JPS61233334A - 振動子 - Google Patents
振動子Info
- Publication number
- JPS61233334A JPS61233334A JP7369686A JP7369686A JPS61233334A JP S61233334 A JPS61233334 A JP S61233334A JP 7369686 A JP7369686 A JP 7369686A JP 7369686 A JP7369686 A JP 7369686A JP S61233334 A JPS61233334 A JP S61233334A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin wall
- plate body
- force
- vibrator
- thin
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/10—Measuring force or stress, in general by measuring variations of frequency of stressed vibrating elements, e.g. of stressed strings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は物体に加えられる荷重等を振動板を利用して
測定する振動子に関する。
測定する振動子に関する。
従来この種の荷重測定素子としては１例えば第１図に示
す感圧素子Ａ（特公昭５３−１３３００号で提供された
もの）、第２図に示す感圧素子Ｂが知られている。第１
図に示す感圧素子Ａは、それぞれ電極１が取り付けられ
ている２板の圧電振動板２．３を一定の空隙を介在させ
て配置し、これら圧電振動板２．３の各一端を基板４に
固定すると共に同他端を間隔板５により剛性的に結合し
てなるもので、圧電振動板２，３の自由端に力Ｆが加え
られたときに、このとき圧電振動板２．３が受ける変位
に基づくこれら圧電振動板２．３の各固有振動数の変化
の差を測定し、この測定結果に基づいて前記力Ｆを測定
するようにしたものである。また、第２図に示す感圧素
子Ｂは、カンチレバー６の上下面に段部７，７を有する
溝８，８を形成し、これら溝８．８の各段部７．７・・
・間に電極９の取り付けられている圧電振動板１０，１
７１を固定してなるもので、カンチレバー６の自由端に
力Ｆが印加されたときに、上記の感圧素子Ａと同様に圧
電振動板１０．１１の各固有振動数の変化の差を検出し
て力Ｆｉ測測定るようにしたものである。
す感圧素子Ａ（特公昭５３−１３３００号で提供された
もの）、第２図に示す感圧素子Ｂが知られている。第１
図に示す感圧素子Ａは、それぞれ電極１が取り付けられ
ている２板の圧電振動板２．３を一定の空隙を介在させ
て配置し、これら圧電振動板２．３の各一端を基板４に
固定すると共に同他端を間隔板５により剛性的に結合し
てなるもので、圧電振動板２，３の自由端に力Ｆが加え
られたときに、このとき圧電振動板２．３が受ける変位
に基づくこれら圧電振動板２．３の各固有振動数の変化
の差を測定し、この測定結果に基づいて前記力Ｆを測定
するようにしたものである。また、第２図に示す感圧素
子Ｂは、カンチレバー６の上下面に段部７，７を有する
溝８，８を形成し、これら溝８．８の各段部７．７・・
・間に電極９の取り付けられている圧電振動板１０，１
７１を固定してなるもので、カンチレバー６の自由端に
力Ｆが印加されたときに、上記の感圧素子Ａと同様に圧
電振動板１０．１１の各固有振動数の変化の差を検出し
て力Ｆｉ測測定るようにしたものである。
ところで、感圧素子Ａ、Ｂ共に２枚の圧電振動板の各段
部を他の部材に固定する構造となっているため、この場
合の固定が技術的に難しいと共に経年変化の影響や力を
連続的に印加した場合に各部材間に位置ずれ等が生じて
測定誤差が発生するという欠点があった。またこれらの
感圧素子Ａ。
部を他の部材に固定する構造となっているため、この場
合の固定が技術的に難しいと共に経年変化の影響や力を
連続的に印加した場合に各部材間に位置ずれ等が生じて
測定誤差が発生するという欠点があった。またこれらの
感圧素子Ａ。
Ｂは、構造が複雑であるためコスト高となる欠点があっ
た。
た。
この発明は上記の事情に鑑み、構造が簡単であり、しか
も経年変化等による誤差の発生を抑えることができると
共に、安価に提供できる力検出用の振動子を提供するも
ので、板体上の少なくとも１箇所に貫通穴または凹部を
形成するとともに。
も経年変化等による誤差の発生を抑えることができると
共に、安価に提供できる力検出用の振動子を提供するも
ので、板体上の少なくとも１箇所に貫通穴または凹部を
形成するとともに。
前記貫通穴または凹部に薄肉部を形成し、前記薄肉部を
振動させる手段を設け、前記板体に力を加えたときに、
引張りまたは圧縮される前記薄肉部の振動周波数を測定
することにより前記力を測定するようにしたものである
。
振動させる手段を設け、前記板体に力を加えたときに、
引張りまたは圧縮される前記薄肉部の振動周波数を測定
することにより前記力を測定するようにしたものである
。
以下、この発明の一実施例を第３図ないし第５図を参照
して説明する。
して説明する。
第３図、第４図はこの発明による振動子Ｃを。
例えば片持ちぼりに適用した構成例を示す図であり、こ
れ等の図において符号２１は板体、２２は板体２１を片
持ち支持する支持体で、板体２１はその平面形状が長方
形である金属板である。この板体２１には、その表裏面
の各長手方向略中央部分に、同表裏面の幅方向に位置を
違えてそれぞれ横断面が長方形の穴（凹部）２５．２６
が形成されている。またこの板体２１の穴２５．２６の
位置する部分に形成される薄肉部２７．２８には。
れ等の図において符号２１は板体、２２は板体２１を片
持ち支持する支持体で、板体２１はその平面形状が長方
形である金属板である。この板体２１には、その表裏面
の各長手方向略中央部分に、同表裏面の幅方向に位置を
違えてそれぞれ横断面が長方形の穴（凹部）２５．２６
が形成されている。またこの板体２１の穴２５．２６の
位置する部分に形成される薄肉部２７．２８には。
各々板体２１の幅方向に所定寸法を隔てて長孔２９．２
９・・・が形成されている。これ等の穴２５゜２６、長
孔２９，２９・・・は０例えば切削、エツチング、放電
加工等によって加工されたものである。
９・・・が形成されている。これ等の穴２５゜２６、長
孔２９，２９・・・は０例えば切削、エツチング、放電
加工等によって加工されたものである。
２３．２３・・・は薄肉部２７．２８に取り付けられた
圧電振動板、２４．２４・・・は圧電振動板２３゜２３
・・・にそれぞれ取り付けられた電極で、ｆｌ肉部２７
．２Ｂを撮動させる手段である。圧電振動板２３．２３
−・・は、７ｎ ｏ、八ｌ Ｎ、Ｃｄ Ｓ、Ｚｎｓ、
Ｌ＋ Ｎｂ ０３ 、γ−ＢｔｚＯｉ等の圧電材料から
なるものであって、その平面固形状が長方形である。そ
してこれらの圧電振動板２３．２３・・・は、前記薄肉
部２７．２８の各表裏面に蒸着、スパッタリングまたは
接着剤等を用いて貼着されている。
圧電振動板、２４．２４・・・は圧電振動板２３゜２３
・・・にそれぞれ取り付けられた電極で、ｆｌ肉部２７
．２Ｂを撮動させる手段である。圧電振動板２３．２３
−・・は、７ｎ ｏ、八ｌ Ｎ、Ｃｄ Ｓ、Ｚｎｓ、
Ｌ＋ Ｎｂ ０３ 、γ−ＢｔｚＯｉ等の圧電材料から
なるものであって、その平面固形状が長方形である。そ
してこれらの圧電振動板２３．２３・・・は、前記薄肉
部２７．２８の各表裏面に蒸着、スパッタリングまたは
接着剤等を用いて貼着されている。
上記の構成からなる振動子Ｃは、板体２１の自由端に例
えば図に示すように力Ｆを加えると、板体２１が支持体
２２に固定された端部を中心として全体的に下方へ向け
て撓み、これによって薄肉部２７が引張され、Ｉ内部２
８が圧縮される。この結果薄肉部２８の振動周波数が変
化する。かくしてこの振動子Ｃは、上記の振動周波数の
変化に基づいて力Ｆを測定することができる。この場合
薄肉部２７側の圧電振動板２３．２３と薄肉部２８側の
圧電ｉ動板２３．２３とは周波数の増減が逆の関係をち
って変化するため、これ等圧電振動板の各組を差動動作
させることにより同相成分をキャンセルしたうえで高い
感度をもって測定を行なうことができる。
えば図に示すように力Ｆを加えると、板体２１が支持体
２２に固定された端部を中心として全体的に下方へ向け
て撓み、これによって薄肉部２７が引張され、Ｉ内部２
８が圧縮される。この結果薄肉部２８の振動周波数が変
化する。かくしてこの振動子Ｃは、上記の振動周波数の
変化に基づいて力Ｆを測定することができる。この場合
薄肉部２７側の圧電振動板２３．２３と薄肉部２８側の
圧電ｉ動板２３．２３とは周波数の増減が逆の関係をち
って変化するため、これ等圧電振動板の各組を差動動作
させることにより同相成分をキャンセルしたうえで高い
感度をもって測定を行なうことができる。
この発明による振動子は、上記の振動子Ｃのように、板
体に薄肉部を形成し、この薄肉部を振動させる手段を設
け、板体の端部を固定し、同板体に力を印加するように
したものである。このような構成からなるこの発明の振
動子は、上記の実施例の構成に限られるものでなく、こ
の発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変型が可能であ
る。
体に薄肉部を形成し、この薄肉部を振動させる手段を設
け、板体の端部を固定し、同板体に力を印加するように
したものである。このような構成からなるこの発明の振
動子は、上記の実施例の構成に限られるものでなく、こ
の発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変型が可能であ
る。
例えば上記の実施例で示した板体２１に薄肉部２７．２
８を形成するための穴２５．２６はその横断面形状が第
６図に示すように円形であってもよい、また更に、薄肉
部を形成するためには上記の実施例で示した穴を溝に代
えてもよい。また板体に形成する薄肉部の位置は、板体
の厚み方向の中間位置であってもよい。また、板体の平
面上における薄肉部の位置（圧電振動板を取り付ける位
置）は任意の位置であってよい。
８を形成するための穴２５．２６はその横断面形状が第
６図に示すように円形であってもよい、また更に、薄肉
部を形成するためには上記の実施例で示した穴を溝に代
えてもよい。また板体に形成する薄肉部の位置は、板体
の厚み方向の中間位置であってもよい。また、板体の平
面上における薄肉部の位置（圧電振動板を取り付ける位
置）は任意の位置であってよい。
なお１本実施例においては板体に薄肉部を形成し、この
薄肉部に圧電撮動板を貼着したが、板体として圧電振動
板や半導体を用いて薄肉部を形成し、この薄肉部を振動
させる手段を設けてもよい。
薄肉部に圧電撮動板を貼着したが、板体として圧電振動
板や半導体を用いて薄肉部を形成し、この薄肉部を振動
させる手段を設けてもよい。
また、薄肉部を振動させる手段として本実施例では圧電
方式を用いたが、静電容量やその他の方式を用いてもよ
く、要は薄肉部に加えられた力により薄肉部の振動周波
数が変化すればよい。
方式を用いたが、静電容量やその他の方式を用いてもよ
く、要は薄肉部に加えられた力により薄肉部の振動周波
数が変化すればよい。
以上の説明から明らかなように、この発明の振動子は、
板体に加えられた力を、同板体に形成した薄肉部の振動
周波数の変化を検出して測定するようにしたものである
。従ってこの振動子によれば、振動子を連続的に使用し
た場合や経年変化による測定誤差の発生を極く僅かに抑
える事ができる利点がある。また部品点数が少なく構造
が簡単であるため安価に製造できる利点がある。
板体に加えられた力を、同板体に形成した薄肉部の振動
周波数の変化を検出して測定するようにしたものである
。従ってこの振動子によれば、振動子を連続的に使用し
た場合や経年変化による測定誤差の発生を極く僅かに抑
える事ができる利点がある。また部品点数が少なく構造
が簡単であるため安価に製造できる利点がある。
第１図、第２図はいずれも従来の力を測定するための感
圧素子（振動子）の斜視図、第３図はこの発明による振
動子の斜視図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線線断断面
図第５図は第３図Ｖ−Ｖ線視断面図、第６図はこの発明
による振動子の板体に形成する穴の形状の変形例を示す
図である。 Ｃ・・・振動子、２１・・・板体、２２・・・支持体、
２３・・・圧電振動板、２４・・・電極、２５．２６・
・・穴（凹部＞、２７．２８・・・薄肉部。
圧素子（振動子）の斜視図、第３図はこの発明による振
動子の斜視図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線線断断面
図第５図は第３図Ｖ−Ｖ線視断面図、第６図はこの発明
による振動子の板体に形成する穴の形状の変形例を示す
図である。 Ｃ・・・振動子、２１・・・板体、２２・・・支持体、
２３・・・圧電振動板、２４・・・電極、２５．２６・
・・穴（凹部＞、２７．２８・・・薄肉部。
Claims (1)
- 板体上の少なくとも１箇所に貫通孔または凹部を形成す
るとともに、前記貫通穴または凹部に薄肉部を形成し、
前記薄肉部を振動させる手段を設け、前記板体に力を加
えたときに、引張りまたは圧縮される前記薄肉部の振動
周波数を測定することにより前記力を測定するようにし
た振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7369686A JPS61233334A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7369686A JPS61233334A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61233334A true JPS61233334A (ja) | 1986-10-17 |
Family
ID=13525636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7369686A Pending JPS61233334A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61233334A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6329740B1 (en) * | 1998-12-28 | 2001-12-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive device and production method thereof |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5720633B2 (ja) * | 1973-07-25 | 1982-04-30 | ||
| JPS5720635B2 (ja) * | 1974-09-26 | 1982-04-30 |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP7369686A patent/JPS61233334A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5720633B2 (ja) * | 1973-07-25 | 1982-04-30 | ||
| JPS5720635B2 (ja) * | 1974-09-26 | 1982-04-30 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6329740B1 (en) * | 1998-12-28 | 2001-12-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive device and production method thereof |
| US6751832B2 (en) | 1998-12-28 | 2004-06-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Piezoelectric/electrostrictive device and production method thereof |
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