JP7682116B2

JP7682116B2 - Eddy current displacement sensor, press machine measuring device, and press machine monitoring device

Info

Publication number: JP7682116B2
Application number: JP2022029282A
Authority: JP
Inventors: 晴光宮川; 康二三大田; 友哉今沢
Original assignee: 株式会社理研計器奈良製作所
Priority date: 2022-02-28
Filing date: 2022-02-28
Publication date: 2025-05-23
Anticipated expiration: 2042-02-28
Also published as: JP2023125281A

Description

本発明は、物の変位を電気的信号によって測定する渦電流式変位センサ、渦電流式変位センサを用いてプレス機の状態を測定するプレス機測定装置、及びプレス機測定装置を用いてプレス機の異常を検出しプレス機を停止させる又は正常な状態に戻すプレス機監視装置に関する。 The present invention relates to an eddy current displacement sensor that measures the displacement of an object using an electrical signal, a press machine measuring device that measures the state of a press machine using an eddy current displacement sensor, and a press machine monitoring device that uses the press machine measuring device to detect abnormalities in a press machine and stop the press machine or return it to a normal state.

従来、金属である測定対象物の変位を測定するための変位センサには渦電流式変位センサがある。渦電流式変位センサは、当該渦電流式変位センサが有する検出コイルに発生する高周波磁界に測定対象物が干渉することで、測定対象物に渦電流が流れ、その渦電流によって検出コイルのインダクタンスが変化し、結果、検出コイルにかかる交流電圧の大きさが変化し、その変化した交流電圧の大きさを直流の電圧信号として外部に出力する変位センサであり、外部に出力する直流の電圧信号と、検出コイルから測定対象物までの距離と、に相関関係があることから、検出コイルから測定対象物までの距離が算出できる。 Conventionally, eddy current displacement sensors have been used to measure the displacement of a metal object to be measured. In an eddy current displacement sensor, an eddy current flows in the object to be measured when the object to be measured interferes with the high-frequency magnetic field generated in the detection coil of the eddy current displacement sensor. The eddy current changes the inductance of the detection coil, which in turn changes the magnitude of the AC voltage applied to the detection coil. This changed AC voltage is output to the outside as a DC voltage signal, and since there is a correlation between the DC voltage signal output to the outside and the distance from the detection coil to the object to be measured, the distance from the detection coil to the object to be measured can be calculated.

また、渦電流式変位センサにおいて、特許文献１に記載される冗長性を有する技術が知られている。特許文献１に記載の渦電流式変位センサは、２つの発振コイルと、各発振コイルを発振させる２つの発振回路と、検出対象に生じた渦電流によって各受信コイルに生じる誘導電圧の検出を通じて検出対象の位置を検出する２つの検出部と、を備え、一方の発振回路が一方の発振コイルを発振させているとき、他方の発振回路は他方の発振コイルを発振させず、他方の発振回路が他方の発振コイルを発振させているとき、一方の発振回路は一方の発振コイルを発振させない渦電流式変位センサであり、２つの発振コイルが同時に発振することはなく、検出対象において一方の発振コイルの発振に基づく渦電流と、他方の発振コイルの発振に基づく渦電流と、が干渉せず、２つの発振コイルがそれぞれ検出対象の変位を検出することができ、２つの検出回路のうち一方の回路に不具合が生じても他方の検出回路に設けられる発振コイルの電圧から検出対象の変位を検出することができるものである。 In addition, a technology having redundancy described in Patent Document 1 is known for eddy current displacement sensors. The eddy current displacement sensor described in Patent Document 1 includes two oscillator coils, two oscillator circuits that oscillate each oscillator coil, and two detectors that detect the position of the detection target through detection of an induced voltage generated in each receiver coil by an eddy current generated in the detection target. When one oscillator circuit oscillates one oscillator coil, the other oscillator circuit does not oscillate the other oscillator coil, and when the other oscillator circuit oscillates the other oscillator coil, the one oscillator circuit does not oscillate the one oscillator coil. The two oscillator coils do not oscillate simultaneously, and the eddy current based on the oscillation of one oscillator coil and the eddy current based on the oscillation of the other oscillator coil do not interfere in the detection target. The two oscillator coils can each detect the displacement of the detection target. Even if a malfunction occurs in one of the two detection circuits, the displacement of the detection target can be detected from the voltage of the oscillator coil provided in the other detection circuit.

特開２０１６－００１１２３号公報JP 2016-001123 A

ところで、渦電流式変位センサが測定できる検出コイルから測定対象物までの距離には、当該渦電流式変位センサの仕様により測定可能範囲があるため、渦電流式変位センサは、測定対象物の測定したい変位が当該渦電流式変位センサの測定可能範囲内で収まるように、専用治具などを用いて任意の位置に固定され使用される。例えば、上下に動く上型と、下型と、からなる金型を有し、上型と下型とで被加工材料を挟み押さえることで被加工材料を金型の形に成型するプレス機において、上下に動く上型の最も下がりきった位置を渦電流式変位センサによって測定する場合、上型のおおよその最も下がりきった位置が渦電流式変位センサの測定可能範囲に収まるように、渦電流式変位センサはプレス機に専用治具で固定されることになる。 The distance from the detection coil to the object that can be measured by an eddy current displacement sensor has a measurable range that depends on the specifications of the eddy current displacement sensor, so the eddy current displacement sensor is fixed in an arbitrary position using a special jig or the like so that the displacement of the object to be measured falls within the measurable range of the eddy current displacement sensor. For example, in a press machine that has a mold consisting of an upper mold that moves up and down and a lower mold, and that molds the workpiece into the shape of the mold by clamping and pressing the workpiece between the upper and lower molds, when the lowest position of the upper mold that moves up and down is measured with an eddy current displacement sensor, the eddy current displacement sensor is fixed to the press machine with a special jig so that the approximate lowest position of the upper mold falls within the measurable range of the eddy current displacement sensor.

ところが、金型を異なる形状の金型に変更する、又は被加工材料を異なる形状異なる材質の被加工材料に変更すると、下型及び被加工材料に対向して上下に動く上型の最も下がりきった位置の設定も変更することになる。このとき、上型の最も下がりきった位置が渦電流式変位センサの測定可能範囲から逸脱する場合は、改めて上型のおおよその最も下がりきった位置が渦電流式変位センサの測定可能範囲に収まるように、渦電流式変位センサの固定位置を調整する必要がある。もしくは、既存の渦電流式変位センサを、測定可能範囲が既存の渦電流式変位センサの測定可能範囲とは異なる適切な渦電流式変位センサに変更する必要がある。このように、測定対象物の変位が変わり、測定対象物の変位が渦電流式変位センサの測定可能範囲から逸脱する場合、渦電流式変位センサの位置調整が必要となり、場合によっては新たな渦電流式変位センサを用意する必要があり、手間と費用が掛かることになる。 However, when the mold is changed to one with a different shape, or when the workpiece is changed to one with a different shape and material, the setting of the lowest position of the upper mold, which moves up and down facing the lower mold and the workpiece, must also be changed. In this case, if the lowest position of the upper mold falls outside the measurable range of the eddy current displacement sensor, it is necessary to adjust the fixed position of the eddy current displacement sensor so that the approximate lowest position of the upper mold falls within the measurable range of the eddy current displacement sensor. Alternatively, it is necessary to change the existing eddy current displacement sensor to an appropriate eddy current displacement sensor whose measurable range is different from that of the existing eddy current displacement sensor. In this way, when the displacement of the measurement object changes and the displacement of the measurement object falls outside the measurable range of the eddy current displacement sensor, it is necessary to adjust the position of the eddy current displacement sensor, and in some cases, it is necessary to prepare a new eddy current displacement sensor, which is time-consuming and costly.

このとき、特許文献１に記載の渦電流式変位センサにおいて、一方の検出回路の測定可能範囲と、他方の検出回路の測定可能範囲と、が異なるように各検出回路を設けることで、測定対象物の変位が変わり、測定対象物の変位が渦電流式変位センサの測定可能範囲から逸脱する場合であっても、使用する検出回路を選択することで、渦電流式変位センサの位置調整作業又は異なる渦電流式変位センサへの交換作業を行わずに、測定対象物の変位を測定することができる。 In this case, in the eddy current displacement sensor described in Patent Document 1, by providing each detection circuit so that the measurable range of one detection circuit is different from the measurable range of the other detection circuit, even if the displacement of the object to be measured changes and deviates from the measurable range of the eddy current displacement sensor, it is possible to measure the displacement of the object to be measured by selecting the detection circuit to be used without adjusting the position of the eddy current displacement sensor or replacing it with a different eddy current displacement sensor.

しかし、特許文献１に記載の変位センサは、検出コイルおよび検出回路をそれぞれ２つ設ける必要がある。そのため、部品点数が多く部材費が高くなり、構造が複雑になるため組立費が高くなる。また、一般の渦電流式変位センサに比べ略２倍の部材を必要とするため、渦電流式変位センサが大きくなり、渦電流式変位センサを固定する場所に制限が発生する。 However, the displacement sensor described in Patent Document 1 requires two detection coils and two detection circuits. This requires a large number of parts, which increases material costs, and the structure becomes complex, resulting in high assembly costs. In addition, since it requires roughly twice as many parts as a general eddy current displacement sensor, the eddy current displacement sensor becomes larger, which places restrictions on where the eddy current displacement sensor can be fixed.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、測定可能範囲が可変である安価な渦電流式変位センサ、当該渦電流式変位センサを用いたプレス機測定装置および当該プレス機測定装置を用いたプレス機監視装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide an inexpensive eddy current displacement sensor with a variable measurement range, a press machine measuring device using the eddy current displacement sensor, and a press machine monitoring device using the press machine measuring device.

本発明に掛かるプレス機測定装置は、所定の位置に配置される被加工材料を挟み、前記被加工材料が打ち抜かれることで前記被加工材料に孔を設けることで、成型するプレス機において、前記プレス機又は前記被加工材料の状態を測定するプレス機測定装置であって、前記プレス機の上型の一端又は両端の変位を測定できるように前記プレス機に固定され、検出コイルと、高周波電流を生成する発振回路と、を有し、前記発振回路は、当該発振回路が生成する高周波電流の発振周波数を変更させる周波数切替手段を有し、前記周波数切替手段は、前記発振回路の静電容量を変更する静電容量変更手段または前記発振回路のインダクタンスを変更するインダクタンス変更手段であり、前記静電容量変更手段は、前記発振回路が有するコンデンサに直列に接続される切替用コンデンサと、前記切替用コンデンサを前記コンデンサから切断又は接続させる切断接続装置を有し、前記インダクタンス変更手段は、前記発振回路が有するコイルに直列に接続される切替用コイルと、前記切替用コイルを前記コイルから切断又は接続させる切断接続装置と、を有する渦電流式変位センサと、前記渦電流式変位センサによって測定された情報が入力され、その情報を記録し所定の処理を行う処理装置と、を備え、前記周波数切替手段は、測定対象物の変位が前記渦電流式変位センサの測定可能範囲から逸脱する場合、前記発振回路の静電容量を減少させ発振周波数を高くし、前記測定対象物の変位が前記渦電流式変位センサの前記測定可能範囲内にある場合、前記発振回路の静電容量を増加させ発振周波数を低くすることを特徴とする。 A press machine measuring device according to the present invention is a press machine measuring device for measuring the state of a press machine or a workpiece in a press machine which clamps a workpiece placed at a predetermined position and punches out the workpiece to form a hole in the workpiece, the press machine measuring device being fixed to the press machine so as to be able to measure the displacement of one end or both ends of an upper die of the press machine, the device having a detection coil and an oscillation circuit which generates a high frequency current, the oscillation circuit having a frequency switching means for changing the oscillation frequency of the high frequency current generated by the oscillation circuit, the frequency switching means being a capacitance changing means for changing the capacitance of the oscillation circuit or an inductance changing means for changing the inductance of the oscillation circuit, the capacitance changing means being connected in series to a capacitor in the oscillation circuit. The present invention is characterized in that the inductance changing means comprises an eddy current displacement sensor having a switching capacitor and a disconnect/connect device for disconnecting or connecting the switching capacitor from the capacitor, the inductance changing means having a switching coil connected in series to a coil of the oscillator circuit and a disconnect/connect device for disconnecting or connecting the switching coil from the coil, and a processing device to which information measured by the eddy current displacement sensor is input, the information is recorded and a predetermined processing is performed, and the frequency switching means decreases the capacitance of the oscillator circuit to increase the oscillation frequency when the displacement of the object to be measured deviates from the measurable range of the eddy current displacement sensor, and increases the capacitance of the oscillator circuit to lower the oscillation frequency when the displacement of the object to be measured is within the measurable range of the eddy current displacement sensor .

本発明に掛かるプレス機監視装置は、所定の位置に配置される被加工材料を挟み、成型するプレス機において、前記プレス機又は前記被加工材料の異常を検出し、検出した異常に対して処置を行うプレス機監視装置であって、請求項１に記載のプレス機測定装置と、前記プレス機又は前記被加工材料の異常に対して処置を行う処置手段と、を備え、前記プレス機測定装置の前記処理装置によって、前記渦電流式変位センサにより測定された情報と、当該処理装置にあらかじめ設定される所定の設定値と、を比較することで前記プレス機又は前記被加工材料の異常の有無を判定し、前記処理装置は、異常を検出すると前記処置手段に処置信号を出力することを特徴とする。 The press machine monitoring device of the present invention is a press machine monitoring device that detects abnormalities in a press machine that clamps and molds a workpiece placed at a predetermined position, and takes action on the detected abnormality, and is equipped with the press machine measuring device described in claim 1 and a treatment means that takes action on abnormalities in the press machine or the workpiece, and is characterized in that the processing device of the press machine measuring device determines whether or not there is an abnormality in the press machine or the workpiece by comparing information measured by the eddy current displacement sensor with a predetermined setting value that is previously set in the processing device, and the processing device outputs a treatment signal to the processing means when it detects an abnormality.

本発明に係る渦電流式変位センサによると、周波数切替手段によって発振回路が生成する高周波電流の発振周波数を変更することができる。渦電流式変位センサの検出コイルに流れる高周波電流の発振周波数を高くすることで、当該渦電流式変位センサの測定可能範囲が広くなり、また、発振周波数を低くすることで、当該渦電流式変位センサの測定可能範囲が狭くなり且つ分解能が高くなることが実験によってわかっている。つまり、周波数切替手段によって発振回路が生成する高周波電流の発振周波数を変更することで当該渦電流式変位センサの測定可能範囲の調整が可能となる。 According to the eddy current displacement sensor of the present invention, the oscillation frequency of the high-frequency current generated by the oscillator circuit can be changed by the frequency switching means. It has been found through experiments that by increasing the oscillation frequency of the high-frequency current flowing through the detection coil of the eddy current displacement sensor, the measurable range of the eddy current displacement sensor is widened, and by decreasing the oscillation frequency, the measurable range of the eddy current displacement sensor is narrowed and the resolution is increased. In other words, by changing the oscillation frequency of the high-frequency current generated by the oscillator circuit by the frequency switching means, it is possible to adjust the measurable range of the eddy current displacement sensor.

さらに、発振回路の静電容量を変更する方法は単純容易であり、複雑な構造になることはない。そのため、発振回路の静電容量を変更する静電容量変更手段である周波数切替手段は、安価な部品で作製することができる。 Furthermore, the method of changing the capacitance of the oscillator circuit is simple and easy, and does not require a complicated structure. Therefore, the frequency switching means, which is the capacitance changing means for changing the capacitance of the oscillator circuit, can be made using inexpensive components.

さらに、コンデンサは安価な部品であり、コンデンサの接続を切断接続する切断接続装置は単純な構造で組み込むことができるため、安価に作製することができる。 Furthermore, capacitors are inexpensive components, and the disconnect/connect device that disconnects and connects the capacitor can be incorporated with a simple structure, making it inexpensive to manufacture.

また、発振回路のインダクタンスを変更する方法は単純容易であり、複雑な構造になることはない。そのため、発振回路のインダクタンスを変更するインダクタンス変更手段である周波数切替手段は、安価な部品で作製することができる。 In addition, the method of changing the inductance of the oscillator circuit is simple and easy, and does not require a complicated structure. Therefore, the frequency switching means, which is the inductance changing means for changing the inductance of the oscillator circuit, can be made using inexpensive components.

さらに、コイルは安価な部品であり、コイルの接続を切断接続する切断接続装置は単純な構造で組み込むことができるため、安価に作製することができる。 Furthermore, the coil is an inexpensive component, and the device for disconnecting and connecting the coil can be incorporated with a simple structure, making it inexpensive to manufacture.

本発明に係るプレス機測定装置によると、測定対象であるプレス機の任意の部位又は被加工材料の任意の部位の変位が渦電流式変位センサの測定可能範囲から逸脱する場合に、周波数切替手段によって当該渦電流式変位センサの測定可能範囲の調整することで、渦電流式変位センサの位置調整又は異なる渦電流式変位センサへの交換作業を必要としない。 According to the press machine measuring device of the present invention, when the displacement of any part of the press machine or any part of the workpiece being measured deviates from the measurable range of the eddy current displacement sensor, the frequency switching means adjusts the measurable range of the eddy current displacement sensor, eliminating the need to adjust the position of the eddy current displacement sensor or replace it with a different eddy current displacement sensor.

本発明に係るプレス機監視装置によると、測定対象であるプレス機の任意の部位又は被加工材料の任意の部位の変位が渦電流式変位センサの測定可能範囲から逸脱する場合に、周波数切替手段によって当該渦電流式変位センサの測定可能範囲の調整することで、渦電流式変位センサの位置調整又は異なる渦電流式変位センサへの交換作業を必要とせず、プレス機に異常が発生したときに、プレス機を停止させる、又は正常に直すなどの処置を自動で行うことができる。 According to the press machine monitoring device of the present invention, when the displacement of any part of the press machine or any part of the workpiece being measured deviates from the measurable range of the eddy current displacement sensor, the frequency switching means adjusts the measurable range of the eddy current displacement sensor, making it possible to automatically take measures such as stopping the press machine or restoring it to normal when an abnormality occurs in the press machine without the need to adjust the position of the eddy current displacement sensor or replace it with a different eddy current displacement sensor.

本発明の第一実施形態及び第二実施形態に係る渦電流式変位センサを示すブロック線図である。FIG. 1 is a block diagram showing an eddy current displacement sensor according to a first embodiment and a second embodiment of the present invention. 本発明の第一実施形態に係る渦電流式変位センサの発振回路を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an oscillator circuit of an eddy current type displacement sensor according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第一実施形態に係る渦電流式変位センサの発振周波数の変更による特性変化を示すグラフである。5 is a graph showing a change in characteristics due to a change in the oscillation frequency of the eddy current type displacement sensor according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第二実施形態に係る渦電流式変位センサの発振回路を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing an oscillator circuit of an eddy current type displacement sensor according to a second embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るプレス機測定装置及び第二実施形態に係るプレス機監視装置が用いられるプレス機を示す図である。1 is a diagram showing a press machine in which a press machine measuring device according to an embodiment of the present invention and a press machine monitoring device according to a second embodiment are used. FIG. 本発明の一実施形態に係るプレス機測定装置を示すブロック線図である。1 is a block diagram showing a press machine measurement device according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第一実施形態に係るプレス機監視装置が用いられるプレス機を示す図である。1 is a diagram showing a press machine in which a press machine monitoring device according to a first embodiment of the present invention is used; 本発明の第一実施形態に係るプレス機監視装置を示すブロック線図である。FIG. 1 is a block diagram showing a press machine monitoring device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第二実施形態に係るプレス機監視装置を示すブロック線図である。FIG. 4 is a block diagram showing a press machine monitoring device according to a second embodiment of the present invention.

本発明に係る渦電流式変位センサ、プレス機測定装置及びプレス機監視装置について、以下、図面を参照しつつ説明する。ただし、以下はあくまで本発明の一実施形態を例示的に示すものであり、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The eddy current displacement sensor, press machine measuring device, and press machine monitoring device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the following merely illustrates one embodiment of the present invention by way of example, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

初めに、本発明に係る渦電流式変位センサの第一実施形態について説明する。本実施形態に係る渦電流式変位センサ２０ａは、請求項３に係る渦電流式変位センサ２０ａであって、図１に示すように、検出コイル１と、高周波電流を発生させるための発振回路２ａと、検出コイル１にかかる交流電圧の大きさの時間変化を電圧信号として取り出す検波回路１１と、検波回路１１によって取り出された電圧信号を直流に近い状態に変換し外部に出力する平滑化回路１２と、を有する。本実施形態に係る渦電流式変位センサ２０ａは、自励式の渦電流式変位センサ２０ａであるため、検出コイル１は発振回路２ａの一部として機能する。 First, a first embodiment of the eddy current displacement sensor according to the present invention will be described. The eddy current displacement sensor 20a according to this embodiment is the eddy current displacement sensor 20a according to claim 3, and as shown in FIG. 1, has a detection coil 1, an oscillation circuit 2a for generating a high-frequency current, a detection circuit 11 for extracting the time change in the magnitude of the AC voltage applied to the detection coil 1 as a voltage signal, and a smoothing circuit 12 for converting the voltage signal extracted by the detection circuit 11 into a state close to DC and outputting it to the outside. The eddy current displacement sensor 20a according to this embodiment is a self-excited eddy current displacement sensor 20a, so the detection coil 1 functions as part of the oscillation circuit 2a.

そして、発振回路２ａは、図２に示すように、検出コイル１と、２つのコンデンサ４と、２つの周波数切替手段５と、を備える。周波数切替手段５は発振回路２ａが生成する高周波電流の発振周波数を変更するものであり、本実施形態の周波数切替手段５は、発振回路２ａの静電容量を変更することで発振回路２ａが生成する高周波電流の発振周波数を変更する静電容量変更手段６である。 As shown in FIG. 2, the oscillator circuit 2a includes a detection coil 1, two capacitors 4, and two frequency switching means 5. The frequency switching means 5 changes the oscillation frequency of the high-frequency current generated by the oscillator circuit 2a, and the frequency switching means 5 in this embodiment is a capacitance changing means 6 that changes the capacitance of the oscillator circuit 2a to change the oscillation frequency of the high-frequency current generated by the oscillator circuit 2a.

周波数切替手段５は、発振回路２ａが有する２つの既存のコンデンサ４に対して、それぞれ並列に接続される２つの切替用コンデンサ８と、２つの切替用コンデンサ８をそれぞれ既存のコンデンサ４から切断又は接続させるスイッチである２つの切断接続装置１０と、を備える。２つの切断接続装置１０は、互いに連動し２つの切替用コンデンサ８を同時に既存のコンデンサ４に対して切断又は接続させるものであり、切断接続装置１０を操作し既存のコンデンサ４から切替用コンデンサ８を切断させることで、発振回路２ａの静電容量を減少させることができ、発振回路２ａの静電容量を減少させることで発振回路２ａが生成する高周波電流の発振周波数を高くすることができる。本実施形態に係る渦電流式変位センサ２０ａにおいて、２つの周波数切替手段５を識別するために、図２に示す２つの周波数切替手段５のうち、左側に位置する周波数切替手段５を第一周波数切替手段５１とし、右側に位置する周波数切替手段５を第二周波数切替手段５２とする。 The frequency switching means 5 includes two switching capacitors 8 connected in parallel to the two existing capacitors 4 of the oscillation circuit 2a, and two disconnection/connection devices 10 that are switches for disconnecting or connecting the two switching capacitors 8 from the existing capacitors 4. The two disconnection/connection devices 10 work together to simultaneously disconnect or connect the two switching capacitors 8 to the existing capacitors 4. By operating the disconnection/connection devices 10 to disconnect the switching capacitors 8 from the existing capacitors 4, the capacitance of the oscillation circuit 2a can be reduced, and by reducing the capacitance of the oscillation circuit 2a, the oscillation frequency of the high-frequency current generated by the oscillation circuit 2a can be increased. In the eddy current displacement sensor 20a according to this embodiment, in order to distinguish between the two frequency switching means 5, the frequency switching means 5 located on the left side of the two frequency switching means 5 shown in FIG. 2 is referred to as the first frequency switching means 51, and the frequency switching means 5 located on the right side is referred to as the second frequency switching means 52.

本実施形態の渦電流式変位センサ２０ａは、第一周波数切替手段５１及び第二周波数切替手段５２の２つの周波数切替手段５を備える。したがって、発振回路２ａは、第一周波数切替手段５１及び第二周波数切替手段５２を接続した状態と、第一周波数切替手段５１を切断し第二周波数切替手段５２を接続した状態と、第一周波数切替手段５１を接続し第二周波数切替手段５２を切断した状態と、第一周波数切替手段５１及び第二周波数切替手段５２を切断した状態と、の４つの状態に切り替えることが可能である。つまり、第一周波数切替手段５１の切替用コンデンサ８と、第二周波数切替手段５２の切替用コンデンサ８と、に互いに異なる静電容量のコンデンサを用いることで、発振回路２ａは４つの状態毎に静電容量を変更させることができ、発振回路２ａが生成する高周波電流の発振周波数は４段階に変更させることができる。 The eddy current displacement sensor 20a of this embodiment includes two frequency switching means 5, a first frequency switching means 51 and a second frequency switching means 52. Therefore, the oscillation circuit 2a can be switched between four states: a state in which the first frequency switching means 51 and the second frequency switching means 52 are connected; a state in which the first frequency switching means 51 is disconnected and the second frequency switching means 52 is connected; a state in which the first frequency switching means 51 is connected and the second frequency switching means 52 is disconnected; and a state in which the first frequency switching means 51 and the second frequency switching means 52 are disconnected. In other words, by using capacitors with different capacitances for the switching capacitor 8 of the first frequency switching means 51 and the switching capacitor 8 of the second frequency switching means 52, the oscillation circuit 2a can change the capacitance for each of the four states, and the oscillation frequency of the high-frequency current generated by the oscillation circuit 2a can be changed in four stages.

次に渦電流式変位センサ２０ａの原理について説明する。まず、発振回路２ａによって高周波電流を生成し、その高周波電流を検出コイル１に流すことで、検出コイル１に高周波磁界を発生させる。前述したように本実施形態の渦電流式変位センサ２０ａは自励式であり、検出コイル１が発振回路２ａの一部でもあるため発振回路２ａで高周波電流を生成した時点で検出コイル１には高周波磁界が発生することになる。そして、高周波磁界に金属である測定対象物１３が干渉することで、電磁誘導により測定対象物１３に渦電流が流れる。さらに、測定対象物１３に流れる渦電流によって、検出コイル１のインダクタンスが変化し、検出コイル１にかかる交流電圧の大きさが変化する。この変化した交流電圧の大きさと、検出コイル１から測定対象物１３までの距離と、に相関関係があるため、検波回路１１によって検出コイル１にかかる交流電圧の大きさの時間変化を電圧信号として取り出し、その電圧信号を平滑化回路１２によって直流に近い電圧信号に変換し外部に出力するものであり、出力された電圧信号を基に検出コイル１から測定対象物１３までの距離を知ることができる。 Next, the principle of the eddy current displacement sensor 20a will be explained. First, a high-frequency current is generated by the oscillator circuit 2a, and the high-frequency current is passed through the detection coil 1 to generate a high-frequency magnetic field in the detection coil 1. As described above, the eddy current displacement sensor 20a of this embodiment is self-excited, and the detection coil 1 is also part of the oscillator circuit 2a, so that a high-frequency magnetic field is generated in the detection coil 1 when the high-frequency current is generated in the oscillator circuit 2a. Then, the metal object to be measured 13 interferes with the high-frequency magnetic field, causing an eddy current to flow in the object to be measured 13 due to electromagnetic induction. Furthermore, the inductance of the detection coil 1 changes due to the eddy current flowing through the object to be measured 13, and the magnitude of the AC voltage applied to the detection coil 1 changes. Because there is a correlation between the magnitude of this changed AC voltage and the distance from the detection coil 1 to the object to be measured 13, the detection circuit 11 extracts the change over time in the magnitude of the AC voltage applied to the detection coil 1 as a voltage signal, which is then converted by the smoothing circuit 12 into a voltage signal close to DC and output to the outside. Based on the output voltage signal, the distance from the detection coil 1 to the object to be measured 13 can be determined.

尚、検出コイル１にかかる交流電圧の大きさと、検出コイル１から測定対象物１３までの距離と、に相関関係が成り立つのは限られた範囲のみであり、渦電流式変位センサ２０ａは検出コイル１にかかる交流電圧の大きさと、検出コイル１から測定対象物１３までの距離と、に相関関係が成り立つ範囲のみを測定可能範囲としている。測定可能範囲は渦電流式変位センサの仕様によって異なるため、渦電流式変位センサのメーカーによって、その渦電流式変位センサの仕様ごとに測定可能範囲が定められている。 The magnitude of the AC voltage applied to the detection coil 1 and the distance from the detection coil 1 to the object to be measured 13 only have a limited range in which a correlation is established, and the eddy current displacement sensor 20a can only measure this range in which a correlation is established between the magnitude of the AC voltage applied to the detection coil 1 and the distance from the detection coil 1 to the object to be measured 13. Since the measurable range differs depending on the specifications of the eddy current displacement sensor, the manufacturer of the eddy current displacement sensor determines the measurable range for each specification of the eddy current displacement sensor.

図３は、本実施形態の渦電流式変位センサ２０ａを用いて、ある測定対象物１３の変位を計測したデータのグラフであり、縦軸が渦電流式変位センサ２０ａから出力される電圧、横軸が検出コイル１から測定対象物１３までの距離である。そして、第一系列Ａは、第一周波数切替手段５１及び第二周波数切替手段５２を接続した状態の渦電流式変位センサ２０ａによるデータであり、第二系列Ｂは、第一周波数切替手段５１を接続し第二周波数切替手段５２を切断した状態の渦電流式変位センサ２０ａによるデータであり、第三系列Ｃは、第一周波数切替手段５１及び第二周波数切替手段５２を切断した状態の渦電流式変位センサ２０ａによるデータである。 Figure 3 is a graph of data obtained by measuring the displacement of a certain measurement object 13 using the eddy current displacement sensor 20a of this embodiment, where the vertical axis is the voltage output from the eddy current displacement sensor 20a and the horizontal axis is the distance from the detection coil 1 to the measurement object 13. The first series A is data obtained by the eddy current displacement sensor 20a in a state in which the first frequency switching means 51 and the second frequency switching means 52 are connected, the second series B is data obtained by the eddy current displacement sensor 20a in a state in which the first frequency switching means 51 is connected and the second frequency switching means 52 is disconnected, and the third series C is data obtained by the eddy current displacement sensor 20a in a state in which the first frequency switching means 51 and the second frequency switching means 52 are disconnected.

図３に示すグラフから、第二系列Ｂは第一系列Ａに比べ検出コイル１から測定対象物１３までの距離がより近い範囲まで測定可能であり、第三系列Ｃは第二系列Ｂに比べ検出コイル１から測定対象物１３までの距離がより近い範囲まで測定可能であり、反対に、第二系列Ｂは第三系列Ｃに比べ分解能が高く、第一系列Ａは第二系列Ｂに比べ分解能が高いことが見てわかる。つまり、渦電流式変位センサ２０ａは、発振回路２ａの発振周波数を高くすることで測定可能範囲を広くすることができ、また、発振周波数２ａを低くすることで測定可能範囲は狭くなるが分解能を高くすることができることがわかる。 From the graph shown in FIG. 3, it can be seen that the second series B can measure a closer range of distances from the detection coil 1 to the object to be measured 13 than the first series A, and the third series C can measure a closer range of distances from the detection coil 1 to the object to be measured 13 than the second series B, and conversely, the second series B has a higher resolution than the third series C, and the first series A has a higher resolution than the second series B. In other words, it can be seen that the eddy current displacement sensor 20a can widen the measurable range by increasing the oscillation frequency of the oscillation circuit 2a, and can increase the resolution by lowering the oscillation frequency 2a, although the measurable range becomes narrower.

したがって、測定対象物１３の変位が渦電流式変位センサ２０ａの測定可能範囲から逸脱する場合、周波数切替手段５によって、発振回路２ａの静電容量を減少させ発振回路２ａの発振周波数を高くすることで、渦電流式変位センサ２０ａの測定可能範囲が広くなり、渦電流式変位センサ２０ａの位置調整又は適切な仕様の渦電流式変位センサへ交換作業を行う必要がない。反対に、測定対象物１３の変位が渦電流式変位センサ２０ａの測定可能範囲内にあるとき、周波数切替手段５によって発振回路２ａの静電容量を増加させ発振回路２ａの発振周波数を低くすることで、渦電流式変位センサ２０ａの分解能が高くなりより正確な測定対象物１３の変位を測定することができる。 Therefore, if the displacement of the measurement object 13 deviates from the measurable range of the eddy current displacement sensor 20a, the frequency switching means 5 reduces the capacitance of the oscillator circuit 2a and increases the oscillation frequency of the oscillator circuit 2a, thereby widening the measurable range of the eddy current displacement sensor 20a, and there is no need to adjust the position of the eddy current displacement sensor 20a or replace it with an eddy current displacement sensor of appropriate specifications. Conversely, when the displacement of the measurement object 13 is within the measurable range of the eddy current displacement sensor 20a, the frequency switching means 5 increases the capacitance of the oscillator circuit 2a and decreases the oscillation frequency of the oscillator circuit 2a, thereby increasing the resolution of the eddy current displacement sensor 20a and enabling more accurate measurement of the displacement of the measurement object 13.

尚、本実施形態の発振回路２ａの既存のコンデンサ４の静電容量は１０００［ｐＦ］であり、第一周波数切替手段５１の切替用コンデンサ８の静電容量は３６００［ｐＦ］であり、第二周波数切替手段５２の切替用コンデンサ８の静電容量は９１００［ｐＦ］であり、第一周波数切替手段５１及び第二周波数切替手段５２を接続した状態（第一系列Ａ）の発振周波数は８０［ｋＨｚ］であり、第一周波数切替手段５１を接続し第二周波数切替手段５２を切断した状態（第二系列Ｂ）の発振周波数は１２０［ｋＨｚ］であり、第一周波数切替手段５１及び第二周波数切替手段５２を切断した状態（第三系列Ｃ）の発振周波数は１８０［ｋＨｚ］である。 In addition, the capacitance of the existing capacitor 4 of the oscillator circuit 2a of this embodiment is 1000 [pF], the capacitance of the switching capacitor 8 of the first frequency switching means 51 is 3600 [pF], and the capacitance of the switching capacitor 8 of the second frequency switching means 52 is 9100 [pF]. The oscillation frequency when the first frequency switching means 51 and the second frequency switching means 52 are connected (first series A) is 80 [kHz], the oscillation frequency when the first frequency switching means 51 is connected and the second frequency switching means 52 is disconnected (second series B) is 120 [kHz], and the oscillation frequency when the first frequency switching means 51 and the second frequency switching means 52 are disconnected (third series C) is 180 [kHz].

尚、本実施形態の渦電流式変位センサ２０ａは、発振回路２ａに２つの周波数切替手段５を備えるが、他の実施形態として、さらに周波数切替手段５を増やすことで、発振回路２ａの静電容量の変更パターンが増え、より多くの測定可能範囲を選択することができ、且つより多くの分解能を選択することができる。 In addition, the eddy current displacement sensor 20a of this embodiment has two frequency switching means 5 in the oscillator circuit 2a, but in other embodiments, by adding more frequency switching means 5, the number of change patterns of the capacitance of the oscillator circuit 2a increases, making it possible to select a larger number of measurable ranges and a larger number of resolutions.

また、本実施形態の周波数切替手段５の切替用コンデンサ８は、既存のコンデンサ４に対して並列に接続されるが、直列に接続されるものであっても良い。 In addition, the switching capacitor 8 of the frequency switching means 5 in this embodiment is connected in parallel to the existing capacitor 4, but it may also be connected in series.

また、本実施形態の渦電流式変位センサ２０ａの周波数切替手段５は、既存のコンデンサ４に切替用コンデンサ８を接続又は切断させることで発振回路２ａの静電容量を調整するものであったが、請求項２の発明に係る渦電流式変位センサの一実施形態として、既存のコンデンサ４にバリアブルコンデンサ等の静電容量を可変とする機構を用いることで、渦電流式変位センサの測定可能範囲を調整するものであっても良く。さらに、他の実施形態として、切替用コンデンサ８にバリアブルコンデンサ等の静電容量を可変とする機構を用いて、静電容量を可変とするものであっても良い。 In addition, the frequency switching means 5 of the eddy current displacement sensor 20a of this embodiment adjusts the capacitance of the oscillator circuit 2a by connecting or disconnecting the switching capacitor 8 to the existing capacitor 4. However, as an embodiment of the eddy current displacement sensor according to the invention of claim 2, a mechanism for varying the capacitance, such as a variable capacitor, may be used for the existing capacitor 4 to adjust the measurable range of the eddy current displacement sensor. Furthermore, as another embodiment, a mechanism for varying the capacitance, such as a variable capacitor, may be used for the switching capacitor 8 to make the capacitance variable.

次に、本発明に係る渦電流式変位センサの第二実施形態について説明する。本実施形態に係る渦電流式変位センサ２０ｂは、請求項５に係る渦電流式変位センサ２０ｂであって、第一実施形態の渦電流式変位センサ２０ａと同様に、図１に示すように、検出コイル１と、高周波電流を発生させるための発振回路２ｂと、検出コイル１にかかる交流電圧の大きさの時間変化を電圧信号として取り出す検波回路１１と、検波回路１１によって取り出された電圧信号を直流に近い状態に変換し外部に出力する平滑化回路１２と、を有する。本実施形態に係る渦電流式変位センサ２０ｂは、自励式の渦電流式変位センサ２０ｂであるため、検出コイル１は発振回路の一部として機能する。 Next, a second embodiment of the eddy current displacement sensor according to the present invention will be described. The eddy current displacement sensor 20b according to this embodiment is the eddy current displacement sensor 20b according to claim 5, and like the eddy current displacement sensor 20a of the first embodiment, as shown in FIG. 1, has a detection coil 1, an oscillation circuit 2b for generating a high-frequency current, a detection circuit 11 for extracting the time change in the magnitude of the AC voltage applied to the detection coil 1 as a voltage signal, and a smoothing circuit 12 for converting the voltage signal extracted by the detection circuit 11 into a state close to DC and outputting it to the outside. The eddy current displacement sensor 20b according to this embodiment is a self-excited eddy current displacement sensor 20b, so the detection coil 1 functions as part of the oscillation circuit.

そして、本実施形態の発振回路２ｂは、図４に示すように、検出コイル１と、２つのコンデンサ４と、周波数切替手段５と、を備える。周波数切替手段５は発振回路２ｂが生成する高周波電流の発振周波数を変更するものであり、本実施形態の周波数切替手段５は、発振回路２ｂのインダクタンスを変更することで発振回路２ｂが生成する高周波電流の発振周波数を変更するインダクタンス変更手段７である。 As shown in FIG. 4, the oscillator circuit 2b of this embodiment includes a detection coil 1, two capacitors 4, and a frequency switching means 5. The frequency switching means 5 changes the oscillation frequency of the high-frequency current generated by the oscillator circuit 2b, and the frequency switching means 5 of this embodiment is an inductance changing means 7 that changes the oscillation frequency of the high-frequency current generated by the oscillator circuit 2b by changing the inductance of the oscillator circuit 2b.

周波数切替手段５は、検出コイル１に対して、直列に接続される切替用コイル９と、切替用コイル９を検出コイル１から切断又は接続させるスイッチである切断接続装置１０と、を備える。そして、切断接続装置１０によって、検出コイル１から切替用コイル９を切断させることで、発振回路のインダクタンスを減少させ、発振回路２ｂの発振周波数を高くすることが可能である。 The frequency switching means 5 includes a switching coil 9 connected in series to the detection coil 1, and a disconnect/connect device 10 that is a switch that disconnects or connects the switching coil 9 to the detection coil 1. By disconnecting the switching coil 9 from the detection coil 1 using the disconnect/connect device 10, it is possible to reduce the inductance of the oscillator circuit and increase the oscillation frequency of the oscillator circuit 2b.

したがって、測定対象物１３の変位が渦電流式変位センサ２０ｂの測定可能範囲から逸脱する場合、周波数切替手段５によって発振回路２ｂのインダクタンスを減少させ、発振周波数を高くすることで、渦電流式変位センサ２０ｂの測定可能範囲を広くすることが可能であり、渦電流式変位センサ２０ｂの位置調整又は適切な仕様の渦電流式変位センサへ交換作業を行う必要がない。また、測定対象物１３の変位が渦電流式変位センサ２０ｂの測定可能範囲にあるとき、周波数切替手段５によって発振回路２ｂのインダクタンスを増加させ、発振回路２ｂの発振周波数を低くすることで、渦電流式変位センサ２０ｂの分解能が高くなり、より正確な変位を測定することができる。 Therefore, if the displacement of the measurement object 13 deviates from the measurable range of the eddy current displacement sensor 20b, the inductance of the oscillator circuit 2b can be reduced and the oscillation frequency increased by the frequency switching means 5, thereby widening the measurable range of the eddy current displacement sensor 20b, and there is no need to adjust the position of the eddy current displacement sensor 20b or replace it with an eddy current displacement sensor of appropriate specifications. Also, when the displacement of the measurement object 13 is within the measurable range of the eddy current displacement sensor 20b, the inductance of the oscillator circuit 2b can be increased and the oscillation frequency of the oscillator circuit 2b can be lowered by the frequency switching means 5, thereby increasing the resolution of the eddy current displacement sensor 20b and enabling more accurate displacement measurement.

尚、本実施形態の渦電流式変位センサ２０ｂは、発振回路２ｂに１つの周波数切替手段５を備えるが、他の実施形態として、さらに周波数切替手段５を増やすことで、発振回路２ｂのインダクタンスの変更パターンが増え、より多くの測定可能範囲を選択することができ、且つより多くの分解能を選択することができる。 In addition, the eddy current displacement sensor 20b of this embodiment has one frequency switching means 5 in the oscillator circuit 2b, but in other embodiments, by adding more frequency switching means 5, the number of patterns for changing the inductance of the oscillator circuit 2b increases, making it possible to select a larger number of measurable ranges and a larger number of resolutions.

また、本実施形態の周波数切替手段５の切替用コイル９は、検出コイル１に対して直列に接続されるが、並列に接続されるものであっても良い。 In addition, the switching coil 9 of the frequency switching means 5 in this embodiment is connected in series to the detection coil 1, but it may also be connected in parallel.

また、本実施形態の渦電流式変位センサ２０ｂの周波数切替手段５は、検出コイル１から切替用コイル９を切断又は接続させることで発振回路２ｂのインダクタンスを調整するものであったが、請求項２の発明に係る渦電流式変位センサの一実施形態として、検出コイル１にバリアブルインダクタ等のインダクタを可変とする機構を用いることで、渦電流式変位センサの測定可能範囲を調整するものであっても良く。さらに、他の実施形態として、切替用コイル９にバリアブルインダクタ等のインダクタを可変とする機構を用いて、インダクタを可変とするものであっても良い。 In addition, the frequency switching means 5 of the eddy current displacement sensor 20b in this embodiment adjusts the inductance of the oscillator circuit 2b by disconnecting or connecting the switching coil 9 from the detection coil 1, but as an embodiment of the eddy current displacement sensor according to the invention of claim 2, a mechanism for making an inductor such as a variable inductor variable may be used in the detection coil 1 to adjust the measurable range of the eddy current displacement sensor. Furthermore, as another embodiment, a mechanism for making an inductor variable such as a variable inductor may be used in the switching coil 9 to make the inductor variable.

次に、本発明に係るプレス機測定装置３０の一実施形態について説明する。本実施形態のプレス機測定装置３０が用いられるプレス機１００ａは、図５に示すように、上下に連続して動く上スライド１０１と、スライド１０１の下端に固定される金型である上型１０２と、上型１０２の下方に距離を置いて固定される金型である下型１０３と、を有し、上型１０２と下型１０３との間に被加工材料１１０が配置され、上型１０２と下型１０３とによって被加工材料１１０を挟み押し込むことで被加工材料１１０を成型するものである。 Next, an embodiment of the press machine measuring device 30 according to the present invention will be described. As shown in FIG. 5, the press machine 100a in which the press machine measuring device 30 of this embodiment is used has an upper slide 101 that moves continuously up and down, an upper die 102 that is a die fixed to the lower end of the slide 101, and a lower die 103 that is a die fixed at a distance below the upper die 102. A workpiece material 110 is placed between the upper die 102 and the lower die 103, and the workpiece material 110 is molded by sandwiching and pressing the workpiece material 110 between the upper die 102 and the lower die 103.

被加工材料１１０は、上型１０２が所定の位置まで下がることで、正常な成型が行われるが、もし、上型１０２が所定の位置まで下がりきらない場合、又は所定の位置より下まで下がる場合は、被加工材料１１０が潰れる又は凹凸がしっかり成型されない等により被加工材料１１０の成型精度が落ち、場合によっては不良品となる。つまり、上型１０２が固定されるスライド１０１の動きの精度が被加工材料１１０の成型精度に関わることになる。本実施形態のプレス機測定装置３０は、事前にプレス機１００ａのスライド１０１の動く精度を評価するためのものであって、スライド１０１を事前に設定した所定の位置まで下がるように複数回上下に連続して動かし、各上下運動毎のスライド１０１が下がりきった位置を処理装置３２によって記録し、そのばらつきを測定するものである。 The workpiece material 110 is molded normally when the upper die 102 is lowered to a predetermined position. However, if the upper die 102 does not fully lower to the predetermined position, or if it is lowered below the predetermined position, the workpiece material 110 may be crushed or the unevenness may not be molded properly, resulting in a decrease in molding accuracy of the workpiece material 110 and possibly a defective product. In other words, the precision of the movement of the slide 101 to which the upper die 102 is fixed is related to the molding accuracy of the workpiece material 110. The press machine measuring device 30 of this embodiment is for evaluating the precision of the movement of the slide 101 of the press machine 100a in advance, and moves the slide 101 up and down multiple times in succession so as to lower it to a predetermined position set in advance, and the position where the slide 101 is lowered for each up and down movement is recorded by the processing device 32, and the variation is measured.

プレス機測定装置３０は、図６に示すように、プレス機１００ａのスライド１０１の変位を測定できるように、図５に示すようにプレス機１００ａに固定される第一実施形態の渦電流式変位センサ２０ａと、渦電流式変位センサ２０ａから出力される電圧信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器３１と、Ａ／Ｄ変換器３１によってデジタル値に変換された電圧信号を記録し所定の処理を行うコンピュータである処理装置３２と、を備える。 As shown in FIG. 6, the press machine measuring device 30 includes an eddy current displacement sensor 20a of the first embodiment fixed to the press machine 100a as shown in FIG. 5 so as to measure the displacement of the slide 101 of the press machine 100a, an A/D converter 31 that converts the voltage signal output from the eddy current displacement sensor 20a into a digital value, and a processing device 32, which is a computer that records the voltage signal converted into a digital value by the A/D converter 31 and performs a predetermined processing.

そして、あらかじめ設定された所定の位置まで下がるように複数回上下に連続して動くプレス機１００ａのスライド１０１の変位を渦電流式変位センサ２０ａによって測定し、渦電流式変位センサ２０ａから出力される電圧信号をＡ／Ｄ変換器３１によってデジタル値に変換し、処理装置３２によってスライド１０１の変位の時間的変化を記録する。さらに、処理装置３２は、当該処理装置３２に記録されるスライド１０１の変位の時間的変化から、各上下運動毎のスライド１０１が下がりきった位置を抜き出し、そのばらつきを取得する。この各上下運動毎のスライド１０１が下がりきった位置のばらつきを基にプレス機１００ａの評価が行われる。尚、各上下運動毎のスライド１０１が下がりきった位置のばらつきの評価基準を処理装置３２にあらかじめ設定することで、処理装置３２によってプレス機１００ａの評価まで行うことも可能である。 Then, the displacement of the slide 101 of the press machine 100a, which moves up and down continuously multiple times to lower to a predetermined position set in advance, is measured by the eddy current displacement sensor 20a, the voltage signal output from the eddy current displacement sensor 20a is converted to a digital value by the A/D converter 31, and the time change in the displacement of the slide 101 is recorded by the processing device 32. Furthermore, the processing device 32 extracts the position at which the slide 101 has lowered for each up and down movement from the time change in the displacement of the slide 101 recorded in the processing device 32, and obtains the variation. The press machine 100a is evaluated based on the variation in the position at which the slide 101 has lowered for each up and down movement. It is also possible to evaluate the press machine 100a by the processing device 32 by setting in advance an evaluation standard for the variation in the position at which the slide 101 has lowered for each up and down movement in the processing device 32.

また、プレス機１００ａのスライド１０１のばらつきの測定において、あらかじめ設定されるスライド１０１が下がりきる所定の位置は、そのプレス機１００ａが実際に使用されるときのスライド１０１が下がりきる位置であることが望ましい。したがって、上型１０２及び下型１０３又は被加工材料１１０の変更等によって実際に使用されるときのスライド１０１が下がりきる位置が都度変更する場合、スライド１０１が下がりきる位置毎にプレス機１００ａのスライド１０１のばらつきの測定が行われる。このとき、スライド１０１の変位がプレス機１００ａに固定される渦電流式変位センサ２０ａの測定可能範囲を逸脱することがある。その場合は、周波数切替手段５を用いて渦電流式変位センサ２０ａの測定可能範囲を変更することで、渦電流式変位センサ２０ａの位置調整又は異なる渦電流式変位センサへの交換作業をすることなく、スライド１０１の変位を計測できる。 In addition, in measuring the variation of the slide 101 of the press machine 100a, it is desirable that the predetermined position where the slide 101 is set to the lowest position is the position where the slide 101 is set to the lowest position when the press machine 100a is actually used. Therefore, when the position where the slide 101 is set to the lowest position when actually used changes each time due to changes in the upper mold 102 and the lower mold 103 or the workpiece material 110, the variation of the slide 101 of the press machine 100a is measured for each position where the slide 101 is set to the lowest position. At this time, the displacement of the slide 101 may deviate from the measurable range of the eddy current displacement sensor 20a fixed to the press machine 100a. In that case, by changing the measurable range of the eddy current displacement sensor 20a using the frequency switching means 5, the displacement of the slide 101 can be measured without adjusting the position of the eddy current displacement sensor 20a or replacing it with a different eddy current displacement sensor.

本実施形態のプレス機測定装置３０は、プレス機１００ａのスライド１０１のバラつきを測定するものであるが、他の実施形態として、プレス機１００ａの他の部品の動きの精度を測定するものや、上型１０２と下型１０３との間に配置される被加工材料１１０の配置精度を測定するもの等のプレス機の状態を測定する物であっても良い。 The press machine measuring device 30 in this embodiment measures the variation of the slide 101 of the press machine 100a, but in other embodiments, it may be used to measure the state of the press machine, such as measuring the accuracy of the movement of other parts of the press machine 100a or measuring the positioning accuracy of the workpiece material 110 placed between the upper die 102 and the lower die 103.

次に、本発明に係るプレス機監視装置の第一実施形態について説明する。本実施形態のプレス機監視装置４０ａが用いられるプレス機１００ｂは、図７に示すように、上下に動くストリッパ１０４と、上下に動くパンチ１０５と、ストリッパ１０４及びパンチ１０５の下方に固定されるダイ１０６と、ダイ１０６に形成されるカス穴１０７と、を有し、ストリッパ１０４とダイ１０６との間に被加工材料１１０が配置され、ストリッパ１０４とダイ１０６とによって被加工材料１１０を挟み固定し、パンチ１０５によって被加工材料１１０が打ち抜かれることで被加工材料１１０に孔を設けるものである。 Next, a first embodiment of the press machine monitoring device according to the present invention will be described. As shown in FIG. 7, the press machine 100b in which the press machine monitoring device 40a of this embodiment is used has a stripper 104 that moves up and down, a punch 105 that moves up and down, a die 106 that is fixed below the stripper 104 and punch 105, and a waste hole 107 that is formed in the die 106. A workpiece 110 is placed between the stripper 104 and the die 106, and the workpiece 110 is sandwiched and fixed between the stripper 104 and the die 106, and the workpiece 110 is punched out by the punch 105 to form a hole in the workpiece 110.

パンチ１０５によって打ち抜かれた被加工材料１１０のカス１１１は、カス穴１０７へ落下するようになっているが、打ち抜き後に、パンチ１０５の先端にカス１１１が付着すること等によって、ストリッパ１０４とダイ１０６との間にカス１１１が入り込んでしまうといったカス上がりが発生することがある。本実施形態のプレス機監視装置４０ａは、カス上がりを検出し、プレス機制御装置４２によってプレス機を停止させ、且つ発報装置４３によって発報し作業員にカス上がりを知らせる処置を行うものである。 The waste 111 of the workpiece material 110 punched by the punch 105 falls into the waste hole 107, but after punching, waste 111 may adhere to the tip of the punch 105, causing waste lifting, such as the waste 111 getting between the stripper 104 and the die 106. The press machine monitoring device 40a of this embodiment detects waste lifting, stops the press machine using the press machine control device 42, and issues an alarm using the alarm device 43 to notify the operator of the waste lifting.

本実施形態のプレス機監視装置４０ａは、図８に示すように、請求項６の発明に係るプレス機測定装置３０と、プレス機測定装置３０及びプレス機１００ｂに接続され、プレス機１００ｂに停止信号である制御信号４４を出力する処置手段４１の一つであるプレス機制御装置４２と、プレス機測定装置３０に接続される処置手段４１の一つである発報装置４３と、備える。そして、プレス機測定装置３０は、プレス機１００ｂのストリッパ１０４の変位を測定できるように、プレス機１００ｂに固定される第一実施形態の渦電流式変位センサ２０ａと、渦電流式変位センサ２０ａから出力される電圧信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器３１と、Ａ／Ｄ変換器３１によってデジタル値に変換された電圧信号を記録及び処理し、カス上がりの有無を判定し、且つカス上がりを検出するとプレス機制御装置４２及び発報装置４３に処置信号３３を出力するコンピュータである処理装置３２と、を備える。 As shown in FIG. 8, the press machine monitoring device 40a of this embodiment includes the press machine measuring device 30 according to the invention of claim 6, a press machine control device 42 that is connected to the press machine measuring device 30 and the press machine 100b and is one of the processing means 41 that outputs a control signal 44, which is a stop signal, to the press machine 100b, and an alarm device 43 that is one of the processing means 41 connected to the press machine measuring device 30. The press machine measuring device 30 includes the eddy current displacement sensor 20a of the first embodiment fixed to the press machine 100b so as to measure the displacement of the stripper 104 of the press machine 100b, an A/D converter 31 that converts the voltage signal output from the eddy current displacement sensor 20a into a digital value, and a processing device 32 that is a computer that records and processes the voltage signal converted into a digital value by the A/D converter 31, determines whether or not there is a slug, and outputs a processing signal 33 to the press machine control device 42 and the alarm device 43 when it detects a slug.

もし、プレス機１００ｂにおいてカス上がりが発生した場合には、ストリッパ１０４が被加工材料１１０に衝突したときのストリッパ１０４の位置である下死点位置が正常抜き打ち時の下死点位置から変化することになる。そこで、正常抜き打ち時に測定される下死点位置の分布を基に決められた所定の設定値を事前に処理装置３２に設定し、実際に渦電流式変位センサ２０ａで測定される下死点位置と、所定の設定値と、を処理装置３２によって比較しカス上がりの有無を判定する。実際に渦電流式変位センサ２０ａで測定される下死点位置が、所定の設定値の範囲を逸脱していれば、プレス機１００ｂにおいてカス上がりが生じているものと判断して、処理装置３２は、プレス機制御装置４２及び発報装置４３に処置信号３３を出力し、処置信号３３が入力されたプレス機制御装置４２はプレス機１００ｂを停止させる制御信号４４をプレス機１００ｂに出力することでプレス機１００ｂを停止させ、処置信号３３が入力された発報装置４３はカス上がりが生じていることを作業者に知らせるために発報する。 If scrap lift occurs in the press 100b, the bottom dead center position, which is the position of the stripper 104 when it collides with the workpiece material 110, will change from the bottom dead center position during normal random punching. Therefore, a predetermined set value determined based on the distribution of bottom dead center positions measured during normal random punching is set in advance in the processing device 32, and the bottom dead center position actually measured by the eddy current displacement sensor 20a is compared with the predetermined set value by the processing device 32 to determine whether scrap lift has occurred. If the bottom dead center position actually measured by the eddy current displacement sensor 20a deviates from the range of the specified set value, it is determined that slug lift has occurred in the press machine 100b, and the processing device 32 outputs a treatment signal 33 to the press machine control device 42 and the alarm device 43. The press machine control device 42, to which the treatment signal 33 has been input, outputs a control signal 44 to the press machine 100b to stop the press machine 100b, thereby stopping the press machine 100b, and the alarm device 43, to which the treatment signal 33 has been input, issues an alarm to inform the operator that slug lift has occurred.

また、カス上がりの有無の判定基準となるストリッパ１０４の下死点位置は、被加工材料１１０の形状によって変わるため、被加工材料１１０を変更した際にストリッパ１０４の下死点位置が渦電流式変位センサ２０ａの測定可能範囲を逸脱することがある。その場合には、渦電流式変位センサ２０ａの周波数切替手段５を用いて渦電流式変位センサ２０ａの測定可能範囲を変更することで渦電流式変位センサ２０ａの位置調整又は異なる渦電流式変位センサへの交換作業を行わずに測定が可能となる。 In addition, the bottom dead center position of the stripper 104, which is the criterion for determining whether scrap has risen, varies depending on the shape of the workpiece material 110, so when the workpiece material 110 is changed, the bottom dead center position of the stripper 104 may deviate from the measurable range of the eddy current displacement sensor 20a. In that case, the frequency switching means 5 of the eddy current displacement sensor 20a can be used to change the measurable range of the eddy current displacement sensor 20a, making it possible to perform measurements without adjusting the position of the eddy current displacement sensor 20a or replacing it with a different eddy current displacement sensor.

次に、本発明に係るプレス機監視装置の第二実施形態について説明する。本実施形態のプレス機監視装置４０ｂが用いられるプレス機１００ａは、前述した図５に示すプレス機１００ａである。 Next, a second embodiment of the press machine monitoring device according to the present invention will be described. The press machine 100a in which the press machine monitoring device 40b of this embodiment is used is the press machine 100a shown in FIG. 5 described above.

連続稼働するプレス機１００ａは、熱を帯び各部位が熱膨張することがあり、その熱膨張によって上型１０２が正常な姿勢から傾いた姿勢になることがある。本実施形態のプレス機監視装置４０ｂは、上型１０２の姿勢変化を検出し、プレス機制御装置４２によって上型１０２の姿勢を正常な姿勢に戻す処置を行うものである。 When the press machine 100a is in continuous operation, each part may heat up and expand due to thermal expansion, which may cause the upper die 102 to tilt from its normal position. The press machine monitoring device 40b of this embodiment detects the change in position of the upper die 102 and uses the press machine control device 42 to take measures to return the upper die 102 to its normal position.

本実施形態のプレス機監視装置４０ｂは、図９に示すように、請求項６の発明に係るプレス機測定装置３０と、プレス機測定装置３０及びプレス機１００ａに接続され、スライド１０１の動きを制御する処置手段４１であるプレス機制御装置４２と、を備える。そして、プレス機測定装置３０は、プレス機１００ａの上型１０２の姿勢の変化を測定できるように、プレス機１００ａの上型１０２の一端１０２ａの変位を測定できるように図５に示すようにプレス機１００ａに固定される第一実施形態の渦電流式変位センサ２０ａである第一渦電流式変位センサ２１と、プレス機１００ａの上型１０２の他端１０２ｂの変位を測定できるように図５に示すようにプレス機１００ａに固定される第一実施形態の渦電流式変位センサ２０ａである第二渦電流式変位センサ２２と、第一渦電流式変位センサ２１と第二渦電流式変位センサ２２とから出力される電圧信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器３１と、Ａ／Ｄ変換器３１によってデジタル値に変換された２つの電圧信号を記録し所定の処理を行い、上型１０２の姿勢の変化を検出し、且つ上型１０２の姿勢の変化を検出するとプレス機制御装置４２にスライド１０１の動きを制御させる命令の処置信号３３を出力するコンピュータである処理装置３２と、を備える。 9, the press machine monitoring device 40b of this embodiment includes a press machine measuring device 30 according to the invention of claim 6, and a press machine control device 42 which is connected to the press machine measuring device 30 and the press machine 100a and is a processing means 41 for controlling the movement of the slide 101. The press machine measuring device 30 includes a first eddy current displacement sensor 21 which is an eddy current displacement sensor 20a of the first embodiment fixed to the press machine 100a as shown in FIG. 5 so as to measure the change in the posture of the upper die 102 of the press machine 100a and to measure the displacement of one end 102a of the upper die 102 of the press machine 100a, and a second eddy current displacement sensor 20a of the first embodiment fixed to the press machine 100a as shown in FIG. 5 so as to measure the displacement of the other end 102b of the upper die 102 of the press machine 100a. It is equipped with a second eddy current displacement sensor 22, an A/D converter 31 that converts the voltage signals output from the first eddy current displacement sensor 21 and the second eddy current displacement sensor 22 into digital values, and a processing device 32 that is a computer that records the two voltage signals converted into digital values by the A/D converter 31, performs predetermined processing, detects a change in the posture of the upper die 102, and outputs a processing signal 33 to the press machine control device 42 as a command to control the movement of the slide 101 when a change in the posture of the upper die 102 is detected.

もし、プレス機１００ａの上型１０２が熱膨張により正常な姿勢から傾いた姿勢なった場合、上型１０２の一端１０２ａの変位と、上型１０２の他端１０２ｂの変位と、の関係が、上型１０２が正常な姿勢であるときの上型１０２の一端１０２ａの変位と、上型１０２の他端１０２ｂの変位と、の関係から変化することになる。そこで、上型１０２が正常な姿勢であるときに測定される上型１０２の一端１０２ａの変位と、上型１０２の他端１０２ｂの変位と、の差の分布を基に、許容範囲を定め所定の設定値として事前に処理装置３２に設定し、実際に測定される上型１０２の一端１０２ａの変位と、上型１０２の他端１０２ｂの変位と、の差と、所定の設定値と、を処理装置３２によって比較し上型１０２が傾いているかの判定を行う。 If the upper die 102 of the press 100a becomes tilted from the normal position due to thermal expansion, the relationship between the displacement of one end 102a of the upper die 102 and the displacement of the other end 102b of the upper die 102 will change from the relationship between the displacement of one end 102a of the upper die 102 and the displacement of the other end 102b of the upper die 102 when the upper die 102 is in the normal position. Therefore, based on the distribution of the difference between the displacement of one end 102a of the upper die 102 and the displacement of the other end 102b of the upper die 102 measured when the upper die 102 is in the normal position, a tolerance is determined and set in advance in the processing device 32 as a predetermined set value, and the processing device 32 compares the difference between the actually measured displacement of one end 102a of the upper die 102 and the displacement of the other end 102b of the upper die 102 with the predetermined set value to determine whether the upper die 102 is tilted.

そして、所定の設定値から実際に測定される上型１０２の一端１０２ａの変位と、上型１０２の他端１０２ｂの変位と、の差が逸脱していれば、上型１０２が傾いた姿勢になっているものと判断して、処理装置３２からプレス機制御装置４２にスライド１０１の動きを制御させる命令の処置信号３３を出力し、その処置信号３３が入力されたプレス機制御装置４２によってスライド１０１の動きを制御する制御信号４４がプレス機１００ａに出力されることで、スライド１０１に固定される上型１０２の姿勢を正常な姿勢に戻す。 If the difference between the displacement of one end 102a of the upper die 102 and the displacement of the other end 102b of the upper die 102, which is actually measured, deviates from a predetermined set value, it is determined that the upper die 102 is in an inclined position, and the processing device 32 outputs a processing signal 33 to the press machine control device 42 as a command to control the movement of the slide 101. The press machine control device 42, to which the processing signal 33 has been input, outputs a control signal 44 to the press machine 100a to control the movement of the slide 101, thereby returning the position of the upper die 102 fixed to the slide 101 to the normal position.

尚、プレス機制御装置４２による上型１０２の姿勢の制御は、上型１０２が正常な姿勢であるときに測定される上型１０２の一端１０２ａの変位と上型１０２の他端１０２ｂの変位との差の分布を基に決められた範囲を所定の設定値を目標値とし、実際に測定される上型１０２の一端１０２ａの変位と上型１０２の他端１０２ｂの変位との差を出力値とし、処理装置３２からプレス機制御装置４２に出力される処置信号３３を入力値としたＰＩＤ制御であって、その演算は処理装置３２によって行われる。 The control of the posture of the upper die 102 by the press machine control device 42 is a PID control in which a predetermined set value is set as a target value based on the distribution of the difference between the displacement of one end 102a of the upper die 102 and the displacement of the other end 102b of the upper die 102 measured when the upper die 102 is in the normal posture, the difference between the actually measured displacement of one end 102a of the upper die 102 and the displacement of the other end 102b of the upper die 102 is set as an output value, and the processing signal 33 output from the processing device 32 to the press machine control device 42 is set as an input value, and the calculation is performed by the processing device 32.

また、上型１０２の姿勢の変化の有無の判定基準となる上型１０２の一端１０２aの変位と、上型１０２の他端１０２ｂの変位と、は上型１０２の形状によって変わるため、上型１０２を変更した際に上型１０２の一端１０２ａの変位と上型１０２の他端１０２ｂの変位とが渦電流式変位センサ２０ａの測定可能範囲を逸脱することがある。その場合には、２つの渦電流式変位センサ２０ａのそれぞれの周波数切替手段５を用いて各渦電流式変位センサ２０ａの測定可能範囲を変更することで渦電流式変位センサ２０ａの位置調整又は異なる渦電流式変位センサへの交換作業を行わずに測定が可能となる。 In addition, the displacement of one end 102a of the upper die 102, which is the criterion for determining whether or not the posture of the upper die 102 has changed, and the displacement of the other end 102b of the upper die 102 vary depending on the shape of the upper die 102. Therefore, when the upper die 102 is changed, the displacement of one end 102a of the upper die 102 and the displacement of the other end 102b of the upper die 102 may deviate from the measurable range of the eddy current displacement sensor 20a. In such a case, the measurable range of each eddy current displacement sensor 20a can be changed using the frequency switching means 5 of each of the two eddy current displacement sensors 20a, thereby making it possible to perform measurements without adjusting the position of the eddy current displacement sensor 20a or replacing it with a different eddy current displacement sensor.

尚、本発明の渦電流式変位センサの周波数切替手段５の切断接続装置１０にメカリレーや半導体リレーを用いることで、切断接続装置１０に外部から切断信号又は接続信号を入力することで、自動で渦電流式変位センサの測定可能範囲を変更することが可能となる。とくに、本発明のプレス機測定装置及びプレス機監視装置では、切断信号又は接続信号を処理装置３２から切断接続装置１０に入力する、又は処理装置３２から処置手段４１を介して切断接続装置１０に入力することが可能である。 In addition, by using a mechanical relay or a semiconductor relay for the disconnection/connection device 10 of the frequency switching means 5 of the eddy current displacement sensor of the present invention, it is possible to automatically change the measurable range of the eddy current displacement sensor by inputting a disconnection signal or a connection signal from the outside to the disconnection/connection device 10. In particular, in the press machine measurement device and the press machine monitoring device of the present invention, it is possible to input a disconnection signal or a connection signal from the processing device 32 to the disconnection/connection device 10, or to input the disconnection/connection signal from the processing device 32 to the disconnection/connection device 10 via the processing means 41.

したがって、プレス機測定装置３０、プレス機監視装置４０a及びプレス機監視装置４０ｂでは、スライド１０１の下がりきる位置の変更又は上型１０２や被加工材料１１０の変更のタイミングで、測定対象物が渦電流式変位センサ２０ａの測定可能範囲を逸脱する場合に、周波数切替手段５を操作することで渦電流式変位センサ２０ａの測定可能範囲を変更することを記載したが、切断接続装置１０にメカリレーや半導体リレーを用いて、電気信号によって切断接続装置１０を制御できるようにすることで、処理装置３２にあらかじめ所定の閾値を設定しておき、処理装置３２に入力される渦電流式変位センサ２０ａの測定値が当該閾値を超える又は下回ると、処理装置３２が切断信号又は接続信号を出力し、自動で切断接続装置１０の開閉を行い、渦電流式変位センサ２０ａの測定可能範囲を変更するように設定することで、測定対象物に予期せぬ大きな変位があった場合でも人の手を介することなく常に測定が可能となる。 Therefore, in the press machine measuring device 30, the press machine monitoring device 40a, and the press machine monitoring device 40b, when the measurement object deviates from the measurable range of the eddy current displacement sensor 20a due to the timing of changing the position of the slide 101 to the lowest position or changing the upper mold 102 or the workpiece material 110, the frequency switching means 5 is operated to change the measurable range of the eddy current displacement sensor 20a. However, by using a mechanical relay or a semiconductor relay in the disconnecting and connecting device 10 so that the disconnecting and connecting device 10 can be controlled by an electrical signal, a predetermined threshold is set in advance in the processing device 32, and when the measurement value of the eddy current displacement sensor 20a input to the processing device 32 exceeds or falls below the threshold, the processing device 32 outputs a disconnection signal or connection signal, automatically opens and closes the disconnecting and connecting device 10, and the measurable range of the eddy current displacement sensor 20a is changed, so that measurement can always be performed without human intervention even if there is an unexpected large displacement in the measurement object.

２０ａ渦電流式変位センサ
２０ｂ渦電流式変位センサ
１検出コイル
２ａ発振回路
２ｂ発振回路
４コンデンサ
３コイル
５周波数切替手段
６静電容量変更手段
７インダクタンス変更手段
８切替用コンデンサ
９切替用コイル
１０切断接続装置
３０プレス機測定装置
３１Ａ／Ｄ変換器
３２処理装置
３３処置信号
４０ａプレス機監視装置
４０ｂプレス機監視装置
４１処置手段
１００ａプレス機
１００ｂプレス機
１１０被加工材料 20a Eddy current displacement sensor 20b Eddy current displacement sensor 1 Detection coil 2a Oscillator circuit 2b Oscillator circuit 4 Capacitor 3 Coil 5 Frequency switching means 6 Capacitance changing means 7 Inductance changing means 8 Switching capacitor 9 Switching coil 10 Disconnecting/connecting device 30 Press machine measuring device 31 A/D converter 32 Processing device 33 Treatment signal 40a Press machine monitoring device 40b Press machine monitoring device 41 Treatment means 100a Press machine 100b Press machine 110 Workpiece material

Claims

A press machine measuring device for measuring a state of a press machine or a workpiece that is molded by clamping a workpiece placed at a predetermined position and punching the workpiece to form a hole in the workpiece, comprising:
The press machine includes a detection coil and an oscillator circuit for generating a high-frequency current, the detection coil being fixed to the press machine so as to be able to measure the displacement of one end or both ends of an upper die of the press machine;
the oscillation circuit has a frequency switching means for changing an oscillation frequency of a high-frequency current generated by the oscillation circuit,
the frequency switching means is a capacitance changing means for changing a capacitance of the oscillation circuit or an inductance changing means for changing an inductance of the oscillation circuit,
the capacitance change means includes a switching capacitor connected in parallel or in series to a capacitor included in the oscillation circuit, and a disconnect/connect device for disconnecting or connecting the switching capacitor to or from the capacitor;
the inductance changing means is an eddy current displacement sensor having a switching coil connected in parallel or series to a coil of the oscillation circuit, and a disconnecting/connecting device for disconnecting or connecting the switching coil from the coil;
a processing device to which information measured by the eddy current displacement sensor is input, the processing device records the information, and performs a predetermined process ;
the frequency switching means, when the displacement of the object to be measured deviates from the measurable range of the eddy current displacement sensor, decreases the capacitance of the oscillator circuit to increase the oscillation frequency, and, when the displacement of the object to be measured is within the measurable range of the eddy current displacement sensor, increases the capacitance of the oscillator circuit to decrease the oscillation frequency .

A press machine monitoring device that detects an abnormality in a press machine that clamps and molds a workpiece placed at a predetermined position, and takes action against the detected abnormality,
A press machine measuring device according to claim 1, and a processing means for processing an abnormality of the press machine or the workpiece,
The processing device of the press machine measuring device compares information measured by the eddy current displacement sensor with a predetermined set value that is preset in the processing device to determine whether or not there is an abnormality in the press machine or the workpiece;
The press machine monitoring device is characterized in that the processing device outputs a processing signal to the processing means when it detects an abnormality.