JPH06194383A - サーボ形振動センサ - Google Patents
サーボ形振動センサInfo
- Publication number
- JPH06194383A JPH06194383A JP4359643A JP35964392A JPH06194383A JP H06194383 A JPH06194383 A JP H06194383A JP 4359643 A JP4359643 A JP 4359643A JP 35964392 A JP35964392 A JP 35964392A JP H06194383 A JPH06194383 A JP H06194383A
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- JP
- Japan
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- servo
- vibrator
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 コイル断線の心配のない小型で高精度の振動
子が、熟練を要することなく製作されるサーボ形振動セ
ンサを提供する。 【構成】 シリコン基板12に半導体微細技術を用いて凹
部13と磁気ヨークの脚部14ａ，14ｂ，14ｃ，14ｄを形成
し、振動子２の穴19を磁気ヨーク14ｂ，14ｃの磁脚に嵌
め込んで振動子２をばね16で支持して遊挿状態で配設す
る。この振動子２はコイルパターン１が形成された基板
９を複数積層一体化したものであり、この下部に突起15
が設けられている。この突起15は電極８ａ，８ｂ間を遊
挿状態で配設されている。振動による突起15の変位によ
る電極８ａ，８ｂ間の静電容量の変化が検出回路17で振
動変位信号として検出される。この信号はサーボ回路４
に加わり、サーボ回路４は変位した振動子２が中立位置
に復帰するようサーボ出力電流をばね16を介して振動子
２に加える。上記構成の振動子２は小型に容易に製作さ
れ、センサ全体が小型となる。
子が、熟練を要することなく製作されるサーボ形振動セ
ンサを提供する。 【構成】 シリコン基板12に半導体微細技術を用いて凹
部13と磁気ヨークの脚部14ａ，14ｂ，14ｃ，14ｄを形成
し、振動子２の穴19を磁気ヨーク14ｂ，14ｃの磁脚に嵌
め込んで振動子２をばね16で支持して遊挿状態で配設す
る。この振動子２はコイルパターン１が形成された基板
９を複数積層一体化したものであり、この下部に突起15
が設けられている。この突起15は電極８ａ，８ｂ間を遊
挿状態で配設されている。振動による突起15の変位によ
る電極８ａ，８ｂ間の静電容量の変化が検出回路17で振
動変位信号として検出される。この信号はサーボ回路４
に加わり、サーボ回路４は変位した振動子２が中立位置
に復帰するようサーボ出力電流をばね16を介して振動子
２に加える。上記構成の振動子２は小型に容易に製作さ
れ、センサ全体が小型となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は振動変位を検出するサー
ボ形振動センサに関するものである。
ボ形振動センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】サーボ形振動センサの従来例が図２に示
されている。同図において、振動子としてのおもり５の
中央部の上下側にはそれぞれおもり５を中立位置に保持
するコイル７ａと７ｂが露出配置されている。おもり５
の一端側近傍には、電極８ａと８ｂが設けられ、おもり
５の変位移動が電極８ａ，８ｂ間の静電容量の変化とし
て検出される。この電極８ａと８ｂで検出された変位信
号はサーボアンプ18に加えられ、さらに、サーボアンプ
18からコイル７ａ，７ｂに制御出力が加えられておもり
５が変位方向とは逆方向に移動して常におもり５が中立
位置を保つようサーボ駆動が行われる。サーボ駆動のた
めにコイル７ａ，７ｂに加えられた電流が振動変位の検
出信号として取り出される。
されている。同図において、振動子としてのおもり５の
中央部の上下側にはそれぞれおもり５を中立位置に保持
するコイル７ａと７ｂが露出配置されている。おもり５
の一端側近傍には、電極８ａと８ｂが設けられ、おもり
５の変位移動が電極８ａ，８ｂ間の静電容量の変化とし
て検出される。この電極８ａと８ｂで検出された変位信
号はサーボアンプ18に加えられ、さらに、サーボアンプ
18からコイル７ａ，７ｂに制御出力が加えられておもり
５が変位方向とは逆方向に移動して常におもり５が中立
位置を保つようサーボ駆動が行われる。サーボ駆動のた
めにコイル７ａ，７ｂに加えられた電流が振動変位の検
出信号として取り出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例において、それぞれ別体であるおもり５とコイル７
ａ，７ｂとを組み立てる工程が必要となり、さらに、お
もり５をコイル７ａ，７ｂにて中立位置に保持させる作
業は複雑なものであり、熟練を要するものであった。そ
のため、製作コストが高くなり、さらに歩留りの悪いも
のであった。
来例において、それぞれ別体であるおもり５とコイル７
ａ，７ｂとを組み立てる工程が必要となり、さらに、お
もり５をコイル７ａ，７ｂにて中立位置に保持させる作
業は複雑なものであり、熟練を要するものであった。そ
のため、製作コストが高くなり、さらに歩留りの悪いも
のであった。
【０００４】また、検出感度とサーボの駆動力を高める
ためには大型のおもり５とコイル７ａ，７ｂとを使用し
なければならず、センサ全体が大型化するという問題が
生じた。
ためには大型のおもり５とコイル７ａ，７ｂとを使用し
なければならず、センサ全体が大型化するという問題が
生じた。
【０００５】さらに、コイル７ａ，７ｂがおもり５より
露出配設されているため、コイル７ａ，７ｂが断線する
という問題も生じた。
露出配設されているため、コイル７ａ，７ｂが断線する
という問題も生じた。
【０００６】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、コイル断線の心配の
ない小型で高精度のものが、熟練を要することなく容易
に製作されるサーボ形振動センサを提供することにあ
る。
なされたものであり、その目的は、コイル断線の心配の
ない小型で高精度のものが、熟練を要することなく容易
に製作されるサーボ形振動センサを提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明のサーボ形振動センサは、コイルパターンが形成さ
れている基板を複数積層一体化して振動子となし、この
振動子の振動変位を検出する振動検出部と、振動子に対
し振動子の変位方向と逆方向に力を作用して振動子を中
立位置に復帰駆動するサーボ手段とを有することを特徴
として構成されている。
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明のサーボ形振動センサは、コイルパターンが形成さ
れている基板を複数積層一体化して振動子となし、この
振動子の振動変位を検出する振動検出部と、振動子に対
し振動子の変位方向と逆方向に力を作用して振動子を中
立位置に復帰駆動するサーボ手段とを有することを特徴
として構成されている。
【０００８】
【作用】上記構成の本発明において、振動により振動子
が変位すると、この振動変位は振動検出部により検出さ
れ、振動変位信号又は加速度信号として出力される。こ
の信号はサーボ手段によりサーボ出力電流に変換され、
このサーボ出力電流が振動子のコイルパターンに加えら
れることにより、振動子が中立位置に復帰する。
が変位すると、この振動変位は振動検出部により検出さ
れ、振動変位信号又は加速度信号として出力される。こ
の信号はサーボ手段によりサーボ出力電流に変換され、
このサーボ出力電流が振動子のコイルパターンに加えら
れることにより、振動子が中立位置に復帰する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１には、本発明に係るサーボ形振動センサの一
実施例の構成図が示されている。
する。図１には、本発明に係るサーボ形振動センサの一
実施例の構成図が示されている。
【００１０】同図において、シリコン等の半導体基板12
上にフォトリソグラフィ処理等の半導体微細加工技術に
より凹部13ａ，13ｂ，13ｃ，13ｄが形成され、その表面
の磁気ヨーク形成部分には、磁性体材料を蒸着させて磁
気ヨーク14ａ，14ｂ，14ｃ，14ｄの磁脚が形成されてい
る。磁気ヨーク14ａ，14ｄの内面には永久磁石６ａ，６
ｂが配設されている。また、凹部13ｃの左右側面には電
極８ａ，８ｂが形成されている。
上にフォトリソグラフィ処理等の半導体微細加工技術に
より凹部13ａ，13ｂ，13ｃ，13ｄが形成され、その表面
の磁気ヨーク形成部分には、磁性体材料を蒸着させて磁
気ヨーク14ａ，14ｂ，14ｃ，14ｄの磁脚が形成されてい
る。磁気ヨーク14ａ，14ｄの内面には永久磁石６ａ，６
ｂが配設されている。また、凹部13ｃの左右側面には電
極８ａ，８ｂが形成されている。
【００１１】一方、振動子２を構成する複数の基板９に
は穴19ａ，19ｂが開口されており、この両方の穴19ａ，
19ｂを囲むようにコイルパターン１が形成されている。
振動子２はこの基板９を複数積層一体化して形成されて
いる。各基板９のコイルパターン１はスルーホール手段
等により導通接続されている。振動子２はこの穴19を利
用して磁気ヨーク14ｂ，14ｃの磁脚に遊挿状態で嵌め込
まれて上下移動自在に配設されている。振動子２の一端
側を支持する可撓性のばね16ａ，16ｂは磁気ヨーク14ａ
を貫通してサーボ回路４に接続しており、このばね16
ａ，16ｂは振動子２の支持体として、かつ、コイルパタ
ーン１の配線材としての機能を兼備している。振動子２
の中央下部にはプラスチック又は金属製の突起15が突出
形成されており、振動により振動子２が変位するとこの
突起15が電極８ａ，８ｂ間を上下変位する。この突起15
と電極８ａ，８ｂとにより振動検出部３が構成され、こ
の電極８ａ，８ｂは検出回路17に接続している。電極８
ａ，８ｂは振動による振動子２の変位、すなわち、突起
15の変位を電極８ａ，８ｂ間の静電容量の変化として検
出し、検出回路17は、この電極からの信号を処理して変
位信号又は加速度信号として出力するものである。
は穴19ａ，19ｂが開口されており、この両方の穴19ａ，
19ｂを囲むようにコイルパターン１が形成されている。
振動子２はこの基板９を複数積層一体化して形成されて
いる。各基板９のコイルパターン１はスルーホール手段
等により導通接続されている。振動子２はこの穴19を利
用して磁気ヨーク14ｂ，14ｃの磁脚に遊挿状態で嵌め込
まれて上下移動自在に配設されている。振動子２の一端
側を支持する可撓性のばね16ａ，16ｂは磁気ヨーク14ａ
を貫通してサーボ回路４に接続しており、このばね16
ａ，16ｂは振動子２の支持体として、かつ、コイルパタ
ーン１の配線材としての機能を兼備している。振動子２
の中央下部にはプラスチック又は金属製の突起15が突出
形成されており、振動により振動子２が変位するとこの
突起15が電極８ａ，８ｂ間を上下変位する。この突起15
と電極８ａ，８ｂとにより振動検出部３が構成され、こ
の電極８ａ，８ｂは検出回路17に接続している。電極８
ａ，８ｂは振動による振動子２の変位、すなわち、突起
15の変位を電極８ａ，８ｂ間の静電容量の変化として検
出し、検出回路17は、この電極からの信号を処理して変
位信号又は加速度信号として出力するものである。
【００１２】サーボ手段として機能するサーボ回路４は
検出回路17からの信号を受けてサーボ出力電流に変換
し、このサーボ出力電流を振動子２のコイルパターン１
に加え、変位した振動子２を中立位置に復帰させるもの
である。
検出回路17からの信号を受けてサーボ出力電流に変換
し、このサーボ出力電流を振動子２のコイルパターン１
に加え、変位した振動子２を中立位置に復帰させるもの
である。
【００１３】本発明は上記のように構成されており、振
動子２が振動して中立位置より変位すると突起15も移動
するので、電極８ａ，８ｂ間の静電容量が変化する。こ
の静電容量の変化が振動変位量として電極８ａ，８ｂに
より検出され、振動変位信号又は加速度信号が検出回路
17から出力される。また、この信号はサーボ回路４に加
えられ、サーボ回路４は振動子２のコイルパターン１に
サーボ出力電流を加え、コイルパターン１はこのサーボ
出力電流と永久磁石６ａ，６ｂからの磁界を受けてフレ
ミングの左手の法則による電磁力を受ける。この電磁力
によって振動子２は中立位置に復帰する。
動子２が振動して中立位置より変位すると突起15も移動
するので、電極８ａ，８ｂ間の静電容量が変化する。こ
の静電容量の変化が振動変位量として電極８ａ，８ｂに
より検出され、振動変位信号又は加速度信号が検出回路
17から出力される。また、この信号はサーボ回路４に加
えられ、サーボ回路４は振動子２のコイルパターン１に
サーボ出力電流を加え、コイルパターン１はこのサーボ
出力電流と永久磁石６ａ，６ｂからの磁界を受けてフレ
ミングの左手の法則による電磁力を受ける。この電磁力
によって振動子２は中立位置に復帰する。
【００１４】本実施例のサーボ形振動センサは、振動子
２を、コイルパターン１が形成されている基板９を複数
積層一体化することによって形成しているので、従来の
ように、コイル７ａ，７ｂと振動子としてのおもり５と
を組み立て作成するものに比べて飛躍的に小型化され
る。また、従来のように、おもり５とコイル７ａ，７ｂ
部分の構造が複雑でないので、熟練度を要することなく
容易に製作できる。したがって、本発明のサーボ形振動
センサは歩留りが良くなり、低コスト化される。
２を、コイルパターン１が形成されている基板９を複数
積層一体化することによって形成しているので、従来の
ように、コイル７ａ，７ｂと振動子としてのおもり５と
を組み立て作成するものに比べて飛躍的に小型化され
る。また、従来のように、おもり５とコイル７ａ，７ｂ
部分の構造が複雑でないので、熟練度を要することなく
容易に製作できる。したがって、本発明のサーボ形振動
センサは歩留りが良くなり、低コスト化される。
【００１５】さらに、振動子２が小型化、かつ、軽量化
されることにより、身軽に動き易くなって高周波数域の
振動も容易に検出でき、応答性も良く、高精度なサーボ
形振動センサとなる。
されることにより、身軽に動き易くなって高周波数域の
振動も容易に検出でき、応答性も良く、高精度なサーボ
形振動センサとなる。
【００１６】さらに振動子２を配設するシリコン基板12
の凹部13は半導体微細加工技術により形成できるので、
センサ全体の構成は一層小型となり、高精度なものとな
る。
の凹部13は半導体微細加工技術により形成できるので、
センサ全体の構成は一層小型となり、高精度なものとな
る。
【００１７】さらに、本実施例では基板９上にパターン
形成した積層コイルを振動子に内蔵したのでコイル断線
等の心配はない。
形成した積層コイルを振動子に内蔵したのでコイル断線
等の心配はない。
【００１８】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、基板12としてシリコン基板を用いたが、ゲ
ルマニウムやガリウムヒ素等の半導体基板でもよい。さ
らには、半導体基板でなく、プラスチックや金属等の基
板を用いてもよい。この場合には、磁気ヨーク14は鉄心
等の磁性体を配設することによって形成される。
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、基板12としてシリコン基板を用いたが、ゲ
ルマニウムやガリウムヒ素等の半導体基板でもよい。さ
らには、半導体基板でなく、プラスチックや金属等の基
板を用いてもよい。この場合には、磁気ヨーク14は鉄心
等の磁性体を配設することによって形成される。
【００１９】また、本実施例では、検出回路17やサーボ
回路４を基板12上に形成したが、基板12とは離れた位置
に設けてもよい。
回路４を基板12上に形成したが、基板12とは離れた位置
に設けてもよい。
【００２０】さらに、本実施例では、突起15を振動子２
の下部中央に形成したが、振動子２の下部右端側に形成
してもよく、振動子２の振動変位が検出できる位置なら
ばよい。この場合には、この突起15とともに振動検出部
３を構成する電極８ａ，８ｂも突起15の下側へと位置が
変わることになる。
の下部中央に形成したが、振動子２の下部右端側に形成
してもよく、振動子２の振動変位が検出できる位置なら
ばよい。この場合には、この突起15とともに振動検出部
３を構成する電極８ａ，８ｂも突起15の下側へと位置が
変わることになる。
【００２１】さらに、本実施例では振動変位を電極８
ａ，８ｂ間の静電容量の変化として取り出したが、その
他の電気的物理的量として取り出してもよく、例えば、
インダクタンスの変化として取り出してもよい。
ａ，８ｂ間の静電容量の変化として取り出したが、その
他の電気的物理的量として取り出してもよく、例えば、
インダクタンスの変化として取り出してもよい。
【００２２】さらに、本実施例では、振動変位信号や加
速度信号を検出回路17から取り出したが、従来例と同様
に、サーボ回路４から取り出してもよい。
速度信号を検出回路17から取り出したが、従来例と同様
に、サーボ回路４から取り出してもよい。
【００２３】さらに、本実施例では振動子２をばね16
ａ，16ｂで支持したが、ばね16ａ，16ｂを取り除くこと
もでき、この場合には、コイルパターン１とサーボ回路
４とを接続するリード線を別に配設することになる。
ａ，16ｂで支持したが、ばね16ａ，16ｂを取り除くこと
もでき、この場合には、コイルパターン１とサーボ回路
４とを接続するリード線を別に配設することになる。
【００２４】
【発明の効果】本発明のサーボ形振動センサにおいて、
振動子はコイルパターンが形成されている基板を複数積
層一体化して形成されるので、従来のようにコイルと振
動子としてのおもりを組み立てて作製するサーボ形振動
センサに比べて非常に小型化される。
振動子はコイルパターンが形成されている基板を複数積
層一体化して形成されるので、従来のようにコイルと振
動子としてのおもりを組み立てて作製するサーボ形振動
センサに比べて非常に小型化される。
【００２５】また、本発明では振動子とコイルを一体化
しているので、従来のように、振動子とコイルを細心の
注意を払って組み立てる複雑な作業を要しないので、熟
練度も必要なく、容易に製作できる。したがって、歩留
りが良くなり、低コスト化される。
しているので、従来のように、振動子とコイルを細心の
注意を払って組み立てる複雑な作業を要しないので、熟
練度も必要なく、容易に製作できる。したがって、歩留
りが良くなり、低コスト化される。
【００２６】さらに、振動子が小型化および軽量化され
ることにより、身軽に動き易くなって高周波数域の振動
も検出でき、応答性も良くなり、高精度なものとなる。
ることにより、身軽に動き易くなって高周波数域の振動
も検出でき、応答性も良くなり、高精度なものとなる。
【００２７】さらに、本発明では基板上にパターン形成
した積層コイルを振動子に内蔵したのでコイルの断線等
の心配はない。
した積層コイルを振動子に内蔵したのでコイルの断線等
の心配はない。
【図１】本発明に係るサーボ形振動センサの一実施例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２】サーボ形振動センサの従来例を示す構成図であ
る。
る。
１ コイルパターン ２ 振動子 ３ 振動検出部 ４ サーボ回路（サーボ手段）
Claims (1)
- 【請求項１】 コイルパターンが形成されている基板を
複数積層一体化して振動子となし、この振動子の振動変
位を検出する振動検出部と、振動子に対し振動子の変位
方向と逆方向に力を作用して振動子を中立位置に復帰駆
動するサーボ手段とを有するサーボ形振動センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35964392A JP2861694B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | サーボ形振動センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35964392A JP2861694B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | サーボ形振動センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194383A true JPH06194383A (ja) | 1994-07-15 |
| JP2861694B2 JP2861694B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=18465555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35964392A Expired - Fee Related JP2861694B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | サーボ形振動センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2861694B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002350459A (ja) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Akashi Corp | 振動センサ、及び振動センサの製造方法 |
| JP2009020057A (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Mitsutoyo Corp | 振動検出器 |
| EP2207040A1 (en) * | 2009-01-07 | 2010-07-14 | Honeywell International Inc. | MEMS accelerometer having a flux concentrator between parallel magnets |
| EP2211186A1 (en) * | 2009-01-22 | 2010-07-28 | Honeywell International Inc. | System and method for increased flux density d'Arsonval mems accelerometer |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5330620B1 (ja) * | 2013-04-17 | 2013-10-30 | リオン株式会社 | サーボ式加速度センサ |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP35964392A patent/JP2861694B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002350459A (ja) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Akashi Corp | 振動センサ、及び振動センサの製造方法 |
| JP2009020057A (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | Mitsutoyo Corp | 振動検出器 |
| EP2207040A1 (en) * | 2009-01-07 | 2010-07-14 | Honeywell International Inc. | MEMS accelerometer having a flux concentrator between parallel magnets |
| JP2015042990A (ja) * | 2009-01-07 | 2015-03-05 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 平行な磁石間に磁束集束器を有するｍｅｍｓ加速度計 |
| US9016126B2 (en) | 2009-01-07 | 2015-04-28 | Honeywell International Inc. | MEMS accelerometer having a flux concentrator between parallel magnets |
| EP2211186A1 (en) * | 2009-01-22 | 2010-07-28 | Honeywell International Inc. | System and method for increased flux density d'Arsonval mems accelerometer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2861694B2 (ja) | 1999-02-24 |
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