JP2014209059A - Sensor device for measuring vibration - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、モータ等の発する不釣合を含む振動の測定に用いられる振動測定用センサ装置に関するもので、特に振動を測定すべき対象物への取り付け性を向上させた振動測定用センサ装置に係るものである。 The present invention relates to a vibration measurement sensor device used for measurement of vibration including unbalance generated by a motor or the like, and particularly relates to a vibration measurement sensor device having improved attachment to an object whose vibration is to be measured. It is.
従来の加速度センサの対象物への取り付けには、加速度センサ取り付け具の底部に装着されたマグネットの吸引力を利用したものや、接着剤による方法が用いられてきた。また、加速度センサを取り付けたアダプタと対象物間の隙間を真空吸引することでアダプタに加圧力を与えて対象物に取り付けを行う技術が示されている(例えば、特許文献1)。 For attaching the conventional acceleration sensor to the object, a method using an attractive force of a magnet attached to the bottom of the acceleration sensor attachment or a method using an adhesive has been used. In addition, a technique is shown in which a vacuum is applied to the gap between the adapter to which the acceleration sensor is attached and the object to apply pressure to the adapter to attach the object to the object (for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記マグネットを用いた加速度センサを取り付ける方法では、対象物が小型電気製品等、比較的軽量の場合、加速度センサを取り外すとき対象物が設置位置から移動したり転倒したりする恐れがあり、対象物をベースに固定するための余分な構成が必要であり、また、上記特許文献1のようにアダプタと対象物間の隙間を真空吸引する方法においては、対象物の取り付け面が滑らかである必要があるという問題点がある。
However, in the method of attaching the acceleration sensor using the magnet, if the object is relatively lightweight, such as a small electrical product, the object may move from the installation position or fall when the acceleration sensor is removed. An extra configuration for fixing the object to the base is necessary, and in the method of vacuum suctioning the gap between the adapter and the object as in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、対象物が比較的軽量であってもベースに固定する為の余分な構成物を必要とせず、また取り付け面が滑らかでない場合であっても対象物に確実に取り付けを可能とする振動測定用センサ装置を提供する。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and does not require an extra component for fixing to the base even if the object is relatively light, and the mounting surface is Provided is a sensor device for vibration measurement that can be securely attached to an object even when it is not smooth.
この発明は振動測定用センサ装置であって、コイルが設けられた磁性体よりなるボビンと、このボビンの頂部にはセンサが設置されているとともに、該ボビンの上部両側の突出部に磁性体よりなるヨークが装着されて前記ヨークとの連結部が形成され、前記ヨークが前記連結部を支点として前記ボビンに対して揺動可能に装着され、前記コイルが励磁されることで前記ボビンの下面および前記ヨーク下面とが、磁性体を備えた対象物の表面に固着し、前記対象物の発生する振動を測定するものである。 The present invention is a vibration measuring sensor device, wherein a bobbin made of a magnetic body provided with a coil, a sensor is installed on the top of the bobbin, and a protrusion is formed on both sides of the upper part of the bobbin by a magnetic body. The yoke is mounted to form a connecting portion with the yoke, the yoke is swingably mounted with respect to the bobbin with the connecting portion as a fulcrum, and the coil is excited so that the lower surface of the bobbin and The yoke lower surface is fixed to the surface of an object provided with a magnetic body, and measures vibrations generated by the object.
この発明に係る振動測定用センサ装置は、上記のような構成を備えているので、振動が測定される対象物への取り付け、取り外しが容易となり、対象物を固定する為の余分な構成物を必要とせず、また取り付け面が滑らかでない場合でも対象物へ確実に、かつ強固に取り付けることができるという効果がある。 Since the vibration measurement sensor device according to the present invention has the above-described configuration, it can be easily attached to and detached from the object whose vibration is measured, and an extra structure for fixing the object is provided. There is an effect that it can be securely and firmly attached to an object even when the attachment surface is not smooth.
実施の形態1.
以下、この発明による振動測定用センサ装置を図に基づいて説明する。図1は実施の形態1による振動測定用センサ装置100(以下、センサ装置100と称呼する。)を示す後述する図2のA−A線断面の断面図である。この実施の形態1によるセンサ1は加速度センサの例を示しており、このセンサ1は軟鋼等の磁性体のボビン3の頂部に取り付けネジ8とナット7によって固着され、ボビン下面3Aは磁性体を備えた対象物20に接する。コイル2はボビン3に塗装などの対地絶縁が施されて所要ターン数が巻き付けられている。ボビン3の両側に設けられた磁性体のヨーク4は、ピン5を中心として揺動回転しヨーク下面4Aが磁性体の対象物20の表面に接する。従ってこのセンサ装置100を取り付ける対象物20の表面形状がモータ等の円筒ヨーク状であっても、ヨーク4が揺動回転して表面形状に倣うよう密に取り付けることができる。前記コイル2はDC電源6によって励磁される。上記センサ装置100は、センサ1、コイル2、ボビン3、ヨーク4、ピン5、ナット7、取り付けネジ8が一体化されることによって構成されており、DC電源6はコイル2を励磁時に準備される。
センサ装置100をモータやコンプレッサ等、円筒状外面をもつ対象物20へ取り付けるには、まず、対象物20の振動測定する所定の位置にセンサ装置100を仮搭載する。この際ボビン3の両側に設けたヨーク4を揺動させて対象物20の表面形状にヨーク下面4Aが倣うように位置調整する。その後、DC電源6を用いてコイル2を励磁することにより、ボビン3、対象物20、ヨーク4を通る磁気回路が形成され、センサ装置100は対象物20に固着される。この固着力は対象物20の表面形状や材質等によりDC電源6の出力電源値を制御することによって調整される。この状態でセンサ装置100によって対象物20の不釣合振動を含む振動が測定される。対象物20からの取り外しはコイル2への励磁を停止することで行うことができる。このようにコイル2が設けられたボビン3と、このボビン3の両側に設けられたヨーク4とを備えたセンサ装置100であるので、ボビン3、対象物20、ヨーク4を通る磁気回路が形成され、この磁気回路における漏洩磁束量が少なく、かつ対象物20の表面に倣うよう密にヨーク4が接触しているので、接触部位の面積が増加するとともに、センサ装置100が対象物20との間の吸着電磁力を、小型化された装置であっても有効にかつ大きく発生させることができる。従って対象物20の振動測定が高精度に行うことができ、さらに振動数が高い場合であっても、対象物20の振動に追従可能となり、センサ1はより広い周波数帯域の振動が測定可能となる。センサ装置100を対象物20に取り付け、取り外しのときには、コイル2に励磁を行っていなければ、吸着力が発生していないため、従来例のマグネットを用いた場合のように、軽量の対象物が治具に引き付けられて転倒するようなことが生じない。さらに励磁電流を調整することで吸着力を大きくし、より高周波領域の振動を可能としたり、対象物20の剛性に合わせ吸着力の調整を行うことができる。また、コイル2の励磁にDC電源6を用いているため、AC電源による励磁に比較して吸着力が一定であり、センサ装置100を安定に取り付けることができ、AC電源では交番磁界によるセンサ装置100に発生する微振動がセンサ1にノイズとして計測されることを防止している。しかしながら励磁電源は、必ずしもDC電源6に限定されることなく、必要とする測定精度に合わせて選択してもよい。
Hereinafter, a sensor device for vibration measurement according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 to be described later showing a vibration measuring sensor device 100 (hereinafter referred to as the sensor device 100) according to the first embodiment. The
In order to attach the sensor device 100 to the
図2は前述した図1のセンサ装置100を上面から見た上面図であり、A−A線断面を前述した図1に示す。センサケーブル9は図示省略した外部の電源アンプに接続されており、センサ1で得られた対象物20の振動の大きさを伝達する。コイル2のコイルリード線2AはDC電源6に接続される。図3は図2に示すセンサ1の正面図であり、図4はセンサ1の底面図である。センサ1にはネジ穴11が設けられ、このネジ穴11に取り付けネジ8が挿入される。またセンサケーブル9を接続するための出力端子10が側面に設けられている。図5はボビン3とヨーク4との連結構造を説明する斜視図でありボビン3の両側に設けられたヨーク4の内、片側のヨーク4のみを図示している。ボビン3は直方体をなし、上部には左右両側に突出した所定の厚さを有した突起部3Bが設けられており、ボビン下面3Aの対象物20と接する部位は八の字面が形成されており、また、このボビン3の下部にはひさし3Cが設けられ、コイル2の巻き付け時の崩れ止めの機能を有する。ボビン3の上面には取り付けネジ8を連結するためのネジ穴3Dが設けられ取り付けネジ8を介してセンサ1を取り付けることで図1に示した状態となる。突起部3Bの先端部分は円弧状になっているとともにピン挿入孔3Eが設けられている。ヨーク4の上部は鉤部4Fを有する鉤状をなし、ボビン3側に突出した前記鉤部4Fに構成される連結部4Bが設けられており、この連結部4Bには前述したボビン3の突起部3Bが揺動可能となるように密に挿入される連結溝4Cが、さらにピン挿入孔4Eが設けられている。前記連結部4Bのボビン3に対向して接触する先端部分は円弧状となっており、さらに連結溝4Cの底は突起部3Bと干渉しないよう相似の円弧状となっている。また連結部4Bの先端には回り止め部4Dが設けてある。このような形状のボビン3とヨーク4とは、ボビン3の突起部3Bをヨーク4の連結溝4Cに挿入、ヨーク4のピン挿入孔4E、ピン挿入孔3Eにピン5を挿入することによって組み立てられ、ボビン3に連結されたヨーク4はピン5を中心に揺動、回転可能となるが、回り止め部4Dによってヨーク4の下部がボビン3の下部に接触することを防止している。
FIG. 2 is a top view of the above-described sensor device 100 of FIG. 1 as viewed from above, and a cross section taken along line AA is shown in FIG. The
このようなセンサ装置100は、ボビン3とヨーク4とが互いに蜜に接触する構成があるので、コイル2を励磁した際、形成される磁気回路の漏洩磁束を小さくすることができる。また、回り止め部4Dが設けられているので、ボビン3の下部とヨーク4の下部が接触することはなく、従ってボビン3→ヨーク4→対象物20→ボビン3とする磁気回路が保たれ、センサ装置100の対象物20への吸着力を損なわれることはない。図6にボビン3にコイル2を巻線するときの正面図を示す。コイル2を巻線するときには、ヨーク4をボビン3の上部方向にほぼ90度程度となるよう回転させる。このことによりヨーク4にコイル2の導線が干渉されることなく巻線可能となる。
Since such a sensor device 100 has a configuration in which the
図7は図1と比較して大きな曲率つまり外径の大きな対象物20にセンサ装置100を取り付けたときの状態を示す図である。ヨーク4を揺動、回転させて対象物20の取り付け面に倣うように接触させることで、ヨーク4と対象物20間の隙間が小さくなり、ヨーク4と対象物20との間の吸着力を大きくすることができ、大きな外径を有する対象物20に対しても、流用可能な機能を備えており、さらには対象物20の取り付け面が平面であっても流用可能である。またピン5を用いた構成であるが、ちょうつがいを用いてもよい。
FIG. 7 is a diagram showing a state when the sensor device 100 is attached to an
実施の形態2.
実施の形態1のボビン3、ヨーク4はソリッドの軟鋼等を用いる例を示したが、ソリッドに代替して薄板の電磁鋼板の積層構造であってもよい。この場合、磁気特性がさらに向上する。
Although the
実施の形態3.
この実施の形態3は前述した実施の形態2の薄板鋼板の積層体構造をボビン31とヨーク41に採用した場合において、前述した実施の形態1で示したピン挿入孔3E、4Eとピン5に代替して、積層する薄板鋼板のそれぞれに凸部、凹部を設け、この凸部と凹部とを嵌め合わせることによって、ヨーク41がボビン31に対して揺動回転可能とするものである。図8に示すセンサ装置100のボビン31とヨーク41のP−P線断面を図9に示す。この図9はピン部51を説明するため模式的に示すものであり、図9に示すようにボビン31はピン部凹51A、ピン部凸51Bが設けられたボビン31Bと、上記ピン部凹51A、ピン部凸51Bが設けられてないボビン31Aで構成され、またヨーク41はピン部凹51A、ピン部凸51Bが設けられたヨーク41Aと、上記ピン部凹51A、ピン部凸51Bが設けられてないヨーク41Bとで構成されている。そしてボビン31は前記ボビン31A、31Bが交互に積層され、ヨーク41も前記ヨーク41A、41Bが交互に積層されるとともに、ヨーク41Aのピン部凸51Bがボビン31Bのピン部凹51Aに、ヨーク41Bのピン部凸51Bがヨーク41Aのピン部凹51Aに挿入されるよう積層されている。
このピン部51が設けられることによって、ヨーク41はボビン31に対して揺動回転可能となる。
In the third embodiment, when the laminated structure of the thin steel plates of the second embodiment described above is adopted for the
By providing the
尚、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately modified or omitted.
1 センサ、2 コイル、3 ボビン、3A ボビン下面、3B 突起部、
4 ヨーク、4A ヨーク下面、4B 連結部、4C 連結溝、4D 周り止め部、
31 ボビン、41 ヨーク、100 振動測定用センサ装置。
1 sensor, 2 coil, 3 bobbin, 3A bottom surface of bobbin, 3B protrusion,
4 yoke, 4A lower surface of yoke, 4B connecting part, 4C connecting groove, 4D detent part,
31 bobbin, 41 yoke, 100 sensor device for vibration measurement.
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