JP2016223998A - 電磁界計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多軸のロボットや複雑な制御を必要とすることなく、複雑かつ傾斜した計測対象面における電界および磁界の計測が容易な電磁界測定装置を提供する。【解決手段】プローブ２１が固定されているプローブホルダ２２は、アーム部２３に対して相対的に移動する。プローブホルダ２２とアーム部２３との間は、可撓性の材料で形成されたシート部材２４によって接続されている。これにより、シート部材２４のアーム部２３とは反対側の端部に設けられているプローブホルダ２２は、シート部材２４の変形によって複雑かつ傾斜している計測対象面１２に沿って接する。プローブホルダ２２は、可撓性のシート部材２４によって変形の際に反力を受ける。そのため、プローブホルダ２２は、安定した荷重によって計測対象面１２に接する。【選択図】図１

Description

本発明は、電磁界計測装置に関する。

電磁界計測装置は、電子機器から漏洩する電界および磁界、または電子機器の表面における電界および磁界を検出する。従来、電磁界計測装置は、ロボットのアームの先端に取り付けられている。電磁界計測装置は、ロボットのアームを駆動することにより、多様な形状の電子機器の表面に沿って電界および磁界を計測している。

しかしながら、計測対象面が例えば車両の外壁などのように複雑かつ傾斜した面である場合、プローブを計測対象面に沿わせるためには複雑な姿勢が要求される。そのため、６軸や７軸などの多軸のロボットが必要となり、ロボットの調整や制御が複雑化するという問題がある。また、複雑かつ傾斜した計測対象面の場合、プローブと計測対象面とを傾斜した面に沿って適切な距離に保持するための制御も複雑化する。

特開２００５−０８３７９３号公報

そこで、本発明の目的は、多軸のロボットや複雑な制御を必要とすることなく、複雑かつ傾斜した計測対象面における電界および磁界の計測が容易な電磁界測定装置を提供することにある。

請求項１記載の電磁界測定装置は、プローブが固定されているプローブホルダは、ステージアームに接続されているアーム部に対して相対的に移動する。そして、このプローブホルダとアーム部との間は、可撓性の材料で形成されたシート部材によって接続されている。このように、シート部材は、可撓性を有しているため、アーム部が計測対象面に接することにより容易に変形する。そのため、シート部材のアーム部とは反対側の端部に設けられているプローブホルダは、シート部材の変形によって複雑かつ傾斜している計測対象面に沿って接する。さらに、プローブホルダは、可撓性のシート部材によって変形の際に反力を受ける。そのため、プローブホルダは、安定した荷重によって計測対象面に接する。したがって、多軸のロボットや複雑な制御を必要とすることなく、複雑かつ傾斜した計測対象面における電界および磁界を容易に計測することができる。

一実施形態による電磁界計測装置の構成を示す模式的な断面図 図３の矢印ＩＩ方向からホルダ本体を見た概略図 一実施形態による電磁界計測装置のホルダ本体の外観を示す概略図 一実施形態による電磁界計測装置のアーム部を図１のＩＶ−ＩＶ線で切断した模式図 一実施形態による電磁界計測装置のシート部材を固定する位置および方向を示す概略図 一実施形態による電磁界計測装置を傾斜した計測対象面に載置した状態を示す概略図

以下、一実施形態による電磁界測定装置を図面に基づいて説明する。
図１に示す電磁界計測装置１０は、対象物１１の電界および磁界を計測する。対象物１１は、図示しない各種の電子部品を収容している。電磁界計測装置１０は、この図示しない電子部品から対象物１１の外部へ漏洩する電界および磁界、ならびに対象物１１の表面である計測対象面１２における電界および磁界を計測する。また、対象物１１は、電子機器を収容する一般的な電子装置に限らず、例えば車両などの運搬機器やロボットなどのように電子部品を収容する装置であれば任意に選択することができる。

電磁界計測装置１０は、プローブ２１、プローブホルダ２２、アーム部２３およびシート部材２４を備えている。プローブ２１は、対象物１１の計測対象面１２における電界および磁界を検出する。プローブ２１は、検出した電界および磁界を電気信号として外部へ出力する。本実施形態の場合、プローブ２１は、ケーブル２５を経由して電気信号を外部へ出力する。なお、プローブ２１は、計測対象面１２における電界および磁界の検出に限らず、計測対象面１２から離れた位置でも電界および磁界を検出することができる。

プローブホルダ２２は、ホルダ本体２６およびストッパ部材２７を有している。ホルダ本体２６は、プローブ２１が固定されている。プローブホルダ２２のうち少なくともホルダ本体２６は、図２に示すように円環形状に形成されている。ホルダ本体２６は、円環状の内側にプローブ２１を保持している。プローブホルダ２２のうち少なくともホルダ本体２６は、シリコン系の樹脂で形成されている。ホルダ本体２６は、図１に示すように軸方向の一方の端部に、対象物１１の計測対象面１２に接する接触面２８を有している。ホルダ本体２６をシリコン系の樹脂で形成することにより、ホルダ本体２６の接触面２８と対象物１１の計測対象面１２との間に働く摩擦力が大きくなる。これにより、ホルダ本体２６は、対象物１１の計測対象面１２における滑りが低減される。ストッパ部材２７は、ホルダ本体２６の軸方向において接触面２８とは反対側に設けられている。ホルダ本体２６とストッパ部材２７とは、締結部材であるビス２９によって一体に組み付けられる。

ホルダ本体２６は、図１から図３に示すように計測対象面１２と対向する端部にスリット３１を有している。スリット３１は、図２に示すようにホルダ本体２６の軸中心から径方向へ放射状に形成されている。本実施形態の場合、ホルダ本体２６は、放射状に周方向へ等間隔の８本のスリット３１を有している。スリット３１は、ホルダ本体２６の接触面２８から上方すなわちストッパ部材２７側へ凹状に切り込まれている。ホルダ本体２６にスリット３１を形成することにより、シリコン系の樹脂で形成されたホルダ本体２６は、スリット３１を利用して容易に変形する。また、ホルダ本体２６の接触面２８が計測対象面１２に接した状態でホルダ本体２６が変形するとき、この変形はスリット３１によって吸収される。その結果、ホルダ本体２６は、計測対象面１２に接しているときに力が加わっても、計測対象面１２に対する滑りが低減される。

アーム部２３は、プローブ２１が固定されているプローブホルダ２２から離れて設けられ、プローブホルダ２２に対して相対的に移動することができる。本実施形態の場合、アーム部２３は、プローブホルダ２２の軸方向において上方、すなわち対象物１１とは反対側に、プローブホルダ２２から離れて設けられている。このアーム部２３は、図示しないステージアームに接続している。図示しないステージアームは、例えばロボットのアームである。これにより、電磁界計測装置１０は、図示しないロボットなどによって任意の計測位置に運搬される。なお、ステージアームは、三次元の任意の姿勢で走査可能ないわゆる三次元走査ステージであればよく、ロボットのアームに限るものではない。

シート部材２４は、可撓性の材料で形成されている。シート部材２４は、例えばポリエチレンテレフタレートやポリカーボネートなどの樹脂でシート状またはフィルム状に形成されている。シート部材２４は、これら例示した樹脂に限らず、可撓性および適度な弾性力を有し、プローブ２１による電界および磁界の計測に影響を与えない材料であれば任意に選択することができる。本実施形態の場合、シート部材２４は、長方形のフィルム状に形成され、一方の端部がアーム部２３に接続し、他方の端部がプローブホルダ２２に接続している。これにより、プローブホルダ２２は、シート部材２４によってアーム部２３に対して移動可能に支持されている。本実施形態の場合、図４に示すようにプローブホルダ２２とアーム部２３との間は、４枚のシート部材２４によって接続されている。この場合、アーム部２３は、シート部材２４の取り付け位置において軸に垂直な断面が概ね正方形となるように形成されている。本実施形態の場合、４枚のシート部材２４は、このアーム部２３の側面に１枚ずつ取り付けられている。このように、プローブホルダ２２とアーム部２３とは、可撓性のシート部材２４によって相対的な移動を許容する状態で接続されている。これにより、プローブホルダ２２とアーム部２３とは、図１の上下方向の距離が変化する。この図１の上下方向は、特許請求の範囲の移動方向に相当する。

シート部材２４は、一方の端部がアーム部２３に接続され、他方の端部がプローブホルダ２２に固定されている。シート部材２４のアーム部２３側の端部は、図５に示すようにアーム部２３の径方向において外側から締結部材であるビス３２によってアーム部２３に固定されている。すなわち、シート部材２４のアーム部２３側の端部は、ビス３２によって径方向に固定されている。このように、シート部材２４のアーム部２３側の端部は、移動方向に対して垂直な方向からビス３２によって固定されている。

これに対し、シート部材２４のプローブホルダ２２側の端部は、プローブホルダ２２を構成するホルダ本体２６とストッパ部材２７との間に挟み込まれている。すなわち、シート部材２４のプローブホルダ２２側の端部は、径方向内側へ折り返された状態でホルダ本体２６とストッパ部材２７との間に挟み込まれている。そして、シート部材２４のプローブホルダ２２側の端部は、ビス２９によって図１および図５の下方すなわちアーム部２３とは反対側から固定されている。このように、シート部材２４のプローブホルダ２２側の端部は、移動方向に対して平行な方向からビス２９によって固定されている。この場合、シート部材２４のプローブホルダ２２側の端部は、図１に示すようにビス２９の外周側でホルダ本体２６とストッパ部材２７との間に挟み込んでもよく、ビス２９の内周側まで伸ばして挟み込んでもよい。

上記の構成により、図１および図６に示すようにプローブホルダ２２は、計測対象面１２に接する。このとき、シート部材２４がたわむことにより、プローブホルダ２２の接触面２８は対象物１１の計測対象面１２に沿った状態で接する。すなわち、図６に示すように計測対象面１２が傾斜している場合でも、シート部材２４のたわみによってプローブホルダ２２の姿勢は安定する。これにより、プローブホルダ２２は、計測対象面１２に沿った姿勢となり、プローブホルダ２２に固定されているプローブ２１と計測対象面１２との間の距離も適正に保持される。また、シート部材２４のたわみによる反力によって、プローブホルダ２２は計測対象面１２に押し付けられる。そのため、計測対象面１２に接するプローブホルダ２２は、位置のずれが低減される。

電磁界計測装置１０は、上記に加え図１に示すように検出部４０を備えている。検出部４０は、プローブホルダ２２の接触面２８が計測対象面１２に接しているか否かを検出する。本実施形態の場合、検出部４０は、プローブホルダ２２の移動量に基づいて、プローブホルダ２２に加わる荷重が予め設定した設定荷重であるか否かを検出する。具体的には、本実施形態の電磁界計測装置１０の検出部４０は、ストローク部材４１および距離センサ４２を有している。ストローク部材４１は、筒状に形成されており、アーム部２３に対して軸方向へ移動可能である。本実施形態の場合、ストローク部材４１は、アーム部２３の穴部４３に挿入されており、穴部４３を形成するアーム部２３の内壁と摺動する。これにより、ストローク部材４１は,アーム部２３の穴部４３によって軸方向の移動が案内される。ストローク部材４１は、軸方向の端部がプローブホルダ２２のストッパ部材２７と接する。

距離センサ４２は、例えばレーザ光の照射などによって距離を検出する。本実施形態の場合、距離センサ４２は、ストローク部材４１の鍔部４４までの距離を検出する。ストローク部材４１は、アーム部２３の上側に鍔部４４を有している。鍔部４４は、ストローク部材４１の径方向に円板状に突出している。距離センサ４２は、この鍔部４４までの距離を検出する。上述のようにストローク部材４１は、プローブホルダ２２に接している。そのため、ストローク部材４１は、プローブホルダ２２の移動にともなって軸方向へ移動する。これにより、アーム部２３と鍔部４４との間の距離は、ストローク部材４１の移動、つまりプローブホルダ２２の移動によって変化する。距離センサ４２は、このプローブホルダ２２の移動にともなって変化する鍔部４４までの距離を検出する。距離センサ４２は、検出した鍔部４４までの距離を電気信号として外部の演算部４５へ出力する。距離センサ４２は、アーム部２３に設けられている孔４６を経由して鍔部４４へ光を照射する。

演算部４５は、距離センサ４２で検出した鍔部４４までの距離、すなわちストローク部材４１の移動量に基づいてプローブホルダ２２が設定荷重で計測対象面１２に接しているか否かを判断する。具体的には、ストローク部材４１の移動量は、プローブホルダ２２とアーム部２３との間の距離、すなわち移動方向における移動量に相関する。そして、このストローク部材４１の移動量は、シート部材２４の変形量にも相関する。シート部材２４は可撓性を有している。そのため、例えば弾性係数などのシート部材２４の変形特性を予め取得しておくことにより、ストローク部材４１の移動量から、シート部材２４の変形にともなう反力によってプローブホルダ２２を計測対象面１２に押し付ける荷重を算出することができる。このように、演算部４５は、プローブホルダ２２を押し付ける荷重を、シート部材２４の変形量に相関する値として、ストローク部材４１の移動量に変換して取得する。そして、演算部４５は、この距離センサ４２で検出したストローク部材４１の移動量に基づいて、プローブホルダ２２が設定荷重で計測対象面１２に押し付けられているか否かを判断する。演算部４５は、プローブホルダ２２が設定荷重で計測対象面１２に押し付けられるように、図示しないステージアームを駆動し、アーム部２３の位置を制御する。

一実施形態では、プローブ２１が固定されているプローブホルダ２２は、アーム部２３に対して相対的に移動する。そして、このプローブホルダ２２とアーム部２３との間は、可撓性の材料で形成されたシート部材２４によって接続されている。シート部材２４は、可撓性を有しているため、アーム部２３が計測対象面１２に接することにより容易に変形する。そのため、シート部材２４のアーム部２３とは反対側の端部に設けられているプローブホルダ２２は、シート部材２４の変形によって複雑かつ傾斜している計測対象面１２に沿って接する。さらに、プローブホルダ２２は、可撓性のシート部材２４によって変形の際に反力を受ける。そのため、プローブホルダ２２は、安定した荷重によって計測対象面１２に接する。したがって、多軸のロボットや複雑な制御を必要とすることなく、複雑かつ傾斜した計測対象面１２における電界および磁界を容易に計測することができる。

また、一実施形態では、シリコン系の樹脂で形成されたプローブホルダ２２のホルダ本体２６は、計測対象面１２と対向する面側にスリット３１を有している。スリット３１を形成することにより、計測対象面１２に接するプローブホルダ２２に力が加わっても、プローブホルダ２２の変形はこのスリット３１に逃がされる。したがって、計測対象面１２におけるプローブホルダ２２の滑りが低減され、精度の高い電界および磁界の計測を行なうことができる。

一実施形態では、シート部材２４は、アーム部２３側が移動方向に対して垂直にビス３２で固定され、プローブホルダ２２側が移動方向に対して平行にビス２９で固定されている。これにより、シート部材２４の無用な変形やねじれなどが低減される。したがって、シート部材２４に支持されているプローブホルダ２２の姿勢を安定させることができる。

一実施形態では、ストローク部材４１の移動量を検出することにより、シート部材２４の変形量を検出し、シート部材２４によってプローブホルダ２２が計測対象面１２に押し付けられる荷重を算出している。したがって、ストローク部材４１の移動量を検出するという簡単な処理でプローブホルダ２２を計測対象面１２に押し付ける荷重を制御することができる。

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
一実施形態では、シート部材２４は、アーム部２３側を移動方向と垂直にビス３２で固定し、プローブホルダ２２側を移動方向と平行にビス２９で固定する例について説明した。しかし、この関係は逆でもよい。すなわち、シート部材２４は、アーム部２３側を移動方向に対して平行に固定し、プローブホルダ２２側を移動方向に対して垂直に固定してもよい。また、シート部材２４とアーム部２３またはプローブホルダ２２とを固定する締結部材は、ビスに限らず、互いに固定可能であれば任意の締結部材を用いることができる。

一実施形態では、検出部４０は、距離センサ４２でストローク部材４１の鍔部４４までの距離を検出する例を説明した。しかし、この構成は一例である。すなわち、検出部４０は、シート部材２４の変形量を直接検出する構成でもよく、プローブホルダ２２が計測対象面１２に接する荷重を直接検出する構成でもよい。また、ストローク部材４１に設けられている鍔部４４の位置、鍔部４４までの距離の検出手法などは、ストローク部材４１の移動量を検出するという目的が達成できるのであれば任意の構成とすることができる。

一実施形態では、４枚のシート部材２４でアーム部２３とプローブホルダ２２とを接続する例について説明した。しかし、シート部材２４は、３枚以上であれば任意の枚数としてもよい。

図面中、１０は電磁界計測装置、１１は対象物、１２は計測対象面、２１はプローブ、２２はプローブホルダ、２３はアーム部、２４はシート部材、３１はスリット、４０は検出部（検出手段）を示す。

Claims (7)

1. 対象物の電界および磁界を計測する電磁界計測装置（１０）であって、
   前記対象物（１１）の計測対象面（１２）における電界および磁界を検出するプローブ（２１）と、
   前記プローブ（２１）が固定されている円環形状のプローブホルダ（２２）と、
   移動可能なステージアームに接続され、前記プローブホルダ（２２）に対して相対的に移動するアーム部（２３）と、
   可撓性の材料で形成され、前記アーム部（２３）と前記プローブホルダ（２２）との間を接続するシート部材（２４）と、
   を備える電磁界計測装置。
2. 前記プローブホルダ（２２）は、シリコン系の樹脂で形成され、前記計測対象面（１２）と対向する端部に径方向の中心から径方向へ放射状に形成されているスリット（３１）を有する請求項１記載の電磁界計測装置。
3. 前記シート部材（２４）は、一方の端部が前記プローブホルダ（２２）と前記アーム部（２３）とが相対的に移動する移動方向に対して平行に固定されるとともに、他方の端部が前記移動方向に対して垂直に固定されている請求項１または２記載の電磁界計測装置。
4. 前記アーム部（２３）に設けられ、前記プローブホルダ（２２）が前記計測対象面（１２）に接しているか否かを検出する検出手段（４０）をさらに備える請求項１から３のいずれか一項記載の電磁界計測装置。
5. 前記検出手段（４０）は、前記プローブホルダ（２２）に加わる荷重が予め設定した設定荷重であることを検出する請求項４記載の電磁界計測装置。
6. 前記検出手段（４０）は、前記プローブホルダ（２２）の移動量から前記プローブホルダ（２２）に加わる荷重を検出する請求項５記載の電磁界計測装置。
7. 前記シート部材は、前記移動方向を軸とする周方向へ少なくとも３枚以上に分割されている請求項１から６のいずれか一項記載の電磁界計測装置。

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