JP5509867B2

JP5509867B2 - 振動センサ

Info

Publication number: JP5509867B2
Application number: JP2010010519A
Authority: JP
Inventors: 仁和泉
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-01-20
Also published as: JP2011149784A

Description

本発明は、振動を検出する振動センサに関し、特に、衝撃に対する耐性を向上させるための技術に関する。

従来の振動センサは、圧電子を装着させた振動板と密封筐体とで囲まれる空隙に錘を封入すると共に、錘を振動板と連結棒で接続し、密封筐体と振動板と錘と連結棒とで形成される空隙に粘性液体を充填している（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−５５９９９号公報（段落「００１３」、図１）

しかしながら、上述した従来の技術においては、振動センサの運搬中の衝撃や、設置時等における地面への不慮の落下による衝撃で、錘が連結棒を介して振動板を強く押圧する力が作用し、振動板が凸形状に変形してしまうことがある。また一般に振動センサは性能を上げるため、圧縮力には強いが引張力に弱いセラミック系の圧電体を用いた圧電子を用いているため、上記のように振動板が凸形状に変形すると、圧電子に引張力がかかって圧電子が壊れてしまい、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点がある。

本発明は、上記の問題点を解決するための手段を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、片面に圧電子を装着し他面に連結棒の一端を取り付けた２枚の振動板を前記連結棒を取り付けた面が対向するように筐体に支持すると共に、対向する前記連結棒の他端によって錘を支持し、外来入力により前記錘が振動板の対向方向に移動したときの移動量に応じた電圧を前記圧電子により出力する振動センサであって、前記筐体の前記振動板と前記錘との間の位置に規制面を設け、該規制面によって前記錘の移動量を規制し、前記筐体を、それぞれが前記規制面と前記振動板とを有するように２つの筐体部分に分割した構造とし、前記錘が前記各規制面と所定の間隔を保つように、前記２つの前記筐体部分の対向面の隙間にスペーサを嵌め込んで２つの前記筐体部分を連結させ、前記スペーサの断面形状を楔型としたことを特徴とする。

これにより、本発明は、振動板と錘との間に規制面を設けたため、不慮の落下等の衝撃で錘が連結棒を介して振動板を押圧した際に、錘が規制面に当接することによって振動板が連結棒からの押圧によって変形してしまうことを防止できるので、振動センサの耐衝撃性が向上するという効果を得ることができる。

実施例１の振動センサを示す断面図実施例１の振動センサを上方から見た様子を示す説明図筐体上部と筐体下部とを固定する前の状態を示す断面図筐体上部に押しネジをねじ込んでいる様子を示す断面図実施例２の振動センサを示す説明図

以下に、図面を参照して本発明による振動センサの実施例について説明する。

図１は実施例１の振動センサを示す断面図である。

図１において、１は振動センサであり、筐体上部２ａと筐体下部２ｂとの２つに分かれた筐体２、振動板３、圧電子４、出力端子５、錘６等によって構成される。

筐体上部２ａと筐体下部２ｂは、ボルト孔が貫通しているボルト取付端を両端部に形成し、その端部間における中央部には後述の連結棒７が貫通する孔が穿孔されている。

また、筐体上部２ａと筐体下部２ｂは、前記端部間における後述の錘６と対向する側（内側という。）の中央部には錘６の外形よりも大きい内窪みを形成し、また内窪みの反対側（外側という。）には振動板３を嵌めこむための外窪みを形成している。

なお、内窪みの、振動板３の表面と平行な面を規制面１０とし、その規制面１０によって錘６の上下方向の移動幅を規制している。

ここで、図２は実施例１の振動センサを上方から見た様子を示す説明図である。

図２において、１８ａは上記したように筐体上部２ａの端部に形成されたボルト取付端に形成されたボルト孔であり、対角線上に２個設けられている。

なお、筐体下部２ｂにおいても、筐体上部２ａに設けられたボルト孔１８ａに対向する位置に同様にボルト孔１８ａが設けられている。

更に、図２に示すように、筐体上部２ａの端部には、ボルト孔１８ａから９０度位相をずらした位置に押しネジをねじ込む為の押しネジ用ネジ孔１８ｂが２個、対角線上に形成されている。

振動板３は、筐体上部２ａと筐体下部２ｂのそれぞれの外側窪みに嵌めこまれている。

また、振動板３は後述する連結棒７を支持するための穴等を備えている。

圧電子４は、振動板３の後述の錘６と対向する面の反対側の面に取り付けられ、振動板３の振動による外力で歪みが生じた際に、その歪みを変換して電圧として発生させる。

出力端子５は、圧電子４と接続して圧電子４が発生させた電圧を受け、本発明の振動センサ１を搭載する図示しない上位装置の制御部へと出力する。

錘６は、連結棒７が嵌まる穴が筐体上部２ａ側及び筐体下部２ｂ側の振動板３と対向する面側にそれぞれ形成され、一端を筐体上部２ａあるいは筐体下部２ｂに支持された連結棒７の他端が嵌まることで２枚の振動板３の間に配された状態となる。

１５はスペーサであり、筐体上部２ａと筐体下部２ｂの端部の隙間に嵌め込まれている。

１６はボルトであり、スペーサ１５が嵌め込まれた筐体２の筐体上部２ａ側のボルト孔１８ａから挿入されて筐体下部２ｂ側からナット１７を締結することで、筐体上部２ａと筐体下部２ｂとを固定する。

ここで本実施例の振動センサ１の組立てについて説明する。

ここでは、筐体上部２ａ、筐体下部２ｂの側面側の隙間を埋めるスペーサ１５を嵌め込むと共に、筐体上部２ａおよび筐体下部２ｂのボルト孔１８ａにボルト１６を挿入してナット１７で固定するまでの手順を示す。

図３は筐体上部と筐体下部とを固定する前の状態を示す断面図、図４は筐体上部に押しネジをねじ込んでいる様子を示す断面図である。

先ず、圧電子４を取り付けると共に連結棒７を接続した振動板３を２組設け、その内、一方の振動板３を筐体上部２ａの外窪みに嵌め込み、他方の振動板３を筐体下部２ｂの外窪みに嵌め込む。

このとき各連結棒７は筐体上部２ａあるいは筐体下部２ｂの外側窪み側から突出した状態となる。

次に筐体上部２ａから突出する連結棒７を錘６の上方から嵌め込んでいき、さらに筐体下部２ｂから突出する連結棒７を錘６の下方から嵌め込むようにし、図３に示すように錘６を筐体上部２ａおよび筐体下部２ｂの内窪みに嵌合させる。

このとき、筐体上部２ａ、筐体下部２ｂの規制面１０に錘６を接触させるようにすることで、錘６と筐体上部２ａ、筐体下部２ｂとががたつかないようにする。

そして、筐体上部２ａの押しネジ用ネジ孔１８ｂに押しネジ１２をねじ込んでいくことで、押しネジ１２の先端を筐体下部２ｂに当接させる。そして更に押しネジ１２を回転させることによって筐体上部２ａが押しあげられ、図４に示すように筐体上部２ａと筐体下部２ｂとの間隔が図３に示した状態よりも広がる。

その結果、筐体上部２ａ、筐体下部２ｂそれぞれの規制面１０と錘６とに隙間が生じていき、その隙間が所定の隙間となるまで、押しネジ１２を回転させる。

その後、筐体上部２ａと筐体下部２ｂとの間にスペーサ１５を挿入することで規制面１０と錘６との隙間を保った状態にし、押しネジ１２を押しネジ用ネジ孔１８ｂから取り外して図１に示すように筐体上部２ａ及び筐体下部２ｂのボルト孔１８ａにボルト１６をねじ込むと共に、そのボルト１６にナット１７を締めて筐体上部２ａと筐体下部２ｂとを連結させる。

このように本実施例の振動センサ１を構成し、音波等の外来入力によって振動が伝わるとその振動に共振して錘６を基準に振動板３が振動し圧電子４に加わる応力が変化する。そして振動センサ１は応力の変化に応じて圧電子４が発生した電圧を、主力端子５を介して取出すことで音波等による振動の変化を電圧の変化として取出している。

ここで筐体２への強い衝撃が作用したとき、錘６が振動しても筐体上部２ａと筐体下部２ｂの規制面１０に当接する範囲でその振動が規制されるため、錘６が連結棒７を介して振動板３を押圧する力によって圧電子４に加わる応力が制限され、振動板３が凸形に変形するのを防止でき、振動板３の変形によって圧電子４に掛かる引張力を抑制できる。

以上説明したように、本実施例では、筐体上部と筐体下部とに、錘と振動板との間に位置する規制面を設けるようにしたことで、振動センサが錘を中心に振動し、錘が連結棒を振動板側に押し付けて振動板を撓ませる力が発生しても、錘が規制面に当接する範囲でしか動かず、よって連結棒が振動板を押し付ける力を抑制することができる。

そのため、振動板に装着した圧電子に強い引張力が作用することで、圧電子が壊れてしまうことを防止できるので、振動センサの衝撃に対する耐性を強化することができる。

また、筐体上部及び筐体下部の各規制面と錘とが同じ間隔となるようにしたため、２つの圧電子に対する耐衝撃性に差が生じないようにすることができる。

図５は実施例２の振動センサを示す説明図である。

なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施例では、筐体上部２ａ、筐体下部２ｂとの接触面が傾斜し、断面形状を楔型としたスペーサ２０を設けた点が実施例１と相違する。

スペーサ２０の筐体上部２ａ、筐体下部２ｂとの接触面に傾斜を設けたことにより、振動センサ１を組み立てる際に、筐体上部２ａと筐体下部２ｂの規制面に錘６を当接させた状態で、図４のように押しネジ１２を筐体上部２ａの押しネジ用ネジ孔にねじ込む必要が無くなり、直接スペーサ２０を筐体上部２ａと筐体下部２ｂとの隙間を広げながら嵌め込むことができる。

これによって、錘６と各規制面１０との隙間を所定の間隔で設け、ボルト１６とナット１７で筐体上部２ａと筐体下部２ｂとを固定させることができる。

以上説明したように、本実施例では上記実施例１の効果に加えて、振動センサ１の組立てをより簡易に行うことができるようになる。

１振動センサ
２筐体
２ａ筐体上部
２ｂ筐体下部
３振動板
４圧電子
５出力端子
６錘
７連結棒
１０規制面
１２押しネジ
１５、２０スペーサ
１６ボルト
１７ナット
１８ａボルト孔
１８ｂ押しネジ用ネジ孔

Claims

片面に圧電子を装着し他面に連結棒の一端を取り付けた２枚の振動板を前記連結棒を取り付けた面が対向するように筐体に支持すると共に、対向する前記連結棒の他端によって錘を支持し、外来入力により前記錘が振動板の対向方向に移動したときの移動量に応じた電圧を前記圧電子により出力する振動センサであって、
前記筐体の前記振動板と前記錘との間の位置に規制面を設け、該規制面によって前記錘の移動量を規制し、
前記筐体を、それぞれが前記規制面と前記振動板とを有するように２つの筐体部分に分割した構造とし、
前記錘が前記各規制面と所定の間隔を保つように、前記２つの前記筐体部分の対向面の隙間にスペーサを嵌め込んで２つの前記筐体部分を連結させ、
前記スペーサの断面形状を楔型としたことを特徴とする振動センサ。