JP2003227747A - 常閉式小型振動センサ - Google Patents

常閉式小型振動センサ

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JP2003227747A JP2002028848A JP2002028848A JP2003227747A JP 2003227747 A JP2003227747 A JP 2003227747A JP 2002028848 A JP2002028848 A JP 2002028848A JP 2002028848 A JP2002028848 A JP 2002028848A JP 2003227747 A JP2003227747 A JP 2003227747A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 組立作業の大部分を占める電極部材の取付け
が極めて容易で、構造も極めて簡単かつ強固で、全体を
大幅に小型化できると共に、量産性を高めて廉価で提供
することができ、しかも耐久性・耐摩耗性に富むと同時
に信頼性の高い無指向性の常閉式小型振動センサの提
供。 【解決手段】 前記センサは、前後一対の成形絶縁物A
1、A2間に該絶縁物の円形孔1A、2Aより径小な円
形孔1Bを有する第1の電極板Bをそれら円形孔の各中
心線を互いに一致させた態様で挿着してなる前後両端が
開口したケースCと、該ケースCの前後両端をそれぞれ
覆う第2及び第3の電極板D1、D2と、導電性球体E
とからなっている。静止状態ではその姿勢の如何に拘ら
ず、常に導電性球体Eが電極板Bと電極板D1又はD2
とに接触して該電極板相互を導通させるとともに、振動
するとその振動方向の如何に拘らず、該導電性球体が移
動する際に導通、非導通を繰り返すようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動センサに係
り、殊に盗難防止装置等の家電製品、精密機械器具その
他各種の産業機械器具に組み込んでそれら製品、機器等
の振動を電気的に検出するための振動センサに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】この種の振動センサとしては、従来、1
個または複数個の可動電極としての導電性球体と、複数
個の電極部材と、それらの電極部材を取り付けて固定す
るための取付手段としての非導電性のケースないし筺
体、金具等からなっていて、内蔵する移動自在な前記導
電性球体を介して回路を開閉させるようにした常開式
(ノーマルオープン・タイプ)のものと、常閉式(ノー
マルクローズ・タイプ)のものとが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この種の振動センサと
しては、従前は特定方向の振動しか検出できないものが
多かったが、近時においては例えば、特開平10−15
4451号公報等に開示されているような全方向の振動
に対する検知が可能ないわゆる無指向性振動センサが出
現し、多用されるに至っている。しかし乍ら、従来公知
のこの種の無指向性振動センサにあっては、一般に、そ
の構成に必要な部品の種類や点数が多く、各種の組立工
程を必要とするため、その組立加工に要する労力や時間
が嵩み、製造コストを安く抑えることが困難であるばか
りでなく、構造が複雑となり、そのため、近時における
使用対象機器としての各種電子機器等の小型化に対応し
て小型化を推進するすることが困難であり、しかも、例
えば歩行やゴルフその他の運動等に伴って振動が頻繁に
発生する電子腕時計等の如き小型携帯機器や振動の多い
機器に組み込んで使用する場合、その振動に伴って移動
変位を繰り返す導電性球体と他のセンサ構成部品、特に
電極部材との衝突によって加えられる衝撃等により、該
球体の球面の損傷、電極部材の接点部分の変形や位置ず
れ、それらに起因する検出感度不良ないし動作不良や早
期摩耗等を惹起しやすいといった問題点があった。ま
た、この種のセンサにあっては、構造に起因して速度の
遅い振動や僅かな傾斜ないし微振動に対しては敏感に動
作し得ないものが少なくなかった。
【0004】本発明は、従来技術の有する上記の如き問
題点に鑑みてなされたものであり、その構成に必要不可
欠な部品である可動電極としての導電性球体、電極部材
及びその取付手段のうち、電極部材及びその取付手段を
構成する部品の種類や点数を必要最小限度に止めると共
に、それら部品の形状の単純化、共通化、部品寸法の小
型化等を推進し、これにより組立作業の大部分を占める
電極部材の取り付けが極めて容易となるばかりでなく、
構造も極めて簡単かつ強固で、全体を大幅に小型化する
ことができるとともに、量産性を高めて廉価で提供する
ことができ、しかも耐久性ないし耐摩耗性に富むと同時
に検出感度が良好で高い信頼性を有する無指向性の常閉
式小型振動センサを提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る常閉式小型振動センサは、同一の肉厚
と同径の円形孔とをそれぞれ有する前後一対の成形絶縁
物間に前記絶縁物の円形孔より径小な円形孔を有する第
1の電極板をそれら円形孔の各中心線を互いに一致させ
た態様で挿着してなる前後両端が開口したケースと、該
ケースの前後両端をそれぞれ覆う第2及び第3の電極板
と、前記第1の電極板の円形孔の直径よりも小さく、か
つ前記第1の電極板と前記第2及び第3の各電極板との
距離よりも大なる直径を有する導電性球体とを備え、静
止状態ではその姿勢の如何に拘らず、常に前記導電性球
体が前記第1の電極板と前記第2の電極板又は前記第3
の電極板とに接触して当該両電極板相互を導通させると
ともに、振動するとその振動方向の如何に拘らず、該導
電性球体が移動する際に導通、非導通を繰り返すように
構成したことを特徴とするものである。
【0006】また、本発明に係る常閉式小型振動センサ
は、上記のものにおいて、前記成形絶縁物が耐熱性を有
する非導電性合成樹脂でそれぞれ成型されていることを
特徴とするものである。
【0007】さらに、本発明に係る常閉式小型振動セン
サは、上記のいずれかのものにおいて、前記ケースが射
出成型機を用いたインサート成型方式により一体成型し
てなるものであることを特徴とするものである。
【0008】また、本発明に係る常閉式小型振動センサ
は、上記のいずれかのものにおいて、前記ケースの前後
両端面にそれぞれ複数の突起を各成形絶縁物と一体に形
成するとともに、第2及び第3の各電極板に該突起を挿
通する透孔をそれぞれ設け、該突起を該透孔にそれぞれ
挿通した後、該透孔を通して外方へ突出する各突起の突
出部分を金型で鋲頭状に加熱成型することにより、第2
及び第3の電極板を前記ケースの前後両端面にそれぞれ
圧着したことを特徴とするものである。
【0009】さらにまた、本発明に係る常閉式小型振動
センサは、上記いずれかのものにおいて、第1、第2及
び第3の各電極板の輪郭と成形絶縁物の輪郭とが同一で
あることを特徴とするものである。
【0010】また、本発明に係る常閉式小型振動センサ
は、上記のいずれかのものにおいて、第1、第2及び第
3の各電極板の輪郭と成形絶縁物の輪郭の形状が角形、
四角形又は円形であることを特徴とする特徴とするもの
である。
【0011】さらに、本発明に係る常閉式小型振動セン
サは、上記のいずれかのものにおいて、第1の電極板の
円形孔の内周面両端部に面取りないしRが施されている
ことを特徴とするものである。
【0012】また、本発明に係る常閉式小型振動センサ
は、上記のいずれかのものにおいて、各電極板の全表面
及び導電性球体の全表面がそれぞれ金メッキ処理されて
いることを特徴とするものである。
【0013】さらにまた、本発明に係る常閉式小型振動
センサは、上記のいずれかのものにおいて、各電極板の
一側下部にプリント基板に接続するための接続端子部が
突出形成されていることを特徴としている。
【0014】そしてまた、本発明に係る常閉式小型振動
センサは、上記のものにおいて、第1の電極板の接続端
子部と第2の電極板及び第3の電極板の接続端子部とが
互いに逆方向を向くように各電極板が配置されたことを
特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明につき、その好まし
い実施形態を具体的に示した添付図面を参照して詳細に
説明する。図面において、A1及びA2は同一の肉厚と
同径の円形孔1A、2Aとをそれぞれ有する前後一対の
成形絶縁物、Bは前記円形孔1A、2Aより径小な円形
孔1Bを有する第1の電極板、Cは該電極板Bを前記成
形絶縁物A1、A2間に前記各円形孔1A、2Aがそれ
らの各中心線を互いに一致させた態様で挿着してなるケ
ースである。該ケースCは前後両端に開口1C、2Cを
有しており、第2の電極板D1及び第3の電極板D2に
より該ケースCの前後両端をそれぞれ覆い、前記開口1
C及び2Cを閉塞している。Eは前記第1の電極板Bの
円形孔1Bの直径よりも小さく、かつ前記第1の電極板
Bと前記第2及び第3の各電極板D1、D2との距離よ
りも大なる直径を有する導電性球体である。
【0016】前記成形絶縁物A1、A2は、耐熱性を有
する非導電性の合成樹脂で形成されるが、センサの熱に
よる変形を防止するため、それらは特に熱変形温度が高
くて耐熱寸法安定性の点で優れていると共に、量産性に
富むPPS樹脂その他のエンジニアリングプラスチック
から形成されるのが望ましい。図示の例では、成形絶縁
物A1、A2は、その輪郭が直方形に形成されている
が、輪郭の形状はこれに限定されず円筒形又は角形であ
ってもよい。また、成形絶縁物A1、A2の各隅角部に
は、前記第2及び第3の電極板D1、D2を固定するた
めの外方に突出する複数の突起3Aがそれぞれ突設され
ている。
【0017】次に、第1の電極板B、第2の電極板D
1、第3の電極板D2は、黄銅等の導電性の良好な金属
板をプレス加工によってそれぞれ同一の輪郭形状、寸法
に成型したものであって、図示の例にあっては、それら
の各隅角部に透孔2B、1Dがそれぞれ設けらていると
ともに、一側下部にプリント基板等の回路に接続するた
めの接続端子部3B、2D、2D′が突出形成されてい
る。また、その中央部に穿設されている前記第1の電極
板Bの円形孔1Bの内周面両端部には、図7に示すよう
に、導電性球体Eがその移動の際にそこに衝突すること
によって蒙る損傷を防止するため、面取り4BないしR
が施されている。また、図示の例にあっては、第1の電
極板B、第2の電極板D1、第3の電極板D2の輪郭
は、前記接続端子部3B、2D、2D′を除き、前記成
形絶縁物A1、A2の輪郭と一致するように形成されて
いる。従って、例えば成形絶縁物A1、A2の輪郭が円
筒形のときは、各電極板B、D1、D2の輪郭は同径の
円形となる。そして、各電極板B、D1、D2の全表面
には金メッキ(図示してない)が施されている。また、
金属球体である導電性球体Eの全表面にも金メッキが施
されている。これにより該球体と各電極板間の導通性を
良好ならしめるとともに、腐食を防止するようにしてあ
る。
【0018】前記ケースCは、前述したように、前記第
1の電極板Bを前記成形絶縁物A1とA2の間に挿着し
てなるものであるが、このケースCの好ましい製造方法
の一例としては、射出成型機を用いたインサート成型方
式により一体成型する方法が挙げられる。また、ケース
Cの好ましい製造方法の他の一例としては、一対の成形
絶縁物A1、A2をそれぞれ別体に成型するとともに、
該成形絶縁物A1、A2を前記第1の電極板Bの両面に
接着剤で接着する方法が挙げられる。上記いずれの方法
による場合でも、樹脂ないし接着剤が該電極板の両面に
被着するばかりでなく、前記した第1の電極板Bの各透
孔2Bを通して成形絶縁物A1、A2間を橋絡するバイ
ンダーとして作用するので、該電極板と該成形絶縁物と
が一体に結合してなる単体としてのケースCが形成され
る。したがって、ビス等の締結用金具は一切不要とな
る。
【0019】本発明に係る振動センサは、図示の例にあ
っては、ケースCの前後両側部を構成する前記成形絶縁
物の各突起2Aを第2の電極板D1、第3の電極板D2
の各透孔1Dにそれぞれ挿通した後、該透孔1Dを通し
て外方へ突出する各突起3Aの突出部分を金型で鋲頭状
に加熱成型し、これにより成型された鋲頭状膨出部3
A′によって第2及び第3の電極板D1、D2をケース
Cの前後両端面にそれぞれ圧着してやることによってセ
ンサの組立は完了する。これによってケースCの開口1
C及び2Cは前記第2及び第3の電極板により閉塞され
るが、導電性球体Eは遅くとも該両電極板のいずれか一
方を取付けた段階でケースC内に入れてやらなければな
らないことは勿論である。この組立作業の場合にも前記
と同様にビス等の締結用金具は不要となる。また、第2
及び第3の電極板D1、D2は、図4、5等によく示さ
れているように、それらの各接続端子部2D、2D′が
第1の電極板Bの接続端子部3Bと互いに逆方向を向く
ようにケースCに取付けられ、中央に位置する第1の電
極板Bはプラスの電極として、また、その前後に成形絶
縁物A1、A2を介して隔置された第2及び第3の電極
板D1、D2はいずれもマイナスの電極として設定され
ている。
【0020】図8Aは組立の完成した振動センサをその
対象機器に使用されるプリント基板Pの上面側に半田付
けした状態を示す正面図である。図中、P1は第1の電
極板Bの接続端子部3Bを半田付けしたランド、P2は
第2及び第3の電極板D1、D2の各接続端子部2D、
2D′をそれぞれ半田付けした一対のランドであり、S
はリフローによって形成された半田のフィレットであ
る。図8Bは組立の完成した振動センサをプリント基板
Pの下面側に半田付けした状態を示す正面図であるが、
該センサの構成、その半田付けの態様等については、図
8Aに示したものと特に異なるところはないので、説明
を省略する。因みに、プラス電極としての第1の電極板
Bとマイナス電極としての第2及び第3電極板D1、D
2とは、前者の接続端子部3Bと後者の接続端子部2
D、2D′とが互いに反対方向を向くように配置されて
いるため、プラス極とマイナス極の識別が容易であるの
で、プリント基板Pの表面実装作業を効率的に行うこと
が可能となる。
【0021】上記のようにして組立られた振動センサ
は、ノーマルクローズ型、すなわち常閉式の振動センサ
として構成されており、該センサが図2に示すように水
平位置にある場合のみならず、静止状態ではその姿勢の
如何に拘わらず、常に前記導電性球体Eがその環状の転
動面としての前記第1電極板Bの円形孔1B内周面の一
側端部と前記第2の電極板D1又は前記第3の電極板D
2の内側面とに接触した状態で両電極板BとA1又はあ
2相互を導通させるようになっている。他方、該振動セ
ンサが、図2に示す位置に静止して導通状態となってい
る場合において、例えば、図9の(A)〜(C)にそれ
ぞれ示す矢印の方向に振動が加えられると、図9の
(A)に図解されているように、その瞬間に導電性球体
Eはその方向に移動変位し、電極板D1またはD2との
接触を断ち分離するため、その瞬間に非導通状態となる
が、次の瞬間には、図9の(B)に図解されているよう
に、反対側の電極板D2又はD1の内側面と前記円形孔
1B内周面の他側端部とに接触し、当該電極板及び第1
の電極板B相互を導通させる。そして、振動・反動(そ
の方向が水平方向であると、垂直方向であると、その他
の方向であるとを問わない)継続中は該球体は上記の如
き接触、非接触を繰り返すので、導通・非導通の状態が
繰り返され、振動がなくなると、静止して導通状態に戻
る。この導通・非導通を外部に接続した公知の検出手段
で検出することにより、該センサを組み込んだ対象物が
動いていることを判断することができる。
【0022】次に、可動電極として金属球としての導電
性球体Eを使用するこの種の振動センサを振動が頻繁に
発生する機器に組み込んで使用する場合においては、そ
の振動に伴って該導電性球体Eが該センサの空室内にお
いて飛び跳ねたり、激しく移動したりする等の運動を繰
り返し、各電極に頻繁に衝突する現象が発生する。この
ように、導電性球体Eの各固定電極に対する衝突が反復
的に起きると、その衝突により各電極の接点部分や該導
電性球体Eの表面に凹凸変形や傷を生じさせ易い。この
傾向は、固定電極がピンや細長い電極板で作られている
ものや鋭いエッジを有するものに多く見られる。また、
これらのものにあっては、固定電極の位置ずれや緩みも
生じ易い。これに対し、本発明に係る振動センサにあっ
ては、上記の如きシンプルで堅固な構造を有するので、
固定電極板A1、A2に衝撃が加えられたとしても、固
定電極の位置ずれや緩みや変形等の発生、したがってま
た、接触不良ないし動作不良や摩耗等を早期に惹起する
ことを有効に防止することが可能となる。
【0023】また、本発明に係る振動センサにおいて
は、導電性球体Eは第1の電極板Bの円形孔1Bの直径
よりも小さく、かつ該電極板Bと第2及び第3の各電極
板D1、D2との距離よりも大なる直径を有するため、
図2に示す位置、すなわち、前記円形孔1Bの内周面下
部と第2の電極板D1の内側面とで支持されて導通状態
にある場合、第3の電極板D2の内側面と該球体Eの該
内側面側の球面との間に残されている隙間CLは僅かで
あり、図示の例にあっては、該球体Eの直径の約7分の
1となっている。したがって、球体Eの直径を約2mm
とすると、該隙間CLは約0.3mmとなる。それゆ
え、球体Eが図2に示す位置から図9(B)に2点鎖線
で示す位置をへて9(B)に2点鎖線で示す位置、すな
わち第3の電極板D2の内側面と接触するに至るまでの
移動距離は前記隙間CLの距離と同一で僅少であり、該
電極板D2の内側面とに衝突してもその衝突の際の衝撃
は極めて少ない。そして、球体Eが振動を受けて飛び跳
ねたり跳ね返ったりして前記第1電極板の円形孔1Bの
内周面に衝突しても、該球体の遊動範囲は該円形孔とそ
の両側の対向電極板A1、A2の内側面によって限定さ
れており、しかも該内周面には、図7によく示してある
ように、その両端部に面取り4BないしRがつけられて
いるため、衝突の際の局部的衝撃が弱められる。従っ
て、電極側及び球体側のいずれの金メッキ層にも傷がつ
きにくくなると共に、各電極板における凹凸変形の発生
をも有効に防止することができ、その変形ないし傷に起
因して発生する接触不良の早期発生を防止することが可
能となる。しかも、本発明の振動センサは、上記の如き
構造を有するので、速度の遅い振動や僅かな傾斜ないし
微振動に対しても急速かつ敏感に動作することが可能と
なり、信頼性の高い小型振動センサとして上記の如き各
種の機器に広く使用することができる。
【0024】以上述べたように、本発明においては、セ
ンサの構成に不可欠な部品である可動電極としての導電
性球体、電極部材及びその取付手段のうち、電極部材及
びその取り付手段を構成する部品の種類や点数を必要最
小限度に止めると共に、それら部品の形状の単純化や共
通化を図り、これにより組立作業の大部分を占める電極
部材の取付作業を容易かつ効率的ならしめることができ
るようにしたので、量産性を高め、製造コストを低く抑
えることができることは勿論のこと、構造が極めて簡単
で全体を大幅に小型化することができると共に、上記の
如く構成されているので、耐久性ないし耐摩耗性に富む
と同時に検出感度が良好で高い信頼性を有する無指向性
の常閉式小型振動センサを得ることができるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての常閉式小型振動セ
ンサの正面図。
【図2】図1に示した振動センサを同図のA−A線に沿
って切断して示した縦断面図。
【図3】同上センサの左側面図。
【図4】同上センサの平面図。
【図5】同上センサの分解斜視図。
【図6】同上センサの組立を完了した状態を示す斜視
図。
【図7】ケースの拡大縦断面図。
【図8】組立の完成した振動センサをプリント基板に半
田付けした状態を示す正面図。
【図9】振動が加えられた場合の導電性球体の移動変位
の様子を例示した説明図。
【符号の説明】
A1、A2 成形絶縁物 B 第1の電極板 C ケース D1、D2 第2、第3の電極板 E 導電性球体 1A、2A、1B 円形孔 1C、2C 開口 3A 突起 3A′ 鋲頭状膨出部 2B、1D 透孔 3B、2D、2D′ 接続端子部 4B 面取り

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一の肉厚と同径の円形孔とをそれぞれ
    有する前後一対の成形絶縁物間に前記絶縁物の円形孔よ
    り径小な円形孔を有する第1の電極板をそれら円形孔の
    各中心線を互いに一致させた態様で挿着してなる前後両
    端が開口したケースと、該ケースの前後両端をそれぞれ
    覆う第2及び第3の電極板と、前記第1の電極板の円形
    孔の直径よりも小さく、かつ前記第1の電極板と前記第
    2及び第3の各電極板との距離よりも大なる直径を有す
    る導電性球体とを備え、静止状態ではその姿勢の如何に
    拘らず、常に前記導電性球体が前記第1の電極板と前記
    第2の電極板又は前記第3の電極板とに接触して当該両
    電極板相互を導通させるとともに、振動するとその振動
    方向の如何に拘らず、該導電性球体が移動する際に導
    通、非導通を繰り返すように構成したことを特徴とする
    常閉式小型振動センサ。
  2. 【請求項2】 前記成形絶縁物が耐熱性を有する非導電
    性合成樹脂でそれぞれ成型されていることを特徴とする
    請求項1に記載の常閉式小型振動センサ。
  3. 【請求項3】 前記ケースが射出成型機を用いたインサ
    ート成型方式により一体成型してなるものであることを
    特徴とする請求項1又は2に記載の常閉式小型振動セン
    サ。
  4. 【請求項4】 前記ケースの前後両端面にそれぞれ複数
    の突起を各成形絶縁物と一体に形成するとともに、第2
    及び第3の各電極板に該突起を挿通する透孔をそれぞれ
    設け、該突起を該透孔にそれぞれ挿通した後、該透孔を
    通して外方へ突出する各突起の突出部分を金型で鋲頭状
    に加熱成型することにより、第2及び第3の電極板を前
    記ケースの前後両端面にそれぞれ圧着したことを特徴と
    する請求項1から3までのいずれか1項に記載の常閉式
    小型振動センサ。
  5. 【請求項5】 第1、第2及び第3の各電極板の輪郭と
    成形絶縁物の輪郭とが同一であることを特徴とする請求
    項1から4までのいずれか1項に記載の常閉式小型振動
    センサ。
  6. 【請求項6】 第1、第2及び第3の各電極板の輪郭と
    成形絶縁物の輪郭の形状が四角形又は円形であることを
    特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載の
    常閉式小型振動センサ。
  7. 【請求項7】 第1の電極板の円形孔の内周面両端部に
    面取りないしRが施されていることを特徴とする請求項
    2から6までのいずれか1項に記載の常閉式小型振動セ
    ンサ。
  8. 【請求項8】 各電極板の全表面及び導電性球体の全表
    面がそれぞれ金メッキ処理されていることを特徴とする
    請求項1から7までのいずれか1項に記載の常閉式小型
    振動センサ。
  9. 【請求項9】 各電極板の一側下部にプリント基板に接
    続するための接続端子部が突出形成されていることを特
    徴とする請求項1から8までのいずれか1項に記載の常
    閉式小型振動センサ。
  10. 【請求項10】 第1の電極板の接続端子部と第2の電
    極板及び第3の電極板の接続端子部とが互いに逆方向を
    向くように各電極板が配置されていることを特徴とする
    請求項9に記載の常閉式小型振動センサ。
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