JPH0477249B2 - - Google Patents

Description

技術分野 本発明は、精密な変換器のための取付装置に関
し、特に、加速度計のような変換器のための応力
に無関係な取付装置に関する。 この出願は、1984年11月30日に出願された米国
特許願第676，724号の部分継続出願である。双方
の出願は、サンドストランド・データ・コントロ
ール・インクに譲渡され、また双方の発明者は譲
受人の従業員である。 発明の背景 精密な変換器を外部の応力から隔離することは
しばしば必要である。かかる応力は、変換器が取
付けれているケースまたは他の構造の機械的なゆ
がみによるか、もしくは変換器及びケース間の異
なつた熱膨張または収縮により生ずる。外部の応
力からの孤立は原理的には迎合的な取付装置を用
いることにより達成され得る。しかしながら、迎
合的な取付装置は、一般に、そのケースに対し
て、変換器の精密かつ安定な整列を提供しない。
多くの変換器にとつて、かかる整列は、適切な動
作を達成するために臨界的である。迎合的な取付
装置はまた、ケースが振動にさらされたとき変換
器の不所望の機械的な振動をもたらす。 外部応力を特に受ける精密な変換器の１つの型
は、加速度計である。これは極度のレベルの正確
さが追求されるということに部分的に起因してい
る。加速度計は、そのケースに対して位置を変え
ること、もしくは振動することが許容されるべき
ではない機器の例である。従来の加速度計の１つ
の取付技術は、金属リングによるか、もしくはエ
ポキシ樹脂のような構造用接着剤により、加速度
計をケースに接続することであつた。これら従来
の非迎合的な取付け技術は、加速度計と、取付け
リングと、ケースとの間の異なつた熱膨張に起因
して加速度計に伝達される応力をもたらす。これ
ら従来の技術はまた、ケースが機械的なゆがみを
受けているときに加速度計に応力を伝達する。ゆ
がみは、ケースを周囲の支持体に取付けることに
より、もしくはケース及び支持体間の差動熱膨張
により生じ得る。物質を接合するエポキシの寸法
的な不安定性は、特に温度上昇時に生じる。かか
る応力のすべては、精密な加速度計の出力に影響
を与え得、そして安定性を減じ得る。温度により
生じる応力はまた、加速度計出力の温度による振
動を増加し得、そして加速度計出力に熱により生
じる誤差を創成し得る。従つて、精密な変換器に
対する改良された取付装置は、大いに歓迎される
であろう技術における前進である。 発明の概要 本発明は、加速度計のような精密な変換器に対
する取付装置を提供する。取付装置は、差動的な
体積膨張に対して迎合的であるが、ケースに対す
る変換器の回転もしくは並進運動に対しては堅固
である。 好適な実施例においては、本発明の取付装置
は、精密な変換器を支持ケースと空間的に整列さ
せて支持するように適合されている。取付装置
は、複数の取付け要素を含んでおり、各取付け要
素は、第１及び第２の端及び弾性的な中間部分を
有している。各取付け要素の第１の端は変換器に
接続され、各取付け要素の第２の端はケースに接
続される。隣接した取付け要素は、取付けリング
もしくはバンドを形成するように橋形部分によつ
て互いに接合されるのが好ましい。一実施例にお
いては、バンドは、第１の端及び橋形部分によつ
て形成された、連続して内方に面する取付け表面
を有する。隣接した取付け要素の第２の端は、第
１の端から軸方向に離され、かつ隣接した取付け
要素の第２の端からギヤツプによつて円周的に離
されているのが好ましい。もう１つの実施例にお
いては、各取付け要素の第１及び第２の端は同じ
平面内にあり、かつギヤツプにより円周的に互い
に離されている。双方の実施例において、少なく
とも第１の端及び橋形部分は、変換器の熱膨張係
数にほぼ等しい熱膨張係数を有する物質から構成
される。各取付け手段の中間部分は、変換器及び
ケース間の半径方向における相対移動に対しては
低い抵抗を提供し、かつ変換器及びケース間の半
径方向と直角な方向における相対移動に対しては
高い抵抗を提供するように適合される。従つて、
変換器及びケース間の差動熱膨張は変換器に応力
を与えず、変換器及びケース間に不整列を生じな
い。 本発明の多くの長所並びに特徴は、本発明の以
下の詳細な説明並びに実施例、そして請求の範囲
及び添付図面から用意に明瞭となるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の取付装置によりケース内に
取付けられた加速度計を示す透視図、 第２図及び第７図は、第１図の取付けリングを
示す透視図、 第３図及び第５図は、記載された２つの実施例
の、変換器及びケース間の取付け要素の接続を示
す断面図、 第４図及び第６図は、記載された２つの実施例
の取付けリングの部分を示す側面図、そして 第８図及び第９図は、第２図及び第７図に示さ
れた実施例を形成する取付け要素を示す部分図で
ある。

【発明の詳細な説明】

本発明は、多くの異なつた形態の実施例を許容
し得るけれども、本発明のいくつかの好適な実施
例が図に示され、かつここに詳細に記載される。
しかしながら、本開示は、本発明の原理の例示と
して考慮されるべきであり、本発明を図示の特定
の実施例に制限しようとするものではないことを
理解すべきである。 第１図は、本発明の取付け装置により装着され
た加速度計を示す。第１図の加速度計は、ケース
１２、変換器１４及び取付けリング１６を含んで
いる。ケース１２は、円筒形の側壁１８、底壁２
０及びフランジ２２を含んでいる。該フランジ２
２は、ケース及び加速度計を支持構造物に取付け
るために用いられる取付け穴２４を含んでいる。 変換器１４は、概して円筒形の形状を有してお
り、腹帯２８によつて結合された２つの励磁リン
グ２６及び２７を含んでいる。ここで変換器１４
は、加速度の方向及び大きさを示す電気信号を生
成することによつて、軸方向に配置された感度軸
線“Ｓ”に沿つた該加速度に応答するよう適合さ
れた加速度計であるものとしている。変換器１４
は、取付けリング１６によつて励磁リング２７に
おいてケース１２に取付けられる。以後説明され
るように、取付けリング１６は、変換器がケース
に対して並進のもしくは回転の移動を受けるため
に自由ではないようにして、変換器１４の正確か
つ安定な配列を提供する。しかしながら、取付け
リング１６は変換器１４及びケース１２間に差動
半径の、もしくは体積の熱膨張または収縮を許容
し、また、さもなければケースのゆがみから生じ
るであろう応力から変換器を孤立させるためにも
働く。ケース１２のゆがみは、完全に平ではない
表面上にフランジ２２を取付けることによつて、
もしくはフランジ及びその支持間の差動熱膨張に
よつて生じ得る。 第１図の取付けリング１６は、第２図により詳
細に示されている。この実施例において、取付け
リング１６は、複数の取付け要素３０（第８図参
照）を含んでいる。各取付け要素は、上部端３
２、低部端３４及び弾性の中間部分もしくはビー
ム３６を含んでいる。以後説明されるように、こ
の実施例において、取付け要素３０の上部端３２
は、ケース１２に取付けられ、そして低部端３４
は、変換器１４に取付けられる。各取付け要素３
０の低部端は、橋形部分３８（第６図及び第８図
参照）によつて隣接の取付け要素の低部端に接合
される。これにより橋形部分は、第２図に最も良
く示されているように、取付け要素を、単一の概
して円筒形の取付けリング１６内に接合する。取
付け要素が橋形部分２８によつて互いに接合され
るということは本発明を行うために必要ではな
い。しかしながら橋形部分を使用すれば、加速度
計の製造及び組立をかなり容易にするので好まし
い。 第３図及び第４図は、取付け要素をさらに詳細
に示し、かつ取付け要素と変換器１４とケース１
２との間の接続関係をさらに詳細に示す。第３図
に最も良く示されているように、各取付け要素３
０の上部端３２は、外方に面する表面４２を含む
パツド４０を含んでいる。この表面４２は、好ま
しくは、ケース１２の側壁１８の隣接の内側壁の
輪郭と整合する円筒形の輪郭を有している。パツ
ド４０は、粘着性層４４によつて側壁１８に接合
される。粘着性層４４のための適切な物質は、エ
ポキシ樹脂のような構造用接着剤である。各取付
け要素３０の低部端３４は、円筒計の内側表面４
８を有している内方へ突出したフランジ４６を含
んでおり、該表面４８は、変換器１４の隣接の外
側表面の輪郭と整合する輪郭を有している。橋形
部分３８（第４図参照）の横断面は、取付け要素
３０の低部端３４と一緒に、橋形部分が連続の円
筒形の内側表面を有するリングを形成するよう
に、フランジ４６の横断面と同じであり得る。か
かる内側表面の半径は、変換器１４の隣接の外側
表面の半径と整合するような寸法とされる。取付
けリング１６は、取付けリング及び変換器１４間
に固定かつ完全な接着を生成する、溶接もしくは
ろう付けのような方法によつて変換器１４に接合
もしくは接着される。第３図は、フランジ４６及
び励磁リング２７間に接着を創成するために溶接
接合５０を使用した場合を示している。取付けリ
ング１６への変換器１４の取付け点は、ケースの
フランジから変換器まで応力が伝達されるのを最
小にするために、ケース１２のフランジ２２から
できる限り遠くに離されるのが好ましい。 変換器及び取付けリングが熱膨張もしくは収縮
を受けるときに最小の応力が生成されるような方
法で、取付けリング１６が変換器１４に取付けら
れる、ということは本発明の重要な面である。こ
の結果は、変換器１４の、そして図に示された特
定の実施例においては励磁リング２７の熱膨張の
係数にほぼ等しい熱膨張の係数を有する材料か
ら、少なくとも低部端３４及び橋形部分３８を製
造することによつて達成される。取付けリング及
び変換器間の物質の介在層（例えば、粘着性層）
は、変換器及び取付けリングの熱膨張の係数にほ
ぼ等しい熱膨張の係数を有しない限り一般に使用
されるべきではない。同様に、取付けリングを変
換器に接合するために溶接もしくはろう付けの方
法が用いられる場合には、用いられるどのような
溶加林もしくはろう付け材料も、非常に薄いか、
もしくは変換器及び取付けリングの熱膨張の係数
に整合した熱膨張の係数を有すべきである。図に
示された好適な実施例においては、取付けリング
１６は全体的に、励磁リング２８を形成する金属
と同一の金属から製造され、かつ溶加材を使用し
ないで、変換器１４の励磁リング部分に溶接され
る。熱膨張の低い係数の故に、アンバ、すなわち
36％ニツケルー鉄合金は、励磁リング及び取付け
リング１６を形成するために特に適した金属であ
る。 一般に、取付けリング１６の熱膨張の係数を粘
着性層４４のケース１２の熱膨張の係数と整合さ
せることは、実際的ではない。従つて、取付け要
素３０の上部端３２は、互いに接触もしくは接合
するのではなく、代わりにギヤツプ５６（第４図
及び第６図）によつて間隔を置かれている。かか
るギヤツプは、取付けリング１６、粘着性層、及
びケース１２間の差動熱膨張もしくは収縮によ
り、さもなくば生じるであろう高いフープ状もし
くは環状の応力を除去するか、もしくは大いに減
じる。取付けリングの熱膨張の係数は、取付けリ
ングが取付けられる励磁リングの熱膨張係数に整
合されるので、取付け要素３０の低部端３４間に
同様のギヤツプは必要ではない。 各中間部分もしくは各ビーム３６は、（第３図
の矢印５２及び５４で示された）半径方向に配向
された迎合的な軸線を有するような寸法とされて
いる。各ビームの迎合的な軸線は、好ましくは、
変換器の軸方向の中心線と交差する。ビーム３６
は、好ましくは矢印５２及び５４と垂直な方向に
おいて（すなわち、ビームの長さＬに沿つた方向
並びに第３図の図の平面の内外に向かう方向にお
いて）、実質的に堅固であるような寸法とされる。
従つて、変換器１４、取付けリング１６及びケー
ス１２間の差動の半径方向の熱膨張、すなわち体
積熱膨張（または収縮）は、各ビームの迎合的な
軸線に沿つた変換器及びケース間の差動的な移動
をもたらす。従つて、ビームは、かなりの応力を
変換器１４に伝達することなく差動的な移動を取
るようたわむ。しかしながら、これらの迎合的な
軸線と垂直な方向においては、ビーム３６のこわ
さは、変換器がケース１２に対して回転したり全
体的な並進移動を受けたりするのには自由ではな
いような取付け装置をもたらす。従つて、加速度
計変換器の場合においては、加速度計の感知軸線
は好ましくは、ビーム（すなわち直接圧縮のビー
ム）の最もこわいまたは最も堅固な軸線と整列し
ているか、もしくは該軸線内にある。このこと
は、懸垂装置の機械的伝送能力に起因する周波数
応答誤差及び位相シフト誤差を最小にする。 各ビーム３６に要求される迎合特性は、好まし
くは、各ビームの幅Ｗ（第６図参照）及び長さＬ
（第５図参照）を、そのビームの厚さＴ（第５図参
照）より実質的に大きくすることによつて達成さ
れる。もちろん各ビーム３６の幅Ｗは、各ビーム
が半径方向に実質的に平坦かつ迎合的であるよう
に、（取付けリング１６の円周に対して）制限さ
れなければならばい。一般に、約10：１と20：１
との間の幅対厚さ比が最も適しているけれども、
変換器及び取付けリング物質の性質に依存して他
の比も用いられ得る。好適な取付けリング１６は
２４の取付け要素を含み、各取付け要素のビーム
は、約21：１の長さ対厚さ比、及び約12：１の幅
対厚さ比を有する。隣接する取付け要素間の距離
（すなわちギヤツプ５６幅）は、熱膨張もしくは
地震性入力によるビーム間の干渉を避けるために
充分に大きくすべきである。第３図を参照する
と、ビーム３６の平面からパツド４０及びプラン
ジ４６が延びる距離も同様に、ビーム、変換器１
４及びケース１２間の干渉を避けるのに充分に大
きくすべきである。 第７図は、本発明のもう１つの実施例を示して
いる。ここで、取付けリング１６は、複数の取付
け要素３０′（第９図参照）を含んでいる。各取
付け要素３０′は、左側端３２′、右側端３４′及
び弾性の中間部分もしくはビーム３６′を含んで
いる。前述の実施例におけるのとほとんど同様、
各取付け要素３０′の左側端３２′はケース１２に
取付けられて、そして右側端３４′は変換器１４
に取付けられる。ここで、橋形部分３８は、２つ
の隣接した取付け要素の右側及び左側を接合す
る。同様に、該橋形部分は、それにより、第７図
に最も良く示されているように、取付け要素を単
一の、概して円筒形の取付けリング１６として接
合する。 第５図及び第６図は、取付け要素３０′、及び
該取付け要素が変換器及びケースに接続される方
法をさらに詳細に示している。ここで、各取付け
要素３０′の右側端３４′及び左側端３２′は、概
して同じ平面（すなわち、変換器１４の円筒形の
軸線に垂直な水平面）にある。第５図に最も良く
示されているように、各端３２′及び３４′は、パ
ツド４０及び４０′を含んでいる。ここで左側端
３２′は、外方に面する表面４２を含んでいるパ
ツド４０を有している。右側端３４′は、内方に
面する表面４２′を含んでいるパツド４０′を有し
ている。表面４２及び４２′の双方は、好ましく
は、ケース１２の側壁１８の隣接する内側壁の輪
郭と整合する円筒形の輪郭を有している。各パツ
ドは、粘着性層４４または４４′もしくは他の手
段によつて、隣接した側壁に（すなわち４０を１
８に）接合され得る。各中間部分すなわちビーム
３６′は、ケース１２もしくは変換器１４の双方
にではなくいずれかに取付けられているのを観察
すべきである。この特徴は、ビーム３６′の好適
な迎合的特性と結合して、変換器に与えられる外
部応力の量を減じる。 本発明の好適な実施例を図示しかつ説明してき
たけれども、当業者には変更が明白であるという
ことを理解すべきである。例えば、電気的絶縁に
ついては説明しなかつたけれども、ガラス・マツ
ト結合のエポキシ・プリフオーム（ａ glass
matt bound epoxy preform）から形成される
取付け要素を用いるための１つの理由である。変
換器の孤立は、接地ループを取り除き、或る場合
には、ケースを検出器回路の駆動部であるのを許
容する。従つて本発明は、図示しかつ説明した特
定の実施例に制限するべきではなく、そして本発
明の本当の範囲及び精神は、以下の請求の範囲を
参照して決定されるべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 概して円筒形状であり円筒軸及び円筒形の取
   付け部分を限定する精密な変換器を、支持ケース
   と空間的に整列させて、支持するための取付装置
   であつて、 各々が第１及び第２の端と、概して平らな平面
   の軸方向に整列された弾性的な中間部分とを有す
   る複数の取付け要素であつて、前記第１の端は、
   前記中間部分から半径方向内方に延びるフランジ
   を含んで前記取付装置を熔接により前記変換器に
   接続するのを許容する手段を備え、前記第２の端
   は、前記ケースに接続されるよう適合されると共
   に前記中間部分の平面の外部に延び、少なくとも
   前記第１の端は、前記変換器の熱膨張係数にほぼ
   等しい熱膨張係数を有する物質から構成され、各
   取付け要素の前記中間部分は、前記変換器及び前
   記ケース間の、各取付け要素の平面と垂直な半径
   方向への相対移動に対して低抵抗を提供し、かつ
   前記変換器及び前記ケース間の、各取付け要素の
   平面における方向への相対移動に対しては高抵抗
   を提供するように適合されている前記複数の取付
   け要素と、 前記第１の端の前記フランジ及び橋形部分が、
   概してリング形状の閉じたバンドを形成するよ
   う、隣接した取付け要素を一緒に接合するための
   複数の橋形部分であつて、前記変換器の熱膨張係
   数にほぼ等しい熱膨張係数を有する物質から構成
   された前記橋形部分と、 を備え、前記バンドは、前記円筒形の変換器の半
   径と概して等しい半径でありかつ前記取付け部分
   で前記変換器に接続されるように適合された、半
   径方向内方に面する円筒形の取付け表面を限定
   し、前記取付け表面を形成する前記橋形部分及び
   前記第１の端の前記フランジは、同じ物質で構成
   され、前記要素の各々の前記第１の端の前記フラ
   ンジは、前記要素を熔接により前記取付け部分に
   接続するのを許容する手段を含み、 これにより、前記変換器及び前記ケース間の差
   動熱膨張もしくは収縮により前記変換器に課せら
   れる応力が減じられ、かつ中間部分を有しない取
   付装置と比較して、前記変換器及び前記ケース間
   の不整列が減じられるようにした精密な変換器を
   支持するための取付装置。