても調整済みの作動位置におけるセンサＳの耐衝撃性及び耐振動性が改善される。

好ましくは、本体２と保持要素３を異なる材料で作製することで、センサＳに対して異なる摩擦作用を生じさせる。この場合、柔らかい材料（例えばプラスチック）から成る調整要素４を第２の貫通孔３ａの内面に塗布する（特に噴霧又は接着する）ことができる。このようにすれば保持要素３の製造が容易になる。

１…固定装置
２…本体
２ａ…第１の貫通孔
２ｂ…フランジ部
２ｃ…エッジ
３…保持要素
３ａ…第２の貫通孔
３ｂ…第２の貫通孔の円周の一部
３ｃ…爪
４…調整要素
５…バネ
Ａ…距離
ＡＦ…センサの外側面
ｄ…第１の貫通孔の直径
ｈ…部分ネジ溝の高さ
ＨＷ…ホルダ金具
ＭＡ…第２の貫通孔の中心軸
Ｓ…センサ
ＳＡ…センサ中心軸

Claims (9)

1. 作動位置にセンサ（Ｓ）を保持するための固定装置（１）であって、
   第１の貫通孔（２ａ）を備え且つホルダに固定可能な本体（２）と、
   第２の貫通孔（３ａ）を備え且つ第１及び第２の位置と保持位置との間でスライドできるように前記本体内（２）に可動に配置されている少なくとも１つの保持要素（３）と
   を含み、前記第１の位置においては前記第１及び第２の貫通孔（２ａ及び３ａ）が互いに一直線にならずに位置合わせされ、前記第２の位置においては前記第１及び第２の貫通孔（２ａ及び３ａ）が互いに一直線になって位置合わせされ、前記保持位置では前記保持要素（３）が前記第１及び第２の貫通孔（２ａ及び３ａ）の内部に配置可能なセンサ（２）を前記本体（２）に押し付けるような固定装置（１）において、
   前記第２の貫通孔（３ａ）には半径方向に内側へ向き且つ前記第２の貫通孔（３ａ）の中心軸に対して傾いた調整要素（４）が設けられ、該調整要素（４）が前記センサ（Ｓ）の外側面（ＡＦ）と噛み合っており、その噛み合いは、前記保持要素（３）が前記第２の位置と前記保持位置との間に存在する調整位置にあるときに前記センサ（Ｓ）がセンサ中心軸（ＳＡ）を中心として回転可能であり且つ該センサ（Ｓ）が回転すると前記調整要素（４）が中心軸（ＭＡ）に沿って該センサ（Ｓ）を移動させる、というような噛み合いであることを特徴とする固定装置（１）。
2. 前記センサ（Ｓ）が、前記調整要素（４）が噛み込む雄ネジを前記外側面（ＡＦ）に有する測定用センサ、又は円柱状のセンサを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の固定装置（１）。
3. 前記調整要素（４）が、前記第２の貫通孔（３ａ）の内面の円周の一部（３ｂ）を占める不連続な数本の部分ネジ溝から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の固定装置（１）。
4. 前記調整要素（４）が、前記第２の貫通孔（３ａ）の内面のうち前記第１の位置よりも前記第２の位置に近い側にあることを特徴とする請求項３に記載の固定装置（１）。
5. 前記部分ネジ溝の高さが、ネジ歯の断面の頂点とそれに対向する前記第２の貫通孔（３ａ）の内面との間の距離（Ａ）が前記第１の貫通孔（２ａ）の直径（ｄ）と一致するように、選ばれていることを特徴とする請求項３又は４に記載の固定装置（１）。
6. 前記保持要素（３）を前記第１の位置へ押す少なくとも１つのバネ（５）が前記本体（２）に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の固定装置（１）。
7. 固定要素が設けられ、前記保持要素（３）が前記保持位置にあるときに該固定要素が前記保持要素を前記本体（３）に螺着されるか、あるいは前記本体（２）及び前記保持要素（３）を貫通して前記センサ（Ｓ）に圧力をかけることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の固定装置（１）。
8. 前記固定要素がネジを含んでいることを特徴とする請求項７に記載の固定装置（１）。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の固定装置（１）を用いて作動位置においてセンサ（Ｓ）を固定及び調整する方法であって、
   前記保持要素（３）を第２の位置へスライドさせる手順、
   前記第１及び第２の貫通孔（２ａ及び３ａ）を通して前記センサ（Ｓ）を前記固定装置（１）に差し込む手順、
   前記保持要素（３）を前記調整位置へスライドさせることで前記調整要素（４）を前記センサ（Ｓ）の外側面（ＡＦ）と噛み合わせる手順、
   前記センサ（Ｓ）を前記作動位置に微調整するために該センサ（Ｓ）をセンサ中心軸（ＳＡ）を中心として回転させる手順、及び、
   前記保持要素（３）を前記保持位置へスライドさせることで、該保持要素（３）が前記センサ（Ｓ）を前記本体（２）に押し付けるようにする手順
   を含んでいることを特徴とする方法。

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