JP3486845B2 - サーボ形加速度計 - Google Patents
サーボ形加速度計Info
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Description
れ備えた二つのマグネットハウジングペンデュラムの一
端を挟み保持し、そのペンデュラムの変位を検出して、
その中立点に押し戻そうとする力を電磁力により発生す
るトルカーを備えたサーボ形加速度計に関する。
示すように、マグネットハウジング１００と２００によ
りペンデュラム１０の一端が挟み保持されている。ハウ
ジング１００はつぼ形の磁気ヨーク、つまり筒状部１１
０とその一端を閉塞する板状部１１１とが一体に構成さ
れ、そのつぼ形磁気ヨーク内において軸心を一致されて
永久磁石１１２が板状部１１１に固定され、永久磁石１
１２の板状部１１１と反対側にポールピース１１３が取
付けられている。この場合永久磁石１１２のポールピー
ス１１３と反対側にも板状ポールピース１１４を永久磁
石１１２に接着させ、その板状ポールピース１１４が、
閉塞部状部１１１の中心に形成された穴１１５を通じて
閉塞部状部１１１にレーザ溶接されている。磁気ヨーク
の筒状部１１０のポールピース１１３の周面と対向する
部分にリング状突部１１６が一体に形成され、この突部
１１６とポールピース１１３との間に環状磁気空隙１１
７が構成されている。
１００と同一構成をしており、対応する部分には、参照
番号の下位の２桁を同一のものとして重複説明を省略す
る。マグネットハウジング１００と２００の両磁気ヨー
クの筒状部１１０と２１０の各開放側の端面により、ペ
ンデュラム１０が少なくとも２点で挟まれて保持され
る。この状態で、両マグネットハウジング１００と２０
０はその外周面にわたる帯状体２１により互いに連結固
定される。なおペンデュラム１０のハウジング１００と
２００より挟まれた部分１１と、ペンデュラム１０の本
体１２とは図に示していないヒンジ部により連結されて
いる。
３１，３２が取付けられ、これらトルカーコイル３１，
３２はそれぞれ環状磁気空隙１１７，２１７にそれぞれ
同軸心的に位置している。またペンデュラム本体１２に
はマグネットハウジング１００，２００とそれぞれ対向
して静電容量検出用電極３３，３４が形成され、ペンデ
ュラム１２の変位を検出できるようにされている。マグ
ネットハウジング１００，２００は連結された状態で筒
状筐体４０内に収容され、筐体４０の一端外周に取付け
用つば４１が一体に形成され、他端内周面とマグネット
ハウジング２００の外周面との間にリング５０が介在さ
れると共にリング５０はこれらと接着剤で強固に接着さ
れてマグネットハウジング１００，２００が筐体４０に
固定される。このリング５０による固定の後、筐体４０
の一端に端板４２がレーザ溶接されて、気密的に塞がれ
る。安定性のために、取付け用つば４１側の内周面とマ
グネットハウジング１００の外周面との間にリング５２
が柔軟性のある接着剤５３により接着される。
ぐようにサーボ増幅アセンブリ部６０が密封して取付け
られ、このサーボ増幅アセンブリ部６０内には、電極３
３，３４と磁気ヨーク間の静電容量により検出されたペ
ンデュラム１０の変位と対応する電気信号を増幅してト
ルカーコイル３１，３２に供給し、トルカーコイル３
１，３２に流れる電流と、環状磁気空隙１１７，２１７
の磁界とによる電磁力によりペンデュラム１０をその中
立点に押し戻そうとする力が発生するようになされてい
る。アセンブリ部６０内にはそのため電気回路が配線基
板６１上に実装されている。
係数の比較的大きな差があると環境温度の変化などによ
り熱応力が発生してバイアス誤差が生じ、かつそれが変
化するなど正しい動作をしなくなる。このような点から
従来においてはペンデュラム１０と、つぼ形磁気ヨーク
（１１０，１１１）と（２１０，２１１）とは熱膨脹係
数がほぼ等しい材料が用いられていた。ペンデュラム１
０が熱膨脹係数が小さい溶融石英で構成され、磁気ヨー
クはインバーで構成されていた。ポールピース１１３，
１１４，２１３，２１４は磁気特性が優れている電磁軟
鉄で構成されていた。
用いられているが、ステンレスとインバーとは熱膨脹係
数が比較的大きく異っている。このため、周囲温度の変
動で筐体４０とマグネットハウジング１００間に熱応力
が加わらないように、これら間の温度変動に基づく伸縮
の差を柔軟性接着剤５３で吸収し、またマグネットハウ
ジング２００を筐体４０の肉薄の部分で強固に固定しマ
グネットハウジング２００と筐体４０との間に筐体直径
方向における温度変動に基づく伸縮の差による大きな熱
応力が、マグネットハウジング２００に加わらないよう
にしていた。またつば４１が受ける外力は柔軟性接着剤
５３で吸収され、マグネットハウジング１００に伝わり
難く、かつマグネットハウジング２００には、つば４１
とリング５０間の筐体４０の肉薄の部分で変形吸収され
て伝わり難いようにしていた。
部に対して電気的に絶縁するため、リング５０としては
アルミニュウム製のものが用いられ、その表面をアルマ
イト処理して絶縁性を与えていた。
ットハウジングを筐体４０のつば４１の反対側、つまり
開放側と反対側で筐体４０に固定しているため、筐体４
０と両端開放のものを用い、マグネットハウジング１０
０，２００を連結した状態で筐体４０内に収容し、リン
グ５０を介して強固な接着剤でマグネットハウジング２
００を筐体４０に固定した後、筐体４０及びアセンブリ
部６０内を外部に対して気密にする点から端板４２を筐
体４０にレーザ溶接するため、組立ての多くの工数を要
した。
イト処理したものであり、つまり薄い絶縁被膜を形成し
たものであるから、取扱いに注意しないと、絶縁被膜を
損傷し、絶縁不良を発生させる要因となっていた。磁気
ヨーク１１１，１１０，２１０，２１１をインバーで構
成しておりその板状部１１１，２１１は比較的薄いた
め、高温になると磁気特性が悪くなる問題があった。ま
た突部１１６，２１６を形成するには一端が塞がれてい
るため、開放側から内面を切削加工することになり、そ
の内面にばりが発生していても確認がし難く、組立てた
後の温度試験や機能試験で、ばりに基づく環状磁気空隙
１１７，２１７が影響を受け、不良であることが判明し
たり、場合によっては、試験に合格し、実使用後にばり
が落ちて問題になることもあった。
ットハウジングをペンデュラムを挟む部分と、他の部分
との２体で構成され、ペンデュラムを挟む部分はペンデ
ュラムの熱膨脹係数とほぼ等しい材料で構成され、マグ
ネットハウジングの他の部分は高温度における磁気特性
が、ペンデュラムを挟む部分のそれより優れている材料
で構成され、マグネットハウジングのこれら二つの部分
はねじで連結され、この二つの部分の接合面が一方から
他方の力の伝達が緩衝されるように構成される。
照して説明する。図１において図３と対応する部分には
同一参照符号を付けて重複説明を省略する。この発明に
おいてはマグネットハウジング１００はペンデュラムを
挟み保持する筒状部１３０と、その一端部を塞ぐ閉塞部
１３１とにより構成され、筒状部１３０はペンデュラム
１０の熱膨脹係数とほぼ一致している熱膨脹係数の磁性
材よりなる。例えばペンデュラム１０が溶融石英の場
合、インバーで構成される。
おける磁気特性が優れている磁性材で構成される。例え
ば筒状部１３０がインバーの場合、閉塞部１３１は電磁
軟鉄で構成される。筒状部１３０と閉塞部１３１はねじ
１３２で互いに連結される。この例では閉塞部１３１は
板状に構成され、筒状部１３０の一方の端面に対接さ
れ、ねじ１３２で連結された場合であるが、閉塞部１３
１はその一面に筒状部１３０とほぼ同一厚さをもつリン
グ状突部が一体に構成されたものでもよい。この例では
閉塞部１３１の一面に位置合せ用凸部１３３が一体に形
成され、凸部１３３の内側の面が永久磁石１１２の外周
面と接して永久磁石１１２が位置決めされる。また永久
磁石１１２は閉塞部１３１に直接、接着剤で固定され、
穴１１５は組立て時の位置合せに用いられる。
トハウジング１００と同様な構成とされている。よって
対応する部分の参照番号の下位２桁の番号を同一のもの
として重複説明は省略する。図１ではペンデュラム１０
の支持が想像し難いから、ペンデュラム１０の形状の例
を図２に示す。図２Ｂは図２ＡのＡ−Ａ線断面図であ
り、この例ではペンデュラム本体１２は円板の一部が切
り取られ、その切り取られた部分に２個の肉薄ヒンジ１
３の一端が一体に連結され、ヒンジ１３の他端は、本体
１２と同心に外側に設けられたリング状支持部、つまり
挟持部１１に一体に連結されている。この挟持部が筒状
部１３０と２３０とにより挟持される。なお図１は図２
ＡのＢ−Ｂ線断面に相当する。ペンデュラム１０として
はこのように２点支持のものに限らず例えば３点支持の
ものを用いてもよい。
の外周面と、筐体４０のつば４１の内周面との間に固定
用リング７０がエポキシ樹脂系などの強固な接着剤で固
定されて、互いに連結されたマグネットハウジング１０
０と２００が筐体４０に保持される。固定用リング７０
は筐体４０、閉塞部１３１の各熱膨脹係数とほぼ一致し
た熱膨脹係数の材料よりなり、かつ閉塞部１３１と筐体
４０とを電気的に絶縁するものである。例えば筐体４０
として熱膨脹係数が１６ｐｐｍ／℃のステンレスで構成
され、閉塞部１３１として熱膨脹係数が１２ｐｐｍ／℃
の電磁軟鉄で構成されている場合に固定用リング７０と
して熱膨脹係数が１４ｐｐｍ／℃のポリエーテルイミド
樹脂材（商品名：ＵＬＴＥＭ）の金型成形品で構成され
る。
ーボ増幅アセンブリ部６０側でマグネットハウジング１
００を筐体４０に取付けているため、筐体４０としては
筒状の一端が端板４４で一端が一体に形成されたものが
用いられている。更に従来ではトルカーコイル３１，３
２のボビンとしてアルミニュウム製のものが用いられて
いたが、この例ではボビン７３，７４は例えば液晶ポリ
マ合成樹脂材の形成品で構成され、その円筒状ボビン７
３，７４の一方の端面に形成された複数箇所の固定部７
３ａ，７４ａによりそれぞれペンデュラム本体１２に接
着固定されている。
マグネットハウジングを筒状部と閉塞部の２体に分割構
成し、ねじで連結しているため、筒状部１３０，２３０
とペンデュラム１０の熱膨脹係数を合せることによりペ
ンデュラムに熱応力が加わり、バイアス誤差が生じるお
それがない。筒状部１３０，２３０と閉塞部１３１，２
３１との熱膨脹係数の差に基づくその伸縮の差は、これ
は寸法としては極めて小さい値であり、かつねじ止めで
あり、多少のがたが存在するため筒状部と閉塞部との接
合面で吸収され、これらが強固に一体化されている場合
と比較して熱応力が緩和され、ペンデュラムの保持に影
響を与えるおそれがない。
３０より高温における磁気特性が優れたものを用いれ
ば、高温度まで高感度で動作する加速度計が得られる。
なお一般に軸方向の長さを小とするため、閉塞部１３
１，２３１の厚さをなるべく小さくするが、径方向の大
きさはそれ程、問題にならないため、筒状部１３０，２
３０の厚さを厚くすることにより、高温度になっても筒
状部の磁気特性の劣化は少ない。更に閉塞部１３１と固
定用リング７０と筐体４１の熱膨脹係数をほぼ一致させ
ることにより、マグネットハウジング１００をサーボ増
幅アセンブリ部６０側で筐体に固定しても、これら三者
間で周囲温度の変化により熱応力が発生するおそれがな
く、ペンデュラム保持に影響を与えるおそれがない。従
って筐体４１として一端が一体に閉塞されたものを使用
でき、マグネットハウジングを筐体４１に取付けた後
に、筐体４１のその取付側の端面を塞ぐためのレーザ溶
接の工程を省略でき、製造が容易となり、かつ、レーザ
溶接不良に基づく気密性劣化の問題も生じるおそれがな
い。
０，２３０と閉塞部１３１，２３１の２体で構成してい
るため、筒状部１３０，２３０が両端開放であるため、
良好な環状磁気空隙１１７，２１７を構成するために、
筒状部１３０，２３０の内面に形成するリング状突部１
１６，２１６の加工がし易く、かつばりが発生した場
合、それを容易に発見して除去することができ、従来技
術で問題となったことが生じない。また固定用リング７
０として前記樹脂材を用いる場合は、その材料自体でマ
グネットハウジングと筐体４０間の絶縁が行われるた
め、その絶縁のための処理を必要とせず、しかも絶縁被
膜が損傷して絶縁劣化が生じるような問題もなく、取扱
いに特に注意する必要がない。更に樹脂材の固定用リン
グ７０は、外部からの力が閉塞部１３１へ伝達されるの
を緩和する作用もある。
Ａ−Ａ線断面図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 永久磁石を備えた二つのマグネットハウ
ジングでペンデュラムの一端を挟み保持し、そのペンデ
ュラムの変位を検出して、その中立点に押し戻そうとす
る力を電磁力により発生するトルカーを備えたサーボ形
加速度形において、 上記各マグネットハウジングは上記ペンデュラムを挟む
部分と他の部分との２体で構成され、 上記ペンデュラムを挟む部分は上記ペンデュラムと熱膨
脹係数がほぼ等しい材料で構成され、 上記他の部分は高温度における磁気特性が上記ペンデュ
ラムを挟む部分のそれより優れている材料で構成され、 上記二つの部分はねじで連結されていることを特徴とす
るサーボ形加速度計。 - 【請求項２】 永久磁石を備えた二つのマグネットハウ
ジングでペンデュラムの一端を挟み保持し、そのペンデ
ュラムの変位を検出して、その中立点に押し戻そうとす
る力を電磁力により発生するトルカーを備え、全体が筐
体内に収納されたサーボ形加速度計において、 上記各マグネットハウジングはそれぞれ上記ペンデュラ
ムと熱膨脹係数がほぼ等しい材料からなり、上記ペンデ
ュラムを挟み保持する筒状部と、 その筒状部のペンデュラムと反対側を塞ぐ閉塞部とより
なり、 これら筒状部と閉塞部はねじで互いに連結され、 上記筐体は一端が一体に閉塞された筒状体であり、 上記筐体の開放側の内周面と、上記互いに固定されたマ
グネットハウジングの一方の上記閉塞部の周面との間に
リングが介在されて、上記マグネットハウジングが上記
筐体に取付けられ、 上記閉塞部と上記筐体と上記リングは熱膨脹係数が互い
にほぼ等しい材料で構成され、 上記リングは上記閉塞部と上記筐体とを電気的に絶縁す
るものであることを特徴とするサーボ形加速度計。 - 【請求項３】 上記リングは合成樹脂材よりなることを
特徴とする請求項２記載のサーボ形加速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000362336A JP3486845B2 (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | サーボ形加速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000362336A JP3486845B2 (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | サーボ形加速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002168878A JP2002168878A (ja) | 2002-06-14 |
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Family
ID=18833632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000362336A Expired - Lifetime JP3486845B2 (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | サーボ形加速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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-
2000
- 2000-11-29 JP JP2000362336A patent/JP3486845B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
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