(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極および同磁極と不可分の励磁コイル等を含む磁極構成体と、可動コイルを有し同可動コイルと上記磁極との間の磁力作用により少なくとも上記磁極構成体に対して振動をする可動体とを有する振動ピックアップの校正装置であって、上記磁極構成体には磁心に沿って貫通孔が形成されており、上記可動体の上記磁極構成体に面した内面側には、上記磁極構成体の上記貫通孔を貫通して入射したレーザ光を再び上記貫通孔を貫通するように反射させる振動鏡が配設され、上記可動体の外面側には、振動ピックアップを着脱可能に装着するための振動ピックアップ装着部が配設されていることを特徴とする、振動ピックアップの校正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば加振機等に適用することができる振動ピックアップの校正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザ光により加振機の正確な振動加速度Ａ〔ｍ／ｓ２〕を計測するとともに、同加振機の振動を検出する振動ピックアップの検出出力Ｖ〔ｍＶ〕を計測することにより、振動ピックアップの感度Ｓ＝Ｖ／Ａ〔ｍＶ・ｓ２／ｍ〕を校正することが行なわれている。
【０００３】
その際、レーザ干渉計を用いて加振機の加振時における振動部の変位の絶対値を測定して振動の加速度を検知し、加振機の振動部に取付けられた振動ピックアップの感度を計測することによって、同振動ピックアップを校正することが知られている（国際標準規格ＩＳＯ５３４７−１）。
【０００４】
図３はレーザ干渉計の原理を説明するための説明図である。図３において、光源としてのレーザ発振器０１から放射されたレーザ光が、ハーフミラー等の分割鏡０２を通過する際、分割鏡０２によって２分され、レーザ光のほぼ半分はそのまま直進して加振機の振動部に固定された振動鏡０３により反射された後、分割鏡０２へ戻り、さらにその一部が分割鏡０２により反射されて光電変換器０４へ到達する。これに対しレーザ発振機０１から放射され分割鏡０２により２分されたレーザ光の他のほぼ半分は分割鏡０２により反射されて固定鏡０５へと向かい、固定鏡０５により反射された後、分割鏡０２へ戻り、その一部が分割鏡０２を透過して光電変換器０４へ到達する。その結果、振動鏡０３により反射された後に光電変換器０４に到達したレーザ光と、固定鏡０５により反射された後に光電変換器０４に到達したレーザ光とが干渉し合って干渉光として合成され、干渉光の強度すなわち輝度は、加振機の加振による振動鏡０３の振動に伴って干渉縞を形成し、最大値、最小値を繰り返す。
【０００５】
図４は、振動ピックアップの校正装置の全体構成の１例を説明するための模式図である。図４において、床面上に例えば空気ばねやゴムばね等の防振手段を介して設置された防振台３０上には、レーザ発振器１、ハーフミラー等の分割鏡２、固定鏡３および振動発生装置としての加振機４が配設されている。加振機４には振動ピックアップ１０が取付けられており、振動ピックアップ１０の端面には振動鏡４ａが一体的に支持されている。振動ピックアップ１０は、検知した振動を電気信号の形に変換し、同電気信号を出力信号として前置増幅器１１へ送る。前置増幅器１１は、振動ピックアップ１０から送られた電気信号を増幅し、増幅した電気信号を実効値形電圧計１２へ送る。実効値形電圧計１２は、振動ピックアップ１０から前置増幅器１１を介して送られた電気信号の電圧を、振動ピックアップ１０の検出出力電圧として表示する。
【０００６】
光電変換器としてのフォトトランジスタ１５は、検知した光の干渉縞を電気信号の形に変換する。フォトトランジスタ１５が検知した光の干渉縞を表す電気信号は、前置増幅器１３および増幅器１４により増幅され、パルス発生器１６を経て比カウンタ２０へ入力される。他方、加振機４の発振器１７は、加振機４に振動を発生させるのに必要な出力電圧の大きさを調整するための出力調整用ボリュウム手段１７ａを備えており、出力調整用ボリュウム手段１７ａにより調整された発振器１７の出力は、電力増幅器１８により増幅された後、加振機４へ送られる。同時に、発振器１７の出力は、周波数カウンタ２０ａへ送られるとともに、比カウンタ２０へも送られる。
【０００７】
比カウンタ２０においては、振動鏡４ａにおいて生成される測定用照射光であるレーザ光の干渉縞の振動数と加振機４が発生する振動の振動数との比、すなわち振動鏡４ａの振動の１周期当たりの干渉縞の数の値が計数される。
【０００８】
フォトトランジスタ１５により電気信号の形で検出され、増幅器１４により増幅された光の干渉縞を表す電気信号は、さらに、周波数分析器１９ａを介してオシロスコープ１９へ、あるいは直接オシロスコープ１９へ送られて表示される一方、フィルタ２１を介して、オシロスコープ２２へ送られて表示されるとともに、電圧計２３へも送られて電圧の測定も行われる。
【０００９】
図２に、従来の加振機４の要部破断側面図を示す。図２において、ベースとしての防振台３０上には、一対の支持アーム３１が立設されており、この一対の支持アーム３１間には、加振機４の磁極および同磁極と不可分の励磁コイル等を含む磁極構成体３３が、水平の枢支軸３２により同枢支軸３２の周りに俯仰角調整自在に枢支されている。磁極構成体３３には、磁極構成体３３の磁心方向すなわち磁極構成体３３の中心線方向に、同中心線に沿って可動体支持孔３４が形成されており、この可動体支持孔３４には、可動コイルを一体的に有する可動体３６が軸受３５を介して磁極構成体３３の磁心方向に移動自在に支持されている。可動体３６の可動コイルは、磁極構成体３３の内部において、磁極構成体３３の中心線と同心で磁極構成体３３の中央磁極と外部磁極の端縁部との間の環状の空隙部を磁極構成体３３の中心線方向に貫通している。可動体３６の可動コイルに交番電流を通電すると、磁極構成体３３の磁極と可動体３６の可動コイルとの間の磁力作用により、可動体３６が、磁極構成体３３に対して磁極構成体３３の中心線方向に振動する。
【００１０】
可動体３６が、磁極構成体３３に対する中立位置から変位しても、周知の可動体復帰手段により、常に磁極構成体３３に対する中立位置へと復帰するように復帰力を受ける。可動体復帰手段としては、例えば、可動体３８を可動体支持部３６に対して弾力的に支持する板ばね等の機械的な可動体復帰手段、あるいは可動体３８の可動体支持部３６に対する中立位置からの変位を例えばレーザ干渉計等の変位検出手段により検出し、検出した変位量に応じて可動コイル３９への通電の向きおよび通電量を変化させて可動コイル３９の電磁力を制御する電磁的な可動体復帰手段等が、良く知られている。
【００１１】
可動体３６の外面側には、振動鏡３８および振動ピックアップ３９の取付け治具としての支持枠体３７が着脱自在に取付けられており、この支持枠体３７の先端部において、同支持枠体３７の外面側には振動鏡３８が装着されているとともに、同支持枠体３７の内面側には振動ピックアップ３９が、例えば着脱ねじ等の着脱手段を介して、着脱自在に装着されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の加振機において、可動体３６に振動鏡３８および振動ピックアップ３９を装着する際には、上述のように取付け治具としての支持枠体３７を介して装着する必要があり、その際、支持枠体３７については、振動ピックアップ３９のサイズや形状に対応して、そのときの振動ピックアップ３９に適合する支持枠体３７を製作し、あるいは多種類の支持枠体３７の中から選択し、そうして用意した支持枠体３７を用いて可動体３６に振動鏡３８および振動ピックアップ３９を装着していた。そのため、種々異なったサイズや形状の振動ピックアップ３９を装着する毎に、その都度、各振動ピックアップ３９に適合する支持枠体３７を製作するか、あるいは種々異なったサイズや形状の振動ピックアップ３９にそれぞれ適合する多数の種類の支持枠体３７を予め準備しておき、その中からこれから装着しようとする振動ピックアップ３９に適合する支持枠体３７を選択するかしなければならず、振動ピックアップ３９の装着を簡便に行なうことができなかった。
【００１３】
また、支持枠体３７が質量を有しているため、振動ピックアップ３９の校正を行なう際、高い振動数の下で可動体の変位が大きくなると、可動体３６の質量に支持枠体３７の質量が加わった分、加振機４にはより大きな加振力が要求され、その結果可動コイルからの発熱量も大きくなる。
【００１４】
さらに、上記従来の加振機４において、振動ピックアップ３９を可動体３６に装着するに当たっては、振動ピックアップ３９を直接可動体３６に装着することなく、振動ピックアップ３９のサイズや大きさが異なる毎に交換される支持枠体３７を両者間に介在させて装着するため、測定の不確かさが避けられない。
【００１５】
そこで、本発明は、可動体に振動鏡および振動ピックアップを装着する際には、取付け治具を介することなく振動鏡および振動ピックアップを直接可動体に装着することができるようにし、可動体の質量に振動鏡および振動ピックアップの質量の外は、加振機に、より大きな加振力を要求するような質量を加えなくとも済むようにし、その分可動コイルからの発熱量を抑えて、より高い振動数の下で、可動体により大きな変位をさせて測定範囲を拡大することができるようにし、振動ピックアップを装着する際の取付け治具を不要とすることにより測定の不確かさを無くすようにした、振動ピックアップの校正装置を提供しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明の振動ピックアップの校正装置は、磁極および同磁極と不可分の励磁コイル等を含む磁極構成体と、可動コイルを有し同可動コイルと上記磁極との間の磁力作用により少なくとも上記磁極構成体に対して振動をする可動体とを有する振動ピックアップの校正装置であって、上記磁極構成体には磁心に沿って貫通孔が形成されており、上記可動体の上記磁極構成体に面した内面側には、上記磁極構成体の上記貫通孔を貫通して入射したレーザ光を再び上記貫通孔を貫通するように反射させる振動鏡が配設され、上記可動体の外面側には、振動ピックアップを着脱可能に装着するための振動ピックアップ装着部が配設されている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の１実施の形態に係る、振動ピックアップの校正装置の基本的な構成を説明するための模式的な要部拡大縦断面図である。
【００１８】
図１において、防振台３０の上面側には枢支孔３０ａが形成されており、この枢支孔３０ａには旋回台４０の底面側に旋回台４０と一体的に突設された旋回軸４１が嵌合されている。旋回台４０は旋回軸４１の中心線の周りに、任意の方位へと旋回することができ、そのようにして選択された方位において、固定解除が可能な固定手段により随時防振台３０に対して固定することができる。旋回台４０は、振動ピックアップの校正を行なう際の加振機４の使用態様に応じて、任意の方位に方向付けをすることができ、また、旋回台４０の防振台３０に対する旋回手段は、図１のような旋回軸４１に代えて、他の適当な旋回手段あるいは方位選択手段を採用することができる。
【００１９】
旋回台４０上には、加振機４の本体を構成し励磁コイル４５とともに磁極構成体４３を構成する中央磁極３３ａおよび外部磁極４３ｂが、例えばスライド支持手段４２を介して、旋回台４０に対して相対移動自在に支持されている。中央磁極３３ａは、レーザ光を通過させるために、磁心方向に貫通する貫通孔４４により中空構造となっている。そして、磁極構成体４３は、旋回台４０に対する中立位置から変位しても、常に磁極構成体４３を旋回台４０に対する中立位置へと復帰させる例えば板ばね等の磁極復帰手段４６を介して、旋回台４０に間接的に接続されている。この板ばね等の磁極復帰手段３５の作用により、中央磁極４３ａ、外部磁極４３ｂおよび励磁コイル４５により構成される磁極構成体４３が、旋回台４０に対する中立位置から変位しても、常に旋回台４０に対する中立位置へと復帰するように復帰力を受けている。
【００２０】
中央磁極４３ａと外部磁極４３ｂとの間の環状の空隙部内に配設された励磁コイル４５により生成された磁力は、中央磁極４３ａおよび外部磁極４３ｂに沿って閉じた磁束を形成する。磁極構成体４３は、図１のように中央磁極４３ａおよび外部磁極４３ｂが励磁コイル４５により励磁され、励磁コイル４５が、中央磁極４３ａおよび外部磁極４３ｂとは一体的で不可分のものとして構成された場合には、中央磁極４３ａ、外部磁極４３ｂおよび励磁コイル４５を含んで構成され、また例えば中央磁極４３ａおよび外部磁極４３ｂの少なくとも一部が永久磁石により形成され、励磁コイル４５を付設する必要のない場合には、磁極構成体４３は、中央磁極４３ａおよび外部磁極４３ｂのみにより構成される。
【００２１】
旋回台４０には、振動子を構成する可動体４８が、例えば空気軸受等の摩擦抵抗が極めて小さくしかも油圧軸受に比し温度変化の少ない軸受４７を介して、磁極構成体４３の中心線方向に、旋回台４０に対して相対移動自在に支持されている。可動体４８は可動コイル４９を一体的に有しており、この可動コイル４９は、磁極構成体４３と同心で、中央磁極４３ａと外部磁極４３ｂの端縁部との間の環状の空隙部を軸方向に貫通するようにして、可動体４８の内面側から磁極構成体４３の内側へ向けて延設されている。
【００２２】
振動子としての可動体４８は、中央磁極４３ａおよび外部磁極４３ｂと可動コイル４９との間の磁力作用により、磁極構成体４３に対して磁極構成体４３の中心線方向に振動をするとともに、旋回台４０に対しても振動をすることができる。可動体４８は、中央磁極４３ａおよび外部磁極４３ｂと可動コイル４９との間の磁力作用により旋回台４０に対する中立位置から変位しても、周知の可動体復帰手段により、常に旋回台４０に対する中立位置へと復帰するように復帰力を受ける。可動体復帰手段としては、例えば、可動体４８を旋回台４０に対して弾力的に支持する板ばね等の機械的な可動体復帰手段、あるいは可動体４８の、旋回台４０に対する中立位置からの変位量を例えばレーザ干渉計等の変位検出手段により検出し、検出した変位量に応じて可動コイル４９への通電の向きおよび通電量を変化させて可動コイル４９の電磁力を制御する電磁的な可動体復帰手段を採用することができる。
【００２３】
上述のように、磁極構成体４３の中央磁極４３ａには磁心に沿ってレーザ光を通過させるための貫通孔４４が形成されており、他方、可動体４８の内面側には、中央磁極４３ａの貫通孔４４を貫通して入射したレーザ光を、反射後に再び貫通孔４４を貫通するように反射させる振動鏡５０が配設され、可動体４８の外面側には、振動ピックアップ５１を着脱可能に装着するための例えば雌ねじ等の振動ピックアップ支持部４８ａが配設されている。そして、可動体４８の振動ピックアップ支持部４８ａには、振動ピックアップ５１が着脱可能に装着されている。
【００２４】
図１に示す加振機４は以上のように構成されているので、可動体４８に振動鏡５０および振動ピックアップ５１を装着する際には、取付け治具を介することなく振動鏡５０および振動ピックアップ５１を直接可動体４８に装着することができ、可動体４８の質量に振動鏡５０および振動ピックアップ５１の質量が加わるのみであるため、加振機４の加振力が小さくて済み、その分可動コイル４９からの発熱量を抑えて、より高い振動数の下で、可動体４８により大きな変位をさせて測定範囲を拡大することが可能となり、振動ピックアップ５１を装着する際の取付け治具を不要とすることにより、取付け治具に起因する測定の不確かさを無くすことができる。
【００２５】
図１に示した加振機４においては、振動ピックアップ１０が水平な姿勢で校正をするようにしたものであるが、これに代えて、例えば振動ピックアップが水平面に対して垂直な姿勢で校正をするようにした場合においても、本発明を適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の振動ピックアップの校正装置によれば、以下のような効果が得られる。
（１）磁極および同磁極と不可分の励磁コイル等を含む磁極構成体と、可動コイルを有し同可動コイルと上記磁極との間の磁力作用により少なくとも上記磁極構成体に対して振動をする可動体とを有する振動ピックアップの校正装置であって、上記磁極構成体には磁心に沿って貫通孔が形成されており、上記可動体の上記磁極構成体に面した内面側には、上記磁極の上記貫通孔を貫通して入射したレーザ光を再び上記貫通孔を貫通するように反射させる振動鏡が配設され、上記可動体の外面側には、振動ピックアップを着脱可能に装着するための振動ピックアップ装着部が配設されているので、可動体に振動鏡および振動ピックアップを装着する際には、取付け治具を介することなく振動鏡および振動ピックアップを直接可動体に装着することができ、可動体の質量に振動鏡および振動ピックアップの質量が加わるのみで、加振機の加振力が小さくて済み、その分可動コイルからの発熱量を抑えて、より高い振動数の下で、可動体により大きな変位をさせて測定範囲を拡大することが可能となり、振動ピックアップを装着する際の取付け治具を不要とすることにより測定の不確かさを無くすことができる（請求項１）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態に係る、振動ピックアップの校正装置の基本的な構成を説明するための模式的な要部拡大縦断側面図である。
【図２】従来の振動ピックアップの校正装置を説明するための従来の加振機の要部破断側面図である。
【図３】従来のレーザ干渉計の原理を説明するための説明図である。
【図４】従来の振動ピックアップの校正装置の全体構成の１例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
０１    レーザ発振器
０２    ハーフミラー等の分割鏡
０３    振動鏡
０４    光電変換器
０５    固定鏡
１    レーザ発振器
２    分割鏡
３    固定鏡
４    加振機
４ａ    ミラー等の振動鏡
１０    振動ピックアップ
１１    前置増幅器
１２    実効値形電圧計
１３    前置増幅器
１４    増幅器
１５    フォトトランジスタ
１６    パルス発生器
１７    発振器
１７ａ    出力調整用ボリュウム手段
１８    電力増幅器
１９    オシロスコープ
１９ａ    周波数分析器
２０    比カウンタ
２１    フィルタ
２２    オシロスコープ
２３    電圧計
３０    防振台
３１    支持アーム
３２    枢支軸
３３    磁極構成体
３３ａ    可動体支持部
３４    可動体支持孔
３５    軸受
３６    可動体
３７    支持枠体
３８    振動鏡
３９    振動ピックアップ
４０    旋回台
４１    旋回軸
４２    スライド支持手段
４３    磁極構成体
４３ａ    中央磁極
４３ｂ    外部磁極
４４    貫通孔
４５    励磁コイル
４６    板ばね等磁極復帰手段
４７    軸受
４８    可動体
４９    可動コイル
５０    振動鏡
５１    振動ピックアップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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