特開 2023-149952 センサユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023149952

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】センサユニット

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/16 20060101AFI20231005BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

G01L1/16 B

G01H17/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022058788

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】517069066

【氏名又は名称】ロボセンサー技研株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107102

【弁理士】

【氏名又は名称】吉延 彰広

(74)【代理人】

【識別番号】100172498

【弁理士】

【氏名又は名称】八木 秀幸

(74)【代理人】

【識別番号】100164242

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 直人

(72)【発明者】

【氏名】大村 昌良

(72)【発明者】

【氏名】林 正之

【テーマコード（参考）】

2G064

【Ｆターム（参考）】

2G064AA11

2G064AB01

2G064AB02

2G064BA02

2G064BD02

2G064CC02

2G064CC41

2G064CC42

(57)【要約】

【課題】本発明は、被検出体に好適に取り付けることができるセンサユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のセンサユニット１は、ベース部材５と、ベース部材５の下面に接して配置され振動を検出する線状センサ２と、線状センサ２を挟んでベース部材５に対向して配置された対向部材４と、ベース部材５の上面を覆う天板部３１を有するカバー部材３とを備え、ベース部材５は、上下方向に貫通した第１ベース貫通孔５５を有するものであり、対向部材４は、第１ベース貫通孔５５に対向する位置に上下方向に貫通した対向貫通孔４０１を有するものであり、カバー部材３は、第１ベース貫通孔５５に挿入され、下方に位置する部材に下端が接する高さ位置まで延在した筒状部３３を有するものである。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース部材と、
前記ベース部材の下面に接して配置され振動を検出する線状センサと、
前記線状センサを挟んで前記ベース部材に対向して配置された対向部材と、
前記ベース部材の上面を覆う天板部を有するカバー部材とを備え、
前記ベース部材は、上下方向に貫通した第１ベース貫通孔を有するものであり、
前記対向部材は、前記第１ベース貫通孔に対向する位置に上下方向に貫通した対向貫通孔を有するものであり、
前記カバー部材は、前記第１ベース貫通孔に挿入され、下方に位置する部材に下端が接する高さ位置まで延在した筒状部を有するものであることを特徴とするセンサユニット。

【請求項2】

前記筒状部は、下端が前記対向部材に接したものであることを特徴とする請求項１記載のセンサユニット。

【請求項3】

前記筒状部は、前記対向貫通孔に挿入されて前記対向部材の下面まで延在したものであることを特徴とする請求項１記載のセンサユニット。

【請求項4】

前記カバー部材は、前記天板部の周縁部分から下方に垂下した周壁部を有し、
前記周壁部は、前記対向部材の下面まで延在したものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載のセンサユニット。

【請求項5】

前記カバー部材は、前記天板部の周縁部分から下方に垂下した周壁部を有し、
前記対向部材は、円盤状をした円盤部と該円盤部から側方に突出した側方突出部とを有するものであり、
前記周壁部は、前記側方突出部が挿入された周壁切欠部を有するものであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載のセンサユニット。

【請求項6】

前記ベース部材は、下方に突出したベース凸部を有するものであり、
前記対向部材は、前記ベース凸部が挿入された第１対向凹部を有するものであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載のセンサユニット。

【請求項7】

前記ベース部材は、上下方向に貫通した第２ベース貫通孔を有するものであり、
前記天板部は、前記第２ベース貫通孔に対向する位置に天板凹部を有するものであり、
前記対向部材は、前記第２ベース貫通孔に対向する位置に第２対向凹部を有するものであり、
前記第２ベース貫通孔を貫通して上端が前記天板凹部に挿入され下端が前記第２対向凹部に挿入された軸部材を備えたことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載のセンサユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、線状センサを備えたセンサユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

内部導体と、その内部導体の外周面に接触して設けられた圧電体と、その圧電体の外周面に接触して設けられた外部導体とをセンサ線として用いた線状センサが知られている（例えば、特許文献１等参照）。この線状センサは、外部から荷重が加わることで圧電体が変形し、内部導体と外部導体との間に電圧が誘起されるという特性を有している。この特性を利用して、圧力を検出するための圧力センサや振動を検出するための振動センサとして線状センサを利用することが検討されている。また、圧電体を用いたセンサ線の代わりに、導電ゴム等の抵抗線やキャパシタ線等をセンサ線として用いて線状センサを構成することも検討されている。

【0003】

この線状センサを、工作機械、ロボット、農業機械、車、家電などの機器や、それらの機器の構成部品などの被検出体に取り付けて振動を検出するためのセンサとして用い、振動データを収集して分析することで故障予測や作業の効率化を行うことが検討されている。ところが、線状センサを固定テープで被検出体に貼り付けて被検出体の振動を検出すると、線状センサの被検出体への押付力が弱いため、被検出体で生じた振動の、線状センサへの伝達率が低くなってしまう。また、押付力を高めるために線状センサの延在方向の複数箇所をネジやクリップ等の複数の固定具で取り付けると、各固定具における締付力のばらつきがそのまま線状センサの押付力のばらつきとして検出結果に反映されて正確な測定が困難になってしまう。更に、線状センサのうち固定具から離れている部分は被検出体への押付力が作用しないため、その部分では被検出体の振動は殆ど検出できない。これらの対策として、線状センサよりも剛性の高いベース部材を有する支持体に線状センサを取り付けてセンサユニットとし、支持体によって線状センサを被検出体に押し付けることで線状センサの検出感度を高めることが提案されている（例えば、特許文献２等参照）。この特許文献２には、センサユニットに形成された貫通孔にネジを通してそのネジによってセンサユニットを被検出体に取り付けるものと、センサユニット内に磁石を配置して磁力によってセンサユニットを被検出体に取り付けるものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開番号ＷＯ２０１９／１１７０３７

【特許文献2】特開２０２１－１２４５０６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、センサユニットをネジによって被検出体にしっかり取り付けようとすると、数万Ｎ～数十万Ｎの締結力がセンサユニットにかかることがあり、その締結力が線状センサに加わって線状センサが押し潰されすぎてしまうことがある。線状センサが押し潰されすぎると、線状センサの感度が低下し、最悪の場合線状センサが破損してしまうこともある。また、ネジに限らずセンサユニットを被検出体に好適に取り付けることが望まれている。

【0006】

本発明は上記事情に鑑み、被検出体に好適に取り付けることができるセンサユニットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する本発明のセンサユニットは、
ベース部材と、
前記ベース部材の下面に接して配置され振動を検出する線状センサと、
前記線状センサを挟んで前記ベース部材に対向して配置された対向部材と、
前記ベース部材の上面を覆う天板部を有するカバー部材とを備え、
前記ベース部材は、上下方向に貫通した第１ベース貫通孔を有するものであり、
前記対向部材は、前記第１ベース貫通孔に対向する位置に上下方向に貫通した対向貫通孔を有するものであり、
前記カバー部材は、前記第１ベース貫通孔に挿入され、下方に位置する部材に下端が接する高さ位置まで延在した筒状部を有するものであることを特徴とする。

【0008】

このセンサユニットによれば、前記筒状部がネジの締結力を受けることで、その締結力が前記線状センサに作用することを実質的に防止できるので該線状センサが押し潰されすぎることなく、このセンサユニットを被検出体に好適に取り付けることができる。

【0009】

ここで、前記筒状部は、このセンサユニットを被検出体に取り付けるネジを通すための中空部（筒内孔）を内側に有するものであってもよい。また、前記筒状部は、前記ネジの座下面またはネジ頭部下面がその上面に接して該ネジから締結力を受けるものであってもよい。加えて、前記ベース部材および前記線状センサは、前記カバー部材と前記対向部材によって挟み込まれたものであってもよい。

【0010】

このセンサユニットにおいて、
前記筒状部は、下端が前記対向部材に接したものであってもよい。

【0011】

この態様によれば、前記カバー部材に加わる締結力を前記対向部材を介して前記筒状部で受けることができる。

【0012】

このセンサユニットにおいて、
前記筒状部は、前記対向貫通孔に挿入されて前記対向部材の下面まで延在したものであってもよい。

【0013】

この態様によれば、前記カバー部材に加わる締結力を前記筒状部で受けることができる。

【0014】

また、このセンサユニットにおいて、
前記カバー部材は、前記天板部の周縁部分から下方に垂下した周壁部を有し、
前記周壁部は、前記対向部材の下面まで延在したものであってもよい。

【0015】

前記筒状部に加え前記周壁部でも前記カバー部材に加わる締結力を受けることができるので、より確実に前記線状センサに締結力が伝わることを防止できる。

【0016】

また、このセンサユニットにおいて、
前記カバー部材は、前記天板部の周縁部分から下方に垂下した周壁部を有し、
前記対向部材は、円盤状をした円盤部と該円盤部から側方に突出した側方突出部とを有するものであり、
前記周壁部は、前記側方突出部が挿入された周壁切欠部を有する態様であってもよい。

【0017】

締付するためのネジの回転力が前記カバー部材に加わると前記ベース部材にもその回転力が伝わる一方で前記対向部材は被検出体との間の摩擦力によって回転しにくい。このため、前記ベース部材と前記対向部材の間に相対的な回転が生じ、その回転によって前記線状センサがねじられて破損してしまう虞がある。この態様によれば、前記側方突出部が前記周壁切欠部に挿入されているので、前記カバー部材が回転すると前記対向部材も同様に回転し、前記ベース部材と該対向部材の間に相対的な回転が生じない。これにより、このセンサユニットを被検出体に取り付けるためのネジの回転によって前記線状センサが破損してしまうことが防止される。

【0018】

また、このセンサユニットにおいて、
前記ベース部材は、下方に突出したベース凸部を有するものであり、
前記対向部材は、前記ベース凸部が挿入された第１対向凹部を有するものであってもよい。

【0019】

前記ベース凸部と前記第１対向凹部によって前記ベース部材と前記対向部材の間に相対的な回転が生じることを防止できるので、このセンサユニットを被検出体に取り付けるためのネジの回転によって前記線状センサが破損してしまうことを防止できる。

【0020】

また、このセンサユニットにおいて、
前記ベース部材は、上下方向に貫通した第２ベース貫通孔を有するものであり、
前記天板部は、前記第２ベース貫通孔に対向する位置に天板凹部を有するものであり、
前記対向部材は、前記第２ベース貫通孔に対向する位置に第２対向凹部を有するものであり、
前記第２ベース貫通孔を貫通して上端が前記天板凹部に挿入され下端が前記第２対向凹部に挿入された軸部材を備えていてもよい。

【0021】

この構成によれば、前記カバー部材と前記ベース部材と前記対向部材それぞれの相対的な回転が生じることを前記軸部材によって防止できるので、このセンサユニットを被検出体に取り付けるためのネジの回転によって前記線状センサが破損してしまうことを防止できる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、被検出体に好適に取り付けることができるセンサユニットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本実施形態の線状センサの構造を示す断面図である。

【図2】（ａ）は、本実施形態のセンサユニットの平面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）に示したセンサユニットの正面図である。

【図3】（ａ）は、図２に示したセンサユニットの下面図であり、（ｂ）は、同図（ａ）に示したセンサユニットから対向部材を取り外した状態を示す下面図である。

【図4】図２（ａ）に示したセンサユニットにおいてカバー部材を透過して見た平面図である。

【図5】図２（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図6】回路基板の構成を示すブロック図である。

【図7】図２（ａ）示したセンサユニットを、固定具によって被検出体に取り付けた状態の一例を示す取付状態図である。

【図8】第１変形例のセンサユニットを示す図５と同様の断面図である。

【図9】第２変形例のセンサユニットを示す図５と同様の断面図である。

【図10】第３変形例のセンサユニットを示す図５と同様の断面図である。

【図11】第４変形例のセンサユニットを示す図５と同様の断面図である。

【図12】第５変形例のセンサユニットを示す図５と同様の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本実施形態のセンサユニットは、主に被検出体の表面を伝わる振動波を検出するために用いられる。先ず、本実施形態のセンサユニットに用いられる線状センサについて説明する。

【0025】

図１は、本実施形態の線状センサの構造を示す断面図である。

【0026】

図１に示すように、線状センサ２は、センサ線２０と、内側シース２４と、シールド被覆２５と、外側シース２６とを備えている。センサ線２０は、内部導体２１と圧電体２２と外部導体２３とから構成されている。内部導体２１は、線状センサ２の中心に配置されており、７本の導体線２１１で構成されている。圧電体２２は、内部導体２１の外周に設けられている。外部導体２３は、圧電体２２の外周に設けられている。

【0027】

７本の導体線２１１は、いずれも直径が５０μｍのものであって、このうち４本はステンレス製の導体線２１１Ｓであり、残りの３本は銅製の導体線２１１Ｃである。図１では、ステンレス製の導体線２１１Ｓが左下がりのハッチングで、銅製の導体線２１１Ｃが右下がりのハッチングでそれぞれ示されている。図１に示す内部導体２１では、中心に配置される導体線には、ステンレス製の導体線２１１Ｓが用いられており、外周に配置される導体線には、ステンレス製の導体線２１１Ｓと銅製の導体線２１１Ｃが交互に用いられている。銅製の導体線２１１Ｃは、ステンレス製の導体線２１１Ｓに比べて、電気抵抗が低く、かつ柔らかい。反対に、ステンレス製の導体線２１１Ｓは、銅製の導体線２１１Ｃに比べて、電気抵抗は高くなるが、機械的強度（例えば、引張強度等）および剛性は高くなる。

【0028】

７本の導体線２１１は、正六角形の各頂点およびその正六角形の中心に配置された状態になっている。これらの７本の導体線２１１は、一本に撚り合わされた状態のものである。すなわち、内部導体２１は、７本の導体線２１１をその断面において最密構造に配置した上で撚り合わせたものである。なお、この場合の内部導体２１の太さは最大１５０μｍとなる。このように複数本の導体線２１１を甘撚、あるいは中撚程度に撚っておくことで、撚りの方向とは逆方向の緩みを許容し、線状センサ２に柔軟性を与えることができる。

【0029】

なお、導体線２１１の直径は５０μｍに限られず、８μｍ以上１３０μｍ以下であってもよく、８μｍ以上１００μｍ以下にすることが好ましい。導体線２１１は、細ければ細いほど柔軟性は高められるが強度および剛性が低下し、太ければ太いほど柔軟性は低下するが強度および剛性が高められる。導体線２１１の太さが２０μｍ以上であれば、低コストで製造することができ、且つ製造も容易である。また、異なる太さの導体線２１１を撚り合わせて内部導体２１を構成してもよい。

【0030】

図１に示す内部導体２１は、７本の導体線２１１を撚り合わせたものであるが、この数については７本でなくてもよい。複数の導体線２１１を撚り合わせることにより、線状センサ２の柔軟性を高めることができる。また例えば、複数本を撚り合わせた束を複数用意し、これらをさらに撚り合わせる、といったように複数段階に分けて撚り合わせものであってもよい。例えば、７本の細い導体線２１１を撚り合わせた束を７本用意し、その束をさらに撚り合わせた構成にしてもよい。複数段階に分けて撚り合わせることで、線状センサ２の柔軟性がより高まるので、線状センサ２に加わった振動等に応じて線状センサ２が変形しやすくなる。その結果、線状センサ２における検出感度を高めることができる。なお、複数段階に分けて撚り合わせる場合のように、撚り合わせの工程が複数回ある場合には、撚り合わせる方向を異ならせてもよい。一方、複数の導体線２１１を撚り合わせずに、直線状に束にしたものを用いてもよい。また例えば、撚り合わせない複数の導体線２１１の束と、撚り合わせた複数の導体線２１１を撚り合わせる、といったように、これらの構成を組み合わせてもよい。これらの場合であっても、圧電材料を塗布することで、複数の導体線２１１が互いに接着されて束ねられ、一本の圧電性繊維を製造することができる。

【0031】

以上説明したセンサ線２０では、内部導体２１を構成する導体線２１１として、機械的強度や電気抵抗が異なる複数種類の導体線が用いられているが、柔軟性をさらに高める場合や、電気抵抗をさらに低くする場合には、中心の導体線２１１を、銅製の導体線２１１Ｃに代えてもよく、あるいは、７本の導体線２１１の全てを銅製の導体線２１１Ｃにしてもよい。反対に、機械的強度および剛性をさらに高める場合には、７本の導体線２１１の全てをステンレス製の導体線２１１Ｓにしてもよい。また、ステンレス製の導体線２１１Ｓに代えて、タングステン製の導体線や、タングステン及びその合金等の高張力鋼材あるいは超高張力鋼からなる導体線を用いてもよいし、銅製の導体線２１１Ｃに代えて、チタン製の導体線や、チタン合金あるいはマグネシウムやマグネシウム合金等からなる導体線を用いてもよい。さらには、カーボンナノチューブを含む導体線であってもよいし、ピッチ系炭素繊維を含む導体線であってもよい。あるいは、弾性変形しやすいバネ鋼材からなる導体線を用いてもよい。

【0032】

圧電体２２は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の圧電材料を内部導体２１に塗布することによって形成されたものである。ポリフッ化ビニリデンは、圧電効果が発生する軽量の高分子材料であり、これに圧力を加えると電圧が発生し、電圧を加えると歪が発生する特性を備えている。圧電体２２には分極処理が施されており、振動等によって圧電体２２に変形が生じたときに内部導体２１と外部導体２３の間に電圧が誘起される。

【0033】

図１に示す圧電体２２を構成する圧電材料としては、ポリフッ化ビニリデンの他に、トリフルオロエチレン（ＴｒＥＦ）や、ＰＶＤＦとＴｒＥＦの混晶材料や、ポリ乳酸、ポリ尿酸、ポリアミノ酸等の双極子モーメントをもつ高分子材料があげられる。また、圧電材料を塗布する方式としては、浸漬（ドブ付け）塗装であってもよいしスプレー等による吹き付け塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。なお、塗布する構成に限らず、例えば、帯状のＰＶＤＦフィルムを内部導体２１に螺旋状に巻き付けた構成であってもよい。

【0034】

圧電体２２の厚みは、導体線２１１の直径以上であることが好ましい。図１に示す圧電体２２の厚さは、最も薄い箇所で７５μｍであるが、１０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。なお、圧電体２２の厚さは、厚ければ厚いほど検出感度が良好になるが、圧電体２２の厚さの限界値は、塗布する圧電材料の粘度や塗布方法によって決まってくる。また、圧電体２２の厚さが厚すぎると線状センサ２が硬くなりすぎて柔軟性に欠けてしまうといった欠点もある。

【0035】

図１に示す内部導体２１では、複数の導体線２１１を撚り合わせているため、導体線２１１同士の境目に窪みがある。この窪みの部分では、より多くの圧電材料を担持することができ、圧電材料の体積が大きく（厚く）なるため、検出感度が他の部分よりも良好になる。内部導体２１には、こうした窪みによって圧電材料が他の部分よりも厚い部分が６箇所、周方向に均等間隔で存在するため、どの方向に曲げられても高感度な圧電性繊維として機能する要因になる。

【0036】

なお、図１に示す隣り合う導体線２１１は互いにほぼ接しているが、わずかな隙間から毛細管現象によって圧電材料が浸透し、隣り合う導体線２１１同士の隙間（内部導体２１の内部）が圧電材料によって埋められた状態になっている。ただし、圧電材料の粘度や塗布方法によっては、隣り合う導体線２１１同士の隙間に圧電材料が浸透しない場合もある。この場合でも、内部導体２１の外周に面した部分に圧電材料が担持された状態となっていればよい。なお、上述した帯状のＰＶＤＦフィルムを圧電体２２として用いた構成では、隣り合う導体線２１１同士の隙間に圧電材料が浸透していない線状センサ２になる。この線状センサ２では、隣り合う導体線２１１同士の隙間に圧電材料が浸透しているものと比較して線状センサ２の柔軟性が高まるので、線状センサ２における検出感度が高まる。

【0037】

図１に示す外部導体２３は、圧電体２２の外周に、カーボンナノチューブ等のカーボンを含む高分子導電性材料が塗布されることで形成されている。外部導体２３を形成する導電性材料としては、銀の微粒子を含む高分子導電性材料や銀ペースト等であってもよい。また、この導電性材料を塗布する方式としては、浸漬（ドブ付け）塗装であってもよいしスプレー等による吹き付け塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。外部導体２３の厚さは、導体線２１１の直径以下であることが好ましく、また、圧電体２２の厚さ以下であることも好ましい。図１に示す外部導体２３の厚さは、３０μｍであるが、５μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましい。また、外部導体２３に導電性材料を用いずに導線を用いてもよい。

【0038】

内側シース２４は、耐摩耗性、耐薬品性、防錆性を高めるために外部導体２３の外周を覆っている。この内側シース２４は、厚さが３０μｍに形成されている。内側シース２４は、外側シース２６に比べて柔らかい材料で構成されている。この内側シース２４は、ポリアミド合成樹脂を塗布することで形成されているが、ポリ塩化ビニル樹脂を塗布することで形成してもよい。

【0039】

シールド被覆２５は、ニッケルメッキ銅やステンレスなどの金属製の細線を編組してチューブ状にしたシールドである。なお、シールド被覆２５は、内部導体２１と圧電体２２と外部導体２３を内側に有する内側シース２４に、蒸着によって銅やアルミニウム等を蒸着させることで形成してもよい。また、シールド被覆２５は、スパッタ、ＥＢＤ（電子線ビーム蒸着）、ＣＶＤ（気相成長法）、塗布、浸漬（ドブ付け）、無電解メッキ、接着剤による接着等の他の方法を用いて内側シース２４に付着させてもよく、金属箔を巻き付けることで形成してもよい。

【0040】

外側シース２６は、内側シース２４に比べて耐摩耗性が高い材料で構成されている。この外側シース２６は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を塗布することで形成されている。ただし、４フッ化・６フッ化プロピレン樹脂（ＦＥＰ）、４フッ化エチレンエチレン共重合（ＥＰＦＥ）、または４フッ化エチレンパーフロロアルコキシエチレン共重合 フッ素樹脂（ＰＦＡ）を塗布することで形成してもよい。ここにいう塗布とは、浸漬（ドブ付け）塗装であってもよいし吹き付け塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。また、ピンホールが発生することを考慮して複数回塗布することが好ましい。加えて、外側シース２６は、内側シース２４よりも厚くてもよい。さらに、内側シース２４は、可燃性材料で形成されていてもよいが、外側シース２６は、難燃性材料、不燃性材料、耐炎性材料で形成されていることが好ましい。

【0041】

図１に示す線状センサ２の直径は０．５ｍｍである。ただし、線状センサ２の直径はさらに太くてもよくさらに細くてもよく、０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。

【0042】

図２（ａ）は実施形態のセンサユニットの平面図であり、図２（ｂ）は同図（ａ）に示したセンサユニットの正面図であり、図３（ａ）は図２（ａ）に示したセンサユニットの下面図である。図２（ｂ）は、センサユニット１の基本姿勢を示す図であり、以下この基本姿勢における上下方向を基準にして説明する。なお、センサユニット１は基本姿勢とは異なる取付姿勢で被検出体に取り付けられることも考えられるが、その場合の上下方向は取付姿勢に応じた方向になる。例えば基本姿勢から１８０度反転して被検出体に取り付けられた場合、取付姿勢では基本姿勢に対して上下方向が逆になる。

【0043】

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、センサユニット１は、高さが７．４ｍｍで直径が２５ｍｍの中空円柱状をしている。センサユニット１の中心部分には、後述する筒状部３３（図３（ｂ）参照）によって形成された筒内孔３３１が設けられている。この筒内孔３３１は直径６．２ｍｍである。なお、センサユニット１は、使用条件等に応じて任意の大きさのものが用いられる。センサユニット１は、上述した線状センサ２と、カバー部材３と、対向部材４と、ベース部材５と、回路基板７と、信号ケーブル８とを備えている。センサユニット１が被検出体に取り付けられた状態では、図２（ｂ）の下側が被検出体側になる。線状センサ２の両端部はベース部材５の上面にあるが、線状センサ２の大部分はベース部材５の下面側にあり、ベース部材５の下面に接して配置されている。線状センサ２の配置については後述する。

【0044】

図２（ｂ）に示すように、カバー部材３は、天板部３１と、周壁部３２と、筒状部３３（図３（ｂ）参照）が一体に形成されたステンレス製のものである。ただし、カバー部材３は、ステンレス以外の金属で構成されていてもよく、樹脂で構成されていてもよい。天板部３１はベース部材５の上面を覆っている。図２（ｂ）では、カバー部材３の内側面とベース部材５とが区別できるようにベース部材５は少し小さく描かれているが、実際には天板部３１の下面はベース部材５の上面と接している。そして、ベース部材５およびベース部材５の下面にある線状センサ２は、天板部３１と対向部材４によって挟み込まれることで固定されている。また、ベース部材５の側面と周壁部３２の内周面との間には僅かな隙間しか存在していない。

【0045】

天板部３１は円盤状をしている。この天板部３１はセンサユニット１の上面を構成している。周壁部３２は、天板部３１の周縁部分から垂下している。また筒状部３３（図３（ｂ）参照）は、天板部３１の中央部分で上下方向に延在している。これらの天板部３１と周壁部３２と筒状部３３によって下方が開口した収容空間が形成されている。すなわち、天板部３１の下面と周壁部３２の内周面と、筒状部３３の外周壁によって収容空間が画定されている。線状センサ２、対向部材４の上側部分、ベース部材５および回路基板７は、この収容空間に収容されている。

【0046】

周壁部３２には、下端から上方に向かって凹んだ２つの第１周壁切欠部３２１が形成されている。図２（ｂ）では２つの第１周壁切欠部３２１のうちの一方が示されている。もう一方の第１周壁切欠部３２１は、周壁部３２の周方向において間隔をあけて１８０度回転した位置に形成されている。これらの第１周壁切欠部３２１は、周壁切欠部の一例に相当する。２つの第１周壁切欠部３２１は、同一形状をしており、その上端位置は対向部材４の上面よりも高い位置である。また、周壁部３２は、厚肉部分３２ａと下端部の薄肉部分３２ｂとから構成されており、その厚肉部分３２ａと薄肉部分３２ｂの境界に周壁当接部３２２が形成されている。さらに、図３（ａ）に示すように、周壁部３２には、下端から上方に向かって凹み、信号ケーブル８が通るための第２周壁切欠部３２３が形成されている。なお、第２周壁切欠部３２３の上端位置は、第１周壁切欠部３２１の上端位置よりも高い位置である。図２（ｂ）に示した周壁当接部３２２は、これらの第１周壁切欠部３２１と第２周壁切欠部３２３が形成された部分を除いて周壁部３２全周に形成されている。

【0047】

図２（ｂ）に示すように、対向部材４は、線状センサ２を挟んでベース部材５に対向してセンサユニット１の下端部分に配置され、カバー部材３によって形成された収容空間の開口を塞いだ板状の部材である。この対向部材４は、板厚１．０ｍｍのアルミ製のものである。対向部材４の材質は他の金属や樹脂であってもよい。また、板厚は材質などに応じた任意の厚みで構わない。

【0048】

図３（ａ）に示すように、対向部材４は、中央部分に上下方向に貫通した対向貫通孔４０１を有する円盤部４０と、円盤部４０から側方に突出した２つの側方突出部４１とを有している。対向貫通孔４０１は、筒内孔３３１（図２（ａ）参照）および後述する第１ベース貫通孔５５（図３（ｂ）参照）に対向する位置に形成されており筒内孔３３１に連なっている。対向貫通孔４０１は、筒内孔３３１と同じ直径をしている。これら筒内孔３３１と対向貫通孔４０１によって、センサユニット１の中心部分には上下に貫通した孔が形成されている。

【0049】

円盤部４０の外径は、周壁部３２の薄肉部分３２ｂの内径よりもほんの少しだけ大きい。そして、円盤部４０は、周壁部３２の薄肉部分３２ｂに入り込んでいる。すなわち、円盤部４０は、薄肉部分３２ｂの内側に圧入されている。また、図２（ｂ）に示すように、円盤部４０の周縁部分は周壁当接部３２２に接している。これにより、対向部材４がそれ以上上方に移動することが防止されている。周壁部３２は、対向部材４の下面よりもほんの少し上方になる位置まで延在している。換言すれば、対向部材４は、周壁部３２の下端よりも下方に突出している。この突出量は、０．１～０．２ｍｍ程度であるが、図２（ｂ）では分かりやすくするために誇張して示している。周壁部３２は、対向部材４の上面よりも下方まで延在していることが好ましく、周壁部３２の下面が対向部材４の下面よりも上方に位置していることも好ましい。すなわち、周壁部３２の下面は、対向部材４の厚み範囲内にあることがより好ましい。周壁部３２は、対向部材４よりも下方まで延在していてもよい。ただし、対向部材４よりも周壁部３２が下方に突出している場合と比較して周壁部３２よりも対向部材４が下方に突出している方が被検出体の振動に応じて線状センサ２が変形しやすくなるので、センサユニット１における検出感度が高まる。また、周壁部３２の薄肉部分３２ｂは、対向部材４の側面との間に隙間を設けて対向部材４に対向していてもよいがその隙間は可能な限り小さいことが好ましく、対向部材４の側面と接していることがより好ましい。

【0050】

側方突出部４１の幅は、第１周壁切欠部３２１の内幅よりほんの少しだけ小さい。そして、側方突出部４１は、第１周壁切欠部３２１内に挿入されている。これにより、カバー部材３と対向部材４とが、このセンサユニット１の周方向に相対的に回転することが防止されている。第１周壁切欠部３２１は、側方突出部４１の上面よりも上方まで切り欠かれている。メンテナンス時などにおいて、このセンサユニット１を分解する際には、第１周壁切欠部３２１内にマイナスドライバなどの工具の先端に形成された板状部材を挿入して工具をひねることでカバー部材３と対向部材４を分離することができる。側方突出部４１によって、分離作業における工具の先端の引っ掛かり長さを長くすることができるので分離作業性を高めることができる。

【0051】

図３（ｂ）は、同図（ａ）に示したセンサユニットから対向部材を取り外した状態を示す下面図である。

【0052】

図３（ｂ）に示すように、ベース部材５は、中心部分に上下方向に貫通した第１ベース貫通孔５５が形成された概して中空円柱状をした樹脂製のものである。第１ベース貫通孔５５は、筒状部３３の外径よりも少し大きな径に形成されている。その第１ベース貫通孔５５には、筒状部３３が挿入されている。ベース部材５の外径は、周壁部３２の厚肉部分３２ａの内径よりほんの少しだけ小さい。ベース部材５の下面には、螺旋溝５６が形成されている。螺旋溝５６は、渦巻状に略４周周回して形成されている。より正確には、螺旋溝５６は、４周より少しだけ長く形成されている。螺旋溝５６の両端には、ベース部材５の内周側と外周側それぞれで上下方向に貫通した引出孔５２が２つ形成されている。線状センサ２は、その螺旋溝５６に沿って延在している。そして、線状センサ２の一端はベース部材５の外周側に形成された引出孔５２を貫通してベース部材５の上面側に達し、線状センサ２の他端はベース部材５の内周側に形成された引出孔５２を貫通してベース部材５の上面側に達している。螺旋溝５６において引出孔５２の間近部分は、線状センサ２が急激に折れ曲ががらないように側面から見て上方に向かうＲ形状に形成されている。このＲ形状部分にある線状センサ２の一部は対向部材４に接触しない。その接触しない長さを考慮して螺旋溝５６を４周より長く形成することで、ベース部材５の下面に配置された線状センサ２の機能発揮部分が４周になるように設計されている。線状センサ２の周回数は４周に限られないが、０．５周の倍数周であることが好ましい。０．５周の倍数周であれば、センサユニット１の径方向におけるどの方向から伝達された振動であっても同じ条件で検出することができる。これにより、線状センサ２の検出方向の指向性をなくすことができる。

【0053】

図４は、図２（ａ）に示したセンサユニットにおいてカバー部材を透過して見た平面図である。

【0054】

図４に示すように、ベース部材５の上面には、線状センサ２の両端部、回路基板７、信号ケーブル８の一端部分などが配置される空間を画定するベース上面凹部５１が形成されている。上下方向に貫通した２つの引出孔５２は、ベース上面凹部５１内に繋がっている。これらの引出孔５２を貫通した線状センサ２の両端部は、ベース上面凹部５１内に配置された入力側端子部材２７に接続されている。入力側端子部材２７は、線状センサ２の両端部を包み込ように折り曲げられることで重ね合わせられたフィルム状をした、いわゆるフレキシブルプリント配線板である。図１に示した線状センサ２の内部導体２１、外部導体２３、シールド被覆２５は、それぞれ個別に入力側端子部材２７にハンダによって接続されている。入力側端子部材２７は、回路基板７に接続されている。

【0055】

ベース上面凹部５１は、ベース部材５の外周端まで延びたケーブル案内部５１ａを有している。ケーブル案内部５１ａには、信号ケーブル８の一端部分が嵌め込まれている。ケーブル案内部５１ａには、溝幅方向中心側に向かって突出した複数の突起が形成されている。信号ケーブル８は、これらの突起によって挟み込まれることで、信号ケーブル８の長手方向への移動が防止されるとともに、信号ケーブル８がケーブル案内部５１ａから抜けることも抑制されている。また、ベース部材５の周縁部分には、周方向に間隔をあけて１８０度回転した位置にベース切欠部５３が２つ形成されている。これらのベース切欠部５３は、第１周壁切欠部３２１（図２（ｂ）参照）に対向する位置に形成されている。ベース切欠部５３は、第１周壁切欠部３２１から離間する方向に凹み上方と側方とが開口した有底の切欠きである。メンテナンス時などにおいて、第１周壁切欠部３２１を通してマイナスドライバなどの工具に形成された板状部材をこのベース切欠部５３内に挿入して工具をひねることでカバー部材３（図２参照）とベース部材５を分離することができる。ただし、ベース切欠部５３は省略してもよい。なお、メンテナンス時などにおいて、センサユニット１を分解する際には、まずカバー部材３から対向部材４を外した後、上述したようにカバー部材３からベース部材５を分離する２段階の作業を行う。カバー部材３に対向部材４が圧入されている状態でベース切欠部５３内に工具を挿入してひねることで、対向部材４とベース部材５の両方をカバー部材３から同時に取り外すことも可能だが、線状センサ２を押し潰してしまう虞もあるため２段階に分けて外すことが好ましい。

【0056】

回路基板７は、ベース上面凹部５１内に配置されている。この回路基板７には、各種電子部品が実装されている。回路基板７は、上面に配線パターンが形成され、下面にはグランドパターンが形成されている。回路基板７の構成については後に詳述する。

【0057】

信号ケーブル８は、信号線と、シグナルグランド線と、アース線と、電源線とを内部に有し、外側がプロテクションチューブによって覆われたケーブルである。信号ケーブル８は、線状センサ２で得られ回路基板７によって調整された信号を外部機器に伝達するためのものである。信号ケーブル８の一端は、ベース上面凹部５１内に配置された出力側端子部材８１に接続されている。出力側端子部材８１は、入力側端子部材２７と同様のものであり、信号ケーブル８の一端を包み込ように折り曲げられることで重ね合わせられたフィルム状をした、いわゆるフレキシブルプリント配線板である。信号ケーブル８の、信号線、シグナルグランド線、アース線および電源線は、それぞれ個別に出力側端子部材８１にハンダによって接続されている。出力側端子部材８１は、回路基板７に接続されている。プロテクションチューブは、ステンレス製のチューブの周囲がＰＶＣやオレフィン系エラストマーなどによって被覆されたものである。このプロテクションチューブによって、内部にある信号線などが保護されている。プロテクションチューブは、カバー部材３（図２参照）の外側からカバー部材３の内側まで延在している。信号ケーブル８の、カバー部材３から延び出した直ぐの部分は強い曲げ応力を受けやすいが、その部分がプロテクションチューブで保護されることで内部の信号線などの断線が防止されている。

【0058】

図５は、図２（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【0059】

上述したように、カバー部材３の中央には上下方向に延在する筒状部３３が形成されている。そして、筒状部３３の内側には対向貫通孔４０１に連なる筒内孔３３１が形成されている。図５に示すように、筒状部３３の上端部分は天板部３１に接続している。筒状部３３の下端は、対向部材４の上面に接している。換言すれば、筒状部３３は、対向部材４に接する高さ位置まで延在している。

【0060】

図５に丸で囲った拡大図に示すように、線状センサ２は、対向部材４とベース部材５に挟まれることで高さ方向に押し潰され、高さ方向の径がｈ１になっている。本実施形態では、線状センサ２の高さがｈ１になるように、ベース部材５の高さ、螺旋溝５６の深さ、天板部３１から周壁当接部３２２までの距離が設定されている。このｈ１は、螺旋溝５６の深さと概略一致している。線状センサ２をｈ１まで押し潰し、その状態で線状センサ２が更に微小量変形できるように、螺旋溝５６の深さは、０より大きくｈ１以下であることが好ましい。また、対向部材４とベース部材５に挟まれることで線状センサ２は楕円状に変形して横幅が拡がるため、螺旋溝５６の幅は、線状センサ２の直径よりも広く設定されている。図５では挟み込まれる前（無負荷状態）の線状センサ２を一点鎖線で示している。

【0061】

無負荷状態の線状センサ２は、外径がｈ２であり、ｈ１はｈ２の９０％である。線状センサ２は、無負荷状態に対して径方向に８０％以上９０％以下の高さになるように挟み込んだ状態にすることで振動などの検出感度が最も高まる特性がある。無負荷状態に対して径方向に８０％未満になるように線状センサ２を挟み込むと線状センサ２が変形しにくくなり検出感度が低下する。一方で、無負荷状態に対して径方向に９０％を超えるように線状センサ２を挟み込むと、振動による変位が大きいときに線状センサ２が対向部材４またはベース部材５と離間してしまい振動の一部が検出ができなくなるため検出感度が低下する。このため、ｈ１／ｈ２が８０％以上９０％以下になるように線状センサ２を挟み込むことが好ましい。また、螺旋溝５６の深さがｈ１と一致しているので、対向部材４が上側に撓もうとしてもベース部材５の下面によって撓みが防止され、線状センサ２はｈ１を超えて強く押し潰されることはない。これにより、対向部材４が撓むことで線状センサ２が断線したり故障してしまうことが防止されている。なお、この実施形態では、ベース部材５の下面は螺旋溝５６を除いて平坦であるが、螺旋溝５６の深さを浅くし、ベース部材５の下面に突出面の高さ位置が螺旋溝５６底面からｈ１の位置になるベース突出部を形成してもよい。

【0062】

また、回路基板７は、２層の絶縁層の間にシールド層が挟まれたシールドシート７９によって上面と側面を覆われている。シールドシート７９は、いわゆるフレキシブル基板である。シールド層は、回路基板７に形成されたグランドに電気的に接続されている。シールドシート７９は、下面がベース上面凹部５１の底面に接着剤によって貼り付けられている。また、回路基板７の下面はシールドシート７９に接着剤によって貼り付けられている。なお、シールドシート７９の上側の折り重なった部分どうしを接着テープで固定してもよい。回路基板７は、シールドシート７９によって全体が覆われることで外部からのノイズが入り込みにくくなっている。これらの回路基板７とシールドシート７９の代わりに、回路基板７とシールドシート７９とを一体化したリジッドフレキシブル基板を用いてもよい。リジッドフレキシブル基板のシールド層は回路部分のグランドと電気的に接続されている。リジッドフレキシブル基板を用いる場合は、回路基板７の下面をシールドシート７９に貼り付ける必要がないので、製造工程の削減が見込める。

【0063】

図６は、回路基板の構成を示すブロック図である。

【0064】

図６に示すように、回路基板７は、プリアンプ７１と、Ａ／Ｄ変換部７２と、イコライザー７３と、記憶部７４と、補正値選択部７６と、温度センサ７７と、プロトコル処理部７８とを有している。プリアンプ７１は、線状センサ２の出力信号を増幅するためのものである。プリアンプ７１は、線状センサ２からの信号電圧を±５Ｖ程度の範囲に収まるように調整されたゲインで増幅する。なお、プリアンプ７１のゲインは回路基板７に設けられたつまみを用いて調整可能である。また、このプリアンプ７１は、線状センサ２側である入力側のインピーダンスが高く、出力側のインピーダンスは入力側よりも低い。入力側のインピーダンスは、１０ｋΩ以上１０ＭΩ以下が好ましい。出力側のインピーダンスは、１０Ω以上１００ｋΩ以下が好ましい。本実施形態では、入力側のインピーダンスは１ＭΩで、出力側のインピーダンスは５０Ωに設定している。こうすることで、プリアンプ７１に入力した信号は、電圧が増幅されてプリアンプ７１から出力される。Ａ／Ｄ変換部７２は、プリアンプ７１によって増幅された信号をデジタル変換するものである。

【0065】

記憶部７４には、線状センサ２の特性に基づく補正情報が記憶されている。センサの構成上、線状センサ２には感度の高い周波数と感度の低い周波数が存在する。このため、線状センサ２から得られる信号の出力レベルには線状センサ２の特性に基づくばらつきが生じてしまう。また、線状センサ２の特性は雰囲気温度によって変化する。記憶部７４には、線状センサ２から得られる信号における出力レベルのばらつきを周波数ごとに補正するための情報が補正情報として雰囲気温度ごとに記憶されている。この補正情報として、ここでは各周波数ごとの増幅度を示すデジタル値が記憶部７４に保存されている。

【0066】

補正値選択部７６は、温度センサ７７から得られた雰囲気温度の情報を取得する。そして、記憶部７４に記憶された補正情報の中から雰囲気温度の情報に応じた補正情報を選択してイコライザー７３に伝達する。

【0067】

イコライザー７３は補正値選択部７６から受け取った補正情報を用いて周波数特性を補正することで、線状センサ２の特性に基づく出力レベルのばらつきを補正して出力する。従って、線状センサ２の特性によらず、周波数毎に同じ条件によるデータを出力することができる。このイコライザー７３は、補正出力部の一例に相当する。なお、本実施形態のイコライザー７３はＣＰＵとプログラムによって構成されているが、その一部または全部をＦＰＧＡで構成してもよい。ここで、記憶部７４に記憶されている補正情報は、周波数ごとに乗算する係数（増幅度）であってもよい。その場合、データが不要な周波数に０を記憶させておけば、イコライザー７３をバンドパスフィルターとしても利用できる。

【0068】

プロトコル処理部７８は、イコライザー７３によって補正されたデジタル信号を、ＴＣＰ／ＩＰなどの通信規格に適した形式に変換して出力する。なお、プロトコル処理部７８に代えてＤ／Ａ変換部を設けてアナログ信号を出力するようにしてもよい。

【0069】

続いて、このセンサユニット１の組立方法を説明する。

【0070】

まず、ベース部材５の螺旋溝５６底面に仮止め用の接着剤を塗布し、線状センサ２の一端を引出孔５２に差し込んで線状センサ２を螺旋溝５６に沿って配線する。なお、接着剤の代わりに、螺旋溝５６の底部に両面テープを貼り付けて線状センサ２を仮止めしてもよい。そして、線状センサ２の他端をもう一方の引出孔５２を通し、線状センサ２の両端を入力側端子部材２７に接続する。また、信号ケーブル８の一端に出力側端子部材８１を接続する。そして、ベース上面凹部５１に回路基板７を嵌めこみ、その回路基板７に入力側端子部材２７と出力側端子部材８１をそれぞれ接続する。

【0071】

次に、線状センサ２、回路基板７および信号ケーブル８が組み込まれたベース部材５アッシーを、ベース上面凹部５１が天板部３１側になるよう向けて、第１ベース貫通孔５５に筒状部３３を挿入しつつカバー部材３内に嵌め込む。その際、信号ケーブル８が第２周壁切欠部３２３に入るようにカバー部材３とベース部材５アッシーとの相対的な回転位置を調整する。

【0072】

最後に、カバー部材３によって形成された収容空間の開口を塞ぐように対向部材４を周壁部３２の薄肉部分３２ｂに圧入する。その際、対向部材４の側方突出部４１が第１周壁切欠部３２１に入るようにカバー部材３と対向部材４との相対的な回転位置を調整してから、円盤部４０の周縁部分が周壁当接部３２２に突き当たるまで対向部材４を圧入する。対向部材４は、周壁部３２に形成された周壁当接部３２２に当接したあとは、それ以上上方に移動することは防止される。以上により、センサユニット１の組立が完了する。

【0073】

図７は、図２（ａ）示したセンサユニットを、固定具によって被検出体に取り付けた状態の一例を示す取付状態図である。

【0074】

図７に示すように、センサユニット１は、座付きネジＳＳによって被検出体ＤＢに取り付けられる。この座付きネジＳＳは、固定具の一例に相当する。なお、座付きネジＳＳの代わりに座ＳＳａのないネジやワッシャ付きのネジを用いてもよい。被検出体ＤＢの測定箇所には、ネジ穴ＤＢａが設けられている。座付きネジＳＳのネジ部は、カバー部材３の筒内孔３３１および対向部材４の対向貫通孔４０１を通過してネジ穴ＤＢａに螺合している。センサユニット１は、座付きネジＳＳによって、被検出体ＤＢに押し付けられて固定されている。この押し付け力は、主に座付きネジＳＳと被検出体ＤＢの間に挟まれ内側に座付きネジＳＳのネジ部が挿入されている筒状部３３（図５参照）と円盤部４０（図５参照）とが受け止めている。

【0075】

以上説明した実施形態のセンサユニット１によれば、座付きネジＳＳによる締結力（被検出体ＤＢへの押し付け力）を、主に対向部材４の円盤部４０を介して筒状部３３が受けるので、その締結力が線状センサ２に作用することを実質的に防止できる。このため、座付きネジＳＳを締め付け過ぎた場合でも、線状センサ２が押し潰されすぎることなく、このセンサユニット１を被検出体ＤＢに好適に取り付けることができる。また、カバー部材３の周壁部３２が対向部材４の下面まで延在しているので、仮に座付きネジＳＳによる締結力などで筒状部３３または円盤部４０が圧縮されそうになったとしても周壁部３２もその締結力を受けとめているので、線状センサ２に締結力が伝わることをより確実に防止できる。

【0076】

また、座付きネジＳＳを締め込む際に座付きネジＳＳからカバー部材３に回転力が加わるとベース部材５にもその回転力が伝わる一方で対向部材４は被検出体ＤＢとの間の摩擦力によって回転しにくいため、ベース部材５と対向部材４の間に相対的な回転が生じ、その回転によって線状センサ２がねじられて破損してしまう虞がある。本実施形態では、側方突出部４１が第１周壁切欠部３２１内に挿入されることで、カバー部材３と対向部材４とがセンサユニット１の周方向に相対的に回転することが防止されているので、カバー部材３が回転すると対向部材４も同様に回転してベース部材５と対向部材４の間に相対的な回転は生じない。これにより、座付きネジＳＳを締めこむことで、線状センサ２がねじられて破損してしまうことを防止できる。

【0077】

また、周壁部３２の周壁当接部３２２および筒状部３３によって、対向部材４が必要以上に上方に移動することが防止されているので、このセンサユニット１の組み立て時において対向部材４をカバー部材３に強く圧入しても、に線状センサ２が押し潰されすぎて線状センサ２を傷つけてしまうことがない。同様に、センサユニット１の被検出体ＤＢへの取り付け時に、センサユニット１と被検出体ＤＢとの間に異物が挟まっている場合や、被検出体ＤＢの表面に小さな凸部が存在している場合でも、座付きネジＳＳの締め込みによって必要以上に線状センサ２が押し潰されすぎて線状センサ２を傷つけてしまうことがない。加えて、対向部材４を筒状部３３および周壁当接部３２２に当接するまで圧入することで、線状センサ２が適度な押し付け力で押し潰した状態になるので、検出感度の高いセンサユニット１を形成することができる。

【0078】

また、対向部材４が横方向に動くと線状センサ２に負荷が加わって線状センサ２が傷ついたり断線したりしてしまうことがある。これに対し、この実施形態のセンサユニット１では、対向部材４の横方向の動きが周壁部３２によって規制されるので、対向部材４の横方向の動きによって線状センサ２が傷つくことも防止できる。これにより、このセンサユニット１の耐久性が高まっている。特に本実施形態では、対向部材４が周壁部３２に圧入されてカバー部材３に固定されているので、対向部材４が横方向に動くことがなく線状センサ２が傷つくことを確実に防止できる。

【0079】

また、メンテナンス時などにおいて、カバー部材３と対向部材４とを分離することがあるが圧入によって結合されているので分離が困難になりやすい。また、例えばカバー部材３と対向部材４を接着剤などの圧入以外の方向で結合した場合も同様に分離が困難になる。この実施形態では、周壁部３２に第１周壁切欠部３２１を形成しているので、その第１周壁切欠部３２１にマイナスドライバなどの工具の板状部材を挿入してその工具をひねることで、カバー部材３と対向部材４を容易に分離することができる。

【0080】

次に、第１変形例のセンサユニット１について説明する。これより後の説明では、これまで説明した構成要素の名称と同じ名称の構成要素には、これまで用いた符号を付して説明し、重複する説明は省略することがある。

【0081】

図８は、第１変形例のセンサユニットを示す図５と同様の断面図である。

【0082】

図８に示すセンサユニット１は、先の実施形態のセンサユニット１とはカバー部材３の形状と対向部材４の形状が異なる。カバー部材３は、筒状部３３の突出長さが先の実施形態のものよりも長く、筒状部３３は対向部材４の下面まで延在している。対向部材４は、対向貫通孔４０１の大きさが先の実施形態のものよりも大きく、筒状部３３の外形よりも少し大きい。そして、筒状部３３の下端部分は、対向貫通孔４０１に挿入されている。

【0083】

この第１変形例も、先の実施形態と同様の効果を奏する。ただし、座付きネジＳＳによる締結力を主に筒状部３３のみが受ける点と対向部材４の上方への移動防止を周壁当接部３２２のみが受け持つ点とが先の実施形態と異なる。

【0084】

図９は、第２変形例のセンサユニットを示す図５と同様の断面図である。

【0085】

図９に示すセンサユニット１は、先の実施形態のセンサユニット１とは対向部材４の形状とベース部材５の形状が異なる。ベース部材５の下端面には、下方に向かって突出した円柱状のベース凸部５８が形成されている。対向部材４には、ベース凸部５８に対向する位置にベース凸部５８の外径とほぼ同じ内径をした第１対向凹部４０２が形成されている。また、第１対向凹部４０２の深さは、ベース凸部５８の突出長よりも少し深い。そして、ベース凸部５８は、第１対向凹部４０２に挿入されている。なお、この実施形態では、ベース凸部５８と第１対向凹部４０２は一組のみ形成されているが、二組以上形成されていてもよい。

【0086】

この第２変形例も、先の実施形態と同様の効果を奏する。また、ベース凸部５８と第１対向凹部４０２によって、ベース部材５と対向部材４の間の相対的な回転を防止できる。これにより、座付きネジＳＳを締めこむことで、線状センサ２がねじられて破損してしまうことをより確実に防止できる。

【0087】

以上説明した第２変形例のセンサユニット１からは以下の発明概念を抽出できる。

【0088】

ベース部材と、
前記ベース部材の下面に接して配置され振動を検出する線状センサと、
前記線状センサを挟んで前記ベース部材に対向して配置された対向部材とを備え、
前記ベース部材は、下方に突出したベース凸部を有するものであり、
前記対向部材は、前記ベース凸部が挿入された第１対向凹部を有するものであることを特徴とするセンサユニット。

【0089】

図１０は、第３変形例のセンサユニットを示す図５と同様の断面図である。

【0090】

図１０に示すセンサユニット１は、先の実施形態のセンサユニット１とはカバー部材３の形状と対向部材４の形状とベース部材５の形状が異なる。また、回転止ピン６が設けられている点も先の実施形態のセンサユニット１と異なる。この回転止ピン６は、軸部材の一例に相当する。ベース部材５には、上下下方に貫通した第２ベース貫通孔５９が形成されている。この第２ベース貫通孔５９の内径は回転止ピン６の外径とほぼ同じである。カバー部材３の天板部３１の下面には、第２ベース貫通孔５９に対向する位置に上方に向かって凹んだ天板凹部３１１が形成されている。この天板凹部３１１の内径は回転止ピン６の外径とほぼ同じである。また、対向部材４には、第２ベース貫通孔５９に対向する位置に第２対向凹部４０３が形成されている。第２対向凹部４０３の内径も回転止ピン６の外径とほぼ同じである。そして、回転止ピン６は、第２ベース貫通孔５９に挿入されている。この回転止ピン６は、第２ベース貫通孔５９よりも長く、第２ベース貫通孔５９を貫通して上端が天板凹部３１１に挿入され、下端が第２対向凹部４０３に挿入されている。

【0091】

この第３変形例も、先の実施形態と同様の効果を奏する。また、回転止ピン６によって、カバー部材３とと対向部材４とベース部材５とが相対的に回転してしまうことが防止されている。これにより、座付きネジＳＳを締めこむことで、線状センサ２がねじられて破損してしまうことをより確実に防止できる。

【0092】

以上説明した第３変形例のセンサユニット１からは以下の発明概念を抽出できる。

【0093】

ベース部材と、
前記ベース部材の下面に接して配置され振動を検出する線状センサと、
前記線状センサを挟んで前記ベース部材に対向して配置された対向部材と、
前記ベース部材の上面を覆う天板部を有するカバー部材とを備え、
前記ベース部材は、上下方向に貫通したベース貫通孔を有するものであり、
前記天板部は、前記第２ベース貫通孔に対向する位置に天板凹部を有するものであり、
前記対向部材は、前記第２ベース貫通孔に対向する位置に第２対向凹部を有するものであり、
前記ベース貫通孔を貫通して上端が前記天板凹部に挿入され下端が前記対向凹部に挿入された軸部材を備えたことを特徴とするセンサユニット。

【0094】

図１１は、第４変形例のセンサユニットを示す図５と同様の断面図である。

【0095】

図１１に示すセンサユニット１は、先の実施形態のセンサユニット１とはカバー部材３の形状と対向部材４の形状が異なる。カバー部材３は、周壁部３２の長さが先の実施形態のものよりも短い。周壁部３２の下端は、筒状部３３の下端とほぼ同じ位置にある。ただし、周壁部３２の下端の方が少し上方に位置していてもよい。対向部材４は、その大きさが先の実施形態のものよりも大きく、天板部３１とほぼ同じ外径をした側方突出部４１（図３（ａ）参照）のない円盤状をしている。このため、周壁部３２の下端は、対向部材４の上面に対面している。この対面部分が接着剤によって接着されることでカバー部材３と対向部材４は結合している。なお、接着剤に代えて、両面テープを用いてもよい。また、上述の対面部分に代えて筒状部３３の下端と対向部材４との接触部分を接着剤等で接着してもよく、その接触部分と上述の対面部分の両方を接着剤等で接着してもよい。

【0096】

この第４変形例も、先の実施形態と同様の効果を奏する。また、薄肉部分３２ｂ（図２（ｂ）参照）を形成する必要がなく、対向部材４の外径の公差も粗くてよいので、カバー部材３および対向部材４を安価に形成することができる。

【0097】

図１２は、第５変形例のセンサユニットを示す図５と同様の断面図である。

【0098】

図１２に示すセンサユニット１は、先の実施形態のセンサユニット１とはカバー部材３の形状と対向部材４の形状が異なる。カバー部材３は、薄肉部分３２ｂ（図２（ｂ）参照）がなく、下端まで同一の厚みをしている。対向部材４は、その大きさが先の実施形態のものよりも小さく、周壁部３２の内周面とほぼ同じ外径をした側方突出部４１（図３（ａ）参照）のない円盤状をしている。ただし、対向部材４の外径の方が周壁部３２の内周面よりも少し小さくてもよい。対向部材４は、筒状部３３の下端との接触部分が接着剤等で接着されることでカバー部材３に結合している。なお、接着剤に代えて、両面テープを用いてもよい。また、上述の接触部分に代えて周壁部３２の下端部分の内周面と対向部材４の側周面との間を接着剤等で接着してもよく、その間と上述の接触部分の両方を接着剤等で接着してもよい。

【0099】

この第５変形例も、先の実施形態と同様の効果を奏する。また、薄肉部分３２ｂ（図２参照）を形成する必要がないので、カバー部材３および対向部材４を安価に形成することができる。

【0100】

本発明は上述の実施形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形を行うことが出来る。たとえば、本実施形態では、圧電体２２を用いた線状センサ２について説明したが、導電ゴム等の抵抗線やキャパシタ線等を用いた線状センサ２に変更してもよい。また、対向部材４とベース部材５との間に線状センサ２を渦巻状になるように配置する例を示したが、線状センサ２は、波形状またはつづら折り状に配置してもよく、ベース部材５の内周側と外周側に向かって複数回屈曲しながら周回することで星状または歯車の歯先状になるように配置してもよい。さらに、回路基板７を省略して線状センサ２と信号ケーブル８とを直接または端子部材によって接続してもよい。またさらに、カバー部材３とベース部材５の接触部にゴムや発泡ゴムなどの弾性体を配置してもよい。加えて、カバー部材３と対向部材４は、接着剤や両面テープなどによって接合してもよく、カバー部材３とベース部材５も接着剤や両面テープなどによって接合してもよい。また、ベース部材５は、複数の部材の集合体であってもよい。また、回路基板７のイコライザー７３の代わりに、ＦＦＴと、そのＦＦＴから出力された周波数スペクトル信号を補正値選択部７６からの補正情報を用いて補正する補正出力部とを設けてもよい。さらに、回路基板７は、線状センサ２からの信号をアナログ信号のまま処理して出力するものであってもよい。

【0101】

なお、以上説明した各変形例の記載それぞれにのみ含まれている構成要件であっても、その構成要件を、他の変形例に適用してもよい。

【符号の説明】

【0102】

１ センサユニット
２ 線状センサ
３ カバー部材
４ 対向部材
５ ベース部材
３１ 天板部
３３ 筒状部
５５ 第１ベース貫通孔
４０１ 対向貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】