JPS638401B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属弧状表面の、非金属被覆の厚さ
を測定する装置に関する。

被覆即ち外装材料を最も経済的に使用するため
には、外装の厚さを仕様要求に合つた最少量に維
持することが望まれる。しかしながら、押出し工
程に於ける変動に起因して、被押出し物の厚さ
は、局部的にそしてまたケーブル又はその他の構
造物の全周面に渡つて変化し得る。従つて、ケー
ブルの周囲の種々の位置にての外装厚さを測定
し、測定位置にての厚さ或いは基準厚さからの変
動量の指示を与える手段を提供することが必要で
ある。

かくの通りの目的に対しては、容量型測定器が
広く使用されている。通常、測定ヘツドはケーブ
ルの軸線の回りを回転せしめられ、そしてまたケ
ーブルの回りの所定の角度位置に所定の短時間だ
け静止保持される。従つて、例えば、測定ヘツド
は段階的に回動され、相互に45度の間隔を置いた
複数の位置にて静止保持され得る。

しかしながら、容量型のものは、特定の欠点を
有する。即ち、ゲージ又は測定ヘツドは外装上に
存在する水に極めて敏感である。外装上に存在す
る水が極く小量であつても、測定ヘツドからの信
号が大幅に変化する。また、被覆材料に何らかの
変化があると、測定ヘツドに影響が及び、再較正
が必要となる。原材料の供給に於ける今日の開発
及び変化並びに原材料の価格によつて被押出し材
料がしばしば変化するので、上記の点は極めて重
要である。原材料に於ける変化が著しく微細であ
つても、出力信号は大きく変動する。新製品の導
入も、新製品の各々に対して新たな較正チヤート
又はテーブルを必要とすると言う問題を引起こ
す。かつては製品及びその被覆即ち外装が長い
間、例えば数年間、変化しなかつたが、今日にお
いては上記の通りの材料の変化及び新製品の導入
が頻繁に生ずる。

本発明は、弧状表面と被覆とを加えた外径の変
動を補償する、金属弧状表面の被覆の厚さを測定
する装置を提供する。薄い非伝導性被覆円筒部材
において、その被覆の厚さが変動すると、その変
動により円筒部材が移動し、検出ヘツドとの間の
距離が変動し、それによる影響は、円筒部材の径
によつて変化する。本発明は、検出ヘツドに対し
て円筒部材をその径に拘わらず各部材が同じ大き
さの信号を発するように位置付けるなら厚さ変動
の影響は円筒部材の径とは独立にほぼ等しくなる
という所に基礎を置くものである。

本発明の測定装置は、所定の基準値からの径の
変動を補償し、そしてまた再較正の必要なくして
種々の直径の弧状表面に対向して検出ヘツドを用
いることを可能にする。検出ヘツドは、被覆の外
表面に向けられる所定の形状の表面を有する１個
又は２個以上の支持又は位置付け部材によつて、
金属弧状表面に対向して支持される。

上記の所定の形状の表面は該金属弧状表面の軸
線に平行に見ると凸面弧状の側部を有するＶ字形
状であつて、該弧状側部は各マンドレルに対し該
検出器から同じ大きさの信号を発するように初め
にマンドレルの軸線を該検出器面に対し直角な共
通平面で横たわるようにして直径の異なる１連の
円筒状金属マンドレルを逐次位置づけることによ
つて形成され、各弧状側部は該マンドレルの外周
に対して接線方向の曲線である。

本発明の測定装置は、電気誘導型の検出ヘツド
に特に適するが、他の型の検出ヘツドにも用いる
ことができる。

本発明は、添付図面を参照して説明する以下の
記載から容易に理解されよう。

第１図及び第２図は、プローブ即ち支持部材自
体を示し、そしてその一部は、測定すべき又は監
視すべき構造体の表面と、実際上は、接触し又は
非常に接近する。支持部材はステム部分１０及び
ヘツド部分１１を有する。ステム部分１０は、測
定ヘツド内に設置されるようになつており、そし
てこの具体例に於いては、後に詳細に説明する如
く、溝１２内に位置したコイルを有して、検出ヘ
ツドを形成する。ヘツド部分１１は、この具体例
に於いては、第２図に示した如く平面図では環状
をしており、測定すべきケーブル又は他の構造体
の軸線方向と一致する方向で横から見ると、所定
の方法で形状が形成される接触面１３を有する。
“接触面”という語句は便宜上用いられるが、小
さな隙間は、表面１３とケーブル又は他の物との
間に残り得る。孔１４は支持部材を通つて軸線方
向に延びる。孔１４は、フエライトのような適切
な材料のスラツグ又は筒のような同調要素を容れ
ることができる。このような同調要素によつて、
個個の検出ヘツドを同調でき、ここに記載するよ
うな、複数個のヘツドを用いる装置に於いて、ヘ
ツドを調和させることができる。同調要素は、ヘ
ツドの感度を変えることができ、ヘツドの共振周
波数を変える。

所定の壁厚のための協働磁気回路の磁気抵抗
が、ケーブルの直径の所定の範囲に渡つて実質上
一定に維持されるこのような方法に於ける較正線
から、接触表面１３の形状を得る。検出ヘツドへ
の磁気的影響が金属表面の面積及び／又は質量並
びに金属表面からの距離の関数となるので、同一
の信号の大きさを生ぜしめるためには、比較的小
さな直径の曲面は、比較的大きな直径の曲面より
もヘツドにより接近せしめて配置しなければなら
ない。本発明によると、より小さな直径のケーブ
ルは、より大きな直径のケーブルより接触表面１
３の形状内により“入り込む”又は“落ち込む”。
これは、２つの、ケーブル又は同様な構造体を鎖
線で１５ａ及び１５ｂによつて示した第１図に図
示した。より小さな直径の構造体１５ａがより大
きな直径の構造体１５ｂよりも深く接触表面１３
の形状内に入り込んでいる。

表面１３の形状は、較正データから得られる。
較正データを得るために、第１図のような支持部
材で平坦な接触面１３を備えた平坦な検出器面
を、設け、異なつた既知の直径のマンドレルの組
を、第１にその面に接触するように次々と位置付
け、そして所定の小さなステツプだけ引き離す。
このようにして、例えば0.5インチ（12.7mm）の
直径の金属マンドレルが、まず発振器回路の一部
である検出器に接触して位置付けられ、発振器回
路の、周波数又はその他の出力信号が記録され
る。そして、マンドレルは、例えば各ステツプが
0.005インチ（0.127mm）である小さなステツプで
離され、そして読みの組が得られる。同じ処理
が、例えば0.75インチ（19.05mm）及び1.0インチ
（25.4mm）で更に他のマンドレルに行なわれる。

このようにして、較正表と称せられる表が得ら
れる。これらの表から、マンドレルの各々が、同
じ信号の大きさの読みとなるように、検出器から
どのような距離で位置付けられなければならない
かを確かめることができる。これらの位置を図で
描き表現でき、そしてマンドレルの各々に接する
曲線又はそれを表現する曲線で描くことができ
る。これは第３図に図示される。３つのマンドレ
ルの位置は、検出ヘツド上の種々のマンドレルの
発振回路と協働する磁気的影響が同じであるとこ
ろの、平坦な検出器面１７からの位置にて１６
ａ，１６ｂ及び１６ｃで示される。そして、曲線
１８ａ及び１８ｂは、マンドレル１６ａ，１６ｂ
及び１６ｃを表現する円に接するように描かれ
る。これらの２つの曲線は支持部材のための面１
３の形状を形成する。

典型的な形状が第４図に拡大して示される。種
種のパラメータの典型的な値は；ａ＝0.884イン
チ（22.5mm）；ｂ＝0.575インチ（14.6mm）；ｃ＝
0442インチ（11.2mm）；ｄ＝0.550インチ（14.0
mm）；ｅ＝0.175インチ（4.45mm）；ｆ＝0.025イン
チ（0.635mm）；である。

曲線は、第３図にて示した如く、図式的に得ら
れるものとして説明したが、これは比較的時間が
かかり、非常に正確な方法とはいえず、図示する
目的で説明したものである。現在のコンピユータ
技術は、前に参照した較正データ及び表の情報か
ら、第３図の曲線１８ａ及び１８ｂを計算するこ
とができる。また、一度検出器面に対する種々の
マンドレルにより種々の読みが得られると、より
密接した空間にての較正表は、コンピユータの使
用により得ることができる。

表面１３の底部１９は重要ではない。単に、底
部が測定される最も小さなケーブルの表面に接触
しないことのみ必要である。支持部材の典型的な
材料は、良好な耐摩耗性及び低摩擦特性を有する
セラミツク材料であり、このようなセラミツク材
料の１つは、商標名「Henium」で市販されてい
る。機械加工が困難であるので、製造上の問題に
より、その形状の重要でない部分の形が規制され
る傾向がある。

表面１３の形状を得るために上記にて参照した
如き較正表は、このような表の曲線の組を作成す
るために使用できる。第６図は、曲線の組を示
し、横軸として弧状表面の軸線と直角をなした軸
線に沿つた弧状表面のセンタリング又は動きを用
い、縦軸として、弧状表面を覆う層の厚さＷを用
いた。第６図の曲線は、0.5インチ（17.7mm）；0.6
インチ（15.2mm）；0.8インチ（20.3mm）；1.0イン
チ（25.4mm）；1.2インチ（30.5mm）；1.5インチ
（38.1mm）及び2.1インチ（53.3mm）の直径の同等
なマンドレルのためのものである。これらの曲線
は、数学的にも非常に近い近似が得られる。対応
する方程式は、最小自乗法を用いて導かれる。

ここに於いて、 Ｃ＝発振器の発振周波数の比例項 Ｘ＝軸線と直角方向における弧状表面の移動 An＝弧状表面の所定の直径のための定数 弧状表面の所定の直径のための、A₀乃至Anは
一定と考えることができる。

支持部材の形状を表わす数学的関係は、第５図
を参照して、次のように表わすことができる。

Wa＝√（＋＋）²−²−√（＋）²−²
………(2) ここに於いて、 Ｆ＝弧状表面の半径 Ｒ＝形状の曲率半径 Ｈ＝形状の曲率半径の中心の横座標 Ｗ＝弧状表面を覆う層の厚さ Wa＝軸線と直角方向における弧状表面の移動 方程式(1)においてＸ＝Waとすると、 ここに於いて、A₀乃至Anが弧状表面の半径の
所定の範囲内で一定であり、弧状表面を覆う層の
所定の厚さのための弧状表面の半径の所定の範囲
内でＣ＝一定である。

第７図、第８図、第９図及び第１０図に示した
如く、測定ヘツド２０は、細長いハウジング２１
を具備し、このハフツング２１の両端にて各々挿
入されている２つのプローブ即ち支持部材２２及
び２３を有する。プローブの一方は能動的であ
り、出力信号を発生し、支持又は位置決め部材及
び検出ヘツドに連結している。この具体例に於い
ては、プローブ２２が能動的である。もう一方の
プローブ２３は、非能動的であり、釣合つた構造
体をなし、検出ヘツドと整合し、そして支持又は
位置決め部材としてのみ作用する。ヘツドは、例
えばケーブル２４である測定すべき外装を有する
構造体上に載置される。都合のよいように、プロ
ーブの各々は、ステム１０上に形成されたコイル
２５を有するが、プローブ２２と協働するコイル
のみが、端子２７を介して発振器回路内に組入れ
られる。プローブ２３は、他の形状の部材に置き
代えることができ、このプローブの目的は、支
持、案内及び釣合のためのみにある。

測定ヘツド２０は、可撓性ダイヤフラム２９を
介して支持ロツド２８に取付けられている。ダイ
ヤフラム２９は、リング３１によつてハウジング
２１内の円形凹部３０内に保持され、そしてリン
グ３１は、他の保持手段を使用することもできる
が、図示の具体例に於いては小さなネジ３１ａに
よつて所定の位置に保持されている。ネジ３２
は、ダイヤフラムの中心を貫通し、ロツド２８の
端に形成されているネジ付き穴内に延びている。
ダイヤフラムの両側にはワツシヤ３４が位置付け
られている。配置は、支持ロツド２８への測定ヘ
ツドの取付け位置が測定ヘツドの重心になるよう
にせしめられている。

ロツド２８は、主支持構造体３７から延びてい
る心棒３６上を軸方向に滑動するスライダ３５に
取付けられている。ロツドはピン３８によつて旋
回可能に取付けられ、そして旋回点に接隣し薄い
剪断ピン又はワイヤ３９によつて保持されてい
る。固定ブラケツト４１とスライダ３５との間に
は、スライダをロツド２８の外側端に向けて強制
するように作用するばね４０が延びている。主支
持構造体３７とスライダ３５との間には、スライ
ダの運動を制動するように作用する制動器４２が
延びている。

ダイヤフラムは、例えばネオプレン又はゴムの
如きエラストマ製で、ロツド２８への連結位置に
て３度の自由度、即ち縦揺れ、横揺れ及び片揺れ
（pitch、roll and yaw）の自由度を与える。更
に、ダイヤフラムは、使用されている材料に起因
して、そしてまたダイヤフラムに於ける一般的な
可撓特性に起因して、制動及び緩衝を与える。ダ
イヤフラムのコンプライアンス（compliance）
は制限されている、即ち、ダイヤフラムはヘツド
が回転乃至フロツプするのを許容せず、ヘツドが
製品の下流へ追従するのを防止する。ヘツドがケ
ーブル又はその他のものから引込められた時に、
ダイヤフラムはヘツドを正しい方向に維持し、ケ
ーブルの表面に戻す準備ができている状態にせし
める。ダイヤフラムのコンパクトさによつて、旋
回点を測定ヘツドが係合せしめられる表面に著し
く近接せしめることが可能である。これによつ
て、さもなくば測定ヘツドの安定性を不足せしめ
て跳躍及び／又は振動せしめる振動運動
（toppling movement）が制限される。

ヘツドの過剰運動、ダイヤフラムの過剰撓みが
生ずるのを防止するために、停止又は運動制限器
を設けることができる。即ち、特に第８図に図示
されている通り、ロツド２８の外側近傍に突起４
５が半径方向に延びている。突起４５の端は、ハ
ウジング２１に取付けられた囲い４６内を移動す
る。測定ヘツド２０の極度の運動及び／又はダイ
ヤフラム２９の極度の撓みが生ずる場合には、突
起４５が囲い４６の壁に接触し、ロツド２８に対
するヘツドのそれ以上の運動を防止する。

ダイヤフラムの特性は、例えばその厚さ、硬
さ、非拘速領域の形状及び取付け位置を変えるこ
とによつて変化せしめることができる。

上記の記述に於いては、検出器即ち測定部材と
所定の形状のプローブ即ち支持部材とから１つの
ユニツトとして構成された測定ヘツドの位置付け
に関して説明したが、上記の部材を別個に分離す
ることも可能である。例えば、所定の形状のプロ
ーブ即ち支持部材は検出器即ち測定部材から分離
され得る。第７図乃至第１０図に関して説明した
通り、第７図の配置に於いては、１つのプローブ
は支持部材としてのみ作用する非能動的なもので
ある。他のプローブは、検出又は測定手段を含ん
でいる。かくの通りの配置に於いては、双方のプ
ローブを非能動的なものにし、検出即ち測定手段
を別個にハウジング２１上に装着することもでき
る。検出手段即ち測定手段は、誘電型のものであ
る必要はなく任意の適当な型のものでもよく、そ
してまた外装の厚さを測定乃至表示する機能以外
の機能を遂行することもできる。かくの通りの配
置の例が第１１図に図示されている。第１１図の
配置に於いては、２つの支持及び位置付け部材５
０がハウジング５１内に保持され、そしてまた検
出ヘツド５２もハウジング内に位置付けられてい
る。検出ヘツド５２は種々の形態のものでもく、
例えば上述した通りの誘電原理を用いた形態のも
のでよく、また特定の適用例に応じた他の形態の
ものを用いることもできる。支持及び位置付け部
材５０上に特定の形状の表面を使用すると、特定
の形状の表面がその上に位置付けられるところの
弧状表面に関する、ハウジング５１の正確な位置
付け、従つてハウジング５１に装着された全ての
部材の正確な位置付けが保証される。従つて、本
発明の最も広い概念に於いては、本発明は、支持
及び位置付け部材に付随した他の部材を弧状表面
上に正確に位置付け、且つ弧状表面の半径の変動
を補償する、特定の形状の表面を有する支持及び
位置付け部材を提供する。

制動器４２のロツド４７の取付け位置に於い
て、ロツドの各端がボール及びソケツト継手形態
になつていて、スライダ３５が容易に運動し得る
ようにせしめられている。更にまた、これによつ
て、ヘツドが横方向へ制限された量だけ運動し得
るようになつている。

使用されている測定ヘツド及びその設置構造体
は、例えばプラスチツク材料製の中空構造体５３
に囲まれている。中空構造体５３の材料は、代表
的にはプレキシグラスである。中空構造体５３及
び主支持構造体３７は、測定ヘツドを装置上に設
置する。測定ヘツドの何らかの過負荷によつて、
剪断ピン３９が剪断された場合、ヘツドはピン３
８の回りを旋回することができ、ロツド２８が中
空構造体５３内のスロツト４３の誘移動する。

第７図乃至第１０図に図示する通りの測定ヘツ
ドを取入れた装置の一形態が第１２図及び第１３
図に図示されている。４つの測定ヘツド２０が設
けられているが、第１２図には３つの測定ヘツド
だけしか図示されていない。ヘツド２０は、ケー
ブル２４の回りに90度の間隔を置いて支持されて
いる。ヘツドは、ブラケツト５６内に滑動可能に
設置された半径方向に滑動し得るラツク５５に取
付けられた片持梁５４によつて、主支持構造体３
７及び中空構造体５３を介して支持されている。
ブラケツト５６は把持リング５７に取付けられて
いる。把持リング５７からは、４本のシヤフト５
８が延びている。シヤフト５８の各々は、その前
端にピニオン５９を有し、このピニオンはラツク
５５に係合する。

シヤフト５８の各々はその後端にチエーンギヤ
を有し、そしてセクターギヤ及びモータによつて
移動せしめられるチエーンが各チエーンギヤを通
つている。第１３図はチエーン６０、チエーンギ
ヤ６１、セクターギヤ６２及びモータ（図示して
ない）からのチエーンギヤ６３の配置を図式的に
示している。モータが作動すると、チエーンギヤ
６３が一定の方向又は逆方向に回転せしめられ、
セクターギヤ６２、従つてチエーン６０が移動せ
しめられる。チエーン６０が移動すると、ギヤ６
１を介してシヤフト５８が回転され、ピニオン５
９が回転され、ラツク５５が半径方向に移動され
て測定ヘツド２０に係合し又は測定ヘツド２０か
ら離脱する。かくの通りの運動は、装置の初期セ
ツテイング又は停止或いはケーブルの隆起部を回
避する際に生ずる。装置の上流に隆起部検出器を
設け、これによつてモータを作動せしめて測定ヘ
ツド２０を引込めるようになすことができる。

把持リング５７は外側リング７０内に設置さ
れ、この外側リング内を制限された範囲に渡つて
回転することができる。把持リング５７にはギヤ
ツプ７１が設けられ、そして外側リング７０には
同様のギヤツプ７２が設けられている。ギヤツプ
７１とギヤツプ７２とを整合せしめると、支持体
７３によつてケーブルの回りから装置全体を下降
せしめることができる。勿論、装置全体をケーブ
ルの回りに上昇せしめることもできる。ケーブル
２４は、把持リング５７の両側にてその１つが第
１２図に図示されている可動支持体７４によつて
支持されている。

上述した通り、プローブ上のコイルは発振器の
一部であり、発振器の周波数は、プローブ上の基
準点からの金属表面の距離の変動の結果として生
ずるところのプローブの誘導効果の変動によつて
変化する。周波数のこの変動は、ダイアル指示器
及び／又はチヤートレコーダの如き手段に非金属
被覆の厚さの変動を指示する信号を生成するため
に利用され得る。

厚さの変動を指示する実際的に有用な方法は、
監視している製品の断面を表わす表示を生成する
ことである。

第１４図及び第１５図は、夫々、ケーブル外装
の擬似断面を可視表示するための回路と、表示さ
れる曲型的な波形を図示している。

以下の詳細な説明に於いては、４個のｄ−ｃ制
御電圧を生成するために４つの同等のチヤンネル
が利用されている。チヤンネルの各々に於ける同
等の要素は付加的な参照文字を付した同一の参照
番号によつて引用している。しかしながら、特定
の要素を引用しない場合には、参照番号のみを引
用する。

第１４図を参照して説明すると、コンバータ
は、芯１１１及び外装１１２を有するケーブル１
１０の一部の擬似厚さ及び偏心を可視表示するよ
うに機能する。コンバータは、円周上の４つの点
に於ける外装１１２の厚さに比例するｄ−ｃ制御
電圧を生成するための、全体を１１５で示す回路
を備えている。更に、コンバータは、回路１１５
からのｄ−ｃ電圧を乗算し加算するための直角位
相発振器１１６及び回路１１７を含み、直角位相
発振器１１６及びオシロスコープ１１８を駆動す
る出力電圧を生成する。コンバータの詳細な構造
は、その機能及び作用について詳述する以下の説
明から明らかになるであろう。

代表的な適用例において、ケーブル１１０は、
ケーブルの周囲に互いに90゜ずつ間隔を置いて配
置された４つの誘導型プローブ１２０の間を前進
せしめられる。誘導型プローブ１２０は、1.25M
Hzの公称周波数を有する周波数制御発振器１２１
の周波数決定部分の一部を形成している。プロー
ブ１２０に隣接したケーブル外装１１２の厚さ
は、プローブ内に変動する渦電流及び／又はリラ
クタンスを生ぜしめ、これが発振器１２１の各々
の周波数を別々に変化させる。発振器１２１の
各々の出力信号は弁別器１２２に送られ、この弁
別器はケーブル外装１１２の公称基準厚さを中心
として変動するｄ−ｃ電圧を生ずる。かくして、
ケーブル外装１１２の厚さの変動が±20ミルであ
ると、これは弁別器１２２の出力に±５ボルトの
電圧として現われる。外装１１２の厚さの瞬時の
変動を消去するために、弁別器１２２からの変動
するｄ−ｃ出力電圧は、２秒から80秒まで変化す
る選定可能なサンプル周期を有するサンプル及び
保持回路１２３に送られる。

サンプル及び保持回路１２３からの変動するｄ
−ｃ出力電圧は、ゲート１２５の入力部に供給さ
れる。ゲート１２５の各々は、90％の衝撃係数
（duty cycle）を有する60サイクルの方形波発振
器１２６によつて制御される。この発振器１２６
からの方形波信号は、ゲード１２６を開いてサン
プル及び保持回路１２３の出力信号を演算増幅器
１２７の反転入力部に送るのに使用される。演算
増幅器１２７の非反転入力部は、±10ボルトの公
称基準電圧源１２８に接続されている。また、演
算増幅器１２７はその単位ゲインを維持するため
に（番号の付いていない抵抗で示す）大きな負の
フイードバツクを用いている。この増幅器の反転
入力部に供給される入力信号は、−10ボルトと＋
10ボルトの間で変化し得る。従つて、増幅器１２
７の出力信号は０ボルトと＋20ボルトの間で変化
し得る。これらの出力信号は、50％の衝撃係数を
有する4KHzの公称方形波発振器１３０の出力に
よつて制御されるゲート１２９の入力部に送られ
る。

ゲート１２９の出力は、ツエナーダイオード１
３１と、＋10ボルトの公称電圧源１３４に接続さ
れた直列接続の抵抗器１３２及び１３３とによ
り、５ボルトの最小電圧にクランプされる。従つ
て、ゲート１２９が開いているとき、その出力
は、演算増幅器１２７の出力又はツエナーダイオ
ードの電圧のいずれか大きい方である。

前記の直角位相発振器１１６は2KHzの正弦波
発振器１４０を具備し、その出力の一つは位相を
90゜移す移相回路１４１を介して送られる。更に、
発振器１４０のもう一つの出力と移相回路１４１
の出力は、それぞれダイオード１４２によつて半
波整流されて４つの半波信号電圧を生成する。ダ
イオード１４２Ａと１４２Ｂからの２つの正方向
半波信号はそれぞれ乗算器１４３Ａと１４３Ｂの
入力部に送られ、一方ダイオード１４２Ｃと１４
２Ｄからの２つの負方向半波信号はそれぞれ乗算
器１４３Ｃと１４３Ｄの入力部に送られる。これ
らの半波信号は、乗算器１４３内でゲート１２９
からの変動するｄ−ｃ出力信号と掛け合わされて
４つの半波出力信号（２つは正方向で他の２つは
負方向）を生成する。これらの出力信号は互いに
90゜ずれていて、ゲート１２９からの信号の大き
さに比例している。乗算器１４３Ａと１４３Ｃか
らの半波信号は互いに180゜位相がずれていて逆極
性の関係にあるが、これらは加算増幅器１４４の
入力部に送られる。同様に、乗算器１４３Ｂと１
４３Ｄからの半波信号は加算増幅器１４５の入力
部に送られる。加算増幅器１４４と１４５の出力
は、それぞれオシロスコープ１１８に必要なＹ駆
動信号とＸ駆動信号を与える。

次に、上述したコンバータの動作が更によく理
解されるように、オシロスコープ１１８上に表示
される代表的な波形を示む第１５図を参照して説
明する。以下の(1)〜(4)は、これらの波形の各々を
示す。

(1) ケーブル外装の公称基準厚さ (2) ケーブル外装の最小許容厚さ (3) ケーブル外装の実際の厚さ (4) ケーブル外装の最大許容厚さ これらの各波形において、公称基準厚さ(1)は公
称電圧源１２８によつて決定され、最小許容厚さ
(2)はツエナーダイオード１３１間の電圧によつて
決定され、実際の厚さ(3)はサンプル及び保持回路
１２３によつて発生する電圧によつて決定され、
そして最大許容厚さ(4)はオシロスコープ影像面の
最大直径に対応するものである。

波形Ａは、実際の厚さ(3)が公称基準厚さ(1)より
大きいときの状態を示す。波形Ｂは、実際の厚さ
(3)が公称基準厚さ(1)より小さいときの状態を示
す。前述のように、方形波発振器１３０は、正弦
波発振器１４０の発振周波数の約４倍の周波数に
て自走する。しかし、スイツチ１４６を閉じるこ
とによつて方形波発振器１３０が発振器１４０の
４倍の周波数に同期せしめられたときは、波形Ａ
及びＢはそれぞれ波形Ｃ及びＤとして現われる。
これらの波形は、実際の厚さの微小変動を示すた
めに臨界部分を拡張してケーブル外装１１２の擬
似断面を表わす。この擬似断面は、ケーブルの周
りに等間隔を置いて配置された４つのプローブ１
２０によつて測定された値から得られるものであ
る。代表的な具体例においては、弧又は円の半径
がケーブル外装の公称基準厚さ±20ミルを表わす
ように種々の電圧源のゲインと大きさが調節され
る。従つて、ケーブル外装の厚さが公称値−20ミ
ルであるときは、円２と３が一致する。その反対
に、ケーブル外装の厚さが公称値＋20ミルである
ときは、円３の周はオシロスコープの影像面の周
縁部４と一致する。同様に、ケーブル外装の実際
の厚さが所要の公称基準厚さに一致するときは、
円１と３が一致する。かくして、操作者は、オシ
ロスコープ１１８上の影像を一目見るだけで、ケ
ーブルの芯１１１に付加されている外装１１２が
所定の寸法以上かそれ以下であるか、及び外装が
偏心しているか否かを判断することができる。

第１５図に示す波形は、次のように発展せしめ
られる。ゲート１２９が閉じているときは、乗算
器１４３に加えられるゲート１２９の出力はツエ
ナーダイオード１３１間の＋５ボルトに戻され
る。方形波発振器１３０は50％の衝撃係数を有す
るので、これは比較的強い軌跡２を形成する。ゲ
ート１２９が開いているときは、正弦波発振器１
４０から得られた半波電圧は演算増幅器１２７か
ら得られた変動するｄ−ｃ電圧と掛け合わされ
る。ゲート１２５が閉じてその出力が０になつて
いる10％の時間中、増幅器１２７の出力は、電圧
源１２８から得られ、従つて公称基準厚さ(1)を与
える＋10ボルトである。しかし、ゲート１２５が
開いている残りの90％の時間中は、増幅器１２７
の出力電圧は回路１２３の出力電圧と電圧源１２
８との電圧差になる。回路１２３の出力電圧は、
ケーブル外装１１２の厚さの範囲を表わす−10か
ら＋10ボルトまでの範囲内で変化し得るので、増
幅器１２７の出力は０ボルトと＋20ボルトの間を
変化し得る。しかし、ゲート１２９の出力はツエ
ナーダイオード１３１によつて＋５ボルトの最小
電圧にクランプされているので、その出力はこの
最小電圧以下に低下することができない。これ
は、ケーブル外装１１２の−20ミルの許容値を表
わす。逆に、増幅器１２７の出力電圧が＋15ボル
トであると、これは、オシロスコープの影像面の
最大直径４に相当し、ケーブル外装１１２の公称
基準厚さを＋20ミル上まわつていることを示す。
方形波発振器１２６の90％の衝撃係数は、オシロ
スコープ上に表示される公称基準厚さ(1)の強度が
実際の厚さ(3)の強度よりはるかに小さくなるよう
に選定される。

この具体例では、直角位相発振器１１６を制御
するｄ−ｃサンプル及び保持電圧を形成するため
に４つの別個の回路１１５が用いられている。別
の具体例では、出力がサンプル及び保持回路１２
３に同時に切り換えられる１個の弁別器を介して
１個の発振器にプローブ１２０を周期的に切り換
えることができる。更に別の具体例では、４つの
プローブ１２０を用いるのではなく、ただ１つの
プローブ１２０をケーブル１１０のまわりに回転
させることができる。また、ただ１つの弁別器の
出力は、プローブの回転と共に周期的にサンプル
及び保持回路１２３に切り換えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、測定ヘツドプローブの一具体例の側
面図。第２図は、第１図のプローブの接触表面の
平面図。第３図は、プローブの形状を得る方法を
図式的に示す図。第４図は、プローブの形状の拡
大図。第５図は、種々のパラメータを付した、形
状の拡大図。第６図は、一連の較正曲線を示す
図。第７図は、測定ヘツド及びそれに付随した支
持構造体の斜面図。第８図は、ヘツド、支持構造
体及び中空構造体の長手方向断面図。第９図は、
第８図の矢印Ａの方向から見た測定ヘツドの底面
図。第１０図は、第９図の線Ｘ−Ｘに於ける断面
図。第１１図は、測定ヘツドの変形例の長手方向
断面図。第１２図は、第１図乃至第４図に示す形
態のプローブを取入れた装置の一具体例の斜面
図。第１３図は、作動ギヤを示す第１２図の装置
の端面図。第１４図は、ケーブル外装の厚さ及び
偏心を擬似断面で可視的に表示するためのコンバ
ータのブロツク回路図。第１５図は、第１４図に
示すコンバータから信号が供給されるオシロスコ
ープ上に表示される典型的な波形を示す図。 １０……ステム部分、１１……ヘツド部分、２
１及び５４……ハウジング、５３……中空構造
体、２４……ケーブル、２９……ダイヤフラム、
３６……心棒、５０……支持部材、５２……検出
ヘツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属弧状表面上の非金属被覆の厚さを測定
   し、指示するための装置において、 該被覆に対向して位置する少なくとも１つの検
   出ヘツドと、 該被覆に対向して該検出ヘツドを支持する支持
   部材と、 検出器と該金属弧状表面間の距離を表示する信
   号を発するように調整されかつ各検出ヘツドにあ
   る検出器と、 該支持部材の表面は該金属弧状表面の軸線に平
   行に見ると凸面弧状の側部を有するＶ字形状であ
   つて、該弧状側部は各マンドレルに対し該検出器
   から同じ大きさの基準信号を発するように初めに
   マンドレルの軸線を該検出器面に対し垂直な共通
   平面に横たわるようにして直径の異なる１連の円
   筒状金属マンドレルを逐次位置づけることによつ
   て形成され、各弧状側部は該各マンドレルの外周
   に対して接線方向の曲線である、 金属弧状表面の被覆の厚さを基準信号と厚さの
   変動によつて生じる検出器の信号とを比較して測
   定する装置。 ２ ２つの支持部材の間に該検出ヘツドが位置付
   けられている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 該検出ヘツドが支持部材の中に組み込まれて
   いる特許請求の範囲第１項又は第２項記載の装
   置。 ４ 該検出器が、発振回路の一部を形成する電気
   的な誘導装置から構成されている特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 ５ 該誘導装置が検出器の軸方向の孔を有し、そ
   の孔内に同調要素を有する特許請求の範囲第４項
   記載の装置。 ６ ケーブル又はその他の類似構造物の金属表面
   上の非金属被覆の厚さと偏心度を測定し表示する
   ために該ケーブルのまわりに間隔を置いて複数個
   の検出ヘツドを配置した特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ７ 該ケーブルの軸のまわりに配置された把持リ
   ングと、該把持リング上に設置された複数個のブ
   ラケツトと、該検出ヘツドの各々のためのブラケ
   ツトと、該検出ヘツドを各ブラケツトに対して支
   持する設置手段とを具備する特許請求の範囲第６
   項記載の装置。 ８ 該検出ヘツドの各々の該設置手段が一端をブ
   ラケツトに連結し、他端を主支持構造体の心棒に
   連結した片持梁から成り、該心棒が該ケーブルの
   軸に向かつて半径方向に延びている特許請求の範
   囲第７項記載の装置。 ９ 各ブラケツト内に把持リングの半径方向に滑
   動可能なラツクを含み、該ラツクに該片持梁が取
   り付けられており、そして更に該ラツクを把持リ
   ングの半径方向に滑動させて該検出ヘツドを該半
   径方向に移動させる手段を含んでいる特許請求の
   範囲第８項記載の装置。 １０ 該心棒と検出ヘツドを該心棒の軸方向に滑
   動するスライダと該スライダの運動を制動する制
   動手段の各々を取り囲む中空構造体を含んでいる
   特許請求の範囲第８項記載の装置。 １１ 該検出ヘツドからの信号を表示する手段を
   含んでいる特許請求の範囲第６項記載の装置。 １２ 該検出ヘツドからの出力に応答して、各検
   出ヘツドにおける該被覆の一定の厚さに比例した
   ｄ−ｃ電圧を発生する手段と、相互に90゜ずれた
   ４つの半波電圧を発生する直角位相発振器と、該
   ４つの半波電圧の各々にｄ−ｃ電圧をかけて４つ
   の半波制御電圧を生成する手段とオシロスコープ
   のｘ入力部とｙ入力部を駆動するために、互いに
   180゜ずれた該半波制御電圧を加えて２つの全波制
   御電圧を生成する手段とを含む特許請求の範囲第
   ６項、第７項、第８項又は第９項記載の装置。 １３ 別々のｄ−ｃ電圧の各々を該被覆の最小許
   容厚さを表わす所定の第１基準レベルに周期的に
   スイツチする第１手段を含んでいる特許請求の範
   囲第１２項記載の装置。 １４ 別々のｄ−ｃ電圧の各々を該被覆の正常の
   基準厚さを表わす所定の第２基準レベルに周期的
   にスイツチする第２手段を含んでいる特許請求の
   範囲第１３項記載の装置。 １５ 該Ｖ字形状が Wa＝√（＋＋）²−√（＋）²−² で表わされ、ここでWaは該弧状表面の軸線に対
   して垂直な方向における該弧状表面の変位、Ｗは
   該非金属被覆の厚さ、Ｈは該Ｖ字形状の曲率半径
   の中心の横座標、Ｒは該Ｖ字形状の曲率半径、そ
   してＦは該弧状表面の半径であるところの特許請
   求の範囲第１項記載の装置。