JPH062145Y2 - 加速度検出器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は所定値以上の周波数および大きさの加速度を検
出する加速度検出器に関する。

（従来の技術） 従来において、所定値以上の周波数および大きさの加速
度を検出する加速度検出器としては、例えば第２図(A),
(B)に示す如きものがある。

この加速度検出器(1)は、被測定物に取付けられるケー
ス(2)と、このケース(2)内に配設された被測定物の所定
値以上の大きさの加速度を検出する検出部(3)と、この
検出部(3)からの出力信号に基づいて加速度が所定値以
上の周波数であるかを判別する判別回路（図示省略）と
により構成されている。

上記ケース(2)は底部基板(2a)とこれに固着されるキャ
ップ(2b)とからなり、内部に直方体状の内部空間を有す
る。上記検出部(3)は、略直方体状のアーム（物体）(4)
の基端側が揺動支軸(5)を介して支持片(6)と(7)に上下
揺動可能に支持され、この所定距離前方寄りにはスプリ
ング(8)が底部基板(2a)との間に介装されている。ま
た、アーム(4)の先端側には細幅の突出部(4a)が形成さ
れており、アーム(4)の質量・長さ、スプリング(8)のバ
ネ定数およびその取付け位置等のパラメータによりアー
ム(4)の振動変位量が決定される。突出部(4a)付近には
変位検出手段(9)が設けられており、この変位検出手段
(9)は、フォトダイオード等からなる投光器(10)とフォ
トトランジスタ等からなる受光器(11)とが、上記突出部
(4a)を挟んで互いに対向するように基台(12)上に配設さ
れ、これら投光器(10)のケース(10a)と受光器(11)のケ
ース(11a)の対向面には夫々一本のスリット(13),(13)が
設けられている。そして、アーム(4)が加速度による力
を受け所定量以上変位すると、アーム(4)の突出部(4a)
の上下振動に伴ってスリット(13),(13)間の光が遮断さ
れ、受光器(11)の出力信号の変化として検出される。し
たがって、検出部(9)においては、所定値以上の大きさ
を有する加速度が検出され、判別回路において更に所定
値以上の周波数を有する加速度が判別される。

（考案が解決しようとする問題点） 上述した如き加速度検出器においては、或る特定の周波
数において要求される感度特性を得るために、一般にケ
ース内にシリンコン油等のオイルを満たしこれによりア
ーム（物体）の制動が行なわれている。

しかしながら、オイルによりアームの制動を行なうと、
オイルシールやオイルの熱による体積変化を許容するた
めの機構が特に必要となり、構造が複雑となるとともに
オイル中に電子部品を設置することが困難となるおそれ
があった。

そこで、本考案はケース内の空気抵抗および物体の変位
を伴う空気の流通抵抗を利用して制動することにより、
特別な制動機構を用いずに構造を簡単で要求される感度
特性が得られる加速度検出器を提供することを目的とす
る。

（問題点の解決手段およびその作用） 本考案の加速度検出器は、所定の質量を有し、測定しよ
うとする加速度により力を受け、この力に対応して揺動
自在に一端が支持されたアームと、前記アームが所定値
以上の揺動変位をした場合にアームの他端を検出する変
位検出手段と、前記アームと変位検出手段とを内部に収
納したケースとからなり、前記アーム中間部の側面とこ
れに対面する前記ケースの内面とを互いに近接させた構
成である。

したがって、アームが加速度による力を受けてアームが
所定量以上変位すると、変位検出手段において所定値以
上の大きさの加速度が検出される。この場合、振動時に
おけるアーム制動は、アームの側面とこれに対面するケ
ース内面とが近接して形成されているため、ケース内の
空気抵抗およびアーム変位時の空気の流通抵抗により行
なわれることとなり、アーム面とケース内面との近接間
隔を調整することにより加速度検出器において要求され
る良好な感度特性を得ることができる。

（実施例） 以下に本考案の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

本実施例の加速度検出器(20)は、第１図(A),(B)に示す
ように、被測定物に取付けられる底部基板(21a)とキャ
ップ(21b)とからなるケース(21)と、このケース(21)内
に配設される検出部(22)とから構成されている。

まず、検出部(22)について説明すると、この検出部(22)
は、測定しようとする加速度により力を受けて揺動する
アーム（物体）(23)と、このアーム(23)の所定量以上の
揺動変位を検出する変位検出手段(24)とからなる。

アーム(23)は、略直方体形状に形成され、アーム(23)の
変位方向と直交する幅が所定の幅に形成されており、ケ
ース(21)の長手方向に沿って配設されている。アーム(2
3)の先端部には端面中央から突出する細巾の突出部(23
a)が形成され、その基端側が一対の支持片(25)と(26)に
支持されている。支持片(25)と(26)は、互いに所定間隔
を保ち相対向するように底部基板(21a)に固着され、上
部に揺動支軸(27)を軸支している。この支軸(27)を介し
てアーム(23)が上下揺動自在に支承されており、アーム
(23)の揺動支軸(27)により所定距離前方寄りの位置に
は、アーム(23)と底部基板(21a)との間に、所定のバネ
定数を有するスプリング(28)が介装されている。したが
って、アーム(23)の加速度に対する振動変位量は、アー
ム(23)の質量および長さ、スプリング(28)のバネ定数お
よびその取付け位置等のパラメータにより決定される。

また、アーム(23)の突出部(23a)付近には、このアーム
先端部(23a)の所定量以上の振動を検出する変位検出手
段(24)が設けられている。この変位検出手段(24)は、底
部基板(21a)上に互いに所定距離を保って固着された基
台(30)と、この基台(30)の先端部に掛け渡した支持板(3
1)の後面に、上記基台(30)上に位置するようビス(32),
(32)により取付けられた投光器(33)および受光器(34)と
から構成されており、したがって、投光器(33)と受光器
(34)とは互いに所定距離を隔てて対向設置される。投光
器(33)はケース(33a)内に配設されたフォトダイオード
等の発光素子からなる一方、受光器(34)はケース(34a)
内に配設されたフォトトランジスタ等の受光素子からな
る。これらのケース(33a)と(34a)との対向面には一本の
スリット(33A)又は(34A)が相対向するようにアーム(23)
の長手方向に沿って形成されている。また、アーム(23)
は、その静止時には、アーム突出部(23a)の底面部が各
スリット(33A),(34A)の上縁と略面一となる高さに位置
するように、突出部(23a)を投光器(33)と受光器(34)と
の間に臨ませる如く配置されており、したがって、アー
ム(23)の静止時には投光器(33)から発せられる光がスリ
ット(33A),(34A)を通過して受光器(34)により受光され
る。尚、図中(35)はコード(36)を介し投光器(33)および
受光器(34)に接続されたコネクタであり、受光器(33)か
らの出力信号に基づいて所定値以上の周波数の加速度を
判別する判別回路に接続されている。

さらに、上記加速度検出器(20)のケース(21)は、その底
部基板(21a)が略長方形状に形成され、底部基板(21a)の
上面にはその四隅でボルト(37)によりキャップ(21b)が
固着されている。このキャップ(21b)は第１図(A)に示す
ように、所要の高さを有し、その平断面形状が第１図
(B)に示すように、アーム(23)の基端側を支持する支持
部側、およびアーム(23)の先端側に設けられた検出部側
では、夫々の幅寸法に対応して幅広に形成される一方、
アーム(23)のこれらの以外の部分では、アーム(23)の側
面(23A)に近接するよう狭い幅に形成されている。すな
わち、アーム(23)の側面(23A)に夫々対面するキャップ
(21b)の壁面(21A)が互いに近接するようにキャップ(21
b)の平面形状が形成されており、ケース(21)内に形成さ
れる内部空間の平面形状が中央部でくびれた形状に形成
されている。尚、第１図(B)中に示す(38)は被測定部に
ボルト等により取付けるための取付け穴であり、(39)は
キャップ(21b)と底部基板(21a)との接合面をシールする
シール部材である。

このような加速度検出器(20)では、アーム(23)が加速度
による力を受け、アーム突出部(23a)が所定量以上変位
すると、スリット(33A)と(34A)を通過する光が突出部(2
3a)により断続的に遮断され、断続される光か受光器(3
4)により電気信号として変換して出力され、これによっ
て所定値以上の大きさの加速度が検出される。さらに、
判別回路において受光器(34)からの出力信号に基づいて
加速度の振動周波数が検出対象であるかどうかが判別さ
れ、所定値以上の周波数であるか加速度が検出される。

また、加速度検出器(20)によって検出されるアーム(23)
の振動運動は、次式の如く表わされる。すなわち、固有
角振動数ωｎは、 但し、ｌはアーム長、ｒはアームの支点とスプリング設
置位置間の距離、ｍはアームの質量、ｎはスプリングの
巻数、Ｄはスプリングのコイル直径、ｄはスプリング材
の直径、Ｇは重力加速度である。

上記の式において、各々の定数を設定することにより、
各設定値に基づく周波数でアーム(23)が共振する。この
場合、アーム(23)は、揺動の支点回りのフリクションの
他、ケース(21)内の空気およびアーム(23)の変位時にお
ける空気の流通抵抗により制動が加えられることとな
る。つまり、第１図(B)に示す如く、アーム(23)の揺動
時にアーム(23)の変位方向と直交するアーム(23)の幅を
所定の寸法に形成するとともに、アーム(23)の側面（変
位方向と平行となる側方の面）(23A)とこれに対面する
キャップ(21b)の内壁面(21A)との間隔を狭くしたことに
より、アーム(23)の揺動時にはキャップ(21b)内の空気
抵抗と空気の流通抵抗によってアーム(23)の振動が減衰
されアーム(23)の制動が行なわれる。また、上記アーム
(23)とキャップ内壁面(21A)との間隔を適切に調整する
ことにより、上記振動系の共振周波数近傍での周波数特
性を補正することができる。すなわち、上記間隔を狭く
すると制動が大きくなって共振現象が抑制される一方、
間隔を広くすると制動が小さくなって共振現象が顕著に
表われることとなり、間隔を加速度検出器(20)に要求さ
れる周波数特性の感度特性に対応して調整すれば、従来
の如く特別な制動機構を用いずに加速度検出器(20)にお
ける加速度を適切に検出することができる。

また、これとともに、アーム側面(23A)とキャップ(21b)
の内面(21A)とが上記間隔となるように互いに近接して
形成されるので、ケース(21)内の空間容積を小さくする
ことができ、環境温度変化に伴う悪影響を軽減すること
ができる。すなわち、ケース(21)内の内部空気圧力が環
境温度変化に伴って変化し、特に内圧が低下する際には
内部空気の吸入作用（膨張・収縮作用）によって内部空
気中に水分が吸込まれて蓄積されることとなり、この水
分によって種々の機械・電気的に影響を及ぼすおそれが
多いが、この吸気作用がケース内の空間容積に比例する
関係から、ケース(21)内の空間容積がが小さくなる程、
この影響が低減されることになり内部空気中の水分によ
る悪影響を軽減できる。

尚、本実施例では、アーム側面に対面するケース内面を
近接させる形状とすることにより、これらの間隔を狭め
た構成としたが、これに限らず、アーム側面をケース内
面に近接させる形状にアームを形成することもできる。

（考案の効果） 以上説明したように本考案によれば、アームの側面とこ
れに対面するケース内面とを互いに近接させた構造とし
たので、空気抵抗および空気の流通抵抗によりアームの
制動を行なうことができ、これらの近接間隙を調整する
ことにより周波数特性が補正可能となり、加速度検出器
の適切な感度特性を得ることができ、その結果、特別な
制動機構を必要としないので、簡単な構造とすることが
可能となる。また、アームの側面とケース内面とを互い
に近接したことにより、ケース内の空気容積を小さくす
ることができるので、ケース内部の空気の吸入作用に伴
う空気中の水分の影響を軽減でき、耐久寿命を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図(A),(B)は本考案の一実施例に係る加速度検出器
を示し、第１図(A)はその縦断面図、第１図(B)は第１図
(A)中のＩ−Ｉ矢視断面図、第２図(A),(B)は従来の加速
度検出器を示し、第２図(A)はその縦断面図、第２図(B)
は第２図(A)中のII−II矢視断面図である。 図面中、 20…加速度検出器、 21,21a,21b…ケース、ケースの底部基板及びケースのキ
ャップ 21A…ケース（キャップ）の内面 23,23A…アームおよびその側面 24…変位検出手段 である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の質量を有し、測定しようとする加速
   度により力を受け、この力に対応して揺動自在に一端が
   支持されたアームと、 前記アームが所定値以上の揺動変位をした場合にアーム
   の他端を検出する変位検出手段と、 前記アームと変位検出手段とを内部に収納したケースと
   からなり、 前記アーム中間部の側面とこれに対面する前記ケースの
   内面とを互いに近接させたことを特徴とする加速度検出
   器。