JPH0136157Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は圧電振動子を用いる物体検知装置に関
し、特に圧電磁器振動子の共振特性の変化を利用
して物体の存在の有無を検知する物体検知装置に
関する。

物体の存在を検知する装置としては、光学ビー
ムを物体が遮断することを利用したものが古くか
ら実用化されており、例えば普通紙複写機に用い
られるトナー（粉体）の有無の検知に好適に用い
られている。しかしながら、このような光学的手
法によるときは、検知されるべき物体が流体又は
粉体、粒体等であるときは満足に物体の検知をす
ることができない。

このような欠点を除去するために、検知される
べき物体の種類にかかわらず、安定に動作する物
体検知装置として、例えば本出願人は先に、圧電
振動子を用いる物体検知装置を特願昭54−021974
号に開示している。この種の物体検知装置は、第
１図に示されるように、非磁性薄板に圧電磁器振
動子が貼着された圧電磁器組立体１と、該圧電磁
器組立体１が図示のごとく設けられた蓋体２と、
該蓋体２により内部空間が閉じられた基体３を有
する。該基体３の内部空間には、圧電振動子の共
振特性を利用する発振回路が収容され、蓋体２と
基体３とが例えばボルト４ａおよび４ｂにより少
なくとも２か所で固定されている。

上記構成の物体検知装置は、発振回路の発振の
状態により蓋体２に近接する種々の物体を検知す
るが、第２図に示すごとく蓋体２と基体３との間
を締付ける例えばボルト等の締付け力Ｆにより、
発振回路の発振領域が極めて限定されるという欠
点があつた。すなわち、第２図は第１図の構成の
物体検知装置における圧電磁器のインピーダンス
Zr（kΩ）と締付け力Ｆ（Kg）との関係を実測した
ものである。図から明らかなように、発振回路の
発振領域が締付け力に影響され、締付け力の極め
て狭い（１Kg以下）範囲に限定されることが分か
る。

本考案はこのような観点に基づいてなされたも
ので、その目的は圧電磁器を収容した基体とその
蓋体との間の締付け力に影響されることなく、安
定に検知する物体検知装置を提供することにあ
る。

この目的を達成するために、本考案の物体検知
装置は、存在の有無を検出すべき物体に接するよ
うに、そのほぼ中央部から外側に突出する円筒状
の突出部を有する凸型の蓋体と、電気的な振動を
機械的な振動に変換して前記物体に印加する非磁
性体の圧電磁器振動子を含み、前記圧電磁器振動
子を前記突出部の先端に固定させた平板状の圧電
磁器組立体と、その周辺部に形成された固着手段
により前記蓋体と固着されたときに閉じた空間を
形成する凹型の基体と、前記空間に収容され、前
記圧電磁器振動子の共振特性によりほぼ定められ
た周波数の前記電気的な振動を発生する発振回路
とを備え、検出すべき物体の存在の有無に対応し
て変化する前記圧電磁器振動子の共振特性に基づ
き、前記物体の存在の有無を検知するものであつ
て、前記蓋体を形成する材質の質量より大きな質
量を有する材質から形成され、かつ前記突出部の
内側面上に接着された振動吸収部材を備えたもの
である。

前記蓋体及び前記基体は、それぞれ周辺部に形
成された前記固着手段と前記圧電磁器振動子の中
心部との間の位置で互いに弾性的に係合する係合
手段を有するものであつてもよい。

また、前記係合手段は、前記圧電時期振動子の
中心部からほぼ対称に前記圧電磁器組立体と前記
固着手段との間に位置しているものであつてもよ
い。

更に、前記蓋体側の前記係合手段は貫通孔であ
り、前記基体側の前記係合手段は、一端を前記基
体に固定され、他端が前記貫通孔の内壁に圧接す
る割りピンであつてもよい。

以下図面を参照してこの考案の実施例を説明す
る。

第３図は本考案による物体検知装置の一実施例
を示す断面斜視図、第４図ａは圧電磁器組立体の
構成例、第４図ｂは発振回路の構成例である。

図において参照番号１０は例えばプラスチツク
製の蓋体で、該蓋体１０には円筒状の突出部１１
が蓋体１０のほぼ中央部分から蓋体１０の外側へ
円筒状に突出し、その先端に平板状の圧電磁器組
立体２０を蓋体１０の面とほぼ平行に固定すると
共に、蓋体１０の周辺部には、後述の基体３０に
固着するためのボルト孔１２が形成される。ボル
ト孔１２は蓋体１０の少なくとも２ケ所に形成さ
れる。蓋体１０と基体３０とを確実に固定される
ようにするため、上記構成の蓋体１０は孔１２お
よび３１を貫通するボルト等により基体３０に固
着される。突出部１１にはその端面を閉成するご
とく圧電磁器組立体２０が接着等の手段により固
定される。

上記構成の蓋体は孔１２及び３１を貫通するボ
ルト等により基体３０に固着される。

圧電磁器組立体２０は、第４図ａに示すごと
く、非磁性金属薄板基板（例えば銅又はアルミニ
ウム）２１の上のほぼ中央にセラミツクスによる
圧電磁器２２を付着させたものである。該圧電磁
器２２上には電極層２３，２４が付着により形成
されている。ここで、非磁性金属薄板基板２１は
各電極層と対向する圧電磁器２２の共通電極とし
て機能し、非磁性金属薄板基板２１及び各電極層
２３，２４には電気接続の為のリード線（２５ａ
〜２５ｃ）がそれぞれ接続されている。電極層２
３及び２４は突出部１１の内面形状に良く適合す
るように、第４図に示すごとく、円形及び環状形
をなし、かつ電極２４を電極２３により囲むよう
に配置させている。

突出部１１には、リング状の振動吸収部材４０
が突出部１１の内側面上に接着されている。振動
子吸収部材４０は、プラスチツクの蓋体１０の質
量に比較して大きな質量を有し、機械的な振動に
対して大きなインピーダンスを有する材質、例え
ば金属からなる。即ち、振動吸収部材４０は圧電
磁器２２の振動を突出部１１から蓋体１０に伝搬
させることなく、突出部１１の部分で吸収させる
ためのものであり、例えば接着剤等により突出部
１１の内側に接着される。

基体３０により形成された内部空間には、第４
図ｂに示すごとく、圧電磁器２２の共振特性を利
用する発振回路が収容される。該発振回路は増幅
器Ａ、増幅器Ａの出力を増幅するトランジスタ
Tr、増幅器Ａ及びトランジスタTrに接続されて
いる抵抗R₁〜R₅、トランジスタTrの出力を表示
する表示装置INDを有し、圧電磁器組体２０即
ち圧電磁器振動子が増幅器Ａの入出力端間に接続
されて発振回路が形成されている。従つて、この
発振回路は圧電磁器振動子の共振周波数にほぼ等
しい周波数で発振をする。

第５図は圧電磁器振動子のインピーダンス特性
を示す。図の横軸は周波数、縦軸は圧電磁器のイ
ンピーダンスを示す。圧電磁器２２の共振特性
は、単体では、第５図の実線ａのごとく鋭いピー
クを示すが、基体３０の中に内容物（例えば粉
体）があり、該内容物が圧電組立体に接触してい
るときは、圧電磁器２２のＱの値が単体の場合よ
り低下し、その特性が第５図の点線ｂのごとくな
る。従つて、圧電磁器２２が無負荷状態にあり第
５図のａの特性を有するときは、発振回路を発振
可能にする。更に、物体検知装置を構成するた
め、内容物が負荷として圧電磁器２２に接触する
第５図ｂの状態では、発振回路が発振を停止する
ように、抵抗R₁〜R₅の定数を選択する。これに
よつて、発振回路の発振状態を介して内容物の有
無を検知する。すなわち発振回路は、内容物が存
在するときは発振を停止し、内容物が存在しない
ときは発振をする。発振回路の発振は、トランジ
スタTrにより増幅され、表示装置INDにより表
示される。表示装置INDの表示は例えば内容物
の存在の有無に対応して可聴信号、可視信号又は
電気制御信号の有無による。なお、当該装置の使
用状態では、検知されるべき内容物が、非磁性金
属薄板基板から成る圧電磁器組立体２０のみに接
触するが、その内部の電極層２３及び２４には非
検知物体が直接接触することはない。

第６図は上記実施例における構成の圧電磁器の
インピーダンスZr（kΩ）と締付け力Ｆ（Kg）との
関係を示す実験結果を示す。本実施例の特性は図
中の実線で示される。本構成によれば、図から明
らかなように蓋体１０と基板３０との間の締付け
力Ｆに影響されず、広い範囲において発振可能な
領域を満足することがわかる。なお、図中の破線
は第２図に示した従来例の測定結果である。

第７図及び第８図は本考案による物体検知装置
の別の実施例を示す断面斜視図である。その特徴
は、上記実施例の構成に加えて、更に基体３０と
蓋体１０との間に振動吸収用に弾性的な凹凸部に
よる係合手段を設けることにある。すなわち、係
合手段の凹部は蓋体１０に形成した貫通孔５０ｂ
であり、一方その凸部は基体３０に形成した割ピ
ン５０ａである。係合手段は、そのほかの弾性的
に係合する凹凸部であつてもよい。この凹凸部は
圧電磁器組立体２０と固着部１２との間に形成さ
れることがよく、また凹凸部は第８図に示すよう
に圧電磁器組立体２０の中心点を中心とする対称
な位置に少なくとも１組形成するのがよい。な
お、第３図と同符号のものは同一物を示すものと
する。

以上のごとき構成によれば、振動吸収部材４０
により吸収し得なかつた振動が更に上述の弾性的
な凹凸部を介して基体３０に伝達され、これによ
つて吸収される。

第９図は以上のごとき構成における圧電磁器２
２のインピーダンスZr（kΩ）と基体３０と蓋体１
０との間の締付け力Ｆ（Kg）との関係を実測した
もので、図中のイは前述した第２図の測定結果、
ロは本実施例による測定結果を示す。図から明ら
かなように、本実施例によればＦに対するZrの
変化はほとんどなく、常に発振条件を満足するこ
とが分かる。

以上説明したように本考案によれば、基体と蓋
体との間の締付け力に影響されることなく、物体
の存在の有無を安定に検知する物体検知装置が得
られ、種々の物体の有無の検出を確実なものにす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は物体検知装置の一例、第２図は第１図
の構成におけるインピーダンスと締付け力との関
係を示す図、第３図は本考案による物体検知装置
の一実施例、第４図ａは圧電磁器組立体の一例、
第４図ｂ発振回路の一例、第５図は圧電磁器のイ
ンピーダンス特性を示す図、第６図は第３図の構
成におけるインピーダンスと締付け力との関係を
示す図、第７図及び第８図は本考案による物体検
知装置の別の実施例、第９図は第７図及び第８図
の構成におけるインピーダンスと締付け力との関
係を示す図である。 １０…蓋体、１１…突出部、１２，３１…孔、
２０…圧電磁器組立体、３０…基体、５０ａ…割
りピン、５０ｂ…貫通孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 存在の有無を検出すべき物体に接するよう
   に、そのほぼ中央部から外側に突出する円筒状
   の突出部を有する凸型の蓋体と、 電気的な振動を機械的な振動に変換して前記
   物体に印加する非磁性体の圧電磁器振動子を含
   み、前記圧電磁器振動子を前記突出部の先端に
   固定させた平板状の圧電磁器組立体と、 固着手段により前記蓋体と固着されたとき閉
   じた空間を形成する凹型の基体と、 前記空間に収容され、前記圧電磁器振動子の
   共振特性によりほぼ定められた周波数の前記電
   気的な振動を発生する発振回路と、 を備え、検出すべき物体の存在の有無に対応し
   て変化する前記圧電磁器振動子の共振特性に基
   づき、前記物体の存在の有無を検知する物体検
   知装置において、 前記蓋体を形成する材質の質量より大きな質
   量を有する材質から形成され、かつ前記突出部
   の内側面上に接着された振動吸収部材を有する
   ことを特徴とする物体検知装置。 ２ 前記蓋体及び前記基体は、それぞれ周辺部に
   形成された前記固着手段と前記圧電磁器振動子
   の中心部との間の位置で互いに弾性的に係合す
   る係合手段を有することを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の物体検知装置。 ３ 前記係合手段は、前記圧電時期振動子の中心
   部からほぼ対称に前記圧電磁器組立体と前記固
   着手段との間に位置していることを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第２項記載の物体検知
   装置。 ４ 前記蓋体側の前記係合手段は貫通孔であり、
   前記基体側の前記係合手段は一端を前記基体に
   固定され、他端が前記貫通孔の内壁に圧接する
   割りピンであることを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第１項または第２項または第３項記
   載の物体検知装置。