JPS62233770A - Accelerometer - Google Patents

Accelerometer

Info

Publication number
JPS62233770A
JPS62233770A JP61077703A JP7770386A JPS62233770A JP S62233770 A JPS62233770 A JP S62233770A JP 61077703 A JP61077703 A JP 61077703A JP 7770386 A JP7770386 A JP 7770386A JP S62233770 A JPS62233770 A JP S62233770A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pendulum
hinge
axis
torquer
displacement
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.)
Granted
Application number
JP61077703A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0668500B2 (en
Inventor
Michio Fukano
深野 道雄
Takeshi Hojo
武 北條
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Keiki Inc
Original Assignee
Tokyo Keiki Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Keiki Co Ltd filed Critical Tokyo Keiki Co Ltd
Priority to JP61077703A priority Critical patent/JPH0668500B2/en
Publication of JPS62233770A publication Critical patent/JPS62233770A/en
Publication of JPH0668500B2 publication Critical patent/JPH0668500B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To equalize accelerometer for both axes in sensitivity by enabling a displacement pickup to detect the displacement of a pendulum regarding two orthogonal hinge axes. CONSTITUTION:The pendulum 1 is formed of a cylindrical body and a hinge consists of two continuous hinge parts 2-1 and 2-2 which are separated from each other in the direction of the pendulum axis Z of th pendulum 1 and cross each other at right angles. Then, the displacement pickups 58, 59, and 60 are enabled to detect the displacement of the pendulum regarding the two orthogonal hinge axes and a torquer consists of couples of torquers 56a, 56c, and 54, and 56b, 56d, and 55 regarding the two hinge axes.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、加速度計、特に互いに直交する21固の入力
軸を有するサーボ型加速度型に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an accelerometer, and particularly to a servo-type accelerometer having 21 mutually orthogonal input axes.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の加速度計としては、例えば第6及び第7
図に示すようなものがある。同図に於いて、(1)は加
速度を検出する棒状の振子で、これは、薄肉部(2)、
即ち可撓部を有する可撓継手、即ちヒンジ(3)により
支持されている。この振子(11は、ヒンジ(3)の薄
肉部(2)を支点として、第6図の紙面と平行な(X−
X’)方向のみに回動できる。ヒンジ(3)の一端は、
第一の基台又はフレーム(4)のヒンジ取付台部(5)
に、ヒンジ押え坂(6)を介して、例えばネジ等により
、確実に取付けられている。又、振子(1)には、2 
ft!ifの円筒状のトルカ−コイル(7)、(7A)
がヒンジ(3)の薄肉部(2)の回動軸、即ち(0−0
)軸に対して垂直に取付けられている0円板状の永久磁
石(8)及び円柱状のポールピース(9)が一方のトル
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、第一のフレーム(4)に、例えば接着材
により取付けられている。この第一のフレーム(4)は
、電磁軟鉄等の高透磁率を有する材料で成形されている
ため、永久磁石(8)によりポールピ−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
をしており、これ等は、トルカ−コイル(7)と共に、
一方のトルカ−を構成する。
Conventionally, this type of accelerometer has, for example, a sixth and a seventh accelerometer.
There is something like the one shown in the figure. In the figure, (1) is a rod-shaped pendulum that detects acceleration, and this has thin parts (2),
That is, it is supported by a flexible joint or hinge (3) having a flexible part. This pendulum (11) is parallel to the paper surface of FIG. 6 (X-
It can only rotate in the X') direction. One end of the hinge (3) is
Hinge mounting portion (5) of first base or frame (4)
It is securely attached via the hinge retaining slope (6), for example, with screws or the like. Also, the pendulum (1) has 2
ft! if cylindrical torquer coil (7), (7A)
is the rotation axis of the thin part (2) of the hinge (3), that is, (0-0
) A disc-shaped permanent magnet (8) and a cylindrical pole piece (9) installed perpendicularly to the axis are inserted into one of the torquer coils (7) without touching it. It is attached to the first frame (4) by, for example, an adhesive so that it can be seen. Since this first frame (4) is made of a material with high magnetic permeability such as electromagnetic soft iron, it forms a magnetic circuit with the pole piece (9) using a permanent magnet (8). It serves as a yoke (return path), and together with the torquer coil (7),
It constitutes one torquer.

この第一のフレーム(4)は、開孔(4−2>  、 
 (4−3)を有し、これ等開花(4−2)、  (4
−3)に振子(11の偏位を検出する2個の受光素子(
10) 、  (IOA )が固着されている円柱状の
ホルダー(29)及び発光素子(11)が固着されてい
る円筒状のランプホルダー(28)が夫々挿入され、振
子(1)と共に偏位検出装置を構成している。
This first frame (4) has an opening (4-2>,
(4-3), these are flowering (4-2), (4
-3) is equipped with two light-receiving elements (
10) A cylindrical holder (29) to which the (IOA) is fixed and a cylindrical lamp holder (28) to which the light emitting element (11) is fixed are inserted, respectively, and the deflection is detected together with the pendulum (1). configuring the device.

一方、第二の基台又はフレーム(12)は、第一のフレ
ーム(4)と同じく、高透磁率の電磁軟鉄等で形成され
、トルカ−コイル(7八)に接触せず且つその内部に在
る如く、この第二のフレーム(12)に接着された永久
磁石(13)及びポールピース(I4)との間で、磁気
回路を構成し、ヨークの役目を持つ。従って、トルカ−
コイル(7^)、永久磁石(13)及びポールピース(
14)は他方のトルカ−を構成する。第一のフレーム(
4)の嵌合部(15)に、第二のフレーム(12)の嵌
合部(16)を挿入し、両者を一体化する。
On the other hand, the second base or frame (12), like the first frame (4), is made of high magnetic permeability electromagnetic soft iron or the like, and does not come into contact with the torquer coil (78) and is As shown in the figure, a magnetic circuit is formed between the permanent magnet (13) and the pole piece (I4) bonded to the second frame (12), and serves as a yoke. Therefore, the torquer
Coil (7^), permanent magnet (13) and pole piece (
14) constitutes the other torquer. The first frame (
The fitting part (16) of the second frame (12) is inserted into the fitting part (15) of 4) to integrate the two.

偏位検出装置を構成する受光素子(10)及び(10^
)等よりの電気信号や、トルカ−コイル(7)。
Light receiving elements (10) and (10^) that constitute the deflection detection device
), etc., and the torquer coil (7).

(7^)にフィードバック電流を供給するためのリード
線(図示せず)等の外部端子(22)を、端子ケース(
23)に、それぞれ気密構造に接着すると共に、該端子
ケース(23)の開放端が第一のフレーム(4)の内部
に在る如く、端子ケース(23)を第一のフレーム(4
)に気密に接着する。端子ケース(23)の中央の開口
部(24)を介して、内部の装置の電気系の結線等を行
い、第一の基台(4)及び端子ケース(23)により創
成される室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1,1ff(25)を開口部
(24)に接着し、上記室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。
Connect the external terminal (22) such as a lead wire (not shown) for supplying feedback current to the terminal case (7^).
23) in an airtight structure, and the terminal case (23) is attached to the first frame (4) such that the open end of the terminal case (23) is inside the first frame (4).
). The electrical system of the internal device is connected through the central opening (24) of the terminal case (23), and the inside of the chamber created by the first base (4) and the terminal case (23) is connected. 1.1ff (25) is glued to the opening (24) while vacuum or filling with inert gas (e.g. helium gas), etc., and the interior of the chamber is kept in an airtight state,
Prevents component deterioration and maintains stable performance over a long period of time.

上述の構成による加速度計におい°ζ、第一のフレーム
(4)の中心軸(X−X’)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(11)より振子(1)で遮
蔽又は分割され、偏位検出装置の受光素子(lO)及び
(10^)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。この電気信号に比例
した電流をトルカ−コイル(?)、  (7A)にフィ
ードバックし、これにより、振子(1)を、受光素子(
10)及び(IOA)の電気信号出力が零になるように
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。
When acceleration is applied to the accelerometer configured as described above in the direction of the central axis (X-X') of the first frame (4), the pendulum (1) uses the thin part (2) of the hinge (3) as a fulcrum. As a result, the light is slightly deflected, is shielded or split by the pendulum (1) from the light emitting element (11), and the light incident on the light receiving elements (lO) and (10^) of the deviation detector changes. An electrical signal corresponding to the deviation can be obtained. A current proportional to this electric signal is fed back to the torquer coil (?), (7A), thereby controlling the pendulum (1) to the light receiving element (
10) and (IOA) are restrained so that their electrical signal outputs become zero. Since this electric signal, that is, the restraining current, is proportional to the acceleration, the input acceleration can be determined by measuring this current.

尚、第7図に於いて、(19−3)は、上述の加速度計
を加速度が測定されるべき物体に取イ1ける際に使用す
る、第一のフレーム(4)のフランジ部(4−1)に設
けた取付孔である。
In FIG. 7, (19-3) is the flange portion (4) of the first frame (4) used when attaching the above-mentioned accelerometer to the object whose acceleration is to be measured. This is the mounting hole provided in -1).

第8図は、第6及び第7図に示す従来の加速度計の偏位
検出装置の斜視図である。第8図において、ランプホル
ダー(28)は第6及び第7図に示した第一のフレーム
(4)に設けた開孔(4−3)に挿入固定される。ラン
プホルダー(2日)の中心軸線を(R−R)で示す。一
方、発光素子(11)を挿入するランプホルダー(28
)に設けた開孔(28−1)の中心軸線又は発光素子(
11)の光軸(S−5)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“ζある。従って、発光素子(1
1)と一体化されたランプホルダー(28)を、そのス
リ割(2B−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(11)の光軸(S−
S )を、同図(X−X’)方向、即ぢ振子(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。
FIG. 8 is a perspective view of the conventional accelerometer deflection detection device shown in FIGS. 6 and 7. FIG. In FIG. 8, the lamp holder (28) is inserted and fixed into the opening (4-3) provided in the first frame (4) shown in FIGS. 6 and 7. The central axis of the lamp holder (2 days) is indicated by (R-R). On the other hand, the lamp holder (28) into which the light emitting element (11) is inserted
) or the central axis of the opening (28-1) provided in the light emitting element (
The optical axis (S-5) of 11) is parallel to the axis (R-R) of the lamp holder (28), and in this example, is eccentrically located upward by ε. Therefore, the light emitting element (1
By rotating the lamp holder (28) integrated with the lamp holder (28) around the axis (R-R) using its slot (2B-2), the optical axis ( S-
S) can be moved by a minute amount in the direction (X-X') in the figure, that is, in the vibration direction of the pendulum (1) perpendicular to the axis of the pendulum (1).

−・方、2個の受光素子(10)及び(10Δ)は、円
柱状のホルダー(29)に(X−X’)方向に用1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)を第一のフレーム
(4)の開孔(4−2)に挿入固定する。従って、遮光
部としては能する振子+11の遊端部を介して、発光及
び受光素子(11)及び(10)、  (10八)が対
向する。尚、(29−3)はスリ割(28−2)と同様
の円柱状のホルダー(29)に設けたスリ割である。
- On the other hand, the two light-receiving elements (10) and (10Δ) are connected to an opening (29-1) and ( 29-2) and then the holder (29) is inserted and fixed into the opening (4-2) of the first frame (4). Therefore, the light-emitting and light-receiving elements (11), (10), and (108) face each other via the free end of the pendulum +11, which functions as a light shielding part. Note that (29-3) is a slot provided on a cylindrical holder (29) similar to the slot (28-2).

発光及び受光素子(11)及び(10) 、  (IO
A)と振子(11との関係を示す第9図の如く、振子(
1)の中心(01)が発光素子(11)の光軸と受光素
子(10) 、  (IOA )の光軸の中央を結ぶ中
心線(0’−0’)に一致した位置にある場合、発光素
子(11)から出た光束(B)は、遮光部として作用す
る両者間の振子(11の遊端部により等しく分割され、
2個の受光素子(to) 、  (IOA )の受光面
の全面より少なくないが略半分の面を等しく照射する。
Light emitting and light receiving elements (11) and (10), (IO
As shown in Figure 9, which shows the relationship between A) and the pendulum (11), the pendulum (
When the center (01) of 1) is located at a position that coincides with the center line (0'-0') connecting the optical axis of the light emitting element (11) and the center of the optical axis of the light receiving element (10), (IOA), The luminous flux (B) emitted from the light emitting element (11) is divided equally by the free end of the pendulum (11) between them, which acts as a light shielding part.
Approximately half of the light-receiving surfaces of the two light-receiving elements (to) and (IOA) are equally irradiated, although not less than the entire surface.

従って、受光素子(10) 、  (IOA ”)より
導出した差動出力端子(A)、  (A! )に現れる
電圧は、ゼロである。即ち、第9図に示す状態は、振子
(11の零位置である。
Therefore, the voltage appearing at the differential output terminals (A), (A!) derived from the light receiving elements (10), (IOA'') is zero. In other words, the state shown in FIG. This is the zero position.

然し乍ら、例えば加速度が作用し、振子+11が第9図
の位置より、同図において、(X)方向に偏位した場合
、受光素子(10)に当る光量が、受光素子(IOA)
に当る光量よりも多くなり、差動出力端子(A)、  
(A1)間には、振子+11の偏位に対応した電圧が発
生し、偏位検出装置として機能することになる。
However, for example, if acceleration acts and the pendulum +11 deviates from the position shown in FIG. 9 in the (X) direction in the same figure, the amount of light hitting the light receiving element (10) will be
The amount of light hitting the differential output terminal (A) is greater than that of the differential output terminal (A).
A voltage corresponding to the deviation of the pendulum +11 is generated between (A1) and functions as a deviation detection device.

ところで、通常、振子(1)の零位置は、上述のように
発光素子(11)及び受光素子(10) 、  (10
^)の中心線(0’−0’)上にあるとは限らず、又、
受光素子(10) 、  (10^)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)、  (A1 )間には、出力電圧が生
じてしまうので、装置の調1!段階におい−C1これを
ゼロに調整することが必要となる。
By the way, normally, the zero position of the pendulum (1) is the light emitting element (11) and the light receiving element (10), (10
It is not necessarily on the center line (0'-0') of ^), and
Due to variations in the characteristics of the light receiving elements (10) and (10^), even when no acceleration is applied to the pendulum (1),
Since an output voltage is generated between the output terminals (A) and (A1), the device's output voltage is 1! At stage -C1 it is necessary to adjust this to zero.

第6及び7図に示す従来の加速度計においては、ランプ
ホルダー(28)が、上述の如く、微小角回転し得るよ
うになっている。叩ち、第1O図に示す如く、ランプホ
ルダー(28)或いはホルダー(29)を、軸線(R−
R)を中心に矢印+a)方向に回動し、その発光素子(
11)或いは受光素子(10)、  (10^)を振子
(11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となる。
In the conventional accelerometer shown in FIGS. 6 and 7, the lamp holder (28) is capable of small angle rotation as described above. As shown in Figure 1O, the lamp holder (28) or holder (29) is aligned with the axis (R-
R) in the direction of arrow +a), and its light emitting element (
11) Alternatively, it is possible to adjust the zero position of the deflection detection device by moving the light receiving element (10), (10^) to the left or right according to the zero position of the pendulum (11).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ジンバル機構等によって支持されたプラントホームや移
動体等の面の傾斜を加速度計によって検出する用途が多
い、この場合には、上述した従来の一軸型の加速度針を
2 (gi用い、それ等の入力軸を検出しようとする取
付面に平行かつ、互いに直交するように取付ける必要が
ある。しかしながら、−軸型の加速度針を上述の如く2
個用いることは、装置の寸法9重量及びコストの増大を
きたすと共に、それぞれの入力軸を直交するように取付
けるための部材や調整を要する等の問題があった。又、
2軸一体型の加速度計を作ろうとすると、ヒンジ部の構
造が複雑になるという欠点があった。
Accelerometers are often used to detect the inclination of the surface of a plant platform or moving object supported by a gimbal mechanism, etc. In this case, the conventional uniaxial accelerometer described above is used. It is necessary to mount the input shaft parallel to the mounting surface to be detected and perpendicular to each other.
Using more than one input shaft increases the size, weight, and cost of the device, and there are other problems such as the need for members and adjustments for mounting the input shafts so that they are orthogonal to each other. or,
If an attempt was made to make a two-axis integrated accelerometer, the disadvantage was that the structure of the hinge would be complicated.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

従って、本発明の主目的は、上記従来の問題点を一掃せ
んとするもので、その手段は、基台(4)と、該基台(
4)にヒンジを介して支持された振子(11と、上記基
台(4)に対する上記振子+1)の上記ヒンジのヒンジ
軸に関する変位を検出する変位ビックアンプと、上記基
台(4)から上記振子(11に対し入力電流に比例した
トルクを加えるトルカ−とを有する加速度肝に於て、上
記振子(1)を筒状体より形成し、上記ヒンジを上記振
子+1)の振子軸(Z)方向に互いに離間し且つ互いに
直交するヒンジ軸(X)。
Therefore, the main purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional problems, and its means include a base (4) and a base (4).
4) a displacement big amplifier for detecting the displacement of the pendulum (11 and the pendulum +1 relative to the base (4)) supported via a hinge with respect to the hinge axis of the hinge; In an acceleration mechanism having a pendulum (a torquer that applies a torque proportional to the input current to 11), the pendulum (1) is formed from a cylindrical body, and the hinge is connected to the pendulum axis (Z) of the pendulum +1. Hinge axes (X) that are spaced apart from each other in the direction and orthogonal to each other.

(Y)を有する連続する2個のヒンジ部(2−1) 。(Y) Two consecutive hinge parts (2-1).

(2−2)より構成し、上記変位ピックアップを上記直
交する2 (IINのヒンジ軸に関する振子(1)の変
位を夫々検出し得る変位ピックアップ(58) 、  
(57) 。
(2-2), the displacement pickups are configured of two orthogonal displacement pickups (58) each capable of detecting the displacement of the pendulum (1) with respect to the hinge axis of the IIN;
(57).

(60)と成すと共に、上記トルカ−を上記2個のヒン
ジ軸に関する2個のトルカ−(50a ) 、  (5
0c ) 。
(60), and the torquer is connected to two torquers (50a) and (50a) related to the two hinge shafts.
0c).

(54)及び(5Qb ) 、  (50d ) 、 
 (55)より構成したことを特徴とする加速度針であ
る。
(54) and (5Qb), (50d),
(55) This is an acceleration needle characterized by being constructed from (55).

C作用〕 上記本発明の加速度針に加速度が加わると、振子(1)
に第1のヒンジ部(2−1>或いは第2のヒンジ部(2
−2)まわりに角変位が生じ、これを、発光素子(5B
) 、集光レンズ(57)及び受光素子(60)からな
る変位ピックアップ系が、(X)及び(Y)方向の成分
として検出する。これに対応する電流を、図示せずも、
外部の制御増幅器を介して第1のトルカ−コイル(54
)及び第2のトルカ−コイル(55)に、上記振子(1
)の角変位がゼロになるようにフィードバックする。こ
の時、トルカ−コイル(54) 、  (55)に流れ
る電流を計測して、(X)方向及び(Y)方向の加速度
が検出出来る。
C action] When acceleration is applied to the acceleration needle of the present invention, the pendulum (1)
The first hinge part (2-1> or the second hinge part (2-1)
-2) An angular displacement occurs around the light emitting element (5B
), a displacement pickup system consisting of a condenser lens (57) and a light receiving element (60) detects the light as components in the (X) and (Y) directions. Although the current corresponding to this is not shown,
The first torquer coil (54
) and the second torquer coil (55), the pendulum (1
) is fed back so that the angular displacement becomes zero. At this time, by measuring the current flowing through the torquer coils (54) and (55), the acceleration in the (X) direction and (Y) direction can be detected.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings.

第1図は本発明による加速度計の一実施例を示す断面図
である。同図に於て、第6及び第7図と同一符号は同一
素子を示す。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an accelerometer according to the present invention. In this figure, the same reference numerals as in FIGS. 6 and 7 indicate the same elements.

第1図の本発明の例に於て、第1の基台(4)は、中央
に開孔(4−1>を有し、この開孔(4−1>に、節状
体より成る振子(1)の一端の取付部(1−1)が嵌入
、固定される。振子(1)は、上記取付部(1−1>に
続いてその上方へ、第1及び第2のヒンジ部(2−1)
及び(2−2)を有する。第1のヒンジ部(2−1)は
、第2図に示す如く、円筒状の振子(1)の対向両側を
半円弧状に切り欠いて形成され、その中央が最も薄いヒ
ンジ軸(X)となされ、このヒンジ軸(X)は、第1図
の紙面及び振子(11の長手方向の中心軸、・即ち振子
軸(Z)の両者に垂直である。一方、第2のヒンジ部(
2−2)も、第2図に示す如く、第1のヒンジ部(2−
1’)と同様な構造で、そのヒンジ軸(Y)は、第1の
ヒンジ部(2−1>のヒンジ軸(X)及び振子軸(Z)
の双方に直交し、振子軸(Z)方向に於て、ヒンジ軸<
X>より上方に2だけ離れている。
In the example of the present invention shown in FIG. The attachment part (1-1) at one end of the pendulum (1) is inserted and fixed.The pendulum (1) is attached to the first and second hinge parts above the attachment part (1-1>). (2-1)
and (2-2). As shown in Fig. 2, the first hinge part (2-1) is formed by cutting out opposite sides of a cylindrical pendulum (1) in a semicircular arc shape, and the center thereof is the thinnest hinge axis (X). This hinge axis (X) is perpendicular to both the paper plane of FIG.
2-2) also has a first hinge portion (2-2) as shown in FIG.
1'), its hinge axis (Y) is the same as the hinge axis (X) and pendulum axis (Z) of the first hinge part (2-1>).
In the pendulum axis (Z) direction, the hinge axis <
It is 2 points above X>.

更に、振子(1)は、第1図に示す如く、その第2のヒ
ンジ部(2−2)の上方、その中央部に、第1のトルカ
−コイル(54)及び第2のトルカ−コイル(55)を
固設したコイル支持部材(56)が取付けられる。上記
第1及び第2のトルカ−コイル(54) 、  (55
)の振子軸(Z)方向の中心間の距離も、上記第1及び
第2のヒンジ部(2−1)。
Further, as shown in FIG. 1, the pendulum (1) has a first torquer coil (54) and a second torquer coil located above the second hinge portion (2-2) and in the center thereof. (55) is attached to the coil support member (56). The first and second torquer coils (54) and (55)
) is also the distance between the centers in the pendulum axis (Z) direction of the first and second hinge parts (2-1).

(2−2)のヒンジ軸(X)、  (Y)間の振子軸(
Z)方向の距Klと等しい値に設定される(第3図参照
)。更に、筒状の振子+11の上端に、第1図に示す如
く、集光レンズ(57)が挿入固定される一方、その下
端、即ち取付部(1−1)には発光素子(58)が挿入
固定される。
(2-2) The pendulum axis (
Z) direction is set to a value equal to the distance Kl (see FIG. 3). Further, a condenser lens (57) is inserted and fixed into the upper end of the cylindrical pendulum +11, as shown in FIG. Inserted and fixed.

上端が閉塞している円筒状の第2の基台(12)は、小
ネジ等によって第1の基台(4)に固定される。
A cylindrical second base (12) whose upper end is closed is fixed to the first base (4) with machine screws or the like.

第3図に示す如く、第1及び第2のトルカ−コイル(5
4) 、  (55)は薄い長方形状に巻回され、第1
のトルカ−コイル(54)の一対の長辺の中心線は、第
2のヒンジ部(2−2)のヒンジ軸(Y)に平行、第2
のトルカ−コイル(55)の一対のH辺の中心線は、第
1のヒンジ部(2−1)のヒンジ軸(X)に平行である
。又、第4図に示す側面「コ」字状のトルカ−マグネッ
ト(50a ) 、  (50c )及び(50b )
 、  (50d ’)が、両トルカーコイル(54)
 。
As shown in Figure 3, the first and second torquer coils (5
4), (55) are wound into a thin rectangular shape, and the first
The center line of the pair of long sides of the torquer coil (54) is parallel to the hinge axis (Y) of the second hinge part (2-2),
The center lines of the pair of H sides of the torquer coil (55) are parallel to the hinge axis (X) of the first hinge part (2-1). Additionally, the torquer magnets (50a), (50c) and (50b) having a U-shaped side surface as shown in FIG.
, (50d'), both torquer coils (54)
.

(55)の一対の短辺を挟むように配され(第1図)、
これ等は、第4図に示す如く、第2の基台(12)の円
筒状部(12A)に略々90°の角間隔を持って設けた
スリット(12−1八)〜(12−10)内に、上述の
関係となる如く、小ネジ等によって夫々固定される(尚
、第4図では、スリット(12−1^)。
(55) arranged so as to sandwich the pair of short sides (Fig. 1),
These are, as shown in FIG. 4, slits (12-18) to (12-18) provided in the cylindrical part (12A) of the second base (12) at an angular interval of approximately 90°. 10), each is fixed with a small screw or the like so as to have the above-mentioned relationship (in FIG. 4, the slit (12-1^)).

(12−IB )は見えない)。(12-IB) is not visible).

尚、トルカ−マグネット(50a )〜(50d)の各
々は、角形状の永久磁石(51)と、これを上下から挟
むように取付けられた2個の短mt状の継鉄(52) 
、  (53)から構成される。永久磁石(51)の作
る磁束は、第1図に(φ)で示しである。
Each of the torquer magnets (50a) to (50d) consists of a square permanent magnet (51) and two short mt-shaped yokes (52) attached to sandwich this from above and below.
, (53). The magnetic flux produced by the permanent magnet (51) is indicated by (φ) in FIG.

第1図に示す如く、第2の基台(12)の閉塞部(12
B )の上面には、受光素子(60)を有する取付台(
63)、が取付けられる。この場合、発光素子(5B)
 、受光素子(60)及び集光レンズ(57)の各光軸
は夫々一致するように、取付台(63)が配設される。
As shown in FIG. 1, the closed part (12) of the second base (12)
B) has a mounting base (60) on its upper surface.
63), is installed. In this case, the light emitting element (5B)
, the mounting base (63) is arranged so that the optical axes of the light receiving element (60) and the condensing lens (57) are aligned with each other.

(12G)は閉塞部(12B)の中央に穿設した中央開
孔で、これを通じて、振子(1)の上端の集光レンズ(
57)が受光素子(60)方向へ延びると共に、中央開
孔(12G)の内縁と振子(1)との空隙を、第1及び
第2のヒンジ部(2−1) 、  (2−2)の応力限
界内にあるように設定することにより、振子(11のス
トッパーとして動作させている。
(12G) is a central opening bored in the center of the closing part (12B), through which the condensing lens (
57) extends toward the light receiving element (60), and the gap between the inner edge of the central hole (12G) and the pendulum (1) is connected to the first and second hinge parts (2-1) and (2-2). By setting it within the stress limit of , it is operated as a stopper for the pendulum (11).

第3図における(56a ) 〜(56d )は、コイ
ル支持部材(56)に設けた端子で、これ等に第1及び
第2のトルカ−コイル(54) 、  (55)の巻線
端がそれぞれ接続されると共に、第1図に示す可撓電路
(67a ) 、  (67b )及び(67c ) 
、  (67d )の一端がそれぞれ接続される。一方
、第1図の(4a) 〜(4d)は、第1の基台(4)
に設けた端子で、これ等に上記可IS″ATi路(67
a ) 〜(67d )の他端がそれぞれ接続されると
共に、図示せずも、外部に設レノた制御増幅器の出力端
が接続される。
In FIG. 3, (56a) to (56d) are terminals provided on the coil support member (56), to which the winding ends of the first and second torquer coils (54) and (55) are connected, respectively. The flexible electrical circuits (67a), (67b) and (67c) shown in FIG.
, (67d) are connected to each other. On the other hand, (4a) to (4d) in Fig. 1 are the first base (4).
The above-mentioned IS''ATi path (67
The other ends of a) to (67d) are connected to each other, and the output end of an externally installed control amplifier is also connected, although not shown.

筒状体より成る振子(1)のヒンジ部(2−1)。A hinge part (2-1) of a pendulum (1) made of a cylindrical body.

(2−2)を可能な限り薄くつくり、(X)軸あるいは
(Y)軸まわり (ヒンジ軸(X)又は(Y)まわり)
のトルクバネ定数を小さくすることが、加速度計として
の性能上、必須のことである。これ等ヒンジ部を第2図
に示す構造となすことにより、トルクバネ定数を小さく
保持したままで、振子軸(Z)まわりの捩りに対するヒ
ンジ部(2−1)。
Make (2-2) as thin as possible, around the (X) axis or (Y) axis (around the hinge axis (X) or (Y))
It is essential to reduce the torque spring constant of the accelerometer in terms of performance as an accelerometer. By making these hinge parts have the structure shown in FIG. 2, the hinge part (2-1) can withstand torsion around the pendulum axis (Z) while keeping the torque spring constant small.

(2−2)の強度を上げることが出来る。The strength of (2-2) can be increased.

第5図は、発光素子(5B)、I光レンズ(57)及び
受光素子(60)からなる変位ピックアップ系の原理説
明図である。受光素子(60)は、田の字状に配列され
た4個の受光素子、或は受光面(60a )〜(60d
)より成り、装置に加速度が作用してない時は、発光素
子(58)よりの光は、集光レンズ(57)により、各
受光面(60a ) 〜(60d )を均一に照射する
焦点スポットとなる。今、加速度が装置に加わり、振子
(11が第1の基台(4)等に対して変位すると、振子
(11に取付けられた集光レンズ(57)も同様に変化
し、発光素子(58)を出た光は受光素子(60)上に
上記集光レンズ(57)の変位に比例した量だけ移動し
た位置に点点を結ぶ。
FIG. 5 is a diagram explaining the principle of a displacement pickup system consisting of a light emitting element (5B), an I-light lens (57), and a light receiving element (60). The light-receiving element (60) includes four light-receiving elements arranged in a square shape, or a light-receiving surface (60a) to (60d).
), and when no acceleration is acting on the device, the light from the light emitting element (58) is focused by a condenser lens (57) into a focal spot that uniformly illuminates each light receiving surface (60a) to (60d). becomes. Now, when acceleration is applied to the device and the pendulum (11) is displaced relative to the first base (4), etc., the condensing lens (57) attached to the pendulum (11) also changes in the same way, and the light emitting element (58 ) is connected to a point on the light receiving element (60) at a position moved by an amount proportional to the displacement of the condensing lens (57).

その結果、受光面(60a ) 、  (60c )或
いは(60b)。
As a result, the light receiving surface (60a), (60c) or (60b).

(60d)に当る光の面積に差が生じ、この差は対応し
た電圧信号として外部に取出される。
A difference occurs in the area of the light hitting (60d), and this difference is extracted to the outside as a corresponding voltage signal.

今、上述した本発明の加速度計に、加速度が加わると、
振子(1)に、第1のヒンジ部(2−1)或いは第2の
ヒンジ部(2−2)まわりに角変位が生じ、これを発光
素子(58)、集光レンズ(57)及び受光素子(60
)からなる変位ピックアップ系が、(X)及び(Y)方
向の成分として検出する。この対応電気信号を図示せず
も、外部の制御増幅器を介し、更に可撓電路(67a 
)〜(67d )を通して、第1のトルカ−コイル(5
4)及び第2のトルカ−コイル(55)に、上記振子(
1)の角変位がゼロになるようにフィードバックする。
Now, when acceleration is applied to the accelerometer of the present invention described above,
Angular displacement occurs in the pendulum (1) around the first hinge part (2-1) or the second hinge part (2-2), and this is caused by the light emitting element (58), the condensing lens (57), and the light receiving element. Motoko (60
) is detected as components in the (X) and (Y) directions. Although this corresponding electrical signal is not shown, it is further transmitted through a flexible electrical line (67a) via an external control amplifier.
) to (67d), the first torquer coil (5
4) and the second torquer coil (55), the pendulum (
1) Feed back so that the angular displacement becomes zero.

この時、トルカ−コイル(54) 、  (55)に流
れる電流を計測して、(X)方向及び(Y)方向加速度
が検出出来る。
At this time, by measuring the current flowing through the torquer coils (54) and (55), the (X) direction and (Y) direction acceleration can be detected.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば以下に列挙する効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.

(1)1個の加速度計で、直交する2軸方向(ヒンジ軸
(X)、  (Y)方向)の加速度を検出できるため、
−軸型の加速度型を2個使用するのに比して、寸法2重
量2コスト等を大幅に低減できる。
(1) One accelerometer can detect acceleration in two orthogonal axes (hinge axis (X) and (Y) directions).
- Compared to using two axial acceleration molds, size, weight, cost, etc. can be significantly reduced.

(2)円筒状体で作った振子の端部に、その長手方向の
軸に距Mu lをおいて互いに直交するようなヒンジ軸
を有する2個のヒンジ部を設けることにより、加速度計
として、最も技術を必要とするヒンジの加工2組立てが
高精度且つ簡単となる。
(2) By providing two hinge parts at the end of a pendulum made of a cylindrical body with hinge axes that are orthogonal to each other with a distance Mul in the longitudinal axis of the pendulum, it can be used as an accelerometer. The processing and assembly of the hinge, which requires the most skill, becomes highly precise and simple.

(31(X)軸方向及び(Y)軸方向用のトルカ−を、
振子軸(Z)方向に、上記2個のヒンジ部のヒンジ軸方
向の距Nlに等しい距離だけずらせて配置することによ
り、単純な構造のヒンジを用いているにも拘わらず、(
X)軸及び(Y)軸まわりのトルカ−の感度を等しく出
来、単位加速度に対するトルカ−電流、即ち(X)。
(31) Torquer for (X) axis direction and (Y) axis direction,
By arranging the two hinge parts at a distance equal to the distance Nl in the direction of the hinge axis in the direction of the pendulum axis (Z), even though a hinge with a simple structure is used, (
The sensitivities of the torquers around the

(Y)両軸の加速度計の感度を同一にすることができる
(Y) The sensitivity of the accelerometers on both axes can be made the same.

(4)振子をパイプ等の中空部材で構成し、これに(2
)項で述べた2個の薄板状のヒンジ部を構成させること
により、ヒンジのバネ定数を大きくすることなく、1辰
子軸(Z)まわりの強度を健保することができる。
(4) Construct the pendulum with a hollow member such as a pipe, and attach it to (2
By configuring the two thin plate-like hinge portions described in section ), the strength around the single axis (Z) can be maintained without increasing the spring constant of the hinge.

(5)長方形かつ薄板状に成形した2個のコイルを、振
子軸(Z)方向に、2個のヒンジ軸の距fqlだけ離し
て、振子に取付けることにより、簡単且つ製造容易なト
ルカ−を1qることができる。
(5) A simple and easy-to-manufacture torquer can be created by attaching two rectangular and thin plate-shaped coils to the pendulum with a distance fql of the two hinge axes apart in the pendulum axis (Z) direction. 1q is possible.

(6)  筒状体で振子を構成し、その先端部に集光レ
ンズを取付け、且つ振子の取付端に発光素子を取付ける
一方、振子の先端部に対応する基台側の位置に直交2軸
方向の光点の移動を検出する受光素子を取付けるという
高精度な変位ピックアップを得ることができる。
(6) Construct a pendulum with a cylindrical body, attach a condensing lens to its tip, and attach a light emitting element to the attachment end of the pendulum, while attaching two orthogonal axes to the position on the base side corresponding to the tip of the pendulum. A highly accurate displacement pickup can be obtained by attaching a light receiving element that detects movement of a light spot in a direction.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による加速度計の一実施例の縦断面図、
第2図はヒンジ部の拡大の斜視図、第3図はトルカ−コ
イルの斜視図、第4図はトルカ−マグネット及び第2の
基台の分解図、第5図は変位ピンクアンプの説明図、第
6図は従来の加速度針の縦断面図、第7図はその横断面
図、第8図はそのビックアンプ部の斜視図、第9及び第
10図はその原理説明図である。 図において、(1)は振子、(2−1”) 、  (2
−2)は第1及び第2のヒンジ部、(4)は第1の基台
、(12)は第2の基台、(50a ) 〜(50d 
)はトルカ−マグネット、(54) 、  (55)は
トルカ−コイル、(57)は集光レンズ、(58)は発
光素子、(60)は受光素子をそれぞれ示す。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of an accelerometer according to the present invention;
Figure 2 is an enlarged perspective view of the hinge part, Figure 3 is a perspective view of the torquer coil, Figure 4 is an exploded view of the torquer magnet and second base, and Figure 5 is an explanatory diagram of the displacement pink amplifier. , FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of a conventional acceleration needle, FIG. 7 is a cross-sectional view thereof, FIG. 8 is a perspective view of its big amplifier section, and FIGS. 9 and 10 are diagrams explaining its principle. In the figure, (1) is a pendulum, (2-1”), (2
-2) are the first and second hinge parts, (4) is the first base, (12) is the second base, (50a) to (50d
) is a torquer magnet, (54) and (55) are torquer coils, (57) is a condenser lens, (58) is a light emitting element, and (60) is a light receiving element, respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  基台と、該基台にヒンジを介して支持された振子と、
上記基台に対する上記振子の上記ヒンジのヒンジ軸に関
する変位を検出する変位ピックアップと、上記基台から
上記振子に対し入力電流に比例したトルクを加えるトル
カーとを有する加速度計に於て、上記ヒンジを上記振子
の振子軸方向に互いに離間し且つ互いに直交するヒンジ
軸を有する連続する2個のヒンジ部より構成し、上記変
位ピックアップを上記直交する2個のヒンジ軸に関する
振子の変位を夫々検出し得る変位ピックアップと成すと
共に、上記トルカーを上記2個のヒンジ軸に関する2個
のトルカーより構成したことを特徴とする加速度計。
a base; a pendulum supported by the base via a hinge;
An accelerometer that includes a displacement pickup that detects a displacement of the hinge of the pendulum with respect to the base with respect to the hinge axis, and a torquer that applies a torque proportional to an input current from the base to the pendulum. The pendulum is composed of two consecutive hinge parts having hinge axes that are spaced apart from each other in the direction of the pendulum axis and are orthogonal to each other, and the displacement pickup is capable of detecting displacement of the pendulum with respect to the two orthogonal hinge axes. What is claimed is: 1. An accelerometer comprising a displacement pickup and said torquer comprising two torquers related to said two hinge shafts.
JP61077703A 1986-04-04 1986-04-04 Accelerometer Expired - Lifetime JPH0668500B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61077703A JPH0668500B2 (en) 1986-04-04 1986-04-04 Accelerometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61077703A JPH0668500B2 (en) 1986-04-04 1986-04-04 Accelerometer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62233770A true JPS62233770A (en) 1987-10-14
JPH0668500B2 JPH0668500B2 (en) 1994-08-31

Family

ID=13641257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61077703A Expired - Lifetime JPH0668500B2 (en) 1986-04-04 1986-04-04 Accelerometer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0668500B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03104862U (en) * 1990-02-07 1991-10-30

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03104862U (en) * 1990-02-07 1991-10-30

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0668500B2 (en) 1994-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4082005A (en) Spin coupled, angular rate sensitive inertial sensors with mounting structure and method of fabricating and mounting same
US5036236A (en) Air gap matching proximity sensor for magnetic bearings
JPS6295421A (en) Gyroscope
JP2007256266A (en) Compensated accelerometer with optical angle detection
US4397185A (en) Inertial instrument with cup-shaped inertial mass
US3678764A (en) Gyroscope having vibrating gimbals
US4088027A (en) Force balance servo accelerometer
US3897690A (en) Miniature inertial grade high shock and vibration capability accelerometer and method with axis alignment and stability features
US3513711A (en) Subminiature single axis accelerometer
JP2789218B2 (en) Accelerometer
NO823684L (en) ANGLE SPEED SENSOR.
US4438655A (en) Flexure suspension for free rotor gyroscopes
US3974701A (en) Spin coupled, angular rate sensitive inertial sensors with optional acceleration sensing capability and method of fabricating same
JPS62233770A (en) Accelerometer
US4887467A (en) Temperature-compensating circuit for accelerometers
US4506221A (en) Magnetic heading transducer having dual-axis magnetometer with electromagnet mounted to permit pivotal vibration thereof
JPS5890174A (en) Accelerometer
US3052127A (en) Sensing apparatus
JPS5890173A (en) Detecting device for deflection of accelerometer
JPH0668499B2 (en) Accelerometer
JP2913525B2 (en) Inclinometer
JPH04202B2 (en)
JPH0236130Y2 (en)
JPH0473753B2 (en)
JPS5890111A (en) Displacement detector