JP2017527809A - 測定対象物の支承面上に載置する測定装置 - Google Patents

Abstract

測定対象物（２）の測定変量を測定するために測定装置（１）を支承する測定対象物（２）の表面上に載置される際に一方で小型の構造と他方で極めて高い安定性を特徴とする測定装置（１）であって、少なくとも３つの突出した接触面（４）を備え、それらの接触面の中心点が円に沿って実質的に均等に配置されていて測定装置（１）を測定対象物（２）の表面上に載置する際にその表面に前記接触面が接合するとともにその表面によって支承される。接触面（４）のうちの第１のものが測定対象物（２）の表面温度を測定するための温度センサ（８）を備え、他方接触面（４）のうちの第２および第３のものはそれぞれ別の測定変量を測定するように設定される。【選択図】図１

Description

この発明は、測定対象物の測定変量を測定するために測定装置を支承する測定対象物の表面上に載置可能な測定装置に関する。

測定対象物の特定の測定変量を測定するために測定対象物の表面上に載置される測定装置は基本的に周知である。例えばドイツ国特許出願公開第４３２２８２５号Ｃ１明細書によって測定変量を感知する対象物のための固定部材が開示されており、それが平坦あるいは湾曲した物体の磁性化可能な表面上に磁力によって固定可能とされる。そのためプランジャ形状のポールシューが摺動可能に設けられ、従ってそのポールシューが固定部材の接合に際して磁力によって載置面に対して推動される。前記のポールシューは振動量および／または加速量を感知するために設計することができるが、温度等その他の測定変量を感知するように設計することも可能である。

さらに特開平０７−１３９９９４号公報によって、３つの接合面によって測定対象物の表面上に載置可能であり一時的に測定対象物上に固定することができる振動測定装置が知られている。この振動測定装置の内部には３個の振動センサが設けられ、それらが相互に直交する方向内の各振動をそれぞれ検出することができる。磁力固定装置を備えた別の振動測定装置が特開平０２−００８７１５号公報によって開示されている。

さらにドイツ国特許出願公開第１０２０１００５６４６６号Ａ１明細書によれば、２個の振動センサと１個の温度センサを含んでいてそれらがそれらのために設定された測定対象物の測定箇所上に測定ボルトを使用して連結されるように構成されるものの、測定対象物の支承面上に載置するようには構成されていない、振動測定装置が開示されている。

前述した先行技術の観点から本発明の目的は、一方で小型の構造を特徴とするとともに、他方で測定対象物の測定変量を測定するために測定対象物の表面上に測定装置が載置された際の可能な限り高い設置安定性を特徴とする測定装置を提供することにある。

前記の課題は請求項１の特徴を有する測定装置によって解決される。従属請求項の対象は好適な構成形態である。

本発明によれば、測定装置が少なくとも３つの突出した接触面を備え、それらの接触面の中心点が仮想の円に沿って均等に配置されていて測定装置を測定対象物の表面上に載置する際にその表面に前記接触面が接合するとともにその表面によって支承される。言い換えると、それぞれ隣接する２つの接触面の中心点が実質的に１２０°の離間角度を有する。それによって前記３つの接触面が測定装置を担持あるいは支承する三脚のように作用しそれが理論的に極めて安定した状態を保証することから、測定装置に対して高い安定性が提供される。三脚の安定性は土台の平坦性および形状に関して比較的に寛容であるため、特に凹凸のある表面上への測定装置の載置に際して三脚の方式による接触面の構成が測定装置の安定性に対して好適に作用する。さらに、接触面が相互に等距離であることが好適であり、すなわち接触面の離間距離が直線上において実質的に均等になる。そのことは例えば、全ての接触面が均等な形状および寸法を有するようにしさらに特に全ての接触面を円形でかつ等しい直径を有するように形成することによって簡便な方式で実現することができる。

さらに、本発明によれば接触面のうちの第１のものが測定対象物の表面温度を測定するための温度センサを備え、他方接触面のうちの第２および第３のものはそれぞれ別の測定変量を測定するように設定されていて、それによって本発明に係る測定装置が極めて省スペース型に構成される。特に、測定対象物の温度を検出するための温度測定装置の温度センサは通常その温度センサが接触し得る測定対象物の表面上に適宜なスペースを確保する必要があるため、測定装置の接触面への温度センサの統合が著しい省スペースにつながる。従って例えば、温度センサを測定装置のケーシングから突立されることが不要となる。本発明に係る測定装置によれば、それぞれ別の測定変量を測定するために他の両方の接触面を設けることによって省スペース化がさらに効果的に高められる。さらに三脚方式の接触面の構成に伴って、三脚の高い安定性のため接触面あるいは温度センサと測定対象物の表面との良好な接触とそれに応じた測定すべき測定変量の確実な検出が保証される。そのため磁力固定装置を使用して測定装置を測定対象物上に固定するかあるいは測定装置が少なくとも１個の磁石を備えるようにすることができ、従って磁石によって発生する磁力を利用して測定装置を測定対象物の表面上に固定することができる。

本発明に係る測定装置の好適な実施形態によれば、第２の接触面が測定対象物の振動を測定するための第１の振動測定装置の一部である。そのため測定装置が少なくとも１個の振動センサあるいは加速度センサを備えることができる。そのセンサは１つの方向、通常は測定対象物の表面に対して垂直方向の振動を測定する短軸振動センサとするか、または相互に直交する３つの方向の振動を測定する三軸振動センサとすることができ、通常は前記３方向のうちの１つが測定対象物の表面に対して垂直方向となる。

加速度センサは、例えば周知のマイクロメカニカル（ＭＥＭＳ）加速度センサあるいは圧電式加速度センサ等の任意の加速度センサとすることができる。

機械内部に発生する周波数は殆どの場合０Ｈｚないし４０ｋＨｚの範囲であるため、第１の振動センサは０Ｈｚないし１ｋＨｚの範囲の振動を検出するための加速度センサとすることが極めて好適である。例えば第１の振動測定装置あるいは加速度センサは、３つの空間方向における直線振動を測定することができるとともに０Ｈｚないし１ｋＨｚの範囲の加速度検出に極めて適している三軸振動センサを備えることができ、従って垂線、すなわち地心への垂線までの角度をそれによって判定することも可能になる。このことは例えば、測定対象物上における測定点を検出あるいは確認するため、または測定方向から機械の方向への測定値の座標変換のために好適である。

第３の接触面は、第１の振動センサによって測定される測定対象物の振動よりも高周波である測定対象物の振動を測定するための第２の振動測定装置の一部とすることが極めて好適である。この高周波の加速度センサは、ＭＥＭＳモジュールあるいは圧電式加速度センサとするか、またはＭＥＭＳモジュールあるいは圧電式加速度センサを含むことができ、それが１つの空間方向のみで測定するものであって２２ｋＨｚあるいはそれ以上の共振周波数を有していて衝撃波センサとして適するものとし得る。その種の衝撃波は機械的に損傷した領域の動作、例えばローリング部材がベアリングの内側あるいは外側リングに衝突することによって発生する。別の好適な実施形態において第１の振動センサおよび／または第２の振動センサが、地心への垂線に対する方向を判定するように構成あるいは設定されるＭＥＭＳモジュールを備える。

各接触面にそれぞれ少なくとも１個の磁石を設けることが好適であり、その際磁石から作用する磁力によって測定装置を測定対象物の表面上に固定することができる。それによって簡便かつ低コストに製造可能な固定装置が達成され、加えてそれが迅速かつ容易な測定対象物上への測定装置の取り付けおよび取り外しを可能にする。さらに、好適には全て同様あるいは同じ大きさの磁力を発生させるマグネットの配置ならびにそれによって達成される均一な磁性引力によって、３つの接触面のうちの個別の各接触面の測定対象物への機械的に安定した接合が保証される。それらの磁石は永久磁石とすることが好適であるが、同様に電磁石とすることもできる。

磁石のうち少なくとも１個を可動式に構成することが極めて好適である。その種の磁石は強度に凹凸が有るあるいは不規則形状に形成された測定対象物の表面にも適合することができ、それによって最大限可能な測定対象物上における測定装置の圧接力とそれに伴った最善の測定対象物の表面上への接触面の接触を達成することができる。測定対象物の表面上への接触面の良好な接触も、測定装置によって実行される測定の誤差が少なくなるとともに全体的に信頼性が高くなるため、測定装置の動作に好適に寄与する。

本発明に係る測定装置は、少なくとも１個のプロセッサ、および／または少なくとも１個のデータメモリ、および／または少なくとも１個のデータ伝送用のインタフェース、および／または少なくとも１個の電源、および／または少なくとも１個の電源用接続部を備えることができる。測定装置がプロセッサを有する場合、計測された測定変量の測定データを独自に後処理あるいは評価することができる。他方、測定装置がプロセッサに代えてデータメモリを備える場合、計測された測定データをデータメモリ内に記憶して後の時点でそのデータメモリから再び読み出すことができる。プロセッサとデータメモリの両方を備える測定装置の場合、測定データをプロセッサによって独自に処理して処理された測定データを後に読み出すためにデータメモリ内に記憶するか、または測定データを処理せずに後の処理あるいは読み出しのためにデータメモリ内に暫定的に記憶することができる。測定データを別の機器に伝送し得るようにするために、インタフェースを使用して測定装置をデータ集積器、上位配置されたコンピュータ、ラップトップあるいはノートブックパソコン、スマートフォン、インターネットあるいはその他の任意のコンピュータネットワークと結合することができる。加えて、インタフェースを介して測定装置を制御可能に構成することができ、その際インタフェースを介して外部の制御命令を受信するように構成することができる。さらに、測定装置が内部電源を備えるかまたは電源用接続部を介して外部電源と接続可能にすることができる。測定装置の内部電源として電池あるいは充電池が適しており、他方電源用接続部としては接続ソケットあるいは接続ケーブルを備えることができる。

測定装置が少なくとも１個のインタフェースを備える場合、それをケーブル接続によるデータ伝送あるいは無線式のデータ伝送用のインタフェースに係るものとすることができる。その際ケーブル接続によるインタフェースは、差し込み接続として、特にＵＳＢインタフェースとして構成することができる。しかしながら一般的には、その他の任意のケーブル接続によるインタフェースを設けることもでき、例えばＲＳ−２３２規格のシリアルインタフェースとすることができる。他方、無線式のデータ伝送のためのインタフェースは市販のモジュールによって実現することができる。例えば、ワイヤレスＵＳＢ規格、あるいはブルートゥース（登録商標）と称される無線技術による機器間の短距離データ伝送用の工業規格ＩＥＥＥ８０２．１５．１に従った無線式のデータ伝送を備えることができる。その場合インタフェースがアンテナユニットを備える。

次に、好適な実施例を記述に基づいて本発明を以下詳細に説明する。

本発明に係る測定装置を示した概略断面図である。 図１に示された測定装置の下面を示した説明図である。 図１に示された測定装置の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図１に示された測定装置の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。

図１には本発明に係る測定装置１が断面図で示されている。図１において測定装置１は、測定されるものであってすなわち測定対象物として機能する機械２の不均質な表面上に載置される。図２には測定装置１が下面に向かった視線方向で示されており、その下面が図１において機械２の表面と対面している。加えて、図３には図１の線Ａ−Ａに沿った測定装置１の断面が示されており、さらに図４には図１の線Ｂ−Ｂに沿った測定装置１の断面が示されている。

図１および図２から明らかなように、測定装置１は平板状で緩やかな円錐台形状を有するゴム外殻３を備える。機械２上に測定装置１を載置する際に機械２に対面する側である下面には、仮想円上に均等に配分されていてそれぞれ平坦な接触面を有する３体の突出した脚部４が設けられ、図１に示されるように測定装置１が機械２の表面上に載置された際に前記接触面が機械２の表面と接触する。さらに、ゴム外殻３の内部において脚部４が配分される仮想円と同心であって図２の視線方向で見て前記３体の脚部４を包囲する円形の内部構造要素５に沿って側方に、それぞれ磁極７を有する３個の磁石６がフランジ付けされる。構造要素５の内部に存在する突出した脚部４と構造要素５の外側に配置された磁石６の両方が図２の視線方向で見て構造要素５の中心点から半径方向に延在する仮想直線が中央を連通するような方式で、３個の磁石のうちの１個がそれぞれ１体の脚部４に対して配置される。

脚部４のうち１体のものの接触面が温度センサ８を備え、それが図１に示されるように測定装置１が機械２上に載置された状態において測定装置１の表面と接合する。温度センサ８が脚部４内あるいはそれの接触面内に内蔵されるため、機械２の表面温度を測定するために温度センサ８が測定装置１のゴム外殻３の外側に突立して機械２に接合する必要が無くなり、従ってコンパクトな測定装置１の構造が達成される。さらに、測定装置の他の両方の脚部４あるいは接触面にはそれぞれ加速度センサが配置され、その際図４に示されるように加速度センサのうちの１個がＭＥＭＳモジュール９によって構成され、他方の加速度センサは圧電式加速度センサ１０として形成される。加えて測定装置１は、図３に示されるようにプロセッサ１１と、電源としての電池１２と、無線通信用のアンテナ１３と、測定装置１を図示されていない外部機器と有線結合するためのＵＳＢインタフェース１４を備える。

測定装置１が仮想円に沿って均等に配分されていてそれぞれ平坦で円形かつ等しい大きさの接触面を有する３体の突出した脚部４を備えるため、脚部４あるいは接触面の中心点が仮想円に沿って等間隔の離間角度をもって配置されるばかりでなく、脚部４あるいは接触面はさらに直線距離においてもいずれも相互に等間隔に離間する。それによって脚部４が測定装置１に対して三脚の安定作用を提供し、それが比較的凹凸のある土台上でも高い安定性を保証する。

従って、測定装置１は図１に示されるような不規則に延在する機械２の表面上においても脚部４の独特な構成のみによって既に確実な安定性を保持する。機械２の表面が磁石６によって引き付けられる金属材料から形成されている場合、磁石６の作用によって安定性がさらに高められる。磁石６によって機械２の表面上に作用する磁力のため、その場合測定装置１が機械２に対して押圧される。それによって脚部４あるいは接触面と機械２の表面の間の確実な接触が保証される。

脚部４と機械２の表面の間の確実な接触は測定装置１によって実行される測定の信頼性のために重要である。すなわち、測定装置１による機械２の表面温度の測定は温度センサ８を備えた測定装置１の脚部４が確実に機械２の表面に接合する場合にのみ正確に行うことができる。同様にＭＥＭＳモジュール９および圧電式加速度センサ１０も、それらに割り当てられた測定装置１の脚部４が機械２の表面に対して確実な接触を有する場合にのみ機械２の振動が脚部４の接触面を介して該当する加速度センサに正確に伝達され得るため、その場合のみ機械２の振動を確実に検出することができる。

使用中において測定装置１は状況に応じて図１に示されるように凹凸のある機械２の表面上に接合し、その表面温度ならびに振動を測定装置１によって測定する必要がある。その際測定装置１は磁石６によって機械２上に引き付けられ、それによって脚部４あるいはそれの表面が図１に示された凹凸のある機械２の表面に対して確実に接触しまた測定装置１が機械２上に強固に接合する。電池１２によって動作のために必要なエネルギーが測定装置１に供給される。

さらに測定装置１はプロセッサ１１に制御されて測定を実行する。その際機械２の表面温度が温度センサ８によって検出され、他方ＭＥＭＳモジュール９と圧電式加速度センサ１０は機械２の振動を検出する。

温度測定と振動測定は全て同時に実行するか、あるいは選択的に個別に、例えば前後して実行することもできる。その後、アンテナ１３を介して図示されていない別の機器に測定されたデータをリアルタイムで伝送するか、またはそのデータを図示されていない中間記憶装置に一時的に記憶して後の時点でＵＳＢインタフェース４を介して読み出すことができる。さらに測定装置１は、それの稼働中において、また特に１つあるいは複数の測定を実行中にアンテナ１３を介して無線式にあるいはＵＳＢインタフェース１４を介して優先式に制御することができる。

１ 測定装置
２ 機械
３ ゴム外殻
４ 脚部
５ 構造要素
６ 磁石
７ 磁極
８ 温度センサ
９ ＭＥＭＳモジュール
１０ 圧電式加速度センサ
１１ プロセッサ
１２ 電池
１３ アンテナ
１４ ＵＳＢインタフェース

Claims (8)

1. 測定対象物（２）の測定変量を測定するために測定装置（１）を支承する測定対象物（２）の表面上に載置可能な測定装置（１）であって、前記測定装置（１）が少なくとも３つの突出した接触面（４）を備え、それらの接触面の中心点が円に沿って実質的に均等に配置されていて測定装置（１）を測定対象物（２）の表面上に載置する際にその表面に前記接触面が接合するとともにその表面によって支承され、接触面（４）のうちの第１のものが測定対象物（２）の表面温度を測定するための温度センサ（８）を備え、他方接触面（４）のうちの第２および第３のものはそれぞれ別の測定変量を測定するように設定されてなる測定装置。
2. 第２の接触面（４）が測定対象物（２）の振動を測定するための第１の振動測定装置（９）の一部である請求項１記載の測定装置（１）。
3. 第３の接触面（４）は、第１の振動センサ（９）によって測定される測定対象物（２）の振動よりも高周波である測定対象物（２）の振動を測定するための第２の振動測定装置（１０）の一部である請求項２記載の測定装置（１）。
4. 第１の振動センサ（９）および／または第２の振動センサ（１０）が、地心への垂線に対する方向を判定するように構成あるいは設定されるＭＥＭＳモジュールを備える請求項２または３記載の測定装置。
5. 各接触面（４）にそれぞれ少なくとも１個の磁石（６）を設け、その際磁石（６）から作用する磁力によって測定装置（１）を測定対象物（２）の表面上に固定する請求項１ないし４のいずれかに記載の測定装置（１）。
6. 磁石（６）のうち少なくとも１個を可動式に構成する請求項５記載の測定装置（１）。
7. 少なくとも１個のプロセッサ（１１）、および／または少なくとも１個のデータメモリ、および／または少なくとも１個のデータ伝送用のインタフェース（１３，１４）、および／または少なくとも１個の電源（１２）、および／または少なくとも１個の電源用接続部を備える請求項１ないし６のいずれかに記載の測定装置（１）。
8. 少なくとも１個のインタフェース（１３，１４）をケーブル接続によるデータ伝送用あるいは無線式のデータ伝送用に設けてなる請求項７記載の測定装置（１）。

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