JPH0854410A - 圧電形加速度ピックアップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成によって環境ノイズの影響を抑
え、加速度を高感度で検出することができる圧電形加速
度ピックアップを提供する。 【構成】 ケース１内に圧電素子２と受け座３および信
号変換部４を収容し、蓋５によって閉塞する。圧電素子
２は支持体７上に同心に積層接着し、受け座３の下端内
周には段部３ａを備え、その段部３ａ上には支持体７の
周縁部を接着固定する。受け座３の上端３ｂには弾性片
８…を起立するとともに、基板４ａの周縁部に切欠４ｂ
…を形成して接着固定する。弾性片８は先端側を次第に
薄くし、蓋５の嵌合部５ａの下面に達して弾発当接し、
この弾発力によって受け座３をケース１の底部１ａに押
圧固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧電形加速度ピックアッ
プに関し、特に、簡易な構成によって環境ノイズの影響
を抑え、加速度を高感度で検出することができる圧電形
加速度ピックアップに関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電フィルム（受感素子）とその信号変
換部を合成樹脂製のケース内に収容した圧電形加速度ピ
ックアップが従来から知られている。この圧電形加速度
ピックアップは図７に示すように、導電性合成樹脂製の
円筒形ケース101の底面102に環状の受け部103を突設
し、この受け部103に圧電フィルム104の周縁を接着固定
することにより、加速度に応じた電圧を出力する。ま
た、導電性剛性樹脂のケースを使用していることによ
り、電磁誘導ノイズを抑えることができる。

【０００３】上記圧電フィルム104の上方には信号変換
部105を備え、この信号変換部105に外部に導出するシー
ルドケーブル106が接続する。また、ケース101の外周に
は取付け片107を一体に備え、取付け孔108を介してネジ
によって取付け片107を測定対象物に固定することによ
り、測定対象物の加速度がケース101の底面102からその
受け部103を介して圧電フィルム104に伝達される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記加
速度ピックアップは、そのケースが剛性の小さな合成樹
脂製なので、ケーブルを引っ張った場合や、測定対象物
の剛性が小さい板状体等の測定対象物そのものが変形す
る場合にピックアップのケースが変形を受け、このケー
スの変形に対応して受感素子が出力（以下、ケース歪電
圧と呼ぶ）を生じ、高精度の加速度検出のためには、高
コストの金属材等によってケースの剛性を大きくする必
要がある。

【０００５】また、環境騒音が激しい場合には、その音
圧によって加速度ピックアップのケースが変形を受ける
場合があり、さらに、ケースの一部、例えば蓋部等が外
部音源によって振動する場合には、この振動部がケース
内部に対する新たな音源となり、大きな表面積を有する
圧電フィルムでなる受感素子がその音圧を受けて出力
（以下、音依存電圧と呼ぶ）を生じることがある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、加速度を検出する圧電素子とその出力を変換
する信号変換部をケース内に収容することにより、この
ケースに作用する加速度を検出する圧電形加速度ピック
アップにおいて、前記ケース内に圧電素子を固定するた
めにケースと別体に環状の受け座を設け、この受け座を
ケースの底部に当接せしめるとともに、この受け座にケ
ースを閉塞する蓋に対して弾発当接する弾性片を備え
た。

【０００７】ここで、前記圧電素子は、薄板状の弾性を
有する支持体を介して前記受け座に固定することが可能
であり、更に受け座にケースを閉塞する前記蓋と圧電素
子とを隔てる遮蔽体を備えるようにする。

【０００８】

【作用】ケースがその底部に加速度を受けるとケースの
底部に当接する環状の受け座が加速度を受け、この受け
座に保持されている圧電素子が加速度に応じて出力を生
じ、ケースと別体に構成されている受け座は、ケースが
変形を受けた場合においても殆ど変形することがなく、
また、蓋に力を受けた場合にもその作用力は蓋に対して
弾発当接する弾性片によって吸収されるので、受け座に
作用する力が抑えられ、センサ出力への影響が低減され
る。

【０００９】薄板状の弾性を有する支持体を介して受け
座に固定することで、ケースの変形に伴って受け座が変
形した場合にも支持体によって受け座の変形が吸収さ
れ、圧電素子への影響が抑えられる。

【００１０】また、ケースの蓋と圧電素子とを隔てる遮
蔽体を備えることで、外部の騒音等によってケースの蓋
等が振動した場合には、このケース内音源からの音圧が
遮蔽体によって圧電素子に直接的に作用することがな
く、その影響が低減される。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。ここで、図１は本発明に係る圧電形加速度ピック
アップの分解斜視図、図２は同ピックアップの断面図、
図３は同ピックアップの要部拡大断面図である。

【００１２】本発明に係る圧電形加速度ピックアップ
は、有底円筒型のケース１内に加速度を検出する圧電素
子２とこの圧電素子２を固定する環状の受け座３および
圧電素子２の出力を変換する信号変換部４を収容し、ケ
ース１の開口部を蓋５によって閉塞する。

【００１３】上記ケース１は大きな剛性を有する合成樹
脂材（例えば、ガラス充填のポリフェニレンオキサイ
ト）による成形体であり、その内面には図示せぬ導電被
膜を形成し、この導電被膜を接地することによってケー
ス１の内部空間を電磁的に遮蔽する。なお、ケース１の
材料としてその他導電性剛性樹脂を使用してもよい。

【００１４】圧電素子２は薄い円板状のセラミック圧電
素子により構成され、大径の薄板状の弾性を有する導電
材（例えばステンレス鋼）でなる支持体７上に同心に積
層接着する。圧電素子２を固定する受け座３は、ケース
１と同様に大きな剛性を有する合成樹脂材による成形体
であり、その下端内周には段部３ａを備え、ケース１の
下面との平行度を確保して形成した底部１ａに載置する
とともに、段部３ａ上には上記支持体７の周縁部を接着
固定する。なお、このとき、接着後に弾性を生じるゴム
系の接着剤を用いれば、ケース変形の吸収に役立ち、よ
り一層好ましい。

【００１５】上記受け座３の上端には、爪状の弾性片８
…を３箇所に分周して起立するとともに、この弾性片８
…に対応して信号変換部４の基板４ａの周縁部に切欠４
ｂ…を形成し、上記弾性片８…を避けつつ基板４ａを受
け座３の上端３ｂに接着固定し、この受け座３の上端３
ｂを塞ぐ。

【００１６】上記信号変換部４はインピーダンス変換器
によって構成され、導電性の支持体７を介して圧電素子
２からの加速度信号を受け、またこの信号変換部４には
ケース１及び蓋５に一体成形された押え半体６ａ，６ｂ
に保持されるケーブル６が接続し、変換信号を外部に送
るようにしている。なお、信号変換部４を備えないタイ
プの場合は、上記圧電素子２から出力を直接的に導出す
る。

【００１７】また円板状をなす蓋５には、上記ケース１
と同様に、図示せぬ導電被膜をその内面側に形成すると
ともに嵌合部５ａを設け、この嵌合部５ａの外周面に周
回溝５ｂを形成し、一方、ケース１の開口端にも上記蓋
５を嵌め込むための嵌合部１ｂを形成し、この嵌合部１
ｂの内周面には上記周回溝５ｂに嵌合する３つの突部１
ｃ…を分周して設ける。これら突部１ｃと周回溝５ｂの
嵌合によって蓋５の着脱がなされる。

【００１８】更に、図３に示すように受け座３の弾性片
８は先端側を次第に薄くし、上記蓋５の嵌合部５ａの下
面に達して弾発当接し、この弾発力によって受け座３は
ケース１の底部１ａに押圧固定される。

【００１９】上記のように構成される圧電形加速度ピッ
クアップの作用を図４の動作図を参照して以下に説明す
る。先ず、ケース１の下面を測定対象物に接着固定し、
又は、蓋５の上から押え金具にて固定する。そして、測
定対象物とともにケース１が加速度を受けると、ケース
１の底部１ａに当接する受け座３が加速度を受け、受け
座３の段部３ａに固定された支持体７が圧電素子２を質
量体として撓み、上記支持体７上に積層された圧電素子
２が共に曲げられて加速度に応じた電圧を発生し、信号
変換部４とケーブル６を介して変換信号が外部に送られ
る。

【００２０】この場合、上記受け座３がケース１と別体
に構成されているので、測定対象物の変形等によってケ
ース１が変形を受けたとしても、受け座３はケース１の
変形による直接的な影響を受けることがなく、また、圧
電素子２は支持体７を介して上記受け座３に支持される
ことから、受け座３が変形された場合にも圧電素子２は
直接的な影響を受けることがなく、さらに、蓋５に力を
受けた場合にもその力は弾性片８によって吸収されるの
で、ケースの変形や作用力に基づくノイズを低減して加
速度を高精度で検出することができる。

【００２１】また、外部騒音によってケース１の一部や
蓋５等が振動し、ケース１の内部に対して新たな音源と
なる場合にも、基板４ａが受け座３の上端を塞いで遮蔽
体をなすことから、圧電素子２に作用する音圧が抑えら
れ、音に基づくノイズを低減することができる。

【００２２】図５は本発明に係る加速度ピックアップの
ケースの他の構成例を示す断面図である。ケース１の嵌
合部１ｂを除く内周と底部１ａの一部を金属製のインサ
ート部材１ｄとし、またはダイキャスト成形によってケ
ースを総金属製とすることにより、ケースの剛性を大き
く、かつ、硬度を大きくして受け座の当接による摩耗を
低減することができ、外部作用による変形に強く、か
つ、耐久性を高めることができる。

【００２３】図６は本発明に係る加速度ピックアップの
受け座の他の構成例を示す断面図である。受け座３の段
部３ａの一部（同図ａ）または全部（同図ｂ）を金属製
のインサート部材とすることにより、上記ケースと同様
に外部作用による変形に強く、かつ、耐久性を高めるこ
とができる。

【００２４】

【発明の効果】上述のように本発明に係る加速度ピック
アップによれば、ケースがその底部に加速度を受けると
ケースの底面に当接する環状の受け座が加速度を受け、
この受け座に保持されている圧電素子が加速度に応じて
出力を生じ、ケースが変形を受けた場合においては、ケ
ースと別体に構成されている受け座は殆ど変形すること
がなく、また、蓋に力を受けた場合にもその作用力は蓋
に対して弾発当接する弾性片によって吸収されるので、
受け座に作用する力が抑えられてセンサ出力への影響が
低減される。

【００２５】したがって、ケースが変形を受け、または
蓋に力を受けたとしても、受け座は直接的な影響を殆ど
受けることがなくケース歪電圧が抑えられ、変形と作用
力に基づくノイズを低減して加速度を高精度で検出する
ことができる。

【００２６】また、圧電素子を弾性部材でなる薄板状の
支持体を介して受け座に固定することにより、ケースの
変形に伴って受け座が変形した場合においても支持体に
よって受け座の変形が吸収され、圧電素子への影響が抑
えられてケース歪電圧が抑えられるので、変形に基づく
ノイズを低減して加速度を高精度で検出することができ
る。

【００２７】更に、ケースの蓋と圧電素子とを隔てる遮
蔽体を備えるようにすれば、外部の騒音等によってケー
スの蓋等が振動した場合には、このケース内音源からの
音圧が遮蔽体によって圧電素子に直接的に作用すること
がなく、その影響が低減されて音依存電圧が抑えられる
ので、外部騒音に基づくノイズを低減して加速度を高精
度で検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧電形加速度ピックアップの分解
斜視図

【図２】同ピックアップの断面図

【図３】同ピックアップの要部拡大断面図

【図４】同ピックアップの動作図

【図５】本発明に係る加速度ピックアップのケースの他
の構成例を示す断面図

【図６】本発明に係る加速度ピックアップの受け部の他
の構成例を示す断面図

【図７】従来の加速度ピックアップの構成を示す断面図

【符号の説明】

１…ケース、１ａ…底部、２…圧電素子、３…受け座、
３ａ…段部、４…信号変換部、４ａ…基板（遮蔽体）、
４ｂ…切欠、５…蓋、５ａ…嵌合部、７…支持体、８…
弾性片。

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１０月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加速度を検出する圧電素子をケース内に
   収容することにより、このケースに作用する加速度を検
   出する圧電形加速度ピックアップにおいて、前記ケース
   内には、圧電素子を固定するための環状の受け座をケー
   スと別体に設け、この受け座をケースの底部に当接せし
   めるとともに、この受け座にはケースを閉塞する蓋に対
   して弾発当接する弾性片を備えたことを特徴とする圧電
   形加速度ピックアップ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の型加速度ピックアップ
   において、前記圧電素子は、薄板状の弾性を有する支持
   体を介して前記受け座に固定したことを特徴とする圧電
   形加速度ピックアップ。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の型加速度ピッ
   クアップにおいて、前記受け座は、ケースを閉塞する前
   記蓋と圧電素子とを隔てる遮蔽体を備えたことを特徴と
   する圧電形加速度ピックアップ。