JPH0653269B2 - 加振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、物体表面のウネリやアラサを測定する測定
器の較正のために用いて好適な加振装置に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、超磁歪と称する磁歪効果の極めて強いテル
ビウム鉄合金等から成る振動源と、この振動源に振動を
与える駆動源とを備え、物体表面のウネリやアラサを測
定管理する電気式測定器の較正のための標準片として働
くようにすることにより、機械的、電気的に堅牢で小型
となし、測定器のトレーサの触針部に簡単に接触して挿
入出来るようにしたものである。

〔従来の技術〕

現在、物体表面のウネリやアラサを測定管理するのに普
通に使用されている測定器は電気式であって、触針を有
するトレーサを持ったものである。このような測定器は
精度維持のため丁寧な較正が必要である。この較正の方
法には一般に標準片を使用する方法と、電気的に広い周
波数の加振の可能な加振装置を使用する方法とがある。
この加振装置を使用する方法は従来はメーカ側で製造時
のみ使用されている。

第４図は物体表面のウネリやアラサを測定管理する慣用
の電気式測定器の構成を示すもので、同図において、
(1)は標準片、(2)はトレーサ、(3)は感度調整器、(4)は
増幅器、(5)はフィルタ、(6)は例えばコンピュータを使
用した判定回路である。

第５図はトレーサ(2)の一例を示すもので、コの字形の
金具(21)の穴の中に触針(22)の軸(23)がはまっており、
これがばね(24)で下方に引っ張られている。触針(22)の
軸(23)の上端にマグネットポール(25)の間隔を上下でき
可動コイル(26)が取付けられている。触針(22)はダイヤ
モンド製で９０゜の円錐でその先端半径は約２．５μで
ある。

標準片(1)上を移動する触針(22)の動きによって可動コ
イル(26)が磁束を切り、触針(22)の微動の速度に比例し
た誘起電圧が生じる。これを感度調整器(3)を介して増
幅器(4)に供給して増幅し、フィルタ(5)で不要な成分を
除去して判定回路(6)のメモリ（図示せず）に標準片(1)
のウネリ又はアラサの標準値として記憶する。

次に標準片(1)の代わりに被測定物体（図示せず）をト
レーサ(2)の触針(22)の下に挿入し、上述と同様に被測
定物体のウネリ又はアラサを測定する。そして、判定回
路(6)において、その測定値と、上述の如くメモリに記
憶されている標準値を読み出して比較照合し、良否を判
定する。また、較正に加振装置を使用するときは測定に
先立って標準片(1)の代わりに加振装置を使用する。

ここで、物体表面のウネリやアラサの測定器で電気式の
ものはトレーサの出力は物体表面の起伏凹凸が複雑な波
形形状であっても、すべて広い周波数での正弦波形から
構成されると考えて良いこととなっている。このため、
これ等の測定器の較正もトレーサの触針部に１ヘルツか
ら３０キロヘルツ位までの良好な波形の正弦波で安定強
力な電気式加振装置による加振をして性能を確認する作
業が現状である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述の如く較正に標準片を使用する方法は、
簡便であるけれどもどちらかと云えば現場の間に合わせ
的なもので精度に欠ける。つまり、標準片は使用を重ね
ることにより、摩耗し易く、この結果正確な値を読み取
れなくなってしまう欠点がある。また、正確な標準片を
作ることは大変手間がかかり、面倒である等の欠点があ
る。

また、較正に上述の如き従来の加振装置を使用する場
合、特に物体表面のウネリを測定する測定器では安定し
た指示値を得るため意外と触針圧が重く現行では約数百
グラムであり、このため加振装置の頭部駆動部が大きく
重くなり、例えば５kg〜１５kgとなり、この結果現場で
測定器のトレーサ付近に簡単に挿入して較正することが
できない欠点がある。また、従来の加振装置の頭部はほ
とんど可動線輪型で、これは周波数特性が平坦な特性で
ないので、頭部に振幅のセンサを内蔵させ、フィードバ
ックにより特性が平坦になるよううに補償しており、こ
の結果頭部の構造が複雑となり、加振のための電気系も
大型になる等の欠点がある。

また、加振装置としてビエゾ効果方式のものが考えられ
るが次のような欠点がある。すなわち、単なる加振装置
であるならば、磁歪と電歪は良く似ているから、電歪の
トランジューサで良いと容易に考えられるが、電歪は標
準片的な凹凸現象で２ミクロン程度の振動を発生するた
め、積層構造をとるのが常識であり、このためか周波数
特性が第６図に示すように広い範囲にわたって平坦でな
く、実質的に使用できない欠点がある。また、この場合
の加振頭部は電圧駆動であるので、絶縁等電気的問題で
複雑になる欠点がある。

この発明は斯る点に鑑みてなされたもので、上述の欠点
を一掃し得る加振装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明による加振装置は、超磁歪と称する磁歪効果の
極めて強いテルビウム鉄合金等から成る振動源(30)と、
この振動源(30)に振動を与える駆動源(40)とを備え、物
体表面のウネリやアラサを測定管理する電気式測定器の
較正のための標準片として働くように構成している。

〔作用〕

振動源(30)を超磁歪と称する磁歪効果の極めて強いテル
ビウム鉄合金等で作る。そして、この振動源(30)に駆動
源(40)より所定周波数の正弦波を与えて約２ミクロン位
の振幅の加振を行う。そして、このような振動源(30)と
駆動源(40)から成る加振装置を物体表面のウネリやアラ
サを測定管理する電気式測定器の較正のための標準片の
代わりに使用する。これにより機械的、電気的に堅牢で
小型となし、測定器のトレーサの触針部に簡単に接触し
て挿入出来る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて
詳しく説明する。

第１図は本実施例の構成を示すもので、同図において、
(30)は振動源としての加振器、(40)は加振器(30)に振動
を与えるための発振信号を発生する発振器であって、ケ
ーブル(50)を介して加振器(30)と接続されている。ま
た、(60)は加振器(30)が載置される台である。

第２図は加振器(30)の具体的構造の一例と発振器(40)と
の接続関係を示すもので、加振器(30)は底部に設けられ
た継鉄(31)と、この継鉄(31)上に取付けられた円筒状永
久磁石(32)と、この磁石(32)の上部に取付けられた継鉄
(33)と、円筒状永久磁石(32)内に遊嵌された超磁歪体棒
(34)と、この超磁歪体棒(34)に巻回されたコイル(35)と
から成る。超磁歪体棒(34)は底部が継鉄(31)の上部に固
着され、上部が継鉄(33)の孔(33a)を突き出てトレーサ
(2)の触針と接触するようになされている。この超磁歪
体棒(34)は超磁歪（磁歪（磁性体を磁化したとき、その
寸法が変化る現象）の大きさが従来の１０００〜１００
００倍もある巨大な磁歪を超磁歪と云う）と称する磁歪
効果の極めて強い例えばテルビウム鉄合金等から成る。

また、本実施例では超磁歪体棒(34)に段差(34a)を設
け、この部分に加圧バネ(36)を嵌入する。この加圧バネ
(36)により超磁歪体棒(34)に延びの方向、この場合上下
方向を押さえて機械的に与圧を加えて安定させるように
する。

コイル(37)の両端はケーブル(50)に接続し、電流管理用
のメータ(70)を介して発振器(40)側に接続するようにす
る。発振器(40)は安定化電源を有し、発振周波数を所定
範囲例えば１Hzから３０ｋHzの範囲にわたって可変で
き、発振信号は正弦波とされる。

いま、発振器(40)より発振信号をコイル(35)に供給する
と磁界が発生し、これにより超磁歪体棒(34)の先端（加
振頭部）がトレーサ(2)の触針と接触して約２ミクロン
位の振幅の加振を行う。

従来の加振動作は１ワットから１０ワット位の駆動電圧
が必要であるが、若し駆動電力が同一であるとした場合
超磁歪体棒(34)では触針部駆動端は数十キログラム以上
の静的荷重が加わっても何等加振動作に影響はない。従
って、超磁歪を呈する超磁歪体棒(34)の先端（加振頭
部）は極めて小型とすることができ、例えば高さ３０m
m、直径８mmとし、全体として重さ３００ｇの丸柱状と
することができ、よって加振装置をトレーサ(2)の触針
部に簡単に接触して挿入出来る。

また、実測によれば周波数特性は第３図に示すように直
流付近から３０ｋHz位まで平坦で、フィードバックによ
り補償しなくても２０ｋHzまで安心して加振に使うこと
ができる。ここで、超磁歪の発振を論じた文献は多くあ
り、相当高い周波数例えば２０ｋHzまで楽に応答すると
記録されているが、その周波数特性が広い範囲にわたっ
て平坦であることは記載されておらず、我々の実験結果
でわかったもので、このことは超磁歪材料の本質的特性
によるものと思われる。

また、従来の可動線輪型加振頭部の可動コイルは強力な
磁場の中にバネ系で懸垂されたもので、やや浮遊してい
るので、特に物体表面のウネリ測定器のトレーサの如く
重い静荷重用のものには無理があるが、超磁歪を利用す
る本実施例ではコイル(25)は超磁歪体棒(34)に巻回され
ており、また超磁歪の超磁歪体棒(34)は一端が固着さ
れ、他端には強力な与圧がかかることもあるが大丈夫
で、もって機械的に堅牢な加振頭部を作ることができ
る。また、電気的にも楽な絶縁が可能で、油等の侵入の
害を受けない。つまり、較正の際全部が自動機的である
と、事故で油を浴びることがあるが、本実施例では絶縁
可能であるので、このようなときでも問題ない。

また、本来物体表面のウネリ及びアラサの起伏は数ミク
ロン以下の小さいもので、実用的には上下動で２ミクロ
ン程度で十分である。しかるに従来の可動線輪型の加振
装置では数百ミクロンとゆれがおおき過ぎ、トレーサに
寄生振動を起こさせる。ところが、超磁歪を利用する本
実施例では、超磁歪体棒(34)が例えば１０φ２５mm長と
して２ミクロン位の加振しか出来ないが、これがむしろ
トレーサの較正には極めて有効でトレーサを標準片的に
実際に即して加振出来る。

また、ボールベアリング工業ではボールの当たる面のウ
ネリ及びアラサの測定管理は重要である。このウネリ及
びアラサの測定機械は海外等に分散設置されており、そ
の管理、つまり較正は中々手間がかかり大変な仕事であ
る。

ところが本実施例によれば、加振装置は極めて小型にで
きるので、複雑な測定機械でも、そのトレーサの触針部
付近に較正用として挿入出来、作業は極めて簡単で容易
である。また、本実施例による加振装置はボールベアリ
ングが単体のウネリ及びアラサの測定器用のみならず、
完成したボールベアリング回転時のウネリやアラサを考
えての測定管理の測定機械の較正にも使用できる。

なお、上述の実施例において、超磁歪体棒(34)に第２図
に破線で示すように穴を設け、この穴に加速度センサ等
を内蔵させ、更に加振周波数特性を改善するようにして
もよい。

また、超磁歪体棒(34)の先端のトレーサ(2)の触針と接
触する部分を超硬金属の如き材料で保護するようにして
もよい。

〔発明の効果〕

上述の如くこの発明によれば、超磁歪と称する磁歪効果
の極めて強いテルビウム鉄合金等から成る振動源に振動
を与えて加振し、物体表面のウネリやアラサを測定管理
する電気式測定器の較正のための標準片として働くよう
にしたので、加振装置を機械的、電気的に堅牢で小型と
することができ、測定器のトレーサの触針部に簡単に接
触して挿入出来、取扱いが簡便で、作業効率を向上でき
る。また、周波数特性を広い範囲にわたって平坦に出
来、安定した加振動作が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図はこ
の発明の要部の具体的回路構成図、第３図はこの発明に
よる周波数特性図、第４図は慣用の測定器の一例を示す
構成図、第５図はトレーサの構成図、第６図は従来装置
による周波数特性図である。 (30)は加振器、(34)は超磁歪体棒、(40)は発振器であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超磁歪と称する磁歪効果の極めて強いテル
   ビウム鉄合金等から成る振動源と、 該振動源に振動を与える駆動源と を備え、物体表面のウネリやアラサを測定管理する電気
   式測定器の較正のための標準片として働くようにしたこ
   とを特徴とする加振装置。