JPH08166282A - 感振センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡素な構造で、自由度の高い三次元的滑動動作
を許容する吊り下げ手段を実現する。 【構成】感振部１はケース２の内部に収納されている。
吊り下げ手段４は球状体４１と、受け部４２とを有し、
感振部１をケース２に吊り下げている。球状体４１及び
受け部４２は感振部１及びケース２に分けて取り付けら
れている。球状体４１が受け部４２によって包まれて、
相互間に可動接触面を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感振センサに関し、更
に詳しくは、各種振動、地震波による振動またはこれら
の振動に伴う加速度を感知する感振センサに係る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、感震器または感震センサでは、
傾斜状態での特性変化を回避する手段として自動水平保
持機能を持たせることが多い。例えば、実開平３ー３０
８３３号公報は、吊り下げ軸体の下部側で、感震ケース
との間に位置して感震ケースに自動水平機能を持たせる
高粘性流体を設けたダンパー型の水平保持機構を開示し
ている。

【０００３】特開平３ー１１５１３号公報は、支持棒に
固定されたスプリングを介して感震器ケースに固定され
た支持ピンにより、感震機能部を回動自在に保持し、小
さな角度偏差に対して、鉛直を保つようにした感震器を
開示している。

【０００４】更に、特開平３ー５９４２５号公報はケー
ス本体内に環状の感震用永久磁石リングを、吊糸を介し
て水平状態に、かつ、揺動自在に吊り下げた感震センサ
を開示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
感震センサは、構造の簡素化と、それに伴う信頼性の向
上の点で、改善しなければならない点があった。例えば
実開平３ー３０８３３号公報に開示された技術によれ
ば、構造の複雑な高粘性流体を有するダンパー型水平保
持機構が必要である。特開平３ー１１５１３号公報及び
特開平３ー５９４２５号公報に開示された技術は、支持
ピンや吊糸を用いるため、信頼性の点で、改善しなけれ
ばならない点がある。

【０００６】本発明の課題は、新規な吊り下げ手段を有
する感振センサを提供することである。

【０００７】本発明のもう一つの課題は、簡素な吊り下
げ手段を有する感振センサを提供することである。

【０００８】本発明の更にもう１つの課題は、簡素な構
造で、動作の確実な吊り下げ手段を有する感振センサを
提供することである。

【０００９】本発明の更にもう一つの課題は、簡素な構
造で、全方向において、自由度の高い三次元的滑動動作
を許容する吊り下げ手段を有する感振センサを提供する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明に係る感振センサは、感振部と、外ケース
と、吊り下げ手段とを有しており、前記感振部は、前記
外ケースの内部に収納されており、前記吊り下げ手段
は、球状体と、受け部とを有しており、前記球状体及び
受け部は前記感振部及び前記外ケースに分けて取り付け
られ、前記球状体が前記受け部によって包まれ、相互間
に可動接触面を形成し、前記感振部を前記外ケース内に
吊り下げている。

【００１１】好ましくは、前記受け部は、前記球状体を
包む部分にスリットを有する。また、別の好ましい例で
は、前記球状体は、前記感振部または前記外ケースと一
体化されている。

【００１２】別の好ましい例では、前記外ケースは、制
動流体を収納しており、前記感振部は、一部が前記制動
流体の中にあって、前記制動流体による制動を受ける。

【００１３】更に別の好ましい例では、前記感振部は、
可動体と、磁気感応素子と、非磁性ケースとを含んでお
り、前記可動体は、マグネットを含み、前記マグネット
が前記非磁性ケース内に配置され、磁性流体によって支
持されて前記非磁性ケースの底部の内面上に浮上してお
り、前記磁気感応素子は、前記非磁性ケースの前記底部
の外部に配置され、前記マグネットの漏洩磁界に感応す
る。

【００１４】

【作用】感振部は外ケースの内部に収納されており、吊
り下げ手段は感振部を外ケースに吊り下げているから、
外ケースが傾斜した場合、吊り下げ手段の水平保持機能
により、感振部が、傾斜にかかわらず、傾斜前の水平状
態を保つ。このため、傾斜による特性変化を回避するこ
とができる。

【００１５】吊り下げ手段は、球状体と、受け部とを有
しており、球状体及び受け部は感振部及び外ケースに分
けて取り付けられ、球状体が前記受け部によって包ま
れ、相互間に可動接触面を形成しているから、外ケース
が傾斜した場合、球状体及び受け部との間に形成された
可動接触面において、球状体と受け部との間に、全方向
において、三次元的滑動動作が可能となり、これによっ
て感振部が傾斜前の水平状態を維持する。このため、傾
斜による特性変化を、球状体と受け部との間に発生する
三次元的滑動動作によって、全方向にわたって、確実に
回避し得る新規な吊り下げ手段を有する感振センサが得
られる。しかも、構造が簡単になる。

【００１６】受け部が球状体を包む部分にスリットを有
する構造の場合は、受け部に対する球状体の組み込みが
容易になると共に、スリットによる可撓性及び受け部を
構成する材料自体の弾力性等により、受け部または球状
体の変形を吸収することができる。このため、高粘性流
体を必要とすることなく、受け部と球状体の間で、長期
間にわたり安定した滑動作用を確保することができる。
球状体が感振部または外ケースと一体化されている好ま
しい例では、部品点数が減少し、組立が容易になる。

【００１７】外ケースが制動流体を収納していて、感振
部の一部が制動流体の中にあり、感振部が制動流体によ
る制動を受ける構造の場合は、感振部に円滑な運動性及
び適度の粘性による減衰作用を与えることができる。こ
のため、検出対象外の周波数領域での振動もしくはレベ
ルの変動、例えば傾斜、周期の長い振動もしくは微小な
振動には感応せず、検出対象となっている周波数領域に
おける振動、レベル変動または加速度に応答し、これを
確実に検知できる。

【００１８】可動体は、マグネットを含み、マグネット
が外ケース内に配置され磁性流体によって支持されて非
磁性ケースの底部の内面上に浮上しているから、加振作
用を受けた場合、マグネットが磁性流体による軸受け作
用を受けながら、非磁性ケースの底部の内面上を、極め
てスムーズに移動する。ここで、吊り下げ手段があるか
ら、外ケースが傾斜した場合でも、傾斜による影響を受
けることなく、ある適切な位置で静止することになる。

【００１９】磁気感応素子は、非磁性ケースの底部の外
部に配置され、マグネットの漏洩磁界に感応するから、
可動体が振動による加振作用を受け、それによって非磁
性ケースの底部内面上を移動した場合、その移動位置に
応じた感知動作、例えばスイッチ動作をする。この磁気
感応素子の動作よって、地震等の振動もしくは加速度が
感知される。

【００２０】

【実施例】図１は本発明に係る感振センサの部分断面図
である。図示するように、本発明に係る感振センサは、
感振部１と、外ケース２と、吊り下げ手段４とを有す
る。感振部１は外ケース２の内部に収納されている。吊
り下げ手段４は、球状体４１と、受け部４２とを有して
おり、球状体４１及び受け部４２は感振部１及び外ケー
ス２に分けて取り付けられ、球状体４１が受け部４２に
よって包まれ、相互間に可動接触面を形成し、感振部１
を外ケース２に吊り下げている。

【００２１】感振部１は外ケース２の内部に収納されて
おり、吊り下げ手段４は感振部１を外ケース２に吊り下
げているから、外ケース２が傾斜した場合、吊り下げ手
段４の水平保持機能により、感振部１が、傾斜にかかわ
らず、傾斜前の水平状態を保つ。このため、傾斜による
特性変化を回避することができる。

【００２２】吊り下げ手段４は、球状体４１と、受け部
４２とを有しており、球状体４１及び受け部４２は感振
部１及び外ケース２に分けて取り付けられ、球状体４１
が受け部４２によって受けられて相互間に可動接触面を
形成しているから、外ケース２が傾斜した場合、球状体
４１及び受け部４２との間に形成された可動接触面にお
いて、球状体４１と受け部４２との間で三次元的滑動動
作が可能となり、これによって感振部１が傾斜前の水平
状態を維持する。このため、傾斜による特性変化を、球
状体４１と受け部４２との間における三次元的滑動動作
によって、全方向にわたって、確実に回避し得る新規な
吊り下げ手段を有する感振センサが得られる。しかも、
簡単な構造で済む。

【００２３】球状体４１及び受け部４２の相互間に形成
される可動接触面は、球面状であってもよいし、受け部
４２の形成する平面と球状体４１の球状外周面との接触
による点状または線状接触面であってもよい。また、実
施例では、球状体４１が感振部１に取り付けられ、受け
部４２が外ケース２の上蓋２２に取り付けれらている
が、これとは逆に球状体４１が外ケース２の上蓋２２に
取り付けられ、受け部４２が感振部１に取り付けられて
いてもよい。

【００２４】図示実施例では、外ケース２は、表面円滑
性及び適度の弾性を有する材料、例えばプラスチックで
構成され、その筒部２１に端子導体２１１、２１２が埋
設されている。端子導体２１１、２１２の一端は筒部２
１の上端部で外ケース内部に導出され、他端は筒部２１
の底部で、接続端子を構成すべく、外部に導出されてい
る。端子導体２１１、２１２は後で説明するように、感
振部１から検出信号を取り出すために用いられる。

【００２５】外ケース２は、更に上蓋２２を有し、上蓋
２２に受け部４２が取り付けられている。上蓋２２と筒
部２１との接触面は、信頼性向上のために、超音波溶着
等の手段によって封止するのが望ましい。

【００２６】図２は受け部４２の平面図、図３は図２の
Ａ３ーＡ３線上における断面図である。図２及び図３に
示す受け部４２は、球状体４１を包む部分にスリットＳ
１〜Ｓ４を有する。スリットＳ１〜Ｓ４の個数は任意で
あるが、２〜４本程度が望ましい。受け部４２は支持部
４０を有し、支持部４０を外ケース２を構成する上蓋２
２に取り付けた構造となっている。球状体４１を包む部
分にスリットＳ１〜Ｓ４を有する構造の場合、受け部４
２に対する球状体４１の組み込みが容易になると共に、
スリットＳ１〜Ｓ４による可撓性及び受け部を構成する
材料自体の弾力性等により、受け部４２または球状体４
１の変形を吸収することができる。このため、従来例に
おいて用いれられていた高粘性流体を必要とすることな
く、受け部４２と球状体４１の間で、長期間にわたり安
定した滑動作用を確保することができる。上蓋２２は支
持部４０を一体化したものであってもよい。

【００２７】図４は受け部４２の更に別の実施例を示す
図である。この実施例では、支持部４０が第１支持部４
０１及び第２支持部４０２の２片に分かれ、これらを組
み合わせて、１つの支持部４０を構成するようになって
いる。第１支持部４０１及び第２支持部４０２は、例え
ば突起４０３、４０４と受け孔４０５、４０６とを、矢
印ａ１及びａ２の如く嵌合させることによって結合す
る。この他、ネジ止め、接着、圧着等の結合手段を採用
することもできる。第１支持部４０１には受け部４２の
２片４２１、４２２が設けられ、第２支持部４０２には
受け部４２の２片４２３、４２４が設けられている。受
け部４２の各片４２１〜４２４は、第１支持部４０１及
び４０２を組み合わせたとき、一つの受け部４２を構成
する。

【００２８】球状体４１は感振部を構成する蓋１８と連
結部４３を介して一体化されている。この場合は、部品
点数が減少し、このため、組立作業が容易になる。

【００２９】外ケース２は、制動流体３を収納してお
り、感振部１は一部が制動流体３の中にあって、制動流
体３による制動を受ける。この構造の場合は、感振部１
に円滑な運動性及び適度の粘性による減衰作用を与え、
検出対象外の周波数領域での振動もしくはレベルの変
動、例えば傾斜、周期の長い振動もしくは微小な振動に
は感応せず、検出対象となっている周波数領域における
振動、レベル変動または加速度に応答し、これを確実に
検知できる。制動流体３は、好ましくは５００〜１５０
００Ｃ．Ｐ．、更に好ましくは１０００〜１００００
Ｃ．Ｐ．の粘度有する液体、例えばシリコンオイルであ
る。その他、水、油等を用いることもできる。

【００３０】感振部１は、可動体１１と、磁気感応素子
１２と、非磁性ケース１３とを含んでいる。可動体１１
はマグネット１１１を含んでいる。マグネット１１１は
非磁性ケース１３内に配置され、磁性流体１１２によっ
て支持されて、非磁性ケース１３の底部１３１の内面１
３２上に浮上している。磁気感応素子１２は非磁性ケー
ス１３の底部１３１の外部に配置され、マグネット１１
１の漏洩磁界に感応する。マグネット１１１の着磁方向
は、上下方向または水平方向のいずれでも良い。

【００３１】上述のように、可動体１１は、マグネット
１１１が非磁性ケース１３内に配置され磁性流体１１２
によって支持されて非磁性ケース１３の底部１３１の内
面１３２上に浮上しているから、地震波等による加振作
用が加わった場合、マグネット１１１が磁性流体１１２
による軸受け作用を受ながら、非磁性ケース１３の底部
１３１の内面１３２上を、極めてスムーズに移動する。

【００３２】磁気感応素子１２は、非磁性ケース１３の
底部１３１の外部に配置され、マグネット１１１の漏洩
磁界に感応するから、可動体１１が加振作用によって非
磁性ケース１３の底部１３１の内面１３２上を移動した
場合、その移動位置に応じた検知動作をする。この磁気
感応素子１２の動作によって、地震等に起因する振動ま
たは加速度が感知される。

【００３３】磁気感応素子１２は、非磁性ケース１３の
底部１３１の外部において、非磁性ケース１３に対して
所望の動作特性が得られる位置に配置し、固定した関係
となるように配置され、非磁性ケース１３が傾斜してい
ないとき、マグネット１１１の直下に位置するように配
置されている。

【００３４】磁気感応素子１２としては、リードスイッ
チ、ＭＲ素子またはホール素子等を用いることができ
る。非磁性ケース１３を構成する底部１３１の内面１３
２の形状は、磁気感応素子１２の種類に応じて選択す
る。実施例は、磁気感応素子１２としてリードスイッチ
を用いた場合を示し、非磁性ケース１３の底部１３１の
内面１３２はほぼ平面または大きな半径を持つ凹面とな
っている。磁気感応素子１２がリードスイッチでなる場
合、リードスイッチとマグネット１１１との間で磁気的
吸引力Ｆを生じる。このため、非磁性ケース１３の底部
１３１の内面形状を平面状または半径の大きな凹面状と
した場合、加振作用を受けない定常状態で、磁気感応素
子１２とマグネット１１１との間に働く磁気的吸引力Ｆ
によって、可動体１１を非磁性ケース１３の底部１３１
の内面上のほぼ中央に静止させることができる。かかる
構造の下では、地震波の振動周波数−加速度特性に適合
する動作特性を十分に満たすことができる。

【００３５】磁気感応素子１２として、ＭＲ素子または
ホール素子等を用いた場合は、非磁性ケース１３を構成
する底部１３１の内面１３２の形状を、磁気感応素子１
２としてリードスイッチを用いた場合よりも小さな半径
の凹面状とすることにより、加振作用を受けない定常状
態で、可動体１１を非磁性ケース１３の底部１３１の内
面上のほぼ中央に静止させると共に、必要な動作特性を
満たすことができる。

【００３６】非磁性ケース１３はアルミニュウム、銅ま
たはプラスチック等の非磁性材料を用いて構成する。磁
性流体１１２は、コバルト、鉄、ニッケル等の微粒子磁
性粉を比較的粘性の低い液体、例えばケロシン、水等に
分散させたものであって、一般には界面活性剤を微粒子
に吸着させ、安定分散させてある。

【００３７】１４は支持部材、１５はプラスチック等の
非磁性電気絶縁物によって構成されたホルダ、１２１、
１２２はリード端子、１６はバイアス用マグネット、１
７はシールド部材である。

【００３８】支持部材１４は非磁性ケース１３と同様の
材料を用いて、有底筒状に形成され、底部が非磁性ケー
ス１３の底部１３１の外面に取り付けられている。ホル
ダ１５は支持部材１４の内部に取り付けられ、磁気感応
素子１２及びバイアス用マグネット１６を支持してい
る。支持部材１４及びホルダ１５は互いの相対位置を可
変調整できるように組み立てるのが望ましい。これによ
って、可動体１１を内蔵する非磁性ケース１３と磁気感
応素子１２との間の距離が可変調整され、それによって
動作特性が調整される。支持部材１４とホルダ１５との
間の結合調整手段の具体例はカシメ結合、接着固定手段
である。調整が不要である場合は、支持部材１４及びホ
ルダ１５は一体化できる。ホルダ１５には受部１５１が
形成されており、この受部１５１の内部に磁気感応素子
１２が取り付けられている。磁気感応素子１２のリード
導体１２１、１２２は、ホルダ１５に埋設された端子導
体１２５、１２６に接続されている。端子導体１２５、
１２６はリード線１２７、１２８によって端子導体２１
１、２１２に接続されている。従って、端子導体２１
１、２１２により感振部１の検出信号が外部に導かれ
る。

【００３９】バイアス用マグネット１６はリング状であ
って、ホルダ１５に接着剤等を用いて固定されている。
シールド部材１７は筒状であって、外ケース２の内面を
覆うように、密着して取り付けられている。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。 （ａ）新規な吊り下げ手段を有する感振センサを提供で
きる。 （ｂ）簡素な吊り下げ手段を有する感振センサを提供で
きる。 （ｃ）簡素な構造で、動作の確実な吊り下げ手段を有す
る感振センサを提供できる。 （ｄ）簡素な構造で、自由度の高い三次元的滑動動作を
する吊り下げ手段を有する感振センサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る感振センサの正面部分断面図であ
る。

【図２】本発明に係る感振センサを構成する受け部の平
面図である。

【図３】図２のＡ３ーＡ３線上における断面図である。

【図４】本発明に係る感振センサを構成する受け部の更
に別の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１ 感振部 ２ 外ケース ３ 制動流体 ４ 吊り下げ手段 ４１ 球状体 ４２ 受け部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感振部と、外ケースと、吊り下げ手段と
   を有する感振センサであって、 前記感振部は、前記外ケースの内部に収納されており、 前記吊り下げ手段は、球状体と、受け部とを有してお
   り、前記球状体及び受け部は前記感振部及び前記外ケー
   スに分けて取り付けられ、前記球状体が前記受け部によ
   って包まれて相互間に可動接触面を形成し、前記感振部
   を前記外ケース内に吊り下げている感振センサ。
2. 【請求項２】 前記受け部は、前記球状体を包む部分に
   スリットを有する請求項１に記載の感振センサ。
3. 【請求項３】 前記球状体は、前記感振部または前記外
   ケースと一体化されている請求項１または２に記載の感
   振センサ。
4. 【請求項４】 前記外ケースは、制動流体を収納してお
   り、 前記感振部は、一部が前記制動流体の中にあって、前記
   制動流体による制動を受ける請求項１に記載の感振セン
   サ。
5. 【請求項５】 前記感振部は、可動体と、磁気感応素子
   と、非磁性ケースとを含んでおり、 前記可動体は、マグネットを含み、前記マグネットが前
   記非磁性ケース内に配置され、磁性流体によって支持さ
   れて前記非磁性ケースの底部の内面上に浮上しており、 前記磁気感応素子は、前記非磁性ケースの前記底部の外
   部に配置され、前記マグネットの漏洩磁界に感応する請
   求項１に記載の感振センサ。