JP2010181298A - サーボ型加速度計 - Google Patents
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Abstract
【課題】サーボ型加速度計のマグネットハウジングとハウジングとの固定構造を改良する。
【解決手段】この発明のサーボ型加速度計は、ペンデュラムをその中立点に押し戻そうとする電流をトルカコイルに供給するサーボ型加速度計であって、加速度を検知するペンデュラムと、そのペンデュラムの位置の変化を検出するピックオフと、ペンデュラムに取り付けられたトルカコイルと、トルカコイルに磁界を与えるマグネットと、ペンデュラムを挟む二つの円筒状のマグネットハウジングと、そのマグネットハウジングを収納する円筒状のハウジングと、マグネットハウジングをハウジングに固定するリングとを有し、リングは円環状であり、その内周面あるいは外周面の少なくとも一方は、ペンデュラム側の幅が反対側の幅よりも短く形成されたテーパ面であり、マグネットハウジングの外周面あるいはハウジングの内周面に、リングのテーパ面に当接するテーパ面を備える。
【選択図】図1
【解決手段】この発明のサーボ型加速度計は、ペンデュラムをその中立点に押し戻そうとする電流をトルカコイルに供給するサーボ型加速度計であって、加速度を検知するペンデュラムと、そのペンデュラムの位置の変化を検出するピックオフと、ペンデュラムに取り付けられたトルカコイルと、トルカコイルに磁界を与えるマグネットと、ペンデュラムを挟む二つの円筒状のマグネットハウジングと、そのマグネットハウジングを収納する円筒状のハウジングと、マグネットハウジングをハウジングに固定するリングとを有し、リングは円環状であり、その内周面あるいは外周面の少なくとも一方は、ペンデュラム側の幅が反対側の幅よりも短く形成されたテーパ面であり、マグネットハウジングの外周面あるいはハウジングの内周面に、リングのテーパ面に当接するテーパ面を備える。
【選択図】図1
Description
この発明は、マグネットハウジングと、そのマグネットハウジングを収納するハウジングとの固定構造を改良したサーボ型加速度計に関する。
従来のサーボ型加速度計の構造としては、例えば図6に示すものが知られている(特許文献1)。図6は、マグネット1により形成される磁界と鎖交するトルカコイル10aがペンデュラム6に取り付けられ、入力加速度に比例したトルカ電流がトルカコイル10aに流されて中立点でペンデュラム6が平衡する構成とされたサーボ型加速度計の断面を示す図である。この例のサーボ型加速度計は、ペンデュラム6を一対のマグネットハウジング3が挟み込み、ペンデュラム6を中心として上下対称に同じ部品で構成されるものである。
図7にペンデュラム6の平面図を示す。図7において、ペンデュラム6は円形状の枠体70の枠内に位置する。ペンデュラム6は、その周の一部がスリット71a,71bで切り欠かれた舌片形状とされ、ヒンジ6aを介して枠体70に連結されて枠体70によって支持される。これら枠体70、ペンデュラム6、ヒンジ6aは、例えば石英ガラスで一体に形成される。ヒンジ6aは肉薄とされ弾性変形可能であり、入力加速度によりペンデュラム6が図6の上下方向に変位可能とされている。
マグネットハウジング3は、一端側が開放され他端側が閉塞された円筒状であり、一対のマグネットハウジング3がペンデュラム6を中心に、その一端側開放端面が枠体70に対接されている。マグネットハウジング3と枠体70とは接着によって固定されている。これらマグネットハウジング3は導電性を有する磁性材によって形成され、その材料としては、熱膨張係数の小さなインバー材が使用される。
ペンデュラム6と一対のマグネットハウジング3との接合部分の外周面には、インバー材のアウターリング20が導電性接着剤によって取り付けられる。このアウターリング20を介して一対のマグネットハウジング3がお互いに導通される。
マグネットハウジング3の内部底面の中央部には、例えばサマリウム系希土類コバルト磁石よりなる円柱状のマグネット1がそれぞれ取り付けられる。マグネット1は、この例ではマグネットハウジング3に円板状のポールピースボトム5を介して取り付けられている。マグネット1には、ポールピースボトム5の反対側に、周縁部が肉厚とされた円板状のポールピーストップ4が取り付けられている。ポールピースボトム5とポールピーストップ4は、電磁軟鉄材(JISC2503相当)によって形成される。ポールピースボトム5は、マグネットハウジング3とマグネット1との熱膨張の差による熱応力を緩和するように作用する。
環状磁気空隙19がマグネットハウジング3の開放端内周面とポールピーストップ4の間に形成される。マグネット1は、例えばポールピーストップ4側がN極、ポールピースボトム5側がS極とされ、マグネット1、ポールピースボトム5、マグネットハウジング3、環状磁気空隙19、ポールピーストップ4とによって磁気回路が構成される。ボビン10bに巻回されたトルカコイル10aが、環状磁気空隙19内にそれぞれ位置するようにペンデュラム6の両板面にそれぞれ取り付けられる。
ペンデュラム6の両板面には、その舌片形状の先端側外周に沿って静電容量電極72が円弧状にそれぞれ形成されており、静電容量電極72と対向するマグネットハウジング3が接地側電極71となり、静電容量電極72と接地側電極71とでピックオフ7を構成する。ペンデュラム6が入力加速度によって変位することで発生する静電容量変化をピックオフ7が検出する。
サーボアンプ8は、配線基板9の上に設けられ、静電容量変化に基づいたトルカ電流をトルカコイル10aに流す。このトルカ電流とマグネット1による磁界との相互作用により、ペンデュラム6は中立点で平衡する。トルカ電流はサーボ型加速度計に加わった入力加速度に比例するので、この電流を計測することで入力加速度が求められる。
アウターリング20で一体とされたマグネットハウジング3は、Cリング12,13を介して筐体である円筒状のハウジング11と接合される。ハウジング11はステンレス鋼である。マグネットハウジング3と、ハウジング11との間は絶縁する必要がある。Cリング12,13には、強度と絶縁性が要求されるのでアルミ合金に陽極酸化の表面処理をしたものが用いられる。
Cリング12,13とマグネットハウジング3とは、Cリング12,13のバネ性で加圧され、強固な接着剤で固定される。接着剤は図では省略している。Cリング13の接着用に固定部11aがハウジング11の内周面に突出して形成されており、固定部11aとCリング13の外周面とが強固な接着剤で固定される。Cリング12の外周面とハウジング11の内周面との間には、熱応力を緩和させる目的で柔軟性のある接着剤が充填されて固定される。
しかし、アウターリング20で一体とされたマグネットハウジング3を、ハウジング11にCリング12,13を用いて接着剤で固定する従来の方法では、その接着が不安定であった。Cリング12,13は非常に小さいため、Cリング12,13を外側から加圧して接着固定することは困難であり、Cリング12,13のバネ性の加圧のみで接着固定している。マグネットハウジング3に固定されたCリング13の外周面とハウジング11内周面との接着固定も、その構造上、加圧して接着することが出来ない。このことにより、Cリング12,13とマグネットハウジング3あるいはハウジング11との接着強度は十分なものでなかった。加速度計が高温や低温で使用されると、インバー材のマグネットハウジング3とアルミ合金のCリング12,13とステンレス鋼のハウジング11の各材料の熱膨張係数が異なるため熱応力によって、マグネットハウジング3とCリング12,13間あるいはハウジング11とCリング13間の接着が部分的に剥がれることがあった。この剥がれが発生すると、ペンデュラム6に加わる熱応力が変化してペンデュラム6に歪みを発生させ、加速度計の特性の一つであるバイアス値が変化し、高精度の測定が出来なくなる。
この発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、マグネットハウジングと、そのマグネットハウジングを収納するハウジングとの固定構造を改良し、バイアス値の変化を小さくした高精度な測定が行えるサーボ型加速度計を提供することを目的とする。
この発明のサーボ型加速度計は、ペンデュラムをその中立点に押し戻そうとする電流をトルカコイルに供給するサーボ型加速度計であって、加速度を検知するペンデュラムと、そのペンデュラムの位置の変化を検出するピックオフと、ペンデュラムに取り付けられたトルカコイルと、トルカコイルに磁界を与えるマグネットと、ペンデュラムを挟む二つの円筒状のマグネットハウジングと、そのマグネットハウジングを収納する円筒状のハウジングと、マグネットハウジングをハウジングに固定するリングとを有する。そして、リングは円環状であり、その内周面あるいは外周面の少なくとも一方は、ペンデュラム側の幅が反対側の幅よりも短く形成されたテーパ面であり、マグネットハウジングの外周面あるいはハウジングの内周面に、リングのテーパ面に当接するテーパ面を備える。
この発明によれば、マグネットハウジングと筐体であるハウジングとの間に配置されるリングの内周面あるいは外周面はテーパ面である。したがって、接合面同士がテーパ面で接するので接合部分を加圧して接着することを可能にし、より強固に、マグネットハウジングとリング、あるいはリングとハウジングと、を接合することが可能であり、接合部の接着剤の剥がれを発生し難くすることが出来る。その結果、バイアス値の変化の少ない高精度な測定が可能なサーボ型加速度計を得ることが出来る。
以下に、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、この発明の要部は、マグネットハウジングとリング、及びリングとハウジングとの接合部分である。他の部分の構成は、従来技術で説明したサーボ型加速度計と同じである。よって、その部分については図面中の参照符号を同じにして詳しい説明は省略する。
図1にこの発明のサーボ型加速度計100の断面図の一例を示す。サーボ型加速度計100は、加速度を検知するペンデュラム6と、そのペンデュラム6の位置の変化を検出するピックオフ7と、ペンデュラム6に取り付けられたトルカコイル10aと、そのトルカコイル10aに磁界を与えるマグネット1と、ペンデュラム6を挟む二つの円筒状のマグネットハウジング3と、そのマグネットハウジング3を収納する円筒状のハウジング11と、マグネットハウジング3をハウジング11に固定するリング21とを有する。そして、このサーボ型加速度計100は、ピックオフ7の出力に応じてペンデュラム6をその中立点に押し戻そうとする電流をトルカコイル10aに供給する形式のサーボ型加速度計であり、従来技術で説明したサーボ型加速度計と同じ形式である。
サーボ型加速度計100は、リング21の形状とリング21と接するマグネットハウジング3の外周面に特徴がある。リング21は、円環状であり、その内周面は、ペンデュラム6側の幅aがその反対側の幅bよりも短く形成されたテーパ面である。図2にリング21の外観図を示す。図2(a)は正面図、図2(b)は平面図、図2(c)は断面図である。
リング21は、内周面がテーパ面とされている。よって、この例では、マグネットハウジング3の外周面に、リング21のテーパ面に当接する固定面3aを備える。リング21の外周面は、ハウジング11の固定部11aの内周面と対向する。リング21のテーパ面と固定面3aとをそれぞれ接着剤で固定する。
図3に、図1に破線の楕円で囲んで示したこの実施例の要部の一部を拡大して示す。この図では、リング21の断面を破線と実線とで示して組み立て時の押し込みを表現している。このようにリング21を、マグネットハウジング3に接着する際に、図3に示した方向にリング21を加圧して接着固定することで、リング21とマグネットハウジング3との接着強度を強くすることができる。接着時の加圧は、リング21の軸方向の加圧なので、例えばリング21に円筒状の錘を載せれば容易に加圧することができる。
マグネットハウジング3とリング21とを接着した後に、マグネットハウジング3をハウジング11へ組み込み、リング21の外周面をハウジング11の固定部11aに接着固定する。リング21の断面を台形形状で説明したが、リング21の断面の上辺と下辺は平行でなくても良い。
以上述べたように、リング21の内周面をテーパ面にすることで加圧して接着固定できるので、マグネットハウジング3とリング21との接合部の強度を強くすることが出来る。その結果、バイアス値の変化が少ない高精度な加速度測定を可能にするサーボ型加速度計が得られる。
〔変形例〕
リング21は変形が可能である。その変形例を図4に示す。図4(a)は、リング21の外周面をテーパ面としたリング21′の断面図である。図4(b)は、リング21の内周面と外周面の両面をテーパ面として楔状にしたリング21″の断面図である。このように、リングの外周面と内周面の両方にテーパ面を形成しても良い。この例の場合も、ペンデュラム6側の幅aがその反対側の幅bよりも短く形成される。
〔変形例〕
リング21は変形が可能である。その変形例を図4に示す。図4(a)は、リング21の外周面をテーパ面としたリング21′の断面図である。図4(b)は、リング21の内周面と外周面の両面をテーパ面として楔状にしたリング21″の断面図である。このように、リングの外周面と内周面の両方にテーパ面を形成しても良い。この例の場合も、ペンデュラム6側の幅aがその反対側の幅bよりも短く形成される。
図5にリング21″を用いたサーボ型加速度計200の断面図を示す。リング21″を用いた場合のハウジング11″の固定部11bの内周面は、ペンデュラム6側の厚みが次第に厚くなるテーパ面とされる。リング21″を用いた場合、リング21″の内周面とマグネットハウジング3の固定面3aの各テーパ面が当接して接着固定され、リング21″の外周面とハウジング11″の固定部11bの各テーパ面が当接して接着固定される。マグネットハウジング3の接着固定されたリング21″をハウジング11に接着する際に、リング21″をその軸方向に加圧して接着固定することで、リング21″とハウジング11との接着強度を強くすることができる。接着時の加圧は、例えばリング21″に円筒状の錘を載せれば容易に加圧することができる。
このようにリング21,21′,21″は円環状であり、その内周面あるいは外周面は、ペンデュラム6側の幅aが反対側の幅bよりも短く形成されたテーパ面であり、マグネットハウジン3の外周面あるいはハウジング11の内周面に、リングの内周面又は外周面に当接するテーパ面を備えることで、この発明のサーボ型加速度計が実現出来る。
Claims (2)
- 加速度を検知するペンデュラムと、
そのペンデュラムの位置の変化を検出するピックオフと、
前記ペンデュラムに取り付けられたトルカコイルと、
そのトルカコイルに磁界を与えるマグネットと、
前記ペンデュラムを挟む二つの円筒状のマグネットハウジングと、
そのマグネットハウジングを収納する円筒状のハウジングと、
前記マグネットハウジングを前記ハウジングに固定するリングと、を有し、
前記ピックオフの出力に応じて前記ペンデュラムをその中立点に押し戻そうとする電流を前記トルカコイルに供給するサーボ型加速度計において、
前記リングは円環状であり、その内周面あるいは外周面の少なくとも一方は、前記ペンデュラム側の幅が反対側の幅よりも短く形成されたテーパ面であり、
前記マグネットハウジングの外周面あるいは前記ハウジングの内周面に、前記リングのテーパ面に当接するテーパ面を備えることを特徴とするサーボ型加速度計。 - 請求項1に記載したサーボ型加速度計において、
上記リングの断面が前記ペンデュラム側を上辺としたときに、その上辺が反対側の下辺よりも短い台形状であることを特徴とするサーボ型加速度計。
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2009
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