JPH0548426B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、円筒状の磁石を同軸上に包囲してい
る管状のコイルを備える加速度計に関する。

加速度計は、通常加速度によつて生じる力によ
つて変位され得るように設けられている震動部を
有するものである。震動部の変位はピツクオフに
よつて感知され、復元力が震動部にかかりサーポ
方式によつてそれを基準位置へ復元させるように
なつている。そしてその復元力を測定することに
よつて、加速度が示されるのである。

従来の加速度計の一形態においては、震動部
は、軸方向に分極される円筒状の永久磁石の長手
方向に沿つて変位し得るように取り付けられてい
る円筒状コイルによつて構成されている。この取
り付けは、１本のアームによつて達成されてお
り、このアームは、コイルから放射状に突出し、
かつコイルとアームの軸に対して直角を成す軸に
枢着している。従来のピツクオフは、アームの変
位を感知し、かつフイードバツク回路を経て信号
をコイルへ供給し、アームを基準位置へ復元する
まで、コイルによつて生じた磁界と磁石の磁界と
が相互に使用するようになつている。コイルに供
給された電流の測定値が加速度計に使用する加速
度のコイルの軸に沿う成分を示している。

このような加速度計は機能性は充分であるが、
コイルとその装置の形状は、容積が大きいという
欠点がある。コイルと永久磁石のこの形状では、
浮遊の磁界が生じかつ効率が比較的低いという欠
点もある。

本発明の目的は上述の欠点を概ね解消し得る加
速度計を提供することにある。

本発明の１つの目的に従つて提供されている上
記の加速度計は、コイル及び磁石の共通の軸に対
して横向きに伸びている第２の軸に沿つて磁石が
分極されること、及び、共通の軸と第２の軸に直
交している第３の軸に関して角変位し得るように
コイルが設けられていて、第２の軸に沿う加速度
の成分が第３の軸に関するコイルの角変位を生じ
させ、それはコイルの付勢によつて基準位置へ復
元されるようになつていることを特徴とする。

第３の軸４１は、コイル５１の上端を横切つて
延びており、コイルは、第３の軸と同軸上にある
シヤフトによつて支持されている。コイルと磁石
は、円形の形状を有している。磁性体のスリーブ
は、磁石を包囲しており、その結果環状の間隙を
限定し、その内部にコイルが突出している。スリ
ーブは、コイルの端部よりもさらに突出してお
り、スリーブには、第３の軸と平行な２つの対向
するスロツトが備えられ、コイルはこのスロツト
内に位置する軸受けによつて取り付けられてい
る。第３の軸は、コイルの一端を横切つて伸びて
おり、コイルの変位を感知するための光学ピツク
オフ部材は第３の軸から離隔してコイルの他端に
設けられている。コイルは形成体の上に巻かれて
おり、形成体の１部はコイルよりも突出し、その
部分がコイルの変位を感知するためのピツクオフ
の１部を成している。ピツクオフは光学ピツクオ
フ部材を用いることができる。コイルは、コイル
が取り付けられている軸受けとコイルの変位を感
知するためのピツクオフとともに単一体を成して
いる。

以下本発明の好適実施例を添付の図面を参照し
て詳しく説明する。

加速度計は円形の金属製基盤１を有し、円筒状
の金属性蓋２がその底縁部３によつて基盤１へ溶
着されている。蓋２は、その上端４において閉鎖
されており、基盤１上に支持されている加速度計
の機構５を包囲している。加速度計の内部には、
機構５を保護するために不活性ガスが充填されて
いることが望ましい。

平らで水平方向のテーブル１０が、基盤１より
少し離隔して、２本の柱１１，１２上に支持され
ており、基盤と柱とテーブルは、単一ユニツトを
成している。テーブル１０の平らな面は、孔５４
を有しており、その孔５４は、前記平面を通り抜
けてテーブル１０の左手側に位置しており、孔５
４はまた、柱１１と柱１２の間のテーブル１０の
下方の空間に開口している。テーブル１０上に
は、コバルトサマリウム製の円筒上永久磁石２０
が止着されており、この磁石は加速度計の垂直軸
２１を中心にして位置している。磁石２０は、第
１図の紙面に垂直な直径に沿つて分極され、第２
図中の軸２３と同一直線上にある。

テーブル１０は、軟鉄製の垂直固定スリーブを
も支持しており、その上端３１は、水平方向の頂
部プレート３２によつて閉鎖されている。スリー
ブ３０の内部直径は、環状の間隙３３がスリーブ
と磁石２０の外部湾曲表面の間に形成されるよう
に決められている。２本の垂直方向のスロツト３
４，３５が全く逆の位置に、スリーブ３０の上方
端に形成されている。スロツト３４，３５は、
各々宝石軸受け３６，３７を受容しており、これ
らは交互に水平シヤフト４０の対向する端部を支
持するようになつている。シヤフト４０の軸４１
は、加速度計の軸２１と磁石２０の分極の軸２３
の両者に対して垂直を成している。第３の軸は、
第１図において４１で示されており、かつそれは
シヤフト４０と同軸でスリーブ３０の中の２つの
スロツト３４，３５を通つて延びている。第３の
軸４１は、明細書第５頁の第19行乃至第20行に記
載されているように、コイル５１の上端部を横切
つている。

シヤフト４０は、磁石２０とスリーブ３０間の
環状の間隙３３内に、その下に懸架されているト
ルカーコイル部材５２を担持している。コイル部
材５０は、コイル５１を成す環状の電気的巻線を
有し、巻線は円形の断面を有する管状形成体５２
上に巻かれている。コイル部材５０は、２つの部
分から成つて、それらは円状断面の管状の形成体
５２とコイル５１である。コイル５１は、成形体
５２の周りにワイヤを巻きつけることによつて作
られている。コイル５１は、磁石２０よりもいく
らか短いが、形成体５２はシヤフト４０の左側端
部の方向においてシヤフト４０とは反対側に伸び
ている脚部５３を有している。脚部５３は、左手
側の柱１１に近接しているテーブル１０の中の孔
５４を介して下方に垂直に延びており、かつテー
ブル１０の下に置かれている光学ピツクオフ部材
７０の一部を形成している。脚部５３の下端は、
右側の柱１２内に設けられている光学センサー５
５の見通し線内に位置している。脚部５３の垂直
方向からの移動によつて、センサー５５は、信号
線５６上に出力信号を発生させる。

光学ピツクオフ部材は、コイルの運動が脚部の
延び運動を生じさせ、かつ光学センサの出力を変
化させるように、コイルの形成体の脚部に延び具
合を監視する光学センサから成つている。

コイル５１は、シヤフト４０上に設けられてい
る２つの端子５７，５８によつて電気的に接続さ
れている。微細で可撓性を有する伝導性の帯状部
材５９及び６０が各々端子５７及び５８と電気的
に接続され、その各固定端子６１及び６２はスリ
ーブ３０の頂部に設けられている。帯状部材５９
及び６０は、可撓性を有しているので、シヤフト
４０が角度を成して移動しても妨げにはならない
ようになつている。帯状部材５９および６０は、
たるんでおり垂直面に垂れ下がつている。従つ
て、第２図のように上方からの見た平面図では、
直線的に見える。端子６１及び６２は、頂部プレ
ート３２の上部表面に固着されている電子制御装
置１００によつて接続されている。ピツクオフ部
材７０から生じたライン５６上の出力信号は、制
御装置１００へ供給される。制御装置１００の外
部への電気的接続は、電極１０１へ接続すること
によつてなされているが、この電極１０１は基盤
１の外側へ突出し、加速度計内において制御装置
１００へ接続されている。

操作する際、コイル５１及びその形成体５２
は、加速度計の震動源となつているので、加速度
計が第１図の紙面に垂直で軸２３に沿う分力を有
する加速度を受けたときは、コイル部材５０上に
作用する力によつてコイル部材５０は、シヤフト
４０の軸４１に対して偏向する。この偏向はピツ
クオフ部材７０によつて直ちに感知され、それに
よつて制御装置１００は、コイル部材が基準位置
に復元されるようなサーボフイードバツク方式に
よつて、コイル５１に電流を供給する。特に、第
２図から明らかなように、磁石２０より発生した
磁力線２２は、水平面上に存在し、コイル５１を
通り抜け、スリーブ３０をもどり路としている。
磁力線は、１方では、コイル５１の周辺の半分を
横切つており、他方においては、コイル５１の他
の半分を横切つている。このため、２つの磁界の
相互作用によつて、コイル５１の半分は、垂直方
向の上方の力を受け、それとは反対にコイルの他
の半分は同じ下方の力を受ける。この２つの力が
偶力となり、コイル５１をその直径に関して、ま
た懸架軸４１に関してねじれさせることとなる。
制御装置１００よりコイル５１に供給された電流
は、コイルを基準点にもどし得るような大きさで
あり、この電流を示す信号は加速度の測定値とし
て電極１０１に供給される。環状の間隙３３の幅
によつてコイル５１の変位が制限されることは望
ましいが、復元力はコイルを基準点に留まらせる
ように作用するので、コイルはほとんど変位しな
い。

本発明による加速度計の構造と形状にはいくつ
かの利点がある。磁石２０とそれを取り囲むスリ
ーブ３０の形状は、浮遊の磁束がほとんど生じな
いように、かつ間隙３３内の磁束の密度が高いよ
うになつている。このことによつて加速度計は高
感度で高能率の性質を有する。コイルを横切つて
延びているシヤフト４０上にコイル５１を設ける
ことによつて、コイルはより固定され、加速度計
はより強固となる。ピツクオフ部材７０の位置
は、コイルの軸２１に沿つているので、加速度計
の直径は、最小限に保たれ得る。このようにし
て、直径が小さく、しかも比較的大きなコイルを
有する加速度計が提供される。また加速度計の形
状は、組み立てが容易になつていて、コイル部材
５０は軸受け３６，３７とともに、スロツト３
４，３５内に容易に落ちるような単一ユニツトと
して形成されている。例えば、本実施例において
は、シヤフト４０とピツクオフ部材７０の間は大
分離隔しているが、加速度計の高さを増加させず
に（シヤフトの如何なる角変位に対して脚部５３
の端部の直線方向の変位ができるように）ピツク
オフアセンブリ７０をシヤフト４０の上に位置さ
せることも可能である。また、ピツクオフ部材に
容量性や誘電性を持たせることも可能である。コ
イル５１及び磁石２０は、円形でなくてもよく、
例えば正方形又は矩形でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、加速度計の側面断面図である。第２
図は、加速度計の切欠平面図である。 １……基盤、２……蓋、３……底縁部、４……
上端、５……機構、１０……テーブル、１１，１
２……柱、２０……磁石、２１……軸、２３……
軸、３０……スリーブ、３１……上端、３２……
プレート、３３……間隙、３４，３５……スロツ
ト、３６，３７……軸受、４０……シヤフト、４
１……軸、５０……コイル部材、５１……コイ
ル、５２……形成体、５３……脚部、５４……
孔、５５……センサー、５６……信号線、５７，
５８……端子、５９，６０……帯抗部材、６１，
６２……端子、７０……ピツクオフ部材、１００
……制御装置、１０１……電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状の磁石を同軸に包囲する円筒状のコイ
   ルを備える加速度計であつて、 コイル５１と磁石２０の共軸２１に直角横向き
   に伸びている第２の軸２３に沿つて、磁石２０が
   分極され、 第２の軸２３に沿う加速度の成分が前記第１の
   軸および当該第２の軸と直交する第３の軸４１に
   関してコイル５１の角変位を生じさせ、かつその
   角変位は、コイルの付勢によつて基準位置に復元
   されるように、コイル５１が、共軸２１と第２の
   軸２３と直交する第３の軸４１に関して角変位し
   得るように設けられていることを特徴とする加速
   度計。 ２ 第３の軸４１がコイル５１の１端を横切つて
   伸びていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の加速度計。 ３ 第３の軸４１と同軸に、かつコイル５１の１
   端を横切つて伸びているシヤフト４０によつてコ
   イル５１が支持されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の加速度計。 ４ コイル５１及び磁石２０が円形状になつてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ３項のいずれかに記載の加速度計。 ５ 磁性体のスリーブ３０が磁石２０を包囲し、
   環状の間〓を限定し、その内部にコイル５１が突
   出していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第４項のいずれかに記載の加速度計。 ６ スリーブ３０がコイル５１の端部よりもさら
   に突出しており、かつスリーブ３０は第３の軸４
   １と平行な２本の対向するスロツト３４，３５を
   備え、コイル５１はスロツト３４，３５内に位置
   する軸受け３６，３７によつて取り付けられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載
   の加速度計。 ７ 第３の軸４１がコイル５１の１端を横切つて
   伸びており、加速度計は、この軸４１から離隔し
   ているコイルの他端に設けられているコイル５１
   の変位を感知するためのピツクオフ７０を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６
   項のいずれかに記載の加速度計。 ８ コイル５１は形成体５２上に巻かれ、形成体
   ５２の１部５３はコイル５１よりもさらに突出
   し、その部分５３がコイル５１の変位を感知する
   ためのピツクオフ７０の１部を成していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項のい
   ずれかに記載の加速度計。 ９ ピツクオフ７０は光学的ピツクオフであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７項または第８
   項に記載の加速度計。 １０ コイル５１は、それによつてコイルが取り
   付けられている軸受３６，３７と、コイルの変位
   を感和するためのピツクオフ７０の１部とともに
   単一ユニツトとして構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか
   に記載の加速度計。