JP3289542B2 - Vibration sensor - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子を用いた振動
センサに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration sensor using a piezoelectric element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のこの種の振動センサの一例として
図５に示すものがある。この振動センサにおいて圧電素
子４０はケース４１にねじ４２で固定されており、ケー
ス４１が電極４３の一部を兼ねている。また、インピー
ダンス変換回路、増幅回路を実装した基板４４は、振動
センサの取付面ロに対して水平に位置した状態で固定さ
れており、圧電素子４０とはリード線４５で接続されて
いる。また、ケース４１は強度の面から金属切削品（主
にステンレス）が使用されており、その端部には取付ね
じ部４６が形成してある。なお、４７はケーブル、４８
は重りである。2. Description of the Related Art FIG. 5 shows an example of a conventional vibration sensor of this type. In this vibration sensor, the piezoelectric element 40 is fixed to a case 41 with a screw 42, and the case 41 also serves as a part of the electrode 43. Further, the substrate 44 on which the impedance conversion circuit and the amplifier circuit are mounted is fixed in a state of being positioned horizontally with respect to the mounting surface B of the vibration sensor, and is connected to the piezoelectric element 40 by a lead wire 45. The case 41 is made of a metal cut product (mainly stainless steel) from the viewpoint of strength, and has a mounting screw portion 46 formed at an end thereof. 47 is a cable, 48
Is a weight.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
振動センサにあっては、 圧電素子４０が電極４３と共に、ケース４１にねじ止
めされている。 小型化するために基板４４は円形で、振動センサの取
付面ロに対して水平に位置した状態で固定されるので、
ねじ等で簡単に固定することが困難であることから接着
剤での固定になる。 圧電素子４０と基板４４が離れているのでそれらの配
線（リード線４５）が必要になる。However, in the above-described vibration sensor, the piezoelectric element 40 is screwed together with the electrode 43 to the case 41. In order to reduce the size, the substrate 44 is circular, and is fixed in a state of being positioned horizontally with respect to the mounting surface b of the vibration sensor.
Since it is difficult to fix easily with a screw or the like, it is fixed with an adhesive. Since the piezoelectric element 40 and the substrate 44 are separated from each other, their wiring (lead wire 45) is required.
【０００４】以上３つのことから、組立て性が悪くなっ
ていたし、また、前記ケース４１が圧電素子４０の電極
４３を兼ねているのでケース４１と基板回路の電気的絶
縁構成を達成するには二重構造等の複雑な構成にする必
要があるという問題点があった。また、前記ケース４１
を安価な材料で製作すると、取付ねじ部４６が弱くなる
という問題点があった。From the above three points, the assemblability has deteriorated, and since the case 41 also serves as the electrode 43 of the piezoelectric element 40, it is necessary to achieve an electrically insulating configuration between the case 41 and the substrate circuit. There is a problem that a complicated structure such as a heavy structure is required. In addition, the case 41
Is manufactured with an inexpensive material, there is a problem that the mounting screw portion 46 becomes weak.
【０００５】本発明は、上記の問題点を着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、圧電素子の固
定、電子部品の取り付けが自動化でき、配線の手間が省
けるばかりか、基板の固定をねじとリベットカシメで簡
単に行なうことができる振動センサ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-mentioned problems, and has as its object to automate the fixing of the piezoelectric element and the mounting of the electronic components, and not only to save the wiring labor, but also to reduce the wiring work. It is an object of the present invention to provide a vibration sensor that can easily fix the screw with a screw and rivet caulking.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係わる振動センサは、加振されることによ
り電圧を発生させる表面実装型の圧電素子と、この圧電
素子の検出信号のインピーダンスを制御するインピーダ
ンス変換回路と、検出信号を増幅する増幅回路とを一つ
の基板に実装し、この基板を、振動センサ取付面に対し
て垂直に位置させてセンサ本体に設けたことを特徴とす
る。In order to achieve the above object, a vibration sensor according to the present invention comprises a surface mount type piezoelectric element which generates a voltage by being vibrated, and a detection signal of the piezoelectric element. An impedance conversion circuit for controlling impedance and an amplification circuit for amplifying a detection signal are mounted on one substrate, and this substrate is provided on a sensor body so as to be positioned perpendicular to a vibration sensor mounting surface. I do.
【０００７】そして、前記基板が電気的絶縁性を有する
ことが好ましいし、また、前記圧電素子を前記センサ本
体の中心軸上に位置させてもよい。[0007] The substrate preferably has electrical insulation properties, and the piezoelectric element may be located on a central axis of the sensor body.
【０００８】また、前記センサ本体をベースとケースと
で構成し、前記ベースをダイカスト製品にしてこのベー
スにねじ部材をインサート成形により取り付けて取付ね
じ部を形成してもよいし、また、前記ベースに、締付け
工具が装着できる多角形状のフランジ部を設けてもよ
い。Further, the sensor main body may be composed of a base and a case, and the base may be a die-cast product, and a screw member may be mounted on the base by insert molding to form a mounting screw portion. In addition, a polygonal flange portion to which a tightening tool can be attached may be provided.
【０００９】[0009]
【作用】かかる構成により、圧電素子の固定、電子部品
（インピーダンス変換回路及び増幅回路）の取り付けが
自動化でき、配線の手間が省けるばかりか、基板の固定
をねじとリベットカシメで簡単に行なうことができる。With this configuration, the fixing of the piezoelectric element and the mounting of the electronic components (impedance conversion circuit and amplification circuit) can be automated, and the wiring work can be omitted, and the fixing of the substrate can be easily performed by screws and rivet caulking. it can.
【００１０】また、前記基板が電気的絶縁性を有するこ
とから、センサ本体と回路の電気的絶縁構成の達成が容
易にできる。Further, since the substrate has electrical insulation, it is easy to achieve an electrical insulation configuration between the sensor body and the circuit.
【００１１】また、前記圧電素子を前記センサ本体の中
心軸上に位置させることにより、検出精度を向上させる
ことができる。Further, by positioning the piezoelectric element on the central axis of the sensor body, detection accuracy can be improved.
【００１２】また、前記センサ本体をベースとケースと
で構成し、前記ベースをダイカスト製品にしてこのベー
スにねじ部材をインサート成形により取り付けて取付ね
じ部を形成したことにより、前記ベースを安価なダイカ
ストで製作し得るし、取付ねじ部のみを鉄製にすること
が可能になり、強度を確保しながらコストを低減するこ
とができる。Further, the sensor body is composed of a base and a case, and the base is made of a die-cast product, and a screw member is attached to the base by insert molding to form a mounting screw portion. , And only the mounting screw portion can be made of iron, so that the cost can be reduced while securing the strength.
【００１３】また、前記ベースに、締付け工具が装着で
きる多角形状のフランジ部を設けたことにより、モンキ
ースパナのような締付け工具を用いて振動センサの取付
け、取外しができる。Further, by providing a polygonal flange portion to which the tightening tool can be mounted on the base, the vibration sensor can be attached and detached using a tightening tool such as a monkey wrench.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳述
する。図１の（１）は本発明に係わる振動センサの斜視
図、（２）は同振動センサの取付ねじ部側から見た平面
図、図２は図１の（２）のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３
は図１の（２）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図４は本発明
に係わる振動センサの回路ブロック図である。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1A is a perspective view of a vibration sensor according to the present invention, FIG. 2B is a plan view of the vibration sensor viewed from a mounting screw side, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. Cross-sectional view along Fig. 3
Is a sectional view taken along line BB in FIG. 1 (2), and FIG. 4 is a circuit block diagram of a vibration sensor according to the present invention.
【００１５】本発明に係わる振動センサはベース１とケ
ース２とからなるセンサ本体３０を備えており、このベ
ース１は亜鉛ダイカスト製品であり、多角（６角）形状
のフランジ部３とねじ部４と取付部５を有しており、こ
のフランジ部３の中央には鉄製のねじ部材６がインサー
ト成形により固着されていて、取付ねじ部７を形成して
いる。前記ねじ部４には凹部からなる基板取付部８が形
成してあり、この基板取付部８にはねじ孔９が形成して
ある。また、前記取付部５がベース１の中心線イ（ケー
ス２の中心線でもある）より片側に偏位している。ま
た、前記ケース２は円筒状であり、その基部の内側にね
じ部１０を、先部にブッシュゴム装着部１１をそれぞれ
備えている。The vibration sensor according to the present invention includes a sensor body 30 including a base 1 and a case 2. The base 1 is a zinc die-cast product, and has a polygonal (hexagonal) flange portion 3 and a screw portion 4. And a mounting portion 5. An iron screw member 6 is fixed to the center of the flange portion 3 by insert molding to form a mounting screw portion 7. The screw portion 4 has a substrate mounting portion 8 formed of a concave portion, and the substrate mounting portion 8 has a screw hole 9 formed therein. Further, the mounting portion 5 is deviated to one side from the center line A of the base 1 (also the center line of the case 2). The case 2 has a cylindrical shape, and has a screw portion 10 inside a base portion thereof and a bush rubber mounting portion 11 at a front end portion.
【００１６】そして、前記ベース１の取付部５には電気
的絶縁材料ならなる基板１２が前記中心線イと平行にし
て設けてあり、この基板１２の一端部は、前記ねじ部４
の基板取付部８に挿入されていて、基板固定ねじ１３に
よりこの基板取付部８に固定されている。また、基板１
２の他端部は、前記取付部５を先側に基板固定リベット
１４により固定されている。そして、基板１２には、図
４の振動センサの回路ブロックに示すように表面実装型
の圧電素子１５とインピーダンス変換回路２５と増幅回
路２６を兼ねた演算増幅器１６とが実装してあり、イン
ピーダンス変換回路２５はハムノイズに弱いのでシール
ドケース１７とシールドフィルム１８でシールドされて
いる。また、基板１２の他端部にはケーブル１９が接続
してある。A substrate 12 made of an electrically insulating material is provided on the mounting portion 5 of the base 1 in parallel with the center line A. One end of the substrate 12 is
And is fixed to the substrate mounting portion 8 by a substrate fixing screw 13. Also, substrate 1
The other end of 2 is fixed by the substrate fixing rivet 14 with the mounting portion 5 at the front side. As shown in the circuit block of the vibration sensor in FIG. 4, a surface mount type piezoelectric element 15, an impedance conversion circuit 25, and an operational amplifier 16 serving also as an amplification circuit 26 are mounted on the substrate 12, and the impedance conversion is performed. Since the circuit 25 is vulnerable to hum noise, it is shielded by the shield case 17 and the shield film 18. A cable 19 is connected to the other end of the substrate 12.
【００１７】そして、前記ベース１には、これのねじ部
４にねじ部１０を螺合させて前記ケース２が取り付けて
あり、このケース２の先部から前記ケーブル１９が外部
に導出されている。そして、ケース２のブッシュゴム装
着部１１にはケーブルブッシュゴム２０が挿入してあ
り、このケーブルブッシュゴム２０は締付部材２１によ
り固定されていてシール性を確保しているし、前記ベー
ス１のねじ部４の基部にはケースブッシュゴム２２が設
けてあり、このケースブッシュゴム２２は前記ケース２
の端部の傾斜面部２ａが圧接していてシール性を確保し
ている。The case 2 is attached to the base 1 by screwing a screw portion 10 to the screw portion 4 of the base 1, and the cable 19 is led out from the front end of the case 2. . A cable bush rubber 20 is inserted into the bush rubber mounting portion 11 of the case 2, and the cable bush rubber 20 is fixed by a tightening member 21 to ensure a sealing property. A case bush rubber 22 is provided at the base of the screw portion 4.
Is pressed against the inclined surface 2a at the end to ensure the sealing performance.
【００１８】このように構成された振動センサにおいて
は、前記基板１２は振動センサ取付面ロに対して垂直に
位置しており、前記圧電素子１５がケース２の中心部に
位置している。In the vibration sensor thus configured, the substrate 12 is positioned perpendicular to the vibration sensor mounting surface B, and the piezoelectric element 15 is positioned at the center of the case 2.
【００１９】次に、振動センサの作動を説明する。この
振動センサは、その取付ねじ部７を振動測定対象物（図
示せず）のねじ孔（図示せず）にモンキースパナのよう
な締付け工具を前記フランジ部３に装着して、捩じ込ん
でこの振動測定対象物に取り付けられる。そして、前記
ケーブル１９の電源線１９Ａより電源を供給されている
状態で振動センサが加振されると、前記圧電素子１５に
電圧が発生する。この信号は、図４に示すように演算増
幅器１６のインピーダンス変換回路２５でインピーダン
スが低くなされ、増幅回路２６で増幅（感度を上げる）
されてケーブル１９の出力線より出力される。Next, the operation of the vibration sensor will be described. In this vibration sensor, a fastening tool such as a monkey spanner is attached to the flange portion 3 of the mounting screw portion 7 in a screw hole (not shown) of a vibration measurement object (not shown) and screwed into the vibration sensor. It is attached to this vibration measurement object. When the vibration sensor is vibrated while power is supplied from the power supply line 19A of the cable 19, a voltage is generated in the piezoelectric element 15. As shown in FIG. 4, the impedance of this signal is lowered by the impedance conversion circuit 25 of the operational amplifier 16, and the signal is amplified (sensitivity is increased) by the amplification circuit 26.
The signal is output from the output line of the cable 19.
【００２０】上記の実施例によれば、圧電素子１５と、
インピーダンス変換回路２５と、増幅回路２６とを一つ
の基板１２に実装し、この基板１２を、振動センサ取付
面ロに対して垂直に位置させて前記ベース１に設けたこ
とにより、圧電素子１５の固定、電子部品（演算増幅器
１６）の取り付けが自動化でき、配線の手間が省けるば
かりか、基板１２の固定を基板固定ねじ１３と基板固定
リベット１４のカシメで簡単に行なうことができる。According to the above embodiment, the piezoelectric element 15
The impedance conversion circuit 25 and the amplification circuit 26 are mounted on a single substrate 12, and the substrate 12 is provided on the base 1 so as to be positioned perpendicular to the vibration sensor mounting surface B. Fixing and mounting of electronic components (operational amplifier 16) can be automated, and wiring work can be omitted. Further, fixing of the substrate 12 can be easily performed by caulking the substrate fixing screws 13 and the substrate fixing rivets 14.
【００２１】また、前記基板１２が電気的絶縁性を有す
ることから、ベース１とインピーダンス変換回路２５及
び増幅回路２６の電気的絶縁構成の達成が容易にできる
し、また、前記圧電素子１５を前記ケース２の中心軸イ
上に位置させることにより検出精度を向上させることが
できる。Further, since the substrate 12 has an electrical insulation property, it is easy to achieve an electrical insulation configuration between the base 1 and the impedance conversion circuit 25 and the amplification circuit 26. The detection accuracy can be improved by being located on the central axis A of the case 2.
【００２２】また、前記ベース１をダイカスト製品にし
てこのベース１にねじ部材６をインサート成形により取
り付けて取付ねじ部７を形成したことにより、前記ベー
ス１を安価なダイカストで製作し得るし、取付ねじ部７
のみを鉄製にすることが可能になり、強度を確保しなが
らコストを低減することができる。Further, since the base 1 is formed into a die-cast product and the screw member 6 is mounted on the base 1 by insert molding to form the mounting screw portion 7, the base 1 can be manufactured by inexpensive die casting. Screw part 7
Only iron can be made, and the cost can be reduced while ensuring strength.
【００２３】また、前記ベース１に、締付け工具が装着
できる多角形状のフランジ部３を設けたことにより、モ
ンキースパナのような締付け工具を用いて振動センサの
取付け、取外しができる。Also, the polygonal flange 3 on which the tightening tool can be mounted is provided on the base 1, so that the vibration sensor can be attached and detached using a tightening tool such as a monkey spanner.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係わる振
動センサは、加振されることにより電圧を発生させる表
面実装型の圧電素子と、この圧電素子の検出信号のイン
ピーダンスを制御するインピーダンス変換回路と、検出
信号を増幅する増幅回路とを一つの基板に実装し、この
基板を、振動センサ取付面に対して垂直に位置させてセ
ンサ本体に設けたことにより、圧電素子の固定、電子部
品（インピーダンス変換回路及び増幅回路）の取り付け
が自動化でき、配線の手間が省けるばかりか、基板の固
定をねじとリベットカシメで簡単に行なうことができ
る。As described above in detail, the vibration sensor according to the present invention has a surface-mounted piezoelectric element that generates a voltage by being vibrated, and an impedance that controls the impedance of a detection signal of the piezoelectric element. The conversion circuit and the amplifier circuit for amplifying the detection signal are mounted on a single substrate, and this substrate is provided on the sensor body so as to be positioned perpendicular to the vibration sensor mounting surface, so that the piezoelectric element can be fixed and the electronic device can be fixed. The mounting of the components (impedance conversion circuit and amplifier circuit) can be automated, not only can the wiring work be eliminated, but also the board can be easily fixed with screws and rivet caulking.
【００２５】また、前記基板が電気的絶縁性を有するこ
とから、センサ本体と回路の電気的絶縁構成の達成が容
易にできる。Also, since the substrate has electrical insulation, it is easy to achieve an electrical insulation configuration between the sensor body and the circuit.
【００２６】また、前記圧電素子を前記センサ本体の中
心軸上に位置させることにより、検出精度を向上させる
ことができる。Further, by locating the piezoelectric element on the central axis of the sensor body, detection accuracy can be improved.
【００２７】また、前記センサ本体をベースとケースと
で構成し、前記ベースをダイカスト製品にしてこのベー
スにねじ部材をインサート成形により取り付けて取付ね
じ部を形成したことにより、前記ベースを安価なダイカ
ストで製作し得るし、取付ねじ部のみを鉄製にすること
が可能になり、強度を確保しながらコストを低減するこ
とができる。Further, the sensor body is composed of a base and a case, and the base is formed into a die-cast product, and a screw member is mounted on the base by insert molding to form a mounting screw portion. , And only the mounting screw portion can be made of iron, so that the cost can be reduced while securing the strength.
【００２８】また、前記ベースに、締付け工具が装着で
きる多角形状のフランジ部を設けたことにより、モンキ
ースパナのような締付け工具を用いて振動センサの取付
け、取外しができる。Further, by providing a polygonal flange portion on which the tightening tool can be mounted on the base, the vibration sensor can be attached and detached using a tightening tool such as a monkey spanner.
【図１】（１）は本発明に係わる振動センサの斜視図で
ある。（２）は同振動センサの取付ねじ部側から見た平
面図である。FIG. 1A is a perspective view of a vibration sensor according to the present invention. FIG. 2B is a plan view of the vibration sensor as viewed from a mounting screw side.
【図２】図１の（２）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 (2).
【図３】図１の（２）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1 (2).
【図４】本発明に係わる振動センサの回路ブロック図で
ある。FIG. 4 is a circuit block diagram of a vibration sensor according to the present invention.
【図５】従来の振動センサの断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a conventional vibration sensor.
１ ベース １２ 基板 １５ 圧電素子 ２５ インピーダンス変換回路 ２６ 増幅回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base 12 Substrate 15 Piezoelectric element 25 Impedance conversion circuit 26 Amplification circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−269399（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01H 11/08 G01H 1/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-1-269399 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01H 11/08 G01H 1/00
Claims (5)
表面実装型の圧電素子と、この圧電素子の検出信号のイ
ンピーダンスを制御するインピーダンス変換回路と、検
出信号を増幅する増幅回路とを一つの基板に実装し、こ
の基板を振動センサ取付面に対して垂直に位置させてセ
ンサ本体に設けたことを特徴とする振動センサ。1. A surface mount type piezoelectric element that generates a voltage by being excited, an impedance conversion circuit that controls the impedance of a detection signal of the piezoelectric element, and an amplification circuit that amplifies the detection signal. A vibration sensor, wherein the vibration sensor is mounted on a substrate, and the substrate is provided on the sensor body so as to be positioned perpendicular to a vibration sensor mounting surface.
１記載の振動センサ。2. The vibration sensor according to claim 1, wherein said substrate has an electrical insulating property.
上に位置させた請求項１又は請求項２記載の振動セン
サ。3. The vibration sensor according to claim 1, wherein the piezoelectric element is located on a center axis of the sensor main body.
成し、前記ベースをダイカスト製品にしてこのベースに
ねじ部材をインサート成形により取り付けて取付ねじ部
を形成した請求項１又は請求項２又は請求項３記載の振
動センサ。4. The mounting body according to claim 1, wherein said sensor main body comprises a base and a case, and said base is made of a die-cast product, and a screw member is mounted on said base by insert molding to form a mounting screw portion. Item 7. The vibration sensor according to Item 3.
多角形状のフランジ部を設けた請求項４記載の振動セン
サ。5. The vibration sensor according to claim 4, wherein the base is provided with a polygonal flange on which a tightening tool can be mounted.
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP08199995A JP3289542B2 (en) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | Vibration sensor |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH08254458A JPH08254458A (en) | 1996-10-01 |
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| JP08199995A Expired - Fee Related JP3289542B2 (en) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | Vibration sensor |
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1995
- 1995-03-15 JP JP08199995A patent/JP3289542B2/en not_active Expired - Fee Related
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