JPS6217164B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発光素子と受光素子とを用いる偏位検
出装置、特に小型、高精度の加速度計用の偏位検
出装置に関する。

従来、小型、高精度の加速度計用の偏位検出装
置は、偏位を静電容量の変化として検出する形式
のものが多く用いられてきたが、この形式の偏位
検出装置は、励磁用の発振器等が必要であり、電
気回路が複雑になるという欠点を有している。

一方、光電素子を用いた従来の偏位検出装置
は、発光素子及び受光素子を対向して配置する透
過型、受光素子及び受光素子を反射板に対し、同
一側に配置する反射型が在るが、共に、発光素子
１個、受光素子１個の構成であるので、これは発
光量の変化によつて零点が変動するという欠点を
有する。又、透過型の偏位検出装置において受光
素子を２個とし、その差動出力を検出することに
より上記零点が変動するという欠点を除去した偏
位検出装置もあるが、これは、零点調整がむづか
しいという欠点を有している。

従つて、本発明の主目的は、受光素子を２個発
光素子を１個用いた透過型の構成に於て、単純な
構造により零点調整が容易にできる偏位検出装置
を提供するにある。

本発明の要旨とするところは、基台と移動体と
の相対的偏位を電気的に検出すべく上記基台に取
付けた発光素子、受光素子および上記移動体にと
りつけた遮光部を有する偏位検出装置において、
上記基台の上記遮光部と対向する位置に上記移動
体の可動方向と直角方向に開孔部が設けられると
共に、その軸と平行且つ偏心した位置に設けられ
た発光素子を固定するための開孔を有し、上記基
台に設けた開孔部に挿入固定される円柱状ランプ
ホルダーとよりなり、該円柱状ランプホルダーを
前記基台に設けた上記開孔部内に挿入し、これを
回転させることにより偏位検出装置のゼロ調整を
行うようになした偏位検出装置にある。

更に、本発明の要旨は、基台と移動体との相対
的偏位を電気的に検出すべく上記基台に取付けた
１個の発光素子、２個の受光素子および上記移動
体にとりつけた遮光部を有する偏位検出装置にお
いて、上記基台の上記遮光部と対向する位置に上
記移動体の可動方向と直角方向に開孔部が設けら
れると共に、その軸と平行かつ上記移動体の可動
方向に沿つて互に離れた位置に上記２個の受光素
子用の開孔を有し、上記基台に設けた開孔部に挿
入固定される円柱状受光素子用ホルダーとよりな
り、該円柱状受光素子ホルダーを上記基台に設け
た開孔部内に挿入し、これを回転させることによ
り偏位検出装置のゲイン調整を行うようになした
偏位検出装置に在る。

以下、図面を参照して、本発明の偏位検出装置
の一例を加速度計に適用した場合を例に挙げ説明
しよう。

第１図は、本発明の一例が適用された加速度計
の断面図、第２図はその一部を断面とする正面図
である。この例では、加速度を検出する移動体と
しての棒状の振子１の一端は薄肉部、即ち可撓部
２を有するヒンジ３の一端により支持されてい
る。この振子１は、ヒンジ３の薄肉部２を支点と
して、第１図の紙面と平行なＸ―X′方向のみに
回動できる。ヒンジ３の他端は、第１の基台、即
ちフレーム４のヒンジ取付台部５に、ヒンジ押え
板６により取付けられている。又、振子１には、
２個の円筒状のトルカ―コイル７，７′がＸ―
X′方向に沿つて取付けられている。円板状の永
久磁石８及び円筒状のポールピース９が、トルカ
―コイル７′に接触することなくその内部に挿入
されるように第１のフレーム４に接着により取付
けられている。この第１のフレーム４は、電磁軟
鉄で成形されているため、永久磁石８により、ポ
ールピース９との間で、磁気回路を構成し、ヨー
ク（リターンパス）の役目をすると同時にトルカ
―コイル７′と共に振子１を駆動する一方のトル
カを構成する。第１のフレーム４は、開孔１０及
び１１を有し、そこに、本発明の主要部で振子１
の偏位を検出する２個の受光素子１２及び１２′
と、発光素子１３とからなる偏位検出装置がとり
つけられる。

第２の基台、即ちフレーム１４は、第１のフレ
ーム４と同じ電磁軟鉄で成形され、それに固定さ
れた永久磁石１５及びこれに固着したポールピー
ス１６との間で、磁気回路を構成し、ヨークに供
する。ここで、磁石１５及びポールピース１６
は、トルカ―コイル７に接触することなくその内
部に挿入され、第２のフレーム１４に接着されて
いる。

又、第１のフレーム４に設けた嵌合部１７に、
第２のフレーム１４に設けた嵌合部１８を挿入
し、両者を一体化する。

第１のフレーム４及び第２のフレーム１４に
は、振子１の動作範囲を制限するストツパ１９及
び２０が設けられており、これ等をネジ等により
回転し、それぞれの制限範囲を自由に調整するこ
とが可能である。

上述した構成部品は、すでに加速度計としての
機能を備えており、これらを、ケース２１に、複
数のネジ２２等で固定し、ケース２１と一体化す
ると共に、特性名板兼蓋２３をケース２１に接着
し、ケース２１内を気密保持できるようにする。

偏位検出器を構成する受光素子１２，１２′等
よりの電気信号や、トルカ―コイル７，７′にフ
イードバツク電流を供給するためのリード線（図
示せず）用の外部端子２４を、端子ケース２５に
それぞれ気密構造に接着すると共に、それ等の一
端がケース２１の内部に在る如く、端子ケース２
５をケース２１に気密に接着する。

端子ケース２５の中央の開口部２６を介して、
装置の内部の電気系の結線等を行い、ケース２１
の内部を真空又は不活性気体（例えばヘリウムガ
ス）等を充填しながら、蓋２７を開口部２６に接
着し、ケース２１の内部を気密状態に保持し、部
品の劣化等を防止し、長期間に亘り性能を安定に
保持する。

上述の構成による加速度計において、ケース２
１の中心軸Ｘ―X′軸方向に加速度が作用する
と、振子１は、ヒンジ３の薄肉部２を支点として
微少偏位し、発光素子１３よりの光が振子１で一
部遮光され、偏位検出器の受光素子１２及び１
２′に入射する光が変化するので、これ等より偏
位に対応した電気信号が得られる。この偏位に比
例した電気信号をトルカ―コイル７，７′にフイ
ードバツクし、これにより、振子１を、受光素子
１２及び１２′の電気信号が零になるよう拘束す
る。この電気信号、即ち拘束電流は、加速度に比
例しているため、この電流を計測することによ
り、入力加速度を知ることができるものである。

第３図は本発明の偏位検出装置の一例の主要部
を示す斜視図で、これを参照して本発明の一例を
詳細に説明する。

発光素子１３は、円柱状のランプホルダー２８
の開孔２８―１に挿入、固定され、ランプホルダ
ー２８は、第１図及び第２図に示した第１のフレ
ーム４に設けた開孔１０に挿入固定される。ラン
プホルダー２８の中心軸線をＲ―Ｒで示す。一
方、発光素子１３を挿入する開孔２８―１の中心
軸線又は発光素子２１の光軸Ｓ―Ｓはランプホル
ダー２８の軸線Ｒ―Ｒに対して、平行、且つこの
例では上方にεだけ偏心して設けてある。従つ
て、発光素子１３と一体化されたランプホルダー
２８を、そのスリ割２８―２を利用して、軸線Ｒ
―Ｒを中心に回転させることにより、発光素子１
３の光軸Ｓ―Ｓを、同図Ｘ―X′方向即ち振子１
の軸線に対して直角な振子１の振動方向に、微小
量移動させることが可能となる。

一方、２個の受光素子１２及び１２′は、円柱
状のホルダー２９にＸ―X′方向に離間して設け
た開孔２９―１及び２９―２の中に夫々挿入固定
された後、ホルダー２９を第１のフレーム４の開
孔１１に挿入固定する。従つて、遮光部として機
能する振子１の遊端部を介して、発光及び受光素
子１３及び１２，１２′が対向する。

発光及び受光素子１３及び１２，１２′と振子
１との関係を示す第４図の如く、振子１の中心
O₁が、発光素子１３の光軸と受光素子１２，１
２′の光軸の中央を結ぶ中心線Ｏ―O′に一致した
位置にある場合、発光素子１３から出た光束Ｂ
は、遮光部として作用する両者間の振子１の遊端
部により分割され、２個の受光素子１２，１２′
の受光面の全面より少くないが略半分の面に等し
く照射され、受光素子１２，１２′より導出した
差動出力端子Ａ，A′に現われる電圧は、ゼロで
ある。即ち、第４図に示す状態は、振子１の零位
置である。

然し乍ら、振子１が第４図の位置より、同図に
おいて、例えば加速度が作用し、Ｘ方向に偏位し
た場合、受光素子１２′に当る光量が、受光素子
１２に当る光量よりも多くなり、差動出力端子
Ａ，A′間には、振子１の偏位に対応した電圧が
発生する。

ところで、通常、振子１の零位置は、上述のよ
うに発光素子１３及び受光素子１２，１２′の中
心線Ｏ―O′上にあるとは限らず、又、受光素子
１２，１２′の特性のバラツキ等により振子１に
加速度が加わらない状態でも、出力端子Ａ，
A′間には、出力電圧が生じてしまうので、装置
の調整段階において、これをゼロに調整すること
が重要な要素となる。

本発明においては、ランプホルダー２８を、上
述の如く、微小角回転し得るようになしたことに
より、即ち、第５図に示す如く、ランプホルダー
２８を軸線Ｒ―Ｒを中心に矢印ａ方向に回動し、
その発光素子１３を振子１の零位置に応じて左右
に移動させて、偏位検出装置の零位置調整を実施
することが可能である。

即ち、本発明の特徴の第１は、上述の如く円柱
状のランプホルダー２８に発光素子１３を偏心し
て取付けるという単純な構造とランプホルダー２
８をその中心軸線Ｒ―Ｒを中心に回動するという
簡単な手順とにより、従来に於て熟練と時間とを
要する偏位検出装置の零位置調整を、簡単、且つ
短時間に行い得るようになしたことに在る。

本発明の特徴の第２は、ランプホルダー２８の
外径と偏心量εとを適当に選定することにより、
装置の精度や素子の特性に応じて自由に調整感度
を選定することができるようになした点にある。

本発明の特徴の第３は、２個の受光素子１２，
１２′も円柱状ホルダー２９に取付け、第１のフ
レーム４の開孔１１に挿入固定するようになした
ことにより、上記円柱状ホルダー２９を、例えば
第３図に示すスリ割２９―３を利用して回転させ
ることにより、偏位検出装置のゲインを調整でき
る点にある。

通常この種の加速度計においては、小型化IC
化した帰還増巾器を一体化して組み込むことが行
われ、且つそのループゲインを最適化する為の可
変抵抗器を必要とするが、本発明の構造によれ
ば、信頼性の低い可変抵抗器の使用を必要とせ
ず、この為、一層の小型化、高信頼度化を達成す
ることが可能となる。

尚、上述は、本発明を加速度計に適用した場合
を例に挙げ、説明したが、本発明は加速度計への
適用に限定する必要はなく、例えば回転体の零又
は基準位置検出装置、帰還機能を持たない廉価な
機器の如き零調整を必要とするものに適用して効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の偏位検出装置の一例を適用し
た加速度計の断面図、第２図はその一部を断面と
する正面図、第３図は第１及び第２図に示した本
発明の偏位検出装置の拡大斜視図、第４図及び第
５図はその動作説明用の略線図である。 図に於て、１は移動体又は振子、２はヒンジ、
３は薄肉部、４及び１４はフレーム、７及び７′
はトルカ―コイル、１２及び１２′は受光素子、
１３は発光素子、１９及び２０はストツパ、２８
及び２９はホルダー、２８―１，２９―１及び２
９―２は開孔、Ｂは光束を夫々示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基台と移動体との相対的偏位を電気的に検出
   すべく上記基台に取付けた１個の発光素子および
   上記移動体にとりつけた遮光部を介して上記１個
   の発光素子に対向する如く上記移動体の可動方向
   に互に離間して上記基台に取付けた２個の受光素
   子を有する偏位検出装置において、上記基台の上
   記遮光部と対向する位置に上記移動体の可動方向
   と直角方向に開孔部が設けられると共に、該開孔
   部内に回動自在に挿入される上記１個の発光素子
   が挿入固定される開孔を有する円柱状ランプホル
   ダーとを有し、上記開孔の中心軸を上記円柱状ラ
   ンプホルダーの中心軸に関し、上記２個の受光素
   子の配列方向に直角な方向に偏位せしめてなる偏
   位検出装置。 ２ 基台と移動体との相対的偏位を電気的に検出
   すべく上記基台に取付けた１個の発光素子、２個
   の受光素子および上記移動体にとりつけた遮光部
   を有する偏位検出装置において、上記基台の上記
   遮光部と対向する位置に上記移動体の可動方向と
   直角方向に開孔部が設けられると共に、該開孔部
   内へ回転自在に挿入される円柱状受光素子用ホル
   ダーとを有し、該円柱状受光素子用ホルダーにそ
   の中心軸と平行かつ上記移動体の可動方向に沿つ
   て互に離れた位置に夫々上記２個の受光素子用の
   ２個の開孔を設け、上記円柱状受光素子用ホルダ
   ーを上記基台に設けた開孔部内に回転可能に挿入
   せしめてなる偏位検出装置。