JP5267272B2

JP5267272B2 - 振動センサ

Info

Publication number: JP5267272B2
Application number: JP2009077745A
Authority: JP
Inventors: 仁和泉; 誠神林
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP2010230459A

Description

本発明は振動を検出する振動センサに関するものである。

従来の振動センサの構造の一例を図面を参照して説明する。図７は従来の振動センサの振動ピックアップの断面図である。圧電形の振動ピックアップ５０は図７に示すように内部を密封する筐体５１と、筐体５１の両端に穿孔した嵌合孔５１−１に嵌合して接続した振動板５２と、振動板５２の外面に装着した圧電子５３と、圧電子５３に接続した出力端子５６からなる。更に、振動ピックアップ５０は、前記筐体５１と前記振動板５２とで囲まれる空隙に封入した錘５４と、錘５４と振動板５２とを接続する連結棒５５で構成されている。

このように構成される振動ピックアップ５０は、まず振動板５２に圧電子５３を装着し、筐体５１と振動板５２とで囲まれる空隙に錘５４を封入して、錘５４と振動板５２を連結棒５５で接続することにより形成される。そして、圧電子５３に接続した出力端子５６から、振動板５２の振動を電圧として取り出すように作用するものであった。

特開平９−５５９９９号公報（特許文献１）には、密封筐体と、振動板と、錘と、連結棒で形成される空隙に粘性液体を充填する振動ピックアップにおいて、温度変化が起きても振動特性に変化のない振動ピックアップに関する技術が開示されている。

特開平９−５５９９９号公報

しかしながら、上記構成の装置では強い衝撃を受けると振動板５２が大きく曲がるおそれがある。そのため、未使用時の運搬、設置時における地面等への不慮の落下、過度な衝撃があると、圧電子５３の破壊、又は振動板５２と圧電子５３の分離が生じ、振動センサとしての機能を果たすことができなくなるという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、振動センサの未使用時において、過度な衝撃を受けても振動板に対する衝撃を抑制することができ、その結果、圧電子５３の破壊、又は振動板５２と圧電子５３の分離を防ぐことができる振動センサを提供することである。

上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、筐体と振動板とで囲まれる空隙に錘を封入して、前記振動板に圧電子を装着し、前記圧電子に接続した出力端子から前記振動板の振動を電圧として取り出すピックアップ部を含む振動センサにおいて、前記ピックアップ部を収容する外筐体と、前記ピックアップ部と外筐体との間に装着される弾性体と、前記弾性体を押圧することにより前記弾性体の弾性力を抑制する押圧部材を設け、前記押圧部材は、前記振動センサの使用時には前記弾性体の弾性力を抑制する位置に、前記振動センサの未使用時には前記弾性体の弾性力を機能させる位置に、位置状態を可変としたことを特徴とするものである。

本発明によれば、前記ピックアップ部を収容する外筐体と、前記ピックアップ部と外筐体との間に装着される弾性体と、前記弾性体を押圧することにより前記弾性体の弾性力を抑制する押圧部材を設けたので、振動センサの未使用時には、前記押圧部材を緩めて前記弾性体の弾性力を機能させて、過度な衝撃を受けても振動板に対する衝撃を抑制することができる。従って、圧電子の破壊、又は振動板と圧電子の分離を防ぐことができる振動センサを提供することができる。一方、振動センサの使用時には、前記押圧部材を締めて前記弾性体の弾性力を抑制させて、通常のピックアップ部として機能させて、前記圧電子に接続した出力端子から、振動板の振動を電圧として取り出すように作用することができる。

第１の実施の形態に関する振動センサの未使用時の断面図である。第１の実施の形態に関する振動センサに使用する振動ピックアップの断面図である。第１の実施の形態に関する振動センサの使用時の断面図である。第２の実施の形態に関する振動センサに使用する振動ピックアップの断面図である。第２の実施の形態に関する振動センサの未使用時の断面図である。第２の実施の形態に関する振動センサの使用時の断面図である。従来の振動センサのピックアップ部の断面図である。

＜第１の実施の形態＞
以下、第１の実施の形態を図面に従って説明する。図２は第１の実施の形態に関する振動センサに使用する振動ピックアップの断面図である。ピックアップ部としての振動ピックアップ１０は圧電形であり、内部を密封するピックアップ筐体１と、ピックアップ筐体１の両端に穿孔した嵌合孔１−１に嵌合して接続した振動板２と、振動板２の外面に装着した圧電子３と、圧電子３に接続した出力端子６及び配線１６からなる。更に、振動ピックアップ１０は、前記ピックアップ筐体１と前記振動板２とで囲まれる空隙に封入した錘４と、錘４と振動板２とを接続する連結棒５を有する。

更にまた、振動ピックアップ１０は、錘４とピックアップ筐体１を結合又は分離する結合部材としてのシャフト７とナット８を有する。即ち、振動ピックアップ１０は、錘４の中央に開けた貫通孔４−１を通るシャフト７が設けられる。更に、シャフト７の両端におけるピックアップ筐体１の側面には嵌合孔１−２が設けられ、嵌合孔１−２に嵌合したナット８を有する構成である。ナット８は後述するように回転操作可能に設けられ、ナット８を回転することにより、ナット８をシャフト７に対し締結又は緩和する。これにより、錘４とピックアップ筐体１を結合又は分離することができる。

上記構成の振動ピックアップ１０において、ピックアップ筐体１と振動板２が音波等の振動で共振して錘４を基準に振動する。すると振動板２の振動により圧電子３に加わる圧力が変化する。圧電子３は受ける圧力の変化に応じて電圧を発生する。発生した電圧を出力端子６及び配線１６により出力することで、音波等の振動の変化を電圧の変化として取り出すようになっている。

次に、前記振動ピックアップ１０を収容した振動センサ２０について説明する。図１は第１の実施の形態に関する振動センサ２０の未使用時の断面図である。振動センサ２０は、前記振動ピックアップ１０と、振動ピックアップ１０を収容する外筐体１２と、押圧部材とを有する。押圧部材は、振動ピックアップ１０を両端より挟む弾性体としての弾性ゴム１４と、弾性ゴム１４を圧縮又は復元する押しネジ１３を含む。弾性ゴム１４は中央に配線用孔１４−１を有し、出力端子６からの配線１６は配線用孔１４−１に通すことにより、外部に出力する。外筐体１２には締結又は緩和可能な押しネジ１３が設けられ、押しネジ１３の移動はスペーサ１１に伝えられ、スペーサ１１を介して弾性ゴム１４を圧縮又は復元させることができる。即ち、押圧部材は、外筐体１２を介して操作可能に設けられる。更に、外筐体１２の側面には前記ナット８を操作可能にする操作孔１２−１が設けられる。

弾性ゴム１４は弾性力を有し、押しネジ１３を締結することにより、押しネジ１３の移動をスペーサ１１に伝え、これにより弾性ゴム１４を圧縮し、弾性ゴム１４の弾性力を抑制する。一方、押しネジ１３を緩和することにより、弾性ゴム１４を復元させ、弾性ゴムの復元力によりスペーサ１１を元の位置に戻し、弾性ゴム１４の弾性力を発揮させる状態にする。

図１は振動センサ２０の未使用時を示し、押しネジ１３を緩和することにより、弾性ゴム１４を復元させ、弾性ゴム１４の弾性力を発揮させる。このようにすることにより、未使用時の運搬、設置時における地面等への不慮の落下、過度な衝撃を受けても振動板２に対する衝撃を抑制することができる。更に、図１に示すように振動センサ２０の未使用時においては、前述のように弾性ゴム１４を復元させると同時に、前記ナット８を締結してピックアップ筐体１と錘４とを結合させる。ナット８の締結は、外筐体１２の前記操作孔１２−１から図示しないドライバーによってナットを操作することにより行なう。こうしてピックアップ筐体１と錘４を結合させることができる。

振動センサ２０の未使用時において、押しネジ１３を緩和することにより弾性ゴム１４を復元させて弾性力を発揮させた状態とし、かつナット８を締めることによりピックアップ筐体１と錘４とを結合させた状態とする。この状態において振動センサ２０が過度の衝撃を受けると、外筐体１２が受ける振動は弾性ゴム１４で減衰された後、振動ピックアップ１０に伝わることになる。そして、振動ピックアップ１０の内部では、錘４がピックアップ筐体１に結合されているため、振動板２の変形を抑制することができる。

図３は第１の実施の形態に関する振動センサの使用時の断面図である。振動センサ２０の使用時は、押しネジ１３を操作し、押しネジ１３を締結することにより、弾性ゴム１４を圧縮させ、弾性ゴム１４の弾性力を抑制させる。一方、ナット８を操作し、ナット８をシャフト７に対し緩和する。これにより、錘４とピックアップ筐体１を分離する。このようにすることにより、外筐体１２が受ける振動は、圧縮されて弾性力が発揮されていない弾性ゴム１４を介して、振動ピックアップ１０に伝わり、出力端子６より電圧の変化として取り出すことができる。

以上のように、第１の実施の形態によれば、ピックアップ筐体１と錘４をシャフト７とナット８で結合できるようにした振動ピックアップ１０を外筐体１２に収容し、その間に弾性ゴム１４を配置し、押しネジ１３により弾性ゴム１４を圧縮又は復元することにより、弾性ゴム１４の弾性力を抑制又は発揮させるようにしたので、振動ピックアップ１０に伝わる振動を制御することができる。従って、振動センサ２０の使用時はナット８を緩和することにより、錘４とピックアップ筐体１を分離し、弾性ゴム１４を圧縮することで適度な振動を受けることができ、この振動を電圧に変換することができる。

一方、振動センサ２０の未使用時はナット８を締めることにより、錘４とピックアップ筐体１を結合し、弾性ゴム１４を復元することで衝撃を受けた際生じる衝撃波及び、加速度が振動板２にかかるのを抑制することができる。よって、圧電子３の破壊、又は振動板２と圧電子３の分離が生じなくなり、振動センサ２０の耐衝撃性の向上が得られる。

また、押しネジ１３で弾性ゴム１４の圧縮量を調整することで振動センサ２０の共振周波数を制御することができる。このことにより、耐衝撃性を保ったまま任意の周波数における振動センサ２０の感度を調整できるという効果が得ることができる。更に、弾性ゴム１４の圧縮量の調整により、弾性ゴム１４の圧縮量を固定した状態で上記効果を得ることができる。

＜第２の実施の形態＞
次に第２の実施の形態について説明する。前記第１の実施の形態に対し、図１のシャフト７及びナット８を削除し、耐衝撃性能に合わせた低コスト化を図ることができる。図４は第２の実施の形態に関する振動センサに使用する振動ピックアップの断面図である。

図４に示すように、圧電形の振動ピックアップ３０は内部を密封するピックアップ筐体２１と、ピックアップ筐体２１の両端に穿孔した嵌合孔２１−１に嵌合して接続した振動板２と、振動板２の外面に装着した圧電子３と、圧電子３に接続した出力端子６及び配線１６からなる。更に、振動ピックアップ３０は、前記ピックアップ筐体２１と前記振動板２とで囲まれる空隙に封入した錘２４と、錘２４と振動板２とを接続する連結棒５を有する。

上記構成の振動ピックアップ３０において、ピックアップ筐体２１と振動板２が音波等の振動で共振して錘２４を基準に振動する。すると振動板２の振動により圧電子３に加わる圧力が変化する。圧電子３は受ける圧力の変化に応じて電圧を発生する。発生した電圧を出力端子６及び配線１６により出力することで、音波等の振動の変化を電圧の変化として取り出すようになっている。

次に、前記振動ピックアップ３０を収容した振動センサ４０について説明する。図５は第２の実施の形態に関する振動センサ４０の未使用時の断面図である。振動センサ４０は、前記振動ピックアップ３０と、振動ピックアップ３０を収容する外筐体３２と、振動ピックアップ３０を両端より挟む弾性ゴム１４と、押圧部材とを有する。押圧部材は、振動ピックアップ１０を両端より挟む弾性ゴム１４と、弾性ゴム１４を圧縮又は復元する押しネジ１３を含む。弾性ゴム１４は中央に配線用孔１４−１を有し、出力端子６からの配線１６は配線用孔１４−１に通すことにより、外部に出力する。外筐体３２には締結又は緩和可能な押しネジ１３が設けられ、押しネジ１３の移動はスペーサ１１に伝えられ、スペーサ１１を介して弾性ゴム１４を圧縮又は復元させることができる。即ち、押圧部材は、外筐体３２を介して操作可能に設けられる。

図５は振動センサ４０の未使用時を示し、押しネジ１３を緩和することにより、弾性ゴム１４を復元させ、弾性ゴム１４の弾性力を発揮させる。このようにすることにより、未使用時の運搬、設置時における地面等への不慮の落下、過度な衝撃を受けても振動板２に対する衝撃を抑制することができる。振動センサ２０の未使用時において、押しネジ１３を緩和することにより弾性ゴム１４を復元させて弾性力を発揮させた状態とする。この状態において振動センサ２０が過度の衝撃を受けると、外筐体３２が受ける振動は弾性ゴム１４で減衰された後、振動ピックアップ１０に伝わることになる。

図６は第２の実施の形態に関する振動センサの使用時の断面図である。振動センサ４０の使用時は、押しネジ１３を操作し、押しネジ１３を締結することにより、弾性ゴム１４を圧縮させ、弾性ゴム１４の弾性力を抑制させる。このようにすることにより、外筐体３２が受ける振動は、圧縮されて弾性力が発揮されていない弾性ゴム１４を介して、振動ピックアップ１０に伝わり、出力端子６より電圧の変化として取り出すことができる。

以上のように、第２の実施の形態によれば、振動ピックアップ３０を外筐体３２に収容し、その間に弾性ゴム１４を配置し、押しネジ１３により弾性ゴム１４を圧縮又は緩和することにより、弾性ゴム１４の弾性力を抑制又は発揮させるようにしたので、振動ピックアップ３０に伝わる振動を制御することができる。従って、振動センサ４０の使用時は押しネジ１３により弾性ゴム１４を圧縮することで適度な振動を受けることができ、この振動を電圧に変換することができる。

一方、振動センサ４０の未使用時は、弾性ゴム１４の圧縮を復元することで衝撃を受けた際生じる衝撃波及び、加速度が振動板２にかかるのを抑制することができる。よって、圧電子３の破壊、又は振動板２と圧電子３の分離が生じなくなり、振動センサ４０の耐衝撃性の向上が得られる。また、押しネジ１３で弾性ゴム１４の圧縮量を調節することで振動センサの共振周波数を制御することができる。このことより、任意の周波数における振動センサの感度を調整できるという効果が得られる。

第１及び第２の実施の形態では弾性ゴム１４を使用したが、弾性ゴム１４の替わりに、弾性ゴム１４と同様のバネ定数を持った図示しないバネを用いることもできる。更に、弾性ゴム１４は圧縮量を可変としたが、固定とすることもできる。

１ピックアップ筐体
２振動板
３圧電子
４錘
７シャフト
８ナット
１０振動ピックアップ
１１スペーサ
１２外筐体
１３押しネジ
１４弾性ゴム
２０振動センサ

Claims

筐体と振動板とで囲まれる空隙に錘を封入して、前記振動板に圧電子を装着し、前記圧電子に接続した出力端子から前記振動板の振動を電圧として取り出すピックアップ部を含む振動センサにおいて、
前記ピックアップ部を収容する外筐体と、
前記ピックアップ部と外筐体との間に装着される弾性体と、
前記弾性体を押圧することにより前記弾性体の弾性力を抑制する押圧部材を設け、
前記押圧部材は、前記振動センサの使用時には前記弾性体の弾性力を抑制する位置に、前記振動センサの未使用時には前記弾性体の弾性力を機能させる位置に、位置状態を可変としたことを特徴とする振動センサ。
前記押圧部材は、前記外筐体を介して操作可能に設けたことを特徴とする請求項１記載の振動センサ。
前記押圧部材は、前記外筐体に設けた押しネジと、前記押しネジの移動を前記弾性体に押圧するスペーサからなることを特徴とする請求項２記載の振動センサ。
前記弾性体は、弾性ゴムであることを特徴とする請求項１記載の振動センサ。
請求項１記載の振動センサにおいて、
更に、前記錘と前記筐体とを結合・分離する結合部材を操作可能に設け、
前記振動センサの使用時には前記結合部材を緩和することにより前記錘と前記筐体とを分離し、前記振動センサの未使用時には前記結合部材を締結することにより前記錘と前記筐体とを結合することを特徴とする振動センサ。
前記結合部材は、前記錘を貫通するシャフトと、前記シャフトを前記筐体に固定するナットからなることを特徴とする請求項５記載の振動センサ。
前記結合部材は、前記外筐体に設けた操作孔から操作可能に配置されることを特徴とする請求項５記載の振動センサ。