JP2011012995A - サーボ型振動検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】振動検出器の特性や状態を正確に判断することができるサーボ型振動検出器を提供する。
【解決手段】外乱振動により変位可能な振子３に可動極板４ａを設け、可動極板４ａに対向する位置に固定極板４ｂを設ける。そして、両極板間の静電容量を変位検出部４が検出し、サーボアンプ６はその検出結果に応じた量の電流をフォースコイル３ａへ供給する。フォースコイル３ａの電流回路及び負荷抵抗Ｒにてその電流を検出信号に変換し、出力する。可動極板４ａと固定極板４ｂは互いに導通し、両極板が接触すると、両極板間の静電容量が消失する。プロセッサ７は、静電容量の消失による検出信号の変化を検出し、両極板の接触を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーボ型振動検出器に関する。

従来のサーボ型振動検出器は、サーボ機構を利用して振動を検出する装置であり、振子の位置を制御対象とし、外乱振動により振子が変位すると、振子の周囲に巻回されたコイルに電流を流し、振子を所定位置に保つ。そして、このとき、コイルに供給される電流によって速度や加速度などの振動量を検出する。

この種のサーボ型振動検出器においては、本体ケースに収納され、支持バネによって支持された振子としてのコイルボビンに可動極板を設ける一方、本体ケースの内周に固定極板を設けて、各極板を対向させて配置し、この可動極板と固定極板間の静電容量の変化量を計測することに基づいてコイルボビンに加えられた加速度を検出するものがある。また、このような振動検出器は、地震計測器や液晶修正レーザ装置あるいは除振台などの測定対象物に直接取り付けられ、地中や装置の内部など、直接取り扱うことが困難な場所に取り付けられることが多いことから、容易に取り外して点検や整備を行うことができないので、テストコイルをコイルボビンに巻着し、このテストコイルへ所定のテスト信号を印加することによってコイルボビンをテスト振動させ、振動検出器が正常に作動するかどうかについて確認できるようにしている（例えば、特許文献１）。
そして、このようなサーボ型振動検出器においては、各極板間が導通しないように絶縁処理が行われる（例えば、特許文献２）。

特開２００９−０２００５７号公報 特開２００３−００４５２２号公報

しかしながら、上記特許文献に開示された振動検出器においては、当該振動検出器の有する最大定格以上の加速度、すなわち、振動検出可能な振幅以上の振動が振子に加えられた場合には、電極同士が衝突することがあるが、該電極間は絶縁されていることから、電極間の静電容量は衝突している間も一定の容量を保持しているため、特に瞬間的な接触の場合には、接触したのか否かについて検出することが容易でなく、当該振動検出器の検出範囲の限界を超えたのか否かについて認識することが困難なものとなっている。
また、前記テスト振動によるテストを行った場合において、当該振動検出器の検出可能範囲内である加速度を振子に与えた場合でも、振動検出器の経年劣化や著しい衝撃が加えられたことにより当該振動検出器の構造に変形をきたしている場合には、電極同士が衝突することがあるが、このような状況においても、電極の接触を容易に判別することが困難であるため、当該振動検出器の交換の必要の判断を誤らせることとなってしまう。

本発明の目的は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、当該振動検出器の特性や状態を正確に判断することができるサーボ型振動検出器を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、固定部材に支持され、外乱振動により変位可能な振子と、
前記振子に設けられた可動電極と、
前記振子を駆動する駆動部と、
前記可動電極に対向する位置に設けられた固定電極と、
前記可動電極と前記固定電極との間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
前記静電容量検出手段の検出結果に応じた量の電流を前記駆動部に供給して、前記振子を所定の中立位置へ変位駆動させる電流供給手段と、
前記電流供給手段によって供給された電流の量に応じた検出信号を出力する検出信号出力手段と、
前記可動電極と前記固定電極とが接触したときに当該電極間の電荷を消失させる消失手段と、
前記検出信号出力手段によって出力される検出信号が、前記電流供給手段から供給される消失した電荷に応じた量の電流に応じた検出信号へ変化したことを検出して電極接触と判定する電極接触判定手段と、を備え、
前記電極接触判定手段は、前記電流供給手段から供給される消失した電荷に応じた量の電流に応じた検出信号へ変化したことを検出してから、その変化後の検出状態で予め定められた判定時間が経過したときに前記電極接触と判定することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記検出信号出力手段は、前記電流供給手段によって供給された電流の量に応じた大きさの電圧を出力し、
前記電極接触判定手段は、前記検出信号出力手段によって出力される所定時間あたりの電圧変化の差分が予め定められた閾値を超えたときに前記電極接触と判定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、固定部材に支持され、外乱振動により変位可能な振子と、
前記振子に設けられた可動電極と、
前記振子を駆動する駆動部と、
前記可動電極に対向する位置に設けられた固定電極と、
前記可動電極と前記固定電極との間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
前記静電容量検出手段の検出結果に応じた量の電流を前記駆動部に供給して、前記振子を所定の中立位置へ変位駆動させる電流供給手段と、
前記電流供給手段によって供給された電流の量に応じた検出信号を出力する検出信号出力手段と、
前記可動電極と前記固定電極とが接触したときに当該電極間の電荷を消失させる消失手段と、
前記検出信号出力手段によって出力される検出信号が、前記電流供給手段から供給される消失した電荷に応じた量の電流に応じた検出信号へ変化したことを検出して電極接触と判定する電極接触判定手段と、を備え、
前記検出信号出力手段は、前記電流供給手段によって供給された電流の量に応じた大きさの電圧を出力し、
前記電極接触判定手段は、前記検出信号出力手段によって出力される所定時間あたりの電圧変化の差分が予め定められた閾値を超えたときに前記電極接触と判定することを特徴とする。

本発明によれば、当該振動検出器の特性や状態を正確に判断することができるサーボ型振動検出器を提供することができる。

本発明に係る振動検出器の模式構成図である。 本発明に係る動作を説明するためのフローチャートである。 フォースコイルの電流回路及び負荷抵抗により生成される検出信号の波形を現した図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。図１は、振動検出器１を模式的に表した模式構成図である。

図１に示すように、振動検出器１は、本体ケース１ａと、本体ケース１ａに固着されたマグネット部２と、外乱振動によって変位する振子３と、振子３の変位検出を行うための変位検出部４と、振子３を変位可能に支持するための支持バネ５と、変位検出部４からの信号を入力し、振子３を駆動するために入力信号に応じた量の電流を供給するサーボアンプ６と、サーボアンプ６から供給された電流から変換された検出信号を入力するプロセッサ７などから構成されている。

マグネット部２は、中央に、円形凹状に形成された凹部２ａを有し、その凹部２ａの中央部には、円柱状の突出部２ｂが上方へ向けて突設されている。
振子３は、円筒形の周面部３ｄと、上面側の開口を閉塞する上面部３ｅと、下面が開放されて形成された凹状の収容部３ｃと、を備え、有底円筒形状をなしている。周面部３ｄの下部にフォースコイル３ａとテストコイル３ｂとが上下に並設して巻回されている。振子３は、図１に示すように、収容部３ｃにて突出部２ｂを収容するように本体ケース１ａ内に配置されている。また、振子３は、その上面部３ｅの内面と突出部２ｂの上面とを支持バネ５によって接続することにより、マグネット部２に対して変位可能に支持されている。
なお、振子３は、少なくともフォースコイル３ａ及びテストコイル３ｂが凹部２ａ内に収容されるように配置されている。

フォースコイル３ａは、サーボアンプ６に接続され、サーボアンプ６からの電流の供給によりマグネット部２の作用によって電磁気力を発生させ、振子３を駆動するものである。テストコイル３ｂは、振子３が正常に作動するか否かをテストするためのものであって、外部よりテスト信号入力部８を介して電流を供給することによりマグネット部２の作用によって電磁気力を発生させ、振子３を駆動するものである。
このように、フォースコイル３ａ及びマグネット部２は、振子３を駆動する駆動部を構成する。

上記のような構成により、テストコイル３ｂあるいは駆動部としてのフォースコイル３ａに電流を流すことにより、振子３が電磁気力により移動される。

変位検出部４は、コンデンサとして機能する振子３の上面部３ｅの外面に取り付けられた可動電極としての可動極板４ａと、可動極板４ａの上面に対向配置され、本体ケース１ａの固定部（図示省略）に取り付けられた固定電極としての固定極板４ｂとからなる。この可動極板４ａ及び固定極板４ｂは、それぞれサーボアンプ６へ信号出力を行っている。各極板の電気容量は極板間の距離によってそれぞれ可変し、サーボアンプ６への出力信号のレベルはそれぞれ極板の電気容量により変動する。すなわち、可動極板４ａと固定極板４ｂとの電気容量に基づいて、各極板間の静電容量が特定可能となる。換言すれば、変位検出部４は、可動極板４ａと固定極板４ｂとの間の距離によって可変する静電容量の検出結果が特定可能な変位信号をサーボアンプ６へ出力しているということができる。
このように、変位検出部４は、可動電極及び固定電極との間の静電容量を検出する静電容量検出手段を構成する。
ここで、可動極板４ａ及び固定極板４ｂは、互いに接触すると導通するように構成されている。可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触すると互いに導通し、両極板間における電荷が消失する。このとき、可動極板４ａ及び固定極板４ｂから出力される信号のレベルは等しくなる。そして、可動極板４ａと固定極板４ｂが離間すると、両極板には電源が供給されており、一定量の電気容量を有しているので、再び両極板間に電荷が発生する。なお、振子３が所定の中立位置にあるときも、可動極板４ａ及び固定極板４ｂから出力される信号のレベルは等しくなる。
このように、可動極板４ａ及び固定極板４ｂは、可動電極と固定電極とが接触したときに当該電極間の電荷を消失させる消失手段を構成する。
なお、本実施の形態では、可動極板４ａ及び固定極板４ｂに使用する材質としてアルミニウムを用いたが、他の導電体を用いてもよく、また、導電性物質を被覆して構成してもよい。さらに、接触による摩耗を防止するため、表面に導電性材料からなるコーティング剤を被覆するようにしてもよい。

サーボアンプ６は、電源入力部９を介して外部からの電源供給により動作し、変位検出部４からの変位信号により、振子３の変位量に応じた量の電流をフォールコイル３ａへ供給している。詳しくは、サーボアンプ６は、可動極板４ａ及び固定極板４ｂの電気容量を比較し、その比較結果に応じた量の電流をフォースコイル３ａへ供給する。
このとき、サーボアンプ６は、振子３の変位方向（ずれ方向）とは逆方向の力が発生するように電流の供給を行う。その結果、振子３は零位置である所定の中立位置へ変位することとなる。
このように、サーボアンプ６は、静電容量検出手段の検出結果に応じた量の電流を駆動部に供給して、振子を所定の中立位置へ変位駆動させる電流供給手段を構成する。

以上のような構成により、振子３に振動が与えられ、振子３が零位置である中立位置からずれると、変位検出部４がこのずれ量を検出する。そして、このずれ量に応じた検出信号がサーボアンプ６に入力されると、サーボアンプ６はフォースコイル３ａに電流を流すように機能する。その結果、フォースコイル３ａはマグネット部２の作用によって電磁気力を発生して、振子３の変位方向とは逆方向の力が発生し、振子３が再び中立位置に戻る。

フォースコイル３ａは、検出信号出力部１１ａ，１１ｂと電気的に接続されており、検出信号出力部１１ａ，１１ｂは、フォールコイル３ａに流れた電流の量に応じた信号が出力される。詳しくは、フォースコイル３ａに.流れた電流値を計測するために、フォースコイル３ａの電流回路に負荷抵抗Ｒを設け、電圧変換された信号が検出信号出力部１１ａ，１１ｂより出力される。すなわち、このフォースコイル３ａの電流回路と負荷抵抗Ｒとによりフォースコイル３ａに流れた電流の量に応じた信号が出力されるということができる。この出力値は、可動極板４ａと固定極板４ｂとの間隔に応じて変化するフォースコイル３ａに流れる電流値に対応しているので、この出力値を計測することにより、振子３に加えられた加速度を検出することができる。なお、この電圧変換された信号は、後述するプロセッサ７にも入力される。
このように、フォースコイル３ａの電流回路及び負荷抵抗Ｒは、電流供給手段によって供給された電流の量に応じた検出信号を出力する検出信号出力手段を構成する。

プロセッサ７は、前述した電圧変換された検出信号を入力して、その入力値が０となったことを検出するものである。プロセッサ７は、特に図示はしないが、所定の演算を行うＣＰＵと、制御を行うためのプログラムやデータが格納されたＲＯＭと、作業領域として用いられるＲＡＭとを有している。
また、プロセッサ７は、入力値が０であることを検出したときに、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触しているか否かを判定する。そして、プロセッサ７は、接触と判定した場合には、所定の信号を極板接触信号出力部１０を介して出力する。この信号を、例えば、所定の報知装置に接続して、極板同士が接触したことを作業者へ報知するのに用いることができる。
プロセッサ７は、リミットスイッチＬＳと電気的に接続されている。プロセッサ７は、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触しているか否かの判定結果に基づいて、リミットスイッチＬＳを駆動して、オープン状態からクローズ状態へ変位させる。

リミットスイッチＬＳは、電源入力部９を経由して入力される電源をフォースコイル３ａへ供給するためのものである。リミットスイッチＬＳがクローズ状態である場合に、電源をフォースコイル３ａへ供給するようになっている。
なお、本実施形態において、フォースコイル３ａへの電源供給の許否についてリミットスイッチＬＳを用いたが、電源供給の許否を制御可能なものであればいずれのものを用いることも可能であり、例えば、トランジスタなどを使用することもできる。

次に、以上のような構成を有する振動検出器１において、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触したときにおける制御について説明する。プロセッサ７では、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触したか否かを判定するときに実行する処理として、図２に示す極板接触判定処理を行う。この極板接触判定処理は、所定時間（ｔ１）毎に実行される。

極板接触判定処理では、図２に示すように、はじめにプロセッサ７に入力される前述した電圧変換された検出信号の入力値が０であるか否かを判定する処理（ステップＳ１）を実行する。ここで、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触すると両極板間の電荷が消失し、これに基づいて、サーボアンプ６から供給される電流の量はほぼ０となるため、プロセッサ７への信号の入力値もこれに対応して０になる。プロセッサ７は、信号の入力値が０であるか否かの判定（ステップＳ１）において、０でないと判定した場合には、極板接触判定フラグをクリアする処理（ステップＳ２）を実行する。その後、プロセッサ７は、信号の入力値を判定用に用いる電圧値（ｘ）として所定の記憶領域に保存する処理（ステップＳ３）を実行し、この処理を終了する。このステップＳ３で記憶された電圧値（ｘ）は、後述するステップＳ４で読み出される。

一方、プロセッサ７は、ステップＳ１において、信号の入力値が０である場合には、ステップＳ３にて記憶された電圧値（ｘ）を読み出す処理（ステップＳ４）を行う。その後、プロセッサ７は、ステップＳ４にて読み出した電圧値（ｘ）が定数βよりも大きいか否かを判定する処理（ステップＳ５）を実行する。ここで、定数βは定数αよりも小さい任意の値である。定数αは、振子の振幅の限界点、すなわち、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触する前における最大振幅時にサーボアンプからフォースコイル３ａへ供給される電流から変換された電圧値である。なお、定数βは、極板接触に伴い、入力電圧値が大きく変位していることを検出するのに十分な値を設定するのが好ましい。
ここで、図３（ｃ）を参照して、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触したときの動作を説明すると、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触すると、両極板間の電荷が急激に失われ、その結果、信号の入力値は０となる。そのとき、プロセッサ７は、ステップＳ１において、信号の入力値が０であると判定し、時間ｔ１前に保存された入力電圧値を読み出し（ステップＳ４）、その値が閾値βよりも大きいか否かを判定することとなる（ステップＳ５）。この場合、時間ｔ１前は、図３（ｃ）に示すように、入力電圧値はｘ１を示しており、閾値βよりも大きい。
一方、振子３が中立位置へ変位すると、可動極板４ａと固定極板４ｂの信号のレベルは等しくなり、その結果、信号の入力値は０となる。そのとき、プロセッサ７は、上述したように、ステップＳ１において、信号の入力値が０であると判定し、時間ｔ１前に保存された入力電圧値を読み出し（ステップＳ４）、その値が閾値βよりも大きいか否かを判定することとなる（ステップＳ５）。この場合、時間ｔ１前は、図３（ｃ）に示すように、入力電圧値はｘ２を示しており、閾値βよりも小さい。これは、振子３が変位するにつれて、可動極板４ａと固定極板４ｂとの電気容量の差が漸次変化するためであり、時間ｔ１あたりの信号のレベルの変化量は閾値βを超えることはない。
以上のようにして、プロセッサ７は、入力電圧値が０となったときに、電圧値（ｘ）が定数βよりも大きい場合には、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触して極板間の電荷が一気に消失したことに基づいて入力電圧値が０へ変位したものであると判定する。一方、プロセッサ７は、電圧値（ｘ）が定数βよりも大きくない場合、すなわち、前回の入力電圧値と今回の入力電圧値との差が小さいものである場合には、振子３の通常の振動動作において所定の中立位置へ移動したことに基づいて入力電圧値が０となったことを示すもの、または、可動極板４ａと固定極板４ｂとの接触の状態が維持されて入力電圧値が０の状態のままであると判定する。

プロセッサ７は、ステップＳ５において、電圧値（ｘ）が定数βよりも大きいと判定した場合には、極板接触タイマ（ｔ２：例えば、１ｍｓ）をセットし、極板接触判定フラグをセットする処理（ステップＳ６）を行い、その後ステップＳ３の処理を行った後、この処理を終了する。

一方、プロセッサ７は、ステップＳ５において、電圧値（ｘ）が定数βよりも大きくないと判定した場合には、極板接触判定フラグがセットされているかを判定する処理（ステップＳ７）を行う。プロセッサ７は、ステップＳ７において、極板接触判定フラグがセットされていると判定した場合には、極板接触タイマがタイムアップしたか否かを判定する処理（ステップＳ８）へ移行し、極板接触判定フラグがセットされていると判定しない場合には、ステップＳ３の処理を行った後、この処理を終了する。
このようにして、プロセッサ７は、前回の入力電圧値が判定されてから、今回の入力電圧値の判定までの間の入力電圧値の差が閾値である定数βを超えたときに、可動極板４ａと固定極板４ｂとか接触したと判定するようにしている。

プロセッサ７は、ステップＳ８において、極板接触タイマがタイムアップしていると判定した場合には、可動極板４ａと固定極板４ｂとが所定時間接触していると判定して、極板接触判定信号の出力及びリミットスイッチＬＳを作動させる処理（ステップＳ９）を実行する。一方、ステップＳ８において、極板接触タイマがタイムアップしていると判定しない場合には、ステップＳ３の処理を行った後、この処理を終了する。

プロセッサ７は、ステップＳ９において、極板接触信号出力部を介して外部へ極板接触判定信号の出力を行う。また、プロセッサ７は、リミットスイッチＬＳを駆動してリミットスイッチＬＳをオープン状態からクローズ状態に変位させるための駆動信号をリミットスイッチＬＳへ出力する。その後、プロセッサ７は、ステップＳ３の処理を行った後、この処理を終了する。
リミットスイッチＬＳがクローズ状態に変位すると、電源入力部９を介して電源がフォースコイル３ａへ供給され、振子３は可動極板４ａと固定極板４ｂとが離間する方向へ速やかに変位することとなる。その後は、上述したように電極間に静電容量が生じるため、振子３は、正常の振動動作が行われることになる。
このように構成することにより、可動極板４ａと固定極板４ｂとの接触時間を短くすることができるので、接触による摩耗や損傷を抑制でき、耐久性に優れたものとなる。

以上のようにして、プロセッサ７は、入力電圧値が０となって、その状態が所定時間継続したときに初めて極板接触判定信号の出力や、リミットスイッチＬＳの駆動を行うので、ノイズ等による誤動作を防止することができる。

このように、プロセッサ７は、検出信号出力手段によって出力される検出信号が、電流供給手段から供給される消失した電荷に応じた量の電流に応じた検出信号へ変化したことを検出して電極接触と判定する電極接触判定手段を構成する。

次に、フォースコイル３ａの電流回路及び負荷抵抗Ｒにより生成された検出信号の出力状態について説明する。図３は、検出信号の出力状態の例を示すタイミングチャートである。ここで、横軸は時間（ｔ）の経過を示し、縦軸は検出信号の出力電圧を示す。また、図中定数αは、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触する前における最大振幅時にサーボアンプからフォースコイル３ａへ供給される電流から変換された電圧値を示している。

図３（ａ）は、最大定格の範囲内の加速度にて振子３に対して振動が加えられた場合における、検出信号の出力状態を示している。
外部から、あるいは、テストコイル３ｂへ電流が供給されることにより、振子３が最大定格の範囲内での加速度、すなわち、振動検出可能な振幅による振動が与えられた場合には、振子３が中立位置から変位するにつれて可動極板４ａと固定極板４ｂとの間の静電容量の大きさが変化する。そして、この静電容量の変化を示す信号が変位検出部４を構成する可動極板４ａ及び固定極板４ｂからサーボアンプ６へ入力されると、この静電容量の変化に応じた量の電流をフォースコイル３ａに供給する。この場合、サーボアンプ６からフォースコイル３ａへ供給される電流の量は、振子３の中立位置からのずれ量に比例する。そして、フォースコイル３ａに電流が供給されると、フォースコイル３ａはマグネット部２の作用によって電磁気力を発生させ、その結果、振子３が、変位した方向への慣性力に反して所定の中立位置へ戻ろうとし、振子３の中立位置からのずれ量が小さくなる。このような動作は、振子３に加えられた振動が収束されるまで行われる。
その結果、図３（ａ）に示すように、検出信号は一定の波形を形成するように出力される。

ところで、振動検出器１を測定する場合においては、常に、その振動検出器の有する最大定格の範囲内の加速度、すなわち、振動検出可能な範囲内での振幅による振動を与えることによって測定が行われるとは限らず、例えば、その振動検出器１の限界値を測定する場合には、可動極板４ａと固定極板４ｂとを意図的に接触させることによって測定を行い、極板同士が接触したときにおける加速度が限界値として認識されるようになっている。この場合の測定方法は、テストコイル３ｂに対して、極板同士が接触するのに十分な加速度が得られる量の電流を供給することにより行われる。
また、振動検出器１は、経年劣化や落下等の衝撃により、例えば、支持バネ５の弾発力が低下したり、振動検出器１自体が変形したりして、正確な加速度が測定できなくなる場合がある。通常、振動検出器１は、地震計測器や液晶修正レーザ装置あるいは除振台などの測定対象物に直接取り付けられる。このため、振動検出器１は、地中や装置の内部など、直接取り扱うことが困難な場所に取り付けられることが多いことから、容易に取り外して点検や整備を行うことができない。そこで、振動検出器１が正常に動作するか否かについて測定する場合にも、テストコイル３ｂが用いられる。このような測定は、テストコイル３ｂに対して、例えば、最大定格の加速度、すなわち、振動検出可能な最大の振幅が得られる量の電流を供給することにより実現される。その結果、検出信号が規則的に一定の波形を形成するものであれば、正常に動作するものと認められ、波形が不規則となった場合は、振動検出器１に何らかの異常があると認めることができる。

ここで、可動極板と固定極板とが衝突した場合は、振子がこれ以上中立位置より離れることがない。従って、従来の振動検出器にあっては、可動極板と固定極板とが互いに絶縁されているので、可動極板と固定極板とが接触している間は、振子のずれ量が一定となる。すなわち、可動極板と固定極板との間の静電容量は一定となっているので、これに応じて一定の量の電流がサーボアンプからフォースコイルへ供給されるため、図３（ｂ）の実線で示すように、一定のレベルの検出信号が出力されることとなる。
このような構成によると、極板同士の接触如何に関わらず検出信号は出力され続けるため、信号の出力結果をグラフ化してこれを見たとき、極板同士が接触した場合であっても、グラフの示す波形は多少乱れるものの、一見してその状態に気付きにくい。これにより、例えば、振動検出器の加速度の限界値を検証する場合には、その検証結果を正確に把握することが困難であり、また、振動検出器に異常が生じた場合にもその異常があることに気付かず、振動検出器の交換の必要の判断を誤らせてしまう原因となっている。また、極板同士の接触を検出して所定の処理を行う場合も、特に瞬間的に極板同士が衝突したような場合には、検出信号の出力結果は正常時の動作とほとんど変わらないものとなるので、極板同士が接触したことの検出を行うことができなくなる場合がある。すなわち、従来の振動検出器は、振動検出器の特性や状態を正確に判断することができないものとなっていた。

そこで、本発明の実施形態では、可動極板４ａと固定極板４ｂとが互いに導通するようにして、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触した場合には、両極板間の電荷を消失するようにした。その結果、両極板が互いに接触しているときは、可動極板４ａと固定極板４ｂの電気容量は等しくなり、サーボアンプ６から供給される電流の量は両極板間の電荷の消失に応じた量、すなわち、ほぼ０となるため、検出信号の出力状態もこれに対応して０になる。その結果、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触するように、振子３を振動させると、図３（ｃ）の実線で示すように、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触している間は、検出信号の出力状態は大きく変位して０となり、可動極板４ａと固定極板４ｂとが離間するまでその状態が維持される。なお、図中ｔ２は、図２に示される極板接触判定処理のステップＳ６でセットされる極板接触タイマの判定時間を示している。
このような構成によると、検出信号の出力結果を見れば、振動検出器１の加速度の限界値となったときに、その出力状態が大きく変位するので、その限界値が容易に認識できるようになる。また、振動検出器１に異常が生じた場合にもその異常を容易に認識できるようになる。すなわち、本発明の実施形態によれば、振動検出器の特性や状態を正確に判断することができるようになる。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、振子が振動して可動電極と固定電極とが接触すると、消失手段によって電極間に有していた電荷が消失する。その結果、検出信号出力手段が、電流供給手段から電極間に有する静電容量に応じた量の電流が供給されていることを示す検出信号から、電極間の電荷消失に応じた量の電流が供給されていることを示す検出信号へ変化し、その変化の状態が一定時間継続したときに電極接触判定手段によって電極接触と判定される。これにより、振動検出器の検出範囲の限界を正確に知ることができるとともに、テスト動作させた場合に、正常に動作するか否かについて正確に把握することができる。すなわち、当該振動検出器の特性や状態を正確に判断することができる。また、ノイズ等による誤検出の影響を抑制することもできる。

また、本発明の実施形態によれば、電極同士が接触したときに、検出信号出力手段が出力する時間当たりの電圧の変化量が大きくなるので、その変化量の大きさで電極接触を判別することでより確実に電極接触を判定することができる。

また、本発明の実施形態によれば、振子が振動して可動電極と固定電極とが接触すると、消失手段によって電極間に有していた電荷が消失する。その結果、検出信号出力手段が、電流供給手段から電極間に有する静電容量に応じた量の電流が供給されていることを示す検出信号から、電極間の電荷消失に応じた量の電流が供給されていることを示す検出信号へ変化し、電極接触判定手段がその変化により電極接触と判定される。このとき、検出信号出力手段が出力する時間当たりの電圧の変化量は大きくなるので、その変化量の大きさで電極接触を判別することが可能となる。これにより、振動検出器の検出範囲の限界を正確に知ることができるとともに、テスト動作させた場合に、正常に動作するか否かについて正確に把握することができる。すなわち、当該振動検出器の特性や状態を正確に判断することができる。

なお、本発明の実施形態では、可動電極４ａと固定電極４ｂとが導通して電極間の電荷を消失させたときに、サーボアンプ６はフォースコイル３ａへの電流の供給を０としたが、電極同士が導通する直前の状態における電流の供給量とは大きく異なる電流の量を供給するようにしてもよい。例えば、電極同士が導通する直前の状態における電流の供給量の１／１０としたり、１０倍とするなど、電流の供給量の変化の大きさが著しいものに構成するのが好ましい。

また、本発明の実施形態では、検出信号の入力電圧値が０となったときに、プロセッサ７は、時間ｔ１前に保存された電圧値（ｘ）が閾値βよりも大きいと判定した場合には、検出信号の入力電圧値が０となってから所定の判定時間が経過したときに電極接触と判定して極板接触判定信号の出力やリミットスイッチＳＷを作動させるようにしたが、入力電圧値が０となってプロセッサ７が時間ｔ１前に保存された電圧値（ｘ）が閾値βよりも大きいと判定したら判定時間を待たずに電極接触と判定するようにしてもよい。

また、本発明の実施形態では、検出信号の入力電圧値が０となったときに、プロセッサ７は、時間ｔ１前に保存された電圧値（ｘ）が閾値βよりも大きい場合には、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触して極板間の電荷が一気に消失したことに基づいて入力電圧値が０へ変位したものであると判定するようにしたが、このような判定を行わず、検出信号の入力電圧値が０となってから所定の判定時間が経過したことのみをもって電極接触と判定するようにしてもよい。

また、本発明の実施形態では、リミットスイッチＬＳを介して、可動極板４ａと固定極板４ｂとが接触した場合に電源をフォースコイル３ａへ供給するようにしたが、このような構成を設けないようにしてもよい。

１ 振動検出器
２ マグネット部
３ 振子
３ａ フォースコイル
４ 変位検出部
４ａ 可動極板
４ｂ 固定極板
６ サーボアンプ
７ プロセッサ

Claims (3)

1. 固定部材に支持され、外乱振動により変位可能な振子と、
   前記振子に設けられた可動電極と、
   前記振子を駆動する駆動部と、
   前記可動電極に対向する位置に設けられた固定電極と、
   前記可動電極と前記固定電極との間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
   前記静電容量検出手段の検出結果に応じた量の電流を前記駆動部に供給して、前記振子を所定の中立位置へ変位駆動させる電流供給手段と、
   前記電流供給手段によって供給された電流の量に応じた検出信号を出力する検出信号出力手段と、
   前記可動電極と前記固定電極とが接触したときに当該電極間の電荷を消失させる消失手段と、
   前記検出信号出力手段によって出力される検出信号が、前記電流供給手段から供給される消失した電荷に応じた量の電流に応じた検出信号へ変化したことを検出して電極接触と判定する電極接触判定手段と、を備え、
   前記電極接触判定手段は、前記電流供給手段から供給される消失した電荷に応じた量の電流に応じた検出信号へ変化したことを検出してから、その変化後の検出状態で予め定められた判定時間が経過したときに前記電極接触と判定することを特徴とするサーボ型振動検出器。
2. 前記検出信号出力手段は、前記電流供給手段によって供給された電流の量に応じた大きさの電圧を出力し、
   前記電極接触判定手段は、前記検出信号出力手段によって出力される所定時間あたりの電圧変化の差分が予め定められた閾値を超えたときに前記電極接触と判定することを特徴とする請求項１に記載のサーボ型振動検出器。
3. 固定部材に支持され、外乱振動により変位可能な振子と、
   前記振子に設けられた可動電極と、
   前記振子を駆動する駆動部と、
   前記可動電極に対向する位置に設けられた固定電極と、
   前記可動電極と前記固定電極との間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
   前記静電容量検出手段の検出結果に応じた量の電流を前記駆動部に供給して、前記振子を所定の中立位置へ変位駆動させる電流供給手段と、
   前記電流供給手段によって供給された電流の量に応じた検出信号を出力する検出信号出力手段と、
   前記可動電極と前記固定電極とが接触したときに当該電極間の電荷を消失させる消失手段と、
   前記検出信号出力手段によって出力される検出信号が、前記電流供給手段から供給される消失した電荷に応じた量の電流に応じた検出信号へ変化したことを検出して電極接触と判定する電極接触判定手段と、を備え、
   前記検出信号出力手段は、前記電流供給手段によって供給された電流の量に応じた大きさの電圧を出力し、
   前記電極接触判定手段は、前記検出信号出力手段によって出力される所定時間あたりの電圧変化の差分が予め定められた閾値を超えたときに前記電極接触と判定することを特徴とするサーボ型振動検出器。

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