JPH0519925U - 振動センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光を吸収して抵抗値が変化する感温抵抗線を
用いて振動をデジタル的に検出し、温度変化の影響を低
減して振動の検出精度を向上する。 【構成】 ケーシング１に外部からの振動が加わると、
この振動は上側ケーシング３等を介して弾性ロッド４に
伝達され、該弾性ロッド４は凹部３Ｃ内を可動ランプ５
と共に振動する。これにより、幅寸法ｄや寸法Ｌが振動
に応じて変化するから、可動ランプ５から各スリット７
Ｃを通過する光の光路が変化し、明暗の縞模様が現われ
る深さ寸法Ｈが変化する。そして、縞模様の明るい部分
に入った感温抵抗線９は、この光を吸収して温度が上昇
し、抵抗値が低下する。これにより、コントロールユニ
ットは、各感温抵抗線９からの検出信号を読込んで抵抗
値の大小を比較し、縞模様の明るい部分が各感温抵抗線
９のうちいずれの感温抵抗線９を照らしているかを判定
して、可動ランプ５の振動をデジタル的に検出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば車両、船舶、航空機等の移動中の振動や、プレスマシン等の 機械振動を検出するのに用いて好適な振動センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、振動センサとしては、コイルを板ばねで変位可能に支持し、該コイル が永久磁石からの磁界を切る方向に振動するときに生じる誘導起電力から振動を 検出する動電型振動センサや、圧電体に取付けた重錘の振動によって該圧電体に 機械的歪みを与え、これにより該圧電体に生じる電荷（電圧）から振動を検出す る圧電型振動センサ等が知られている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した従来技術による動電型振動センサや圧電型振動センサは、 比較的広い周波数応答範囲を有し、自動車用エンジン等の振動を広範囲に亘って 検出することができる。しかし、これらの振動センサは、振動に応じてアナログ 的に検出信号を出力する形式であるから、振動センサの雰囲気温度が変化すると 、検出信号も変化してしまい、正確に振動を検出することができないという問題 がある。特に、圧電型振動センサでは、温度変化によって圧電体にパイロ電気等 が生じ、検出信号が変化し易いため、専用の温度補償回路を設けなくてはならず 、振動センサ全体が複雑、大型化するという問題がある。また、動電型振動セン サは、その内部に永久磁石、コイル等を収容しているから、コイルの抵抗値変化 等によって誤差が生じるばかりか、全体が大型化し、重量が増大するという問題 がある。

【０００４】 さらに、上述した振動センサを、例えば目標振動数に達したか否かを検出する だけの振動数のオンオフ制御に用いた場合は、制御内容に比して回路構成が複雑 であり、制御コストが増大するという問題がある。

【０００５】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、感温抵抗線を用いて 振動をデジタル的に検出し、振動の検出精度を向上できるようにした振動センサ を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上述した課題を解決するために本考案が採用する構成は、ケーシングと、基端 が該ケーシングの一端側に支持された固定端となり、先端が該ケーシング内に伸 長する自由端となった弾性体と、該弾性体の先端側に設けられ、前記ケーシング に振動が加えられたときに該弾性体と共に振動する可動光源と、該可動光源から 所定寸法離間して前記ケーシングの一端側に固定的に設けられた固定光源と、該 固定光源から軸方向に所定寸法離間して前記ケーシングの中間部に設けられ、複 数のスリットが形成されたスリット板と、基端が前記ケーシングの他端側に設け られ、先端が順次縮径しつつ該スリット板に向けて軸方向に伸長する支持台と、 該支持台上に軸方向に所定寸法離間して設けられ、前記可動光源および固定光源 から各スリットを通過した光により形成される明暗の縞模様を抵抗値の変化とし て検出し、検出信号を出力する複数本の感温抵抗線とからなる。

【０００７】

【作用】

ケーシングに外部の振動が加わると、この振動によって弾性体は可動光源と共 にケーシング内で振動し、該可動光源と固定光源から各スリットを通過する光に より形成される明暗の縞模様は、可動光源の振動に応じて変位する。そして、各 感温抵抗線のうち、この縞模様の明るい部分に照らされた感温抵抗線は、光を吸 収して自身の温度が上昇し、その抵抗値が変化するから、該各感温抵抗線からの 検出信号の変化に基づいて可動光源に加わった振動を検出することができる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１および図２に基づいて説明する。

【０００９】 図において、１はケーシングを示し、該ケーシング１は後述する下側ケーシン グ２および上側ケーシング３から円筒状の暗箱として形成されている。２は下側 ケーシングを示し、該下側ケーシング２は、円板状の底部２Ａと、該底部２Ａの 外周側から軸方向上向きに突出して一体形成された筒部２Ｂとから有底筒状に形 成されている。また、該下側ケーシング２の底部２Ａ上には、後述の支持台８が 設けられている。

【００１０】 ３は下側ケーシング２の上側に設けられた有蓋筒状の上側ケーシングを示し、 該上側ケーシング３は、厚肉円板状の蓋部３Ａと、該蓋部３Ａの外周側から軸方 向下向きに突出して一体形成され、その下端側が下側ケーシング２の筒部２Ｂ上 端側に後述のスリット板７を介して衝合した筒部３Ｂとから大略構成され、該蓋 部３Ａの下面側は一部が切り欠かれて凹部３Ｃが形成されている。

【００１１】 ４は上側ケーシング３の凹部３Ｃ内に揺動可能に設けられ、板ばね等の弾性材 料から形成された弾性体としての弾性ロッドを示し、該弾性ロッド４は、その基 端４Ａが凹部３Ｃの中心部に固着された固定端となり、先端４Ｂがケーシング１ 内を下向きに伸長する自由端となっている。そして、該弾性ロッド４は、ケーシ ング１に外部からの振動が加えられると、上側ケーシング３の凹部３Ｃ内で振動 するものである。

【００１２】 ５は弾性ロッド４の先端４Ｂに設けられ、発光ダイオード等の単色発光素子か らなる可動光源としての可動ランプを示し、可動ランプ５はスリット板７の上面 から所定寸法Ｌだけ離間するように弾性ロッド４に取付けられている。また、該 可動ランプ５はリード線を介してコントロールユニット（いずれも図示せず）と 接続されている。

【００１３】 ６は上側ケーシング３の蓋部３Ａ下面側に固定的に設けられ、発光ダイオード 等の単色発光素子からなる固定光源としての固定ランプを示し、該固定ランプ６ は前記可動ランプ５とほぼ同様に、スリット板７の上面から所定寸法Ｌだけ離間 すると共に、該可動ランプ５から所定の幅寸法ｄだけ離間して蓋部３Ａに取付け られている。また、該固定ランプ６は図示しないリード線を介してコントロール ユニットと接続されている。

【００１４】 ７は下側ケーシング２と上側ケーシング３との間に挟持されたスリット板を示 し、該スリット板７は、下側ケーシングの筒部２Ｂ上端側と上側ケーシング３の 筒部３Ｂ下端側との間に挟持された環状の支持部７Ａと、該支持部７Ａに取付け られた円板状の平板部７Ｂと、該平板部７Ｂに所定寸法Ｐだけ離間して形成され 、それぞれ例えば０．２ｍｍ程度のスリット幅を有する複数のスリット７Ｃ，７ Ｃ，…とから構成されている。そして、該スリット板７は、可動ランプ５および 固定ランプ６からの光が各スリット７Ｃを通過することによって、その下側に明 暗の縞模様を生じせしめるものである。

【００１５】 ８は下側ケーシング２内に設けられた支持台を示し、該支持台８は基端８Ａが 下側ケーシング２の底部に設けられ、先端８Ｂがスリット板７に向けて順次縮径 しつつ軸方向に伸長する円錐台形状に形成されている。

【００１６】 ９，９，…は支持台８の上側にそれぞれ軸方向に離間して設けられ、炭化珪素 繊維からなる複数の感温抵抗線（４本のみ図示）を示し、該各感温抵抗線９は、 図２にも示す如くスリット板７の下面から軸方向に所定寸法Ｈ1 ，Ｈ2 ，Ｈ3 ， Ｈ4 …だけ離間して支持台８に巻回されている。また、該各感温抵抗線９は、そ の両端部が下側ケーシング２の筒部２Ｂを介して外部に伸長し、コントロールユ ニットと接続されている。ここで、前記炭化珪素繊維は、直径１０μｍ程度の小 径な黒色繊維であり、熱を吸収して温度が上昇すると抵抗値が低下するというサ ーミスタ特性を有するものである。そして、該各感温抵抗線９は、各ランプ５， ６からの光がスリット板７の各スリット７Ｃを通過して明暗の縞模様が生じると 、この明暗に応じて自身の温度が変化し、この温度変化を縞の検出信号としてコ ントロールユニットに出力するものである。

【００１７】 ここで、スリット板７から第ｎ番めに現われる縞（ｎ次の縞）までの深さ寸法 Ｈ（ｎ）は、

【００１８】

【数１】 Ｈ（ｎ）＝（Ｌ・ｎ・Ｐ）／（ｄ−ｎ・Ｐ） として求めることができる。そして、後述の如く、弾性ロッド４の振動に応じて 幅寸法ｄ等が変化するから、各感温抵抗線９は、前記数１に基づき、予め振動の 大きさに対応した位置に配設すべく、スリット板７からの所定寸法Ｈ1 ，Ｈ2 ， Ｈ3 ，Ｈ4 …が定められている。

【００１９】 本実施例による振動センサは上述の如き構成を有するもので、次に、その作動 について説明する。

【００２０】 まず、コントロールユニットから可動ランプ５および固定ランプ６に制御信号 を出力し、該各ランプ５，６を点灯させると、各ランプ５，６からの光は、図に 示す如く、スリット板７の各スリット７Ｃを通過して支持台８側に入射する。こ れにより、支持台８の表面には、可動ランプ５から各スリット７Ｃを介して入射 した光と固定ランプ６から各スリット７Ｃを介して入射した光が重なり合う明る い部分と、各ランプ５，６からの光があたらない影の部分とが交互に生じて、前 記数１から求められる明暗の縞模様が現われる。そして、各ランプ５，６からの 光が重なり合った明るい部分に入っている感温抵抗線９は、この光を吸収するこ とにより自身の温度が上昇して抵抗値が低下し、この抵抗値を検出信号としてコ ントロールユニットに出力する。

【００２１】 次に、ケーシング１に外部からの振動（加速度）が加わると、この振動は上側 ケーシング３等を介して弾性ロッド４に伝達され、該弾性ロッド４は上側ケーシ ング３の凹部３Ｃ内を可動ランプ５と共に振動する。これにより、可動ランプ５ と固定ランプ６との間の幅寸法ｄや、可動ランプ５とスリット板７との間の寸法 Ｌが振動に応じて変化するから、可動ランプ５からスリット板７の各スリット７ Ｃを通過する光の光路が図中の二点鎖線で示す如く変化し、明暗の縞模様が現わ れる深さ寸法Ｈが前記数１に基づいて変化する。

【００２２】 そして、縞模様の明るい部分が生じる位置が変化すると、静止状態のときに縞 模様の明るい部分に入っていた感温抵抗線９は、影の部分に入って暗くなり、温 度が低下して抵抗値が増大する。一方、可動ランプ５の振動によって新たに縞模 様の明るい部分に入った他の感温抵抗線９は、この光を吸収して温度が上昇し、 抵抗値が低下する。そして、コントロールユニットは、各感温抵抗線９からの検 出信号を読込んで抵抗値の大小を比較し、縞模様の明るい部分が各感温抵抗線９ のうちいずれの感温抵抗線９を照らしているかを判定して、可動ランプ５の振動 をデジタル的に検出する。

【００２３】 かくして、本実施例によれば、弾性材料からなる弾性ロッド４の先端４Ｂに可 動ランプ５を設け、外部からケーシング１に加わった振動に応じて該可動ランプ ５を振動させることにより、可動ランプ５，固定ランプ６からスリット板７の各 スリット７Ｃを通過した光によって形成された縞模様の明るい部分と影の部分と が生じる位置を確実に変位させることができる。

【００２４】 この結果、予め前記数１に基づき、振動の大きさに対応させて支持台８上に配 設された感温抵抗線９は、可動ランプ５等の振動に対応した一の感温抵抗線９の みが縞模様の明るい部分に照らされて温度が上昇し、その抵抗値が低下するから 、コントロールユニットは、各感温抵抗線９からの検出信号を比較することによ り、ケーシング１に加わった振動（可動ランプ５の振動）をデジタル的に検出す ることができ、雰囲気温度の変化による影響を低減して正確に振動を検出するこ とができる。また、本実施例による振動センサは、永久磁石、コイル等の部品を 使用していないから、全体構成を簡素化して軽量化することができる。さらに、 デジタル的に振動を検出できるから、目標振動数に達したか否かを検出するだけ のオンオフ制御に用いた場合は、効率よく振動数を制御することができる。

【００２５】 なお、前記実施例では、可動光源としての可動ランプ５と固定光源としての固 定ランプ６とは、発光ダイオード等の単色発光素子から構成するものとして述べ たが、本考案はこれに限らず、例えば各ランプ５，６をレーザ光源等の他の単色 光源から構成してもよく、一方、単一光源からの単色光を光ファイバで分岐させ 、可動光源，固定光源としてもよい。

【００２６】 また、前記実施例では、支持台８は、基端側から先端側に向けて順次縮径する 円錐台形状に形成するものとして述べたが、これに替えて、例えば半球状、円錐 状等の他の形状に形成してもよい。

【００２７】 さらに、前記実施例では、弾性体としての弾性ロッド４は、板ばね等の弾性材 料から形成するものとして述べたが、これに替えて、例えばゴム、樹脂材料等の 他の弾性材料から形成してもよい。

【００２８】

【考案の効果】

以上詳述した通り、本考案によれば、ケーシングに外部の振動が加わると、こ の振動によって弾性体は可動光源と共に該ケーシング内で振動し、該可動光源と 固定光源から各スリットを通過する光により形成される明暗の縞模様は、該可動 光源の振動に応じて変位する。そして、各感温抵抗線のうち、この縞模様の明る い部分に照らされた感温抵抗線は、光を吸収して自身の温度が上昇し、その抵抗 値が変化するから、該各感温抵抗線からの検出信号の変化に基づいて、可動光源 に加わった振動を検出することができる。この結果、ケーシングに加わった振動 をデジタル的に検出し、雰囲気温度の変化による影響を低減して正確に振動を検 出することができ、全体構成を簡素化して軽量化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例による振動センサの縦断面図で
ある。

【図２】図１中の矢示II−II方向断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ４ 弾性ロッド（弾性体） ４Ａ 基端 ４Ｂ 先端 ５ 可動ランプ（可動光源） ６ 固定ランプ（固定光源） ７ スリット板 ７Ｃ スリット ８ 支持台 ８Ａ 基端 ８Ｂ 先端 ９ 感温抵抗線

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、基端が該ケーシングの一
   端側に支持された固定端となり、先端が該ケーシング内
   に伸長する自由端となった弾性体と、該弾性体の先端側
   に設けられ、前記ケーシングに振動が加えられたときに
   該弾性体と共に振動する可動光源と、該可動光源から所
   定寸法離間して前記ケーシングの一端側に固定的に設け
   られた固定光源と、該固定光源から軸方向に所定寸法離
   間して前記ケーシングの中間部に設けられ、複数のスリ
   ットが形成されたスリット板と、基端が前記ケーシング
   の他端側に設けられ、先端が順次縮径しつつ該スリット
   板に向けて軸方向に伸長する支持台と、該支持台上に軸
   方向に所定寸法離間して設けられ、前記可動光源および
   固定光源から各スリットを通過した光により形成される
   明暗の縞模様を抵抗値の変化として検出し、検出信号を
   出力する複数本の感温抵抗線とからなる振動センサ。