JPH089837Y2 - 軸装着用誘導無線テレメータ送信装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、軸装着用誘導無線テレメータ送信装置に
関し、より詳細には、ひずみゲージや温度センサなどの
任意のセンサを装備して回転する柱状の被測定体の外周
面に装着され、上記センサの出力を変調交流磁界として
送信する軸装着用誘導無線テレメータ送信装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

各種産業用機械の回転部分のひずみ（応力）、トル
ク、圧力、温度等の測定に回転体テレメータ送信装置が
しばしば使用される。

第５図は、従来の回転体テレメータ送信装置の外観斜
視図であり、この第５図における１は、円柱状の被測定
体であり、例えばエンジンの出力軸や、船のプロペラシ
ャフト等である。

この被測定体１の所定の個所には、ひずみセンサとし
てひずみゲージ（図示せず）２が装着されており、この
ひずみゲージ２の出力を変調交流磁界として送信するた
めの送信系が被測定体の外周面に装着されている。

第６図は、この送信系の一例を示すブロック図であ
る。

この第６図において、ひずみゲージ２は、ブリッジ接
続され、その入力端子t₁，t₂間には、ブリッジ電源とし
ての安定化電源回路３の出力が印加され、出力端子t₃，
t₄間には、被測定体に生じるひずみに対応した、微少電
圧が発生するようになっている。

このひずみゲージ２の出力は、アンプ４で増幅された
後、FM発振器５に入力されるようになっている。このFM
発振器５の出力は、アンプ４の出力でFM変調されており
バッファ６を経て端子t₅，t₆を介して送信コイル７に出
力するようになっており、かくして、誘導無線テレメー
タ送信機８が構成されている。

この誘導無線テレメータ送信機８は、電池駆動の場合
には、端子t₇，t₈から電池（図示せず）の出力が安定化
電源回路３に印加されるようになっている。

また、外部電源供給タイプでは、送信コイル７と磁気
結合するように、受信部９側にコイル10を設け、このコ
イル10に交流電源11を供給して、送信コイル７から出力
される誘導無線テレメータ送信機８の出力周波数とは異
なる周波数の交流電圧を端子t₅，t₆間に誘起させるよう
にしている。

この端子t₅，t₆に誘起された交流電圧をダイオード12
で整流した後、直流電圧を端子t₇，t₈に印加することに
より、安定化電源回路３に作動電圧を印加するようにし
ている。

また、上記受信側９においては、送信コイル７から出
力される誘導無線テレメータ送信機８の出力を検出する
コイル13が設けられている。

上記誘導無線テレメータ送信機８の構成電子部品は、
第５図に示すように、筐体14内に収納されている。

また、電池駆動の場合には、送信電池（図示せず）を
筐体15内に収納するようになっている。

一方、被測定体１の外周面には、この被測定体１の軸
径に合わせて送信機および電池を固定するためのホルダ
16が取り付けられている。

このホルダ16に、上記誘導無線テレメータ送信機８を
収納した筐体14と送信電池を収納した筐体15は、それぞ
れ取付部材17,18を介して取付ねじでホルダ16に固定さ
れている。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来の軸装着用誘導無線テレメータ送信装置は、以上
のように構成されているので、被測定体１が障害なく回
転するために、少なくとも30mm〜40mmの半径方向スペー
スが必要となり、半径方向スペースが小さい場合には、
取付不能の場合が多々あるとともに、直径5cmの軸が500
0rpmで回転する場合には、約700gの遠心加速度が作用す
るから、送信機の重量が大きいと取付部材17,18には、
これに耐える機械的強度が必要とされる。また、ホルダ
16は、特定の軸径専用のものを多数取揃えておく必要が
あり、余分な費用をかけなければならなかった。

また、送信コイル７は、被測定体１の外周面に直接巻
回するか、長さを被測定体１の外周面の長さに予め合わ
せて両端をコネクタに装着した単一の被測定体１の軸径
専用のものが用いられてきた。この送信コイル７の巻数
は、数十ターンにも及ぶため、その巻回作業と、誘導無
線テレメータ送信機８を装備したホルダ16の被測定体１
への装着作業に多大の時間と費用を要するという問題が
あった。

本考案は、上述の事情に鑑みてなされたもので、その
第１の目的は、送信系の送信機および送信コイルの被測
定体への装着の簡便化と高信頼性を確保でき、１種類の
送信機で数倍の異径軸に適用でき、幅広い軸径の被測定
体への適応も数種の送信機で対応でき、しかも省スペー
スで非接触による連続計測が可能な軸装着用誘導無線テ
レメータ送信装置を提供することにある。

また、第２の目的は、被測定体の外周面に装着する時
に機械的な連結と共に電気的な接続ができ、新たな電気
的接続手段が不要となる軸装着用誘導無線テレメータ送
信装置を提供することにある。

さらに、第３の目的は、電子回路の電気的シールドが
行え、外部誘導磁界などによる送信信号の擾乱を防止で
きる軸装着用誘導無線テレメータ送信装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１の考案は、上記第１の目的を達成するため
に、所定のセンサを装備して回転する柱状の被測定体に
装着され、上記センサの出力を変調交流磁界として送信
する軸装着用誘導無線テレメータ送信装置において、フ
ックを設けた１対の固定部材と、この１対の固定部材間
に配設されたフレキシブル基板と、このフレキシブル基
板上に所定の間隔をもって配設され上記センサの出力を
無線送信するための送信系の電子回路部品と、スパイラ
ル状に形成されて伸縮性を有し、両端を上記１対の固定
部材間に張設されると共に上記フレキシブル基板とも中
間部が連結され上記送信系の出力を変調交流磁界として
放射する送信コイルと、上記１対の固定部材間を上記フ
レキシブル基板および上記送信コイルとともに伸縮性の
ある樹脂で被覆してなるモールド体とからなり、上記１
対の固定部材のフック同士を係合させることにより任意
の外径の上記被測定体の外周面に装着し得るように構成
したことを特徴としたものである。

また、請求項２の考案は、上記第２の目的を達成する
ために、上記１対の固定部材のフックは、電気的かつ機
械的に接続することを特徴としたものである。

さらに、請求項３の考案は、上記第３の目的を達成す
るために、フレキシブル基板上に配設された上記電子回
路が、シールド材を介在させてモールドされることを特
徴としたものである。

〔作用〕

上記構成よりなる軸装着用誘導無線テレメータ送信装
置は、１対の固定部材間にスパイラル状の送信コイルの
両端を固定するとともに、送信系の電子回路部品が所定
の間隔をもって配設されてなるフレキシブル基板を上記
１対の固定部材間に配置して、伸縮性を有する樹脂で送
信コイルとともに一体的にモールドし、屈曲性もつ偏平
部と伸縮自在なバンド部が形成されてなるので、これを
被測定体の外周面に巻回し、１対の固定部材同士を近接
させて両者のフック同士を係合させて緊締する。

これにより、電子回路と送信コイルは、一体モールド
された状態で被測定体の外周面にバンド状に被測定体と
同軸状に取り付けられる。

また、上記フック同士は、電気的かつ機械的に接続さ
れるから、バンド部の連結と同時に送信コイルの電気的
接続が行われる。送信コイルは、スパイラル状に巻かれ
ているので、バンド部の伸縮にも拘らず、合計のインダ
クタンスは、大幅に変化しない。

さらに、シールド材は、電子回路を電気的にシールド
して、外部からの誘導磁界などによる信号の擾乱を防止
し、計測の精度低下を抑制するように作用する。

〔実施例〕

以下、この考案の実施例を図面に基づいて具体的に説
明する。

第１図は、この考案に係る軸装着用誘導無線テレメー
タ送信装置の一実施例の全体構成を示す斜視図であり、
第２図は、この一実施例に適用されるモールド前の状態
の電子回路部品と送信コイルの配置関係を示す斜視図で
ある。

まず、第２図において、21,22は、１対の固定部材で
あり、合成樹脂材などの電気的絶縁材により薄肉の矩形
状に形成されている。この両方の固定部材21,22の一方
の外側面には、鈎状のフック21a〜21c、22a〜22cが一体
的に植設されている。

これらのフック21a〜21c、22a〜22cは、リン青銅など
の導電性材料で形成されている。

固定部材21,22の内面間には、スパイラル状に形成さ
れた送信コイル23a〜23cの両端が固定されている。

この場合、フック21a〜21c、22a〜22cは、電気的かつ
機械的に接続するためのフックとして使用する場合に
は、これらのフック21aと22a、21bと22b、21cと22c間に
送信コイル23a〜23cの両端が連結された状態で送信コイ
ル23a〜23cが直列状に電気接続されるようにする。ま
た、フック21a〜21c、22a〜22cを単に機械的に接続して
使用する場合には、コイル23a〜23cの両端は、フック21
a〜21c、22a〜22cと電気的に絶縁された状態で固定部材
21,22にその両端が固定されるようにする。

コイル23a〜23cは、第６図で示した送信コイル７に相
当するものであり、この第２図の実施例では、巻数が３
になっている場合を示している。従って、フック21a〜2
1c、22a〜22cを電気的、機械的に接続する場合には、固
定部材21,22は、コネクタとしての機能を呈するよう
に、フック21a〜21cとフック22a〜22c同士を適宜連結す
ることにより、送信コイル23a〜23cを電気的に直列に接
続して第６図で示したように、１個の送信コイルとして
使用することができるようになっている。

１対の固定部材21と22のほぼ中間部において、送信コ
イル23a〜23c上には、フレキシブル基板24が配置されて
いる。このフレキシブル基板24上には、所定の間隔をも
って電子回路部品25a〜25cが実装されている。

これらの電子回路部品25a〜25cは、第６図で示した誘
導無線テレメータ送信機８の送信系の各回路を構成する
電子回路部品であって、例えばセンサの出力を増幅する
アンプ、その出力をFM変調するFM発振器、バッファある
いは安定化電源回路部品である。

このような電子回路部品25a〜25cをフレキシブル基板
24上に実装する際に、第３図に示すように、被測定体
（第１図参照）の外周面の形状に適応するように、つま
り、被測定体外周の曲率半径に応じてフレキシブル基板
24が屈曲するように、電子回路部品25a〜25cの間隔が所
定寸法あけられている。この間隔があけられた領域を、
ここでは、「実装部品装着禁止帯」と称することとす
る。

電子回路部品25a〜25cのそれぞれの入出力端子25a₁〜
25c₁には、送信系の所定部分に接続されるようになって
いる。

例えば、電子回路部品25aの端子25a₁には、センサの
出力端が接続され、電子回路部品25bの端子25b₁には、
センサの入力端が接続され、電子回路部品25cの端子25c
₁には電源が接続されるごとくになっている。

このように、１対の固定部材21,22間の送信コイル23a
〜23c上にフレキシブル基板24を配置して、電子回路部
品25a〜25cを実装した状態で、これらの送信コイル23a
〜23c、フレキシブル基板24、電子回路部品25a〜25cを
伸縮性のあるゴム等の合成樹脂材により、一体的にモー
ルドする。

これにより、第４図に示すように、フレキシブル基板
24の部分は、電子回路部品25a〜25cが実装された薄肉の
偏平部26のごとく形成される。この偏平部26の厚さは、
この実施例の場合、３〜5mm程度である。

この偏平部26の両端側と固定部材21,22間には、バン
ド部27,28が形成され、バンド部27,28および偏平部26
は、上記したように、ゴム状樹脂でモールドされている
ので、バンド部27,28は伸縮自在になっており、伸張時
には、縮小時の２〜３倍程度に伸びるようになってい
る。

このバンド部27,28は内部にスパイラル状の送信コイ
ル23a〜23cが埋設されているから、伸縮性を有するモー
ルド部の伸縮作用をより一層助長することができるよう
になっている。

第４図に示すように、送信系をモールドし、かつバン
ド化された状態で、第１図に示すように、被測定体29の
外周面に偏平部26、バンド部27,28を抱持するように巻
き付け、固定部材21,22のフック21aと22a、21bと22b、2
1cと22cをそれぞれ係合する。

このとき、バンド部27,28は、伸縮性のある合成樹脂
材でモールドされ、しかも内部にばね性をもつ送信コイ
ル23a〜23cがスパイラル状に埋設されているから、固定
部材21,22の近傍をもって、被測定体29の外周面を包囲
しながら引っ張ることにより、容易にバンド部27,28が
伸張し、フック21a〜21cと22a〜22cをそれぞれ係合させ
ることができる。

両方のフック21a〜21cと22a〜22cの係止後、収縮方向
の弾力性によりバンド部27,28は、被測定体29の外周面
に密着状態となる。

このとき、偏平部26内には、フレキシブル基板24が埋
設されており、しかも、このフレキシブル基板24に実装
されている電子回路部品25a〜25cは、所定の間隔をもっ
て配置されているから、各電子回路部品25間のフレキシ
ブル基板24の実装部品装着禁止帯が容易に被測定体29の
外周面に適応するように屈曲し、第３図からも明らかな
ごとく、略弧状に湾曲され、偏平部26は被測定体29の外
周面から径方向に三角状に出っ張ることがなくなる。

したがって、フレキシブル基板24、電子回路部品25a
〜25c、送信コイル23a〜23cは、被測定体29と同心状に
且つ偏平状に配置されることになる。

また、被測定体29の外周面側から、所定の間隔以内
に、受信部のピックアップコイル（図示せず）を配置
し、一方、被測定体29の所定個所にひずみゲージや温度
センサ、その他の任意のセンサを接着、その他の手段で
装着した上で、送信機に所定の電源を供給した状態で、
被測定体29を回転させれば、センサの出力は、送信系を
構成する電子回路部品25a〜25cを経て、送信コイル23a
〜23cから変調交流磁界に変換されて放射される。

この変調交流磁界は、受信部のピックアップコイルで
受信され、測定に供される。

なお、被測定体29を回転することにより遠心力が作用
するので、この遠心力により偏平部26がバンド部27,28
とともに被測定体29の外周面から外れるのを防止するた
めに、被測定体29が高速で回転する場合には、偏平部2
6、バンド部27,28、固定部材21,22の外周面全体を伸縮
性のない粘着グラステープ（図示せず）等で巻回して補
強することが望ましい。

上記のように構成されたこの実施例によれば、スパイ
ラル状に形成した送信コイル23a〜23cの両端をフック21
a〜21c、22a〜22cを植設した１対の固定部材21,22間に
張設するとともに、フレキシブル基板24に実装した送信
系の電子回路部品25とともに、伸縮性のある合成樹脂材
でモールドして、偏平部26と伸縮自在のバンド部27,28
を形成し、これを被測定体29の外周面に巻き付けてフッ
ク21a〜21cと22a〜22cとを互いにそれぞれ係合させて緊
締するように構成したので、被測定体29への送信系の装
着が簡略化される。

これにともない、従来のような送信コイルの巻回作業
が不要化されると共にホルダの装着が不要となり、計測
準備時間が大幅に短縮され、しかもバンド部27,28が伸
縮自在であるから、径の異なる被測定体にも装着可能と
なり、一種類の送信系で異径軸の被測定体29への適応が
可能となるという利点が得られる。

加えて、電子回路部品25a〜25cの装着部分は、３〜5m
m程度の偏平状となるから、被測定体の外周面の径方向
の必要スペースを小さくでき、従来、不可能であった近
接して配設された多軸測定も可能となり、この面でも計
測領域を拡大することができる。

さらに、送信コイル23a〜23cは、伸縮性のある合成樹
脂によってモールドされているから、被測定体29とより
大きく電気的に浮いている状態となり、送受信間の伝送
効率の向上を図ることができる。

なお、この考案は、上記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変
形実施ができるものである。

例えば、送信系に供給する電源を外部供給形にする場
合には、低周波交流電源を第６図で示したように、電力
伝送用コイル10を設けて送信コイル23a〜23cと磁気結合
させ、送信コイル23a〜23cに交流電圧を誘起させ、この
交流電圧を被測定体29側に設けたダイオードにより整流
して送信系の電子回路部品25a〜25c等に直流電圧を供給
することができる。

この場合、送信コイル23a〜23cに供給される送信信号
の周波数と交流電源との周波数が異なるから、交流電源
を送信信号から容易に分離することができる。

また、この考案は、偏平部26内において、電子回路周
囲にシールド材を介在させて、可撓性の合成樹脂材でこ
れらの電子回路と共に一体的にモールドしてもよい。

このシールド材を介在させることにより、外部誘導磁
界などによる擾乱を防止でき、センサの出力信号を送信
コイル23a〜23cから正確に伝送でき、計測精度を高める
ことができる。

さらに、上記実施例でも述べたように、フック21a〜2
1c、22a〜22cを機械的および電気的に接続するようにし
てもよい。この場合、固定部材21,22は、電気的コネク
タとなり、フック21a〜21cとフック22a〜22cを互に係合
させるだけで、フック21a〜21cと22a〜22cは機械的に連
結されるとともに、送信コイル23a〜23cは３個直列状態
で結線されることになる。また、フック21a〜21cを単に
機械的接続手段として構成した場合には、送信コイル23
a〜23cは、別途コネクタを設けて接続すればよい。

〔考案の効果〕

以上のように、請求項１の考案によれば、フックを設
けた１対の固定部材間にスパイラル状の送信コイルの両
端を取り付けるとともに、フレキシブル基板上に所定の
間隔をもって送信系の電子回路を実装して、これらを伸
縮性をもつ合成樹脂材で一体的にモールドして電子回路
の部分を偏平部とするとともに、その両側部を伸縮自在
のバンド部として、被測定体の外周面を周回させてフッ
クを係合させることにより抱持緊締するように構成した
ので、被測定体への送信系の装着が簡便になり、計測準
備時間を大幅に短縮できる。

また、バンド部が伸縮自在であるから、異径の被測定
体にも適応可能となり、一つの送信系で複数種類の被測
定体に装着替えをして使用でき、経済的に有利となる。

さらに、電子回路部品の装着部分は、偏平状であるか
ら、径方向に出っ張る量が少なくなり、多軸測定が可能
となり、スペース的に有利となるとともに、送信コイル
は、モールドした合成樹脂材により、被測定体の外周面
から電気的に浮いているので、送受信間の伝送効率を向
上させることができる。

また、請求項２の考案によれば、フックを電気的およ
び機械的に接続するように構成したので、固定部材がコ
ネクタとしての機能を兼備することになり、フック同士
を係合させて固定部材を機械的に結合させることができ
ることに加えて、フックを通して送信コイルを電気的に
接続させることが可能となり、新たな接続手段が不要と
なり、コストの低減化が可能となると共に、装着作業の
容易化が図られる。

さらに、請求項３の考案によれば、電子回路周囲にシ
ールド材を介在させたので、外部誘導磁界等による送信
信号の擾乱を防止でき、計測精度を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案に係る軸装着用誘導無線テレメータ
送信装置の一実施例の全体構成を示す斜視図、第２図
は、同装置における送信コイルと電子回路のモールド前
の状態を示す斜視図、第３図は、同装置におけるフレキ
シブル基板上の電子回路部品の配置状態を説明するため
の斜視図、第４図は、同装置の送信コイル、電子回路等
をモールドした状態を示す斜視図、第５図は、従来の軸
装着用誘導無線テレメータ送信装置の斜視図、第６図
は、軸装着用誘導無線テレメータ送信装置の送信機のブ
ロック図の一例である。 21,22……固定部材、21a〜21c、22a〜22c……フック、2
3a〜23c……送信コイル、24……フレキシブル基板、25a
〜25c……電子回路部品、25a₁〜25c₁……端子、26……
偏平部、27,28……バンド部、29……被測定体。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のセンサを装備して回転する柱状の被
   測定体に装着され、上記センサの出力を無線送信する軸
   装着用誘導無線テレメータ送信装置において、フックを
   設けた１対の固定部材と、この１対の固定部材間に配設
   されたフレキシブル基板と、このフレキシブル基板上に
   所定の間隔をもって配設され上記センサの出力を無線送
   信するための送信系の電子回路と、スパイラル状に形成
   されて伸縮性を有し、両端を上記１対の固定部材間に張
   設されると共に上記フレキシブル基板とも中間部が連結
   され上記送信系の出力を変調交流磁界として放射する送
   信コイルと、上記１対の固定部材間を上記電子回路およ
   び上記送信コイルとともに伸縮性のある樹脂で被覆して
   なるモールド体とからなり、上記１対の固定部材のフッ
   ク同士を係合させることにより任意の外径の上記被測定
   体の外周面に装着し得るように構成したことを特徴とす
   る軸装着用誘導無線テレメータ送信装置。
2. 【請求項２】上記１対の固定部材のフックは、電気的か
   つ機械的に接続することを特徴とする請求項１記載の軸
   装着用誘導無線テレメータ送信装置。
3. 【請求項３】フレキシブル基板上に配設された上記電子
   回路が周囲にシールド材を介在させてモールドされるこ
   とを特徴とする請求項１記載の軸装着用誘導無線テレメ
   ータ送信装置。