JPH0668501B2 - 加速度計 - Google Patents

加速度計

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JPH0668501B2
JPH0668501B2 JP61182800A JP18280086A JPH0668501B2 JP H0668501 B2 JPH0668501 B2 JP H0668501B2 JP 61182800 A JP61182800 A JP 61182800A JP 18280086 A JP18280086 A JP 18280086A JP H0668501 B2 JPH0668501 B2 JP H0668501B2
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parallel
flexible beam
rigid body
portions
acceleration
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貴巳 草木
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、線加速度および角加速度を測定する加速度計
に関する。
〔従来の技術〕
従来の加速度計は、たわみ梁に重量体を取付けた構造の
ものが多く用いられている。このような加速度計を図に
より説明する。
第3図(a)、(b)、(c)は従来の加速度計の側面図および正
面図である。各図で、1は板状のたわみ梁、2はたわみ
梁1の上端に取付けられた剛性の大きい重量体、3はた
わみ梁1の下端を固定する固定部である。4はたわみ梁
1の両面に貼着されたひずみゲージである。
このような加速度計に、第3図(c)の矢印で示す方向に
加速度aが作用すると、たわみ梁1は、F=m・a(た
だし、mは重量体2の重量)で表わされる力Fを受けた
ことになり、この力Fに応じて第3図(c)に示すように
変形する。このたわみ梁1の変形により、ひずみゲージ
4は当該変形に比例したひずみを生じる。このひずみゲ
ージ4のひずみを電気信号としてとり出すと、この電気
信号は加速度aに比例した値となり、加速度を測定する
ことができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記の加速度計は、第3図(c)に示す矢印方向の加速度
成分は測定できるが、他の方向の加速度成分を測定する
ことはできない。したがつて、他の方向の加速度成分を
知るには、同様構造の加速度計を2つ又は3つ組合せる
必要がある。しかしながら、このような組合せ構造は全
体が大形化し占有面積が増大するという欠点がある。さ
らに、上記の加速度計では角加速度を測定することはで
きない。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、複数
軸方向の線加速度および複数軸まわりの角加速度を測定
することができ、かつ、小形に構成することができる加
速度計を提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明は、中心剛体部に穴
をあけるとともに中心剛体部から互いにほぼ直交する方
向に向つて張出し部を設け、これら張出し部のうち対向
する各張出し部の端部を固定部として測定対象物体の所
定個所に固定できるようにし、又、他の対向する各張出
し部の端部どうしを連結する剛体の連結部材を設け、こ
の連結部材に中心剛体部の穴に挿入した重量体を連結す
るようにし、この重量体は、その重心が各張出し部の中
心を通る軸の交点と一致するように調整して連結部材に
連結されており、一方、2つ以上の平行たわみ梁構造が
各張出し部のうちの任意の張出し部にそのたわみ梁部の
面が直交するように設けられるとともに、各平行たわみ
梁構造のたわみ梁の変形を検出する検出手段を設けたこ
とを特徴とする。
〔作用〕
穴内に挿入された重量体に線加速度、角加速度が作用す
ると、それによる力、モーメントは連結部材、この連結
部材が連結されている両張出し部、中心剛体部、他の両
張出し部および固定部に伝達される。そして、張出し部
に設けられている平行たわみ梁構造のうち伝達された
力、モーメントに対応する平行たわみ梁構造のたわみ梁
が当該力、モーメントにより変形する。この変形は検出
手段によりとり出され、これにより線加速度、角加速度
が測定される。
〔実施例〕
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明の実施例に係る加速度計の斜視図であ
る。図で、9は中心剛体部、1は中心剛体部9のほぼ中
央に形成された貫通孔である。11A,11B,11C,11D
は中心剛体部10から張出した張出し部であり、隣接する
張出し部は互いにほぼ直交する方向に張出している。12
は張出し部11C,11Dの各端部下端に設けられた固定部
(張出し部11Cの固定部はみえない)であり、加速度が
測定される対象物体の適所に固定される。13は張出し部
11A,11Bの端部間を連結する剛体の連結部材、14は連
結部材13に連結された状態で貫通孔10内に挿入される重
量体である。Xは張出し部11A,11Bおよび中心剛体部
9の中心を通る座標軸、Yは張出し部11C,11Dおよび
中心剛体部9の中心を通る座標軸である。ZはX軸とY
軸の交点を通りこれら両軸に対して直交する座標軸であ
る。X軸、Y軸、Z軸の交点は貫通孔10内にあり、重量
体14は、その重心が当該交点と一致するように連結部材
13に連結される。
15a1,15a2,15b1,15b2,15c1,15c2,15d1,15d2はそれぞれ
張出し部11A,11B,11C,11Dに設けられた平行たわ
み梁構造、16はひずみゲージである。この平行たわみ梁
構造およびひずみゲージについては後述する。これら各
平行たわみ梁構造15a1〜15d2はX軸,Y軸,Z軸に関連
して構成されており、実際上、各張出し部に貫通孔を形
成することにより構成される。
次に、上記平行たわみ梁構造およびその動作を図により
説明する。第2図(a)、(b)、(c)は対称型平行たわみ梁構
造の側面図である。各図で、20、21,22は剛体部、23は剛
体部21,22を固定する固定部である。24a,24′は剛体
部20、21間を連結するたわみ梁部、24b,24b′は剛体
部20,22間を連結するたわみ梁部である。たわみ梁部24
aとたわみ梁部24a′、又、たわみ梁部24bとたわみ梁
部24b′はそれぞれ互いにほぼ平行関係にある。剛体部
20,21、たわみ梁部24a,24a′により一方の平行たわ
み梁構造25aが構成され、剛体部20,22、たわみ梁部24
b,24b′により他方の平行たわみ梁構造25bが構成さ
れ、これら平行たわみ梁構造25a,25bにより図示のよ
うな対称型の平行たわみ梁構造が構成されている。平行
たわみ梁構造25a,25bは剛体のブロツクに貫通孔26
a,26bを形成することにより構成される、27は各たわ
み梁部上における剛体部21,22との連結部分近辺に貼着
されたひずみゲージである。
今、この対称型平行たわみ梁構造の剛体部20(重量mと
する)に第2図(b)の矢印で示す向きの加速度aが作用
すると、剛体部20は前述のように力F(F=m・a)を
受けたことになり、各平行たわみ梁部24a〜24b′は第
2図(b)に示すように変形し、これにより各ひずみゲー
ジ27にも伸縮ひずみを生じる。このひずみを電気信号と
してとり出せば、この電気信号は加速度aに比例した値
となり、加速度aを知ることができる。なお、いずみゲ
ージのひずみを電気信号としてとり出す手段としては、
平行たわみ梁部24a,24b上のひずみゲージが対向し、
平行たわみ梁部24a′,24b′上のひずみゲージが対向
するように接続したホイートストンブリツジを構成する
手段がある。
一方、剛体部20に第2図(c)に示すように、紙面に垂直
な軸まわりの角加速度αが矢印向きに作用すると、剛体
部20は、慣性モーメントをIとすると、モーメントM
(M=I・α)を受けたことになり、各平行たわみ梁部
24a〜24b′は第2図(c)に示すように変形する。この
変形の態様は線加速度aが作用した場合の変形とは全く
異なる態様である。この角加速度αは線加速度の場合と
同様、ひずみゲージ27により電気信号としてとり出され
る。
ここで、第1図に示す実施例の動作を説明する。なお、
第1図に示す加速度計における各平行たわみ梁構造15a1
〜15d2の貫通孔は方形とされているが、原理的には第2
図(a)に示す貫通孔26a,26bと同じである。又、ひず
みゲージは1つのみ図示し、他のひずみゲージの図示は
省略してある。さらに、平行たわみ梁構造15a1−15b1
15a2−15b2,15c1−15d1,15c2−15d2がそれぞれ第2図
(a)に示す対称型平行たわみ梁構造を構成している。
今、重量体14にX軸方向の加速度が作用すると、重量体
14はその方向の力を受けたことになり、この力は連結部
材13、平行たわみ梁構造15a2,15a1,15b2,15b1中心剛体
部9、平行たわみ梁15c1,15c2,15d1,15d2を経て固定部1
2に伝達される。この力の伝達過程において、平行たわ
み梁構造15a1,15a2,15b1,15b2,15c2,15d2はこの方向の
力に対して高い剛性を示しそれらのたわみ梁部にはほと
んど変形を生じないが、平行たわみ梁構造15c1,15d1
たわみ梁部には第2図(b)に示すような変形を生じる。
この変形はひずみゲージにより電気信号としてとり出さ
れるので、X軸方向の加速度を知ることができる。全く
同様にY軸方向の加速度は平行たわみ梁構造15a1,15b1
によつて検出され、Z軸方向の加速度は平行たわみ梁構
造15a2,15b2,15c2,15d2によつて検出される。
又、重量体14にX軸まわりの角加速度が作用すると、重
量体14はX軸まわりのモーメントを受けたことになり、
そのモーメントは前述の力の伝達の場合と同様の経路で
固定部12に伝達される。この場合、平行たわみ梁構造15
a1,15a2,15b1,15b2,15c1,15d1はこのモーメントに対し
て高い剛性を示し、それらの平行たわみ梁部にはほとん
ど変形を生じないが、平行たわみ梁構造15c2,15d2のた
わみ梁部には第2図(c)に示すような変形を生じ、X軸
まわりの角加速度を検出することができる。同様に、Y
軸まわりの角加速度は平行たわみ梁構造15a2,15b2によ
つて検出され、Z軸まわりの角加速度は平行たわみ梁構
造15a1,15b1,15c1,15d1によつて検出される。
このように、本実施例では、中心剛体部から直向方向に
張出し部を張出し、一方向の両張出し部端を固定し、他
方向の両張出し部端部間に連結部材を固定し、中心剛体
部に形成した貫通孔に連結部材に吊下げた重量体を挿入
し、各張出し部にたわみ梁部の面が直交するように2つ
づつ平行たわみ梁構造を設けたので、3つの軸方向の線
加速度および3つの軸まわりの角加速度を1つの加速度
計で検出することができる。又、構造は簡素で安価に製
造することができる。さらに、全体構造が剛性の高い構
成となつているので堅牢である。
なお、上記実施例の説明では、3つの軸方向の線加速度
と3つの軸まわりの角加速度とを検出する例について説
明したが、平行たわみ梁構造を適宜設けることにより2
つの軸方向の線加速度と2つの軸まわりの角加速度とを
検出する加速度計とすることができる。又、平行たわみ
梁構造は必ずしも対称的に張出し部に設ける必要はな
く、例えば1つの張出し部にたわみ梁部の面が直交する
2つの平行たわみ梁構造を設ければ2つの軸方向の線加
速度と2つの軸まわりの角加速度とを検出することがで
きる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明では、中心剛体部から直交方
向に張出し部を張出し、一方向の両張出し部端を固定
し、他方向の両張出し部端間を連結部材で連結し、中心
剛体部に形成した穴に連結部材から吊下げた重量体を挿
入し、張出し部にたわみ梁部の面が直交するように2つ
以上の平行たわみ梁構造を設けたので、複数の軸方向の
線加速度および複数軸まわりの角加速度を1つの加速度
計で測定することができ、かつ、小形、堅牢、安価に構
成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る加速度計の斜視図、第2
図(a)、(b)、(c)は平行たわみ梁構造の側面図、第3図
(a)、(b)、(c)は従来の加速度計の側面図および正面図で
ある。 9……中心剛体部、10……穴、11A,11B,11C,11D
……張出し部、12……固定部、13……連結部材、14……
重量体、15a1〜15d2……平行たわみ梁構造、16……ひず
みゲージ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中心剛体部と、この中心剛体部に構成され
    た穴と、前記中心剛体部からほぼ直交する方向に張出し
    た張出し部と、一方の対向する前記張出し部の端部を固
    定する固定部と、他方の対向する前記張出し部の端部間
    を連結する剛体の連結部材と、この連結部材に連結され
    前記穴内に前記各張出し部の中心を通る軸の交点と重心
    が一致するように挿入された重量体と、前記張出し部の
    うちの任意のものに設けられそのたわみ梁部の面が直交
    する2つ以上の平行たわみ梁構造と、前記たわみ梁部に
    発生する変形を検出する検出手段とを備えていることを
    特徴とする加速度計。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第(1)項において、前記平
    行たわみ梁構造は、各張出し部に前記平行たわみ梁の面
    が直交するように2つずつ設けられていることを特徴と
    する加速度計。
JP61182800A 1986-08-05 1986-08-05 加速度計 Expired - Lifetime JPH0668501B2 (ja)

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JPH0677052B2 (ja) * 1988-04-14 1994-09-28 株式会社ワコー 磁気検出装置
JP2543619B2 (ja) * 1990-09-05 1996-10-16 新光電気工業株式会社 半導体装置用リ―ドフレ―ム
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