JPH0230783Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0230783Y2 JPH0230783Y2 JP1983147182U JP14718283U JPH0230783Y2 JP H0230783 Y2 JPH0230783 Y2 JP H0230783Y2 JP 1983147182 U JP1983147182 U JP 1983147182U JP 14718283 U JP14718283 U JP 14718283U JP H0230783 Y2 JPH0230783 Y2 JP H0230783Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- movable part
- movable
- electrode
- coil
- restoring
- 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.)
- Expired
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本考案は、航空機等の慣性誘導装置などに用い
られるサーボ加速度計の特性改善と構造の簡素化
に関するものである。
られるサーボ加速度計の特性改善と構造の簡素化
に関するものである。
〈従来技術〉
典形的なサーボ加速度計の構成の一例を第１図
に示す。１はフレクシヤ２a，２bで支持され、矢
印Ｂ方向の加速度に対して変位可能な金属円板で
構成された可動部であり、円筒状の復元用コイル
３と一体に形成されていて両者で一定の質量ｍを
有し、Ｂ方向の加速度αに対してＡ方向に、Ｆ＝
ｍ・αの力を発生させる。４はコイル３の配置さ
れたギヤツプに一定フラツクスを発生させるため
の円柱状永久磁石、５および５′はコイル３の外
内壁と一定ギヤツプを介して配置されて磁石のフ
ラツクスの帰路を形成するヨークであり、コイル
３に供給される直流電流によつて、上記力Ｆに対
向する矢印Ｂ方向の復元力F1を可動部１に発生
させる。６は可動部１の変位を検出して電気信号
に変換する変位検出手段であり、この例では一体
に取付けられた板状の電極７を可動部１と近接対
向させ、両者間に形成される静電容量COの変化
に基づいて可動部１の基準位置からの変位を検出
する。可動部１の変位検出手段は容量式の他、光
学的手段、電磁的手段と種々の変位検出手段が用
いられる。検出された変位信号eFはダンピングそ
の他の適当な演算機能を有する増幅器８に導かれ
て適当に演算され直流信号IFに変換される。この
直流電流が復元用コイルに供給され、電磁的な復
元力F1を発生させて可動部１の変位を元の位置
に引戻すように作動し、Ｆ＝F1となる位置で平
衡させる。変位検出手段６、増幅器８を含むルー
プ利得が充分大の場合では、平衡状態における可
動部１の変位は極めてわずかである。このような
力平衡状態においては復元力F1は直流電流IFに比
例するから、IFの大きさが加速度によつて発生す
る力Ｆに比例し、従つてIFの大きさにより加速度
αを知ることができる。９は直流電流IFが供給さ
れる抵抗であり、この抵抗（抵抗値Ｒ）による電
圧降下EF＝IF・Ｒが出力端子１０に導かれ、電圧
出力信号を与える。
に示す。１はフレクシヤ２a，２bで支持され、矢
印Ｂ方向の加速度に対して変位可能な金属円板で
構成された可動部であり、円筒状の復元用コイル
３と一体に形成されていて両者で一定の質量ｍを
有し、Ｂ方向の加速度αに対してＡ方向に、Ｆ＝
ｍ・αの力を発生させる。４はコイル３の配置さ
れたギヤツプに一定フラツクスを発生させるため
の円柱状永久磁石、５および５′はコイル３の外
内壁と一定ギヤツプを介して配置されて磁石のフ
ラツクスの帰路を形成するヨークであり、コイル
３に供給される直流電流によつて、上記力Ｆに対
向する矢印Ｂ方向の復元力F1を可動部１に発生
させる。６は可動部１の変位を検出して電気信号
に変換する変位検出手段であり、この例では一体
に取付けられた板状の電極７を可動部１と近接対
向させ、両者間に形成される静電容量COの変化
に基づいて可動部１の基準位置からの変位を検出
する。可動部１の変位検出手段は容量式の他、光
学的手段、電磁的手段と種々の変位検出手段が用
いられる。検出された変位信号eFはダンピングそ
の他の適当な演算機能を有する増幅器８に導かれ
て適当に演算され直流信号IFに変換される。この
直流電流が復元用コイルに供給され、電磁的な復
元力F1を発生させて可動部１の変位を元の位置
に引戻すように作動し、Ｆ＝F1となる位置で平
衡させる。変位検出手段６、増幅器８を含むルー
プ利得が充分大の場合では、平衡状態における可
動部１の変位は極めてわずかである。このような
力平衡状態においては復元力F1は直流電流IFに比
例するから、IFの大きさが加速度によつて発生す
る力Ｆに比例し、従つてIFの大きさにより加速度
αを知ることができる。９は直流電流IFが供給さ
れる抵抗であり、この抵抗（抵抗値Ｒ）による電
圧降下EF＝IF・Ｒが出力端子１０に導かれ、電圧
出力信号を与える。
このような構成のサーボ加速度計の問題点は、
(1) 可動部及び復元用コイルをフレクシヤに接合
する構成であり、組立てにくく、又寸法精度に
限界があり、対称性のよい可動部の製造がむず
かしい。
する構成であり、組立てにくく、又寸法精度に
限界があり、対称性のよい可動部の製造がむず
かしい。
(2) フレクシヤのわずかな曲りや可動部の非対称
性により、感度軸以外の軸方向の加速度に対し
て感度を有するようになる。即ち第１図におい
てＡ，Ｂ方向とは直角方向であるＣ方向に対し
ても感度を有する。慣性航法における加速度セ
ンサはＸ，Ｙ，Ｚの３軸について夫々加速度を
検出して演算する方式をとるので、各軸につい
て感度軸以外の軸方向については感度をゼロに
することが望ましく、コイルの両側をフレクシ
ヤで支えるなどの対策が必要となり、構造が非
常に複雑になつていた。
性により、感度軸以外の軸方向の加速度に対し
て感度を有するようになる。即ち第１図におい
てＡ，Ｂ方向とは直角方向であるＣ方向に対し
ても感度を有する。慣性航法における加速度セ
ンサはＸ，Ｙ，Ｚの３軸について夫々加速度を
検出して演算する方式をとるので、各軸につい
て感度軸以外の軸方向については感度をゼロに
することが望ましく、コイルの両側をフレクシ
ヤで支えるなどの対策が必要となり、構造が非
常に複雑になつていた。
〈本考案の構成〉
本考案は上記従来技術の問題点を解消し、構造
が簡単で寸法精度及び対称性を高くとれ、感度軸
以外の感度が極めて低いサーボ加速度計を提供す
ることを目的とする。
が簡単で寸法精度及び対称性を高くとれ、感度軸
以外の感度が極めて低いサーボ加速度計を提供す
ることを目的とする。
以下図面により本考案の一実施例につき説明す
る。第２図Ａは変位検出用の六角形の薄板状固定
電極１１の平面図、１１a，１１b，１１cは後述
する可動電極、復元用コイル及び上記固定電極１
１のリード線引出しのために切欠いたにげであ
る。同図Ｂは本考案の主要部をなす可動部１２及
びその支持枠１３、可動電極１４、復元コイル１
９を含む一体形成されたユニツトを示す平面図、
同図ＣはＡに示す固定電極とＢに示すユニツトを
組合せた状態で、Ｂに示すＡ−A′線で切つて示
した側断面図である。
る。第２図Ａは変位検出用の六角形の薄板状固定
電極１１の平面図、１１a，１１b，１１cは後述
する可動電極、復元用コイル及び上記固定電極１
１のリード線引出しのために切欠いたにげであ
る。同図Ｂは本考案の主要部をなす可動部１２及
びその支持枠１３、可動電極１４、復元コイル１
９を含む一体形成されたユニツトを示す平面図、
同図ＣはＡに示す固定電極とＢに示すユニツトを
組合せた状態で、Ｂに示すＡ−A′線で切つて示
した側断面図である。
Ａに示す固定電極１１は金属性の薄板又は絶縁
材の板に金属をスパツタ蒸着する手段で容易に実
現できる。Ｂに示すユニツトの構成につき、Ｃの
側断面図と共に説明する。１２は単結晶の水晶、
シリコン基板等の薄板（70μｍ程度）で形成され
た六角形の可動部であり、固定電極と対向する面
（上面）は金属のスパツタ蒸着等で可動電極１４
が形成されている。この可動部を一定距離を隔て
て六角形の支持枠１３が取り囲んでおり、これら
両者は対向する一辺おきに３個所で可撓性のフレ
クシヤ１５a，１５b，１５cで連結されていて、
可動部１２は支持枠１３に対し上下方向に相対的
に移動可能に支持されている。可動部１２、支持
枠１３、フレクシヤ１５a〜１５cはフオトリソグ
ラフイ技術と異方性エツチング技術等で一枚の基
板より高い寸法精度で切り出して製作することが
可能である。可動電極１４はフレクシヤ１５c上
のスパツタ蒸着リード線１６を介して支持枠１３
上にスパツタ蒸着形成された電極１７に接続され
ボンデイングしたリード線１８で引出される。
材の板に金属をスパツタ蒸着する手段で容易に実
現できる。Ｂに示すユニツトの構成につき、Ｃの
側断面図と共に説明する。１２は単結晶の水晶、
シリコン基板等の薄板（70μｍ程度）で形成され
た六角形の可動部であり、固定電極と対向する面
（上面）は金属のスパツタ蒸着等で可動電極１４
が形成されている。この可動部を一定距離を隔て
て六角形の支持枠１３が取り囲んでおり、これら
両者は対向する一辺おきに３個所で可撓性のフレ
クシヤ１５a，１５b，１５cで連結されていて、
可動部１２は支持枠１３に対し上下方向に相対的
に移動可能に支持されている。可動部１２、支持
枠１３、フレクシヤ１５a〜１５cはフオトリソグ
ラフイ技術と異方性エツチング技術等で一枚の基
板より高い寸法精度で切り出して製作することが
可能である。可動電極１４はフレクシヤ１５c上
のスパツタ蒸着リード線１６を介して支持枠１３
上にスパツタ蒸着形成された電極１７に接続され
ボンデイングしたリード線１８で引出される。
可動部１２の下面にはループ状の復元用コイル
１９がスパツタ蒸着等で形成されており、その一
端１９aはメツキ手段などで可動部上面に貫通さ
れ、上面及びフレクシヤ１５b上にスパツタ蒸着
で形成されたリード線２０を介して支持枠１３上
に同じくスパツタ蒸着で形成された電極２１に接
続され、リード線２２で引出される。従つて、リ
ード線２０が形成される周辺部は可動電極１４の
スパツタ蒸着はにげが形成されている復元用コイ
ル１９の他端は、フレクシヤ１５aの下面にスパ
ツタ蒸着で形成されたリード線２３を介して支持
枠１３の下面に同じくスパツタ蒸着で形成された
電極２４に接続され、リード線２５で引出され
る。
１９がスパツタ蒸着等で形成されており、その一
端１９aはメツキ手段などで可動部上面に貫通さ
れ、上面及びフレクシヤ１５b上にスパツタ蒸着
で形成されたリード線２０を介して支持枠１３上
に同じくスパツタ蒸着で形成された電極２１に接
続され、リード線２２で引出される。従つて、リ
ード線２０が形成される周辺部は可動電極１４の
スパツタ蒸着はにげが形成されている復元用コイ
ル１９の他端は、フレクシヤ１５aの下面にスパ
ツタ蒸着で形成されたリード線２３を介して支持
枠１３の下面に同じくスパツタ蒸着で形成された
電極２４に接続され、リード線２５で引出され
る。
２６a，２６bは支持枠上面に形成されたスペー
サであり、このスペーサー上に固定電極１１が支
持される。従つてこのスペーサの厚さが、固定電
極と可動電極間のギヤツプを決定する。このスペ
ーサも支持枠上に金属をスパツタ蒸着し、これに
メツキをすることにより任意の厚さに管理するこ
とが容易であり、極めて狭いギヤツプを高精度で
実現できる。固定電極１１はこのスペーサ部に接
しているので、スペーサ２６aにボンデングされ
たリード線２８により固定電極１１を引出すこと
ができる。
サであり、このスペーサー上に固定電極１１が支
持される。従つてこのスペーサの厚さが、固定電
極と可動電極間のギヤツプを決定する。このスペ
ーサも支持枠上に金属をスパツタ蒸着し、これに
メツキをすることにより任意の厚さに管理するこ
とが容易であり、極めて狭いギヤツプを高精度で
実現できる。固定電極１１はこのスペーサ部に接
しているので、スペーサ２６aにボンデングされ
たリード線２８により固定電極１１を引出すこと
ができる。
第２図に示した実施例では、基板に単結晶水晶
を用いており、三方晶系であるため化学エツチン
グで切出す場合対称性をよくするために六角形に
しているが、特に形状に制約はない。
を用いており、三方晶系であるため化学エツチン
グで切出す場合対称性をよくするために六角形に
しているが、特に形状に制約はない。
更に、水晶は極めてすぐれた弾性特性を有し、
クリープのない材料であることはよく知られてお
り、本考案に用いる弾性薄板として最適である。
クリープのない材料であることはよく知られてお
り、本考案に用いる弾性薄板として最適である。
第３図は、第２図Ｃで示す組合せたユニツトを
復元力を発生させるための磁気回路のヨーク上に
取付けた構成図である。サーボ加速度計としての
基本的動作は第１図で説明した動作とほぼ同一で
ある。復元用コイルの形状が従来の場合は円筒状
であるのに対し、本考案の場合は平面状である
が、復元力発生のメカニズムは同じであり、コイ
ルに供給された直流電流に比例した復元力を可動
部に発生させることができる。
復元力を発生させるための磁気回路のヨーク上に
取付けた構成図である。サーボ加速度計としての
基本的動作は第１図で説明した動作とほぼ同一で
ある。復元用コイルの形状が従来の場合は円筒状
であるのに対し、本考案の場合は平面状である
が、復元力発生のメカニズムは同じであり、コイ
ルに供給された直流電流に比例した復元力を可動
部に発生させることができる。
尚変位の検出手段は容量式を示したが、これに
限定されず、例えば光学的又は電磁的な変位検出
手段を採用することも可能である。又フレクシヤ
の形状も実施例の形状に限定されず種々の形状が
可能である。
限定されず、例えば光学的又は電磁的な変位検出
手段を採用することも可能である。又フレクシヤ
の形状も実施例の形状に限定されず種々の形状が
可能である。
更に加速度計として高域（周波数の高い領域）
の感度をカツトしたい場合には、本実施例の場合
可動部と支持枠間のエツチング抜きをする部分を
狭くしていくと流体抵抗が増し、簡単に空気ダン
ピングをかけることができる。このギヤツプは異
方性エツチング技術を使えば、たとえば5μｍく
らいまで狭くかつ正確にできる。即ち周波数特性
をこのギヤツプをコントロールすることによつて
自由に選ぶことが可能である。
の感度をカツトしたい場合には、本実施例の場合
可動部と支持枠間のエツチング抜きをする部分を
狭くしていくと流体抵抗が増し、簡単に空気ダン
ピングをかけることができる。このギヤツプは異
方性エツチング技術を使えば、たとえば5μｍく
らいまで狭くかつ正確にできる。即ち周波数特性
をこのギヤツプをコントロールすることによつて
自由に選ぶことが可能である。
〈効果〉
以上説明した本考案の効果をまとめると次のよ
うになる。
うになる。
(1) 可動部、フレクシヤ、支持体を一枚の基板よ
りフオトリソグラフイ技術、異方性エツチング
技術により一体に高精度に切出して形成でき、
対称性の優れた可動部を複雑な組立機構無しで
製作可能である。
りフオトリソグラフイ技術、異方性エツチング
技術により一体に高精度に切出して形成でき、
対称性の優れた可動部を複雑な組立機構無しで
製作可能である。
(2) 更に復元用コイルもスパツタ蒸着により可動
部に平面状に一体形成されており、測定すべき
加速度の感度軸方向の厚さを極めて薄くでき、
かつフレクシヤの曲りによる非対称性の影響は
極めて小さいので、感度軸以外の軸感度を極め
て小さいSN比の高い加速度計を実現できる。
部に平面状に一体形成されており、測定すべき
加速度の感度軸方向の厚さを極めて薄くでき、
かつフレクシヤの曲りによる非対称性の影響は
極めて小さいので、感度軸以外の軸感度を極め
て小さいSN比の高い加速度計を実現できる。
第１図は従来のサーボ加速度計の一例を示す構
成図、第２図は本考案の一実施例を示す要部の構
成図、第３図は全体の組立構成図を示す。 １１……固定電極、１２……可動部、１３……
支持枠、１４……可動電極、１５a，１５b，１５
ｃ……フレクシヤ、１９……復元用コイル。
成図、第２図は本考案の一実施例を示す要部の構
成図、第３図は全体の組立構成図を示す。 １１……固定電極、１２……可動部、１３……
支持枠、１４……可動電極、１５a，１５b，１５
ｃ……フレクシヤ、１９……復元用コイル。
Claims (1)
- 電磁力を発生する復元用コイルと一体に形成さ
れた可動部の質量に対して測定すべき加速度が加
わつたときに生ずる力を上記可動部の変位により
検出して電気信号に変換し、この電気信号を電流
増幅して上記復元用コイルに供給して発生する電
磁力で上記力と平行させる構成のサーボ加速度計
において、上記可動部は単結晶基板にフオトリソ
グラフイとエツチングの技術を用いて支持枠、可
撓性フレクシヤと一体に形成され、一方の側に可
動電極を他方の側に復元用コイルを平面状に形成
するとともに固定電極と上記可動電極を対向させ
てスペーサを介して固着したことを特徴とするサ
ーボ加速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14718283U JPS6054969U (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | サ−ボ加速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14718283U JPS6054969U (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | サ−ボ加速度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6054969U JPS6054969U (ja) | 1985-04-17 |
| JPH0230783Y2 true JPH0230783Y2 (ja) | 1990-08-20 |
Family
ID=30327379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14718283U Granted JPS6054969U (ja) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | サ−ボ加速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6054969U (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7997136B2 (en) * | 2008-10-08 | 2011-08-16 | Honeywell International Inc. | MEMS force balance accelerometer |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5433735A (en) * | 1977-08-05 | 1979-03-12 | Shimadzu Corp | Recording system |
| JPS5431892A (en) * | 1977-08-12 | 1979-03-08 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Pneumatic pulse servo actuator |
-
1983
- 1983-09-22 JP JP14718283U patent/JPS6054969U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6054969U (ja) | 1985-04-17 |
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