JPS6217692Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6217692Y2 JPS6217692Y2 JP1980097493U JP9749380U JPS6217692Y2 JP S6217692 Y2 JPS6217692 Y2 JP S6217692Y2 JP 1980097493 U JP1980097493 U JP 1980097493U JP 9749380 U JP9749380 U JP 9749380U JP S6217692 Y2 JPS6217692 Y2 JP S6217692Y2
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- Japan
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- plate
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- piezoelectric
- vibrator
- force
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- Expired
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
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- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
この考案は物体に加えられる荷重等を圧電振動
板を利用して測定する振動子に関する。
板を利用して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、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
付けられている圧電振動板１０，１１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Ｆを測定するようにしたものである。
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
付けられている圧電振動板１０，１１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Ｆを測定す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
板の各端部を他の部材に固定する構造となつてい
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
という欠点があつた。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
があつた。
板の各端部を他の部材に固定する構造となつてい
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
という欠点があつた。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
があつた。
この考案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、一端を固定する板体
に、この板体の他端に荷重を加えたときに引張ま
たは圧縮される薄肉部を形成し、この薄肉部に圧
電振動板を添着してなるものである。
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、一端を固定する板体
に、この板体の他端に荷重を加えたときに引張ま
たは圧縮される薄肉部を形成し、この薄肉部に圧
電振動板を添着してなるものである。
以下この考案の実施例を第３図ないし第５図を
参照して説明する。
参照して説明する。
第３図、第４図はこの考案による振動子Ｃの構
成を示す図であり、これらの図について符号２１
は板体、２２は板体２１を片持ち支持する支持
体、２３，２３…は板体に取付けられた圧電振動
板、２４，２４…は圧電振動板２３，２３…に
各々取付けられた電極である。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、その表裏面の各長平方向略中央部分
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隔てて長孔２
９，２９…が形成されている。これらの穴２５，
２６、長孔２９，２９…は、例えば切削、エツチ
ング、放電加工等によつて加工されたものであ
る。圧電振動板２３，２３…は、ZnO，AlN，
CdS，ZnS，LiNbO3、γ−Bi2O3等の圧電材料か
らなるものであつて、その平面図形状が長方形で
ある。そしてこれらの圧電振板２３，２３…は、
前記薄肉部２７，２８の各表裏面に蒸着、スパツ
タリングまたは接着剤等を用いて貼着されてい
る。この場合各圧電振動板２３，２３…は、それ
ぞれ薄肉部２７または２８に当接する面全域が同
薄肉部２７または２８に貼着されている。
成を示す図であり、これらの図について符号２１
は板体、２２は板体２１を片持ち支持する支持
体、２３，２３…は板体に取付けられた圧電振動
板、２４，２４…は圧電振動板２３，２３…に
各々取付けられた電極である。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、その表裏面の各長平方向略中央部分
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隔てて長孔２
９，２９…が形成されている。これらの穴２５，
２６、長孔２９，２９…は、例えば切削、エツチ
ング、放電加工等によつて加工されたものであ
る。圧電振動板２３，２３…は、ZnO，AlN，
CdS，ZnS，LiNbO3、γ−Bi2O3等の圧電材料か
らなるものであつて、その平面図形状が長方形で
ある。そしてこれらの圧電振板２３，２３…は、
前記薄肉部２７，２８の各表裏面に蒸着、スパツ
タリングまたは接着剤等を用いて貼着されてい
る。この場合各圧電振動板２３，２３…は、それ
ぞれ薄肉部２７または２８に当接する面全域が同
薄肉部２７または２８に貼着されている。
上記の構成からなる振動子Ｃは、板体２１の自
由端に力が加えられたときに圧電振動板２３，２
３…の振動周波数が変化するため、この変化に基
づいて印加された力を測定することができる。す
なわち、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向へ向けて撓
み、これによつて薄肉部２７が引張され、薄肉部
２８が圧縮される。この結果薄肉部２７に貼着さ
れている圧電振動板２３，２３が薄肉部２７と共
に引張され、薄肉部２８に貼着されている圧電振
動板２３，２３が薄肉部２８と共に圧縮され、こ
れら圧電振動板２３，２３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側の圧電振動板２３，２３とは周波数
の増減が逆の関係をもつて変化するため、これら
圧電振動板の各組を差動動作させることにより同
相成分をキヤンセルしたうえで高い感度をもつて
測定を行うことができる。
由端に力が加えられたときに圧電振動板２３，２
３…の振動周波数が変化するため、この変化に基
づいて印加された力を測定することができる。す
なわち、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向へ向けて撓
み、これによつて薄肉部２７が引張され、薄肉部
２８が圧縮される。この結果薄肉部２７に貼着さ
れている圧電振動板２３，２３が薄肉部２７と共
に引張され、薄肉部２８に貼着されている圧電振
動板２３，２３が薄肉部２８と共に圧縮され、こ
れら圧電振動板２３，２３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側の圧電振動板２３，２３とは周波数
の増減が逆の関係をもつて変化するため、これら
圧電振動板の各組を差動動作させることにより同
相成分をキヤンセルしたうえで高い感度をもつて
測定を行うことができる。
この考案による振動子は、上記の振動子Ｃのよ
うに、板体の薄肉部に圧電振動板を取付け、板体
の一端を固定端とし、同他端を力を印加する自由
端としたものである。このような構成からなるこ
の考案の振動子は、上記の実施例の構成に限られ
るものでなく、この考案の要旨を逸脱しない範囲
で各種の変形が可能である。
うに、板体の薄肉部に圧電振動板を取付け、板体
の一端を固定端とし、同他端を力を印加する自由
端としたものである。このような構成からなるこ
の考案の振動子は、上記の実施例の構成に限られ
るものでなく、この考案の要旨を逸脱しない範囲
で各種の変形が可能である。
例えば上記の実施例で示した板体２１に薄肉部
２７，２８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つて
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
の中間位置であつてもよい。この場合薄肉部の厚
み方向の中心位置は板体の厚み方向の中心位置か
ら板体の表面または裏面寄りとなることが必要で
ある。また、板体の平面上における薄肉部の位置
（圧電振動板を取付ける位置）は任意の位置であ
つてよい。
２７，２８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つて
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
の中間位置であつてもよい。この場合薄肉部の厚
み方向の中心位置は板体の厚み方向の中心位置か
ら板体の表面または裏面寄りとなることが必要で
ある。また、板体の平面上における薄肉部の位置
（圧電振動板を取付ける位置）は任意の位置であ
つてよい。
以上の説明から明らかなように、この考案の振
動子は片持ち状態に支持された板体の表面および
裏面に凹部を形成することにより、表面側および
裏面側にそれぞれ偏心した薄肉部を設け、これら
の薄肉部にそれぞれ貼付した圧電振動板を貼付し
たものであるから、前記板体に荷重が加わる際に
両薄肉部を互いに反対方向に変形させた状態で圧
電振動板を振動させ、さらに、両圧電進度板の差
動出力を取り出して同相成分をキヤンセルした上
で振動特性の変化を測定することができ、温度条
件等の変動による測定誤差の発生を防止しつつ高
感度の測定を行うことができるともに、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
という効果を奏する。
動子は片持ち状態に支持された板体の表面および
裏面に凹部を形成することにより、表面側および
裏面側にそれぞれ偏心した薄肉部を設け、これら
の薄肉部にそれぞれ貼付した圧電振動板を貼付し
たものであるから、前記板体に荷重が加わる際に
両薄肉部を互いに反対方向に変形させた状態で圧
電振動板を振動させ、さらに、両圧電進度板の差
動出力を取り出して同相成分をキヤンセルした上
で振動特性の変化を測定することができ、温度条
件等の変動による測定誤差の発生を防止しつつ高
感度の測定を行うことができるともに、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
という効果を奏する。
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
の考案による振動子の斜視図、第４図は第３図
−線視断面図、第５図は第３図−線視断面
図、第６図はこの考案による振動子の板体に形成
する穴の形状の変化例を示す図である。 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。
ための感圧素子（振動子）の斜視図、第３図はこ
の考案による振動子の斜視図、第４図は第３図
−線視断面図、第５図は第３図−線視断面
図、第６図はこの考案による振動子の板体に形成
する穴の形状の変化例を示す図である。 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)
- 板体の表面、裏面にそれぞれ凹部を形成するこ
とにより厚み方向の中心位置が前記表面および裏
面寄りとなる薄肉部を形成し、該薄肉部に電極を
備えた圧電振動板をそれぞれ取り付けてなり、前
記板体の一端を固定して同板体の他端に力を加え
たときに前記薄肉部とともに引つ張りまたは圧縮
される前記各圧電振動板の振動周波数を測定し、
この測定に基づいて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 |
|---|---|---|---|
| JP1980097493U JPS6217692Y2 (ja) | 1980-07-10 | 1980-07-10 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1980097493U JPS6217692Y2 (ja) | 1980-07-10 | 1980-07-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5720633U JPS5720633U (ja) | 1982-02-02 |
| JPS6217692Y2 true JPS6217692Y2 (ja) | 1987-05-07 |
Family
ID=29459267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1980097493U Expired JPS6217692Y2 (ja) | 1980-07-10 | 1980-07-10 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6217692Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021036216A (ja) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 荷重測定装置および秤量装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0626822Y2 (ja) * | 1985-09-27 | 1994-07-20 | 横河電機株式会社 | 振動式力検出器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU508692A1 (ru) * | 1971-10-22 | 1976-03-30 | Научно-Исследовательский И Конструк-Торский Институт Испытательных Ма-Шин, Приборов И Средств Измерениямасс, Никимп | Вибрационно-частотный измерительсилы |
| JPS5256581A (en) * | 1975-10-30 | 1977-05-10 | Ni I K I Isubuitachierunuifu M | Transducer for measuring force by frequency output signal |
-
1980
- 1980-07-10 JP JP1980097493U patent/JPS6217692Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU508692A1 (ru) * | 1971-10-22 | 1976-03-30 | Научно-Исследовательский И Конструк-Торский Институт Испытательных Ма-Шин, Приборов И Средств Измерениямасс, Никимп | Вибрационно-частотный измерительсилы |
| JPS5256581A (en) * | 1975-10-30 | 1977-05-10 | Ni I K I Isubuitachierunuifu M | Transducer for measuring force by frequency output signal |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021036216A (ja) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 荷重測定装置および秤量装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5720633U (ja) | 1982-02-02 |
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