JP3316584B2 - 加速度計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加速度計に関し、特
に制賑・感震器および地震計等に適用される弾性ばね支
持方式振子型のサーボ式の加速度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の、この種のサーボ式の加速度計の
外観斜視図が図５に示される。また、図６には、一部分
が分解された該従来例の斜視図が示されており、更に、
図７には、当該従来例の振子部分の分解斜視図が示さ
れ、図８には、その振子支持部分の分解斜視図が示され
ている。

【０００３】図５に示されるように、本従来例は、ねじ
２７により結合された取付板２９ａおよび２９ｂにより
形成されるマグネットアセンブリ２０と、振子１４が、
ねじ２４ａおよび２４ｂにより、スペーサ２１ａおよび
２１ｂを介して取付けられているスタンド２３およびベ
ース２２とが一体構造化されている。また取付板２９ａ
および２９ｂを含むマグネットアセンブリ２０には永久
磁石２５が設けられており、振子１４の質量部１３には
トルカコイル１８およびスリット板１９が付与されてい
る。本従来例においては、矢印Ｘ方向に動く加速度を受
けた際の加速度計測時において、振子１４の振れ範囲を
規制する隙間を調整する手段としては、取付板２９ａと
スタンド２３の双方に雌ねじが設けられており、当該雌
ねじに対しプラスチック製または金属製の調整用ねじ３
３を取付けて、当該調整用ねじ３３を、振子１４の振れ
に対するストッパーとして用い、該隙間を調整するとい
う手法が用いられている。以下においては、図６、図７
および図８を参照して、本従来例について説明する。

【０００４】図６は、本従来例を形成する主要部分の分
解斜視図である。図６において、２本の短冊型の板ばね
１１および１２には、板状の質量部１３が、その板面が
板ばね１１および１２の伸長方向と直交する状態で取付
けられて振子１４が構成されている。板ばね１１および
１２と質量部１３とを組立てる場合には、図７に示され
るように、質量部１３の上面に突設されている１対の取
付部１３ａおよび１３ｂと、対応する押え板１５ａおよ
び１５ｂとを用いて、それぞれ板ばね１１および１２の
一端部を挾み、ねじ１６ａおよび１６ｂにより、それら
を一体に挿通ねじ止めすることにより行われる。なお、
この場合に、ねじ１６ａおよび１６ｂの代わりにリベッ
トを用いて組立てを行うことも可能である。

【０００５】図７に示されるように、板ばね１１および
１２の各中間部には、それぞれ幅の狭いヒンジ部１１ａ
および１２ａが形成されており、振子１４は、図６に示
されるように、これらのヒンジ部１１ａおよび１２ａの
中心付近を振れ軸１７として、一軸回りの振れが可能と
なるように構成されている。板ばね１１および１２は、
例えばベリリウム銅板により成り、質量部１３はアルミ
ニウムなどの金属やプラスチック材により形成される。
また、図６および図７に示されるように、質量部１３の
下面には、軸心が板ばね１１および１２の伸長方向、即
ち振子１４の長さ方向に設定され、且つ相対向するコイ
ル対向辺１８ａおよび１８ｂが、振れ軸１７と平行な方
形枠形状に巻回されたトルカコイル１８と、中央部分に
スリット１９ａが形成されたスリット板１９とが取付け
られている。スリット１９ａは、板ばね１１および１２
の板面を含む平面上に位置されており、また、質量部１
３のスリット１９ａに対向する部分には、開口部１３ｃ
が形成されている。なお、板ばね１１および１２の他端
側は、図８に示されるように、それぞれ１対のスペーサ
２１ａおよび２１ｂに挾持され、ベース２２に立設され
たスタンド２３に、ねじ２４ａおよび２４ｂによって挿
通されて一体に取付けられて固定される。

【０００６】また、図６に示されるように、取付板２９
ａおよび２９ｂにより形成されるマグネットアセンブリ
２０には、振子１４の長さ方向において、それぞれトル
カコイル１８のコイル対向辺１８ａおよび１８ｂを挾む
ように、２対の棒状の永久磁石２５が設けられている。
これらの永久磁石２５は、トルカコイル１８を挾んで、
上下に一方がＮＳ、他方がＳＮの極が相対向する状態で
配置されており、これにより、トルカコイル１８のコイ
ル対向辺１８ａおよび１８ｂに対しては、振子１４の長
さ方向に相互に逆向きの磁界が与えられる。質量部１３
の上方に位置する２本の永久磁石２５および下方に位置
する２本の永久磁石２５は、上述のように、それぞれ
「Ｌ」字状の取付板２９ａおよび２９ｂに取付けられて
おり、これらの取付板２９ａおよび２９ｂは、「コ」字
状に重ねられて、ねじ２７によりベース２２にねじ止め
されて固定される（ベース上の雌ねじは図示されな
い）。なお、図６は、これらの永久磁石２５が取付けら
れている取付板２９ａよび２９ｂが、ベース２２から取
外された状態を示している。

【０００７】図６において、取付板２９ａに設けられて
いる１対の永久磁石２５の間には、例えば発光ダイオー
ドから成る光源２８が取付けられており、取付板２９ｂ
の１対の永久磁石２５の間には、１対のフォトダイオー
ド３０ａおよび３０ｂから成るフォトセンサ３０が取付
けられている。光源２８およびフォトセンサ３０は、ス
リット板１９のスリット１９ａを介して相互に対向する
位置に設定されており、これらの光源２８、フォトセン
サ３０およびスリット１９ａにより、加速度に伴う振子
１４の振れを検出して電気信号を発生する検出器が形成
される。図６において振子１４が矢印Ｘ方向に動く加速
度を受けると、振子１４が振れ軸１７の回りに振られる
ことにより、光源２８からスリット１６ａを経由してフ
ォトセンサ３０に照射される光量は、フォトダイオード
３０ｂよりも、フォトダイオード３０ａに対してより多
く照射される。従って、フォトセンサ３０からは、フォ
トダイオード３０ａおよび３０ｂの光検出出力差に対応
して、振子１４の振れ具合を示す電気信号が出力され、
所定の電気回路（図示されない）により増幅されてトル
カコイル１８に流入する。このトルカコイル１８に流れ
る電流と永久磁石２５の磁界との相互作用により、振子
１４は元の位置に戻り、零点付近において平衡する。そ
の際流れる電流は、振子１４に加えられた加速度に比例
しており、当該電流より印加された加速度が計測され
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の加速度
計においては、前述のように、振子１４の振れ範囲を規
制する隙間を調整する手段としては、取付板２９ａとス
タンド２３に取付けられている調整用ねじ３３をストッ
パーとして用い、調整用ねじ３３により該隙間を調整す
るという手法が用いられている。図４（ａ）は、調整用
ねじ３３の隙間調整方向を含む垂直面内における、板ば
ね１１、質量部１３、抑え板１５ｂ、トルカコイル１
８、ベース２２、スタンド２３、永久磁石２５、ねじ２
７、取付板２９ａ、２９ｂ、フォトセンサ３０および調
整用ねじ３３を含む配置関係の概要を模式的に示した部
分断面図である。図４（ａ）に示されるように、隙間ｄ
1 およびｄ2 の調整用として調整用ねじ３３を設けるこ
とにより、対応する雌ねじを、調整線に沿って取付板２
９ａおよびスタンド２３の双方に設けることが必要とな
り、これらの雌ねじの加工工数が増大するとともに調整
用ねじという部品が必要不可欠になるという欠点があ
る。更に、振子１４の隙間ｄ1 およびｄ2 を調整するた
めの調整作業工数が発生するという欠点がある。

【０００９】更に、ストッパーとして機能する調整用ね
じ３３が、振子１４の中央部分のみに対して作用するた
めに、外部からの加速度入力に対応して、振子１４に、
調整用ねじ３３を支点として左右に回転するモーメント
が発生する状態となり、振子１４の振れ軸１７に沿って
配置されるヒンジ部１１ａおよび１１ｂに対し、機械的
な悪影響を及ぼすという問題があり、これに起因して最
悪の状況下においては、該ヒンジ部に歪が生じ、或はま
た切断してしまうという欠点がある。

【００１０】本発明の目的は、上記の欠点を排除し、設
計により隙間が最適値に設定される固定式のストッパー
を用いることにより、組立て後における振子１４の隙間
調整作業を全く不要とし、余分の作業工数および余分の
部品の使用を削減することのできる加速度計を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の加速度計は、所
定のベースに立設されたスタンドに懸垂支持され、ヒン
ジ部を有する２本の板ばねに質量部が取付けられて成
り、該ヒンジ部を振れ軸として１軸回りに振れる振子
と、前記振子の振れを検出して電気信号を発生する検出
器と、前記質量部に取付けられ、軸芯が前記振子の長さ
方向に設定され、且つ相対向する１対のコイル対向辺が
前記振れ軸と平行な方形枠形状に巻回されたトルカコイ
ルと、一方の１対の永久磁石が上部取付部に取付けら
れ、他方の１対の永久磁石が該上部取付部に一体化され
る下部取付部に取付けられて、前記トルカコイルの前記
１対のコイル対向辺をそれぞれ挟んで前記振子の長さ方
向に相互に逆向きの磁界を与える２対の永久磁石とを備
え、前記電気信号に基づいて前記トルカコイルに電流を
流し、前記振子の振れを元に戻して平衡させるサーボ式
の加速度計において、前記下部取付部が前記ベースに設
置されて一体構造化され、前記上部取付部が前記２本の
板ばね間に挿通されて構成されており、前記スタンドと
前記上部取付部に、前記振子の振れによる動きを止める
ための固定式のストッパーをそれぞれ１対ずつ備え、当
該ストッパーに対応するストッパー対向部を前記振子の
質量部の両サイドにそれぞれ１対ずつ設けたことを特徴
としている。

【００１２】なお、前記固定式のストッパーと前記スト
ッパー対向部との間の隙間を、設計により最適値に設定
し、製作によりその値を維持するようにしてもよく、ま
た、前記振子の質量部は、前記トルカコイルに対応し
て、前記振れ軸と平行な方形枠形状に形成し、前記スト
ッパー対向部としては、該振れ軸の両サイドの対向辺の
コーナ位置にそれぞれ１対ずつ設けた突起部より成る２
対の突起部により形成するようにしてもよい。

【００１３】

【作用】上記の構成によれば、調整用ねじにより質量部
の隙間を調整するという調整工数が不要になるととも
に、外部からの加速度入力を受けて、振子が振られる状
態において、質量部とストッパーとの対応位置関係によ
り、振れ軸に沿って配置されるヒンジ部に対する機械的
な悪影響が完全に排除される。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。

【００１５】図１は、本発明の実施形態における一実施
例の外観斜視図である。また、図２には主要部分が分解
された本従来例の斜視図であり、図３は本実施例の振子
部分の分解斜視図である。図１および図２に示されるよ
うに、本実施例においては、ストッパー３２を有する取
付板２９ａと対応する取付板２９ｂが、ねじ２７により
結合されてマグネットアセンブリ２０を形成しており、
振子１４が、ねじ２４ａおよび２４ｂにより、スペーサ
２１ａおよび２１ｂを介してスタンド２３に取付けられ
て、ベース２２とともに一体構造化されている。また取
付板２９ａおよび２９ｂを含むマグネットアセンブリ２
０にはそれぞれ１対の永久磁石２５が設けられており、
振子１４の質量部１３にはトルカコイル１８およびスリ
ット板１９が付与されている。本実施例においては、従
来例の場合とは異なり、矢印Ｘ方向に動く加速度の計測
時に、振子１４の振れ範囲の隙間を調整する調整用ねじ
３３は不要として設けておらず、振子１４の質量部１３
には、Ｘ方向の外部加速度の向きに対応して、その両側
にそれぞれ１対の突起部１３ｄが設けられている。そし
て、これらの突起部１３ｄに対応して、振子１４の振れ
を規制するストッパーとして、取付板２９ａには１対の
ストッパー３２が設けられており、またスタンド２３に
は１対のストッパー３１が設けられている。これらの突
起部１３ｄとストッパー３２の間の隙間、および突起部
１３ｄとストッパー３１との間の隙間は、振子１４が静
止している状態において設計上最適な寸法となるように
設定され、製作加工時に高い精度でその組立てが行われ
て、その隙間寸法が維持されている。このことは、本発
明の特徴であり、従来例のように、調整用ねじによる調
整工数を不要とし、且つ調整ねじ等の部品を排除できる
要因となっている。

【００１６】図２は、前述のように、主要部分が分解さ
れた本実施例の斜視図であるが、図２において、２本の
短冊型の板ばね１１および１２には、板状の質量部１３
が、その板面が板ばね１１および１２の伸長方向と直交
する状態で取付けられて振子１４が構成されている。板
ばね１１および１２の各中間部には、それぞれ幅の狭い
ヒンジ部１１ａおよび１２ａが形成されており、振子１
４は、これらのヒンジ部１１ａおよび１２ａの中心付近
を振れ軸１７として、一軸回りの振れが可能となるよう
に構成されている。なお、板ばね１１および１２は、例
えばベリリウム銅板により成り、質量部１３はアルミニ
ウムなどの金属やプラスチック材により形成されるが、
これら上記の諸点については、従来例の場合と同様の構
成となっている。また、図３の振子１４の部分分解斜視
図に示されるように、本実施例においては、振子１４の
主要部を形成する質量部１３には、従来例の場合とは異
なり、取付部１３ａおよび１３ｂのアームに対応する側
に、それぞれ特徴とする１対の突起部１３ｄが設けられ
ている。この質量部１３の下面には、従来例と同様に、
軸心が板ばね１１および１２の伸長方向、即ち振子１４
の長さ方向に設定され、且つ相対向するコイル対向辺１
８ａおよび１８ｂが、振れ軸１７と平行な方形枠形状に
巻回されたトルカコイル１８と、中央部分にスリット１
９ａが形成されたスリット板１９とが取付けられてい
る。スリット１９ａは、板ばね１１および１２の板面を
含む平面上に位置されており、また、質量部１３のスリ
ット１９ａに対向する部分には、開口部１３ｃが形成さ
れている。そして、図１または図２に示されるように、
板ばね１１および１２の他端側は、それぞれ１対のスペ
ーサ２１ａおよび２１ｂに挾持され、ベース２２に立設
されたスタンド２３に、ねじ２４ａおよび２４ｂによっ
て挿通されて一体に取付けられて固定される。

【００１７】なお、図２に示されるように、取付板２９
ａおよび２９ｂが、「コ」字状に重ねられて形成される
マグネットアセンブリ２０が、ねじ２７によりベース２
２にねじ止めされて固定される（ベース上の雌ねじは図
示されない）点は、従来例の場合と同様である。また、
振子１４の長さ方向において、それぞれトルカコイル１
８のコイル対向辺１８ａおよび１８ｂを挾むように、２
対の棒状の永久磁石２５が設けられており、これらの永
久磁石２５が、トルカコイル１８を挾んで、上下に一方
がＮＳ、他方がＳＮの極が相対向する状態で配置され
て、トルカコイル１８のコイル対向辺１８ａおよび１８
ｂに対し、振子１４の長さ方向に相互に逆向きの磁界が
与えられている点についても従来例の場合と同様であ
る。更に、取付板２９ａに設けられている１対の永久磁
石２５の間には、例えば発光ダイオードから成る光源２
８が取付けられており、取付板２９ｂの１対の永久磁石
２５の間には、１対のフォトダイオード３０ａおよび３
０ｂから成るフォトセンサ３０が取付けられており、光
源２８、フォトセンサ３０およびスリット板１９のスリ
ット１９ａにより、加速度に伴う振子１４の振れを検出
して電気信号を発生する加速度計測機構（図示されな
い）についても従来例と同様である。

【００１８】図４（ｂ）は、本実施例において、板ばね
１１、質量部１３、抑え板１５ｂ、トルカコイル１８、
ベース２２、スタンド２３、永久磁石２５、ねじ２７、
取付板２９ａ、２９ｂ、フォトセンサ３０およびストッ
パー３１、３２を含む配置関係を模式的に示した部分側
面図である。図４（ａ）に示されるように、本実施例に
おいては、ストッパー３２と質量部１３の突起部１３ｄ
との間の隙間ｄ1 と、ストッパー３１と質量部１３の突
起部１３ｄとの間の隙間ｄ2 は、それぞれ設計上最適な
値に設定されて製作加工されて維持されており、従来例
のように、調整用ねじにより隙間を調整することが全く
不要となっている。加えて、図２および図３に示される
ように、振子１４の質量部１３には、１対のストッパー
３１に対応する１対の突起部１３ｄと、１対のストッパ
ー３２に対応する１対の突起部１３ｄが、それぞれコー
ナー位置に配置されて設けられており、このために、外
部からの加速度入力に対応して、振子１４が振られる状
態においても、質量部１３の突起部１３ｄとストッパー
３１および３２との対応位置関係により、従来例のよう
に、振れ軸１７に沿って配置されるヒンジ部１１ａおよ
び１１ｂに対して、左右に回転するモーメントが発生す
ることはなく、これらのヒンジ部１１ａおよび１１ｂに
対し機械的な悪影響を及ぼすという問題、ならびに最悪
の場合には該ヒンジ部に歪が生じ、或はまた切断してし
まうという問題が完全に排除される。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、マグネ
ットアセンブリおよびベースに立設されたスタンドによ
り形成されるサーボ式の加速度計に適用されて、該スタ
ンドに懸垂される振子を形成する方形枠形状の質量部に
対して、当該振子の振れ軸の両サイドに対応する該方形
枠形状のコーナー位置にそれぞれ１対の突起部を設ける
とともに、これらの１対の突起部の位置に対応して設定
される１対のストッパーを、それぞれ対応するマグネッ
トアンセンブリおよびスタンドに設け、且つ、これらの
突起部と対応するストッパーとの間の隙間を、予め設計
により最適値となるように指定して製作加工して維持す
ることにより、従来のように調整用ねじにより隙間を調
整するという調整工数を排除することが可能になるとと
もに、調整用ねじ等の余分の部品の調達が不要になると
いう効果がある。

【００２０】更に、外部からの加速度入力を受けて、振
子が振られる状態においても、質量部の突起部と、対向
するマグネットアセンブリおよびスタンドのストッパー
との対応位置関係により、従来のように、振れ軸に沿っ
て配置されるヒンジ部に対して、機械的な悪影響を及ぼ
すという問題、ならびに該ヒンジ部に歪が生じ、或はま
た切断するという問題を完全に排除することができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す外観斜視図である。

【図２】前記実施例の主要部分の分解斜視図である。

【図３】前記実施例に含まれる振子部分の分解斜視図で
ある。

【図４】本発明と従来例との機能対比を示すための部分
構成比較図である。

【図５】従来例を示す外観斜視図である。

【図６】前記従来例の主要部分の分解斜視図である。

【図７】前記従来例に含まれる振子部分の分解斜視図で
ある。

【図８】前記従来例における振子支持部分の分解斜視図
である。

【符号の説明】

１１，１２ 板ばね １１ａ，１２ａ ヒンジ部 １３ 質量部 １３ａ，１３ｂ 取付部 １３ｃ 開口部 １３ｄ 突起部 １４ 振子 １５ａ，１５ｂ 押え板 １６ａ，１６ｂ，２４ａ，２４ｂ、２７ ねじ １７ 振れ軸 １８ トルカコイル １８ａ，１８ｂ コイル対向辺 １９ スリット板 １９ａ スリット ２０ マグネットアセンブリ ２１ａ，２１ｂ スペーサ ２２ ベース ２３ スタンド ２５ 永久磁石 ２８ 光源 ２９ 取付板部 ２９ａ，２９ｂ 取付板 ３０ フォトセンサ ３０ａ，３０ｂ フォトダイオード ３１，３２ ストッパー ３３ 調整用ねじ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のベースに立設されたスタンドに懸
   垂支持され、ヒンジ部を有する２本の板ばねに質量部が
   取付けられて成り、該ヒンジ部を振れ軸として１軸回り
   に振れる振子と、 前記振子の振れを検出して電気信号を発生する検出器
   と、 前記質量部に取付けられ、軸芯が前記振子の長さ方向に
   設定され、且つ相対向する１対のコイル対向辺が前記振
   れ軸と平行な方形枠形状に巻回されたトルカコイルと、 一方の１対の永久磁石が上部取付部に取付けられ、他方
   の１対の永久磁石が該上部取付部に一体化される下部取
   付部に取付けられて、前記トルカコイルの前記１対のコ
   イル対向辺をそれぞれ挟んで前記振子の長さ方向に相互
   に逆向きの磁界を与える２対の永久磁石とを備え、 前記電気信号に基づいて前記トルカコイルに電流を流
   し、前記振子の振れを元に戻して平衡させるサーボ式の
   加速度計において、 前記下部取付部が前記ベースに設置されて一体構造化さ
   れ、前記上部取付部が前記２本の板ばね間に挿通されて
   構成されており、前記スタンドと前記上部取付部に、前
   記振子の振れによる動きを止めるための固定式のストッ
   パーをそれぞれ１対ずつ備え、当該ストッパーに対応す
   るストッパー対向部を前記振子の質量部の両サイドにそ
   れぞれ１対ずつ設けたことを特徴とする加速度計。
2. 【請求項２】 前記固定式のストッパーと前記ストッパ
   ー対向部との間の隙間を、設計により最適値に設定し、
   製作によりその値を維持することを特徴とする請求項１
   記載の加速度計。
3. 【請求項３】 前記振子の質量部が、前記トルカコイル
   に対応して、前記振れ軸と平行な方形枠形状に形成さ
   れ、前記ストッパー対向部が、該振れ軸の両サイドの対
   向辺のコーナ位置にそれぞれ１対ずつ設けた突起部より
   成る２対の突起部により形成されることを特徴とする請
   求項１または２記載の加速度計。