JPH0587517A - ボイスコイル型ピツクアツプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 形状を大形化することなく磁気回路の磁束を
大きくでき、外部磁界の影響を受けず、かつ触針に横方
向の外力が加わっても速度振幅の検出特性が悪化するこ
とのないボイスコイル型ピックアップを提供することを
目的とする。 【構成】 内ポール２２，永久磁石２５，外ポール２３
で磁気回路が構成され、該磁気回路をカップ状非磁性体
２１及び磁気シールキャップ３１で被覆して、外部磁界
の影響を遮断し、２枚の板バネ２８，２９でボビン２６
を支持し、触針３６の保持を安定にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軸受軌道輪等の表面粗さ
や表面うねり（ウェービネス）の振動測定に用いるピッ
クアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】被測定物を一定回転数で回転させるとと
もに、被測定物に触針を接触させ、被測定物表面の凹凸
による触針の振動に基づいて被測定物の凹凸やうねりを
測定する装置は従来より知られている。このような測定
装置の一つとして、触針の振動を磁気回路中のコイルの
振動として電気信号に変換して検出するボイスコイル型
ピックアップが本出願人自身により提案されている（特
開平３−２５３０２号公報）。

【０００３】このボイスコイル型ピックアップにおいて
は、図４にその断面図を示すように、ヨーク３，永久磁
石５，内ポール６及び外ポール７により、図の矢印を付
した閉曲線の如く、磁気回路が形成され、一端に触針１
５が装着されたボビン８の上部に巻装されたコイル９が
該磁気回路中を振動することにより触針１５の振動を検
出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この提案装置は、触針
１５の変位速度振幅に比例した電気信号を取り出し、広
い周波数帯域に渡って平坦な特性を得ることのできる優
れた性能のピックアップであるが、より大きな出力信号
を得るために磁気回路の磁束を強めようとすると磁石５
を中心軸Ｉ，Ｉ方向（触針１５の振動方向）に長くしな
ければならず、形状が大形化してしまい、また、ヨーク
３は透磁率が大きいため、外部磁界が変化すると磁気回
路がこの外部磁界により擾乱され、正確な速度振幅の検
出が困難になってしまい、さらに、弾性支持体１２を図
４に示した実施例の如く１枚の板バネで構成した場合に
は、触針１５に横方向（中心軸方向に対する垂直方向）
の外力が負荷されると、ボビン８の支持が不安定になっ
てしまい、速度振幅の検出特性が悪化してしまうという
欠点があった。

【０００５】本発明は、従来のボイスコイル型ピックア
ップのこのような欠点を解消するためになされたもので
あり、形状を大形化することなく磁気回路の磁束を大き
くでき、外部磁界の影響を受けず、かつ触針に横方向の
外力が加わっても速度振幅の検出特性が悪化することの
ないボイスコイル型ピックアップを提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のボイスコイル型
ピックアップは、被測定物の凹凸によって可動する触針
の速度振幅に応じた電気信号を取り出すボイスコイル型
ピックアップにおいて、閉塞端と開口部とを有するカッ
プ状非磁性体と、板状底部と突出部からなる断面Ｔ字状
であって該突出部が前記カップ状非磁性体の閉塞端の中
心位置にほぼ同芯となる様該カップ状非磁性体の前記閉
塞端内面に固着された内ポールと、前記カップ状非磁性
体の内周面に間挿され前記内ポールの突出部の外周面と
の間に間隙を形成する外ポールと、前記内ポールの板状
底部と前記外ポールとの間に挟持された永久磁石と、前
記外ポールと前記内ポールの突出部との間に形成された
間隙に挿入される部分にコイルが巻装されかつ先端に触
針を装着した可動検知手段と、前記可動検知手段を触針
の可動方向に弾性的に支持する弾性支持手段と、前記カ
ップ状非磁性体の少なくとも前記触針を除く開口部を覆
う磁気シールキャップとを設けたことを特徴とするもの
である。

【０００７】また、本発明のボイスコイル型ピックアッ
プの前記弾性支持手段は、前記触針の可動方向に垂直な
平面を有し、該平面が互いに平行となるように設けられ
た複数の板バネであることを特徴とするものである。

【０００８】さらに、本発明のボイスコイル型ピックア
ップは、少なくとも前記外ポールと前記内ポールの突出
部との間に形成された間隙の一部に磁性体を充填したこ
とを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明のボイスコイル型ピックアップは、内ポ
ールの板状底部と外ポールとの間に永久磁石を挟持して
いるので、ピックアップの外部形状を大きくすることな
く形状の大きな（Ｎ極とＳ極の面積が大きい）永久磁石
を用いることができ、カップ状非磁性体の内部に磁気回
路を収納した上に、該カップ状非磁性体の少なくとも触
針を除く開口部を磁気シールキャップで覆っているの
で、磁気回路が外部磁界の影響を受けることがない。

【００１０】また、弾性支持手段として複数の板バネを
触針の可動方向（中心軸方向）に対する垂直方向に平行
に設けているので、横方向の触針への外力の負荷に対し
て可動検知手段が安定に支持され、触針の速度振幅の検
出特性に悪影響を及ぼすことがない。

【００１１】さらに、外ポールと内ポールの突出部との
間に形成された間隙の一部に磁性流体を充填しているの
で、可動検知手段のダンピング効果が得られ、速度振幅
の検出特性がより改善される。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて詳
述する。

【００１３】図１は本発明に係る第１実施例のボイスコ
イル型振動ピックアップの断面図である。

【００１４】同図において、閉塞端２１ａと開口部２１
ｂとを有するカップ状非磁性体２１の閉塞端２１ａの内
面に内ポール２２の板状底部２２ａが固着され、該内ポ
ール２２の板状底部２２ａの中心部に設けられた円筒形
の突出部２２ｂがカップ状非磁性体２１の閉塞端２１ａ
の中心位置に同芯となるよう配設されている。カップ状
非磁性体２１は銅製であるがアルミ材や３００系列ステ
ンレス材，銀材等の透磁率の小さいものを用いてもよ
い。内ポール２２はフェライトを用いているが、透磁率
の大きい素材であれば何を用いてもよい。

【００１５】カップ状非磁性体２１の開口部２１ｂに近
接した内周面にはリング状の外ポール２３が固着され、
該外ポール２３のリング状内周面と内ポール２２の円筒
状突出部２２ｂの外周面との間に間隙２４が形成され
る。また、内ポール２２の板状底部２２ａと外ポール２
３との間にはリング状永久磁石２５が挟持され、内ポー
ル２２，永久磁石２５，外ポール２３により、図の矢印
を付けた閉曲線状に磁気回路が形成され、該磁気回路は
カップ状非磁性体２１により磁気的に絶縁される。

【００１６】内ポール２２の突出部２２ｂと外ポール２
３とで形成される間隙２４に挿入される部分２６ａにコ
イル２７が巻装され、かつ該コイル巻装部２６ａと反対
側の先端部２６ｂにダイヤモンド製触針３６がろう付け
された可動検知手段としてのボビン２６が、触針３６の
可動方向（中心軸Ｉ，Ｉ方向）に垂直な平面を有し該平
面が互いに平行となるように設けられた弾性支持手段と
しての２枚の板バネ２８，２９により、触針３６の可動
方向に弾性的に支持されている。板バネ２８，２９の材
質としては、例えば燐青銅，ステンレス等が挙げられ、
板厚は２０〜８０μｍ程度である。

【００１７】また、コイル２７と外ポール２３との間に
は、磁性流体３０が充填され、ボビン２６にダンピング
作用を与えている。

【００１８】触針３６をろう付けしたボビン２６の先端
部２６ｂを除き、該ボビン２６を含め、カップ状非磁性
体２１の外面及び開口部２１ｂが、電磁軟鉄（ＪＩＳ：
ＳＵＹＢ−０）から成る磁気シールキャップ３１により
被覆されている。この磁気シールキャップ３１は、フェ
ライト，軟鋼，マルテンサイト系ステンレス（４００，
６００系列）等の磁性体であれば何を用いて形成しても
よい。

【００１９】板バネ２８，２９は、この磁気シールキャ
ップ３１の内壁面に加締リング３２で一端を緊定され、
他端はボビン２６の側面に設けられた加締リング３３，
３４で緊定される。また、板バネ２８の裏面には、間隙
２４方向へのゴミの流入を防ぐシール材３５が設けられ
ている。シール材３５は、弾性ゴムにより形成される。

【００２０】本第１実施例においては、触針３６が被測
定物表面の凹凸に応じて振動すると、ボビン２６のコイ
ル巻装部２６ａに巻装されたコイル２７が、内ポール２
２，永久磁石２５，外ポール２３で形成される磁気回路
中で振動し、触針３６の振動の速度振幅に応じた起電力
が該コイル２７中に発生することにより触針３６の振動
が検出される。この際前記磁気回路の磁束が大きければ
コイル２７の振動に応じた起電力として大きな起電力が
得られ、それだけＳ／Ｎ比の良い測定が可能となる。本
第１実施例においては、リング状永久磁石２５を内ポー
ル２２の板状底部２２ａと外ポール２３との間に挟持し
たので、ピックアップ全体の形状を大きくすることな
く、Ｎ極とＳ極の面積の大きな永久磁石２５を用いて、
大きな磁束が得られる。また、カップ状非磁性体２１に
電気伝導性の良い銅材を用いているので、外部からピッ
クアップに印加される磁界は、カップ状非磁性体２１内
でうず電流として消費され、特に高周波磁界の影響から
ピックアップ内部の磁気回路を守ることができる。さら
に、磁性体の磁気シールキャップ３１が、あらゆる周波
数の外部磁界の影響を阻止するとともに、ピックアップ
内部の磁気の外部への磁束漏れも防止できる。

【００２１】本第１実施例では、平行に配設した２枚の
板バネ２８，２９によりボビン２６を支持しているの
で、触針３６の移動方向（中心軸Ｉ，Ｉ方向）への移動
が確実で、触針３６の移動方向及び横方向の固有振動数
を１０KHz以上の高い周波数帯域へ設定でき、磁性流体3
0のダンピング作用と相俟って、本実施例では上記固有
振動数を３２KHzに設定できた。

【００２２】図２は本発明に係る第２実施例のボイスコ
イル型ピックアップの断面図である。同図において図１
と同様な部分には同一符号を付し説明を省略する。

【００２３】図２において、内ポール２２、永久磁石２
５及び外ポール２３の間に形成される空間４１には、非
磁性充填剤４２が充填されている。この非磁性充填剤４
２は、空間４１内でボビン２６のコイル巻装部２６ａ及
びコイル２７が支障なく可動方向に動作するために必要
な空間部分４１ａを除いた空間部分全てに隙間なく充填
されている。非磁性充填剤４２の材料としては、例えば
プラスチック、セラミック、アルミニウム、シリコン等
が挙げられる。この非磁性充填剤４２を空間４１内に充
填する方法としては、例えば、予め空間４１及び空間部
分４１ａの大きさに応じた形状に形成した充填剤を空間
４１内に挿入し、内ポール２２と永久磁石２５と外ポー
ル２３とに囲まれた部分のいずれかに固着する方法や、
シリコン等の充填剤を注射器等により空間４１に注入す
る方法等が挙げられる。前記磁性流体３０は、上記非磁
性充填剤４２が空間４１内に充填された後に、間隙２４
に充填される。それにより、磁性流体３０が充填時に空
間４１内に流れ込むことが防止される。

【００２４】本第２実施例では、上記第１実施例と同様
な効果が得られるが、更に、以下の効果が得られる。

【００２５】本第２実施例では、上述したように、内ポ
ール、永久磁石２５及び外ポール２３の間の空間４１に
非磁性充填剤４２が充填された後に、磁性流体３０が間
隙２４に充填されるので、磁性流体３０が空間４１内に
流れ込み磁気回路が短絡することが防止される。

【００２６】すなわち、空間４１内に非磁性充填剤４２
を充填せずに磁性流体３０を間隙２４に充填する場合に
は、磁性流体３０が充填時に空間４１内に流れ込み、そ
れにより磁気回路内で短絡が生じる可能性がある。ある
いは、ピックアップ使用時に、ボビン２６の巻装部２６
ａ及びコイル２７の移動により、間隙２４内の磁性流体
３０が空間４１内に流れ込み、磁気回路が短絡する可能
性もある。特に、近年は被測定物の小型化に伴いピック
アップの小型化が強く要請されているが、このような小
型化されたピックアップの場合には、磁性流体を必要な
間隙部分だけに充填することは困難であり、磁性流体が
充填時に上記空間内に流れ込み磁気回路の短絡を生じる
可能性が大きい。また、小型ピックアップの場合には上
記空間も小さいので、ピックアップ使用時に磁性流体が
この空間内に流れ込むと、磁気回路内で短絡を生じる可
能性が大きい。このような磁気回路の短絡が生じると、
ピックアップの出力感度特性が低下し、ピックアップの
出力感度にばらつきが生じることになる。しかし、本第
２実施例のように、磁性流体３０の充填に先だって、非
磁性充填剤４２を空間４１内に充填することにより、磁
性流体３０を間隙２４に充填する際に磁性流体３０が空
間４１内に流れ込むことが防止され、磁気回路の短絡が
回避される。また、ピックアップ使用時に間隙２４の磁
性流体３０が空間４１に流れ込むことがあっても、空間
４１は上記空間部分４１ａを除いたほとんどの部分に非
磁性充填剤４２が充填されているので、磁気回路内の短
絡の発生が防止される。その結果、小型でかつ出力感度
に優れたピックアップを得ることができる。

【００２７】さらに、上記非磁性充填剤４２は、ボビン
２６のコイル巻装部２６ａ及びコイル２７が支障なく可
動方向に動作するために必要な空間部分４１ａを除いて
空間４１内に充填されているので、ボビン２６が動作を
妨げられることなく、ボビン２６及び触針３６が中心軸
Ｉ，Ｉ方向に支障なく移動することができる。

【００２８】図３は、本発明の他の実施例のボイスコイ
ル型ピックアップの断面図である。同図において、図４
と同様な部分には同一符号を付し説明を省略する。

【００２９】この実施例においては、内ポール６、永久
磁石５、ヨーク３及び外ポール７の間に形成される空間
５１内に非磁性充填剤５２が充填された後に、内ポール
６と外ポール７との間に形成された間隙４４におけるコ
イル９と外ポール７との間に、磁性流体５０が充填され
る。他の構成要素については図４に示した場合と同様な
ので、説明を省略する。

【００３０】非磁性充填剤５２は、空間５１内でボビン
８のコイル巻装部８ａ及びコイル９が支障なく可動方向
に動作するために必要な空間部分５１ａを除いた空間部
分全てに隙間なく充填されている。非磁性充填剤５２の
材料や充填方法については、図２に示した上記第２実施
例における非磁性充填剤４２の場合と同様である。

【００３１】測定時には、触針１５が被測定物表面の凹
凸に応じて振動すると、ボビン８のコイル巻装部８ａに
巻装されたコイル９が、内ポール６、外ポール７、ヨー
ク３、永久磁石５により形成される磁気回路中で振動
し、触針１５の振動の速度振幅に応じた起電力がコイル
９中に発生することにより触針１５の振動が検出され
る。

【００３２】本第３実施例においても、上記第２実施例
と同様に、空間５１に非磁性充填剤５２が充填された後
に、磁性流体５０が間隙４４に充填されるので、磁性流
体５０が充填時に空間５１内に流れ込むことが防止さ
れ、磁気回路に短絡が生じることが回避される。さら
に、空間５１のほとんどの部分に非磁性充填剤５２が充
填されているので、ピックアップ使用時の磁性流体５０
の空間５１への流入による磁気回路の短絡も防止され
る。その結果、小型で、かつ出力感度に優れたピックア
ップを得ることができる。また、非磁性充填剤５２は、
ボビン８のコイル巻装部８ａ及びコイル９が支障なく可
動方向に動作するために必要な空間部分５１ａを除いて
空間５１内に充填されているので、ボビン８が動作を妨
げられることなく、ボビン８及び触針１５が中心軸Ｉ，
Ｉ方向に支障なく移動することができる。

【００３３】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、種々変形実施
が可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明のボイスコイル型ピックアップは
以上の如く構成したので、小形で磁束が大きな磁気回路
を構成でき、外部磁界の磁気回路への影響及び内部の磁
束の外部への漏洩を防止でき、また、触針の安定した保
持により、広帯域で平坦な出力特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のボイスコイル型ピックア
ップの断面図である。

【図２】本発明の第２実施例のボイスコイル型ピックア
ップの断面図である。

【図３】本発明の第３実施例のボイスコイル型ピックア
ップの断面図である。

【図４】従来例のボイスコイル型ピックアップの断面図
である。

【符号の説明】

２１ カップ状非磁性体 ２２ 内ポール ２３ 外ポール ２５ 永久磁石 ２６ ボビン（可動検知手段） ２７ コイル ２８，２９ 板バネ（弾性支持手段） ３０ 磁性流体 ３１ 磁気シールキャップ ３６ 触針 ４２ 非磁性充填剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の凹凸によって可動する触針の
   速度振幅に応じた電気信号を取り出すボイスコイル型ピ
   ックアップにおいて、閉塞端と開口部とを有するカップ
   状非磁性体と、板状底部と突出部からなる断面Ｔ字状で
   あって該突出部が前記カップ状非磁性体の閉塞端の中心
   位置にほぼ同芯となる様該カップ状非磁性体の前記閉塞
   端内面に固着された内ポールと、前記カップ状非磁性体
   の内周面に間挿され前記内ポールの突出部の外周面との
   間に間隙を形成する外ポールと、前記内ポールの板状底
   部と前記外ポールとの間に挟持された永久磁石と、前記
   外ポールと前記内ポールの突出部との間に形成された間
   隙に挿入される部分にコイルが巻装されかつ先端に触針
   を装着した可動検知手段と、前記可動検知手段を触針の
   可動方向に弾性的に支持する弾性支持手段と、前記カッ
   プ状非磁性体の少なくとも前記触針を除く開口部を覆う
   磁気シールキャップとを設けたことを特徴とするボイス
   コイル型ピックアップ。
2. 【請求項２】 前記弾性支持手段は、前記触針の可動方
   向に垂直な平面を有し、該平面が互いに平行となるよう
   に設けられた複数の板バネである請求項１記載のボイス
   コイル型ピックアップ。
3. 【請求項３】 少なくとも前記外ポールと前記内ポール
   の突出部との間に形成された間隙の一部に磁性体を充填
   した請求項１記載のボイスコイル型ピックアップ。