JPH0712930Y2

JPH0712930Y2 - 衝撃検出器

Info

Publication number: JPH0712930Y2
Application number: JP1988135373U
Authority: JP
Inventors: 保堀場; 浩一大野; 久弘安藤
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2003-10-17
Also published as: JPH0255169U

Description

【考案の詳細な説明】［考案の目的］（産業上の利用分野）本考案は装置や機械等に加わる衝撃の度合を検出するた
めの衝撃検出器に関する。

（従来の技術）この種の衝撃検出器としては種々の構成のものがあり、
その一例として第８図に圧電素子を用いたバイモルフ型
のものを示す。このものは、一端を固定した板ばね１の
先端部におもり２を固着し、板ばね１の中間部の両面に
圧電素子3,3を接着等により取着した構成である。この
ものにおいて衝撃が加わると、おもり２が図中上下方向
（矢印Ａ方向）に移動することに伴い板ばね１が同方向
に変位し、この板ばね１の変位による曲げ力が圧電素子
３に加わることによりその力に応じて圧電素子３に電圧
が生じ、その電圧を信号線3aを介して取出すことによっ
て衝撃度合を検出するようになっている。

（考案が解決しようとする課題）上記した構成のものでは、衝撃に伴って変位する板ばね
１に検出素子である圧電素子３を取着しているため、長
期間の間に圧電素子３と板ばね１との間に剥がれが生じ
て検出特性が不安定になる虞があり、又、板ばね１と共
に動く圧電素子３に信号線3aがあるため、配線処理が難
しいという欠点がある。

そこで、本考案の目的は、常に安定した検出特性が得ら
れ、又、配線処理も容易に行うことができて組立ても容
易に行うことができる衝撃検出器を提供するにある。

［考案の構成］（課題を解決するための手段）本考案の衝撃検出器は、一端を固定した板ばねの先端
に、両端部が磁極をなす長尺な２個の永久磁石を異極同
志が対応するようにして板ばねの延び方向に重合させて
構成した磁束発生体を長手方向が板ばねの変位方向とな
るようにして固着し、板ばねの変位方向と平行な面上で
かつ板ばねの静止状態で磁束発生体の長手方向の中間部
に対応するように磁気抵抗素子を配設すると共に、この
磁気抵抗素子の磁束変化感応方向が板ばねの変位方向と
なるように設定したところに特徴を有する。

（作用）上記した衝撃検出器は、衝撃に基き磁束発生体が板ばね
と共に変位すると、磁気抵抗素子に作用する磁束発生体
による磁界の角度（方向）が変化し、この変化に応じて
磁気抵抗素子の電気抵抗が変化することに基き出力電圧
が変化し、この出力電圧の変化を検出することにより衝
撃度合を検出することができる。而して、このものによ
れば、検出素子である磁気抵抗素子は固定側に配設する
ので、常に安定した検出特性を得ることができ、又、配
線処理も容易に行うことができる。

（実施例）以下本考案の一実施例につき第１図乃至第７図を参照し
て説明する。

まず全体の概略構成を示した第２図及び第３図におい
て、11はケース、12はこのケース11内において一端たる
下端が固定された板ばねである。13は磁束発生体で、こ
れは、第１図に示すように両端部が磁極をなす平板状の
長尺な第１及び第２の２個の永久磁石14,15を異極同志
が対応するようにして板ばね12の延び方向に重合させる
ことにより構成されていて、長手方向が板ばね12の変位
方向（第１図及び第２図において矢印Ｂ方向）となるよ
うにして板ばね12の先端に固着されている。16はケース
11内において上端が固定された回路基板で、これの一面
が磁束発生体13の一側面に所定の隙間を存して対向して
いる。17は磁気抵抗素子で、これは、第４図に示すよう
に、基板18上に薄膜状の強磁性体からなる電流通路19を
蛇行方向が互いに直交するような２個の蛇行状部19a,19
bを有するように配設して構成されており、又、電流通
路19の両端部には端子17a,17bが形成され、電流通路19
の中間部には中間端子17cが形成されている。そして、
この磁気抵抗素子17は、板ばね12の変位方向と平行な面
である回路基板16の一面に、板ばね12の静止状態におい
て前記磁束発生体13の一側面と対向して該磁束発生体13
の長手方向の中間部、即ち第１及び第２の永久磁石14,1
5の夫々の磁極の境界部14a,15aに対応する部位で且つ中
心部が磁束発生体13の上端部13aと対応する部位（第５
図において高さ位置をイで示す）に配設され、又、磁束
変化感応方向が板ばね12の変位方向と同一となるように
設定している。

第６図には上述のように構成した衝撃検出器を用いて衝
撃度合を検出するための電気回路の一例を示している。
即ち、磁気抵抗素子17の一方の端子17aは電源端子20に
接続され、他方の端子17bはアースされており、又、中
間端子17cは抵抗21を介して差動増幅器22の反転入力端
子（−）に接続され、そして差動増幅器22の出力端子が
出力端子23に接続されている。又、電源端子20とアース
との間には抵抗24,可変抵抗25及び抵抗26が直列に接続
され、可変抵抗25の可動子25aには差動増幅器22の非反
転入力端子（＋）が接続されている。更に、差動増幅器
22の反転入力端子（−）と出力端子との間には抵抗27が
接続され、又、差動増幅器22の出力端子とアースとの間
には抵抗28が接続されている。尚、この場合、電源端子
20に印加される電源電圧V₀は例えば５［Ｖ］に設定され
ている。

さて、上記構成のものの場合、磁束発生体13において、
磁気抵抗素子17と対向する側面に発生する磁界の方向
は、第１及び第２の永久磁石14,15の磁極の組み合わせ
により、上部の中央部付近では第５図中、左から右であ
り、そして、中央部から左端部側へ行くにしたがって次
第に下向きとなり、また、中央部から右端部側へ行くに
したがって次第に上向きとなり、さらに、下部の中央部
付近では右から左となっている。

而して上記構成において、ケース11に衝撃が加わると、
磁束発生体13が板ばね12と共に該板ばね12の変位方向で
ある矢印Ｂ方向に変位する。この場合、磁束発生体13か
ら発生して磁気抵抗素子17に作用する磁界は次のように
変化する。

すなわち、磁束発生体13の上部中央部が磁気抵抗素子17
と対向した状態では、第５図中、左から右方向への磁界
が作用しているが、磁束発生体13が右方向へ変位するに
したがい、相対的に磁気抵抗素子17が磁束発生体13の左
端部側と対向するようになるので、磁気抵抗素子17には
次第に下向きの磁界が作用するようになり、また、磁束
発生体13が逆に左方向へ変位するにしたがい、相対的に
磁気抵抗素子17が磁束発生体13の右端部側と対向するよ
うになるので、磁気抵抗素子17には次第に上向きの磁界
が作用するようになる。このように、磁束発生体13の変
位に応じて、磁気抵抗素子17に作用する磁界の方向（角
度）が変化し、この方向の変化に応じて磁気抵抗素子17
の電気抵抗が変化するようになる。この結果、出力端子
23に出力される出力電圧が変化し、この出力電圧の変化
を検出することにより衝撃度合を検出することができ
る。この実施例における磁束発生体13の変位量に対する
出力電圧の測定結果を第７図に実線ａにて示す。

このような本実施例によれば、検出素子である磁気抵抗
素子17は固定側であるケース11に固定された回路基板16
に配設しているので、圧電素子を可動側である板ばねに
取着する構成のものとは違い、磁気抵抗素子17の回路基
板16との間に剥がれが生ずるようなことがなく、常に安
定した検出特性を得ることができる。又、磁気抵抗素子
17は固定側であるから、信号を得るための配線処理も容
易に行うことができ、組立ても容易に行うことができ
る。更には、磁気抵抗素子17は温度特性が安定している
ので、使用温度範囲が広い利点があり、又、構成部品が
少なく、構成も簡単である利点もある。

しかも、上記した実施例によれば、磁束発生体13が変位
する際に磁気抵抗素子17に作用する磁界は、大きさとし
ては殆ど変化せず、方向が逐次変化する構成であるの
で、磁気抵抗素子17の出力にヒステリシスが発生せず、
検出精度を一層向上できる利点がある。ちなみに、磁束
発生体を１個の永久磁石のみで構成した場合には、その
磁束発生体が変位する際に、磁気抵抗素子に作用する磁
界の強さが変化することになるため、磁気抵抗素子の出
力に残留磁気によるヒステリシスが発生し、検出精度が
悪くなる不具合がある。さらに、磁束発生体13は板ばね
12の変位方向に長尺となっているので、磁束発生体13の
大きな変位も確実に検出することができる。

尚、上記した実施例では、磁気抵抗素子17の中心を第５
図において磁束発生体13に対しイで示す高さ位置に位置
させたが、磁気抵抗素子17の中心をイよりも低い位置、
例えば第５図においてロ、ハ、及びニの高さ位置に位置
させた場合、夫々の出力波形は第７図に一点鎖線ｂ（ロ
の位置の場合）、二点鎖線ｃ（ハの位置の場合）、及び
破線ｄ（ニの位置の場合）で示すようになる。これらの
各線を比較してみると、実際に使用する場合には実施例
で示した実線ａが他の線b,c,dに比べて効率の良い波形
であるということができる。

［考案の効果］以上の記述にて明らかなように、本考案の衝撃検出器
は、一端を固定した板ばねの先端に、両端部が磁極をな
す長尺な２個の永久磁石を異極同志が対応するようにし
て板ばねの延び方向に重合させて構成した磁束発生体を
長手方向が板ばねの変位方向となるようにして固着し、
板ばねの変位方向と平行な面上でかつ板ばねの静止状態
で磁束発生体の長手方向の中間部に対応するように磁気
抵抗素子を配設すると共に、この磁気抵抗素子の磁束変
化感応方向が板ばねの変位方向となるように設定した構
成とし、この構成により衝撃度合を検出できるようにし
たものである。この構成によれば、検出素子である磁気
抵抗素子は固定側に配設するのであるから、常に安定し
た検出特性が得られ、又、配線処理を容易に行うことが
できて組立ても容易に行うことができ、更には構成部品
が少なく、構成も簡単である。加えて、磁束発生体が板
ばねと共に変位する際に磁気抵抗素子に作用する磁界
は、大きさとしては殆ど変化せず、方向が逐次変化する
構成であるので、磁気抵抗素子の出力はヒステリシスが
発生せず、検出精度を一層向上でき、さらに、磁束発生
体は板ばねの変位方向に長尺となっているので、磁束発
生体の大きな変位も確実に検出することができるという
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本考案の一実施例を示し、第１図は
要部の斜視図、第２図は全体の縦断正面図、第３図は同
縦断側面図、第４図は磁気抵抗素子の平面図、第５図は
磁束発生体に対する磁気抵抗素子の位置を示すための正
面図、第６図は電気回路図、第７図は出力波形を示す図
である。又、第８図は従来構成の一例を示す縦断面図で
ある。図面中、12は板ばね、13は磁束発生体、14は第１の永久
磁石、15は第２の永久磁石、17は磁気抵抗素子を示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】一端が固定された板ばねと、両端部が磁極をなす長尺な２個の永久磁石を異極同志が
対応するようにして板ばねの延び方向に重合させること
により構成され、長手方向が前記板ばねの変位方向とな
るようにして該板ばねの先端に固着された磁束発生体
と、板ばねの変位方向と平行な面上でかつ板ばねの静止状態
で前記磁束発生体の長手方向の中間部に対応するように
して配設され、磁束変化感応方向が前記板ばねの変位方
向に設定された磁気抵抗素子とを具備してなる衝撃検出
器。