JPS596370B2 - 力変換機構 - Google Patents
力変換機構Info
- Publication number
- JPS596370B2 JPS596370B2 JP5766779A JP5766779A JPS596370B2 JP S596370 B2 JPS596370 B2 JP S596370B2 JP 5766779 A JP5766779 A JP 5766779A JP 5766779 A JP5766779 A JP 5766779A JP S596370 B2 JPS596370 B2 JP S596370B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- force
- vibrating piece
- vibrator body
- mechanism according
- vibrator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は力を周波数に変換する機構に関するものである
。
。
第１図は、従来より一般に用いられている力を周波数に
変換する機構の一実施例の原理的構成説明図である。
変換する機構の一実施例の原理的構成説明図である。
図において、１は両端を固定された断面一様な棒、２は
、たとえば筐体等のベースである。
、たとえば筐体等のベースである。
今、棒１の両固定端にそれぞれ軸力Ｓが加わるものとす
ると、軸力Ｓと棒の横方向の振動周波数ｆとの間には１
＞Ｋ２”Ｓの場合（１）式に示すＥ■ ような関係がある。
ると、軸力Ｓと棒の横方向の振動周波数ｆとの間には１
＞Ｋ２”Ｓの場合（１）式に示すＥ■ ような関係がある。
ｔ：棒１の長さ
Ｅ：棒１の縦弾性係数
■＝振動方向に直角な主軸に関する断面２次モーメント
ｇ：重力加速度
ρ：棒１の密度
Ａ：棒１の断面積
Ｓ：軸力（圧縮力を正とする）
Ｋ１．に２：棒１の支持条件と振動モードにより決る定
数 共振周波数ωは２πｆで表わされるので、棒１の共振周
波数ωを測定すれば、対応する軸力Ｓを測定することが
できる。
数 共振周波数ωは２πｆで表わされるので、棒１の共振周
波数ωを測定すれば、対応する軸力Ｓを測定することが
できる。
このようなトランスデユーサにおいて、高精度の測定を
実現するための条件としては以下の条件が満足されなけ
ればならない。
実現するための条件としては以下の条件が満足されなけ
ればならない。
（ｉ） 周波数ｆの安定性が良い。
つまり、振動子（−棒１）のＱが高い。
（１１）単位応力当りの周波数変化率△ｆ／σが大きい
。
。
即ち、このようなトランスデユーサの良好度Ｇは次のよ
うな式で表わすことができる。
うな式で表わすことができる。
而して、第１図の構成のものにおいて、棒１を共振させ
、その共振周波数ωを測定すれば、加えられた軸力Ｓを
知ることができる。
、その共振周波数ωを測定すれば、加えられた軸力Ｓを
知ることができる。
しかしながら、第２図に示す如く、棒が振動している場
合に、ベース２との固定端部には反力Ｒが発生し、この
力はベース部が理想的な定端でない場合損失となり消費
され、棒１のＱの低下の原因となる。
合に、ベース２との固定端部には反力Ｒが発生し、この
力はベース部が理想的な定端でない場合損失となり消費
され、棒１のＱの低下の原因となる。
本発明は上記の問題点を解決したものである。
本発明の目的は簡単な構成により、振動エネルギー損失
の少く、効率のよく、製作の容易な力変換機構を提供す
るにある。
の少く、効率のよく、製作の容易な力変換機構を提供す
るにある。
第３図は本発明の一実施例の構成説明図で、Ａは正面図
、Ｂは側面図である。
、Ｂは側面図である。
第３図において、１は振動子本体で、振動片１１と振動
絶縁片１２〜１５とで構成されている。
絶縁片１２〜１５とで構成されている。
振動片１１と振動絶縁片１２〜１５とは同一平面になる
ように一体化されている。
ように一体化されている。
すなわち、振動子本体１には長方形の板状体の直交する
中心軸に対してそれぞれ対称となるようにして長手方向
に沿ってＴ字形の切欠部Ｃ１，Ｃ２が設けられていて、
振動片１１は長手方向に沿ってその中心部に形成され、
振動絶縁片１２，１３および１４，１５は振動片１１の
両端にそれぞれ対向するように形成されている。
中心軸に対してそれぞれ対称となるようにして長手方向
に沿ってＴ字形の切欠部Ｃ１，Ｃ２が設けられていて、
振動片１１は長手方向に沿ってその中心部に形成され、
振動絶縁片１２，１３および１４，１５は振動片１１の
両端にそれぞれ対向するように形成されている。
３，４は振動片１１の表面にそれぞれ取り付けられた圧
電素子であって、たとえば圧電素子３は振動を励起する
励振手段として用いられ、圧電素子４は振動の検出手段
として用いられる。
電素子であって、たとえば圧電素子３は振動を励起する
励振手段として用いられ、圧電素子４は振動の検出手段
として用いられる。
５は増幅器であって、その出力端子には圧電素子３が接
続され、その入力端子には圧電素子４が接続されている
。
続され、その入力端子には圧電素子４が接続されている
。
すなわち、これらにより発振回路が構成されている。
このような構成において、第３図に示す如く、被測定軸
力Ｓが矢印方向に振動子本体１に加えられてその軸力Ｓ
が変化すると、前述（１）式に示す如く振動子本体１の
共通周波数は変化し、発振回路の発振周波数も変化する
ことになる。
力Ｓが矢印方向に振動子本体１に加えられてその軸力Ｓ
が変化すると、前述（１）式に示す如く振動子本体１の
共通周波数は変化し、発振回路の発振周波数も変化する
ことになる。
したがって、この発振周波数を測定することにより、振
動子本体Ｓに加えられた軸力Ｓを知ることができる。
動子本体Ｓに加えられた軸力Ｓを知ることができる。
また、第３図において、振動片１１の端部に発生する反
力ＲＢに着目すると、 となる。
力ＲＢに着目すると、 となる。
なお、（３）式において、ｆｌは振動片１１の共振周波
数、ｆ２は振動絶縁片１２〜１５の共振周波数、ＲＡは
振動絶縁片１２〜１５がない場合に生じる反力を表わし
ている。
数、ｆ２は振動絶縁片１２〜１５の共振周波数、ＲＡは
振動絶縁片１２〜１５がない場合に生じる反力を表わし
ている。
この（３）式から明らかなように、振動絶縁片１２〜１
５を設けることにより、振動片１１の端部に発生する反
力ＲＢはＲＡに比べて小さくなり、Ｑの高い、良好度Ｇ
の値の大きい振動子本体が実現できる。
５を設けることにより、振動片１１の端部に発生する反
力ＲＢはＲＡに比べて小さくなり、Ｑの高い、良好度Ｇ
の値の大きい振動子本体が実現できる。
また、このような構成によれば、振動子本体１を平板状
に構成しているので、製作が極めて容易になるとともに
、機械加工のみならず、エツチング加工方法を採用する
こともできる。
に構成しているので、製作が極めて容易になるとともに
、機械加工のみならず、エツチング加工方法を採用する
こともできる。
なお、圧電素子３，４として、蒸着あるいはスパッタリ
ング等により、薄膜形圧電素子を振動片１１の表面に直
接形成するようにすれば、圧電素子を接着する等の場合
に比べて、さらに高いＱを得ることができるとともに、
生産性の良いものが得られる。
ング等により、薄膜形圧電素子を振動片１１の表面に直
接形成するようにすれば、圧電素子を接着する等の場合
に比べて、さらに高いＱを得ることができるとともに、
生産性の良いものが得られる。
また、振動子本体１を磁性材で構成し、コイルにより振
動子のドライブ及びピックアップを行う電磁的方法を用
いれば、ドライブ及びピックアップ素子としてのコイル
が振動子本体１に非接触にできるのでより特性のよいも
のが得られる。
動子のドライブ及びピックアップを行う電磁的方法を用
いれば、ドライブ及びピックアップ素子としてのコイル
が振動子本体１に非接触にできるのでより特性のよいも
のが得られる。
また、振動子本体１を圧電材料、たとえば水晶等で直接
構成し、圧電素子に電極を蒸着等で取付け、振動子を構
成すれば、更に、構成は簡単となり、而も特性は良好で
、出力インピーダンスの低いものが得られる。
構成し、圧電素子に電極を蒸着等で取付け、振動子を構
成すれば、更に、構成は簡単となり、而も特性は良好で
、出力インピーダンスの低いものが得られる。
この場合、水晶のカット及び電極の配置は振動部１１が
屈曲振動するように選択すればよい。
屈曲振動するように選択すればよい。
また、振動子本体として、第４図のように形成してもよ
い。
い。
第４図において、Ｓｌ、Ｓ２は長手方向に平行に形成さ
れた切溝であって、中央部分が振動片１１として作用し
、両側片１６，１７は振動片１１にかかる力を分割する
とともに振動絶縁片として作用することになる。
れた切溝であって、中央部分が振動片１１として作用し
、両側片１６，１７は振動片１１にかかる力を分割する
とともに振動絶縁片として作用することになる。
このように構成される力変換機構は、圧力（差圧）、密
度、液位、歪、重量等、各種の物理量の測定器の信号変
換要素として好適である。
度、液位、歪、重量等、各種の物理量の測定器の信号変
換要素として好適である。
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成によ
り、振動エネルギー損失の少く、効率のよく、製作の容
易な力変換機構を実現することができる。
り、振動エネルギー損失の少く、効率のよく、製作の容
易な力変換機構を実現することができる。
第１図は従来公知のカー周波数変換機構の原理的構成説
明図、第２図は第１図の動作説明図、第３図は本発明の
一実施例の構成説明図で、Ａは正面図、Ｂは側面図、第
４図は他の実施例の構成説明図である。 １・・・・・・振動子本体、１１・・・・・・振動片、
１２〜１７・・・・・・振動絶縁片、２・・・・・・ベ
ース、３・・・・・・圧電素子（励振手段）、４・・・
・・・圧電素子（検出手段）、５・・・・・・増幅器。
明図、第２図は第１図の動作説明図、第３図は本発明の
一実施例の構成説明図で、Ａは正面図、Ｂは側面図、第
４図は他の実施例の構成説明図である。 １・・・・・・振動子本体、１１・・・・・・振動片、
１２〜１７・・・・・・振動絶縁片、２・・・・・・ベ
ース、３・・・・・・圧電素子（励振手段）、４・・・
・・・圧電素子（検出手段）、５・・・・・・増幅器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 変換すべき入力軸力が軸方向に実質的に加えられる
長板状の振動片とこの振動片と同一平面になるようにし
て振動片の少な（ともいずれか一端に振動片の長手方向
に沿って一体化された振動絶縁片とを含む振動子本体、
該振動子本体を共振させる励振手段および前記振動子本
体の振動を検出する検出手段を具備してなる力変換機構
。 ２ 励振手段、検出手段の素子として圧電素子を用いた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の力変換機
構。 ３ 圧電素子として薄膜蒸着圧電素子を用いたことを特
徴とする特許請求の範囲第２項記載の力変換機構。 ４ 振動子本体を磁性材で構成し、励振手段、検出手段
の素子としてコイルを用いたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の力変換機構。 ５ 振動子本体を圧電材と電極で構成したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の力変換機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5766779A JPS596370B2 (ja) | 1979-05-11 | 1979-05-11 | 力変換機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5766779A JPS596370B2 (ja) | 1979-05-11 | 1979-05-11 | 力変換機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55149819A JPS55149819A (en) | 1980-11-21 |
| JPS596370B2 true JPS596370B2 (ja) | 1984-02-10 |
Family
ID=13062253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5766779A Expired JPS596370B2 (ja) | 1979-05-11 | 1979-05-11 | 力変換機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS596370B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0210707Y2 (ja) * | 1984-08-28 | 1990-03-16 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5745423A (en) * | 1980-09-02 | 1982-03-15 | Yokogawa Hokushin Electric Corp | Vibrator |
| GB2141231B (en) * | 1983-06-07 | 1986-08-06 | Gen Electric Co Plc | Force sensors |
| ATE407351T1 (de) * | 2003-02-05 | 2008-09-15 | Univ Brunel | Resonanzsensorbaugruppe |
| JP2009080069A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | Seiko Epson Corp | 加速度センサ、荷重センサ |
-
1979
- 1979-05-11 JP JP5766779A patent/JPS596370B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0210707Y2 (ja) * | 1984-08-28 | 1990-03-16 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55149819A (en) | 1980-11-21 |
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