JPH06238237A - 振動子のプリストレス調整方法 - Google Patents

振動子のプリストレス調整方法

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JPH06238237A
JPH06238237A JP5024607A JP2460793A JPH06238237A JP H06238237 A JPH06238237 A JP H06238237A JP 5024607 A JP5024607 A JP 5024607A JP 2460793 A JP2460793 A JP 2460793A JP H06238237 A JPH06238237 A JP H06238237A
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magnetostrictive
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Akiyoshi Kawamori
章好 河守
Takashi Yoshikawa
隆 吉川
Hitoshi Izumi
仁 和泉
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のばねによるプリストレスの微調整を、
平行度を保ちながら、短時間で行える、高精度で、かつ
効率のよい振動子の製作を可能にする。 【構成】 超磁歪材希土類合金からなる磁歪ロッド11
を用いた振動子において、一対のフランジ14に取り付
けた複数のプリストレス印加用ばね16を、押しねじ1
9によって機構的に規定された均一ストロークまで締め
て初期的に平行度を出す。そして、フランジ14の中心
部に設けられた押しねじ19のストロークを調整するこ
とにより、複数のばね16の全部が同時に同ストローク
調整でき、その結果、平行度を保ったまま、磁歪ロッド
11に対するプリストレスの微調整を短時間で行える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水中用送波噐等に用い
られる振動子(アクチュエータ)、特に超磁歪材希土類
合金を用いた振動子のプリストレス(圧縮荷重)の調整
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次のような文献に記載されるものがあった。 文献;日本音響学会講論集(平4−10) 河守他
“超磁歪材料を用いた呼吸振動音源” P.1149−
1150 図2(a),(b)は、前記文献等に記載された従来の
振動子の概略の構造図であり、同図(a)は平面図、及
び同図(b)は断面図である。この振動子は、超磁歪材
希土類合金で形成された磁歪ロッド1を有している。こ
の磁歪ロッド1の外周には、磁歪ロッド駆動用のソレノ
イドコイル2が設けられている。磁歪ロッド1の両端面
には、該磁歪ロッド1に対する磁気バイアス印加用の永
久磁石3を介して円盤状のフランジ4がそれぞれ取付け
られている。両側のフランジ4は、プリストレス印加手
段である3本のボルト5によって相互に連結され、その
各ボルト5の両端に装着されて該フランジ4内に設けら
れたばね6により、磁歪ロッド1に対してその軸方向に
平行にプリストレスを印加する構成になっている。ばね
6は、力の分散、及び機構的バランスを考え、一対のフ
ランジ4の両側から3点締めできるように全6箇所の位
置に設けられている。以上のような構成の振動子では、
交流電流をソレノイドコイル2に入力すると、永久磁石
3によって定められた磁気バイアス点を中心とした磁歪
伸縮振動を行う。この振動は一対のフランジ4へ伝えら
れ、音波(超音波等)の形で外部へ出力される。
【0003】図3は、図2の磁歪ロッド1を形成する超
磁歪材希土類合金に与えられるプリストレスの大小によ
る磁歪特性の変化を示す図である。横軸は磁気バイアス
MBを含む全印加磁界MF、及び縦軸は超磁歪材希土類
合金の歪み量STである。なお、図3中の横軸のAFは
交番磁界、Lは横軸と縦軸の交点の磁歪材自然長であ
る。また、PS1はプリストレスが最適のときの曲線、
PS2はプリストレスが最適値より大きいときの曲線、
PS3はプリストレスが最適値より小さいときの曲線で
ある。図3に示すように、磁気バイアスMBは設計され
た永久磁石3によって決められ、変更できない。ところ
が、磁歪ロッド1を形成している超磁歪材希土類合金
は、永久磁石3に比べて製造時のサンプル毎の磁歪特性
のばらつきが大きい。そこで、従来の振動子に対するプ
リストレス調整方法では、磁気バイアスMB点を磁歪ロ
ッド1の線形伸縮範囲の中心に位置させるため、振動子
毎に、一対のフランジ4に設けられた6箇所のばね6を
個別に同じストロークで調整することによってプリスト
レスを微調整し、その都度、図3のような磁歪特性のチ
ェックを行う。そして、図3のプリストレスの最適曲線
PS1と判断された時点で、振動子の製作を終了する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プリストレス調整方法では、6箇所のばね6を個別に同
ストロークで調整することにより、振動子のプリストレ
スの微調整を行わなければならず、ストロークを測定し
ながらの3点締め調整となる。そのため、一対のフラン
ジ4の平行度を保ちながら微調整することが難しく、し
かも、調整そのものにも長時間を要するため、振動子の
製作効率がわるいという問題があり、それを解決するこ
とが困難であった。本発明は、前記従来技術が持ってい
た課題として、プリストレス微調整における平行度と調
整時間の点について解決し、プリストレス印加用のばね
の全てのストローク微調整を、系全体の平行度を保った
まま同時に行うことが可能な振動子のプリストレス調整
方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、超磁歪材希土類合金を用いて形成され、
外部から作用する交番磁界の大きさに従って軸方向に伸
縮する磁歪ロッドと、前記磁歪ロッドの両端面に取付け
られ該磁歪ロッドの歪みによって振動する一対のフラン
ジと、複数のプリストレス印加用ばねで前記一対のフラ
ンジを押圧して前記磁歪ロッドに対しその軸方向にプリ
ストレスを印加するプリストレス印加手段とを、備えた
振動子のプリストレス調整方法において、次のような手
段を講じている。即ち、本発明では、前記複数のばねの
ストロークを調整する押しねじを該複数のばねの中心の
前記フランジ箇所に設けている。そして、前記複数のば
ねのストロークを予め機械的均一寸法まで締めて初期設
定した後、前記押しねじによって該複数のばねを同時に
同ストロークずつ変化させてプリストレスを微調整して
いる。
【0006】
【作用】本発明によれば、以上のように振動子のプリス
トレス調整方法を構成したので、最適なプリストレスを
超磁歪材希土類合金からなる磁歪ロッドに与えるため、
フランジに設けられた押しねじを規定ストロークまでね
じ込み、該フランジ側の複数のプリストレス印加用ばね
を、予め機械的に規定された均一寸法のストロークまで
締めて初期設定すると、初期的に一対のフランジの平行
度が保たれる。このようにして平行度をだした後、フラ
ンジに設けられた押しねじのストロークを調整し、全て
のばねを同時に同ストロークずつ変化させて磁歪ロッド
に対するプリストレスを微調整する。これにより、全て
のばねが同時に同ストローク調整され、その結果、平行
度を保ったままプリストレスが微調整され、その調整作
業を短時間で行える。従って、前記課題を解決できるの
である。
【0007】
【実施例】図1(a),(b)は、本発明の実施例を示
す振動子の概略の構造図であり、同図(a)は平面図、
及び同図(b)は断面図である。この振動子は、テルビ
ウム・ディスプロシウム・鉄(TbDyFe)等の超磁
歪材希土類合金で形成された磁歪ロッド11を有してい
る。この磁歪ロッド11は、使用目的に応じて1本から
複数本用いられるが、図1では1本を用いた場合が示さ
れている。磁歪ロッド11の外周には、交流磁界印加用
のソレノイドコイル12が設けられている。磁歪ロッド
11の両端面には、該磁歪ロッド11に対する磁気バイ
アス印加用の永久磁石13等を介して、真鍮等で形成さ
れた円盤状の一対のフランジ14が取付けられている。
磁歪ロッド11の両端面に取付けられた永久磁石13
は、一対のフランジ14の内側に形成された磁石取付け
穴14aにそれぞれスライド(摺動)可能に挿入されて
いる。両側の一対のフランジ14は、プリストレス印加
手段である複数本(例えば、3本)のボルト15によっ
て相互に連結されている。即ち、一対のフランジ14に
は、3本のボルト15の両端を挿入するためのばね取付
け穴14bがそれぞれ3箇所形成され、その各ばね取付
け穴14b内にワッシャ受け部14cが形成されてい
る。各ばね取付け穴14b内には、プリストレス印加用
のコイル状のばね16がそれぞれ挿入され、その各ばね
16内に、各ボルト15の両端部が挿入されている。
【0008】各ボルト15の両端には、ワッシャ17を
介してナット18が取付けられ、該ワッシャー17とば
ね取付け穴14bの一端との間に挿入されたばね16に
より、フランジ14を介して磁歪ロッド11に対し、そ
の軸方向に平行にプリストレスを印加する構成になって
いる。各ばね取付け穴14b内に挿入されたワッシャ1
7は、該ばね取付け穴14b内に形成された段状のワッ
シャ受け部14cで係止するようになっている。また、
一対のフランジ14の各中央部には、磁石取り付け穴1
4aに連接された取付け穴14dがそれぞれ形成されて
いる。各ねじ取付け穴14dには、3箇所のばね16の
ストロークを同時に調整するための押しねじ19がそれ
ぞれ螺合されている。以上のように構成される振動子で
は、ソレノイドコイル12に交流電流を入力すると、両
側の永久磁石13によって定められた磁気バイアス点を
中心として磁歪ロッド11が磁歪伸縮運動をする。この
振動は、両側の永久磁石13と押しねじ19を介して一
対のフランジ14へ伝えられ、音波(超音波等)の形で
外部へ出力される。
【0009】図4(a),(b)及び図5(a),
(b)は、図1に示す振動子の製作過程を示す図であ
る。図5(a),(b)中のS1,S2は6箇所のばね
16のストロークである。これらの図を参照しつつ、図
1の振動子の製作過程を説明すると共に、本実施のプリ
ストレス調整方法を説明する。図1の振動子を製作する
場合、まず、図4(a)に示すように、ソレノイドコイ
ル12に挿入された超磁歪材希土類合金からなる磁歪ロ
ッド11の両端に、永久磁石13をそれぞれ固定する。
さらに、各永久磁石13を一対のフランジ14内の磁石
取付け穴14aにそれぞれ挿入し、それらの各フランジ
14を各永久磁石13に被せる。そして、図4(b)に
示すように、各フランジ14内のねじ取付け穴14dに
螺合した押しねじ19を、それぞれ規定ストロークまで
捩じ込む。
【0010】次に、図5(a)に示すように、3本のボ
ルト15の両端にワッシャ17を介して螺合したナット
18を、6箇所のばね取付け穴14b内に形成したワッ
シャ受け部14cに該ワッシャ17が当接するまで、そ
の各ボルト15に通した6箇所のばね16を締め込む。
これに、6箇所のばね16は、機構精度に準じた誤差の
少ないストロークS1に初期調整される。6箇所のばね
16を初期調整した後、図5(b)に示すように、一対
のフランジ14に螺合された押しねじ19を、ばね16
のストロークが設計上最適プリストレス(図3のPS
1)に相当するストロークS2になるで引き出し、ここ
で磁歪ロッド11の磁歪特性をチェックする。図3に示
す磁気バイアスMBが最適位置でなければ、押しねじ1
9に対するストロークのみの微調整を繰り返す。この押
しねじ19の上下動により、全てのばね16が同時に同
ストローク調整される。以上のように、本実施例のプリ
ストレス調整方法では、3本のボルト15の両端にそれ
ぞれ通した6箇所のばね16の全部を、ワッシャ受け部
14cにワッシャ17が当たるまで締め付けて初期設定
し、各フランジ14に螺合した押しねじ19を上下動さ
せることにより、6箇所のばね16の全てのストローク
を同時に、かつ同等に調整するようになっている。その
ため、押しねじ19のストローク調整のみで、磁歪ロッ
ド11に対するプリストレスの微調整が、平行度を保ち
ながら短時間で行えるので、超磁歪材希土類合金を用い
た振動子を、高精度で、かつ効率よく製作することが可
能となる。
【0011】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々の変更が可能である。 (1)上記実施例では、ボルト15及びばね16を用い
てプリストレス印加手段を構成しているが、他の形状や
構造のばねを用いて図示以外のプリストレス印加手段を
構成してもよい。 (2)図1では、ワッシャ受け部14cとワッシャ17
とを用いて6箇所のばね16の全部のストロークを初期
設定しているが、他の係合手段を用いて初期設定するよ
うにしてもよい。また、使用目的に応じてボルト15を
4本以上、及びその両端に挿入されたばね16を8箇所
以上設けてもよい。同様に、1本の磁歪ロッド11を複
数本設ける構造にしてもよい。 (3)図1では、押しねじ19によって永久磁石13を
スライドさせるようにしているが、該永久磁石13と磁
歪ロッド11との間に磁気カプラを設けたり、押しねじ
19の上下動を直接、磁歪ロッド11の両端面に加える
ようにしてもよい。また、一対のフランジ14をスライ
ド可能にシャフトに取付け、外力として働く曲げ応力及
び剪断力を該シャフトで吸収し、磁歪ロッド11の折れ
等を防止する構造にも、本発明のプリストレス調整方法
を適用できる。
【0012】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、一対のフランジに設けられた複数のばねを押しね
じにより、予め機械的に均一寸法まで締め付けて初期設
定した後、該押しねじによって全てのばねを同時に同ス
トロークずつ変化させてプリストレスを微調整するよう
にしたので、該押しねじのストローク調整のみで、プリ
ストレスの微調整を、平行度を保ちながら短時間で行え
る。したがって、超磁歪材希土類合金を用いた振動子
を、高精度で、かつ効率よく製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す振動子の概略の構造図で
ある。
【図2】従来の振動子を示す概略の構造図である。
【図3】図1及び図2の磁歪ロッドを形成する超磁歪材
希土類合金の磁歪特性の変化を示す図である。
【図4】図1に示す振動子の製作過程を示す図である。
【図5】図1に示す振動子の製作過程を示す図である。
【符号の説明】
11 磁歪ロッド 12 ソレノイドコイル 13 永久磁石 14 フランジ 14a 磁石取付け穴 14b ばね取付け穴 14c ワッシャ受け部 14d ねじ取付け穴 15 ボルト 16 ばね 17 ワッシャ 18 ナット 19 押しねじ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超磁歪材希土類合金を用いて形成され、
    外部から作用する交番磁界の大きさに従って軸方向に伸
    縮する磁歪ロッドと、 前記磁歪ロッドの両端面に取付けられ該磁歪ロッドの歪
    みによって振動する一対のフランジと、 複数のプリストレス印加用ばねで前記一対のフランジを
    押圧して前記磁歪ロッドに対しその軸方向にプリストレ
    スを印加するプリストレス印加手段とを、備えた振動子
    のプリストレス調整方法において、 前記複数のばねのストロークを調整する押しねじを該複
    数のばねの中心の前記フランジ箇所に設け、 前記複数のばねのストロークを予め機械的均一寸法まで
    締めて初期設定した後、前記押しねじによって該複数の
    ばねを同時に同ストロークずつ変化させてプリストレス
    を微調整することを特徴とする振動子のプリストレス調
    整方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111042804A (zh) * 2020-01-08 2020-04-21 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 一种磁信号驱动机械定位器启动装置及方法

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111042804A (zh) * 2020-01-08 2020-04-21 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司 一种磁信号驱动机械定位器启动装置及方法
CN111042804B (zh) * 2020-01-08 2024-04-30 中国石油天然气集团有限公司 一种磁信号驱动机械定位器启动装置及方法

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