JPH05508475A - 直交二方向振動ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 □ 本発明は平面上の振動を検出するのに適した振動ピックアップ装置（またはセン サー）に関する。かかるピックアップ装置は、振動を受ける機械あるいは機械部 分の検査、振動台での測定など工業用として幅広い応用に適している。

かかるピックアップ装置は、また、地球物理学の分野、わけても振動源または衝 撃源から出て地下不連続体にぶつかって戻ってきた音波または地震波に呼応して 生じる井戸壁部の運動を測定するのに用いられる。

地盤運動の検出は、通常、剛性支持体に対して弾性を持たせて懸下させた慣性質 量と、該支持体に対する慣性質量の相対変位を測定する検出手段とからなるピッ クアップ装置によって行う。こうした検出手段は、慣性質量に取り付けた１本ま たは数本の巻線を有し、永久磁石または電磁石によって磁界で慣性質量とともに 振動する、電気力学タイプのものが多い。慣性質量は通常、バネで剛性支持体に 懸下されている。かかるレイアウトは主振動方向での運動を検出するの、に適し ている。

かかるピックアップ装置の周波数スペクトルを分析すると、その反応曲線が不規 則性を示し、弾性懸下体の主および二次共振周波数にピークがみられるが、これ はピックアップ装置によって測定した周波数帯でも再び見られる。

ピックアップ装置については、仏間特許第２，０１ｉ２，５２１．１．５９８． ＋５４．１．３９１　、ｌ１ｉ４９、Ｉ　、１２７，７８０号などに記載が見ら れる。

光朋」ソ１１ 本発明にかかる振動ピックアップ装置は、寄生共振につきものの欠点を抑えるこ とができる。

振動ピックアップ装置は、ハウジングと、ハウジングに接触する第１の端部と自 由部分を有しこの第１端部を中心にハウジングに対して旋回運動可能な剛性ロッ ドと、ロッドに復元力を与えてロッドを本体に対して中立の位置に戻す手段と、 本体とロッドとに連結されてピックアップ装置に印加された振動に呼応して生ず るロッドの自由部分が本体に対して行う平面上の運動を検出するための手段とか らなる。

本発明の一実施例によれば、ロッドに復元力を与える手段は、たとえばロッドが 横切る中央凹部にはめこんだ第１の磁石と、ロッドと一体をなす第２の磁石とか らなる磁気懸下部材などで構成し、２つの磁石は互いに反発力が働くようなもの を選ぶ。

本発明にかかる振動ピックアップ装置は、本体と接触するロッドの第１端部を保 持するための磁気手段からなることができる。

本体と接触するロッドの第１端部を保持するための可撓性をもつ接続部材、ある いはまた、ロッドの第１端部　。

と本体の接触を維持するためのナックル継手で構成してもよい。

検出部材は、電気力学によるもので、本体に対して固定位置にあって該第２の磁 石と連動する少なくとも１本の巻線からなる。

電気力学的検出部材に、第１の巻線に垂直に配設した第２の巻線を設けてもよく 、この場合２つの巻線の軸はロッドの軸に対して略直角な平面上にある。

本発明の振動ピックアップ装置は、光学的検出部材で構成してもよい。光学部材 を用いて剛性ロッドの自由部分の変位によって生じる光路振動を測定したり、あ るいはこの自由部分の変位によって生じる照度の変化を測定するようにしてもよ い。

磁石による保持手段としては、たとえばロッドと一体に形成した第３の磁石と、 本体と一体に形成した第４の磁石で構成し、該第３と第４の磁石は互いに他方に 対して略ロッドの軸に沿った引力を印加するようなものを選んで配置する。

本体と接触しているロッドの第１端部を保持するための柔軟な接続手段として、 たとえば、ロッドの細長い延長部を用いてもよい。

巻線はプレートなどの回りに巻回させ、本体で該プレートを支持させる。

本発明の一実施例によれば、第２の磁石はロッド延長部の方向に対して、第１の 磁石の位置と電気力学的手段　。

の各巻線との間に配置する。

復元力によって保持されている中立の位置を中心に旋回可能なロッドと、その変 位を測定する手段を具備する振動ピックアップ装置は、このように、ロッドに垂 直な平面での運動を測定するようにできている。ロッドをその中立位置に戻すた めの復元力を付与する手段として磁石を用いることにより、復元バネに一般に見 られる寄生共振の多くを抑制できて、極めて有利である。

Ｋ皿皇里皇ユ１１ 本発明の他の特長や利点は、以下に非制限的な例として挙げる実施例の説明と添 付の図面から、より明らかとなろう。

図中、 第１図は、旋回ロッドが磁石による懸下部材によって中立位置に保持されている 本発明のピックアップ装置の第１実施例を示す該略図である。

第２図は、第１実施例の変形であって、ロッドはその旋回点に機械的に連結され ている。

第３図は、第１実施例の他の変形であって、ロッドの第１端部がナックルによっ て保持されている。

第４図は、運動検出手段が電気力学的なものである場合の巻線レイアウトをしめ す。

第５図は、旋回ロッドの自由部分の運動を検出するために用いる手段を示す。

ましい　の量■ 本発明による振動ピックアップ装置は、伸長剛性ロッド２がその中を移動できる ようになっている円筒形の中空ハウジング１からなる。ロッド２の第１端部は円 錐部分３からなる。尖端部４は半球形部分５の上部平面に触れている。ハウジン グ１の第１端部壁の中央には孔７が設けられ、ネジ溝を切ったロッド８が挿入さ れる。ロッド８をねじ込むことにより、その縦軸方向に沿ってハウジングに多少 深く押し込むことができる。ネジ溝を切ったロッド８のハウジング１の内部側に は、第１の磁石９の収納部が設けられている。半球形部５の球形をなす面は磁石 ９と接触している。第２の磁石１０の収納部が、剛性ロッド２の円錐端部３に設 けられる。円錐端部３と半球形部５は、ともに強磁性材で形成されている。磁石 ９．１０は、ピックアップ装置に印加された振動に呼応してロッド２がその尖端 部を中心に振動するのを妨げることなく、端部３を支持体（５，８，９）に押圧 するような配置になっている。

ピックアップ装置はさらに、ロッドをその中立位置に保持できるように、ロッド に対して復元力を付与するための手段を具備する。かかる復元手段は磁石による センタリングアセンブリーで構成すると有利である。このアセンブリーはハウジ ング１の内部に設けたリング状あるいは円環体の磁石１工からなる。剛性ロッと ２は、磁石１１の中央通路１３を貫通する細長い延長部１２を有する。さらにも う一つ磁石１４が、尖端部４の反対側である延長部端部に取り付けられている。

磁石１１と１４は互いに反発するような配置になっているため、ロッド２の細長 い部分１２は、中央通路１３内にほぼその中心がくる。この反発力は、ロッド２ と半球形部５を接触状態に保っている引力より、当然小さい。

本ピックアップ装置はまた、ロッドの自由部分の運動を検出するための手段１５ を具備するものであって、たとえば第１図に示す実施例では、電気力学的な手段 が用いられている。磁石１４からの磁力線を中断するようなレイアウトになって いる巻線ｉ６、ｉ７が、磁石１４に対向して、円環体磁石１１の反対側に設けら れている。

巻線１６．１７はたとえば、ハウジング１の端部壁１９の凹部などに挿入した支 持プレート１８の周囲に巻回する（第４図）。ロッド２の自由部分は平面を移動 できるため、好ましくは正方形の支持プレートを用い、ロッド２の２つの直交方 向の運動を検出するために、プレートの周囲に巻線１θ、１７を互いに直交する よう巻回する。

ピックアップ装置の共振周波数は、ロッドの質量と長さおよび磁石１１と１４の 間の距離に依存する。相対的に質量の小さいロッド２を用いて、ハウジングｌの 傾斜の影響を受けたときの静的変位を最小に抑える。ロッド２の長さによって、 その振動周波数が変わり、短いほど周波数は高くなる。適切な長さのロッとを選 び、ネジ溝を切ったロッド８の挿入長さを調整して２つの磁石の間隔を変えるこ とにより、基本的な共振モードを測定しようとする振動の周波数帯の外側に設定 することができる。

第２図の実施例によれば、ロッとの旋回点をネジ溝を切ったロッド８に対して保 持する磁石手段のかわりに、ロッドを細長くした部分２０を用いるか、または柔 軟な部分を挿入した柔軟部材としてもよい。

第３図の実施例によれば、これらの磁石手段のかわりにナックル２１を用いても よい。

電気力学的検出手段のレイアウトは、本発明の範囲を逸脱することなく変更可能 である。励振用磁石と巻線の位置はそれぞれ逆にして、後者をアーム２の自由端 に取り付けてもよい。ロッドの中立位置におけるロッドのセンタリング機能と、 検出手段の巻線の励振機能は別にしてもよい。その場合は、たとえば１４のよう な磁石を用いて力の平衡力を発生させ、巻１ｉ１１８．１７のすぐ近辺でロッド に追加の磁石を取り付けてピックアップ感度を高める。

第１図から第３図に示す実施例の電気力学的検出手段に、公知の光学的または電 気力学的送受信手段２２を設けてもよい（第５図）。この場合、ロッドの自由端 ３に取り付けたプレート２３で送受信される波が通る経路における変動を、これ らの手段を用いて測定することができる。

ロッドの自由端の変位によって、光学送信機から受けた照度に生じる変動を光学 手段を用いて測定してもよい。

要　約　書 ハウジング１と、磁石９．１０などによって／１ウジングに接触させて保持した 第１の端部と自由部分を有しこの支点を中心に本体に対して旋回可能な剛性ロッ ド２と、磁石１１．１４からなり該ロッドをハウジングの軸にセンタリングさせ るための手段と、ハウジングと関連させた巻線からなり、ロッドに取り付けた磁 石１４の変位によって励起されることで、ピックアップ装置に印加される二方向 振動に呼応して生じるロッドの自由部分の本体に対する一平面上の運動を検出す る手段１５とからなる振動ピックアップ装置またはセンサー。かかるピックアッ プ装置はたとえば音波や地震波の検出に使用できる。

選択図面　図１ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ハウジング１と、ハウジングに接触する第１の端部と自由部分を有し該第１ の端部を中心に旋回する剛性ロッド２と、該ロッド２に復元力を付与し該ハウジ ング１に対して中立位置にロッドを戻すための手段と、該ハウジング１と該ロッ ド２に連結され、ピックアップ装置に印加される振動に呼応して生じるロッドの 自由部分のハウジングに対する連動を検出する手段とからなることを特徴とする 振動ピックアップ装置。 ２）ロッドに復元力を付与するための手段が、磁石による懸下部材（１１、１４ ）であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の振動ピックアップ装置 。 ３）該磁石による懸下部材が、該ロッド２が貫通する中央凹部を有する第１の磁 石１１と、該ロッドと一体に形成した第２のロッドとからなり、２つの磁石１１ 、１４が互いに反発力をもつように選択されることを特徴とする特許請求の範囲 第２項に記載の振動ピックアップ装置。 ４）ハウジング１に接触しているロッドの第１端部３を保持するための磁石手段 ９、１０からなることを特徴とする特許請求の範囲第１、２、３項のいずれかに 記載の振動ピックアップ装置。 ５）該ハウジングと接触するロッドの第１端部を保持するための柔軟な接続手段 ２０からなることを特徴とする特許請求の範囲第１、２、３項のいずれかに記載 の振動ピックアップ装置。 ６）該ハウジング１と接触するロッド２の第１端部を保持するためのナックル２ １からなることを特徴とする特許請求の範囲第１、２、３項のいずれかに記載の 振動ピックアップ装置。 ７）電気力学的（１６−１８）検出装置（１６−１８）と、ハウジングに対して 固定位置にあり、該第２の磁石１４と連動する少なくとも１本の巻線とからなる ことを特徴とする特許請求の範囲第１、２、３項のいずれかに記載の振動ピック アップ装置。 ８）該剛性ロッドの自由部分の変位によって生じる光学通路振動を測定するのに 適した光学検出手段からなることを特徴とする特許請求の範囲第１、２、３項の いずれかに記載の振動ピックアップ装置。 ９）該自由部分の変位によって生じる照度変化を測定するのに適した光学検出手 段からなることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の振動ピックアップ装 置。 １０）該電気力学的手段が、該第１の巻線に垂直に配置した第２の巻線１７を含 み、該第１と第２の巻線の軸が該ロッド２の軸に対してほぼ直交する平面にある ことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の振動ピックアップ装置。 １１）該磁石による手段が、ロッドと一体になった第３の磁石１０と、該ハウジ ングと一体になった第４の磁石９とからなり、該第３と第４の磁石は該ロッドの 軸にほぼ沿った引力を互いに付与しあうことを特徴とする特許請求の範囲第４項 に記載の振動ピックアップ装置。 １２）本体と接触するロッドの第１端部を保持するための柔軟な接続手段が、ロ ッドを細長く延長した部分であることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載 の振動ピックアップ装置。 １３）該巻線のそれぞれをプレート１８に巻回し、該ハウジング１を該プレート のための支持体１９で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第７または１０ 項に記載の振動ピックアップ装置。 １４）該第２の磁石１４は、該ロッドの延長部方向に対して第１の磁石１１の位 置と該電気力学的手段１５のそれぞれの巻線との間に配置したことを特徴とする 特許請求の配置第１３項に記載の振動ピックアップ装置。