JP6905906B2 - Vibration detector - Google Patents

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

ここに開示された技術は、振動検出装置に関する。 The technique disclosed herein relates to a vibration detector.

従来より、測定対象物の振動を検出する振動検出装置が知られている。例えば、特許文献1には、先端部を測定対象物に接触させ、測定対象物の振動を圧電素子によって検出する振動プローブが開示されている。 Conventionally, a vibration detection device for detecting the vibration of an object to be measured has been known. For example, Patent Document 1 discloses a vibration probe in which a tip portion is brought into contact with a measurement object and the vibration of the measurement object is detected by a piezoelectric element.

特開2001−324389号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-324389

このような接触型の振動検出装置においては、測定対象物への接触及び振動の検出を繰り返すうちに、振動検出装置における測定対象物への接触部が摩耗してしまう。接触部が摩耗すると、振動の検出精度が変化する虞がある。 In such a contact-type vibration detection device, the contact portion of the vibration detection device with the measurement object wears as the contact with the measurement object and the vibration detection are repeated. If the contact portion is worn, the vibration detection accuracy may change.

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、振動検出装置の検出精度の経時変化を低減することにある。 The technique disclosed herein has been made in view of such a point, and an object thereof is to reduce a time-dependent change in the detection accuracy of the vibration detection device.

ここに開示された振動検出装置は、測定対象部に接触し、測定対象物の振動が伝わる接触子と、前記接触子の振動を電気信号に変換する圧電素子とを備え、前記接触子は、本体と、測定対象物と接触する転動体と、前記転動体を前記本体に対して転動可能に支持する支持部とを有する。 The vibration detection device disclosed herein includes a contact that comes into contact with a measurement target portion and transmits the vibration of the measurement target, and a piezoelectric element that converts the vibration of the contact into an electric signal. It has a main body, a rolling element that comes into contact with an object to be measured, and a support portion that rotatably supports the rolling element with respect to the main body.

ここに開示された振動検出装置によれば、検出精度の経時変化を低減することができる。 According to the vibration detection device disclosed here, it is possible to reduce the change in detection accuracy with time.

図1は、センサ装置の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a sensor device. 図2は、センサプローブの部分的な縦断面図である。FIG. 2 is a partial vertical sectional view of the sensor probe. 図3は、接触子の先端部の縦断面図である。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the tip of the contact. 図4は、測定対象物に接触した状態のセンサプローブを示す縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing a sensor probe in contact with an object to be measured. 図5は、測定対象物に接触した接触子の縦断面図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the contactor in contact with the object to be measured.

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

〈センサ装置の構成〉
図1は、センサ装置100の概略構成を示す図である。センサ装置100は、測定対象物に接触した状態で測定対象物の物理量を検出する、いわゆる接触タイプのセンサ装置である。例えば、測定対象物は、スチームトラップあり、物理量は、スチームトラップの振動及び温度である。
<Sensor device configuration>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the sensor device 100. The sensor device 100 is a so-called contact type sensor device that detects a physical quantity of a measurement object in contact with the measurement object. For example, the object to be measured is a steam trap, and the physical quantity is the vibration and temperature of the steam trap.

図1に示すように、センサ装置100は、測定対象物の振動及び温度を検出するセンサプローブ2と、センサプローブ2の検出結果を処理する装置本体7とを備えている。センサプローブ2と装置本体7とは、ケーブル14によって接続されている。センサ装置100は、ポータブルな装置である。ユーザは、センサ装置100、又は、センサプローブ2を持ち運びながら測定対象物の振動及び温度を検出する。 As shown in FIG. 1, the sensor device 100 includes a sensor probe 2 that detects vibration and temperature of an object to be measured, and a device main body 7 that processes the detection result of the sensor probe 2. The sensor probe 2 and the apparatus main body 7 are connected by a cable 14. The sensor device 100 is a portable device. The user detects the vibration and temperature of the object to be measured while carrying the sensor device 100 or the sensor probe 2.

〈センサプローブの構成〉
図2は、センサプローブ2の部分的な縦断面図である。センサプローブ2は、図1に示すケーシング10と、測定対象物の振動を検出(測定)する振動検出機構20と、測定対象物の温度を検出(測定)する温度検出機構30とを備えている。振動検出機構20及び温度検出機構30は、ケーシング10に収容されている。センサプローブ2は、振動検出装置の一例である。
<Sensor probe configuration>
FIG. 2 is a partial vertical sectional view of the sensor probe 2. The sensor probe 2 includes a casing 10 shown in FIG. 1, a vibration detection mechanism 20 that detects (measures) the vibration of the object to be measured, and a temperature detection mechanism 30 that detects (measures) the temperature of the object to be measured. .. The vibration detection mechanism 20 and the temperature detection mechanism 30 are housed in the casing 10. The sensor probe 2 is an example of a vibration detection device.

ケーシング10は、図1に示すように、本体チューブ11と、本体チューブ11の一端部に取り付けられたフロントキャップ12と、本体チューブ11の他端部に取り付けられたリアキャップ13とを有している。本体チューブ11は、軸Xの方向に延びる概ね円筒状に形成されている。フロントキャップ12は、先細の筒状に形成されている。フロントキャップ12の先端部12aは、最も細くなっていると共に開口が形成されている。リアキャップ13は、概ね円筒状に形成されている。リアキャップ13には、ケーブル14が接続されている。 As shown in FIG. 1, the casing 10 has a main body tube 11, a front cap 12 attached to one end of the main body tube 11, and a rear cap 13 attached to the other end of the main body tube 11. There is. The main body tube 11 is formed in a substantially cylindrical shape extending in the direction of the axis X. The front cap 12 is formed in a tapered tubular shape. The tip portion 12a of the front cap 12 is the thinnest and has an opening. The rear cap 13 is formed in a substantially cylindrical shape. A cable 14 is connected to the rear cap 13.

振動検出機構20は、図2に示すように、フロントキャップ12に収容されている。振動検出機構20は、測定対象物に接触し、測定対象物の振動が伝わる接触子4と、ホルダ22と、接触子4の振動を電気信号に変換する第1圧電素子25a及び第2圧電素子25bと、第1電極板26a及び第2電極板26bと、ウエイト27と、皿バネ28と、キャップ29とを備えている。 As shown in FIG. 2, the vibration detection mechanism 20 is housed in the front cap 12. The vibration detection mechanism 20 is a contact 4 that comes into contact with the object to be measured and transmits the vibration of the object to be measured, a holder 22, and a first piezoelectric element 25a and a second piezoelectric element that convert the vibration of the contact 4 into an electric signal. It includes 25b, a first electrode plate 26a, a second electrode plate 26b, a weight 27, a countersunk spring 28, and a cap 29.

接触子4は、細長い棒状の部材である。接触子4は、軸心が軸Xと一致するように配置されている。接触子4の先端(下端)は、フロントキャップ12の先端部12aから下方に突出している。センサプローブ2で測定対象物の振動及び温度を検出する際に、接触子4は、測定対象物に接触する。接触子4は、測定対象物の振動を第1圧電素子25a及び第2圧電素子25に伝える。 The contactor 4 is an elongated rod-shaped member. The contactor 4 is arranged so that its axis coincides with the axis X. The tip (lower end) of the contact 4 projects downward from the tip 12a of the front cap 12. When the sensor probe 2 detects the vibration and temperature of the object to be measured, the contactor 4 comes into contact with the object to be measured. The contact 4 transmits the vibration of the object to be measured to the first piezoelectric element 25a and the second piezoelectric element 25.

ホルダ22は、内側の金属製ホルダ23と、該金属製ホルダ23を収容する外側の樹脂製ホルダ24とを含んでいる。金属製ホルダ23および樹脂製ホルダ24は、何れも、略円筒状に形成され、軸心が軸Xと一致するように配置されている。 The holder 22 includes an inner metal holder 23 and an outer resin holder 24 that houses the metal holder 23. Both the metal holder 23 and the resin holder 24 are formed in a substantially cylindrical shape, and are arranged so that the axis coincides with the axis X.

金属製ホルダ23は、上方に開放されている一方、金属製ホルダ23の下部には底壁23aが設けられている。底壁23aには、挿入孔23bが形成されている。挿入孔23bには接触子4が挿入され、金属製ホルダ23から下方に接触子4が突出している。接触子4の上端部は、底壁23aに係止しており、接触子4が金属製ホルダ23から抜け落ちないようになっている。 While the metal holder 23 is open upward, a bottom wall 23a is provided below the metal holder 23. An insertion hole 23b is formed in the bottom wall 23a. The contactor 4 is inserted into the insertion hole 23b, and the contactor 4 projects downward from the metal holder 23. The upper end of the contactor 4 is locked to the bottom wall 23a so that the contactor 4 does not fall out of the metal holder 23.

金属製ホルダ23内においては、下方から順に、第1圧電素子25a、第1電極板26a、第2圧電素子25b、第2電極板26b、ウエイト27、皿バネ28及びキャップ29が互いに接した状態で配置されている。第1圧電素子25aは、接触子4の上端に接している。 In the metal holder 23, the first piezoelectric element 25a, the first electrode plate 26a, the second piezoelectric element 25b, the second electrode plate 26b, the weight 27, the disc spring 28, and the cap 29 are in contact with each other in this order from the bottom. It is arranged in. The first piezoelectric element 25a is in contact with the upper end of the contactor 4.

尚、第1電極板26a及び第2電極板26bには、2本の信号線(図示省略)が接続されている。2本の信号線は、本体チューブ11に収容された回路基板(図示省略)にも接続されている。 Two signal lines (not shown) are connected to the first electrode plate 26a and the second electrode plate 26b. The two signal lines are also connected to a circuit board (not shown) housed in the main body tube 11.

キャップ29は、皿バネ28の上に2つ配置されている。キャップ29は、外周面に雄ネジが形成された円板状の部材である。金属製ホルダ23の上端部の内周面には、雌ネジが形成されている。キャップ29は、金属製ホルダ23の上端部に螺合される。キャップ29は、その締め付け力によって皿バネ28を下方に押圧し、皿バネ28は、その付勢力によってウエイト27を介して第1圧電素子25a及び第2圧電素子25b等を接触子4に押し付ける。 Two caps 29 are arranged on the disc spring 28. The cap 29 is a disk-shaped member having a male screw formed on the outer peripheral surface. A female screw is formed on the inner peripheral surface of the upper end of the metal holder 23. The cap 29 is screwed onto the upper end of the metal holder 23. The cap 29 presses the disc spring 28 downward by its tightening force, and the disc spring 28 presses the first piezoelectric element 25a, the second piezoelectric element 25b, and the like against the contact 4 via the weight 27 by its urging force.

こうして、第1圧電素子25a及び第2圧電素子25bがウエイト27及び皿バネ28等によって接触子4に所定の力(初期押付け力)で押し付けられる。これにより、測定対象物以外の振動や力が外乱として第1圧電素子25a及び第2圧電素子25bに作用しても、その外乱を吸収することができ、外乱による影響を低減することができる。 In this way, the first piezoelectric element 25a and the second piezoelectric element 25b are pressed against the contact 4 by a weight 27, a disc spring 28, or the like with a predetermined force (initial pressing force). As a result, even if vibrations or forces other than the object to be measured act as disturbances on the first piezoelectric element 25a and the second piezoelectric element 25b, the disturbances can be absorbed and the influence of the disturbances can be reduced.

樹脂製ホルダ24は、上方に開放されている一方、樹脂製ホルダ24の下部には底壁24aが設けられている。底壁24aには、挿入孔24bが形成されている。樹脂製ホルダ24には、金属製23が圧入されている。挿入孔24bには接触子4が挿入され、樹脂製ホルダ24から下方に接触子4が突出している。 While the resin holder 24 is open upward, a bottom wall 24a is provided below the resin holder 24. An insertion hole 24b is formed in the bottom wall 24a. A metal 23 is press-fitted into the resin holder 24. The contactor 4 is inserted into the insertion hole 24b, and the contactor 4 projects downward from the resin holder 24.

ホルダ22は、フロントキャップ12の上部に収容され、ホルダ22から下方に突出する接触子4は、フロントキャップ12の下部に収容される。 The holder 22 is housed in the upper part of the front cap 12, and the contactor 4 projecting downward from the holder 22 is housed in the lower part of the front cap 12.

フロントキャップ12内において、ホルダ22の上方にはコイルバネ15が配置されている。ホルダ22は、コイルバネ15によって下方に付勢されている。フロントキャップ12の上端部の内周面には、溝12bが形成され、該溝12bにスナップリング16がはめ込まれている。コイルバネ15の一端は、スナップリング16に支持されている。コイルバネ15の他端は、樹脂製ホルダ24の上端面に接している。コイルバネ15は、樹脂製ホルダ24(ホルダ22)を下方へ付勢し、樹脂製ホルダ24をフロントキャップ12内の段差12cに押しつけている。この状態において、接触子4の先端部は、フロントキャップ12の先端部12aから少し突出している。 A coil spring 15 is arranged above the holder 22 in the front cap 12. The holder 22 is urged downward by the coil spring 15. A groove 12b is formed on the inner peripheral surface of the upper end portion of the front cap 12, and a snap ring 16 is fitted in the groove 12b. One end of the coil spring 15 is supported by the snap ring 16. The other end of the coil spring 15 is in contact with the upper end surface of the resin holder 24. The coil spring 15 urges the resin holder 24 (holder 22) downward and presses the resin holder 24 against the step 12c in the front cap 12. In this state, the tip of the contact 4 slightly protrudes from the tip 12a of the front cap 12.

温度検出機構30は、図2に示すように、フロントキャップ12に収容されている。温度検出機構30は、接触板31(伝熱板)と、保持部材32とを備えている。接触板31は、中央に開口を有する略環状の板部材である。保持部材32は、中央に貫通孔33を有する略円筒状に形成され、フロントキャップ12の先端部12aに挿入されている。接触板31は、保持部材32の先端に保持されている。 As shown in FIG. 2, the temperature detection mechanism 30 is housed in the front cap 12. The temperature detection mechanism 30 includes a contact plate 31 (heat transfer plate) and a holding member 32. The contact plate 31 is a substantially annular plate member having an opening in the center. The holding member 32 is formed in a substantially cylindrical shape having a through hole 33 in the center, and is inserted into the tip end portion 12a of the front cap 12. The contact plate 31 is held at the tip of the holding member 32.

保持部材32には、貫通孔33以外に、熱電対を配置するための2つの配置孔34,35がそれぞれ軸方向に延びるように形成されている。配置孔34,35のそれぞれに、熱電対(図示省略)が配置される。各熱電対の一端は、接触板31に接続され、他端は、本体チューブ11に収容された回路基板(図示省略)に接続されている。 In addition to the through hole 33, the holding member 32 is formed with two arrangement holes 34 and 35 for arranging thermocouples so as to extend in the axial direction, respectively. Thermocouples (not shown) are arranged in each of the arrangement holes 34 and 35. One end of each thermocouple is connected to the contact plate 31, and the other end is connected to a circuit board (not shown) housed in the main body tube 11.

フロントキャップ12内において、保持部材32の上方には、コイルバネ17が配置されている。コイルバネ17の一端は、ホルダ22(樹脂製ホルダ24)に保持されている。コイルバネ17の他端は、保持部材32に接している。コイルバネ17は、保持部材32を下方へ付勢しており、これにより、接触板31は、フロントキャップ12の先端部12aよりも下方に少し突出している。つまり、フロントキャップ12の先端部12aからは、接触板31が突出しており、接触板31から接触子4がさらに突出している。センサプローブ2が測定対象物の振動及び温度を検出する際に、接触板31は、測定対象物に接触する。 In the front cap 12, a coil spring 17 is arranged above the holding member 32. One end of the coil spring 17 is held by the holder 22 (resin holder 24). The other end of the coil spring 17 is in contact with the holding member 32. The coil spring 17 urges the holding member 32 downward, whereby the contact plate 31 projects slightly downward from the tip portion 12a of the front cap 12. That is, the contact plate 31 protrudes from the tip portion 12a of the front cap 12, and the contactor 4 further protrudes from the contact plate 31. When the sensor probe 2 detects the vibration and temperature of the object to be measured, the contact plate 31 comes into contact with the object to be measured.

図示は省略するが、本体チューブ11に収容された回路基板には、フィルタと増幅器とA/D変換部とが設けられている。フィルタは、例えば、バンドパスフィルタであって、振動検出機構20のために設けられている。フィルタは、振動検出機構20の出力信号のうち、所定の周波数帯域以外の周波数成分をカットする。所定の周波数帯域は、測定対象物に生じ得る振動に応じて設定されている。増幅器は、振動検出機構20のフィルタ処理後の出力信号及び温度検出機構30の出力信号を増幅する。A/D変換部は、増幅器により増幅された信号をデジタル信号に変換する。増幅器及びA/D変換部は、振動検出機構20と温度検出機構30とで別々に設けられていてもよい。こうして、デジタル変換された信号は、ケーブル14を介して装置本体7へ送信される。 Although not shown, the circuit board housed in the main body tube 11 is provided with a filter, an amplifier, and an A / D conversion unit. The filter is, for example, a bandpass filter and is provided for the vibration detection mechanism 20. The filter cuts frequency components other than the predetermined frequency band in the output signal of the vibration detection mechanism 20. The predetermined frequency band is set according to the vibration that can occur in the object to be measured. The amplifier amplifies the output signal of the vibration detection mechanism 20 after filtering and the output signal of the temperature detection mechanism 30. The A / D converter converts the signal amplified by the amplifier into a digital signal. The amplifier and the A / D conversion unit may be separately provided for the vibration detection mechanism 20 and the temperature detection mechanism 30. In this way, the digitally converted signal is transmitted to the apparatus main body 7 via the cable 14.

装置本体7は、ケーブル14を介して送られてきた信号を処理する。例えば、装置本体7は、振動検出機構20の信号をFFT(Fast Fourier Transform)、即ち、高速フーリエ変換する。装置本体7は、FFTにより求められた各周波数成分のパワースペクトル(又は振幅スペクトル)から、測定対象物の振動の大きさを示す指標(以下、「振動レベル」と称する)を求める。また、装置本体7は、温度検出機構30の信号から測定対象物の温度を求める。装置本体7は、求めた振動レベル及び温度をディスプレイに表示する。また、装置本体7は、求めた振動レベル及び温度を保存してもよい。このとき、装置本体7は、振動レベル及び温度を検出時刻と共に保存してもよい。さらに、装置本体7は、求めた振動レベル及び温度に基づいて、測定対象物、即ち、スチームトラップの状態を判定してもよい。スチームトラップの蒸気漏れが発生していない場合には、振動レベルが低く、スチームトラップの蒸気漏れが発生すると、振動レベルは高くなる。スチームトラップの温度は、ドレンが適切に流通している場合には、蒸気圧力の飽和温度に近い値となる一方、ドレンが滞留していると低下してしまう。すなわち、装置本体7は、振動レベルに基づいてスチームトラップの蒸気漏れの有無を判定し、温度に基づいてドレンの滞留の有無を判定してもよい。 The device body 7 processes the signal sent via the cable 14. For example, the apparatus main body 7 performs an FFT (Fast Fourier Transform), that is, a fast Fourier transform, on the signal of the vibration detection mechanism 20. The apparatus main body 7 obtains an index (hereinafter, referred to as “vibration level”) indicating the magnitude of vibration of the object to be measured from the power spectrum (or amplitude spectrum) of each frequency component obtained by FFT. Further, the apparatus main body 7 obtains the temperature of the object to be measured from the signal of the temperature detection mechanism 30. The apparatus main body 7 displays the obtained vibration level and temperature on the display. Further, the apparatus main body 7 may store the obtained vibration level and temperature. At this time, the apparatus main body 7 may store the vibration level and the temperature together with the detection time. Further, the apparatus main body 7 may determine the state of the measurement object, that is, the steam trap, based on the obtained vibration level and temperature. If there is no steam trap steam leak, the vibration level is low, and if a steam trap steam leak occurs, the vibration level is high. The temperature of the steam trap becomes a value close to the saturation temperature of the steam pressure when the drain is properly distributed, but decreases when the drain stays. That is, the apparatus main body 7 may determine the presence or absence of steam leakage in the steam trap based on the vibration level, and may determine the presence or absence of drain retention based on the temperature.

〈接触子の詳細構成〉
続いて、接触子4の先端部の詳細な構成について説明する。図3は、接触子4の先端部の縦断面図である。
<Detailed configuration of contacts>
Subsequently, a detailed configuration of the tip portion of the contactor 4 will be described. FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the tip of the contactor 4.

接触子4は、軸Xに沿って延びる棒状の本体41と、球状に形成され、測定対象物と接触する転動体42と、転動体42を本体41に対して転動可能に支持するホルダ43とを有している。ホルダ43は、支持部の一例である。 The contactor 4 includes a rod-shaped main body 41 extending along the axis X, a rolling element 42 formed in a spherical shape and in contact with an object to be measured, and a holder 43 that rotatably supports the rolling element 42 with respect to the main body 41. And have. The holder 43 is an example of a support portion.

本体41の先端には、転動体42と面接触する球面状の凹部41aが形成されている。ホルダ43は、転動体42の直径よりも大きな内径を有する円筒状に形成されている。ホルダ43は、本体41の先端部において、本体41の外周面に形成された溝41bに係止されている。ホルダ43の先端には、転動体42の直径よりも小さな直径の開口43aが形成されている。ホルダ43は、その内部に転動体42を軸Xの方向に移動可能な状態で収容している。詳しくは、転動体42は、ホルダ43内において、本体41から離間して開口43aに嵌る位置(以下、「第1位置」という)と本体41と接触する位置(以下、「第2位置」という)との間で移動可能となっている。第1位置においては、転動体42の一部は、開口43aを介してホルダ43から突出しているい。 At the tip of the main body 41, a spherical recess 41a that comes into surface contact with the rolling element 42 is formed. The holder 43 is formed in a cylindrical shape having an inner diameter larger than the diameter of the rolling element 42. The holder 43 is locked to a groove 41b formed on the outer peripheral surface of the main body 41 at the tip end portion of the main body 41. At the tip of the holder 43, an opening 43a having a diameter smaller than the diameter of the rolling element 42 is formed. The holder 43 houses the rolling element 42 in a state in which the rolling element 42 can be moved in the direction of the axis X. Specifically, in the holder 43, the rolling element 42 is separated from the main body 41 and fitted into the opening 43a (hereinafter referred to as "first position") and a position in contact with the main body 41 (hereinafter referred to as "second position"). ) And can be moved. At the first position, a part of the rolling element 42 wants to protrude from the holder 43 through the opening 43a.

〈振動検出方法〉
このように構成されたセンサ装置100による測定対象物の振動及び温度の検出について説明する。図4は、測定対象物Sに接触した状態のセンサプローブ2を示す縦断面図である。
<Vibration detection method>
The detection of vibration and temperature of the object to be measured by the sensor device 100 configured in this way will be described. FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing the sensor probe 2 in contact with the measurement object S.

まず、振動検出機構20及び温度検出機構30の全体的な動きについて説明する。測定対象物Sの振動及び温度を検出する際には、ユーザは、センサプローブ2を把持し、センサプローブ2の先端を測定対象物Sに接触させる。センサプローブ2の通常状態、即ち、接触前の状態においては、図2に示すように、接触子4の先端及び接触板31がフロントキャップ12の先端部12aよりも下方に突出している。しかし、接触子4は、コイルバネ15の付勢力に抗してフロントキャップ12に対して上方へ移動可能であり、接触板31は、コイルバネ17の付勢力に抗してフロントキャップ12に対して上方へ移動可能である。そのため、フロントキャップ12の先端部12aが測定対象物Sに接触するときには、接触子4の先端及び接触板31は、フロントキャップ12の先端部12aと面一になって、測定対象物Sに接触している。 First, the overall movement of the vibration detection mechanism 20 and the temperature detection mechanism 30 will be described. When detecting the vibration and temperature of the measurement object S, the user grips the sensor probe 2 and brings the tip of the sensor probe 2 into contact with the measurement object S. In the normal state of the sensor probe 2, that is, in the state before contact, as shown in FIG. 2, the tip of the contact 4 and the contact plate 31 project downward from the tip 12a of the front cap 12. However, the contact 4 can move upward with respect to the front cap 12 against the urging force of the coil spring 15, and the contact plate 31 moves upward with respect to the front cap 12 against the urging force of the coil spring 17. It is possible to move to. Therefore, when the tip portion 12a of the front cap 12 comes into contact with the measurement object S, the tip of the contactor 4 and the contact plate 31 are flush with the tip portion 12a of the front cap 12 and come into contact with the measurement object S. is doing.

続いて、こうして接触子4の先端が測定対象物Sに接触する際の接触子4の詳細な動きについて説明する。図5は、測定対象物Sに接触した接触子4の縦断面図である。 Subsequently, the detailed movement of the contactor 4 when the tip of the contactor 4 comes into contact with the measurement object S will be described. FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the contactor 4 in contact with the object S to be measured.

センサプローブ2が測定対象物Sに接触する前の通常状態においては、例えば、リアキャップ13が上でフロントキャップ12が下になるようにセンサプローブ2が把持されている。この状態においては、転動体42は、自重により第1位置に位置し、本体41から離間している。このとき、転動体42は、ホルダ43の開口43aから突出している。ユーザがセンサプローブ2を測定対象物Sに接触させると、転動体42が測定対象物Sに接触する。ユーザがセンサプローブ2を測定対象物Sに押し付けることによって、転動体42は、第2位置の方へ相対的に移動し、最終的に本体41、詳しくは、凹部41aへ接触する。この状態において、測定対象物Sの振動が、転動体42及び本体41を介して第1圧電素子25a及び第2圧電素子25bに伝達するようになる。 In the normal state before the sensor probe 2 comes into contact with the object S to be measured, for example, the sensor probe 2 is gripped so that the rear cap 13 is on the top and the front cap 12 is on the bottom. In this state, the rolling element 42 is located at the first position due to its own weight and is separated from the main body 41. At this time, the rolling element 42 protrudes from the opening 43a of the holder 43. When the user brings the sensor probe 2 into contact with the measurement object S, the rolling element 42 comes into contact with the measurement object S. When the user presses the sensor probe 2 against the object S to be measured, the rolling element 42 moves relatively toward the second position and finally comes into contact with the main body 41, specifically, the recess 41a. In this state, the vibration of the measurement object S is transmitted to the first piezoelectric element 25a and the second piezoelectric element 25b via the rolling element 42 and the main body 41.

ユーザがセンサプローブ2を測定対象物Sから離すと、転動体42は、自重により本体41から離れ、第1位置へ移動する。 When the user separates the sensor probe 2 from the measurement object S, the rolling element 42 separates from the main body 41 due to its own weight and moves to the first position.

このような検出を繰り返すと、転動体42は、本体41との接触及び離間(即ち、第1位置と第2位置との往復)を繰り返しながら、成り行きで転動する。これにより、転動体42における測定対象物Sとの接触点が適度に変更される。その結果、転動体42、即ち、接触子4の局所的な摩耗が防止される。その結果、センサプローブ2の検出精度の経時変化を低減することができる。 When such detection is repeated, the rolling element 42 rolls in a natural manner while repeating contact and separation with the main body 41 (that is, reciprocation between the first position and the second position). As a result, the contact point of the rolling element 42 with the measurement object S is appropriately changed. As a result, local wear of the rolling element 42, that is, the contactor 4 is prevented. As a result, it is possible to reduce the time-dependent change in the detection accuracy of the sensor probe 2.

以上のように、測定対象部Sの振動を検出するセンサプローブ2(振動検出装置)は、測定対象部Sに接触し、測定対象物Sの振動が伝わる接触子4と、接触子4の振動を電気信号に変換する第1圧電素子25a及び第2圧電素子25b(圧電素子)とを備え、接触子4は、本体41と、測定対象物Sと接触する転動体42と、転動体42を本体41に対して転動可能に支持するホルダ43(支持部)とを有する。 As described above, the sensor probe 2 (vibration detection device) that detects the vibration of the measurement target portion S comes into contact with the measurement target portion S, and the contact 4 in which the vibration of the measurement target portion S is transmitted and the vibration of the contact 4 A first piezoelectric element 25a and a second piezoelectric element 25b (piezoelectric element) are provided, and the contact 4 includes a main body 41, a rolling element 42 in contact with the measurement object S, and a rolling element 42. It has a holder 43 (support portion) that rotatably supports the main body 41.

この構成によれば、センサプローブ2の接触子4において、測定対象物Sと接触する部分は転動体42である。この転動体42は、接触子4の本体41に対して転動可能に支持されている。そのため、測定対象物Sの振動を検出すべく測定対象物Sへの接触子4の接触を繰り返すうちに、転動体42が成り行きで転動する。これにより、転動体42における測定対象物Sとの接触点が変更される。その結果、転動体42の局所的な摩耗が低減され、センサプローブ2の検出精度の経時変化を低減することができる。 According to this configuration, in the contactor 4 of the sensor probe 2, the portion that comes into contact with the measurement object S is the rolling element 42. The rolling element 42 is rotatably supported with respect to the main body 41 of the contactor 4. Therefore, while the contactor 4 repeatedly contacts the measurement object S in order to detect the vibration of the measurement object S, the rolling element 42 rolls as a matter of course. As a result, the contact point of the rolling element 42 with the measurement object S is changed. As a result, the local wear of the rolling element 42 is reduced, and the time-dependent change in the detection accuracy of the sensor probe 2 can be reduced.

また、転動体42は、測定対象物Sと接触していない状態においては本体41から離間している一方、測定対象物Sと接触して測定対象物Sの振動を検出する際には本体41と接触している。 Further, the rolling element 42 is separated from the main body 41 when it is not in contact with the measurement object S, while the rolling element 42 is in contact with the measurement object S to detect the vibration of the measurement object S when the main body 41 is detected. Is in contact with.

この構成よれば、転動体42は、本体41と離間及び接触を繰り返すので、この間に成り行きで転動することができる。つまり、転動体42が本体41と常に接触している状態では、転動体42の転動が本体41により制限されることにもなり兼ねない。それに対して、転動体42は、本体41から離間し得るので、本体41に対して比較的自由に転動することができる。その結果、転動体42の転動が容易になる。 According to this configuration, the rolling element 42 repeatedly separates and contacts the main body 41, so that the rolling element 42 can roll in the meantime. That is, in a state where the rolling element 42 is in constant contact with the main body 41, the rolling of the rolling element 42 may be restricted by the main body 41. On the other hand, since the rolling element 42 can be separated from the main body 41, it can roll relatively freely with respect to the main body 41. As a result, the rolling element 42 can be easily rolled.

ホルダ43は、転動体42が本体41から離間する第1位置と転動体42が本体41と接触する第2位置との間で移動可能な状態で転動体42を支持しており、転動体42は、本体41から離間する第1位置に自重によって移動するように構成されている。 The holder 43 supports the rolling element 42 in a state in which the rolling element 42 can move between the first position where the rolling element 42 is separated from the main body 41 and the second position where the rolling element 42 comes into contact with the main body 41. Is configured to move by its own weight to a first position away from the main body 41.

この構成によれば、転動体42を本体41から離間させたり、転動体42を本体41へ接触させたりするための特別な機構を設ける必要がない。つまり、転動体42は、測定対象物Sと接触していない状態においては自重によって自然と第1位置へ移動する。一方、転動体42を測定対象物Sへ押し付けることによって、転動体42は本体41へ接触する状態となる。 According to this configuration, it is not necessary to provide a special mechanism for separating the rolling element 42 from the main body 41 or bringing the rolling element 42 into contact with the main body 41. That is, the rolling element 42 naturally moves to the first position by its own weight when it is not in contact with the measurement object S. On the other hand, by pressing the rolling element 42 against the measurement object S, the rolling element 42 comes into contact with the main body 41.

さらに、転動体42は、球状に形成されている。 Further, the rolling element 42 is formed in a spherical shape.

この構成によれば、転動体42は、より自由に転動することができる。転動体42の形状としては、ローラなどの円柱も考えられる。円柱は、転動の軸が1つに限られるが、球の場合、転動の軸は無数に存在する。その結果、転動体42のより広範な部分が測定対象物Sと接触するようになるので、転動体42の局所的な摩耗がより低減される。 According to this configuration, the rolling element 42 can roll more freely. As the shape of the rolling element 42, a cylinder such as a roller can be considered. A cylinder is limited to one axis of rolling, but in the case of a sphere, there are innumerable axes of rolling. As a result, a wider portion of the rolling element 42 comes into contact with the object S to be measured, so that local wear of the rolling element 42 is further reduced.

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
<< Other Embodiments >>
As described above, the above-described embodiment has been described as an example of the technology disclosed in the present application. However, the technique in the present disclosure is not limited to this, and can be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, etc. are made as appropriate. It is also possible to combine the components described in the above embodiment to form a new embodiment. In addition, among the components described in the attached drawings and the detailed description, not only the components essential for solving the problem, but also the components not essential for solving the problem in order to exemplify the above-mentioned technology. Can also be included. Therefore, the fact that those non-essential components are described in the accompanying drawings and detailed description should not immediately determine that those non-essential components are essential.

前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。 The embodiment may have the following configuration.

センサ装置100の構成は、前述の構成に限られない。例えば、センサ装置100では、センサプローブ2と装置本体7とが有線ではなく、無線で接続されていてもよい。また、センサプローブ2は、装置本体7と一体的に構成されていてもよい。つまり、センサプローブ2は、装置本体7の機能も有していてもよい。センサ装置100は、温度及び振動を検出しているが、温度検出機構30を有さず、振動のみを検出してもよい。 The configuration of the sensor device 100 is not limited to the above-mentioned configuration. For example, in the sensor device 100, the sensor probe 2 and the device main body 7 may be connected wirelessly instead of being wired. Further, the sensor probe 2 may be integrally configured with the device main body 7. That is, the sensor probe 2 may also have the function of the device main body 7. Although the sensor device 100 detects the temperature and the vibration, it may not have the temperature detecting mechanism 30 and may detect only the vibration.

センサプローブ2の構成は、前述の構成に限られない。例えば、圧電素子の個数は、2つである必要はなく、1つ、又は3つ以上であってもよい。また、センサ2においてウエイト27及び皿バネ28等は必須ではなく、測定対象物の振動が接触子4を介して圧電素子に入力される構成であれば、任意の構成を採用し得る。また、センサプローブ2において回路基板が信号処理する内容も任意に設定することができる。 The configuration of the sensor probe 2 is not limited to the above-mentioned configuration. For example, the number of piezoelectric elements does not have to be two, and may be one or three or more. Further, the weight 27, the disc spring 28, and the like are not essential in the sensor 2, and any configuration can be adopted as long as the vibration of the object to be measured is input to the piezoelectric element via the contactor 4. Further, the content of signal processing by the circuit board in the sensor probe 2 can be arbitrarily set.

本体41は、棒状に限られない。本体41は、転動体42に伝わる測定対象物の振動を圧電素子に伝達できる限り、任意の形状に形成することができる。 The main body 41 is not limited to a rod shape. The main body 41 can be formed into an arbitrary shape as long as the vibration of the object to be measured transmitted to the rolling element 42 can be transmitted to the piezoelectric element.

転動体42は、転動可能な形状である限り、球状に限られない。例えば、転動体42は、ローラなどの円柱状であってもよい。 The rolling element 42 is not limited to a spherical shape as long as it has a rollable shape. For example, the rolling element 42 may be a columnar shape such as a roller.

ホルダ43は、転動体42を本体41に対して転動可能に支持する限り、任意の構成とすることができる。ホルダ43は、その内部に転動体42を移動可能な状態で収容した状態で、本体41の先端部にネジ締結される構成であってもよい。また、前述の構成においては、軸Xの方向において、ホルダ43からの転動体42の最大突出量が第1位置と第2位置の距離よりも大きいので、ホルダ43は、本体41に対して移動する必要がない。しかし、ホルダ43からの転動体42の最大突出量が第1位置と第2位置の距離よりも小さい場合には、ホルダ43は、本体41に対して軸Xの方向へ移動可能に構成される。例えば、ホルダ43は、軸Xの方向に移動可能な状態で本体41に取り付けられ且つ、バネ等の付勢部材によって本体41から離れる方向に付勢される。図3の構成であれば、溝41bの軸Xの方向への幅が拡大され、この溝41bにホルダ43を下方に付勢するコイルバネが設けられる。これにより、ホルダ43は、本体41に対して軸Xの方向へ移動可能であり、且つ、本体41から離れる方向に付勢される。この構成によれば、センサプローブ2が測定対象物に接触していない状態においては、ホルダ43はコイルバネによって下方へ移動し、転動体42は自重により開口43aに嵌っている。センサプローブ2を接触対象物に接触させると、転動体42が本体41の方へ移動すると共に、ホルダ43も接触対象物に接触してコイルバネの付勢力に抗して上方へ移動する。つまり、転動体42の第1位置と第2位置との間の往復に合わせて、ホルダ43も軸Xの方向に移動する。 The holder 43 may have any configuration as long as the rolling element 42 is rotatably supported with respect to the main body 41. The holder 43 may be configured to be screwed to the tip end portion of the main body 41 in a state where the rolling element 42 is housed in the holder 43 in a movable state. Further, in the above-described configuration, since the maximum amount of protrusion of the rolling element 42 from the holder 43 is larger than the distance between the first position and the second position in the direction of the axis X, the holder 43 moves with respect to the main body 41. You don't have to. However, when the maximum amount of protrusion of the rolling element 42 from the holder 43 is smaller than the distance between the first position and the second position, the holder 43 is configured to be movable in the direction of the axis X with respect to the main body 41. .. For example, the holder 43 is attached to the main body 41 in a state of being movable in the direction of the axis X, and is urged in a direction away from the main body 41 by an urging member such as a spring. In the configuration of FIG. 3, the width of the groove 41b in the direction of the axis X is expanded, and a coil spring for urging the holder 43 downward is provided in the groove 41b. As a result, the holder 43 is movable with respect to the main body 41 in the direction of the axis X, and is urged in a direction away from the main body 41. According to this configuration, when the sensor probe 2 is not in contact with the object to be measured, the holder 43 is moved downward by the coil spring, and the rolling element 42 is fitted in the opening 43a by its own weight. When the sensor probe 2 is brought into contact with the contact object, the rolling element 42 moves toward the main body 41, and the holder 43 also comes into contact with the contact object and moves upward against the urging force of the coil spring. That is, the holder 43 also moves in the direction of the axis X in accordance with the reciprocation between the first position and the second position of the rolling element 42.

以上説明したように、ここに開示された技術は、振動検出装置について有用である。 As described above, the techniques disclosed herein are useful for vibration detectors.

2 センサプローブ(振動検出装置)
25a 第1圧電素子
25b 第2圧電素子
4 接触子
41 本体
42 転動体
43 ホルダ(支持部)
2 Sensor probe (vibration detection device)
25a 1st piezoelectric element 25b 2nd piezoelectric element 4 contactor 41 main body 42 rolling element 43 holder (support part)

Claims (4)

測定対象部の振動を検出する振動検出装置であって、
測定対象部に接触し、測定対象物の振動が伝わる接触子と、
前記接触子の振動を電気信号に変換する圧電素子とを備え、
前記接触子は、本体と、測定対象物と接触する転動体と、前記転動体を前記本体に対して転動可能に支持する支持部とを有する振動検出装置。
A vibration detection device that detects the vibration of the measurement target.
A contactor that comes into contact with the measurement target and transmits the vibration of the measurement target,
A piezoelectric element that converts the vibration of the contact into an electric signal is provided.
The contact is a vibration detection device having a main body, a rolling element that comes into contact with an object to be measured, and a support portion that rotatably supports the rolling element with respect to the main body.
請求項1に記載の振動検出装置において、
前記転動体は、測定対象物と接触していない状態においては前記本体から離間している一方、測定対象物と接触して測定対象物の振動を検出する際には前記本体と接触している振動検出装置。
In the vibration detection device according to claim 1,
The rolling element is separated from the main body when it is not in contact with the measurement object, and is in contact with the main body when it comes into contact with the measurement object and detects vibration of the measurement object. Vibration detector.
請求項2に記載の振動検出装置において、
前記支持部は、前記転動体が前記本体から離間する位置と前記転動体が前記本体と接触する位置との間で移動可能な状態で前記転動体を支持しており、
前記転動体は、前記本体から離間する位置に自重によって移動するように構成されている振動検出装置。
In the vibration detection device according to claim 2,
The support portion supports the rolling element in a state in which the rolling element can move between a position where the rolling element is separated from the main body and a position where the rolling element comes into contact with the main body.
The rolling element is a vibration detection device configured to move by its own weight to a position away from the main body.
請求項1乃至3の何れか1つに記載の振動検出装置において、
前記転動体は、球状に形成されていることを特徴とする振動検出装置。
In the vibration detection device according to any one of claims 1 to 3.
The rolling element is a vibration detection device characterized in that it is formed in a spherical shape.
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