CN101191743A

CN101191743A - 振动检测探针

Info

Publication number: CN101191743A
Application number: CNA2007101966654A
Authority: CN
Inventors: 北川升治
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2008-06-04
Also published as: JP2008157921A

Abstract

本发明涉及一种振动检测探针，其能够提高共振频率且能够扩大可测定的频率范围。该振动检测探针具备：壳体(2)；相对于该壳体可动且在振动检测时与测定对象物(8)接触而进行振动的测头(3)；对测头施力的弹簧(25)；配置在壳体与测头之间，将两者间的振动传递绝缘的振动绝缘物(41)；以及连接于测头的加速度传感器(35)。测头具有金属制的接触件(31)和安装在该接触件上的树脂部件(32)，接触件的一端侧为与测定对象物接触的接触面(33a)，接触件的另一端侧为加速度传感器的安装面。树脂部件配置在接触件的另一端侧，并与振动绝缘部件相接。

Description

振动检测探针

技术领域

本发明涉及一种振动检测探针，特别是涉及用于与测定对象物接触而检测该测定对象物的振动的振动检测探针。

背景技术

作为这种振动检测传感器单元，被公开于专利文献1及专利文献2。公开于各专利文献的传感器单元是用弹簧对与测定对象物即振动物体接触的部分施力的可动部，在该可动部设置将振动变换为电信号的压电元件等，将可动部推压于振动物体上而使用。

专利文献1的装置是其一例，检测针构成可动部的主部，在可动部的检测针与测定对象物接触的一侧的相反侧的端部具备振动检测元件。

另外，专利文献2的装置是将多个不同的金属接合而构成可动部。具体而言，与测定对象物接触的前端侧使用与现有同样硬的金属(例如不锈钢)，非前端侧使用比前端侧的金属硬度软且比重小的材质的金属(例如铝)，将振动检测元件连接在该非前端侧的金属上。

专利文献1：(日本国)实公平5-24192号公报

专利文献2：(日本国)特开平11-64093号公报

当使可动部接触测定对象物来进行计测时，在某一频率下产生共振，会出现在该共振频率附近不能准确地测定振动的问题。在专利文献2的装置中，通过用比重小的金属形成可动部的一部分，从而与专利文献1的装置相比，可提高共振频率，但实际上由于具有测定所需的某程度的硬度的金属材料的比重大，故伴随轻量化的效果不明显(不能充分提高共振频率)。再有，在专利文献2的装置中，通过将多个金属进行组合，从而产生对应各金属的多个共振点，由可能在金属彼此的接合部分会产生新的共振。

发明内容

本发明的目的在于提供一种振动检测探针，其能够提高共振频率而可扩大可测定的频率范围。

本发明提供一种振动检测探针，其具备：固定部，其具有开口部，在使用时被保持；可动部，其在固定部内，相对于固定部可动且从开口部突出，并在振动检测时与测定对象物接触而进行振动；施力机构，其相对于固定部，对于可动部向使其从开口部突出的方向进行施力；振动绝缘部件，其配置在固定部与可动部之间，将两者间的振动传递绝缘；以及振动检测元件，其被固定在可动部，其中，可动部具有金属制的接触件和设置在该接触件上的树脂部件，接触件的一端侧为与测定对象物接触的接触面，振动检测元件被安装在接触件的另一端侧，树脂部件被配置在接触件的另一端侧，与振动绝缘部件相接。

在实施方式中，振动检测元件使用加速度传感器，但也可以使用压电元件等其它的各种传感器。在实施方式中，振动绝缘部件由环状橡胶材料形成，但只要能将振动绝缘，则其形状及材质是任意的。在实施方式中，施力机构为螺旋弹簧，但也可利用板簧等其它各种弹簧及橡胶等其它的弹性体等各种部件。

树脂部件形成按照从接触件的另一端侧向所述一端侧直径逐渐减小的方式而倾斜的形状，固定部对应于树脂部件的形状，形成按照其开口部的内径朝向前端逐渐减小的方式而倾斜的形状。振动检测元件被固定在所述可动部的中心轴附近，振动绝缘部件配置成包围振动检测元件。树脂部件由聚缩醛等的工业用塑料形成。接触件使用单一的金属形成。当然，也可以将多个金属部件结合而构成。接触件的接触面形成为平坦形状。

由于用树脂部件构成可动部的一部分，故与用金属构成可动部整体的情况相比，实现可动部整体的轻量化。由此，使共振点(共振频率)提高。再有，本发明中，由于从接触测定对象物的部分到振动检测元件的安装面采用金属制的接触件，因此，可将测定对象物的振动传递给振动检测元件。此外，由于树脂部件配置在与振动绝缘物接触的部分，因此，可最大限度地抑制产生新的共振。

本发明能够提高共振频率且扩大可测定的频率范围。

附图说明

图1是表示使用本发明的优选实施方式的振动检测探针的振动测定装置一例的图；

图2是表示振动检测探针的内部结构一例的图；

图3是表示测头的一例的图；

图4是表示测头的一例的图；

图5是表示现有的测头一例的图；

图6(a)、(b)是表示用于证实效果的测定结果的曲线图。

标记说明

1 振动检测探针

2 壳体(固定部)

3 测头(可动部)

8 测定对象物

24 弹簧(施力机构)

25 开口部

31 接触件

32 树脂部件

33 接触端子

33a 接触面

35 加速度传感器(振动检测元件)

41 振动绝缘物(振动绝缘部件)

具体实施方式

图1～图4为本发明的优选实施方式。图1是表示具备振动检测探针1的振动检测装置的概略结构。振动检测探针1具有：两端开口的圆筒状的壳体2(固定部)、和安装在该壳体2的一端的测头3(可动部)。测头3受到插入壳体2内的弹簧的弹性复原力，受到从壳体2的一端突出的方向的作用力。

在壳体2的外周面的一部分形成有螺栓部4。将一个固定用螺母5a装配在螺栓部4，将此状态下的振动检测探针插入比测头3侧更靠卡具6形成的贯穿孔7内，并且，将另一个固定用螺母5b从测头3侧装配在螺栓部4，由此将振动检测探针1固定在卡具6上。通过调整两个固定螺母5a、5b的位置，可将振动检测探针1相对于卡具6在上下方向的所希望的位置固定。卡具6与液压缸及气压缸等连接并被向下方施力。或者，也可以使卡具6与机械臂等联结，使振动检测探针1移动到任意的位置，并且，以规定的压力对测定对象物8进行推压。

如图1所示，通过内置的弹簧向前端侧施力的测头3的前端承受液压缸等的作用力，以规定的压力接触到测定对象物8。由此，当测定对象物8振动时，测头3也与测定对象物8一起振动。该振动通过后述的内置于振动检测探针1内的振动检测元件(加速度传感器)进行检测。作为该振动检测装置的输出的检测信号通过电缆10被输入传感器放大器11。该输入的信号在传感器放大器11进行放大，在A/D变换器12被变换为数字信号后，传送到计测器13，在此计测振动。

如图2所示，在壳体2内安装有可轴向移动的筒状滑动轴21。壳体2的轴心与滑动轴21的轴心一致。测头3与该滑动轴21的下端连接。

设定滑动轴21的上方侧比下方侧的外径小，在其交界部分形成台阶部21a。进而，在滑动轴21上方的壳体2内的规定位置固定有阻挡部件22。而且，在滑动轴21的上方侧插入螺旋弹簧等弹簧24。该弹簧24的两端与阻挡部件22和台阶部21a接触。由此，通过弹簧24的弹性复原力将阻挡部件22和滑动轴21向相互背离的方向施力，进而，与滑动轴21的下端连接的测头3被向下方(自壳体2突出的方向)施力。

如图3、图4的放大图所示，测头3具备：金属制的接触件31、和以镶嵌在该接触件31上的方式装配的树脂部件32。接触件31具备：与测定对象物8接触的圆柱状的接触端子33、和连接于该接触端子33的平坦面状的接触面33a的相反侧的基部34。该基部34和接触端子33用同一金属一体形成，但用不同的金属形成也可以。另外，如特开平11-64093号公报所公开的那样，也可以将接触端子33的接触面33a侧用与其它部分不同的金属形成。树脂部件32的内径比基部34的外径稍大些。由此，接触件31和树脂部件32仅通过将树脂部件32装配到基部34上而被固定。树脂部件32形成其与绝缘部件接触的面大而接触端子侧的面小的形状。固定部2的开口部25也做成对应树脂部件的形状，即形成前端小的形状。因此，在接触件33与测定对象物8不垂直而是斜向接触并进行测定时，接触件33离开测定对象物8后，也将回到与固定部的中心轴同轴的位置，因而能够再现性良好地进行测定。

作为使用的金属，例如可以使用SUS440C及SKD-11等。归根到底，要根据硬金属的性质而进行选择。这些金属的比重为7.9g/cm³、杨氏模量为20400kgf/mm²。加速度传感器固定在接触件31的基部34的表面34a(与接触面33a相反侧的面)。在本实施方式中，其固定方式是在表面34a形成螺纹孔36，利用该螺纹孔36固定加速度传感器35。

树脂部件32选择比重小的树脂。该树脂可以使用例如聚缩醛等工业用塑料。该树脂的比重为1.4g/cm³、杨氏模量为7kgf/mm²。

将圆筒状的振动绝缘物41夹在该树脂部件32和滑动轴21之间。振动绝缘物41由例如橡胶等形成，在测头3和滑动轴21之间阻断振动传递，加速度传感器35只检测测定对象物8的振动。再有，振动绝缘物41除了这样的振动绝缘之外，还具有吸收测定对象物8的倾斜而使接触件31稳定地垂直推压测定对象物8的功能。

加速度传感器35和设置在壳体2上端的连接器45由引线46连接。通过将电缆10连结在该连接器45上，能够将加速度传感器35的输出信号输入传感器放大器11。

振动检测探针1，通过接触件31接触测定对象物8而与测定对象物8一起振动，从而利用安装在接触件31的加速度传感器35测定振动。但是，当接触测定对象物8进行计测时，实际上在某一频率发生共振，因而存在该共振频率附近不能准确测定振动这种问题。

在本实施方式中，由于用树脂构成测头3的一部分，所以与用金属形成现有的整体的测头3(参照图5)比较，测头3的整体重量变轻。因此，本实施方式的测头3可实现轻量化，且能够提高共振频率。再有，由于将树脂部件32配置在与振动绝缘物41接触的部分，所以也不会产生新的共振，但假设即使产生共振，由于基于树脂的共振其振幅小，并且频率也非常低，因此，不会给振动测定带来影响。

进而，由于从与需要硬度的测定对象物8接触的部分到固定加速度传感器35的部分配置了金属制的接触件31，因此，能够将测定对象物8的振动原样地传递给加速度传感器35。

为了证实本实施方式的效果，准备本实施方式的测头3(参照图3)和相同尺寸形状构成的现有的测头3′(参照图5)，分别测定频率特性。测头3′通过用一种金属将其整体一体成型而制造。其它的结构与本实施方式相同。

图6(a)表示本实施方式的测定结果，图6(b)表示现有类型的测定结果。如图6(b)所示，使用现有类型的振动检测探针，在11KHz附近存在共振点，响应性为20dB。响应性表示对应实际的振动其测定结果的放大、衰减状况，20dB表示放大了10倍。与之相对，如图6(a)所示，本实施方式的振动检测探针，共振点为13KHz附近，可以确定共振点提高了约2KHz。例如，测定对象物8为发动机等时，由于测定对象的频率为10KHz附近，因此，通过使用本实施方式的振动检测探针，能够进行准确的测定。当然，在10KHz以下的低频带，用本实施方式也能够进行准确的振动测定。也就是说，本实施方式的振动检探针扩大了可测定的频率范围。

Claims

1.一种振动检测探针，具备：

固定部，其具有开口部，在使用时被保持；

可动部，其在所述固定部内，相对于所述固定部可动且从所述开口部突出，并在振动检测时与测定对象物接触而进行振动；

施力机构，其相对于所述固定部，对于所述可动部向从开口部突出的方向进行施力；

振动绝缘部件，其配置在所述固定部与所述可动部之间，将两者间的振动传递绝缘；以及

振动检测元件，其被固定在所述可动部，所述振动检测探针的特征在于，

所述可动部具有金属制的接触件和设置在该接触件上的树脂部件，

所述接触件的一端侧为与所述测定对象物接触的接触面，

所述振动检测元件被安装在所述接触件的另一端侧，

所述树脂部件被配置在所述接触件的另一端侧，与所述振动绝缘部件相接。

2.如权利要求1所述的振动检测探针，其特征在于，

所述树脂部件形成为以从所述接触件的所述另一端侧向所述一端侧直径逐渐减小的方式而带有倾斜的形状，

所述固定部对应于所述树脂部件的形状，形成为以其开口部的内径朝向前端逐渐减小的方式而带有倾斜的形状。

3.如权利要求1或2所述的振动检测探针，其特征在于，

所述振动检测元件被固定在所述可动部的中心轴附近，

所述振动绝缘部件配置成包围所述振动检测元件。

4.如权利要求1～3中任一项所述的振动检测探针，其特征在于，

所述树脂部件由聚缩醛等的工业用塑料形成。

5.如权利要求1～4中任一项所述的振动检测探针，其特征在于，

所述接触件使用单一的金属形成。

6.如权利要求1～5中任一项所述的振动检测探针，其特征在于，

所述接触件的接触面形成为平坦形状。