JPH10153618A - 上下動サーボ型加速度計における振子質量体の支持装置 - Google Patents

上下動サーボ型加速度計における振子質量体の支持装置

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JPH10153618A
JPH10153618A JP32911396A JP32911396A JPH10153618A JP H10153618 A JPH10153618 A JP H10153618A JP 32911396 A JP32911396 A JP 32911396A JP 32911396 A JP32911396 A JP 32911396A JP H10153618 A JPH10153618 A JP H10153618A
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英昭 鹿熊
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 上下動サーボ型加速度計において、振子質量
体を支持するばねとして弱いばね力のばねを使用するこ
とを可能とし、高感度、高精度で加速度を検出する。 【解決手段】 ヨーク6,7,9および永久磁石8より
なる振子質量体Mの、加速度計本体ケース1に加わる加
速度による中立位置からの上下方向への変位に応じて、
自動的に同振子質量体Mに加速度に比例した大きさの電
磁力による中立位置への復帰力を作用させる駆動コイル
12に流れる電流を検出することにより加速度の大きさ
を検出する上下動サーボ型加速度計における振子質量体
Mの支持装置であって、振子質量体Mが、ばね10a,
10bを介して加速度計本体ケース1に対して支持され
ているとともに、振子質量体Mを反発磁力により上向き
に反発するヨーク2,3,5および永久磁石4よりなる
浮上用磁力発生手段Fの反発磁力によっても支持されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、上下動サーボ型加
速度計における振子質量体の支持装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、加速度計として、振子の変位量
を、直接的にあるいは間接的に何等かの方法で読取るこ
とにより加速度を測定するようにした加速度計が知られ
ていた。この場合、加速度計において使用されているば
ねの非線形性、ヒステリシスやクリープ等の機械的な欠
陥や検出部、増幅器等の作動の非線形性が直接測定精度
に影響を与えていたため、測定精度の向上は容易ではな
かった。
【0003】そこで、加速度計本体ケースに対して設定
された中立位置を基準位置として同中立位置からの変位
が自在に支持された振子質量体の、加速度計本体ケース
に加わる加速度による中立位置からの変位に応じて、自
動的に振子質量体に加速度に比例した大きさの電磁力に
よる中立位置への復帰力を作用させる駆動コイルに流れ
る電流に係る出力値を検出することにより加速度の大き
さを検出するようにしたサーボ型加速度計が考えられ
る。このようなサーボ型加速度計によれば、振子の質
量、出力抵抗および駆動部の変換定数等の静的に決まる
要素だけが測定精度に影響を与えることとなり、高感
度、高精度で安定な加速度計を得ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なサーボ型加速度計の感度は、振子質量体の質量に比例
するが、この振子質量体を機械的ばねのばね力のみによ
って支持するとばねが硬くなり、また、ばね力が弱いば
ねを使用すると静たわみが大きくなって実用的でなくな
ってしまう。振子質量体を支持するばねとして非線形ば
ねを使用することも考えられるが、非線形ばねを使用し
た場合には、長期的に使用する間にばねのクリープ現象
が発生し、加速度計の所期の性能を維持することが難し
い。
【0005】加速度計が、特に上下動サーボ型加速度計
の場合、すなわち加速度計本体ケースに対して設定され
た中立位置を基準位置として上下方向に変位自在に支持
された振子質量体の、加速度計本体ケースに加わる加速
度による中立位置からの上下方向への変位に応じて、自
動的に同振子質量体に加速度に比例した大きさの電磁力
による中立位置への復帰力を作用させる駆動コイルに流
れる電流に係る出力値を検出することにより加速度の大
きさを検出する上下動サーボ型加速計の場合には、振子
質量体を機械的ばねのみにより支持すると、ばねが振子
質量体のほぼ全重量を支持しなければならないため、振
子質量体を支持するばねとして、ばね力の弱いばねを使
用することができず、そのために、サーボ型加速度計の
感度を十分に高めることができない。
【0006】以上の実情にかんがみ、本発明は、上下動
サーボ型加速度計において、振子質量体を支持するばね
として、弱いばね力のばねを使用することを可能とし、
そうすることによって、高感度で加速度を検出すること
ができるような上下動サーボ型加速度計における振子質
量体の支持装置を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明の上下動サーボ型加速度計における振子質量
体の支持装置は、加速度計本体ケースに対して設定され
た中立位置を基準位置として上下方向に変位自在に支持
された振子質量体の、上記加速度計本体ケースに加わる
加速度による上記中立位置からの上下方向への変位に応
じて、自動的に同振子質量体に上記加速度に比例した大
きさの電磁力による上記中立位置への復帰力を作用させ
る駆動コイルに流れる電流に係る出力値を検出すること
により上記加速度の大きさを検出する上下動サーボ型加
速度計における上記振子質量体の支持装置であって、上
記振子質量体が、同振子質量体を上記中立位置に保持す
るのに必要なばね力よりも弱いばね力を有するばねを介
して上記加速度計本体ケースに対して支持されていると
ともに、上記振子質量体を反発磁力により上向きに浮上
させて支持する浮上用磁力発生手段の上記反発磁力によ
っても支持され、上記加速度計本体ケースに加速度が作
用したときには、上記振子質量体が、上記ばねのばね力
による支持力と上記浮上用磁力発生手段の反発磁力によ
る支持力とにより支持されて上記中立位置を基準位置と
して変位するように構成されている。
【0008】また、本発明の上下動サーボ型加速度計に
おける振子質量体の支持装置において、上記振子質量体
および上記浮上用磁力発生手段がそれぞれ永久磁石及び
ヨークよりなる磁気回路を形成し、しかも上記振子質量
体の磁気回路の極性と上記浮上用磁力発生手段の磁気回
路の極性とが上下方向に互いに反発し合うように配向さ
れ、上記振子質量体が、上記ばねを介して上記加速度計
本体ケースに対して弾性支持されているのに対し、上記
浮上用磁力発生手段が、上記振子質量体の直下において
上記加速度計本体ケースに固定されている。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明する。図1に、本発明の1実施の形態
に係る上下動サーボ型加速度計における振子質量体の支
持装置の縦断面および配線概念図を示す。同図におい
て、加速度計本体ケース1内には、環状の永久磁石8と
ヨーク6とにより、永久磁石8、ヨーク6の円板部7、
ヨーク6の中心部およびヨーク6の環状部9を通る磁気
回路が形成された振子質量体Mが、同振子質量体Mの外
周部と加速度計本体ケース1の内周面との間に配設され
た複数枚の平面螺旋ばね10a、10bを介して上下方
向に揺動変位自在に弾性支持されている。
【0010】他方、加速度計本体ケース1内において、
振子質量体Mの直下には、振子質量体Mに磁力による浮
上力を作用させるための浮上用磁力発生手段Fが、加速
度計本体ケース1の底部に固定されている。この浮上用
磁力発生手段Fは、環状の永久磁石4とヨーク2とによ
り、永久磁石4、ヨーク2の円板部3、ヨーク2の中心
部およびヨーク2の環状部5を通る磁気回路を形成して
おり、しかも振子質量体Mの磁気回路の極性とは上下方
向に互いに反発し合うような極性を持つように配向され
ている。
【0011】ヨーク2には、絶縁体11を介して、フォ
ースコイルすなわち駆動コイル12が、振子質量体Mの
ヨーク6の中心部およびヨーク6の環状部9間の環状の
空隙部において振子質量体Mの磁気回路の磁束を横断す
るようにして支持されている。振子質量体Mが、浮上用
磁力発生手段Fの反発磁力により上方への浮上力の作用
を受けているため、振子質量体Mを支持する支持ばね1
0a、10bのばね力を、振子質量体Mの全重量を支持
ばね10a、10bのみにより支持する場合に必要とさ
れるばね力よりもはるかに弱いばね力とすることができ
る。その結果、振子質量体Mは上下方向の加速度に対し
て、より敏感に応動して中立位置を基準位置として上下
方向に変位し、それに伴って振子質量体Mの磁束が、駆
動コイル12を横断する。
【0012】振子質量体Mの変位は、振子質量体M側に
取付けられたコンデンサ電極13aおよび加速度計本体
ケース1側に取付けられたコンデンサ電極13bを有す
るコンデンサピックアップ13に信号路14を介して接
続された変位検出器15により検出され、変位検出器1
5の検出値を表す検出値信号は、信号路16を介してパ
ワーアンプ等のサーボ増幅器17へ送られる。サーボ増
幅器17は、変位検出器15から送られた検出値信号に
従って、振子質量体Mの変位量に比例した電流を、途中
に抵抗値RLの出力抵抗18を有する電路19を介して
駆動コイル12へ送る。振子質量体Mの変位に伴い、振
子質量体Mの磁束が、振子質量体Mの変位量に比例した
電流が流れている駆動コイル12を横断することによっ
て、振子質量体Mには、振子質量体Mの変位量に比例し
た大きさで中立位置へ戻そうとする磁力による復帰力が
作用する。そのときの出力抵抗18 の両端A,B間の
電圧eを測定することにより、振子質量体Mに加わる上
下方向の加速度、従って加速度計本体ケース1に加わる
上下方向の加速度の大きさを、高い精度で検知すること
ができる。
【0013】
【発明の効果】本発明の上下動サーボ型加速度計におけ
る振子質量体の支持装置によれば、以下のような効果が
得られる。 (1)加速度計本体ケースに対して設定された中立位置
を基準位置として上下方向に変位自在に支持された振子
質量体の、上記加速度計本体ケースに加わる加速度によ
る上記中立位置からの上下方向への変位に応じて、自動
的に同振子質量体に上記加速度に比例した大きさの電磁
力による上記中立位置への復帰力を作用させる駆動コイ
ルに流れる電流に係る出力値を検出することにより上記
加速度の大きさを検出する上下動サーボ型加速度計にお
ける上記振子質量体の支持装置であって、上記振子質量
体が、同振子質量体を上記中立位置に保持するのに必要
なばね力よりも弱いばね力を有するばねを介して上記加
速度計本体ケースに対して支持されているとともに、上
記振子質量体を反発磁力により上向きに浮上させて支持
する浮上用磁力発生手段の上記反発磁力によっても支持
され、上記加速度計本体ケースに加速度が作用したとき
には、上記振子質量体が、上記ばねのばね力による支持
力と上記浮上用磁力発生手段の反発磁力による支持力と
により支持されて上記中立位置を基準位置として変位す
るように構成されているので、上下動サーボ型加速度計
において、振子質量体を支持するばねとして、弱いばね
力のばねを使用することを可能とし、そうすることによ
って、高感度かつ高精度で加速度を検出することができ
る(請求項1)。 (2)上記振子質量体および上記浮上用磁力発生手段が
それぞれ永久磁石及びヨークよりなる磁気回路を形成
し、しかも上記振子質量体の磁気回路の極性と上記浮上
用磁力発生手段の磁気回路の極性とが上下方向に互いに
反発し合うように配向され、上記振子質量体が、上記ば
ねを介して上記加速度計本体ケースに対して弾性支持さ
れているのに対し、上記浮上用磁力発生手段が、上記振
子質量体の直下において上記加速度計本体ケースに固定
されているので、上下動サーボ型加速度計において、浮
上用磁力発生手段を、上記振子質量体の直下に配設する
だけで、他に特別の構成上の大きな変更を伴うことな
く、振子質量体を支持するばねとして弱いばね力のばね
を使用することを可能とし、そうすることによって、高
感度かつ高精度で加速度を検出することが可能となる
(請求項2)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施の形態に係る上下動サーボ型加
速度計における振子質量体の支持装置の縦断面および配
線概念図である。
【符号の説明】
1 加速度計本体ケース 2 ヨーク 3 ヨーク円板部 4 環状永久磁石 5 ヨーク環状部 6 ヨーク 7 ヨーク円板部 8 環状永久磁石 9 ヨーク環状部 10a,10b 平面渦巻き状支持ばね 11 絶縁材 12 駆動コイル 13 コンデンサ・ピックアップ 13a,13b 部材 14,16,19 導線 15 変位検出器 17 サーボ増幅器としてのパワーアンプ 18 出力抵抗 A,B 端子 F 浮上用磁力発生手段 M 振子質量体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加速度計本体ケースに対して設定された
    中立位置を基準位置として上下方向に変位自在に支持さ
    れた振子質量体の、上記加速度計本体ケースに加わる加
    速度による上記中立位置からの上下方向への変位に応じ
    て、自動的に同振子質量体に上記加速度に比例した大き
    さの電磁力による上記中立位置への復帰力を作用させる
    駆動コイルに流れる電流に係る出力値を検出することに
    より上記加速度の大きさを検出する上下動サーボ型加速
    度計における上記振子質量体の支持装置であって、上記
    振子質量体が、同振子質量体を上記中立位置に保持する
    のに必要なばね力よりも弱いばね力を有するばねを介し
    て上記加速度計本体ケースに対して支持されているとと
    もに、上記振子質量体を反発磁力により上向きに浮上さ
    せて支持する浮上用磁力発生手段の上記反発磁力によっ
    ても支持され、上記加速度計本体ケースに加速度が作用
    したときには、上記振子質量体が、上記ばねのばね力に
    よる支持力と上記浮上用磁力発生手段の反発磁力による
    支持力とにより支持されて上記中立位置を基準位置とし
    て変位するように構成されたことを特徴とする、上下動
    サーボ型加速度計における振子質量体の支持装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の上下動サーボ型加速度
    計における振子質量体の支持装置において、上記振子質
    量体および上記浮上用磁力発生手段がそれぞれ永久磁石
    及びヨークよりなる磁気回路を形成し、しかも上記振子
    質量体の磁気回路の極性と上記浮上用磁力発生手段の磁
    気回路の極性とが上下方向に互いに反発し合うように配
    向され、上記振子質量体が、上記ばねを介して上記加速
    度計本体ケースに対して弾性支持されているのに対し、
    上記浮上用磁力発生手段が、上記振子質量体の直下にお
    いて上記加速度計本体ケースに固定されていることを特
    徴とする、上下動サーボ型加速度計における振子質量体
    の支持装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021256521A1 (ja) * 2020-06-17 2021-12-23 特許機器株式会社 サーボ型振動検出器及び振動制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021256521A1 (ja) * 2020-06-17 2021-12-23 特許機器株式会社 サーボ型振動検出器及び振動制御装置

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