JP2939922B2 - Acceleration transducer - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、加速度変換器に関し、
より詳細には、被測定対象に附随して一体的に運動する
従動部に可撓部を介して重錘が支持され、前記従動部が
加速度を受けたとき前記重錘がその従動部に対し相対変
位するときのひずみをひずみゲージにより電気信号に変
換して当該加速度の検出を行う方式の加速度変換器に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration transducer,
More specifically, a weight is supported via a flexible portion on a driven portion that moves integrally with the measured object, and when the driven portion receives acceleration, the weight is moved relative to the driven portion. The present invention relates to an acceleration converter of a type in which a strain at the time of relative displacement is converted into an electric signal by a strain gauge to detect the acceleration.
【0002】[0002]
【従来の技術】加速度変換器は、構造物の衝撃強度を測
定したり、あるいは構造物に生じた振動における加速度
波形の解析を行うとき等、広範囲に亘って使用されてい
る。このようにして使用されている従来の加速度変換器
としては、例えば、上記従動部が加速度を受けたとき上
記重錘がその従動部に対し相対変位してひずみを生じる
部分、すなわち加速度を感知する起歪体の表面に、ひず
みによって抵抗値が変化する電気抵抗式ひずみゲージ
(箔状または線状をなす)を添着したもの(特公平4−
52899号)や、拡散型半導体ゲージを添着した形式
のもの(特開昭59−158566号)がある。2. Description of the Related Art Acceleration transducers are widely used, for example, when measuring the impact strength of a structure or analyzing the acceleration waveform of vibration generated in the structure. As a conventional acceleration converter used in this way, for example, when the driven portion is subjected to acceleration, the weight is displaced relative to the driven portion to generate a strain, that is, the acceleration is sensed. An electric resistance type strain gauge (in the form of foil or wire) attached to the surface of a flexure element, the resistance value of which varies with strain
No. 52899) and a type to which a diffusion type semiconductor gauge is attached (Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-158566).
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このような加速度変換
器においては、小さな加速度でも出力信号がノイズに対
して充分に大きいことと、応答性がよいこと、などが要
求される。加速度変換器の感度を向上させる一方策とし
て、重錘を大きくしビームの変位量を増大させる方法が
ある。In such an acceleration converter, it is required that the output signal be sufficiently large with respect to noise even with a small acceleration, and that the response be good. As a measure for improving the sensitivity of the acceleration converter, there is a method of increasing the weight and increasing the beam displacement.
【0004】しかしながら、この方法は、固有振動数が
低く応答周波数範囲が狭くなるという難点がある。ま
た、起歪部のばね定数を小さくすれば、起歪部の撓みが
大きくなりひずみ出力は大きくなる反面、上記と同様に
固有振動数が低下し、応答周波数範囲が狭くなってしま
う。[0004] However, this method has a disadvantage that the natural frequency is low and the response frequency range is narrow. Also, if the spring constant of the strain-generating portion is reduced, the flexure of the strain-generating portion increases and the strain output increases, but the natural frequency decreases and the response frequency range narrows as described above.
【0005】この他、超小型の加速度変換器を開発する
ためには、ひずみゲージを極小にする必要があるが現在
の金属箔ひずみゲージ法では、一定の限界があり、小型
で、高い抵抗値(比抵抗)のひずみゲージの製作は困難
な現状にある。一方、電気抵抗式ひずみゲージの他に、
上記した拡散型半導体を用いたものがあるが、これは、
起歪体を結晶シリコン基板で形成し、この基板上に拡散
型半導体を形成することによって受歪素子を構成するも
のである。In addition, in order to develop an ultra-small acceleration transducer, it is necessary to minimize the strain gauge, but the current metal foil strain gauge method has certain limitations, and is small in size and has a high resistance value. At present, it is difficult to manufacture a strain gauge having a specific resistance. On the other hand, besides the electric resistance type strain gauge,
There is one using the above-mentioned diffusion type semiconductor,
A strain-receiving element is formed by forming a strain generating body on a crystalline silicon substrate and forming a diffusion type semiconductor on the substrate.
【0006】この拡散型半導体ゲージの場合、ゲージ率
が上述の電気抵抗式ひずみゲージに比べて格段に高いも
のが得られるものの、抵抗温度係数が大きく、従って複
雑な温度補償回路を必要とし、またシリコン基板は弾性
限界が低く且つ脆いので、組立時に細心の注意を払う必
要があり、また、機械的な過負荷に対して脆性破壊しや
すいという難点がある。[0006] In the case of this diffusion type semiconductor gauge, although the gauge factor can be obtained much higher than that of the above-mentioned electric resistance type strain gauge, it has a large temperature coefficient of resistance and therefore requires a complicated temperature compensation circuit. Since the silicon substrate has a low elasticity limit and is brittle, great care must be taken at the time of assembling, and brittle fracture is easily caused by mechanical overload.
【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、比較的小型で、固有振動
数を高めつつ、ひずみ出力感度を増大させることができ
ると共に組立が容易で且つ長期に亘り安定的に使用し得
る加速度変換器を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to make it possible to increase the strain output sensitivity while increasing the natural frequency, and to facilitate the assembly. Another object of the present invention is to provide an acceleration converter that can be used stably for a long period of time.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の発明は、被測定対象に附随して
一体的に運動する従動部に可撓部を介して重錘が支持さ
れ、前記従動部が加速度を受けたとき前記重錘がその従
動部に対し相対変位するときのひずみをひずみゲージに
より電気信号に変換して当該加速度の検出を行う方式の
加速度変換器において、矩形状断面を呈する梁の中間部
に、相対する側周面の両側から一定深さのスリットをそ
れぞれ形成することで、基端側には剛性の大きな従動部
を、先端側には剛性の大きな重錘部を、中間部には可撓
性を有する可撓部を、それぞれ設けてなる片持梁と、こ
の片持梁の中間部に形成された一対のスリットを跨ぐよ
うにして前記従動部と前記重錘部の前記両側周面にそれ
ぞれ接合された薄肉で可撓性を有し且つ前記スリットに
対応する部位が幅狭に形成された1対の起歪板と、この
1対の起歪板の幅狭なスリット側表層部にひずみを検出
し得るようにしてそれぞれ2枚重ねて添着されたひずみ
ゲージと、を有し、前記重錘部に作用する加速度で前記
片持梁が変形することによって前記起歪板に作用する引
張・圧縮ひずみと、前記起歪板に作用する加速度で前記
起歪板自体が変形することによって生ずる曲げひずみと
を加えて前記ひずみゲージで検出し得るように構成した
ことを特徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a weight unit via a flexible portion provided on a driven portion which moves integrally with an object to be measured. Is supported, and when the driven portion receives acceleration, the weight is displaced relative to the driven portion, and the strain is converted into an electric signal by a strain gauge to detect the acceleration. By forming slits of a certain depth from both sides of the opposing side peripheral surface in the middle part of the beam having a rectangular cross section, a rigidly driven portion is provided at the base end and a rigid driven portion is provided at the distal end. The large weight portion, a flexible portion having a flexible portion in the middle portion, and a cantilever beam provided, respectively, and a pair of slits formed in the middle portion of the cantilever beam so as to straddle. Thin sections respectively joined to the peripheral surfaces of the weight section and the weight section. A pair of strain generating plates having flexibility and a portion corresponding to the slit formed narrow, and strain can be detected in a narrow slit-side surface layer portion of the pair of strain generating plates. In this manner, two strain gauges are attached to each other, and the tensile and compressive strain acting on the strain plate by deforming the cantilever with acceleration acting on the weight portion, The present invention is characterized in that a bending strain caused by deformation of the strain generating plate itself is added by acceleration acting on the strain generating plate, and the strain can be detected by the strain gauge.
【0009】また、上記の目的を達成するために、請求
項2に記載の発明は、被測定対象に付随して一体的に運
動する従動部に可撓部を介して重錘が支持され、前記従
動部が加速度を受けたとき前記重錘がその従動部に対し
相対変位するときのひずみをひずみゲージにより電気信
号に変換して当該加速度の検出を行う方式の加速度変換
器において、矩形状断面を呈する梁の中間部に、前記梁
の一方の側面から他方の側面に達する一対の貫通孔をそ
れぞれ形成することで、基端側には剛性の大きな従動部
を、先端側には剛性の大きな重錘部を、前記梁の中間部
における板厚方向中心部には可撓性を有する可撓部を、
前記梁の板厚方向端部には前記可撓部よりも薄肉で可撓
性を有する1対の起歪部を、それぞれ設けてなる片持梁
と、上記1対の起歪部の前記矩形状貫通孔側表層部にひ
ずみを検出し得るようにしてそれぞれ添着された少なく
とも1対のひずみゲージと、を有し、前記重錘部に作用
する加速度で前記片持梁が変形することによって前記起
歪部に作用する引張・圧縮ひずみと、前記起歪部に作用
する加速度で前記起歪部自体が変形することによって生
ずる曲げひずみとを加えて前記ひずみゲージで検出し得
るように構成したことを特徴とするものである。According to another aspect of the present invention, a weight is supported via a flexible portion on a driven portion that moves integrally with the object to be measured. In an acceleration converter of a type in which a strain when the weight is relatively displaced with respect to the driven part when the driven part receives acceleration is converted into an electric signal by a strain gauge and the acceleration is detected, a rectangular cross section is used. By forming a pair of through-holes extending from one side surface to the other side surface of the beam at an intermediate portion of the beam, a driven portion having high rigidity is provided at the base end and a rigid driven portion is provided at the distal end side. A weight portion, a flexible portion having flexibility at a central portion in the plate thickness direction at an intermediate portion of the beam,
At the end in the thickness direction of the beam, a pair of strain-generating portions each having a smaller thickness and flexibility than the flexible portion are provided, and the rectangular shape of the pair of strain-generating portions is provided. At least one pair of strain gauges respectively attached to the shape through-hole side surface layer so that strain can be detected, and the cantilever is deformed by acceleration acting on the weight portion. The strain gauge is configured to be able to detect a tensile / compressive strain acting on the strain-generating portion and a bending strain caused by the deformation of the strain-generating portion itself by an acceleration acting on the strain-generating portion. It is characterized by the following.
【0010】[0010]
【作用】上記のように構成された加速度変換器は、片持
梁の中間部に形成された可撓部が梁のヒンジの機能を果
たし、被測定対象から従動部を介して加速度を受けたと
き、可撓部に集中的に曲げひずみが発生する。しかし、
この可撓部を設けるべく形成された相対する一対のスリ
ットを跨ぐようにして従動部と重錘部の両側周面にそれ
ぞれ接合された一対の起歪板は、上記梁の曲げを阻止す
るように機能し、一方の起歪板は引張力を受け、他方の
起歪板は圧縮力を受けて、それぞれ引張ひずみまたは圧
縮ひずみを生じる。In the acceleration converter constructed as described above, the flexible portion formed in the intermediate portion of the cantilever beam functions as a beam hinge and receives acceleration from the object to be measured via the driven portion. At this time, bending strain is intensively generated in the flexible portion. But,
The pair of strain plates, which are joined to the peripheral portions on both sides of the driven portion and the weight portion so as to straddle a pair of opposed slits formed to provide the flexible portion, respectively, prevent bending of the beam. One strain plate receives a tensile force and the other strain plate receives a compressive force to generate tensile strain or compressive strain, respectively.
【0011】一方、この起歪板には、これらの引張・圧
縮ひずみが発生するだけでなく、起歪板に作用する加速
度で起歪板自体が弯曲状に変形することによって生ずる
曲げひずみも発生する。On the other hand, not only these tensile and compressive strains are generated in the strain-generating plate, but also bending strain is generated due to the deformation of the strain-generating plate itself by the acceleration acting on the strain-generating plate. I do.
【0012】そこで、1対の起歪板の内側または対向
面、換言すれば起歪板のスリット側表層部に2枚重ねて
添着されたひずみゲージには、上記の従動部と重錘間の
間隙の増減に起因した引張ひずみまたは圧縮ひずみだけ
でなく、起歪板自体が加速度を受けて弯曲する曲げひず
みとが併せて加わったものを検出することとなり、ひず
み出力を大幅に増大させることができるのである。[0012] Therefore, two strain gauges, which are attached to the inside or the opposing surfaces of the pair of strain generating plates, in other words, on the slit side surface portion of the strain generating plate, are provided between the driven portion and the weight. Not only tensile strain or compressive strain due to the increase or decrease of the gap, but also bending strain that the flexure plate itself is bent by receiving acceleration is added, and the strain output can be greatly increased. You can.
【0013】また、片持梁の中間部に、梁の一方の側面
から他方の側面に達する一対の貫通孔を形成すること
で、前記梁の板厚方向(加速度印加方向)中心部に設け
られた可撓部も、ヒンジの機能を果たし、被測定対象か
ら従動部を介して加速度を受けたとき、可撓部に集中的
に曲げひずみが発生する。Further, a pair of through holes extending from one side surface of the beam to the other side surface are formed at an intermediate portion of the cantilever, so that the beam is provided at the center of the beam in the thickness direction (acceleration application direction). The flexible portion also functions as a hinge, and when receiving acceleration from the measured object via the driven portion, bending strain is intensively generated in the flexible portion.
【0014】そして、前記梁の板厚方向端部に一体に設
けられた1対の起歪部も、上記梁の曲げを阻止するよう
に機能し、一方の起歪部は引張力を受け、他方の起歪部
は圧縮力を受けて、それぞれ引張ひずみまたは圧縮ひず
みを生じる。一方、この起歪部には、これらの引張・圧
縮ひずみが発生するだけでなく、起歪部に作用する加速
度で起歪部自体が弯曲状に変形することによって生ずる
曲げひずみも発生する。[0014] A pair of strain-generating portions integrally provided at the ends in the thickness direction of the beam also function to prevent bending of the beam, and one of the strain-generating portions receives a tensile force. The other strain-generating portion receives a compressive force and generates a tensile strain or a compressive strain, respectively. On the other hand, not only these tensile and compressive strains are generated in the strain-generating portion, but also bending strain is generated due to the deformation of the strain-generating portion itself due to the acceleration acting on the strain-generating portion.
【0015】そこで、1対の起歪部の内側または対向
面、換言すれば起歪部のスリット側表層部に添着された
ひずみゲージには、上記の従動部と重錘間の間隙の増減
に起因した引張ひずみまたは圧縮ひずみだけでなく、起
歪部自体が加速度を受けて弯曲する曲げひずみとが併せ
て加わったものを検出することとなり、ひずみ出力を大
幅に増大させることができるのである。Therefore, the strain gauge attached to the inside or the opposing surfaces of the pair of strain-generating portions, in other words, the strain gauge attached to the slit-side surface portion of the strain-generating portion, is used to increase or decrease the gap between the driven portion and the weight. Not only the tensile strain or the compressive strain caused but also the bending strain which is caused by the strained portion itself to be curved by the acceleration is detected, and the strain output can be greatly increased.
【0016】[0016]
【実施例】以下、本発明の実施例につき、添付図面を参
照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明に係る加速度
変換器の全体構成を模式的に示す側断面図、図2は、同
実施例の作用を説明するために、ケーシングを除去した
状態の加速度変換器の構成を模式的に示す側断面図、図
3は、図1の実施例における片持梁の可撓部と起歪板と
ひずみゲージの関係を示す断面図、図4は、図1の実施
例の構成を示す斜視図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a side sectional view schematically showing the entire configuration of the acceleration converter according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing the configuration of the acceleration converter in a state where a casing is removed in order to explain the operation of the embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a relationship between a flexible portion of a cantilever, a strain plate, and a strain gauge in the embodiment of FIG. 1, and FIG. 4 is a configuration of the embodiment of FIG. FIG.
【0017】また、図5は、図4に示す実施例に使用さ
れている下側の起歪板とこれに積層される2枚のひずみ
ゲージとの関係を示す分解斜視図、図6は、図1〜図5
に示した実施例の起歪板に添着されたひずみゲージをも
って組まれたホイートストンブリッジ回路の構成を示す
回路図である。FIG. 5 is an exploded perspective view showing the relationship between the lower strain plate used in the embodiment shown in FIG. 4 and two strain gauges laminated thereon, and FIG. 1 to 5
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a Wheatstone bridge circuit assembled with a strain gauge attached to a strain plate of the embodiment shown in FIG.
【0018】図1において、加速度変換器のケーシング
1は、四角柱状の筒体に形成され、そのケーシング1の
一面側(図1においては被測定対象2の壁面にねじ止め
などの固定手段(図示せず)によって取付けられる。上
記ケーシング1の内周壁には、片持梁3の基端、すなわ
ち従動部3aの基端が、図示は省略したが、ねじ止め、
溶接、その他の固定手段により強固に固着されている。In FIG. 1, a casing 1 of the acceleration converter is formed in a quadrangular cylindrical body, and one surface side of the casing 1 (in FIG. 1, fixing means such as a screw on the wall surface of the object 2 to be measured). On the inner peripheral wall of the casing 1, a base end of the cantilever 3, that is, a base end of the driven portion 3a is screwed, although not shown.
It is firmly fixed by welding or other fixing means.
【0019】上記片持梁3の形成方法は、矩形状断面を
呈する梁の中間部に、相対する側周面(図1において
は、上面および下面)から一定深さのスリット3b,3
cを形成することで梁の厚み方向の中心部に所定の肉厚
hの可撓部3dを設け、その可撓部3dより先端側(自
由端側)に重錘部3eを設けるようにしている。The method of forming the cantilever 3 is as follows. The slits 3b, 3 having a certain depth from opposing side peripheral surfaces (the upper surface and the lower surface in FIG. 1) are formed in the middle of the beam having a rectangular cross section.
By forming c, a flexible portion 3d having a predetermined thickness h is provided at the center in the thickness direction of the beam, and a weight portion 3e is provided on the tip side (free end side) of the flexible portion 3d. I have.
【0020】すなわち、可撓部3dは、薄肉で可撓性を
有し、従動部3aに加速度が加えられたとき、ヒンジの
機能を有するようになり、従動部3aと重錘部3eと
は、可撓部3dに比べて充分に厚肉であり、剛性が大き
く実質的に加速度を受けても撓まないようになってお
り、特に重錘部3eは、その質量が加速度変換器の固有
振動数を決める要素であると共に加速度検出感度を決め
る要素になる。That is, the flexible portion 3d is thin and flexible, and has a hinge function when acceleration is applied to the driven portion 3a, so that the driven portion 3a and the weight 3e are separated from each other. And the flexible portion 3d is sufficiently thicker than the flexible portion 3d, has high rigidity, and does not bend even when substantially subjected to acceleration. It is an element that determines the frequency and also an element that determines the acceleration detection sensitivity.
【0021】片持梁3の中間部に形成された一対のスリ
ット3b,3cを跨ぐ(橋絡する)ようにして従動部3
aと重錘部3eの上記両側周面にばね材、例えばベリリ
ウム銅、リン青銅等の合金材でなる帯板状の起歪板4お
よび5がそれぞれ接着、溶着、螺着、その他の手段によ
り、強固に接合されている。The driven part 3 is set so as to straddle (bridge) a pair of slits 3b and 3c formed in an intermediate part of the cantilever 3.
a and spring members, for example, strip-shaped strain-generating plates 4 and 5 made of an alloy material such as beryllium copper and phosphor bronze are bonded, welded, screwed, and other means to the above-mentioned peripheral surfaces of the weight 3e. , Are firmly joined.
【0022】つまり、これら起歪板4,5は、その板面
が可撓部3dの板面と、無負荷時(加速度が印加されな
い状態のとき)においては平行な状態に設定してある。
この起歪板4および5は、スリット3b,3cに対応す
る部分を、例えば、ひずみゲージが1枚添着できる程度
の幅狭に形成してある。In other words, the plate surfaces of the strain plates 4 and 5 are set in parallel with the plate surface of the flexible portion 3d when no load is applied (when no acceleration is applied).
In the strain plates 4 and 5, portions corresponding to the slits 3b and 3c are formed narrow, for example, so that one strain gauge can be attached.
【0023】起歪板4および5のスリット3bおよび3
cに面する各表層部、すなわち可撓部3dを間に挟んで
相対向する内側の面の各表層部には、図4において破線
で示すように、各2枚のひずみゲージSG1,SG2お
よび図には現われていないSG3,SG4が接着、CV
D等の科学蒸着、またはスパッタリング等の物理的蒸着
手段により2枚重ねて添着されている。The slits 3b and 3 of the strain plates 4 and 5
As shown by broken lines in FIG. 4, each of the two surface strain portions SG1 and SG2 is provided on each surface layer portion facing c, that is, each surface layer portion on the inner surface opposed to each other with the flexible portion 3d interposed therebetween. SG3, SG4 not shown in the figure are bonded, CV
The two layers are attached by chemical vapor deposition such as D or physical vapor deposition means such as sputtering.
【0024】このひずみゲージSG1〜SG4は、図4
にその概略形状を示すように、片持梁3の長手方向に沿
うようにして受感軸が向けられて各2枚、起歪板4,5
に二段積み重ねられるように、その受感部がスリット3
b,3cに臨む部分の中心部に位置するようにして添着
されている。The strain gauges SG1 to SG4 are shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the sensing axes are directed along the longitudinal direction of the cantilever 3 so that the two plates,
The sensing part is slit 3 so that
It is attached so as to be located at the center of the portion facing b and 3c.
【0025】ひずみゲージSG1〜SG4が起歪板4,
5に直接蒸着、融着等される場合には、本実施例の場
合、起歪板4,5が導体(Cu合金)であることから、
適宜な手段、例えば、SiO2 被膜のような絶縁被膜を
予め起歪板4,5表面に形成しておく必要がある。The strain gauges SG1 to SG4 are
In the case of this embodiment, since the strain plates 4 and 5 are made of a conductor (Cu alloy) in the case of vapor deposition, fusion, etc.
It is necessary to form an appropriate means, for example, an insulating film such as a SiO 2 film on the surfaces of the strain generating plates 4 and 5 in advance.
【0026】これらのひずみゲージSG1〜SG4の各
ゲージタブには、ゲージリードの一端がそれぞれ接続さ
れ、そのゲージリードの各他端は、ゲージ端子、リード
線等を介して加速度を計測する計測機器に導かれるが、
加速度変換器の内部またはその近傍において、起歪板4
上に添着されたひずみゲージSG1とSG2は、図6に
示すように相対向する対辺に、また起歪板5上に添着さ
れた他のひずみゲージSG3とSG4は、これと隣り合
う対辺にそれぞれ接続されホイートストンブリッジ回路
(以下「ブリッジ回路」と略称する)が構成される。One end of a gauge lead is connected to each of the gauge tabs of the strain gauges SG1 to SG4, and the other end of the gauge lead is connected to a measuring device for measuring acceleration via a gauge terminal, a lead wire, or the like. Led,
Inside or near the acceleration transducer, the strain plate 4
As shown in FIG. 6, the strain gauges SG1 and SG2 attached on the upper side are opposite to each other, and the other strain gauges SG3 and SG4 attached on the strain generating plate 5 are on opposite sides adjacent thereto. Are connected to form a Wheatstone bridge circuit (hereinafter abbreviated as “bridge circuit”).
【0027】また、図示は省略したが、ブリッジ回路の
初期不平衡調整や温度補償をするための外部抵抗等がブ
リッジ回路に付加されるようになっている。Although not shown, an external resistor or the like for adjusting the initial imbalance of the bridge circuit and for compensating for the temperature is added to the bridge circuit.
【0028】次に、上述のように構成された加速度変換
器の動作について説明する。加速度変換器は、そのケー
シング1が被測定対象2にねじ止め、その他の手段によ
り強固に固定されているものとする。この状態で被測定
対象2の振動、衝撃等によって、例えば図2に示すよう
に慣性力Fが片持梁3に作用すると、重錘部3eがケー
シング1に対して相対的に変位し、可撓部3dを撓ませ
ると共に、上、下一対の起歪板4および5の幅狭部を図
2に示すように撓ませる。Next, the operation of the acceleration converter configured as described above will be described. It is assumed that the acceleration converter has its casing 1 screwed to the measured object 2 and firmly fixed by other means. In this state, when the inertial force F acts on the cantilever 3 as shown in FIG. 2, for example, due to vibration or impact of the measured object 2, the weight 3e is relatively displaced with respect to the casing 1, and While bending the bending portion 3d, the narrow portions of the pair of upper and lower strain plates 4 and 5 are bent as shown in FIG.
【0029】このとき上側の起歪板4は、スリット3b
の開口端(上端)が開くように変形するために引張力を
受けて伸張すると共に、起歪板4自身に加速度が作用す
ることにより図2に示すように、スリット3b側(内面
側または下面側)に膨出するように撓むために、起歪板
4の反スリット側(外面側または上面側)においては、
圧縮ひずみを生じ、スリット3b側においては引張ひず
みを生じることになる。At this time, the upper strain plate 4 is provided with the slit 3b.
As shown in FIG. 2, when the opening end (upper end) is deformed so that the opening end (upper end) is opened, it is subjected to a pulling force and acceleration is applied to the strain generating plate 4 itself, as shown in FIG. Side), on the anti-slit side (outer side or upper side) of the strain plate 4,
A compressive strain is generated, and a tensile strain is generated on the slit 3b side.
【0030】また、下側の起歪板5は、スリット3cの
開口端が閉じるように変形するために圧縮力を受けて圧
縮されると共に起歪板5自身に加速度が作用することに
より図2に示すように、スリット3cとは反対側(外面
側または下面側)に膨出するように撓むために、起歪板
5のスリット3c側においては圧縮ひずみを生じ、スリ
ット3cとは反対側(外面側または下面側)において
は、引張ひずみを生じることになる。The lower strain plate 5 is compressed by receiving a compressive force to deform so that the opening end of the slit 3c closes, and acceleration is applied to the strain plate 5 itself, as shown in FIG. As shown in FIG. 5, since the flexure plate 5 bends to the side opposite to the slit 3c (the outer surface side or the lower surface side), a compressive strain is generated on the slit 3c side of the strain generating plate 5, and the side opposite to the slit 3c (the outer surface). Side or the lower surface side), tensile strain occurs.
【0031】従って、起歪板4のスリット3b側の表層
部に重ねて添着された2枚のひずみゲージSG1とSG
2は、重錘部3eに作用する加速度で片持梁3が図2に
示すように変形し、スリット3bの開口端(上端)の広
がりによる引張ひずみと、起歪板4に作用する加速度で
起歪板4自体が下方に膨出する曲りによる引張ひずみと
を検出して、その抵抗値を大きく増大する。Therefore, two strain gauges SG1 and SG1, which are superimposed and attached to the surface layer on the slit 3b side of the strain plate 4,
2 is the acceleration acting on the weight 3e, the cantilever 3 is deformed as shown in FIG. 2, the tensile strain caused by the spread of the opening end (upper end) of the slit 3b, and the acceleration acting on the strain generating plate 4 The tensile strain due to the bending of the strain generating plate 4 itself swelling downward is detected, and the resistance value is greatly increased.
【0032】一方、起歪板5のスリット3c側の表層部
に重ねて添着された2枚のひずみゲージSG3、SG4
は、重錘部3eに作用する加速度で片持梁3が図2に示
すように変形し、スリット3cの開口端(下端)が狭ま
ることによる圧縮ひずみと、起歪板5に作用する加速度
で起歪板5自体が下方に膨出する曲りによる圧縮ひず
み、とを検出して、その抵抗値を大きく減少する。On the other hand, two strain gauges SG3 and SG4 superimposed and attached to the surface layer on the slit 3c side of the strain plate 5
2, the cantilever 3 is deformed by the acceleration acting on the weight 3e as shown in FIG. 2, and the compression strain caused by the narrowing of the opening end (lower end) of the slit 3c and the acceleration acting on the strain generating plate 5 Compressive strain caused by bending of the strain-generating plate 5 itself swelling downward is detected, and the resistance value is greatly reduced.
【0033】以上述べてきた動作説明は、ケーシング1
に上方向に加速度が印加された場合のものであるが、反
対に下方向に加速度が印加された場合には、重錘部3e
が慣性力により可撓部3dをヒンジとして上方に相対的
に変位するため、起歪板4のスリット3b側表層面に添
着されたひずみゲージSG1,SG2の抵抗値は、上述
したとは逆に大きく減少し、起歪板5のスリット3c側
の表層面に添着されたひずみゲージSG3,SG4の抵
抗値は、大きく増大することは容易に理解されるところ
である。The explanation of the operation described above is based on the case 1
In the case where acceleration is applied in the upward direction, the weight portion 3e is applied when acceleration is applied in the downward direction.
Is relatively displaced upward by the inertia force using the flexible portion 3d as a hinge, so that the resistance values of the strain gauges SG1 and SG2 attached to the surface of the strain-generating plate 4 on the side of the slit 3b are opposite to those described above. It is easily understood that the resistance value of the strain gauges SG3 and SG4 attached to the surface of the strain generating plate 5 on the side of the slit 3c greatly decreases and greatly increases.
【0034】因に、上記実施例とは異なり、上側の起歪
板4のスリット3bとは反対側(上面側)にひずみゲー
ジを添着した場合には、片持梁3が図2のように変形し
たとすると、従動部3aと重錘部3eとの間の表層部の
間隔が離れることによって起歪板4には引張力が作用し
て引張ひずみを生ずるが、起歪板4自体が加速度を受け
て変形することにより反スリット側の表層部は、圧縮ひ
ずみを生ずるので、両者が互いに相殺し合って、結果的
に小さな引張ひずみのみをひずみゲージが検出すること
になるから、ひずみ出力が大幅に減少し、S/N比が悪
化するという不利がある。In contrast to the above embodiment, when a strain gauge is attached to the upper strain plate 4 on the side opposite to the slit 3b (upper side), the cantilever 3 is moved as shown in FIG. If it is deformed, a tensile force acts on the strain generating plate 4 due to the separation of the surface layer between the driven portion 3a and the weight portion 3e, and a tensile strain is generated. As a result, the surface layer on the side opposite to the slit generates a compressive strain, and the two cancel each other out, resulting in the strain gauge detecting only a small tensile strain. There is a disadvantage that it is greatly reduced and the S / N ratio is deteriorated.
【0035】また、同様に、上記実施例とは異なり下側
の起歪板5のスリット3cとは反対側(下面側)にひず
みゲージを添着した場合には、片持梁3が図2のように
変形したとすると、従動部3aと重錘部3eとの間の表
層部の間隔が接近することによって起歪板5には圧縮力
が作用して圧縮ひずみを生ずるが、起歪板5自体が加速
度を受けて変形することにより反スリット側の表層部
は、引張ひずみを生ずるので、両者が互いに相殺し合っ
て、結果的には、小さな圧縮ひずみのみを、ひずみゲー
ジが検出することになるから、ひずみ出力が大幅に減少
し、S/N比が悪化するという不利がある。Similarly, when a strain gauge is attached to the lower side of the strain generating plate 5 on the opposite side (lower side) to the slit 3c, unlike the above-described embodiment, the cantilever 3 of FIG. If such deformation occurs, a compression force acts on the strain-generating plate 5 due to the closeness of the surface layer between the driven portion 3a and the weight portion 3e, and a compressive strain is generated. The surface layer on the opposite side of the slit generates tensile strain due to its own deformation due to acceleration, so the two cancel each other out, resulting in the strain gauge detecting only a small compressive strain. Therefore, there is a disadvantage that the distortion output is greatly reduced and the S / N ratio is deteriorated.
【0036】上述してきた実施例は、出力感度を大幅に
増大させるために案出されたもので、その特徴とすると
ころは、第1に、上、下1対の起歪板4および5のスリ
ット3bおよび3cに対応する部分を、ひずみゲージが
1枚添着できる程度の幅狭に形成してあること、第2に
は、ひずみゲージSG1とSG2およびSG3とSG4
を二段に積み重ねるようにして起歪板4および5の各ス
リット3bおよび3c側に添着してあることにある。The above-described embodiment has been devised in order to greatly increase the output sensitivity. The feature of the embodiment is that firstly, the pair of upper and lower strain plates 4 and 5 The portions corresponding to the slits 3b and 3c are formed narrow enough to allow one strain gauge to be attached. Second, the strain gauges SG1 and SG2 and SG3 and SG4
Are attached to the respective slits 3b and 3c sides of the strain plates 4 and 5 so as to be stacked in two stages.
【0037】このように各起歪板4および5の中間部を
幅狭に形成し且つひずみゲージSG1,SG2およびS
G3,SG4を二枚積層させることによって、合理的に
如何に大きなひずみ出力を取り出せるかについて、説明
する。As described above, the intermediate portion between the strain generating plates 4 and 5 is formed to be narrow and the strain gauges SG1, SG2 and SG
How the large strain output can be rationally obtained by stacking two G3s and SG4s will be described.
【0038】図3は、図1のX−X線矢視方向断面図で
あり、片持梁の従動部と起歪板とひずみゲージの関係を
表わしている。同図において、bは可撓部3dの幅、h
は可撓部3dの厚み、Hは上、下の起歪板4,5間の間
隔、tは1対の起歪板4,5の厚みである。FIG. 3 is a sectional view taken along line XX of FIG. 1 and shows the relationship between the follower of the cantilever, the strain plate, and the strain gauge. In the figure, b is the width of the flexible portion 3d, h
Is the thickness of the flexible portion 3d, H is the distance between the upper and lower strain plates 4 and 5, and t is the thickness of the pair of strain plates 4 and 5.
【0039】この図3を参照して加速度変換器のひずみ
出力を増大させ得る要素を検討すると、起歪板4,5の
表層部のひずみ量をε、横断面の中立軸からH/2の距
離の点における引張・圧縮応力をσ、縦弾性係数をE、
横断面の中立軸に関する断面二次モーメントをI、加え
られる曲げモーメントをMとしたとき、Referring to FIG. 3, when examining factors that can increase the strain output of the acceleration transducer, the strain amount of the surface layers of the strain plates 4 and 5 is set to ε, and H / 2 from the neutral axis of the cross section. The tensile and compressive stress at the distance point is σ, the longitudinal elastic modulus is E,
Assuming that the secondary moment of area about the neutral axis of the cross section is I and the bending moment applied is M,
【0040】ひずみεと応力σと縦弾性係数(ヤング
率)Eとの関係は、 ε=σ/E であり、応力σと曲げモーメントMと、断面二次モーメ
ントIとの関係は、 σ=(M/I)y であり、断面二次モーメントIは、 I=(bh3/12 )+2[(bt3 /12)+{(H
+t)/2}2 bt] である。The relationship between the strain ε, the stress σ, and the modulus of longitudinal elasticity (Young's modulus) E is ε = σ / E, and the relationship between the stress σ, the bending moment M, and the second moment of area I is σ = σ / E (M / I) is y, the second moment I are, I = (bh 3/12 ) +2 [(bt 3/12) + {(H
+ T) / 2 ^ 2 bt].
【0041】上記の式からは、ひずみ量εを増大させる
ためには、断面二次モーメントIを小さくすればよいか
ら、図3の可撓部3dと起歪板4,5の幅bと起歪板
4,5の厚みtと可撓部3dの厚みhを小さくすればよ
いと考えられる。 このうち、可撓部3dの厚みhを
減らした場合、固有振動数の低下が大きいという点で問
題があり、むしろ、起歪板4,5の厚みtを減らす方が
固有振動数の低下がそれ程大きくないことが判明した。
しかしながら、起歪板4,5には、片持梁3の補強をす
るという機能を持たせる必要から、あまり薄肉化するこ
とができない。From the above equation, it is sufficient to reduce the second moment of area I in order to increase the strain ε. Therefore, the width b of the flexible portion 3 d and the width b of the strain plates 4 and 5 shown in FIG. It is considered that the thickness t of the strain plates 4 and 5 and the thickness h of the flexible portion 3d may be reduced. Of these, when the thickness h of the flexible portion 3d is reduced, there is a problem in that the natural frequency is greatly reduced. Rather, the reduction in the thickness t of the strain plates 4 and 5 causes a reduction in the natural frequency. It turned out not to be so big.
However, since the strain plates 4 and 5 need to have a function of reinforcing the cantilever 3, they cannot be made very thin.
【0042】次に、ひずみ出力を増大させる有効な手段
として、起歪板4,5の幅bを減少させる途があるが、
ひずみゲージは一定の幅寸法に制約があるため、ひずみ
ゲージを2枚並列状に添着しようとすると、上記幅b
は、自ずと制限があり、この方法にもひずみ量増大効果
の限界がある。Next, as an effective means for increasing the strain output, there is a way to reduce the width b of the strain plates 4, 5.
Since the strain gauge has a certain width limit, if two strain gauges are to be attached in parallel, the width b
Is naturally limited, and this method also has a limit on the effect of increasing the amount of strain.
【0043】そこで、起歪板4,5の補強効果を維持さ
せつつひずみ量を増大させる最も有効な方策が、図1〜
図6に示す実施例のように、起歪板4,5にくびれを設
けてひずみゲージ1枚が添着できる程度まで幅狭とし
て、その部分に2枚のひずみゲージSG1とSG2およ
びSG3とSG4を重ねて添着して積層化する方法であ
る。The most effective measure for increasing the amount of strain while maintaining the reinforcing effect of the strain plates 4, 5 is shown in FIGS.
As in the embodiment shown in FIG. 6, two strain gauges SG1 and SG2 and SG3 and SG4 are provided with constrictions in the strain generating plates 4 and 5 so as to be narrow enough to allow one strain gauge to be attached. This is a method of laminating by overlapping and attaching.
【0044】このように上述した実施例によれば、第1
に、可撓部3dの表面にひずみゲージを2枚並列状に添
着した場合に比べ、より大きなひずみ出力が得られるば
かりでなく、可撓性を有する薄肉の起歪板4,5をスリ
ット3b,3cを跨ぐようにして橋絡すると共に、スリ
ット3b,3cに対応する中央部近傍を幅狭に形成する
ように構成としたから、片持梁3を効果的に補強するこ
とができ、比較的小形でありながら堅牢で固有振動数を
低下させずに高感度の加速度変換器を提供することがで
きる。According to the embodiment described above, the first
In addition, not only can a larger strain output be obtained as compared with the case where two strain gauges are attached in parallel on the surface of the flexible portion 3d, but also the thin thin strain plates 4 and 5 having flexibility are formed by slits 3b. , 3c, and bridging, and the central portion corresponding to the slits 3b, 3c is formed to be narrow, so that the cantilever 3 can be effectively reinforced. It is possible to provide a highly compact acceleration converter that is compact and robust without lowering the natural frequency.
【0045】第2に、起歪板4,5を補強板として機能
させるだけでなく、ひずみゲージSG1〜SG4を表面
側、すなわち、スリット3b,3cとは反対側に添着し
た場合に比べ、起歪板4,5に作用する加速度で起歪板
4,5自体が変形することによって生ずる曲げひずみに
相当する引張ひずみおよび圧縮ひずみを加えて検出する
ものであるから、同じゲージ感度(ゲージ率)の場合、
より高い感度が得られ、また、重錘部3eの重量を調整
すれば、同じ感度でも高い共振周波数(固有振動数)が
得られる加速度変換器を提供することができる。Second, not only do the strain plates 4 and 5 function as reinforcing plates, but also the strain gauges SG1 to SG4 are attached to the front side, that is, the side opposite to the slits 3b and 3c. Since the tensile strain and the compressive strain corresponding to the bending strain caused by the deformation of the strain generating plates 4 and 5 by the acceleration acting on the strain plates 4 and 5 are added and detected, the same gauge sensitivity (gauge rate) is obtained. in the case of,
If a higher sensitivity is obtained and the weight of the weight 3e is adjusted, an acceleration converter that can obtain a high resonance frequency (natural frequency) even with the same sensitivity can be provided.
【0046】第3に、ひずみゲージとして半導体ゲージ
を用いなくても上述したように2枚のひずみゲージを重
ねて添着することで、高いひずみ感度を得るように構成
したから、半導体ゲージに比べ温度補償が容易であり、
半導体ゲージのように脆弱でないから割れたり、剥離し
にくく、その分、組立作業が容易化されると共にイニシ
ャル設定値がずれにくいという利点が得られると共に、
半導体ゲージは一般的に厚肉であるため、本実施例のよ
うに構成した場合、半導体ゲージが添着された起歪板に
加速度が作用しても起歪板が図2に示すように膨出状の
変形を示さず、従って、ひずみ感度を向上させることは
できないが、箔また線ひずみゲージあるいは蒸着により
成膜されたひずみゲージを用いることで、上記第1の効
果を奏し得る加速度変換器を提供することができる。Third, since a high strain sensitivity is obtained by superposing and attaching two strain gauges as described above without using a semiconductor gauge as the strain gauge, the temperature is higher than that of the semiconductor gauge. Compensation is easy,
Since it is not brittle like a semiconductor gauge, it is not easily broken or peeled off, which makes it easier to assemble and has the advantage that initial set values are less likely to shift.
Since the semiconductor gauge is generally thick, when configured as in this embodiment, even if acceleration is applied to the strain-generating plate to which the semiconductor gauge is attached, the strain-generating plate bulges as shown in FIG. Although it does not show a deformation of the shape, it is not possible to improve the strain sensitivity, but by using a foil or a linear strain gauge or a strain gauge formed by vapor deposition, an acceleration transducer capable of exhibiting the first effect is provided. Can be provided.
【0047】尚、本発明は、上述し且つ図面に示した実
施例にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲内で種々の変形実施をすることができる。例え
ば、また、上述した実施例では、起歪板にひずみゲージ
を添着しているが、起歪板に直接スパッタリングなどの
物理蒸着、またはCVD等の化学蒸着によってゲージ素
子パターン被膜を添着する場合も、本発明の適用範囲に
入るものである。The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above-described embodiment, a strain gauge is attached to the strain plate, but a gauge element pattern film may be directly attached to the strain plate by physical vapor deposition such as sputtering or chemical vapor deposition such as CVD. , Within the scope of the present invention.
【0048】また、ひずみゲージは、起歪板1枚につ
き、2枚添着する場合に限らず、1枚また3枚以上であ
ってもよい。また、上述した実施例においては、起歪板
4,5を片持梁3と別体に構成しているが、両者を一体
に構成するようにしてもよい。The number of strain gauges is not limited to two when one strain-generating plate is attached, and one or three or more strain gauges may be used. Further, in the above-described embodiment, the strain plates 4 and 5 are formed separately from the cantilever 3, but they may be formed integrally.
【0049】即ち、図7に示すように、断面矩形状の片
持梁6の中間部に、スリットを形成する代りに、一方の
側面から他方の側面に達する一対の矩形状貫通孔6bお
よび6cを穿設することで、梁の板厚方向、つまり加速
度の印加方向中心部には可撓性を有する可撓部6dを、
また梁の板厚方向端部には可撓部6dよりも薄肉で可撓
性を有する上下一対の起歪部6f,6gを設けるように
してもよい。That is, as shown in FIG. 7, a pair of rectangular through holes 6b and 6c extending from one side to the other side instead of forming a slit in the intermediate portion of the cantilever 6 having a rectangular cross section. By drilling, a flexible portion 6d having flexibility is provided in the thickness direction of the beam, that is, in the center of the acceleration application direction,
Further, a pair of upper and lower strain generating portions 6f and 6g which are thinner and more flexible than the flexible portion 6d may be provided at the end of the beam in the thickness direction.
【0050】そして、この変形実施例の場合も、片持梁
6の基端部には剛性の大きな従動部6aを、先端部には
剛性の大きな重錘部6eが、それぞれ設けられることに
なる上記上下一対の起歪部6f,6gの各内側、即ち矩
形状貫通孔6bおよび6c側には、ひずみゲージSG
1,SG2およびSG3,SG4が二枚重ねられて添着
されている。Also in this modified embodiment, a rigid rigid follower 6a is provided at the base end of the cantilever 6 and a rigid weight 6e is provided at the distal end thereof. A strain gauge SG is provided inside each of the pair of upper and lower strain generating portions 6f and 6g, that is, on the sides of the rectangular through holes 6b and 6c.
SG1, SG2, SG3, and SG4 are superimposed and attached.
【0051】ただし、ひずみゲージSG1,SG2およ
びSG3,SG4は、二枚重ね合わせずに、起歪部6
f,6gに並列状に各2枚ずつ添着するようにしてもよ
い。また、各起歪部6f,6gは、図7に示すように、
可撓部6dと同じ幅とせずに、図4に示すように、ひず
みゲージが一枚貼れる程度の幅狭に形成するほうが、高
感度でしかも共振周波数の高いものが得られる。また、
貫通孔は、矩形状貫通孔に限らず、長円状貫通孔、長楕
円状貫通孔等であってもよい。However, the strain gauges SG1, SG2 and SG3, SG4 are not superposed on each other,
f, 6g may be attached two by two in parallel. Further, as shown in FIG. 7, each of the strain generating portions 6f and 6g
As shown in FIG. 4, if the width of the flexible portion 6 d is not made the same as that of the flexible portion 6 d but is made narrow enough to allow one strain gauge to be stuck, a high sensitivity and a high resonance frequency can be obtained. Also,
The through-hole is not limited to a rectangular through-hole, and may be an elliptical through-hole, an elliptical through-hole, or the like.
【0052】[0052]
【発明の効果】以上詳述したところより明らかなよう
に、本発明によれば、比較的小型で、固有振動数を低下
させずに高いひずみ感度が得られ、衝撃、振動に対し強
い靱性を有し、組立作業および温度補償が容易で、長期
に亘り安定性を維持し得る加速度変換器を提供すること
ができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, a relatively small size, a high strain sensitivity can be obtained without lowering the natural frequency, and a strong toughness against impact and vibration can be obtained. It is possible to provide an acceleration converter that has easy assembly work and temperature compensation, and can maintain stability for a long period of time.
【図1】本発明に係る加速度変換器の一実施例の構成を
示す側断面図である。FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of an embodiment of an acceleration converter according to the present invention.
【図2】図1に示す実施例の動作を説明するための側断
面図である。FIG. 2 is a side sectional view for explaining the operation of the embodiment shown in FIG. 1;
【図3】図1に示す実施例の可撓部と起歪板とひずみゲ
ージの関係を示す図1のX−X線矢視方向断面図であ
る。FIG. 3 is a sectional view taken along line XX of FIG. 1 showing a relationship among a flexible portion, a strain plate, and a strain gauge of the embodiment shown in FIG.
【図4】図1に示す実施例の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the embodiment shown in FIG.
【図5】図1に示す実施例に使用されている下側の起歪
板とこれに積層される2枚のひずみゲージとの関係を示
す分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view showing a relationship between a lower strain plate used in the embodiment shown in FIG. 1 and two strain gauges laminated thereon.
【図6】本発明に係る加速度変換器に適用されている4
枚のひずみゲージで組まれたホイートストンブリッジ回
路の構成を示す回路図である。FIG. 6 shows 4 applied to the acceleration transducer according to the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a Wheatstone bridge circuit assembled by a single strain gauge.
【図7】本発明に係る加速度変換器の変形実施例の構成
を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a modified example of the acceleration converter according to the present invention.
1 ケーシング 2 被測定対象 3 片持梁 3a 従動部 3b,3c スリット 3d 可撓部 3e 重錘部 4,5 起歪板 6 片持梁 6a 従動部 6b,6c 矩形状貫通孔 6d 可撓部 6e 重錘部 6f,6g 起歪部 SG1〜SG4 ひずみゲージ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casing 2 Object to be measured 3 Cantilever 3a Follower 3b, 3c Slit 3d Flexible part 3e Weight 4,5 Strain-generating plate 6 Cantilever 6a Follower 6b, 6c Rectangular through-hole 6d Flexible part 6e Weight part 6f, 6g Strain generating part SG1 to SG4 Strain gauge
Claims (5)
従動部に可撓部を介して重錘が支持され、前記従動部が
加速度を受けたとき前記重錘がその従動部に対し相対変
位するときのひずみをひずみゲージにより電気信号に変
換して当該加速度の検出を行う方式の加速度変換器にお
いて、 矩形状断面を呈する梁の中間部に、相対する側周面の両
側から一定深さのスリットをそれぞれ形成することで、
基端側には剛性の大きな従動部を、先端側には剛性の大
きな重錘部を、中間部には可撓性を有する可撓部を、そ
れぞれ設けてなる片持梁と、 この片持梁の中間部に形成された一対のスリットを跨ぐ
ようにして前記従動部と前記重錘部の前記両側周面にそ
れぞれ接合された薄肉で可撓性を有し且つ前記スリット
に対応する部位が幅狭に形成された1対の起歪板と、 この1対の起歪板の幅狭なスリット側表層部にひずみを
検出し得るようにしてそれぞれ2枚重ねて添着されたひ
ずみゲージと、 を有し、前記重錘部に作用する加速度で前記片持梁が変
形することによって前記起歪板に作用する引張・圧縮ひ
ずみと、前記起歪板に作用する加速度で前記起歪板自体
が変形することによって生ずる曲げひずみとを加えて前
記ひずみゲージで検出し得るように構成したことを特徴
とする加速度変換器。A weight is supported via a flexible part on a driven part that moves integrally with the object to be measured, and when the driven part receives an acceleration, the weight is moved relative to the driven part. An acceleration transducer that converts the strain at the time of relative displacement into an electric signal by a strain gauge and detects the acceleration is provided. By forming a slit of each,
A cantilever beam having a rigidly driven portion at the base end, a rigid weight portion at the distal end, and a flexible portion having flexibility at an intermediate portion; A thin and flexible portion which is joined to the both peripheral surfaces of the driven portion and the weight portion so as to straddle a pair of slits formed in an intermediate portion of the beam, and a portion corresponding to the slit is provided. A pair of strain plates having a narrow width, and a strain gauge which is superposed and attached to each of the pair of strain plates in such a manner that strain can be detected on a narrow slit-side surface portion of the pair of strain plates. And the tensile and compressive strain acting on the strain plate by the deformation of the cantilever with the acceleration acting on the weight portion, and the strain plate itself by the acceleration acting on the strain plate Bending strain caused by deformation can be added and detected by the strain gauge. Acceleration transducer, characterized in that the sea urchin configuration.
従動部に可撓部を介して重錘が支持され、前記従動部が
加速度を受けたとき前記重錘がその従動部に対し相対変
位するときのひずみをひずみゲージにより電気信号に変
換して当該加速度の検出を行う方式の加速度変換器にお
いて、 矩形状断面を呈する梁の中間部に、前記梁の一方の側面
から他方の側面に達する一対の貫通孔をそれぞれ形成す
ることで、基端側には剛性の大きな従動部を、先端側に
は剛性の大きな重錘部を、前記梁の中間部における板厚
方向中心部には可撓性を有する可撓部を、前記梁の板厚
方向端部には前記可撓部よりも薄肉で可撓性を有する1
対の起歪部を、それぞれ設けてなる片持梁と、 上記1対の起歪部の前記矩形状貫通孔側表層部にひずみ
を検出し得るようにしてそれぞれ添着された少なくとも
1対のひずみゲージと、 を有し、前記重錘部に作用する加速度で前記片持梁が変
形することによって前記起歪部に作用する引張・圧縮ひ
ずみと、前記起歪部に作用する加速度で前記起歪部自体
が変形することによって生ずる曲げひずみとを加えて前
記ひずみゲージで検出し得るように構成したことを特徴
とする加速度変換器。2. A weight is supported via a flexible part on a driven part which moves integrally with the object to be measured, and when the driven part is subjected to acceleration, the weight is moved with respect to the driven part. In an acceleration transducer of a type in which a strain at the time of relative displacement is converted into an electric signal by a strain gauge to detect the acceleration, an intermediate portion of a beam having a rectangular cross section is provided from one side of the beam to the other side. By forming a pair of through holes reaching each other, a rigidly driven portion at the base end side, a weight portion with a large rigidity at the distal end side, and a central portion in the plate thickness direction at an intermediate portion of the beam. A flexible portion having flexibility is provided at the end of the beam in the thickness direction of the beam.
A pair of strain-generating portions, at least one pair of strains respectively attached to the pair of strain-generating portions so that the strain can be detected on the rectangular through-hole-side surface portion of the pair of strain-generating portions. And a tensile / compressive strain acting on the strain-generating portion by deforming the cantilever with an acceleration acting on the weight portion, and a strain-generating strain acting on the strain-generating portion. An acceleration transducer characterized in that it is configured to be able to detect a bending strain caused by deformation of a part itself by the strain gauge.
ージがそれぞれ添着されていることを特徴とする請求項
2記載の加速度変換器。3. The acceleration converter according to claim 2, wherein two strain gauges are attached to each strain generating portion in parallel.
部位が幅狭に形成され、その幅狭な部位に2枚のひずみ
ゲージが重ねて添着されていることを特徴とする請求項
2または3記載の加速度変換器。4. A portion corresponding to the through hole of each strain generating portion is formed to be narrow, and two strain gauges are attached to the narrow portion in an overlapping manner. Item 3. The acceleration converter according to Item 2 or 3.
銅からなり可撓性を有するように薄肉に形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の加速度変換器。5. The acceleration converter according to claim 1, wherein the strain generating plate is made of beryllium copper or phosphor bronze and is formed to be thin so as to have flexibility.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP34654493A JP2939922B2 (en) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | Acceleration transducer |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1993
- 1993-12-21 JP JP34654493A patent/JP2939922B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP2014010021A (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Kyowa Electron Instr Co Ltd | Accelerometer |
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