JPH03156985A - 振動加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧電材料の電気機械変換特性を利用し、物体
の振動や、それによって生じる振動加速度を検出する振
動加速度センサに関するものである。

（従来の技術） 近年、加速度センサは、計測分野から広〈産業機器、民
生機器および自動車まで振動検知、加速度検知用として
その用途が広がりつつある。従来、振動体の弾性振動を
検出する圧電形振動加速度センサは、圧電素子の厚さ方
向の圧縮、引張り力を利用した縦効果形と、せん断力を
利用したせん断効果形が一般的であるが、振動体の固有
振動数に共振周波数を合わせ特定周波数成分のみを検出
したり、あるいは、所定周波数領域の振動成分を検出し
、低周波に於ける感度向」二をはかったりする振動加速
度センサには、屈曲振動モーＩ〜を利用した片持ち梁構
造の振動子を有する横効果形が用いられている。

片持ち梁構造の振動加速度センサでは、振動子の一端を
固定する条件がむずかしいが、特開昭５９−７０９２３
号公報のように、円板状などの貼合わせ圧電素子の中央
に切込みを設けて、振動検出部分である片持ち梁構造の
屈曲振動片を形成することで、固定条件の安定化を図っ
ているものがある。

従来のこの種の振動加速度センサについて、第４図の分
解斜視図および第５図の組立断面図により説明する。第
４図において、１枚の圧電素子１および２を貼合わせた
圧電振動子３に、コの字形１ ２− に切込みを設けて屈曲振動片３ａを形成する。スペーサ
４は、圧電振動子３を固定するための環状の部品である
。取付は用筐体５は、上記の圧電振動子３およびスペー
サ４を収納する。底部に」１記のスペーサ４の内径寸法
と同じ段部５ａおよび上端部内径しこ雌ねじ５ｂがそれ
ぞれ形成された収納室５ｃと、下端面に取付は用のねし
部５ｄとがそれぞれ設けられている。蓋６には、下面に
上記の取付は用筐体５の雌ねじ５ｂに嵌合する雄ねじ部
６ａが、また、中央に、上記の圧電振動子３の屈曲振動
片３ａにはんだ付けされたリード線（図示せず）を挿通
するための貫通小孔６ｂがそれぞれ設けられている。

次に、振動加速度センサの組立て方法について、第５図
により説明する。同図において、まず、圧電振動子３の
屈曲振動片３ａに、リード線７をはんだ付けした後、取
付は用筐体５の収納室５ｃに、リード線７を固着した面
を上にして装入する。

次に、圧電振動子３の上にスペーサ４を入れた後、蓋６
の貫通小孔６ｂにリード線７を挿通しながら、蓋６を取
付は用筐体５の雌ねじ５ｂに締め付けて、圧電振動子３
を段部５ａとスペーサ４の間に固定する。

次に、絶縁チューブ８に上記のリード線７を挿通した後
、蓋６の貫通小孔６ｂに嵌合する。

このように構成された振動加速度センサは、圧電振動子
３に設けられた切込みで屈曲振動片３ａを形成するため
、固定条件が安定した振動加速度センサとなる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の構成では、レーザ加工などの特殊
な加工方法で屈曲振動片３ａを形成する必要があり、量
産が難しいという問題がある。また、検出感度を大きく
するためには、屈曲振動片３ａの寸法を大きくする必要
があり、これが検出軸に直交する横方向感度を大きくす
るという問題もあった。

本発明は上記の問題を解決するもので、固定条件が安定
し、横方向感度が抑制された量産に適した信頼性の高い
振動加速度センサを提供するもの− − である。

（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するため、本発明は、厚さ方向に分極
軸を有し、且つ、上下面に電極を有する２枚の板状圧電
素子で、これと熱膨張係数が同等。

あるいは近傍の値を有し、両端に折曲げ部を設けた金属
板を挟むように貼合わせて屈曲モード圧電振動子を形成
し、上記の金属板の中央部両側に固定脚を設けるもので
ある。

（作　用） 上記の構成により、金属板の中央部に設けた固定脚を中
心にしてその両側に片持ち梁の圧電振動子が構成される
ので、安定した固定条件が容易に得られる。また、金属
板の両端に設けた折曲げ部により片持ち梁の横方向感度
が抑制される。

（実施例） 本発明の一実施例について、第１図ないし第３図により
説明する。

第１図および第２図は、本発明による圧電振動子の斜視
図およびその分解斜視図、第３図は、本発明による振動
加速度センサの分解斜視図である。

第１図および第２図において、第１図に示す本発明によ
る圧電振動子９は、第２図に示すように、２枚の短冊状
の板状圧電素子１０および１１と、上記の板状圧電素子
１０および１１と同寸法で、且つほぼ同等の熱膨張係数
を有し、中央部両側にＬ字状の固定脚１２ａを、また両
端に折曲げ部１２）＋をそれぞれ形成した金属板１２と
を貼合わせたもので、中央で支持されるので屈曲モード
となる。

第３図において、本発明による振動加速度センサは、上
記の圧電振動子９と、表面に上記の圧電振動子９の固定
脚１２ａを固着する端子１３ａの複数個の取付は用貫通
孔１３ｂ、および信号処理回路を形成したグラスエポキ
シ等の絶縁基板１３と、上記の絶縁基板１３を取り付け
るための複数本の支持柱１４ａを形成した基台１４と、
上記の基台１４と嵌合し、上記の圧電振動子９および絶
縁基板Ｉ３を気密に密封する箱形の封止用蓋１５とから
構成される。

このような構成部品からなる振動加速度センサを組み立
てるには、まず、２本の固定脚１２ａを、− − 絶縁基板１３の端子１３ａにはんだ付けし、圧電振動子
９を絶縁基板１３に装着する。次に、基台１４の支持柱
１４ａに、絶縁基板１３の貫通孔１３ｂを嵌合し、その
先端を加締めて固定する。次に、基台１４に封止用蓋１
５をかぶせた後、真空室あるいは不活性雰囲気中で気密
封止する。圧電振動子９は、その中央部の固定脚１２ａ
で支持され、且つその両端に折曲げ部が設けられている
ので固定条件が安定した、横方向に対しても剛性のある
片持ち梁構造の圧電振動子が得られる。

（発明の効果） 以」二説明したように、本発明によれば、固定条件が安
定し、且つ、加速度検出感度を大きくしても、横方向の
剛性を有する振動加速度センサが得られる。また、レー
ザ加工などの特殊な加工方法を必要としないので、量産
性の高い安定した性能を有する振動加速度センサが可能
となる。また、圧電振動子が、中央部の固定脚を中心に
片持ち梁構造の屈曲モード圧電振動子を２個有するので
板状圧電素子の貼合わせ位置が多少ずれても、加速度に
対する検出感度は２個の屈曲モード圧電振動子の加算分
となるので、性能に影響がなく、また、両端折曲げ部で
横方向感度を抑制できるためＳＮ比を向」ニさせること
ができる。

以上のように本発明によれば、横方向感度が抑制された
量産性に優れた安定した品質の振動加速度センサが得ら
れる。

なお、圧電振動子の形状は、短冊状に限らず円板状、台
形状等の多くの形状も適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における圧電振動子の外観斜
視図、第２図は圧電振動子構成部品の分解斜視図、第３
図は本発明の振動加速度センサ構成部の分解斜視図であ
り、第４図は従来例の振動速度センサ構成部の分解斜視
図、第５図は同組立断面図である。 １．２・・・圧電素子、　３，９・・・圧電振動子、３
ａ・・・屈曲振動片、　４　スペーサ、　５・・・取付
は用筐体、　５８　段部、　５ｂ・・雌＝７ ねじ、　５Ｃ・・・収納室、　５ｄ・・・ねじ部、６・
・・蓋、　　６ａ・・・雄ねじ部、　　６ｂ・・・貫通
小孔、　　７・・リード線、　　８・・・絶縁チューブ
、　１．０．１１・・・板状圧電素子、　１２・金属板
、　１２ａ・・・固定脚、　１．２ｂ・・・折曲げ部、
１３・・・絶縁基板、　１３ａ・・・端子、　１３ｂ・
・・貫通孔、　１４・・基台、　１４ａ・・・支持柱、
　１５・・封１１−川蓋。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 厚さ方向に分極軸を有し、上下面に電極を有する２枚の
   板状圧電素子の間に、上記の圧電素子と同等あるいは近
   傍の熱膨張係数を有し中央部両側に固定脚を、且つ両端
   に折曲げ部をそれぞれ設けた金属板を挟んで貼合わせた
   屈曲モード圧電振動子を有することを特徴とする振動加
   速度センサ。