(57)【要約】【課題】対象物との衝突によるプローブ１４の破損を防止する。【解決手段】  互いに直交する３軸方向の磁界を測定する磁界センサを先端３０に搭載したプローブ１４と、プローブ１４を連結部１８を介して支持する支持部２０と、プローブの先端３０をＸＹＺ軸方向に移動させる駆動装置２４と、対象物３２の表面近傍の磁界を測定した上記３軸磁界センサ１６の出力信号を取得する測定装置２８とを備える。プローブの先端３０を移動させているとき、その移動方向と反対方向の外力が加わった場合に、その外力を吸収する方向に一定量だけプローブの先端３０を後退させる。同時に、これを検出して駆動装置２４を緊急停止させる。【選択図】図１
2015040731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する３軸方向の磁界を測定する磁界センサを先端に搭載したプローブと、
上記プローブを連結部を介して支持する支持部と、
上記支持部をクランプで掴んだ状態で、上記プローブの先端を機械的に設定されたＸＹＺ軸方向のいずれか指定された方向に移動させる駆動装置と、
対象物の表面近傍の磁界を測定した上記３軸磁界センサの出力信号を取得する測定装置とを備え、
上記連結部には、
上記プローブの先端を上記ＸＹＺ軸方向のいずれかの方向に移動させているとき、その移動方向と反対の方向の外力が加わった場合に、その外力を吸収する方向に一定量だけ上記プローブの先端を後退させるホルダと、
上記プローブの先端の上記一定量以下の後退を検出して、上記駆動装置を緊急停止させる停止制御装置とを備えたことを特徴とする磁界測定装置。
【請求項２】
プローブが幅に比べて厚みの薄い細長い板状の形状をしている場合に、プローブの先端に対してプローブの厚み方向に外力が加わったときのみ、プローブの先端を一定方向に一定量だけ後退させるホルダを備えていることを特徴とする請求項１に記載の磁界測定装置。
【請求項３】
プローブが幅に比べて厚みの薄い細長い板状の形状をしている場合に、プローブの先端に対して、プローブの長手方向または厚み方向に外力が加わったときのみ、プローブの先端を一定方向に一定量だけ後退させるホルダを備えていることを特徴とする請求項１に記載の磁界測定装置。
【請求項４】
上記連結部は、
上記プローブの先端に力が加わっていない状態で、上記プローブの先端を上記支持機構から見て常に一定の位置に保持し、上記プローブの先端に外力が加わってからその力が開放されたときに、上記プローブの先端を元の位置に復帰させる復帰機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁界測定装置。
【請求項５】
上記ホルダは、Ｚ軸方向への一定量の直線移動のみを許容する支持軸により支持部に支持されており、かつ、上記ホルダは上記支持軸を軸にして一定角度だけ回転して、上記プローブの先端のＸ軸方向の一定量の移動を許容するように支持されており、
上記停止制御装置は、上記ホルダがＺ軸方向に一定量移動したときと、一定角度だけ回転したときのいずれの状態も検出して、上記駆動装置を緊急停止させることを特徴とする請求項３に記載の磁界測定装置。
【請求項６】
上記停止制御装置は、上記駆動装置を緊急停止させたときには、上記測定装置に対して、上記プローブの先端の測定系中の位置座標の再設定を要求する信号を送信することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の磁界測定装置。
【請求項７】
互いに直交する３軸方向の磁界を測定する磁界センサを先端に搭載したプローブと、上記プローブを連結部を介して支持する支持部と信号ケーブルとを備え、
上記連結部には、
上記プローブの先端を上記ＸＹＺ軸方向のいずれかの方向に移動させているとき、その移動方向と反対の方向の外力が加わった場合に、その外力を吸収する方向に一定量だけ上記プローブの先端を後退させるホルダと、上記プローブの先端の一定量以下の後退を検出する検出装置が設けられ、
上記信号ケーブルは、
上記３軸磁界センサが磁界を測定した出力信号を測定装置に向けて送信し、上記検出装置の出力信号を、上記プローブの先端を移動させる駆動装置に送信するためのものであることを特徴とする磁界測定装置の部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３軸磁界センサを搭載したプローブを使用して、対象物の各部の磁界測定を行う装置であって、プローブの各部への衝突による損傷を防止するようにした磁界測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３軸磁界センサを搭載したプローブを使用して、対象物の各部の磁界測定を精密に行う装置が開発されている（特許文献１）。また、アームやプローブを対象物に近接させて移動させる場合に、対象物との位置関係を検出したり、衝突を防止するための技術が各種紹介されている（特許文献２〜４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許文献１  特許４９７２５６８号公報
【特許文献２】特許文献２  特開２０００−２２１２０１号公報
【特許文献３】特許文献３  特開２００３−２７３１７５号公報
【特許文献４】特許文献４  特開２００８−２１５９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
３軸磁界測定用のプローブは、一端に磁界センサを搭載したセラミック基板から構成されている。磁界センサを対象物の表面に沿って移動させながら、対象物の近傍磁界を検出して、測定回路に検出信号を送信する（特許文献１）。
【０００５】
ここで、磁界センサを対象物に接近させて近傍磁界を検出する操作を繰り返すときに、プローブの端部が対象物に衝突することがある。また、誤って障害物のある方向に駆動装置を操作して、プローブを障害物に衝突させてしまうことがある。プローブは曲げに弱いため、衝突後も無理に移動をさせると、折損してしまう。
【０００６】
既知の特許文献に記載の装置には、衝突の回避のための各種の機構が紹介されているが、上記の磁界測定装置にはそのまま採用することが難しい。即ち、プローブの先端には磁界センサが搭載されており、その部分に衝突回避のためのセンサ等を組み込むことができない。また、磁界測定精度を高めるためには、プローブの先端付近に異物を配置することはできない。
【０００７】
さらに、プローブを補強する補強材を沿わせることも考えられるが、プローブ全体が太くなると、狭い凹部の磁界測定ができなくなる。従って、プローブは可能な限り細い薄い基板のまま使用したい。また、プローブの先端が何かに衝突したとき、プローブの破損を防止するためにプローブを柔らかく支持することが考えられるが、それでは磁界測定中にプローブの先端位置が変動して、高精度の磁界測定ができなくなる。
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は次のような  磁界測定装置を提供することを目的とする。
（１）磁界センサを搭載したプローブの先端が何かに衝突したときプローブの破損を回避する。
（２）プローブの先端が何かに衝突した後にその位置を安定位置に自動復帰させ、さらに、測定条件の再設定を確実に実行する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
【００１０】
＜構成１＞
互いに直交する３軸方向の磁界を測定する磁界センサを先端に搭載したプローブと、
上記プローブを連結部を介して支持する支持部と、
上記支持部をクランプで掴んだ状態で、上記プローブの先端を機械的に設定されたＸＹＺ軸方向のいずれか指定された方向に移動させる駆動装置と、
対象物の表面近傍の磁界を測定した上記３軸磁界センサの出力信号を取得する測定装置とを備え、
上記連結部には、
上記プローブの先端を上記ＸＹＺ軸方向のいずれかの方向に移動させているとき、その移動方向と反対の方向の外力が加わった場合に、その外力を吸収する方向に一定量だけ上記プローブの先端を後退させるホルダと、
上記プローブの先端の後退を検出して、上記駆動装置を緊急停止させる停止制御装置とを備えたことを特徴とする磁界測定装置。
【００１１】
＜構成２＞
プローブが幅に比べて厚みの薄い細長い板状の形状をしている場合に、プローブの先端に対してプローブの厚み方向に外力が加わったときのみ、プローブの先端を一定方向に一定量だけ後退させるホルダを備えていることを特徴とする構成１に記載の磁界測定装置。
【００１２】
＜構成３＞
プローブが幅に比べて厚みの薄い細長い板状の形状をしている場合に、プローブの先端に対して、プローブの長手方向または厚み方向に外力が加わったときのみ、プローブの先端を一定方向に一定量だけ後退させるホルダを備えていることを特徴とする構成１に記載の磁界測定装置。
【００１３】
＜構成４＞
上記連結部は、
上記プローブの先端に力が加わっていない状態で、上記プローブの先端を上記支持機構から見て常に一定の位置に保持し、上記プローブの先端に外力が加わってからその力が開放されたときに、上記プローブの先端を元の位置に復帰させる復帰機構を備えたことを特徴とする構成１乃至３のいずれかに記載の磁界測定装置。
【００１４】
＜構成５＞
上記ホルダは、Ｚ軸方向への一定量の直線移動のみを許容する支持軸により支持部に支持されており、かつ、上記ホルダは上記支持軸を軸にして一定角度だけ回転して、上記プローブの先端のＸ軸方向の一定量の移動を許容するように支持されており、
上記停止制御装置は、上記ホルダがＺ軸方向に一定量移動したときと、一定角度だけ回転したときのいずれの状態も検出して、上記駆動装置を緊急停止させることを特徴とする構成３に記載の磁界測定装置。
【００１５】
＜構成６＞
上記停止制御装置は、上記駆動装置を緊急停止させたときには、上記測定装置に対して、上記プローブの先端の測定系中の位置座標の再設定を要求する信号を送信することを特徴とする構成２乃至４のいずれかに記載の磁界測定装置。
【００１６】
＜構成７＞
互いに直交する３軸方向の磁界を測定する磁界センサを先端に搭載したプローブと、上記プローブを連結部を介して支持する支持部と信号ケーブルとを備え、
上記連結部には、
上記プローブの先端を上記ＸＹＺ軸方向のいずれかの方向に移動させているとき、その移動方向と反対の方向の外力が加わった場合に、その外力を吸収する方向に一定量だけ上記プローブの先端を後退させるホルダと、上記プローブの先端の後退を検出する検出装置が設けられ、
上記信号ケーブルは、
上記３軸磁界センサが磁界を測定した出力信号を測定装置に向けて送信し、上記検出装置の出力信号を、上記プローブの先端を移動させる駆動装置に送信するためのものであることを特徴とする磁界測定装置の部品。
【発明の効果】
【００１７】
＜構成１の効果＞
例えば、プローブの先端をＺ軸方向に移動させて、磁界測定すべき場所に磁界センサをセットする。このとき、過剰に移動させると、プローブが何かに衝突することがある。また、Ｚ軸方向の移動を完了してこんどはＸ軸方向にプローブを移動させて磁界測定を開始するときに、プローブの先が何かに衝突することがある。このように、プローブ先端が何かに衝突して、外力が加わったときに、その外力を吸収するようにホルダが緩衝体として機能する。停止制御装置はホルダが後退したのを検出して、駆動装置を緊急停止させる。こうして、プローブの破損を防止できる。
＜構成２の効果＞
プローブが幅に比べて厚みの薄い細長い板状の形状をしていると、厚み方向の外力により折損する危険性が最も高い。また、全方向に後退できるように支持するよりも、一方向にのみ一定量のみ後退できるように支持したほうが、元の位置に正確に復帰させ易い。
＜構成３の効果＞
プローブの長手方向をＺ軸方向、厚み方向をＸ軸方向とすると、磁界測定時には、この方向にのみプローブの先端を一定量だけ移動させる。従って、Ｚ軸方向とＸ軸方向の外力に対してのみ後退する構造にすれば、任意の方向に後退できるように柔らかく支持するよりも、元の位置に正確に復帰させ易い。
＜構成４の効果＞
プローブをあまり緩く支持していては、プローブの先端の位置が不安定になり、測定精度が低下する。また、プローブの先端が何かに衝突するたびにプローブの先端の位置が移動してしまっても、同様に測定精度が低下する。さらに、そのつどもとの状態に手作業で戻すのも容易でない。プローブの先端を上記支持機構から見て常に一定の安定位置に復帰させる機構を設けるようした。
＜構成５の効果＞
ホルダを特定の方向にのみ移動するように支持して、その起動をスイッチで検出すれば、確実に動作し、かつ、誤動作を防止できる。
＜構成６の効果＞
プローブが何かに衝突してから元の状態に復帰したとしても、完全に元の状態に復帰したかどうか不明なため、再度センサの位置確認をして測定条件を再設定するように、測定装置に要求するとよい。測定装置が、特許文献１に示したような方法で自動的に測定条件を設定するかあるいは、装置の操作者に対して、測定条件を再設定するようにメッセージを表示するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例の装置の主要部斜視図とこれに接続された装置のブロック図である。
【図２】外力とその吸収作用についての説明図である。
【図３】上記連結部１８の具体例を示す内部構造の正面図である。
【図４】ホルダ４０の回転支持構造ともとの状態への復帰機構の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、実施例の装置の主要部斜視図とこれに接続された装置のブロック図である。
図の磁界測定装置１２は、磁界測定用のプローブ１４を備えている。このプローブ１４の先端３０には、互いに直交する３軸方向の磁界を測定する磁界センサ１６が搭載されている。磁界センサ１６は微小なためプローブ１４の先端３０に埋め込まれている。この図では、一点鎖線の円内に表示した。
【００２１】
プローブ１４は、連結部１８を介して支持部２０と一体化されて支持される。支持部２０の上端からは、信号ケーブル２２が引き出されており、磁界測定装置１２の本体と電気接続される。磁界測定装置１２の本体には、駆動装置２４と測定装置２８と停止制御装置３６とが設けられている。なお、このほかにも様々な装置が設けられているが、本実施例の説明に必要なもののみを図示した。
【００２２】
上記信号ケーブル２２は、磁界センサ１６が磁界を測定した出力信号を測定装置２８に向けて送信したり、プローブの衝突を検出する装置の出力信号を、駆動装置２４に送信するためのものである。
【００２３】
本体装置は、上記支持部２０をクランプ２６で掴んだ状態で、プローブ１４の先端３０を移動させる機能を持つ。移動方向は機械的に設定されている。駆動装置２４は、図のクランプ２６の右側の矢印で示したＸＹＺ軸方向のいずれか指定された方向にのみプローブ１４を移動させることができる。
【００２４】
この装置により、ＸＹＺ座標上の磁界強度を測定して、対象物の近傍の磁界分布を表示し、対象物がどのように磁化されているかを調べることができる。測定装置２８は、対象物３２の表面近傍の磁界を測定した上記３軸磁界センサ１６の出力信号を取得する装置である。
【００２５】
プローブ１４の先端３０をＸＹＺ軸方向のいずれかの方向に移動させているとき、対象物の壁や突起等の障害物に衝突すると、その移動方向と反対の方向の外力が加わる。連結部１８は、この外力を吸収する方向に一定量（ｄＸあるいはｄＺ）だけプローブ１４の先端３０を後退させる。停止制御装置３６は、プローブ１４の先端３０の後退を検出して、上記駆動装置２４を緊急停止させる機能を持つ。
【００２６】
図２は、外力とその吸収作用についての説明図である。
例えば、（ａ）に示すように、対象物３２の凹部３４の内部磁界を測定する場合を考える。このとき、プローブ１４をＺ軸方向に移動させて、図のような状態で停止させる。誤ってプローブ１４を停止させるタイミングが遅れると、プローブ１４の先端３０が凹部３４の壁面に衝突する。このとき連結部１８（図１）は、プローブ１４の先端３０をｄＺだけ後退させる。この一定量の後退を検出してプローブ１４の移動を緊急停止させれば、プローブ１４の損傷を防止できる。
【００２７】
また、（ｂ）に示すように、対象物３２の凹部３４の内部でプローブ１４をＸ軸方向に移動させる場合を考える。図の左方向に移動させるべきところを誤って図の右方向に移動させると、プローブ１４の先端３０が凹部３４の壁面に衝突して、プローブ１４を折り曲げる方向の外力が加わる。このとき連結部１８（図１）は、プローブ１４の先端３０をｄＸだけ後退させる。この一定量の後退を検出してプローブ１４の移動を緊急停止させれば、プローブ１４の損傷を防止できる。
【００２８】
なお、上記ｄＺの移動はプローブ１４のＺ軸方向の直線運動である。一方、上記ｄＸの移動は、連結部１８を軸としたＸ軸方向の回転運動である。常時は定位置に固定されており、プローブ１４が障害物に衝突したときに、これらの後退運動を許容するように、ガイドや軸受けを用いて連結部１８を支持する機構が好ましい。以下の実施例の連結部１８は、このような後退移動を許容するように構成されている。
【００２９】
また、図１に示すように、この実施例のプローブ１４は、幅に比べて厚みの薄い細長い板状の形状をしている。従って、プローブ１４の先端３０に対してプローブ１４の厚み方向に外力が加わったときに、プローブ１４が最も折損し易い。また、図２の（ｂ）に示す状態での操作誤りが最も生じ易い。そこで、プローブ１４の先端３０をＹ軸の方向にのみ一定量ｄＸだけ後退させる構造にしてもよい。
【００３０】
全方向に後退できるように支持すると、プローブ１４の先端３０の位置が振動等によりフラついて測定精度に悪影響を及ぼすおそれがある。従って、プローブ１４の保護のために必要な最小限の方向、即ち、Ｘ軸方向のみか、あるいは、Ｘ軸とＺ軸方向の２方向のみに後退する構造が好ましい。また、そのほうが、元の位置に復帰させる構造も簡単で確実なものにすることができる。
【実施例２】
【００３１】
図３は上記連結部１８の具体例を示す内部構造の正面図である。
図の（ａ）に示すように、連結部１８には、ホルダ４０とリミットスイッチ３８とが組み込まれている。信号ケーブル２２は支持部２０の上部に固定されている。また、支持軸４２とばね４６とは支持部２０の内壁に固定されている。ホルダ４０は、その長孔４４に支持軸４２を貫通させており、ばね４６により下から上の方向に力を受けリミットスイッチ３８に押しつけられた状態で支持されている。
【００３２】
このように、この実施例では、ホルダ４０は、Ｚ軸方向への一定量の直線移動のみを許容する支持軸４２により支持部２０に支持されている。ばね４６の弾力では、リミットスイッチ３８は動作しない。図の（ｂ）に示すように、プローブ１４が矢印方向（Ｚ軸方向）に下から上方向に外力を受けると、長孔４４の長さ分だけ、ホルダ４０が上方に後退する。
【００３３】
このとき、リミットスイッチ３８が動作して、検出信号を信号ケーブル２２を通じて停止制御装置３６に送る。停止制御装置３６は駆動装置２４の動作をただちに停止させる。なお、このように、ホルダ４０が支持部２０に可動支持されているので、磁界センサ１６の出力信号は、プローブ１４の上端から柔軟な信号線を介して信号ケーブル２２に引き込まれている。
【００３４】
図４はホルダ４０の回転支持構造ともとの状態への復帰機構の説明図である。図４（ａ）はホルダ４０とリミットスイッチ３８の拡大側面図である。（ｂ）は、ホルダ４０が回転運動をしたときの主要部側面図である。
図の（ｂ）に示すように、上記ホルダ４０は、支持軸４２を軸にして一定角度だけ回転して、プローブ１４の先端３０のＸ軸方向の一定量の移動を許容するように支持されている。この運動の間、ばね４６が伸縮して、支持軸４２が長孔４４の中を上下する。このホルダ４０の回転運動がリミットスイッチ３８を動作させる。
【００３５】
また、（ｂ）の中央の安定状態で、ホルダ４０に設けられた切り欠き４８にリミットスイッチ３８の突起５０が嵌まり込んでいる。ホルダ４０が回転運動をすると、（ｂ）の左右の図に示すように、突起５０が切り欠き４８から浮き出る。これでリミットスイッチ３８が動作する。さらに、ばね４６の作用によって、ホルダ４０はもとの状態に押し戻される。同時に切り欠き４８にリミットスイッチ３８の突起５０が嵌まり込む。
【００３６】
その結果、プローブ１４の先端３０に力が加わっていない状態で、プローブ１４の先端３０を支持機構から見て常に一定の位置に保持することができる。即ち、ホルダ４０の機構は、プローブ１４の先端３０に外力が加わってからその力が開放されたときに、プローブ１４の先端３０を元の位置に復帰させる復帰機構として機能する。
【００３７】
プローブ１４を自由に後退できるように緩く支持していては、プローブ１４の先端３０の位置が不安定になり、測定精度が低下する。また、プローブ１４の先端３０が何かに衝突するたびにプローブ１４の先端３０の位置が移動してしまうと、そのつど元の状態に手作業で戻さなければならない。このように一定の安定位置に自動復帰させる機構を設けるとこの問題が解決する。
【００３８】
なお、特許文献１に記載されているように、磁界センサ１６の位置と傾きは高精度に制御しなければ正確な測定ができない。プローブ１４の先端３０が衝突後に自動的に元の状態に復帰したかどうかを確認できない場合には、測定系中の位置座標の再設定をすることが好ましい。従って、停止制御装置３６が駆動装置２４の緊急停止制御をした後、例えば、装置の図示しないディスプレイ等に、その旨を表示させることが好ましい。停止制御装置３６が再設定を要求する信号を送信すれば、その後の表示制御は測定装置２８等が行えばよい。
【符号の説明】
【００３９】
１２  磁界測定装置
１４  プローブ
１６  磁界センサ
１８  連結部
２０  支持部
２２  信号ケーブル
２４  駆動装置
２６  クランプ
２８  測定装置
３０  先端
３２  対象物
３４  凹部
３６  停止制御装置
３８  リミットスイッチ
４０  ホルダ
４２  支持軸
４４  長孔
４６  ばね
４８  切り欠き
５０  突起
【図１】
2015040731.tif 000003
【図２】
2015040731.tif 000004
【図３】
2015040731.tif 000005
【図４】
2015040731.tif 000006