JPS6340866A - 加速度計 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、疎加速度および角加速度を測定する加速度計
に関する。

〔従来の技術〕

従来の加速度計は、たわみ梁に重量体を取付けた構造の
ものが多く用いられている。このような加速度計を図に
より説明する。

第３図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は従来の加速度計の側面
図および正面図である。各図で、１は板状のたわみ梁、
２はたわみ来１の上地に取付けられた剛性の大きい重量
体、３はたわみ＃！、１の下端を固定する固定部である
。４はたわみ梁１の両面に貼着されたひずみゲージであ
る。

このような加速度計に、第３図（Ｃ）の矢印で示す方向
に加速度ａが作用すると、たわみ梁１は、Ｆ＝ｍ＊ａ（
ただし１ｍはＮ量体２ＯＮ社）で表わされる力Ｆを受け
たことになり、この力Ｆに応じて第３図（Ｃ）に示すよ
うに変形する。このたわみ采１の変形により、ひずみゲ
ージ４は当該変形に比例したひずみを生じる。このひず
みゲージ４のひずみを電気イＳ号としてとり出すと、こ
の電気信号は加速度ａに比例した値となり、加速度を測
定することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の加速度計は、第３図（Ｃ）に示す矢印方向の加速
度成分は測定できるが、他の方向の加速度成分を測定す
ることはできない。したがって、他の方向の加速度成分
を知るには、同様構造の加速度ｉｋ２つ又は３つ組合せ
る必要がある。しかしながら、このような組会せ構造は
全体が大形化し占有面積が増大するという欠点がある。

さらに、上記の加速度計では角加速度を測定することは
できない。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、複数
軸方向の線加速度および複数軸まわりの角加速度を測定
することができ、かつ、小形に構成することができる加
速度計を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、中心剛体部に穴
をあけるとともに中心剛体部から互いにほぼ直交する方
向に向って張出し部を設け、これら張出し部のうち対向
する各張出し部の端部を固定部として測定対象物体の所
定個所に固定できるようにし、又、他の対向する各張出
し部の端部どうじを連結する剛体の連結部材を設け、こ
の連結部材に中心剛体部の穴に種穴した玉量体を連結す
るようにし、この玉量体は、その重心が谷張出し部の中
心を通る軸の交点と一致するように調整して連結部材に
連結されており、一方、２つ以上の平行たわみ梁構造が
各張出し部のうちの任意の張出し部にそのたわみ梁部の
面が直交するように設けられるとともに、各平行たわみ
梁構造のたわみ梁の変形を検出する検出手段を設けたこ
と′ｆ：特畝とする。

〔作　用〕

穴内に挿入された恵蓋体に線加速度、角加速度が作用す
ると、それによる力、モーメントは連結部材、この連結
部材が連結されている両張出し部、中心４１体部、他の
両張出し部および固定部に伝達される。そして、張出し
部に設けられている平行たわみ梁構造のうち伝達された
力、モーメントに対応する平行たわみ梁構造のたわみ梁
が当該力、モーメントにより変形する。この変形は検出
手段によりとり出され、これにより線加速度、角加速度
が測定される。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る加速度計の斜視図である
。図で、９は中心剛体部、１０は中心剛体部９のほぼ中
央に形成されたＸ通孔である。１１Ａ。

ＪＩＢ、ＩＩＣ，ＩＩＬ）は中心剛体部ｌＯから張出し
た張出し部であり、隣接する張出し部は互いにほぼ直交
する方向に張出している。１２は張出し部１１Ｃ３１１
Ｄの各端部下端に設けられた固定部（張出し部１１　Ｃ
の固定部はみえない）であり、加速度が測定される対象
物体の適所に固定される。１３は張出し部１１Ａ、ＩＩ
Ｂの端部間を連結する剛体の連結部材、１４は連結部材
１３に連結された状態で貫通孔１０内に挿入される重量
体である。Ｘは張出し部１１Ａ、１１Ｂおよび中心剛体
部９の中心を通る座標軸、Ｙは張出し部１１Ｃ，１１Ｄ
および中心剛体部９の中心を通る座標軸である。ＺはＸ
軸とＹ軸の交点を通りこれら両軸に対して直交する座標
軸である。Ｘ軸、Ｙ軸、２軸の交点は貫通孔１０内にあ
り、Ｘｉ体１４は、その重心が当該交点と一致するよう
に連結部材１３に連結される。

１５ａ、　、　１５ａ、、　１５ｂ、　、　１５ｂ、、
　１５ｃ、　、　１５ｃ、、　１５ｄ、。

１５ｄ、はそれぞれ張出し部１１　Ａ、　１１　Ｂ、　
１１　Ｃ，１１Ｄに設けられた平行たわみ梁構造、１６
はひすみケージである。この平行たわみ梁構造およびひ
ずみゲージについては後述する。これら各平行たわみ梁
構造１５　ａ、〜１５ｄ、はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関連し
て構成され℃おり、実際上、谷張出し部に貫通孔を形成
することにより構成される。

次に、上記平行たわみ梁構造およびその動作を図により
説明する。第２図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は対称型平行
たわみ梁構造の側面図である。各図で、加、２１ｎは剛
体部、羽は１に１り体部２１．ｎを固定する固定部であ
る。２４ａ、２４ａ’は側体部Ｊ、２１間を連結するた
わみ梁部、２４ｂ、２４ｂ’は剛体部加、２２間を連結
するたわみ梁部である。たわみ梁部２４　ａとたわみ梁
部２．ｉ　ａ　’　、又、たわみ梁部２４ｂとたわみ梁
部２４ｂ′はそれぞれ互いにほぼ平行関係にある。剛体
部加。

２１、たわみ梁部２４ａ、２４ａ’により一方の平行た
わみ梁構造２５ａが（４成され、剛体部加、２２）たわ
み梁部２４ｂ、２４ｂ’により他方の平行たわみ梁構造
２５ｂが構成され、これら平行たわみ梁構造２５ａ。

２５ｂにより図示のような対称型の平行たわみ梁構造か
構成されている。平行たわみ梁構造２５ａ、　２５ｂは
一１］体のブロックに貫通孔２６ａ、２６ｂを形成する
ことにより構成されろ。ｎは各たわみ梁部上における剛
体部２１．′２２との連結部分近辺に貼着されたひすみ
ゲージである。

今、この対称型平行たわみ梁構造の一１ｊ体部２０（ｉ
ｌｌ　−ｍとする）　ＶＣ第２図（ｂ）の矢印で示す向
きの加速度ａが作用すると、剛体部加は前述のように力
Ｆ（Ｆ＝ｍ−ａ）を受けたことになり、各平行たわみ梁
部２４ａ−２４ｂ′は第２図（ｂ）に示すように変形し
、これにより各ひずみゲージごにも伸、縮ひずみを生じ
ろ。このひずみを電気信号としてとり出せば、この電気
信号は加速度ａに比例した値となり、加速度ａを知るこ
とができる。なお、ひずみゲージのひずみを電気Ａ１５
号としてとり出す手段としては、平行たわみ梁部２４ａ
、２４ｂ上のひずみゲージが対向し、平行たわみ梁部２
４　ａ’、　２４　ｂ’上のひずみゲージが対向するよ
うに接続したホイートストンブリッジを構成する手段が
ある。

一方、剛体部加に第２図（Ｃ）に示すように１紙面に垂
直な軸まわりの角加速度αが矢印向きに作用すると、剛
体部加は、慣性モーメントをＩとすると、モーメントＭ
（Ｍ＝Ｉ・α）を受けたことになり、各平行たわみ梁部
２４　ａ〜２４ｂ′は第２図（ｃ）に示すように変形す
る。この変形の態様は庫加速度ａが作用した場合の変形
とは全く異なる態様である。この角加速度αは線加速度
の場合と同様、ひずみゲージτにより電気信号としてと
り出される。

ここで、第１図に示す実施例の動作を説明する。

なお、第１図に示す加速度計における各平行たわみ梁構
造１５ａ、〜１５ｄ、の貫通孔は方形とされているが、
原理的には第２図（ａ）に示す貫通孔２６ａ、２６ｂと
同じである。又、ひずみゲージは１つのみ図示し、他の
ひずみゲージの図示は省略しである。

さらに、平行たわみ梁構造１５ａ、　−１５ｂ、　、　
　１５ａ。

−１５ｂ、　、　１５ｃ１−１５ｄ、　、　１５ｃｔ−
１５ｄ、がそれぞれ第２図（ａｌに示す対称型平行たわ
み梁構造を構成している。

今、ｉｎ体１４にＸ軸方向の加速度が作用すると。

重量体１４はその方向の力を受けたことになり、この力
は連結部材１３、平行たわみ梁構造１５ａｌ、１５ａｈ
１５ｂ、　、　１５ｂ、中心剛体部９、平行たわみ采１
５　Ｃ、。

１５ｃ、　、　１５ｄ、　、　１５ｄ、を経て固定部１
２に伝達される。この力の伝達過程において、平行たわ
み梁構造１５ａ、　、　１５ａ、　、　１５ｂ１．１５
ｂ、　、　１５ｃ、　、　１５ｄｌはこの方向の力に対
して高い剛性を示しそれらのたわみ梁部にはほとんど変
形を生じないが、平行たわみ梁構造１５ｃ、　、　１５
ｄ１のたわみ梁部には第２図ｆｂ）に示すような変形を
生じる。この変形はひずみゲージにより電気１ｇ号とし
てとり出されるので、Ｘ軸方向の加速度を知ることがで
きる。全く同様にＹ軸方向の加速度は平行たわみ梁構造
１５ａ、。

１５ｂ、によって検出され、Ｚ軸方向の加速度は平行た
わみ梁構造１５ａ、　、　１５ｂ、　、　１５Ｃ，、１
５ｄｔによって検出される。

又、重量体１４にＸ軸まわりの角加速度が作用すると、
重量体１４はＸ軸まわりのモーメントを受は九ことにな
り、そのモーメントは前述の力の伝達の場合と同様の経
路で固定部１２に伝達される。この場合、平行たわみ梁
構造１５ａ、　、　１５ａ２　、１５ｂ１゜１５ｂ、　
、　１５ｃ、　、　１５ｄ、はとのモーメントに対して
高い岬］性を示し、それらの平行たわみ梁部にはほとん
ど変形を生じないが、平行たわみ梁構造１５Ｃ，。

１５　ｄ　、のたわみ梁部には第２図（Ｃ）に示すよう
な変形を生じ、Ｘ軸まわりの角加速度を検出することが
できる。同様に、Ｙ軸まわりの角加速度は平行たわみ梁
構造１５ａ、　、　１５ｂ、によって検出され、２軸ま
わりの角加速度は平行たわみ梁構造１５ａ、。

１５ｂ、　、　１５Ｃ，、１５ｄ、によって検出される
。

このように、本実施例では、中心剛体部から直同方向に
張出し部を張出し、一方向の両張出し部端を固定し、他
方向の両張出し部端部間に連結部材を固定し、中心剛体
部に形成した貫通孔に連結部材に吊下げた重量体を挿入
し、各張出し部にたわみ梁部の面が直交するように２つ
づつ平行たわみ梁構造を設けたので、３つの軸方向の線
加速度および３つの軸まわりの角加速度を１つの加速度
計で検出することができる。又、構造は簡素で安価に製
造することができる。さらに、全体構造が剛性の高い構
成となっているので堅牢である。

なお、上記実施例の説明では、３つの軸方向の巌加速度
と３つの軸まわりの角加速度とを検出する例について説
明したが、平行たわみ梁構造を適宜設けることにより２
つの軸方向の森加速度と２つの軸まわりの角加速度とを
検出する加速度計とすることができる。又、平行たわみ
梁構造は必ずしも対称的に張出し部に設ける必袂はなく
、例えば１つの張出し部にたわみ梁部の面が直交する２
つの平行たわみ梁構造を設ければ２つの軸方向の線加速
度と２つの軸まわりの角加速度とを検出することができ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、中心剛体部から直交方
向に張出し部を張出し、一方向の両張出し部端を固定し
、他方向の両張出し部端間を連結部材で連結し、中心剛
体部に形成した穴に連結部材から吊下げた重量体を挿入
し、張出し部にたわみ梁部の面が直交するように２つ以
上の平行たわみ梁構造を設けたので、複数の軸方向の線
加速度および複数軸まわりの角加速度ｆ：１つの加速度
計で測定することができ、かつ、小形、堅牢、安（ｕｎ
に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る加通［１の斜視図、第２
図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は平行たわみ梁構造の側面図
、第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は従来の加速度計の側
面図および正面図である。 ９・・・・・・中心剛体部、１０・・・・・・穴、１１
　Ａ、　ＩＩＢ、　ＩＩＣ。 １１　Ｄ・・・・・・張出し部、１２・・・・・・固定
部、１３・・・・・・連結部材、１４・・・・・・ｉｔ
体、１５　ａ　、〜１５　ｄ　、・・・・・・平行たわ
み梁構造、１６・・・・・・ひずみゲージ。 代理人　弁理士　武　顕次部（外１名）（第１図 ９　：　［ｐ＋ｅ剛＄７１　　　　　　　　　　　／４
：ψｆイネ１２：固定叩 １３：達Ｐ６部打 第２図 （ｂ） 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心剛体部と、この中心剛体部に構成された穴と
   、前記中心剛体部からほぼ直交する方向に張出した張出
   し部と、一方の対向する前記張出し部の端部を固定する
   固定部と、他方の対向する前記張出し部の端部間を連結
   する剛体の連結部材と、この連結部材に連結され前記穴
   内に前記各張出し部の中心を通る軸の交点と重心が一致
   するように挿入された重量体と、前記張出し部のうちの
   任意のものに設けられそのたわみ梁部の面が直交する２
   つ以上の平行たわみ梁構造と、前記たわみ梁部に発生す
   る変形を検出する検出手段とを備えていることを特徴と
   する加速度計。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、前記平行た
   わみ梁構造は、各張出し部に前記平行たわみ梁の面が直
   交するように２つずつ設けられていることを特徴とする
   加速度計。