JP2009288044A

JP2009288044A - 常閉式小型振動センサ

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Publication number: JP2009288044A
Application number: JP2008140480A
Authority: JP
Inventors: Naohisa Koyanagi; 尚久小柳; Kazuhiro Sugawara; 一浩菅原
Original assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Current assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2009-12-10

Abstract

【課題】枠体に電極部材を圧入するとき導電性球体を傷つけることのない常閉式小型振動センサを提供する。
【解決手段】不導体の枠体３０内に、凹部を有する２個の電極部材２０Ａ、２０Ｂが間隙部をもって対向配置され、凹部によって形成された空室に２個の導電性球体１０Ａ、１０Ｂが転動自在に収納され、静止時は導電性球体１０Ａ、１０Ｂが互いに接触した状態で電極部材２０Ａ、２０Ｂに接触して電極部材２０Ａ、２０Ｂを相互に導通させると共に、振動時は導電性球体１０Ａ、１０Ｂが移動する時に導通、非道通を繰り返すように構成される常閉式小型振動センサであって、間隙部には空室内に突出すると共に、静止時および振動時に導電性球体１０Ａ、１０Ｂに接触しない突起部３１を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動センサに関し、特に、家電製品、精密機械器具その他の各種の産業機械器具に組み込んでそれらの製品、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。

従来、この種のセンサとして、転動自在に収納される導電性球体を収納する電極部材と、この電極部材を固定する筒状体からなる常閉式小型振動センサが特許文献１に記載されている。

この特許文献１に記載の常閉式小型振動センサは、図１１に示すように、一定の間隙６０を設けて対向配置された、凹部を有する一対の電極部材６１Ａ、６１Ｂと、この状態を維持したまま一対の電極部材６１Ａ、６１Ｂを固着する不導体の筒状体６２と、この筒状体６２と電極部材６１Ａ、６１Ｂとによって形成される空室６３に転動自在に収納された一対の導電性球体６４Ａ、６４Ｂとを備えている。

この常閉式小型振動センサは、組み立てる際に、図１２に示すように、筒状体６２の一端の開口を上方に向けて垂直にしながらその開口に一方の電極部材６１Ａを乗せてプレス機械等によって上方より圧入し筒状体６２に嵌合させ（図１２（ａ）、図１２（ｂ）の状態）、その後、筒状体６２を反転させ（図１２（ｃ）の状態）、電極部材６１Ａの凹部内に導電性球体６４Ａを配置し（図１２（ｄ）の状態）、さらに導電性球体６４Ｂを配置している（図１２（ｅ）の状態）。

そして、他方の電極部材６１Ｂを筒状体６２の他端の開口より圧入すると、一対の電極部材６１Ａ、６１Ｂが所定の間隙を設けながら電極部材６１Ａ、６１Ｂの凹部によって形成された空室６３内に一対の導電性球体６４Ａ、６４Ｂが転動自在に収納される。

特許第３８２３２９２号公報

しかしながら、図１２（ｆ）のように、電極部材６１Ａの凹部内に導電性球体６４Ａを配置し、さらに導電性球体６４Ｂを配置した状態で、筒状体６２の他端の開口から電極部材６１Ｂを圧入していくと、電極部材６１Ｂの開口端部６５が上側の導電性球体６４Ｂに当たり、２個の導電性球体６４Ａ、６４Ｂに圧入時の力が加わることがあり、導電性球体６４Ｂの表面を覆う金メッキ等を傷つけてしまうことがあった（図１２（ｇ）の状態）。そのため接触不良ないし感度不良を起こし、常閉式小型振動センサとして十分に機能しないことがあった。

そこで、本発明は、導電性球体の表面を覆う金メッキ等を傷つけることなく組み立てできる、信頼性の高い常閉式小型振動センサを提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく成された本発明は、凹部を有する２個の電極部材が間隙部を介して対向配置され、前記凹部によって形成された空室に２個の導電性球体が転動自在に収納され、静止時は前記球体が互いに接触した状態で前記電極部材に接触して前記電極部材を相互に導通させると共に、振動時は前記球体が移動する時に導通、非道通を繰り返すように構成される常閉式小型振動センサであって、前記間隙部に若しくは前記間隙部に隣接して前記空室内に突出すると共に、前記静止時および振動時に前記球体に接触しない突起部を有することを特徴とするものである。

本発明の常閉式小型振動センサは、さらなる好ましい特徴として、
「前記突起部は、前記枠体の内壁に一体成形されていること」、
「前記突起部は、前記間隙部に配置された不導体のスペーサによって形成されていること」、
「前記突起部は、少なくとも前記電極部材の一方に形成されていること」、
「前記突起部は、環状突起であり、前記環状突起の開口径は、前記球体の直径より若干小さく形成していること」、
を含むものである。

また、本発明は、上記本発明の常閉式小型振動センサの組立方法であって、前記枠体に、一方の前記球体が一方の前記電極部材の凹部に収納された状態となるように、一方の前記電極部材を嵌合する工程と、前記一方の前記電極部材を上方に配置した状態で、前記枠体に、他方の前記電極部材の凹部に他方の前記球体を収納したまま、他方の前記電極部材を下方から嵌合する工程と、を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、詳しくは後述するが、図３等に示すように、２個の導電性球体をそれぞれ別の電極部材の凹部に収納した状態のままで常閉式小型振動センサを組み立てることができるため、従来のように組立時に導電性球体に余分な力が加わることがなく、導電性球体の表面を覆う金メッキ等を傷つけてしまうことがない。
そのため、接触不良ないし感度不良の無い信頼性の高い常閉式小型振動センサが得られる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態にかかる常閉式小型振動センサの組み立て前の断面図を示し、図２は、本実施形態の完成断面図を示す。

１０Ａ、１０Ｂは、銅合金または鋼球等の表面全体に金メッキした同一寸法の２個の導電性球体である。
２０Ａ、２０Ｂは、黄銅製ブロックをプレス加工によって成形した同一形状、同一寸法の２個の電極部材であり、一端面の内側に断面が半楕円面状の開口を有する凹部２１と、開口の周囲に開口端部２２を有し、全表面には金メッキ（図示していない）を形成している。

３０は、合成樹脂によって成型された不導体の円筒形状の枠体であり、中央部には半径方向内方に内壁より一体に突出する円環状の突起部３１を設け、この突起部３１の左右両側には、電極部材２０Ａ、２０Ｂの外径とほぼ同一の円柱筒孔形状の２個の中空部３２Ａ、３２Ｂを設けている。なお、円環状の突起部３１の開口径は、導電性球体１０Ａ、１０Ｂの直径より若干小さく形成している。

本例の常閉式小型振動センサは、図２に示すように、枠体３０内に２個の電極部材２０Ａ、２０Ｂが間隙部（本例では突起部３１）を介して対向配置され、電極部材２０Ａ、２０Ｂの凹部によって形成された空室２３に２個の導電性球体１０Ａ、１０Ｂが収納され、構成される。
なお、枠体３０に形成されている突起部３１は、図２のように常閉式小型振動センサが完成された状態では、空室２３内に突出すると共に、センサの静止時および振動時に関わらず導電性球体１０Ａ、１０Ｂに接触しないものである。

このようにして形成された常閉式小型振動センサは、静止時は２個の導電性球体１０Ａ、１０Ｂが互いに接触した状態でそれぞれの電極部材２０Ａ、２０Ｂに接触して電極部材２０Ａ、２０Ｂを相互に導通させると共に、振動時は導電性球体１０Ａ、１０Ｂが移動する時に導通、非道通を繰り返すことにより、振動を検知することができる。

次に、図３を用いて本実施形態の常閉式小型振動センサの組み立て方法について説明する。

まず、枠体３０に、一方の導電性球体１０Ａが一方の電極部材２０Ａの凹部に収納された状態となるように、一方の電極部材２０Ａを嵌合する工程を説明する。

一方の導電性球体１０Ａを凹部内に収納した電極部材２０Ａに、枠体３０の一端の開口を下方に向け、垂直にしてプレス機械によって上方より圧入していく（図３（ａ）の状態）。電極部材２０Ａの開口端部２２が突起部３１に当接するまで枠体３０を圧入し、電極部材２０Ａを枠体３０の中空部３２Ａに嵌合する（図３（ｂ）の状態）。

次に、一方の電極部材２０Ａを上方に配置した状態で、枠体３０に、他方の電極部材２０Ｂの凹部に他方の導電性球体１０Ｂを収納したたま、電極部材２０Ｂを下方から嵌合する工程を説明する。

一方の電極部材２０Ａを取り付けた枠体３０を反転させ垂直にする（図３（ｃ）の状態）。この時、本例では突起部３１の開口径を導電性球体の直径より若干小さく形成しているため、導電性球体１０Ａが落ちることがない。

そして導電性球体１０Ｂを凹部に収納した電極部材２０Ｂを枠体３０に圧入し（図３（ｄ）、図３（ｅ）の状態）、電極部材２０Ｂの開口端部２２が突起部３１に当接するまで枠体３０に圧入し、電極部材２０Ｂを中空部３２Ｂに嵌合させる（図３（ｆ）の状態）。

このように、本例では突起部３１の開口径を導電性球体１０Ａ、１０Ｂの直径より若干小さく形成しているため、導電性球体１０Ａが電極部材２０Ａの凹部に収納された状態となるように電極部材２０Ａを嵌合した枠体３０を逆さにしても、導電性球体１０Ａが落ちることがなく、２個の導電性球体をそれぞれ別の電極部材の凹部に収納した状態のままで常閉式小型振動センサを組み立てることができる。このため、組立時に導電性球体に余分な力が加わることがなく、導電性球体の表面を覆う金メッキを傷つけてしまうことがない。

また、本例では突起部３１を円環状に形成しているため、図３（ｃ）のように枠体３０を反転させた際にも、環状突起の全周で導電性球体１０Ａが支持されるため、導電性球体１０Ａの表面に部分的に大きな力が掛かることがなく、金メッキを傷つけてしまう心配がない。
さらに、本例では突起部３１を枠体３０と共に樹脂で一体成形しているため、部材数および組立工数の増加を伴うことなく、低コストで信頼性の高い常閉式小型振動センサを実現できる。

以上のようにして構成される常閉式小型振動センサは、図４に示すように、静止状態ではその姿勢の如何に関らず、常に２個の導電性球体が互いに接触した状態で電極部材の凹部の内壁面に接触して両電極相互を導通させるようになっている。また、図５に示すように、振動状態ではその姿勢に関らず、導電性球体が移動する時に導通、非道通を繰り返して、振動状態を検知するセンサとして動作することができる。

なお、上述の説明では、一方の電極部材２０Ａと導電性球体１０Ａを収納した枠体３０を完全に反転させ、鉛直下方から他方の導電性球体１０Ｂを収納した電極部材２０Ｂを組み込んだが、一方の電極部材２０Ａが水平より斜め上方になるように枠体３０を反転させ、他方の導電性球体１０Ｂを収納した電極部材２０Ｂを水平より斜め下方から組み込んでもよい。この場合には、この斜めの状態で導電性球体１０Ａが落下しない程度であれば、突起部３１の開口径を導電性球体の直径より若干大きく形成してもよい。

また、枠体３０に形成する突起部は円環状のものに限らず、様々な形態とすることができ、例えば図６Ａ〜図６Ｃに示すような一般的な突起であってもよい。このような突起であっても、図６Ａのように３個の突起部３１Ａを設ける場合には、この突起部の全ての先端を通る円４０の直径を、導電性球体１０Ａの直径より若干小さく形成してもいいし、図６Ｂや図６Ｃのように１個もしくは２個の突起部３１Ｂを設ける場合には、一方の導電性球体１０Ａを収納する電極部材２０Ａを嵌合した枠体３０を他端の開口から見たとき、突起部の先端を通りながら電極部材の開口縁に内接する最大の内接円４１の直径を、導電性球体の直径より若干小さく形成すれば、開口径を導電性球体の直径より若干小さく形成した円環状の突起部と同様、一方の電極部材と導電性球体を収納した枠体を完全に反転させ、鉛直下方から他方の導電性球体を収納した電極部材を組み込むことができる。

さらには、一方の電極部材が水平より斜め上方になるように枠体を反転させ、他方の導電性球体を収納した電極部材を水平より斜め下方から組み込む場合には、この斜めの状態で導電性球体が落下しない程度であれば、図６Ａ〜図６Ｃに示すような一般的な突起の高さを上記の説明よりも若干低くしてもよい。

（第２の実施形態）
図７は第２の実施形態にかかる常閉式小型振動センサの断面図である。図７において第１の実施形態のものと同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、枠体３０の内壁に突起部を一体形成する代わりに、電極部材２０Ａ、２０Ｂ間に突起部と同様の形状を有する不導体のリング形状のスペーサ３３を設けたことである。
このスペーサ３３の内径は、導電性球体１０Ａ、１０Ｂの直径より若干小さく、図７に示されるように、内径側の部分は空室２３内に突出する円環状の突起部となっている。また、スペーサ３３の外径は、枠体３０の中空部とほぼ同じか若干大きい。

図８を用いて本実施形態の常閉式小型振動センサの組み立て方法について説明する。

一方の導電性球体１０Ａを凹部内に収納した電極部材２０Ａに、枠体３０の一端の開口を下方に向け、垂直にしてプレス機械によって上方より圧入していき（図８（ａ）の状態）、電極部材２０Ａを中空部に嵌合させる（図８（ｂ）の状態）。

そして枠体３０の他端の開口よりスペーサ３３を一方の電極部材２０Ａの開口端部２２に当接するまで嵌入し、必要に応じて接着する（図８（ｃ）、図８（ｄ）の状態）。

一方の電極部材２０Ａを取り付けた枠体３０を反転させ垂直にする（図８（ｅ）の状態）。この時、本例ではスペーサ３３の内径を導電性球体の直径より若干小さく形成しているため、導電性球体が落ちることがない。

そして、導電性球体１０Ｂを凹部に収納した電極部材２０Ｂに枠体３０を圧入していき（図８（ｆ）、図８（ｇ）の状態）、電極部材２０Ｂの開口端部２２がスペーサ３３に隣接するまで枠体３０に圧入し、電極部材２０Ｂを中空部に嵌合させる（図８（ｈ）の状態）。

このように、本例でもスペーサ３３の内径を導電性球体の直径より若干小さく形成しているため、導電性球体１０Ａが電極部材２０Ａの凹部に収納された状態となるように電極部材２０Ａを嵌合した枠体３０を逆さにしても、導電性球体１０Ａが落ちることがないため、２個の導電性球体をそれぞれ別の電極部材の凹部に収納した状態のままで常閉式小型振動センサを組み立てることができる。このため、組立時に導電性球体に余分な力が加わることがなく、導電性球体の表面を覆う金メッキを傷つけてしまうことがない。また枠体３０の内部に突起部を設けていないため枠体３０を簡素化でき成型しやすくなる。

なお、本例でもスペーサ３３によって形成される突起部を、３個の突起や、１個もしくは２個の突起にしてもよい。また、一方の電極部材２０Ａを水平より斜め上方になるように枠体を反転させ、他方の導電性球体１０Ａを収納した電極部材２０Ａを水平より斜め下方から組み込んでもよい。

（第３の実施形態）
図９は第３の実施形態にかかる常閉式小型振動センサの断面図である。図９において第１の実施形態のものと同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、枠体３０の内壁に突起部を一体形成する代わりに、電極部材２０Ａの開口縁に円環状の突起部３１Ｄを設け、この突起部３１Ｄの開口径は、導電性球体より若干大きくし（図９（ａ）参照）、導電性球体を凹部に収納した後、導電性球体の直径より若干小さくなるようにかしめることである（図９（ｂ）参照）。

本例でも、導電性球体１０Ａが電極部材２０Ａの凹部に収納された状態となるように電極部材２０Ａを嵌合した枠体３０を逆さにしても、導電性球体１０Ａが落ちることがないため、２個の導電性球体をそれぞれ別の電極部材の凹部に収納した状態のままで常閉式小型振動センサを組み立てることができる。このため、組立時に導電性球体に余分な力が加わることがなく、導電性球体の表面を覆う金メッキを傷つけてしまうことがない。

なお、本例でも突起部を３個の突起にしても、１個もしくは２個の突起にしてもよい。また、一方の電極部材が水平より斜め上方になるように枠体を反転させ、他方の導電性球体を収納した電極部材を水平より斜め下方から組み込んでもよい。また、両方の電極部材の開口縁に突起部を設けてもよい。

（第４の実施形態）
図１０は第４の実施形態にかかる常閉式小型振動センサの断面図である。図１０において第１の実施形態のものと同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、枠体３０の内壁に突起部を一体形成する代わりに、枠体３０に貫通孔３５を設け、この貫通孔３５に前記突起部と同様の機能を有する部材（板３４）を挿入して組み立てることである。

すなわち、一方の導電性球体１０Ａを収納した電極部材２０Ａに、枠体３０の一端の開口を下方に向け、垂直にしてプレス機械によって上方より圧入し（図１０（ａ）の状態）、枠体３０の貫通孔３５から板３４を挿入し（図１０（ｂ）の状態）、この枠体３０を反転させ垂直にして枠体３０の他端の開口から、他方の導電性球体１０Ｂを収納した電極部材２０Ｂを嵌合し（図１０（ｃ）、図１０（ｄ）の状態）、空室２３内から板を取り外し貫通孔３５をシール材３６により封止している（図１０（ｅ）の状態）。

本例でも、導電性球体１０Ａが電極部材２０Ａの凹部に収納された状態となるように電極部材２０Ａを嵌合した枠体を逆さにしても、導電性球体１０Ａが落ちることがないため、２個の導電性球体をそれぞれ別の電極部材の凹部に収納した状態のままで常閉式小型振動センサを組み立てることができる。このため、組立時に導電性球体に余分な力が加わることがなく、導電性球体の表面を覆う金メッキを傷つけてしまうことがない。

なお、一方の電極部材２０Ａを水平より斜め上方になるように枠体３０を反転させ、他方の導電性球体１０Ｂを収納した電極部材２０Ｂを水平より斜め下方から組み込んでもよい。

本発明の第１の実施形態にかかる常閉式小型振動センサの組み立て前の断面図である。本発明の第１の本実施形態にかかる常閉式小型振動センサの完成断面図である。本発明の第１の実施形態にかかる常閉式小型振動センサの組み立て中の断面図である。本発明の第１の実施形態にかかる常閉式小型振動センサが静止状態でその姿勢の如何に関らず導通状態になる説明図である。本発明の第１の実施形態にかかる常閉式小型振動センサが振動を受けて導通・非道通を繰り返す状態を示す説明図である。本発明の第１の実施形態にかかる常閉式小型振動センサの突起部が３個の説明図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。本発明の第１の実施形態にかかる常閉式小型振動センサの突起部が２個の説明図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。本発明の第１の実施形態にかかる常閉式小型振動センサの突起部が１個の説明図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。本発明の第２の実施形態にかかる常閉式小型振動センサの完成断面図である。本発明の第２の実施形態にかかる常閉式小型振動センサの組み立て中の断面図である。本発明の第３の実施形態にかかる常閉式小型振動センサの組み立て中の断面図である。本発明の第４の実施形態にかかる常閉式小型振動センサの組み立て中の断面図である。従来の常閉式小型振動センサの完成断面図である。従来の常閉式小型振動センサの組み立て前の断面図である。

符号の説明

１０Ａ導電性球体
１０Ｂ導電性球体
２０Ａ電極部材
２０Ｂ電極部材
２１凹部
２２開口端部
２３空室
３０枠体
３１突起部
３１Ａ突起部
３１Ｂ突起部
３１Ｃ突起部
３１Ｄ突起部
３２Ａ中空部
３２Ｂ中空部
３３スペーサ
３４板
３５貫通孔
３６シール材
４０円
４１内接円
６０間隙
６１Ａ電極部材
６１Ｂ電極部材
６２筒状体
６３空室
６４Ａ導電性球体
６４Ｂ導電性球体
６５開口端部

Claims

不導体の枠体内に、凹部を有する２個の電極部材が間隙部を介して対向配置され、前記凹部によって形成された空室に２個の導電性球体が転動自在に収納され、静止時は前記球体が互いに接触した状態で前記電極部材に接触して前記電極部材を相互に導通させると共に、振動時は前記球体が移動する時に導通、非道通を繰り返すように構成される常閉式小型振動センサであって、
前記間隙部に若しくは前記間隙部に隣接して前記空室内に突出すると共に、前記静止時および振動時に前記球体に接触しない突起部を有することを特徴とする常閉式小型振動センサ。
前記突起部は、前記枠体の内壁に一体成形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。
前記突起部は、前記間隙部に配置された不導体のスペーサによって形成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。
前記突起部は、少なくとも前記電極部材の一方に形成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。
前記突起部は、環状突起であり、
前記環状突起の開口径は、前記球体の直径より若干小さく形成し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。
請求項１乃至５のいずれかに記載の常閉式小型振動センサの組立方法であって、
前記枠体に、一方の前記球体が一方の前記電極部材の凹部に収納された状態となるように、一方の前記電極部材を嵌合する工程と、
前記一方の前記電極部材を上方に配置した状態で、前記枠体に、他方の前記電極部材の凹部に他方の前記球体を収納したまま、他方の前記電極部材を下方から嵌合する工程と、
を有することを特徴とする常閉式小型振動センサの組立方法。