JP2019066352A - 振動検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】例えば、より不都合の少ない新規な構成を備えた振動検出装置を得る。【解決手段】実施形態の振動検出装置は、例えば、筐体と、振動センサと、回路基板と、配線部材と、を備える。振動センサは、筐体内に収容される。回路基板は、筐体内に収容され、回路基板には、少なくとも振動センサの検出信号を処理する電気部品が設けられる。配線部材は、可撓性を有し、振動センサと回路基板とを電気的に接続し、筐体内で振動センサとの第一接続部と回路基板との第二接続部との間の少なくとも一つの屈曲部で曲がるとともに当該屈曲部の曲げ形状が変化可能な状態で収容される。【選択図】図2
Description
本実施形態は、振動検出装置に関する。
従来、検査対象物に取り付けられた振動センサによって振動を検出する装置が知られている。
この種の振動検出装置では、より不都合の少ない新規な構成が得られれば、有益である。
実施形態の振動検出装置は、例えば、筐体と、振動センサと、回路基板と、配線部材と、を備える。振動センサは、筐体内に収容される。回路基板は、筐体内に収容され、回路基板には、少なくとも振動センサの検出信号を処理する電気部品が設けられる。配線部材は、可撓性を有し、振動センサと回路基板とを電気的に接続し、筐体内で振動センサとの第一接続部と回路基板との第二接続部との間の少なくとも一つの屈曲部で曲がるとともに当該屈曲部の曲げ形状が変化可能な状態で収容される。
以下、振動検出装置の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態の構成(技術的特徴)は、一例である。また、以下に例示される実施形態および変形例には、同様の構成要素が含まれている。以下、同様の構成要素には共通の符号が付与され、重複する説明は省略される。
また、各図には、便宜上、方向を示す矢印が記載されている。方向X、方向Y、および方向Zは、互いに直交している。また、方向Diは、突出部13のベース部12からの突出方向(長手方向)を示し、方向Djは、突出部13(または回路基板31)の厚さ方向を示している。方向Diと方向Djとは互いに直交している。
[実施形態]
図1は、振動検出装置10の斜視図である。図1に示されるように、振動検出装置10は、アタッチメント11、ベース部12、および突出部13を備えている。
図1は、振動検出装置10の斜視図である。図1に示されるように、振動検出装置10は、アタッチメント11、ベース部12、および突出部13を備えている。
アタッチメント11は、検査対象物100の表面100aに接した状態で固定される固定部11aを有している。固定部11aは、方向Zと交差した(例えば直交した)接触面11bを有している。接触面11bは、表面100aに、例えば接着等によって固定され、これにより、アタッチメント11ひいては振動検出装置10が検査対象物100に固定される。アタッチメント11は、ブラケットとも称されうる。方向Zは、第一方向の一例である。
ベース部12は、アタッチメント11に着脱可能に接続される。ベース部12は、方向Zに略一定の高さを有している。ベース部12の形状は、方向Zと交差して広がる扁平な直方体状である。
ベース部12と突出部13とは、略L字状あるいは略V字状に構成されている。突出部13は、ベース部12の長手方向の一端に位置する端部12aから、検査対象物100の表面100aから離れるように突出している。突出部13は、方向Zに対し傾斜している。すなわち突出部13は方向Diに沿って設けられ、かつ、ベース部12側に傾斜している。方向Zと方向Diとは、鋭角を成している。すなわち、方向Diは、方向Zに対して斜めに傾斜している。言い換えると、ベース部12と突出部13とのなす角は鋭角である。突出部13は、略一定の幅および略一定の厚さの扁平な形状を有している。突出部13の形状は、方向Djと交差して広がる扁平な直方体状である。方向Djは、方向Diと直交している。方向Xは、第二方向の一例である。
振動検出装置10は、前面10a、後面10b、天面10c、底面10d、側面10e、上面10f、および端面10gを有している。前面10aは、突出部13の方向Djに対し直交する面である。後面10bは、突出部13の方向Djに直交するもう一つの面である。天面10cは、突出部13の方向Diに直交する面である。底面10dは、方向Zに直交する面であって、検査対象物100の表面100aに略並行な面である。側面10eは、ベース部12および突出部13の側面であり、方向Yに直交する面である。上面10fは、ベース部12の上面であり、方向Zに直交し、底面10dに略並行な面である。端面10gは、ベース部12の側面であって方向Xに直交する面である。
振動検出装置10は、筐体20を備えている。筐体20は、ベースブロック21、フロントケース22、リヤケース23、およびリヤカバー24を有している。ベースブロック21は、側面10eの一部および端面10gを構成している。ベースブロック21は、ベース部12の一部を構成している。フロントケース22は、前壁22a、天壁22b、および側壁22cを有している。前壁22aは、前面10aを構成している。天壁22bは、天面10cを構成している。また、側壁22cは、側面10eの一部を構成している。リヤケース23は、後壁23aを有している。リヤケース23は、突出部13の一部を構成している。後壁23aは、後面10bを構成している。リヤカバー24は、上面10fを構成している。リヤカバー24は、ベース部12の一部および突出部13の一部を構成している。筐体20は、内部に部品を収容する空間を構成している。
ベースブロック21とフロントケース22とは、ねじやリベットのような結合具25によって結合されている。
図2は、図1のII−II断面図である。図2に示されるように、前壁22aは、方向Djに沿う略一定の厚さを有し、方向Diおよび方向Yに沿って延びている。後壁23aは、前壁22aと方向Djに離間し、方向Djに沿う略一定の厚さを有し、方向Diおよび方向Yに沿って延びている。天壁22bは、方向Djに沿う略一定の厚さを有し、方向Diおよび方向Yに沿って延びている。リヤカバー24は、後面10bと上面10fとの間を接続する境界面10hを構成している。リヤカバー24の厚さは、前壁22aや、後壁23a、天壁22b、側壁22cの厚さと略同じである。また、ベースブロック21の方向Zに沿う厚さは、前壁22aや、後壁23a、天壁22bの厚さよりも厚い。
前壁22a、後壁23a、天壁22b、側壁22c、リヤカバー24、およびベースブロック21によって囲まれた室20a内には、基板アセンブリ30や、フレキシブルプリント配線板40、振動センサ50等の部品が収容されている。
ベースブロック21には、方向Zに沿って延びた開口部21aが設けられている。開口部21aは、室20a内に向けて開放された有底の凹部であってもよいし、ベースブロック21を方向Zに略沿って貫通した貫通孔であってもよい。
基板アセンブリ30は、回路基板31、増幅部32、コネクタ33、および外部接続コネクタ34を有している。増幅部32、コネクタ33、および外部接続コネクタ34は、回路基板31に例えばはんだ付け等によって固定されている。
回路基板31は、方向Djに沿う略一定の厚さを有し、方向Diおよび方向Yに沿って延びている。すなわち、回路基板31は、突出部13内に、接触面11bと交差した方向(本実施形態では方向Di)に延びた姿勢で収容されている。なお、回路基板31の一部は、ベース部12内に収容されてもよい。回路基板31は、不図示のクッション部材を介して後壁23aに固定されている。回路基板31は、前壁22aと面した前面31aと、後壁23aと面した後面31bと、を有している。また、回路基板31は、ベースブロック21に近接した端部31cと、天壁22bに近接した端部31dと、を有している。
増幅部32は、端部31cと端部31dとの間の、回路基板31の方向Diにおける中間部において、前面31aに実装されている。増幅部32は、カバー32aに覆われた状態で、回路基板31に固定されている。増幅部32には、振動センサ50の検出信号を増幅する回路が含まれている。増幅部32は、振動センサ50の検出信号を増幅処理する電気部品の一例である。
コネクタ33は、回路基板31の端部31cにおいて、前面31aに実装されている。コネクタ33には、フレキシブルプリント配線板40の第二端部40bが挿入されている(装着される)。コネクタ33の導体(不図示)は、フレキシブルプリント配線板40の内部の導体(配線、不図示)と回路基板31の導体(配線、不図示)とを電気的に接続する。
外部接続コネクタ34は、回路基板31の端部31dにおいて、前面31aに実装されている。天壁22bの、外部接続コネクタ34に対して天面10c側には、貫通孔22b1(開口部)が設けられている。外部接続コネクタ34には、貫通孔22b1を貫通したコネクタ(不図示)が装着される。
フレキシブルプリント配線板40は、複数の配線パターン(導体、不図示)と、当該複数の配線パターンを覆う絶縁層(不図示)と、を有している。フレキシブルプリント配線板40は、配線部材の一例である。
フレキシブルプリント配線板40は、第一端部40aと、第二端部40bとの間で屈曲しながら延びている。第一端部40aは、方向Zに沿って延びた状態で、ベースブロック21に設けられた有底の凹部としての開口部21a内に挿入されている。第一端部40aは、振動センサ50が実装された状態で、当該開口部21a内に挿入された状態でベースブロック21に接着剤や封止剤等によって固定されている。すなわち、開口部21a内で、振動センサ50の周囲は、接着剤や封止剤で覆われ、動かないように固定されるとともに、周囲の接着剤や封止剤によって、振動センサ50への振動の伝達が抑制されている。第一端部40aは、第一接続部の一例である。第二端部40bは、方向Diに沿って延びた状態で、コネクタ33に装着されている。第二端部40bは、第二接続部の一例である。図2に示される方向Yに沿った視線では、第一端部40aが延びる方向Zと、第二端部40bが延びる方向Diとは、斜めに交差している。第一端部40aが延びる方向Zは、第三方向の一例でもある。なお、第一端部40aは、方向Zとは異なる方向に延びてもよい。第二端部40bが延びる方向Diは、第四方向の一例である。
フレキシブルプリント配線板40は、可撓性および弾性を有し、第一端部40aと第二端部40bとの間で、弾性的に屈曲した状態で、設けられている。フレキシブルプリント配線板40は、第一端部40aと中間部40cとの間の第一屈曲部40d、および中間部40cと第二端部40bとの間の第二屈曲部40eとの二箇所で、S字状あるいはクランク状に屈曲している。すなわち、第一屈曲部40dおよび第二屈曲部40eにおいて、フレキシブルプリント配線板40は、互いに逆方向に曲がっている。このように、フレキシブルプリント配線板40は、互いに逆方向に曲がった二箇所の屈曲部(第一屈曲部40dおよび第二屈曲部40e)を含んでいる。
また、少なくとも第一屈曲部40dおよび第二屈曲部40eの近傍では、フレキシブルプリント配線板40と筐体20(ベースブロック21、前壁22a、リヤカバー24)との間に、隙間が設けられている。すなわち、フレキシブルプリント配線板40は、第一屈曲部40dおよび第二屈曲部40eにおけるフレキシブルプリント配線板40の曲げ形状(位置や、曲率半径等)が変化可能となる状態で、筐体20の室20a内に収容されている。
アタッチメント11は、接触面11bを有した固定部11aと、ベースブロック21と接続される雄ねじ部11cと、を有している。接触面11bは、方向Zと交差している(直交している)。固定部11aは円盤形状であって方向Zに直交する。雄ねじ部11cは、固定部11aの中央部から方向Zに突出する。ベースブロック21には、雄ねじ部11cと噛み合う雌ねじ部21bが設けられている。雄ねじ部11cおよび雌ねじ部21bは、接続部とも称されうる。雄ねじ部11cに対して雌ねじ部21bすなわち筐体20を回転させることにより、筐体20がアタッチメント11に装着された状態と、筐体20がアタッチメント11から離脱した状態とを、切り替えることができる。
図3は、基板アセンブリ30、フレキシブルプリント配線板40、および振動センサ50の斜視図である。図3に示されるように、回路基板31は、四角形状(長方形状)の板状である。回路基板31の四隅には、当該回路基板31を後壁23aと固定するねじ等の結合具(不図示)を通す貫通孔31eが設けられている。
増幅部32のカバー32aは、方向Diに薄い扁平な直方体状である。増幅部32は、回路基板31の前面31aの略中央部に位置されている。
コネクタ33には、フレキシブルプリント配線板40の第二端部40bが、挿入された状態で装着されている。
また、フレキシブルプリント配線板40の第一端部40aにおいて、振動センサ50は、フレキシブルプリント配線板40の表面40fに例えばはんだ付け等によって実装されている。振動センサ50としては、例えば、圧電振動センサや、MEMS(micro electro mechanical systems)振動センサ、3軸加速度センサ等、種々の形式のセンサを採用することができる。なお、振動センサ50は、表面40fとは反対側の表面40gに実装されてもよい。
図4は、ベースブロック21の斜視図である。図4に示されるように、ベースブロック21には、方向Zに沿って延びる複数の開口部21aが設けられている。また、ベースブロック21には、結合具25の雄ねじ部(不図示)が挿入されて噛み合う雌ねじ部21cが設けられている。開口部21aは、ベースブロック21における振動の伝播を抑制する。
以上、説明したように、本実施形態では、例えば、フレキシブルプリント配線板40(配線部材)は、可撓性を有し、振動センサ50と回路基板31とを電気的に接続し、筐体20内で第一端部40a(第一接続部)と第二端部40b(第二接続部)との間の第一屈曲部40dおよび第二屈曲部40eで曲がるとともに第一屈曲部40dおよび第二屈曲部40eの曲げ形状が変化可能な状態で収容されている。よって、本実施形態によれば、例えば、回路基板31を含む基板アセンブリ30に慣性等による振動が生じた場合にあっても、当該振動がフレキシブルプリント配線板40の第一屈曲部40dあるいは第二屈曲部40eの曲げによって緩和されるため、振動センサ50に伝わり難くなる。よって、本実施形態によれば、例えば、回路基板31を含む基板アセンブリ30の慣性による振動が振動センサ50による振動の検出に影響を及ぼすのを抑制することができる。なお、屈曲部は一箇所であってもよいし、三箇所以上であってもよい。
また、本実施形態では、例えば、突出部13は、接触面11bと交差した方向(方向Di)に延びた姿勢で回路基板31を収容し、接触面11bから離れるようにベース部12から突出している。仮に、筐体20の回路基板31を収容した部位が、検査対象物100に取り付けられた状態で検査対象物100に沿って長く延びるような構成である場合、検査対象物100の表面100a、すなわち振動検出装置10の被取付面に、振動検出装置10を装着するために比較的広い領域が必要となる。この点、本実施形態によれば、例えば、検査対象物100の表面100aのより狭い領域に振動検出装置10を取り付けることができるため、振動検出装置10の取付位置(検出位置)の自由度をより高めることができ、ひいては振動の検出が必要な位置や振動の検出により適した位置に振動検出装置10を取り付けやすくなるといった効果が得られる。
また、本実施形態では、例えば、突出部13は、方向Z(および方向X)に対し傾斜した方向Diに突出している。言い換えると、突出部13は、ベース部12から、方向Zと方向Xとの間の方向Diに突出している。よって、本実施形態によれば、例えば、突出部13が方向Zに沿って突出した構成に比べて、突出部13の重心Cg1(図2)を方向Zに沿って接触面11bにより近付けることができる。これにより、接触面11b(の方向Xの中央位置)を支点とするベース部12の重心Cg1のモーメントアームをより短くすることができるため、突出部13の慣性による振動をより小さくすることができ、ひいては、突出部13の慣性による振動が振動センサ50による振動の検出に影響を及ぼすのを抑制することができる。方向Diと方向Zとの狭い方の角度は、例えば、0°以上45°以下である。
また、本実施形態では、例えば、また、突出部13は、ベース部12の方向Xの端部から、方向Zに対して傾斜した方向Diへ突出している。よって、本実施形態によれば、例えば、突出部13がベース部12の中央部から方向Diへ突出した構成と比べて、突出部13の重心Cg1(図2)を接触面11bにより近付けることができる。これにより、接触面11b(の方向Xの中央位置)を支点とするベース部12の重心Cg1のモーメントアームをより短くすることができるため、突出部13の慣性による振動をより小さくすることができ、ひいては、突出部13の慣性による振動が振動センサ50による振動の検出に影響を及ぼすのを抑制することができる。なお、突出部13がベース部12から突出する位置は、ベース部12の方向Xの端部には限定されず、ベース部12の方向Xの中央部から当該方向Xにずれていればよく、例えば、端部と中央部との間の位置や、端面10g側の端部と中央部との間の位置あるいは端面10g側の端部、であってもよい。ただし、突出部13がベース部12の方向Xの中央部と端面10g側の端部との間の位置、あるいは端面10g側の端部、から突出する場合、突出部13は中央部に近付く方向に斜めに突出する。
また、本実施形態では、例えば、フレキシブルプリント配線板40は、第一端部40aと第二端部40bとの間で弾性的に曲げられた状態で筐体20内に収容されている。よって、本実施形態によれば、例えば、回路基板31を含む基板アセンブリ30に慣性等による振動が生じた場合にあっても、当該振動が第一屈曲部40dあるいは第二屈曲部40eの弾性変形によって緩和され、振動センサ50に伝わり難くなる。なお、弾性を有した配線部材は、フレキシブルプリント配線板40には限定されない。
また、本実施形態では、例えば、フレキシブルプリント配線板40の振動センサ50が実装される第一端部40aが延びる方向Zと、フレキシブルプリント配線板40の回路基板31と接続される第二端部40bが延びる方向Diとが、斜めに交差している。フレキシブルプリント配線板40にあっては、当該フレキシブルプリント配線板40が延びる方向の振動成分が、最も伝達されやすい。ここで、仮に、回路基板31と接続されている第二端部40bが延びる方向と、振動センサ50が接続されている(実装されている)第一端部40aが延びる方向とが同じであったとすると、第二端部40bから比較的大きな振動成分が第一端部40aに伝達され、回路基板31を含む基板アセンブリ30の慣性による振動が振動センサ50による振動の検出に影響を及ぼす虞がある。この点、本実施形態によれば、振動センサ50が実装される第一端部40aが延びる方向Zと、回路基板31と接続される第二端部40bが延びる方向Diとが、斜めに交差している。よって、第一端部40aには、主として、第二端部40bで入力された方向Diの振動の、方向Zと方向Diとの角度差によって直交分解された方向Zに沿う成分、すなわち、方向Diの振動よりも振幅の小さい振動が、伝達される。よって、本実施形態によれば、例えば、回路基板31を含む基板アセンブリ30の慣性による振動が振動センサ50による振動の検出に影響を及ぼすのを抑制することができる。
また、本実施形態では、例えば、回路基板31と振動センサ50とを電気的に接続する配線部材は、フレキシブルプリント配線板40である。よって、本実施形態によれば、例えば、厚さが比較的薄いフレキシブルプリント配線板40を有することにより、配線部材を収容するスペースをより小さくすることができ、筐体20ひいては振動検出装置10をよりコンパクトに構成することができる。
また、本実施形態では、例えば、振動センサ50は、フレキシブルプリント配線板40の表面40fに実装されている。よって、本実施形態によれば、例えば、振動センサ50を比較的容易に実装することができるとともに、振動センサ50を有した構成をより小さいあるいはより簡素な構成として実現することができる。
図5は、実施形態の変形例の基板アセンブリ30A、フレキシブルプリント配線板40、および振動センサ50の斜視図である。図5に示されるように、本変形例では、回路基板31の後面31bにおいて、接触面11bからより遠い端部31dよりも、接触面11bにより近い端部31cに近い位置に、電池35のような比較的重い電気部品が実装されている。このような構成によれば、例えば、基板アセンブリ30Aの重心Cg2を、端部31dよりも端部31cに近付け、ひいては接触面11bにより近付けることができる。よって、本変形例によれば、突出部13の慣性による振動が振動センサ50による振動の検出に影響を及ぼすのを抑制することができる。なお、本変形例では、回路基板31の後面31bには、MPU(micro controller unit)等のコントローラ36が実装されている。コントローラ36は、増幅機能の他、検出信号から電気信号や検出値(データ)を得る機能を有している。また、回路基板31には、不図示の不揮発性メモリが実装されうる。この場合、コントローラ36は、不揮発性メモリへのデータの書き込みや不揮発性メモリからのデータの読み出しを実行できる。また、コントローラ36は、外部接続コネクタ34(図2,3等)を介して外部装置とのデータの授受等を実行することができる。コントローラ36は、検出信号に種々の処理を施すことが可能な電気部品の一例である。なお、電池35は、回路基板31とは別に、例えばベース部12(ベースブロック21)内に収容されてもよい。
以上、本発明の実施形態や変形例を例示したが、上記実施形態や変形例は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態や変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。これら実施形態や変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、各実施形態や各変形例の構成や形状は、部分的に入れ替えて実施することも可能である。また、各構成や形状等のスペック(構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等)は、適宜に変更して実施することができる。
例えば、配線部材は、フレキシブルプリント配線板40には限定されず、フレキシブルフラットケーブルや、複数のケーブルのような、可撓性(柔軟性)を有した他の配線部材であってもよい。
10…振動検出装置、11b…接触面、12…ベース部、13…突出部、20…筐体、
31…回路基板、32…増幅部(電気部品)、36…コントローラ(電気部品)、40…フレキシブルプリント配線板(配線部材)、40a…第一端部(第一接続部)、40b…第二端部(第二接続部)、40d…第一屈曲部(屈曲部)、40e…第二屈曲部(屈曲部)、40f…表面、50…振動センサ、100…検査対象物、Z…方向(第一方向および第三方向)。
31…回路基板、32…増幅部(電気部品)、36…コントローラ(電気部品)、40…フレキシブルプリント配線板(配線部材)、40a…第一端部(第一接続部)、40b…第二端部(第二接続部)、40d…第一屈曲部(屈曲部)、40e…第二屈曲部(屈曲部)、40f…表面、50…振動センサ、100…検査対象物、Z…方向(第一方向および第三方向)。
Claims (8)
- 筐体と、
前記筐体内に収容された振動センサと、
前記筐体内に収容され、少なくとも前記振動センサの検出信号を処理する電気部品が設けられた回路基板と、
前記振動センサと前記回路基板とを電気的に接続し、前記筐体内で前記振動センサとの第一接続部と前記回路基板との第二接続部との間に少なくとも一つの屈曲部を有した、可撓性の配線部材と、
を備えた、振動検出装置。 - 検査対象物と接触する接触面を備え、
前記筐体は、
前記振動センサを収容したベース部と、
前記回路基板の少なくとも一部が前記接触面と交差した方向に沿って収容され、前記ベース部から突出した突出部と、
を有した、請求項1に記載の振動検出装置。 - 前記突出部は、前記接触面に直交する第一方向に対し、傾斜して設けられる、請求項2に記載の振動検出装置。
- 前記ベース部は、前記第一方向に対し直交する第二方向に沿って設けられ、前記ベース部と前記突出部とのなす角は鋭角になるよう各々設けられた、請求項3に記載の振動検出装置。
- 前記配線部材の前記屈曲部は、曲げ形状が変化可能な状態で筐体内に収容された、請求項1〜4のうちいずれか一つに記載の振動検出装置。
- 前記第一接続部が延びる第三方向と、前記第二接続部が延びる第四方向とが、斜めに交差している、請求項5に記載の振動検出装置。
- 前記配線部材は、フレキシブルプリント配線板である、請求項1〜6のうちいずれか一つに記載の振動検出装置。
- 前記振動センサは、前記第一接続部において、前記フレキシブルプリント配線板の表面に実装されている、請求項7に記載の振動検出装置。
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