JP2011013176A - 振動検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で正確な振動測定を行うことが可能な振動検出装置の提供にある。
【解決手段】振動センサ１００の振動検出面と分銅２００の上面２００ｂとを接着剤にて一体的に接続して検出部１１を形成する。この際、分銅２００は検出すべき振動周波数帯域及び被測定物４００の質量に応じて選択される。このため、検出部１１を検出部１１の自重により被測定物４００に密着させることができ、簡易な構成で正確な振動測定を行うことが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、被測定物における振動を検出する振動検出装置に関する。

車載機器を始めとした様々な機器において、可動部を持つ部品が内部に搭載される場合、例えばファンの回転等により振動が生じる。振動は異音や騒音の原因となるために振動検出装置を用いて振動を検出する必要があった。
従来の振動検出装置には、振動検出センサを所定の力で被測定物に対して押し当てる押し当て方式がある。（例えば、特許文献１参照）

以下、図７により従来の振動検出装置について説明する。図において、振動検出センサ１１は振動ピックアップ２０を所定の力で低反発ゴム２１を介して被測定物１０の接触面に対して押し当てる押し当て方式で振動を測定するようにしている。
このとき、低反発ゴム２１との接触面と対向する振動ピックアップ２０の面には防振材２３が配置され、防振材２３を介して所定の力で押し当てるようにしている。

特開２００５−１２１５３２号公報

しかしながら、特許文献１で開示された従来技術においては、振動検出センサを被測定物に押し当てるため、押し当て力の制御が必要となり、装置が複雑になる。
また、押し当て力にバラツキが生じたり、経年劣化により測定誤差が生じるので正確な振動測定を行うことができないという問題があった。

本願発明は上記課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で正確な振動測定を行える振動検出装置の提供にある。

上記課題を解決するため、請求項１記載の本願発明は、被測定物の振動を検出する振動検出装置であって、振動を検出するための振動センサと、検出すべき振動周波数帯域及び前記被測定物の質量に応じて選択された錘とを一体的に接続して形成された振動検出部を自重により前記被測定物に密着させたことを特徴とする。
請求項１記載の発明によれば、振動センサと錘とを接続することで振動検出部を自重により被測定物に密着固定させることができるため、簡易な構成で正確な振動測定を行うことができる。

請求項２に記載の本願発明は、前記振動検出部の固有周波数が検出すべき振動周波数帯域に属さないように前記錘が選択されていることを特徴とするため、検出部による測定の影響を受けることなく振動測定が可能である。

本発明によれば、簡易な構成で正確な振動測定を行うことが可能となる。

振動検出装置の概念図である。 振動検出時における実施の形態を示す正面図である。 振動検出時における実施の形態を示す側面図である。 振動検出時における実施の形態を示す平面図である。 （ａ）振動検出装置を取付け前の状態を示す正面図、（ｂ）振動検出装置を取付け後の状態を示す正面図である。 異音周波数帯域を示す概念図である。 従来技術における振動検出装置の構造を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態を具体化した一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る振動検出装置の概念図、図２は振動検出時における実施の形態の正面図、図３は同様に側面図を示しており、図４は同様に平面図を示している。

図１に示すように、振動検出装置１０は振動を検出するための振動センサ１００と錘としての分銅２００とから形成される振動検出部としての検出部１１と、パソコン３００とから構成される。この場合、パソコン３００はＡ−Ｄ変換機を備えているため、振動センサ１００からパソコン３００へ振動が電気信号として伝達される。

振動センサ１００は平面状の振動検出面１００ａを一面に有しているとともに、パソコン３００に電気的に接続されている。本実施形態では振動センサ１００は例えば１ｇの質量を有する加速度ピックアップよりなる。もちろん振動センサ１００は振動検出可能であれば歪みセンサ等の他のセンサであってもよい。

分銅２００は金属によって円盤状に形成されており、底面２００ａ及び上面２００ｂが円状であると共に、互いに平行な平面で形成されている。本実施形態では鉄製で１４ｇの質量を有する分銅２００を用いているが、もちろん他の金属であってもよいため複数種類の分銅２００が用意されることが望ましい。

検出部１１は上記構成の振動センサ１００と分銅２００とを接着剤で互いに接続させることで一体的に形成している。この際、振動センサ１００の振動検出面１００ａと分銅２００の上面２００ｂとは互いに平面で形成されているため、平面同士を互いに密着させて接続している。

図２〜図４に示すように、被測定物４００は本体部４１０と本体部４１０の四隅から突出するフランジ部４２０〜４２３を備えている。本実施形態では被測定物４００は例えばアルミニウム製で１０００ｇ〜２０００ｇの質量を有する半導体装置よりなる。

本体部４１０には図示しないファンが内部に搭載されており、ファンによって生じる風により本体部４１０の内部に搭載される半導体素子は冷却される。

フランジ部４２０は互いに平行な平面で形成されるフランジ底面４２０ａ及びフランジ上面４２０ｂを備えており、本体部４１０と一体的に形成される。また、図示しないボルトが挿通される貫通孔４２０ｃが設けられる。
他のフランジ部４２１、４２２、４２３も同様の構成になっており、フランジ部４２１はフランジ底面４２１ａ及びフランジ上面４２１ｂを有しており、貫通孔４２１ｃが形成されている。フランジ部４２２はフランジ底面４２２ａ及びフランジ上面４２２ｂを有しており、貫通孔４２２ｃが形成されている。フランジ部４２３はフランジ底面（図示しない）及びフランジ上面４２３ｂを有しており、貫通孔４２３ｃが形成されている。

製品検査のため振動検出装置１０で振動を測定する際は、図２及び図３に示すように、例えばフランジ４２０の上に検出部１１が配置される。この際、フランジ４２０の上面４２０ｂと分銅２００の底面２００ａとは互いに平面で形成され、検出部１１の自重により互いに密着しており、被測定物４００から伝わる振動により検出部１１がずれたり外れたりすることはない。

次に、上記構成を有する振動検出装置１０について、図５及び図６に基づいて作用を説明する。
図５（ａ）は振動検出装置１０を取付け前の状態を示す正面図、（ｂ）は振動検出装置１０を取付け後の状態を示す正面図であり、図６は異音周波数帯域を示す概念図を表している。
まず、あらかじめ用意されている複数種類の分銅の中から１つの分銅２００を選択する。この際、測定に影響を与えないために分銅２００の質量が被測定物４００の質量に比べて十分に小さい質量のものであるとともに、検出部１１の固有周波数が検出すべき振動周波数帯域に属さないように分銅２００を選択する必要がある。

振動検出装置１０を被測定物４００に取付ける際は、図５（ａ）に示すように、分銅２００と振動センサ１００とを接着剤にて接続して一体的に形成した検出部１１を例えばフランジ上面４２０ｂに載置する。

図５（ｂ）に示すように振動検出装置１０を取付け後、本体部４１０の内部に搭載されているファンを回転させることにより被測定物４００には振動が発生する。
この際、被測定物４００で発生した振動は振動センサ１００により検出されて電気信号としてパソコン３００へ送られる。

送られた電気信号はパソコン３００内部で処理されて図６のような波形でパソコン３００の画面に映し出される。なお、図６は説明のため一部誇張して示しており、実際の波形とは異なる。ここで、縦軸は加速度、横軸は検出すべき振動周波数帯域（０〜５００Ｈｚ）を表しており、波形のピーク値が図に示す基準線の値を超えると異音であると判定される。従って、基準線を上回っている範囲（３００〜３５０Ｈｚ）は異音が発生する周波数帯域（異音発生周波数帯域）と判断される。なお、異音発生周波数帯域（３００〜３５０Ｈｚ）から異音の原因並びにその部位であるファンを推定している。
一方、波形のピーク値が図に示す基準線の値を超えていない場合、正常（異音でない）と判定される。

以上詳述したようにこの実施形態によれば以下の効果が得られる。
（１）検出部１１の自重により検出部１１を被測定物４００に対して密着させて取付ける方法であるので、振動センサを被測定物へ取付ける際の押し当て力を制御することなく、検出部１１を簡易な構成で被測定物４００に取付けることができる。さらに、押し当て力のばらつきや、経年劣化による測定誤差を回避することができるため正確な振動測定を行うことができる。
（２）検出部１１の固有周波数と検出すべき振動周波数帯域とが互いに干渉しないように分銅２００を選択しているため、検出部１１による測定の影響を受けることなく振動測定が可能である。さらに、製品のばらつき等に起因し検出すべき振動周波数帯域がばらついても、異音を確実に検出できる。
（３）複数種類の分銅２００が複数個用意されるため、検出すべき振動周波数帯域に応じて分銅２００を使い分けるようにする検査方法を採用することができる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○実施の形態では、振動センサ１００と分銅２００とを接着剤で一体的に接続すると説明したが、これに限らない。振動センサ１００と分銅２００とを確実に一体的に接続できるものであれば良い。
○実施の形態では、測定器としてパソコン３００を使用すると説明したが、測定された信号を取り込むことのできる装置であればよく、例えばパソコン３００の代わりにＦＦＴアナライザを用いても良い。また、センサの種類によっては、信号が微弱なためアンプが必要となることがある。
○実施の形態では、分銅２００の上面２００ｂに振動センサ１００の振動検出面１００ａを一体的に接続すると説明したが、これに限られない。例えば分銅２００の側面に振動センサ１００を一体的に接続しても良い。また、分銅２００に振動センサ１００と同形状の穴を設け、穴に振動センサ１００を嵌合させても良い。即ち、検出部１１の自重により検出部１１を被測定物４００に対して密着させることができれば良い。
○実施の形態では、分銅２００は円盤形状であると説明したが、これに限らない。被測定物４００に密着できる面を有する形状であればその形状は問わない。
○実施の形態では、製品検査に限定されない。振動センサ１００の取付けに使用される限りにおいて、分銅２００を用いた振動センサ１００の取付構造を他の用途に使用しても良い。さらに被測定物４００は半導体装置に限らず、電子部品、電気機器、通信機器、家電、機械製品、機械部品等あらゆるものを対象とできる。また、検査の対象とされる被測定物４００は製品（完成品や途中部品）である必要はなく製品を作る前の材料であって構わない。

１０ 振動検出装置
１１ 検出部
１００ 振動センサ
１００ａ 振動検出面
２００ 分銅
２００ａ 底面
２００ｂ 上面
３００ パソコン
４００ 被測定物
４１０ 本体部
４２０ フランジ部
４２０ａ フランジ底面
４２０ｂ フランジ上面

Claims (2)

1. 被測定物の振動を検出する振動検出装置であって、振動を検出するための振動センサと、検出すべき振動周波数帯域及び前記被測定物の質量に応じて選択された錘とを一体的に接続して形成された振動検出部を自重により前記被測定物に密着させたことを特徴とする振動検出装置。
   
2. 前記振動検出部の固有周波数が検出すべき振動周波数帯域に属さないように前記錘が選択されていることを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。