JPH0354768B2

JPH0354768B2 -

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Publication number: JPH0354768B2
Application number: JP60178930A
Authority: JP
Priority date: 1985-08-13
Filing date: 1985-08-13
Publication date: 1991-08-21
Also published as: JPS6238323A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は回転機械などの振動診断に使用する振
動計の振動検出プローブに関し、とりわけ測定者
が被測定機械の特定部位に、これを押し当てて、
測定する場合に用いる振動検出プローブに係る。

［従来技術］従来の振動検出プローブは、通常振動センサと
して圧電素子などの加速度ピツクアツプが用いら
れており、被測定振動の加速度に比例した電荷を
得ている。速度比例型の動電ピツクアツプを用い
ることもできる。従来型のプローブの一例の概略
を第１図に示す。

ここで、振動センサ１１は、通常探触棒１２と
剛体接合しており、プローブのハウジング１０も
通常振動センサ１１とねじやリベツトなどで剛体
接合している。圧電型加速度ピツクアツプを、振
動センサ１１として用いる場合の信号処理装置１
４は、通常電荷増幅器である。これは勿論、振動
計本体の方に組み込むこともできる。番号１５は
出力ケーブルであり、１６は被測定機械の被接触
部位である。

［発明が解決しようとしている問題点］ (1) 被測定部位の振動加速度をα、プローブの質
量をｍとすると、振動センサが正確に振動を検
出するためには、探触棒が測定部位と確実に接
触していなければならない。すなわちプローブ
を押し付ける荷重をＦとすれば、Ｆ＞mα（但し、α：加速度）の条件を充たさなければならない。

しかしながら、測定者は、この条件が充たさ
れていることを知る手段がなく、測定誤差の原
因となつている。

(2) 振動センサが長い探触棒と剛体接合している
振動検出プローブを使用して、一定の荷重Ｆで
プローブを押し付ける場合、探触棒１２の先端
は被接触部位１６との接触によつて弾性変形し
平坦となる（第２図の部分拡大図を参照）。

被測定部位と探触棒の先端部のばね定数は、
弾性変形の程度に依存するので、押し付け荷重
Ｆによつてばね定数が変化し、結果として、押
し付け荷重Ｆによつて接触共振振動数が変化
し、押し付け荷重Ｆを弁別して検出する手段を
持たないプローブでは、測定の都度異なる接触
共振特性についての重み付けをした測定値を得
ることになり、測定誤差を生ずる。

第３図に押し付け荷重Ｆをパラメータとした
プローブの振動伝達特性の一例を示す。

(3) 従来の振動検出プローブ（そのハウジングを
１０で示す）は、通常、振動センサ１１と被測
定部位１６との間に、かなりの長さ（約５〜10
cm）の探触棒１２が介在している。これを等価
振動モデルで示すと第４図のようになり、ここ
でｍはプローブの質量、k₁は探触棒１２のばね
定数、k₂は接触部のばね定数である。

第３図において、共振振動数が2kHzという低
いところに存在する理由は、プローブ全体の質量
がｍを構成しており、ｍが大きいこと、探触棒１
２が長くk₁が小さいこと、探触棒１２の先端が細
いため、押し付けによる弾性変形が大きく（第２
図参照）k₂が小さいことによる。

［問題点を解決するための手段］本発明の目的は、前記の諸問題点を解決した、
測定振動数帯域が広く、測定者間での個人誤差の
少ない振動検出プローブを提供することにある。

すなわち、本発明によれば、下記の事項を必須
の構成要件として含むことを特徴とする新規な振
動検出プローブが提供される。

ａ被測定部位との接触部がほほ平坦な盤面を有
する振動感知素子を有すること、ｂ該素子を振動絶縁手段を介してハウジング内
の台座に取り付けること、ｃ該台座と前記ハウジングとを押し付け荷重検
出手段を介して結合させること、およびｄ該押し付け荷重検出手段が、ｉ加圧導電ゴムの荷重／抵抗値の垂下特性を
利用するものであつて、該加圧導電ゴム板を
挾持した一対の接触電極からなる円盤状のス
イツチ部材であり、かつ、該スイツチ部材を、前記振動感知素子の軸
線に垂直な面の該軸を中心とする円に沿つて
複数の同心円弧状に分割し、該分割部分の
各々に所定値以上の垂直荷重が加わつたとき
にのみ前記スイツチ部材が電気的に作動し
て、当該荷重状態を視覚的に認識せしめ得る
ものであること。

［発明の概要］以下、本発明を、第５図に示したプローブの一
実施例の一部切断概略図および第６図の荷重検出
手段の略回路図によつてより具体的に説明する。

(1) 振動センサ２３を直接被測定部位２６に押し
当てる構造とし、k₁を実用上無限大とした。

(2) 接触部すなわち振動センサ２３の底面を平坦
とし、k₂を大きくした。

(3) 振動センサ２３とプローブ・ハウジング内の
台座２５とを振動絶縁手段２２を介して結合
し、実効的に第４図の振動モデルのｍを小さく
した。すなわち、接触共振などが問題となる
1KHz 以上の振動数帯域での有効質量ｍは振動センサ
２３だけの質量とした。

(4) 押し付け荷重を検出する手段２４ａ，ｂ，
ｃ，をプローブ・ハウジング２０の内向きフラ
ンジ２１と前記台座２５との間に組み込んだ。

(5) 該押し付け荷重を検出する手段は、加圧導電
ゴム２４ｂの荷重対抵抗値の垂下特性を利用す
るものであつて、該加圧導電ゴム板を挾持した
一対の接触電極からなる円盤状のスイツチ部材
であり、かつ、該スイツチ部材を、前記振動感
知素子の軸線に垂直な面の該軸を中心とする円
に沿つて複数の同心円弧状に分割し、該分割部
分の各々に所定値以上の垂直荷重が加わつたと
きにのみ前記スイツチ部材が電気的に作動し、
プローブに組み込まれた発光ダイオード２７が
点灯し、当該荷重状態を視覚的に認識せしめ得
ると共に、振動計本体への測定開始信号を送る
ようにした。

この手段の検出要素として加圧導電ゴムを選択
したことにより、該手段を全体として極めてコン
パクトに設計することができる。また、導通状態
となるときの荷重の値を、加圧面積の寸法によつ
て簡単に調節しうるという利点も生じる。

［実施例］概に［発明の概要］中で説明したが、こうした
諸手段を組み合わせて構成したプローブが第５図
に示すものである。

ここで、振動センサ２３と台座２５とを結合し
ている振動絶縁手段２２としては、防振ゴムなど
の粘弾性体が用いられている。台座２５とプロー
ブ・ハウジング２０との間には、空隙３８が設け
てあり、またその周囲には緩衝材３３が取り付け
られている。これは、オペレータがハウジング２
０を押し付ける際、押し付け荷重をすべて押し付
け荷重検出手段２４を通じ振動センサ２３に伝達
するための手探り作業時に台座２５の微動を許容
し、またその際、台座２５が直接プローブ・ハウ
ジング２０に接触することを防止している。

また、プローブ・ハウジング２０の先端部３７
が内向きフランジとなつているのは、台座２５の
脱落防止に役だつている。なお、３６は、信号処
理装置で、振動センサ２３および押し付け荷重検
出装置２４からの信号を受け、振動計本体への信
号の送り出しを制御し、かつ発光ダイオード２７
の点灯を制御する。３４は信号出力ケーブルの一
部である。

オペレータがプローブ・ハウジング２０を手で
握つて、その軸方向に押し付け荷重を作用させる
と、その荷重のすべてが、プローブ・ハウジング
２０の内向きフランジ２１、押し付け荷重検出手
段２４を介して、振動センサ２３を保持している
台座２５に印加される。ここで、被測定部位２６
に対する振動センサ２３の押し付け荷重が所定の
値以上に達したとき発光ダイオード２７が点灯
し、オペレータに知らせるとともに測定開始信号
を発生するように構成してある。

このための押し付け荷重検出手段として、２４
ａ，ｂおよびｃのデイスクをサンドイツチ状に組
み合わせたものを採用した。第６図は、その略回
路図で、説明の便宜上各デイスクを切り離し間隔
をおいて示してある。これらのうちデイスク２４
ａおよび２４ｃはプリント・サーキツト基板と同
様の製法でつくられたものである。

そのうち、２４ａにおいて、絶縁性デイスクの
円周上のそれぞれ1/2および２×1/4を占める破線
で示した複数に分割された同心円弧状のセクター
２８ａは、その裏側に接触電極がプリントされて
いることを示す。また、絶縁性デイスク２４ｃに
おいて、２個の半セクター２８ｃも同様にして設
けられた接触電極を示す。２４ｂは両基板２４
ａ，２４ｃにはさまれる加圧導電ゴム板であつ
て、前記の特徴に加えて、その圧力対抵抗値特性
が第７図に示す垂下特性を有するものを選んであ
る。

ここで、２９ａは基板２４ａを貫くスルー・ホ
ールであつて、接触電極２８ａにリード線３０を
接続するためのものである。これらのデイスクを
重ね合わせた状態、すなわち第５図に示す状態で
スイツチ部材が構成され、前記加圧導電ゴム２４
ｂを含む複数に分割された同心円弧状の各々分割
部分に所定値以上の垂直荷重が加わつたときにの
み図示の抵抗器３１および電源３２を含む回路が
形成され、図面上矢印で示す電流が流れ、発光ダ
イオード２７が点灯し、出力端子３５を通じて測
定器本体（図示せず）に測定開始信号を送り出
す。ここでは、電流が流れたことにより出力端子
３５の電位が下り、これを検出した測定器本体が
測定を開始するものとなつている。

また、押し付け荷重が不充分な時、測定データ
を無効にするように構成することも、もちろん可
能である。

［発明の効果］上記発明の概要(1)〜(4)の手段を施すことによつ
て、本発明のプローブは、その接触共振振動数
を、押し付け加重0.5Kgｆにおいて15KHz以上と
することができた。また押し付け加重を２Kgｆ以
上とすれば、20KHzまで接触共振が表れないこと
が、実験によつて確認された。

第８図は、その振動伝達特性を示すもので、そ
の内、Ａ，ＢおよびＣは押し付け荷重を0.5Kgｆ
として、測定部位に相当する個所を振動発生機の
振動台におきかえて、それぞれ1.0ｇ、0.3ｇおよ
び0.1ｇの加速度で一定の正弦波掃引を行なつた
ときのプローブの出力である。また、Ｄ，Ｅおよ
びＦは押し付け荷重を２Kgｆとして同様に行なつ
た測定の結果である。

Ａの400Hz付近の乱れはＦ＞mαの条件が満たさ
れていないために生じたものである。押し付け荷
重が同じでもＢ，Ｃでは乱れが生じていないこと
からも、この推定の正しさが裏付けられる。

ＡおよびＢの13KHz付近の乱れも押し付け加重
が不足のため、接触部の様子が不安定となつたも
のと考えられる。これも加速度が小さいＣでは安
定した特性が得られている。

押し付け荷重を２KgｆとしたＤ，ＥおよびＦで
は、20KHzまでの帯域で安定である。

これらの測定結果から明らかなように、本発明
の振動検出プローブは、測定振動数の帯域が広く
測定個人差が少ない。

また、同じく前記(5)に記載した手段を講じるこ
とによりプローブ２０を被測定部位２６の面に垂
直に押し当て、かつその荷重が偏よりなく所定の
値以上になつたときのみ、測定を可能としたた
め、接触部が完全に密着した状態で、測定すること
を保証され、測定毎に生じ得る誤差を少なくする
ことを可能とした。

上述のように、本発明は、優れた振動検出プロ
ーブを提供し得てその工業的効果は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術による振動検出プローブの
一例を示す略断面図、第２図は、第１図の一部拡
大図、第３図は、同プローブの振動伝達特性の一
例を示す線図、第４図は、第１図のプローブの振
動モデル図、第５図は、本発明実施例のプローブ
の略断面図、第６図は、第５図の実施例に用いた
押し付け荷重検出手段の展開・略回路図、第７図
は、使用する加圧導電ゴムの圧力対抵抗値特性の
線図、および第８図は、本発明実施例のプローブ
の振動伝達特性を表わす線図である。２０……プローブ・ハウジング、２２……振動
絶縁手段、２３……振動センサ、２４……押し付
け荷重検出手段、２５……台座、２６……被測定
部位。

Claims

【特許請求の範囲】１下記の事項を必須の構成要件として含むこと
を特徴とする振動検出プローブ。ａ被測定部位との接触部がほぼ平坦な盤面を有
する振動感知素子を有すること、ｂ該素子を振動絶縁手段を介してハウジング内
の台座に取り付けること、ｃ該台座と前記ハウジングとを押し付け荷重検
出手段を介して結合させること、およびｄ該押し付け荷重検出手段が、ｉ加圧導電ゴムの荷重／抵抗値の垂下特性を
利用するものであつて、該加圧導電ゴム板を
挾持した一対の接触電極からなる円盤状のス
イツチ部材であり、かつ、該スイツチ部材を、前記振動感知素子の軸
線に垂直な面の該軸を中心とする円に沿つて
複数の同心円弧状に分割し、該分割部分の
各々に所定値以上の垂直荷重が加わつたとき
にのみ前記スイツチ部材が電気的に作動し
て、当該荷重状態を視覚的に認識せしめ得る
ものであること。