JPH0650746Y2 - 圧電型重量検出器及び圧電振動子用支持具 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、物の重量を計算する秤の重量検出器に関する
ものであり、詳しくは圧着振動子に加えられた重量を圧
電振動子の共振周波数の変化として検出する方式の圧電
型重量検出器及び圧電振動子用支持具に関する。

［従来の技術］ 最近では、色々な電子機器にマイコンが搭載され、物の
重量を計量する秤においても、重量を電気信号に変換す
る為の力検出器が使用され、検出信号はマイコンにより
処理されている。マイコンへの信号の取込みを用意にす
るためには、力検出器の出力は、加えられた力に対応し
た周波数で出力することが望ましい。

第３図はエネルギー閉込め型振動子の構造を示す（ａ）
正面図、（ｂ）上面図、及び（ｃ）底面図である。この
図において、エネルギー閉込め型振動子は、特開昭56−
134817号公報に開示されているように、厚さ方向に分極
された圧電磁器矩形板51aの長さ方向の中央部を除いた
部分にほぼ全面に渡って、周辺電極52,52′及び53,53′
を形成し、表裏対向する周辺電極を短絡し、中央部には
周辺電極より幅の狭い一対以上のストリップ状の駆動電
極54,55を表裏対向して形成し、表裏両面の駆動電極を
各々異なる側の周辺電極に接続し、その短絡された周辺
電極対のそれぞれをリード引出し端子としている。

第３図に示した振動子においては、振動エネルギーは中
央の駆動電極部に集中しているために、両端部を機械的
に固定しても振動には殆ど影響を与えない。即ち、振動
による歪みや応力の発生していない部分を固定すること
は振動に殆ど影響を与えない。しかし、、固定部分に引
張力、圧縮力あるいは、撓み力を加えて、その結果とし
て、振動子部分に応力を発生させると、振動子の共振周
波数が応力に応じて変化する。

第４図は第３図に示したエネルギー閉込め型共振子の長
さ方向に圧縮力を加えるように構成した圧力検出器の概
略構成図である。この図において、振動子51の一端部を
支持台56に固定し、他端部に加圧ポイント57を介して加
重がかかる様に構成されている。測定物の加重は、シャ
フト58から加重受け金具59に伝達され保護用バネ60を介
して加圧ポイント57にかかる。加圧ポイント57を介し
て、振動子51に力が加わると、振動子51に圧縮応力が発
生し、その結果振動子の共振周波数が変化する。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、第４図に示したエネルギー閉込め型振動
子の共振周波数は、幅寸法によって決定され、エネルギ
ー閉込め状態を良くするためには、一般に長さと幅の比
を10:1程度以上にする必要がある。さらに幅と厚さの比
も2:1程度以上にすることが望ましい。従って、力検出
器の寸法を小さくしようとすると、振動子の幅を小さく
して厚さを薄くする必要がある。ところが、薄板は圧縮
力には強いが、曲げ力には弱いという性質があり、第４
図に示したような圧力検出器においては、振動子に曲げ
の応力を加えないような注意が必要となる。

そこで、本考案の技術的課題は、振動子に加わる曲げの
応力の発生を防ぎ、振動子の厚さを薄くして、検出感度
を向上させた圧電型重量検出装置及び圧電振動子用支持
具を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本考案によれば、長四角状の表面及びこの表面に対向す
る裏面を持つ圧電材料よりなる薄板の中央部に、この表
面及び裏面に互いに対向して形成された一対の駆動電極
を有するエネルギー閉込め型振動子と、この振動子を、
この振動子の表面の長さ方向両端部及びこの表面の長さ
方向両端部に対向する裏面の長さ方向両端部で支持する
と共に、この振動子の上記表面の長さ方向中央部でかつ
幅方向中央部及びこの表面の長さ方向中央部でかつ幅方
向中央部に対向する裏面の長さ方向中央部でかつ幅方向
中央部で支持する支持具とを有し、上記振動子の長さ方
向両端に加えられる加重を、この振動子の共振周波数の
変化により検出することを特徴とする圧電型重量検出器
が得られる。

また、本考案によれば、長四角状の表面及びこの表面に
対向する裏面を持つ圧電材料よりなる薄板の中央部に、
この表面及び裏面に互いに対向して形成された一対の駆
動電極を有するエネルギー閉込め型振動子を支持するた
めの支持具であって、この振動子の上記表面の長さ方向
一端部及びこの表面の長さ方向の一端部に対向する裏面
の長さ方向の一端部で支持するための第１の支持部材
と、上記振動子の上記表面の長さ方向他端部及びこの表
面の長さ方向の他端部に対向する裏面の長さ方向の他端
部を支持するための第２の支持部材と、第１の支持部材
と第２の支持部材との間に介在し、上記振動子の上記表
面の長さ方向中央部でかつ幅方向中央部及びこの表面の
長さ方向中央部でかつ幅方向中央部に対向する裏面の長
さ方向中央部でかつ幅方向中央部を支持するための第３
の支持部材とを有することを特徴とする圧電振動子用支
持具が得られる。

［作用］ 次に、本考案の作用について説明する。

本考案においては、力検出用振動子は、支持具に対し
て、両端部及び長さ方向の中央部でかつ幅方向中央部の
みで支持具に接触することになる。この振動子は、幅振
動モードのエネルギー閉込め型振動子であり、長さ方向
の中央部のみが振動し、両端部近傍を支持固定しても振
動特性に殆ど影響を与えない。

さらに、−波長共振モードを利用すれば、振動子の幅方
向の中央部分が、振動の節に成るために、この中央部分
を支持しても、振動数特性に影響を与えない。従って、
支持具の両端面からの圧縮または引張り力について独立
して測定することができる。

［実施例］ 以下本考案の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本考案に係わる圧電振動子用支持具の一実施例
の説明に供する斜視図であり、詳しくは第１図（ａ）は
本考案の実施例に係わる圧電型重量検出器の支持具、第
１図（ｂ）は圧電型重量検出器のエネルギー閉込め型振
動子を夫々示している。

第１図に（ａ）において、支持具の上下の両端部の第１
の支持部材11及び第２の支持部材12は振動子の断面に寸
法よりも僅かに大きい寸法の開口部11a及び12aが形成さ
れ、第１及び第２の支持部材11及び12に介在する第３の
支持部材13及び14が、振動子１の表面及び裏面の長さ方
向の中央部で、かつ幅方向の中央部の位置に対応したナ
イフエッジ13a及び14aを、互いに対向させて形成されて
いる。第１の支持部材と第２の支持部材とは、互いに対
称形で、第３の支持部材も夫々対称形である。これらの
実施例に係わる支持具は、一体形成されている。

また、第１図（ｂ）において、エネルギー閉込め型振動
子は、従来例と同一で、厚さ方向に分極された圧電磁器
矩形板1aの長さ方向の中央部を除いた部分にほぼ前面に
渡って、周辺電極２、２′及び3,3′を形成し、表裏対
向する周辺電極を短絡し、中央部には周辺電極より幅の
狭い一対以上のストリップ状に駆動電極4,5（図示せ
ず）を表裏対向して形成し、表裏両面の駆動電極を各々
異なる側の周辺電極に接続し、その短絡された周辺電極
対のそれぞれをリード引出し端子としている。第１図
（ｂ）に示した振動子においては、振動エネルギーは中
央の駆動電極部に集中しているために、両端部を機械的
に固定しても振動には殆ど影響を与えない。即ち、振動
による歪みや応力の発生していない部分を固定すること
は振動に殆ど影響を与えない。しかし、固定部分に引張
力、圧縮力あるいは、撓み力を加えて、その結果とし
て、振動子部分に応力を発生させると、振動子の共振周
波数が応力に応じて変化する。

第２図は、本考案の実施例に係わる圧電型重量検出器の
組立てを示す斜視図である。

この検出器においては、−波長共振モードを利用すれ
ば、幅方向の中央部分が、振動の節に成るために、この
部分を支持しても同様に振動特性に影響は与えない。従
って、互いに対向する支持部材13及び14のナイフエッジ
13a,14aにより振動子の撓みを抑えることができる。

［考案の効果］ 以上説明した様に、本考案によれば、力検出用の振動子
として小型で板厚の薄い振動子を用いることが可能とな
り、小型で高感度の圧電型重量検出器及びそれに用いら
れる圧電振動子用支持具を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本考案の一実施例に係る圧電振動子用支
持具の斜視図、第１図（ｂ）は本考案の一実施例に係わ
る圧電振動子の斜視図、第２図は本考案の一実施例に係
る圧電型重量検出器の組立てを示す斜視図、第３図は従
来例に係るエネルギー閉込め型幅縦振動子の構造を示す
図、第４図は従来例に係る圧力検出器の概略構成図であ
る。 図中1,51はエネルギー閉込め型幅振動子、2,2′,3,3′,
52,52,52′,53、53′は周辺電極、4,54,55は駆動電極、
11,12,13,14は支持部材、56は支持台、57は加圧点、58
はシャフト、59は加重受け金具、60は保護用板ばねであ
る。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】長四角状の表面及び該表面に対向する裏面
   を持つ圧電材料よりなる薄板の中央部に、上記表面及び
   上記裏面に互いに対向して形成された一対の駆動電極を
   有するエネルギー閉込め型振動子と、上記振動子を、該
   振動子の上記表面の長さ方向両端部、及び該表面の長さ
   方向両端部に対向する上記裏面の長さ方向両端部で支持
   すると共に、該振動子の上記表面の長さ方向中央部でか
   つ幅方向中央部、及び該表面の長さ方向中央部でかつ幅
   方向中央部に対向する上記裏面の長さ方向中央部でかつ
   幅方向中央部で支持する支持具とを有し、上記振動子の
   長さ方向両端に加えられる加重を、上記振動子の共振周
   波数の変化により検出することを特徴とする圧電型重量
   検出器。
2. 【請求項２】長四角状の表面及び該表面に対向する裏面
   を持つ圧電材料よりなる薄板の中央部に、上記表面及び
   上記裏面に互いに対向して形成された一対の駆動電極を
   有するエネルギー閉込め型振動子を支持するための支持
   具であって、上記振動子の上記表面の長さ方向一端部及
   び該表面の長さ方向の一端部に対向する上記裏面の長さ
   方向の一端部で支持するための第１の支持部材と、上記
   振動子の上記表面の長さ方向他端部及び該表面の長さ方
   向の他端部に対向する上記裏面の長さ方向の他端部を支
   持するための第２の支持部材と、上記第１の支持部材と
   第２の支持部材との間に介在し、上記振動子の上記表面
   の長さ方向中央部でかつ幅方向中央部、及び該表面の長
   さ方向中央部でかつ幅方向中央部に対向する上記裏面の
   長さ方向中央部でかつ幅方向中央部を支持するための第
   ３の支持部材とを有することを特徴とする圧電振動子用
   支持具。