JP3946255B2 - 加速度計の星形リード - Google Patents
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Description
（技術分野）
本発明は加速度計の分野で、特に加速度計の基準質量体に使用されるリード部材に関する。
（背景技術）
一個あるいはそれ以上の磁石体間に吊り下げられる基準質量体を含む力再平衡型加速度計は、当業者には周知である。このような加速度計としては米国特許第4,182,187号、第4,250,757号、第4,394,405号、第4,399,700号、第4,400,979号、第4,441,366号、第4,555,944号、第4,555,945号、第4,592,234号、第4,620,442号、第4,697,455号、第4,726,228号、第4,932,258号、第4,944,184号、第5,024,089号、第5,085,079号、第5,090,243号、第5,097,172号、第5,111,694号、第5,182,949号、第5,203,210号、第5,212,984号、第5,220,831号および第34,631号に開示されているものが挙げられる。このような力再平衡型加速度計には、非結晶の石英で形成されたリード部材を有する基準質量体が備えられており、基準質量体はこの平面に対してほぼ垂直な検出軸に沿つた力、即ち加速度に応じて、基準質量体を偏位可能な永久磁石を有したステータ間に、一個あるいはそれ以上のたわみ部材を介して吊下げられている。また基準質量体には通常、電磁石として機能するリードに固定された少なくとも１個のトルクコイルが具備される。通常静止時に基準質量体は、上部励振リングと下部励振リングの間に等間隔離間され吊下げられる。ピツクオフ静電容量プレートを構成する導電性材料が基準質量体の対向側に配設され、励振リングとともに容量素子を構成する。検出軸に沿つて加えられる加速力によつて基準質量体は上方あるいは下方の一方へ偏位され、これによつてピツクオフ静電容量プレートと上下部の励振リングとの距離が変化させられる。ピツクオフ静電容量プレートと上下部励振リング間の、この距離の変化によつて、容量素子の静電容量が変化される。従つて容量素子の静電容量の差は基準質量体の検出軸に沿つた変位を表すことになる。この変位信号がトルクコイルを含むサーボシステムに与えられ、トルクコイルはトルクコイルおよび永久磁石に加えられる電流に作用し、基準質量体を休止状態に戻す。トルクコイルに加えられる駆動電流の大きさは、検出軸に沿つた加速力を示す。
この型の加速度計に生じる一つの問題は、ガスの使用に起因するものである。このガスは通常ヘリウムや窒素などの中性ガスの混合物であり、加速度計を充満して基準質量体のためにガス制動を与えらるために使用される。極限の加速状態下では極限加速状態が除去されると、ガス制動によつてオーバーシユート状態になることが判明している。
加えて電源が切れた状態で、表面が極めて良好に磨かれたリードはステータの、同様に良好に磨かれた表面に対し固着する傾向にあり、これにより加速度計のオン時間が増加することも判明している。この問題を解決する一つの方法が米国特許第4,825,335号に開示されており、この場合フインガ部材を介して各側で吊下げられた矩形の可動な容量プレートには、多数の空気通路がプレートを貫通してプレート内の溝部まで延び、空気の流れを促進している。しかしながら上述の加速度計のリード内にエツチング処理して設けられた穴は、この問題の実際の解決にはならない。
（発明の開示）
本発明の一目的は、２個のステータ体間において回転可能にヒンジによつて吊下げられる円弧形の縁部を備えるリードを含む基準質量体を備え、ガス制動機能を向上し、固着を減少させる加速度計を提供することにある。
更に本発明の他の目的は加速度計の基準質量体に使用されて、半径方向に延びる多数の溝部を有した弓形のリードを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、基準質量体に使用され、一対のステータ間に一対のたわみヒンジによつて吊下げられ、両側に且つヒンジから離間した側で約45度の間隔をもつて配置され、半径方向に延びエツチンング処理された溝部を有する円弧形の縁部を備えるリードを提供することにある。リードの厚さは0.030インチ（約0.076cm）にされ、溝部の幅は0.020インチ（約0.051cm）、深さは0.0005インチ（約0.0013cm）にされる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明による力再平衡型加速度計の分解斜視図、図２は図１の加速度計に使用される、溝部を有するリードの平面図である。
（発明を実施するための最良の形態）
図１は上述の米国特許第4,250,757号に示された種類の加速度変換器を分解して示す。本実施例においては、説明上加速度計は上部磁石としてのステータ体10と下部磁石としてのステータ体12を備える。下部ステータ体12内に示される磁石14のような永久磁石が上部ステータ体10および下部ステータ体12の各々に備えられる。加えて下部ステータ体には16および18で表示されるような電導リード線の支承柱が包有される。また基準質量体としての可動素子体20が図１に示される。基準質量体には外部環状支承部材22が包有され、この支承部材は上部ステータ体10と下部ステータ体12の対向する平面19、21間に支承部材22上の複数の対をなすスペーサー部としての装着パツド24によつて支承されている。各対の装着パツドの下部パツドは図示してない。図１に示されるように、各対の装着パツド24の位置は支承部材22の周囲に互いに離間される。外部支承リング22から半径方向内側に延びる可動リード26は基準質量体20に包有される。リード26および支承リング22は好ましくは一枚の非晶質の石英からエツチング処理されて形成される。リード26の上側面と下側面上には好ましくは金で弓形の導電材料28が蒸着され、容量性のピツクオフプレートとして機能する。リード26の上側と下側の面上の容量性ピツクオフプレート28は上部および下部ステータ体の対向面19、20と協働して容量性ピツクオフ構造を構成する。
力復元コイル30がリード26の両側に配設される。当業者には周知なように、力復元コイルであるトルクコイル30は、永久磁石14と協働し、支承リング22に対しリード26を所定の位置内に保持する。
トルクコイル30を包有するリード26は、一対のたわみ部材32、34を介し支承リング22に対し連結される。たわみ部材32、34によつて、リード26およびトルクコイル30を備える基準質量体20が、環状支承リング22に対し回転可能且つ吊下げられて移動可能となる。リード26は加速度計の検出軸35に沿つた力に応動して移動する。また支承リング22およびたわみ部材32、34上には、薄膜のピックオフリード線36、38が蒸着され、これにより容量プレート28とトルクコイル30とが電気的に接続される。
図２の平面図に示されるように、制動効率を増加させ、固着を減少させるために、リード26の上面には半径方向に延びる一組の溝部40〜48が形成される。図２には図１に示すトルクコイル30が省略されており、リード20上には切り取り部50が示され、これによつてトルクコイル30と電気的に接続が可能になる。本発明の好ましい実施例の場合、５本の溝部40〜48がリード26の上面上でたわみ部34、36と対向する側の半分に、45度の間隔で星形に離間される。対応する溝部（図示せず）はリード26の下部表面にエツチング処理されて得られる。溝部40〜48は切り取り部50からリード26の縁部まで半径方向に延びている。また図２のリード26の実施例では、リード26は直径が0.642インチ（約1.631cm）で厚さが約0.030インチ（約0.076cm）にされ、リード26にエツチングされて得られた溝部40〜48は幅が約0.020インチ（約0.051cm）で深さが約0.00050インチ（約0.0013cm）にされている。
本発明は加速度計の分野で、特に加速度計の基準質量体に使用されるリード部材に関する。
（背景技術）
一個あるいはそれ以上の磁石体間に吊り下げられる基準質量体を含む力再平衡型加速度計は、当業者には周知である。このような加速度計としては米国特許第4,182,187号、第4,250,757号、第4,394,405号、第4,399,700号、第4,400,979号、第4,441,366号、第4,555,944号、第4,555,945号、第4,592,234号、第4,620,442号、第4,697,455号、第4,726,228号、第4,932,258号、第4,944,184号、第5,024,089号、第5,085,079号、第5,090,243号、第5,097,172号、第5,111,694号、第5,182,949号、第5,203,210号、第5,212,984号、第5,220,831号および第34,631号に開示されているものが挙げられる。このような力再平衡型加速度計には、非結晶の石英で形成されたリード部材を有する基準質量体が備えられており、基準質量体はこの平面に対してほぼ垂直な検出軸に沿つた力、即ち加速度に応じて、基準質量体を偏位可能な永久磁石を有したステータ間に、一個あるいはそれ以上のたわみ部材を介して吊下げられている。また基準質量体には通常、電磁石として機能するリードに固定された少なくとも１個のトルクコイルが具備される。通常静止時に基準質量体は、上部励振リングと下部励振リングの間に等間隔離間され吊下げられる。ピツクオフ静電容量プレートを構成する導電性材料が基準質量体の対向側に配設され、励振リングとともに容量素子を構成する。検出軸に沿つて加えられる加速力によつて基準質量体は上方あるいは下方の一方へ偏位され、これによつてピツクオフ静電容量プレートと上下部の励振リングとの距離が変化させられる。ピツクオフ静電容量プレートと上下部励振リング間の、この距離の変化によつて、容量素子の静電容量が変化される。従つて容量素子の静電容量の差は基準質量体の検出軸に沿つた変位を表すことになる。この変位信号がトルクコイルを含むサーボシステムに与えられ、トルクコイルはトルクコイルおよび永久磁石に加えられる電流に作用し、基準質量体を休止状態に戻す。トルクコイルに加えられる駆動電流の大きさは、検出軸に沿つた加速力を示す。
この型の加速度計に生じる一つの問題は、ガスの使用に起因するものである。このガスは通常ヘリウムや窒素などの中性ガスの混合物であり、加速度計を充満して基準質量体のためにガス制動を与えらるために使用される。極限の加速状態下では極限加速状態が除去されると、ガス制動によつてオーバーシユート状態になることが判明している。
加えて電源が切れた状態で、表面が極めて良好に磨かれたリードはステータの、同様に良好に磨かれた表面に対し固着する傾向にあり、これにより加速度計のオン時間が増加することも判明している。この問題を解決する一つの方法が米国特許第4,825,335号に開示されており、この場合フインガ部材を介して各側で吊下げられた矩形の可動な容量プレートには、多数の空気通路がプレートを貫通してプレート内の溝部まで延び、空気の流れを促進している。しかしながら上述の加速度計のリード内にエツチング処理して設けられた穴は、この問題の実際の解決にはならない。
（発明の開示）
本発明の一目的は、２個のステータ体間において回転可能にヒンジによつて吊下げられる円弧形の縁部を備えるリードを含む基準質量体を備え、ガス制動機能を向上し、固着を減少させる加速度計を提供することにある。
更に本発明の他の目的は加速度計の基準質量体に使用されて、半径方向に延びる多数の溝部を有した弓形のリードを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、基準質量体に使用され、一対のステータ間に一対のたわみヒンジによつて吊下げられ、両側に且つヒンジから離間した側で約45度の間隔をもつて配置され、半径方向に延びエツチンング処理された溝部を有する円弧形の縁部を備えるリードを提供することにある。リードの厚さは0.030インチ（約0.076cm）にされ、溝部の幅は0.020インチ（約0.051cm）、深さは0.0005インチ（約0.0013cm）にされる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明による力再平衡型加速度計の分解斜視図、図２は図１の加速度計に使用される、溝部を有するリードの平面図である。
（発明を実施するための最良の形態）
図１は上述の米国特許第4,250,757号に示された種類の加速度変換器を分解して示す。本実施例においては、説明上加速度計は上部磁石としてのステータ体10と下部磁石としてのステータ体12を備える。下部ステータ体12内に示される磁石14のような永久磁石が上部ステータ体10および下部ステータ体12の各々に備えられる。加えて下部ステータ体には16および18で表示されるような電導リード線の支承柱が包有される。また基準質量体としての可動素子体20が図１に示される。基準質量体には外部環状支承部材22が包有され、この支承部材は上部ステータ体10と下部ステータ体12の対向する平面19、21間に支承部材22上の複数の対をなすスペーサー部としての装着パツド24によつて支承されている。各対の装着パツドの下部パツドは図示してない。図１に示されるように、各対の装着パツド24の位置は支承部材22の周囲に互いに離間される。外部支承リング22から半径方向内側に延びる可動リード26は基準質量体20に包有される。リード26および支承リング22は好ましくは一枚の非晶質の石英からエツチング処理されて形成される。リード26の上側面と下側面上には好ましくは金で弓形の導電材料28が蒸着され、容量性のピツクオフプレートとして機能する。リード26の上側と下側の面上の容量性ピツクオフプレート28は上部および下部ステータ体の対向面19、20と協働して容量性ピツクオフ構造を構成する。
力復元コイル30がリード26の両側に配設される。当業者には周知なように、力復元コイルであるトルクコイル30は、永久磁石14と協働し、支承リング22に対しリード26を所定の位置内に保持する。
トルクコイル30を包有するリード26は、一対のたわみ部材32、34を介し支承リング22に対し連結される。たわみ部材32、34によつて、リード26およびトルクコイル30を備える基準質量体20が、環状支承リング22に対し回転可能且つ吊下げられて移動可能となる。リード26は加速度計の検出軸35に沿つた力に応動して移動する。また支承リング22およびたわみ部材32、34上には、薄膜のピックオフリード線36、38が蒸着され、これにより容量プレート28とトルクコイル30とが電気的に接続される。
図２の平面図に示されるように、制動効率を増加させ、固着を減少させるために、リード26の上面には半径方向に延びる一組の溝部40〜48が形成される。図２には図１に示すトルクコイル30が省略されており、リード20上には切り取り部50が示され、これによつてトルクコイル30と電気的に接続が可能になる。本発明の好ましい実施例の場合、５本の溝部40〜48がリード26の上面上でたわみ部34、36と対向する側の半分に、45度の間隔で星形に離間される。対応する溝部（図示せず）はリード26の下部表面にエツチング処理されて得られる。溝部40〜48は切り取り部50からリード26の縁部まで半径方向に延びている。また図２のリード26の実施例では、リード26は直径が0.642インチ（約1.631cm）で厚さが約0.030インチ（約0.076cm）にされ、リード26にエツチングされて得られた溝部40〜48は幅が約0.020インチ（約0.051cm）で深さが約0.00050インチ（約0.0013cm）にされている。
Claims (7)
- 夫々平面の容量性ピックオフ領域を有する第１および第２のステータ体と、該第１および第２のステータ体間に少なくとも一以上のたわみ部材を介して回転可能に装着され、上面および下面を有する円弧形の縁部を備えるリード部材を有した基準質量体と、前記リード部材の少なくとも一つの面上に蒸着される一以上の容量性ピックオフ領域と、前記リード部材の、一以上の面上に形成される、複数の半径方向に延びる溝部と、を備え、
該複数の溝部は、４５度毎離間して形成されており、
前記リード部材が中央切り取り部分を包有しており、前記複数の溝部は前記中央切り取り部分から前記リード部材の前記縁部まで半径方向に延びている、加速度計。 - 前記溝部は深さが0.0013cmにされてなる請求項１の加速度計。
- 前記溝部は幅が0.051cmにされてなる請求項１の加速度計。
- 前記溝部が前記リード部材の前記上面および下面の双方に配置されてなる請求項１の加速度計。
- 前記溝部が前記リード部材の前記上面および下面の双方に、少なくとも５つ配設されてなる請求項４の加速度計。
- 夫々平面の容量性ピックオフ領域を有する第１および第２のステータ体と、該第１および第２のステータ体間に少なくとも一以上のたわみ部材によつて回転可能に装着され、上面および下面を有する円弧形の縁部を備えるリード部材を有する基準質量体と、前記リード部材の少なくとも一つの面上に蒸着される一以上の容量性ピックオフ領域と、前記リード部材の少なくとも一つの面上に形成される、複数の半径方向に延びる溝部にして、前記リード部材の、前記たわみ部材から離れた側に４５度毎離間して形成される複数の溝部と、を備え、
前記リード部材が中央切り取り部分を包有しており、前記複数の溝部は前記中央切り取り部分から前記リード部材の前記縁部まで半径方向に延びている、加速度計。 - 前記溝部は幅が0.051cm、深さが0.0013cmにされている、請求項６の加速度計。
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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