JP2004333313A

JP2004333313A - 加速度センサー

Info

Publication number: JP2004333313A
Application number: JP2003129928A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Kiritani; 忍桐谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】より単純な構造で全方向の振動・衝撃をより精度よく検知する加速センサーの実現と当センサーを用いて振動・衝撃・傾斜の程度に応じて外部に非常停止信号や一時停止を出力する安全装置の実現。
【解決手段】容器内に円形テーパー状のへこんだテーブル面の中心上に可動自在な状態で設置した球、容器内壁面に装着された導電性のフィルム、テーブルの裏面中心に突起した支柱を上下方向にガイドする穴を持った容器底面に設置されたスペーサー、スペーサーとテーブルの間に設置されたバネ等の弾性体、容器底面に装着された導電性のフィルムによりさらに信号処理部で構成される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝撃・振動・傾斜を検知する加速度センサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
来、加速度センサーは、１．開平８−２９２２０４号公報に記載されているように、導電性端子板と呼んでいる平面の底板と導電性キャップ部材で封じられた空間に可動自在の球体を収納し、導電性キャップ部材の上面に圧電素子板を粘着して構成されているもの。
【０００３】
また、２．特開平１０−１９７５５３号公報や特開平１０−１９７５５４号公報に記載されているように傾斜凹部をケース底面に形成し、その面の中心に球を安定保持するための手段と検知手段を球の上面に設置して構成されているもの。などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術１．では、球体の位置が不確定であらゆる方向に感度を持つが、より精度の高い振動・衝撃の検知をすることが難しく、誤検出の頻度も高い。
【０００５】
また、従来技術２．では球の保持や加速度の検知手段を球の上部に機械的な手段で実現しているため複雑化している。また、従来技術２．ではＯＮ／ＯＦＦの検知しかできず、ＯＮ状態を保持するので特定用途には有効であるが、多用途にしようとするとリセット機構が必要になる。
【０００６】
本発明では、第１に単純な構成と検知手段であらゆる方向に対して振動・衝撃の検出精度を向上させ、自動リセット機能すなわち球を容器内の中心に位置させる機能を有する加速度センサーと第２に第１のセンサーを用いて振動・衝撃・傾斜の状態により装置を停止させる信号を出力する機能を有する安全装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、容器内に円形テーパー状にへこんだテーブル面の中心上に可動自在な状態で設置した球と、外部から作用する力による振動・衝撃・傾斜によって該球が移動し容器内壁面に接触したことを検知する手段を有することを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明では、該テーブルの裏面中心に突起した支柱を有し、該容器底面上に設置した中心に該テーブルの上下動をガイドする穴のあるスペーサーとバネ等の弾性体で該テーブルを支え、外部からの上向きに作用する力による振動・衝撃によって該テーブルの裏面中心に突起した支柱が該容器底面に接触したことを検知する手段を有することを特徴としている。請求項３の発明では、テーパー状にへこんだテーブル面の中心上に可動自在な状態で設置した球が、テーパー面により元の位置に自動的に復帰（リセット）する機能を有すること特徴としている。また、上記安全装置を達成するため、センサーを用いて接触の状態を分析し、振動・衝撃・傾斜の程度に応じた信号を出力する手段を有することを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる加速度センサーの実施形態を図を基に説明する。
【００１０】
図１は本発明に係わる加速度センサーの実施形態を三次元の全方向から作用する振動・衝撃・傾斜を検知するセンサーを例にしてその縦断面を示したものである。
【００１１】
加速度センサーは、自由に運動が可能な状態の導電性の球１、球を中心に保持することと検知する振動・衝撃の強さ・傾きの状態を決める所定のへこんだテーパー面と裏面中心に突起軸を有する導電性のテーブル２、テーブル２を保持するバネ等の弾性体３、弾性体３を受けさらにテーブル２を中心に位置させるための穴付きスペーサー４、接触を検知するための導電性のシート５，６とさらにそれらを封じ込めるための容器７と蓋８で構成される。以上のように構成された加速度センサーの実施例を安全装置に適用した図面を参照して説明する。図２は、本実施例に係わる加速度センサー部を用いた安全装置を実現させるための構成図で、加速度センサー部と信号処理部から成る。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明に係わる加速度センサーを用いた安全装置としての機能実現させるための信号処理部のプロセッサ９のプログラム、すなわち安全装置プログラムの動作をフローチャートで示したものである。以下、それらの図を参照して本実施例に係わる加速度センサー及び該センサーを用いた安全装置の動作を構成と共に説明する。図２において加速度センサー部の導電性のテーブル２と信号処理部の検出信号出力１０が導電線で接続され、側面導電性フィルム５と下面導電性フィルム５が信号処理部の検出信号入力が導電線で接続されている。安全装置が立ち上がると安全装置プログラムのメインプログラムが図３（ａ）のフローチャートで示すように、本発明の加速度センサーを用いた安全装置は外部からの検知モード信号待ち状態になる。モード１は、本発明の加速度センサーが単純に所定以上の強さの振動・衝撃・傾斜に応答して、信号処理に検知させ外部に非常停止信号を出力するモードである。このモードでの加速度センサーと動作と、信号処理部の動作を図３（ｂ）のフローチャートに沿ってより詳細に説明する。外部により検知モード信号を通じてモード１が選択されると図３（ａ）のフローチャートで示すようにメインプログラムがモード１処理を起動する。モード１処理が図３（ｂ）のフローチャートで示すように図２信号処理部の検出信号出力１０を“Ｈ”にした後、図２信号処理部の検出信号入力が“Ｈ”になるまで待つ。この間、球１の重量と大きさ、テーブル２の径とテーパーの角度によって決まる振動・衝撃の強さ以上の振動・衝撃を発生させる外力Ｆｘｙが本発明の加速度センサーに作用すると、導電性の球１は慣性力により点線で描かれたようにテーブル２の面を転がり側面導電性フィルム５と接触する。このとき、導電性の球１はスイッチの機能を果たし導電性のテーブル２と側面導電性フィルム５が導電性の球１を通じて通電状態となり図２信号処理部の検出信号入力が“Ｈ”となる。また、外力Ｆｚにより発生した振動・衝撃がテーブル２を支える弾性体３のバネ定数によってきまる値を超えたとき慣性力により導電性のテーブル２の突起部が下面導電性フィルム６と接触し、上記外力Ｆｘｙの場合と同様に図２信号処理部の検出信号入力が“Ｈ”となる。さらに、本発明の加速度センサーが外力により導電性のテーブル２のテーパーの角度以上に傾くと、導電性の球１は導電性のテーブル２の面を転がり側面導電性フィルム５と接触し、図２信号処理部の検出信号入力が“Ｈ”となる。信号処理部は図３（ｂ）のフローチャートに示すように図２信号処理部の検出信号入力が“Ｈ”になったことを検出して、非常停止信号出力１２を“ＯＮ”にする。外部からリセット信号入力１５を“ＯＮ“にすると検出信号出力１０を“Ｌ”にし、非常停止信号出力１２を“ＯＦＦ”にしてモード１処理を終了してメインプログラムにもどる。加速度センサーの球１も振動・衝撃がなくなると、テーブル２のテーパー状にへこんだ面の中心に静止しリセット状態となる。モード２は、本発明の加速度センサーが所定以上の強さの振動・衝撃・傾斜に応答し、信号処理部はその応答の過渡特性を分析し、振動・衝撃の強さを推測して外部に非常停止信号か一時停止を出力するモードである。このモードでの加速度センサーと動作と、信号処理部の動作を図３（ｃ）のフローチャートに沿ってより詳細に説明する。外部により検知モード信号を通じてモード２が選択されると図３（ｃ）のフローチャートで示すようにメインプログラムがモード２処理を起動する。モード２処理が図３（ｃ）のフローチャートで示すように図２信号処理部の検出信号出力１０から“パルス”出力状態にして検出信号入力１１に検出信号出力１０からの“パルス”が入力されるのを待つ。加速度センサーの動作はモード１の時と同様である。導電性の球１と側面導電性フィルム５の接触や導電性のテーブル２と下面導電性フィルム６の接触が発生すると、検出信号出力１０からの“パルス”が検出信号入力１１に入力される。このとき、第１パルスを検出してからパルス測定のタイマーを起動し、所定の時間、検出信号出力１０から出力される“パルス”に同期して検出信号入力１１に入力する信号の状態を記録する。記録が終了してから、記録されたデータを分析し、振動・衝撃の強さを推定し、非常停止信号を出力するか一時停止信号を出力するか、誤検出としていづれの信号も出力しないかを判断し、出力処理を行う。以下、外部からのリセット待ち状態になり、モード１処理と同様である。
【００１２】
【発明の効果】
以上、本発明の機能・動作の説明をしたように、請求項１に係わる本発明によれば、所定以上の振動・衝撃・傾斜の検出を単純な構成で実現でき、検出精度が向上する。また請求項２に係わる本発明によれば、平面だけでなく上下方向の振動・衝撃の検出についても単純な構成で実現でき、全方向に対して感度を持ち、検出精度が向上する。また請求項３に係わる本発明によれば、リセットが自動的に行え機械的な複雑な手段が不要になる。また、請求項３に係わる本発明によれば、衝撃・振動・傾斜の程度に応じ非常停止信号や一時停止信号を出力する機能をゆうする安全装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる加速度センサーの実施形態を示す構成図。
【図２】本発明に係わる加速度センサーを用いた安全装置の実施例を示す構成図。
【図３】信号処理部フローチャート。
【符号の説明】
１球
２テーブル
３バネ類の弾性体
４スペーサー
５側面導電性フィルム
６下面導電性フィルム
７絶縁容器
８絶縁蓋
９プロセッサ
１０検出信号出力部
１１検出信号入力部
１２非常停止信号出力部
１３一時停止信号出力部
１４検知モード入力部
１５リセット信号入力部

Claims

容器内に円形テーパー状にへこんだテーブル面の中心上に可動自在な状態で設置した球と、外部から作用する力による振動・衝撃・傾斜によって該球が移動し容器内壁面に接触したことを検知する手段を有することを特徴とする加速度センサー。
請求項１の該テーブルの裏面中心に突起した支柱を有し、該容器底面上に設置した中心に該テーブルの上下動をガイドする穴のあるスペーサーとバネ等の弾性体で該テーブルを支え、外部からの上向きに作用する力による振動・衝撃によって該テーブルの裏面中心に突起した支柱が該容器底面に接触したことを検知する手段を有することを特徴とする請求項１記載の加速度センサー。
テーパー状にへこんだテーブル面の中心上に可動自在な状態で設置した球が、テーパー面により元の位置に自動的に復帰（リセット）する機能を有すること特徴とする請求項１記載の加速度センサー。
請求項１、２、３記載のセンサーを用いて接触の状態を分析し、衝撃・振動・傾斜の程度に応じた信号を出力する手段を有することを特徴とする安全装置。