JPH0285763A - 加速度センサ - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、弾性板に形成された片持梁の撓みに基づき
加速度を検出する加速度センサに関する。

（従来の技術） この種の加速度センサは、弾性板であるダイヤフラム板
に片持状に支持された片持梁が形成され、この片持梁の
支持部付近に歪ゲージ抵抗素子が設けられたもので、入
力加速度に対する歪ゲージ抵抗素子の歪に基づく抵抗値
変化により加速度を検出するようにしている。この場合
、ダイヤフラム板の姿勢を安定させ、あるいは熱的特性
を良好にするといった目的から、金属あるいは樹脂から
なるホルダでダイヤフラム板の両面を挟み込む必要があ
る。

第１１図はこのような加速度センサをケース１内に収納
固定した状態を示している。この加速度センナのダイヤ
フラム板３は、第１２図に示すように長方形状のものに
、図中で縦方向に２本のスリット５を形成して片持梁７
を形成しである。片持梁７の基部側には矩形状の透孔８
を形成して、２箇所の支持部９，１１にて片持梁７を支
持し、この支持部９，１１付近にそれぞれ歪ゲージ１３
を設けである。一方、片持梁７の先端側両面には錘１５
が設けられている。

歪ゲージ１３は、第１４図に示すように樹脂からなるゲ
ージベース１７上に金属箔あるいは金属線、半導体等か
らなる歪受感部であるグリッド１９と、グリッド１９か
らの引き出し線２１と、電極２３とから構成されている
。そして、引き出し線２１を境にしてグリッド１９側を
片持梁７の支持部９，１１上に、電極２３側をダイヤフ
ラム板３の本体側にそれぞれ配置して、歪ゲージ１３を
ダイヤフラム板３に接着等により装着する。

ダイヤフラム板３の両面を挟み込む１対のホルダ２５は
、片持梁７．スリット５及びスリット５の近辺を除く部
位のみを挟むようにコテ状に形成され、ねじ２７及びナ
ツト２８によりダイヤフラム板３を挟持固定する。

第１５図及び第１６図に示すものは、支持部９゜１１０
ホルダ２５ｆｌｌｌｌにグリッド１つを、鍾１５側に電
極２３を配置して構成したものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような加速度ヒンサにおける片持梁７の
歪εは、第１７図の片持＠７の模式図において、 ε−３ＷＸ　／ｌ）　Ｅｈ　２ Ｗ：片持梁の重心。

×　：重心Ｗから歪の発生する任意の点Ｐまで□の距離
。

ｂ：支持部の幅。

［：片持梁のヤング率 ｈ　：片持梁の厚さ と表わされる。

この式かられかるように、歪εは同一の加速度を受けて
も片持梁７の固定端（第１２図のへ端面）に近付く程大
きくなる。したがって、片持梁７上に歪ゲージ１３を装
着する場合には、グリッド１９をなるべく固定端に近い
位置にすることが望ましい。

どころが、上記固定端付近はホルダ２５により挟まれて
いるため、ホルダ締結時の歪がグリッド１９に伝わり、
入力加速度に対する歪にこのホルダ締結時の歪が加わり
、また無負荷時にも歪が発生することになる等、検出特
性が悪化するという問題がある。

これを防ぐため、第１８図に示すようにホルダ２５全体
を歪ゲージ１３から離すと、片持梁７の支持部９，１１
に応力が集中しにくくなるので、機械的なヒステリシス
やクリープ現象が発生しやすくなる。

そこでこの発明は、入力加速度に対する歪を効率よく歪
ゲージに伝達させるようにし、また機械的ヒステリシス
やクリープ現象の発生を抑えた上で、ホルダ締結時の歪
が歪ゲージに伝わらないようにすることを目的としてい
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前述した課題を解決するためにこの発明は、弾性板に片
持梁が形成され、この片持梁の支持部付近に歪検出手段
が設けられ、前記弾性板がホルダにより両面から挟持さ
れた加速度ヒンサにおいて、前記ホルダの歪検出手段周
囲に切欠を設け、歪検出手段とホルダとの間に所定の間
隔を形成したものである。

（作用） ホルダに切欠を設けることによってホルダと歪検出手段
との間に所定の間隔が形成される。これにより、ホルダ
締結時に発生する弾性板の歪は、歪検出手段へ伝わりに
くいものとなる。

（実施例） 以下、第１図ないし第１０図に基づきこの発明の詳細な
説明する。

第１図ないし第３図に示す実施例は、ケース３１内の取
付面３３上に、弾性板としてのダイヤフラム板３５を挟
持する１対のホルダ３７をねじ３９により固定したもの
で、このホルダ３７の収納空間４１には、片持梁４３の
撮動減衰効果を図るためのシリコンオイルが封入されて
いる。

片持梁４３は、従来例同様先端側に錘４４が取付けられ
る一方、２ｍ所の支持部４５．４７により片持状に支持
され、この支持部４５．４７付近に歪検出手段としての
歪ゲージ４９が設けられている。歪ゲージ４９の歪受感
部であるグリッド５１はホルダ３７の端面５３上付近に
配置され、電極５５はホルダ３７に挟まれている。そし
て、グリッド５１付近のホルダ３７端面５３には切欠５
７が形成されている（電橋５５部分についてホルダ３７
に切欠を設けても良い）。

なお、第２図中の符号５９にて示すものは回路基板で、
回路基板５９に実装されたターミナル６１が、ダイヤフ
ラム板３５上の配線パターン等を介して７１！＄４５５
側に接続されている。

このような構成の加速度センサは、ホルダ３７に切欠５
７を形成することで、ホルダ３７をグリッド５１から離
すことができ、これによりホルダ３７締結時に発生する
ダイヤフラム板３５の歪がグリッド５１に伝わりにくく
なる。この結果、無負荷時でのグリッド５１の歪の発生
が抑制され、加速度センサとしての検出特性が向上する
。

グリッド５１は支持部４５．４７の固定端側近くに設け
られているので、片持梁４３の歪を効率よく受けること
ができ、また、ホルダ３７全体をグリッド５１から離し
ていないので、片持梁４３の支持部４５．４７に応力が
集中しやすくなり、片持梁４３の機械的なヒステリシス
やクリープ現象を防止できる。

第４図及び第５図は上記実施例の変形例で、歪ゲージ４
９を、グリッド５１が支持部４５．４７の固定端側に、
′ｔｆｉ極５５が錘４４側にそれぞれ位置するよう片持
梁４３の支持部４５．４７付近に装着したものである。

この場合も、グリッド５１付近のホルダ３７の端面５３
に切欠５７を設けであるので、前述の実施例と同様の効
果を奏する。

ホルダ３７とダイヤフラム板３５との相ｎの接触面を、
例えばサンドブラスト法により強制的に一定の面粗さと
なるよう加工することで、両者の接合面を拡大して示し
た第６図に示すように、ねじ３９の締結時に両者の四部
と凸部とが相ｎに噛み合うため、面方向のずれに対して
強くなる。この結果、単にねじ止めした場合や接着剤使
用に比べて、雨音が強固に固定でき、無負荷時での歪ゲ
ージの歪の発生をより一層低減させることができる。

第７図は第６図のホルダ３７とダイヤフラム３５との接
触面に形成した而粗さを接着剤の流動可能な粗さにして
、両者間に接着剤を充填したちので、これにより負荷時
での歪ゲージの歪が更に低減する。

また、第１図及び第２図に示したケース３１を被測定物
に固定する場合、ケース３１の製造時のばらつき等によ
り、ダイヤフラム板と被測定物の取付面とを完全に平行
にすることは難しい。このため、ダイヤフラム板と被測
定物の取付面との間で角度誤差が生じ、加速度センサと
しての直線性や他軸感度特性が悪化する恐れがある。

このため、第８図ないし第１０図に示す実施例では、ダ
イヤフラム板７１の面角度を調整可能にしている。ダイ
ヤフラム板７１が収納されたケース７３は、その取付フ
ランジ７５を介してねじ７７により被測定物７９の取付
面８０に取付けられている。ダイヤフラム板７１は、３
つのねじ８１によりケース７３内の取付面８３に取付け
られており、このダイヤフラム板７１は第１０図に示す
ように円板状を呈しており、そのほぼ中央部に片持梁８
３が支持部８５にて片持状に支持されている。片持梁８
３の先端側には錘８７が、支持部８５上には歪ゲージ８
９がそれぞれ設けられている。

ダイヤフラム板７１を固定するねじ８１には、第９図に
示すように、ナツト９１がねじ込まれており、このナツ
ト９１とねじ８１の頭部との間にダイヤフラム板７１が
挾まれている。ねじ８１の直径はダイヤフラム板７１の
ねじ挿入孔９３の直径よりわずかに小さく、ねじ８１は
ダイヤフラム板７１に対し自由に回転可能となっている
。したがって、ねじ８１を回転させることで、ダイヤフ
ラム板７１は取付面８３に対して接近離反し、これによ
ってダイヤフラム板７１の面角度が調整可能となる。

面角度の調整は、例えば次のようにして行う。

被測定物７９の取付面８０を鉛直方向と平行になるよう
に設定し、このときダイヤフラム板７１が鉛直方向と平
行になったとき片持梁８３の自重による撓みが最小とな
り、センサ出力も最小となる。

したがって、この状態でねじ８１を回転させて、センサ
出力が最小となる状態を求めれば、ダイヤフラム板７１
の被測定物７９の取付面８０に対する平行度が高精度で
調整できる。調整後は、ねじ８１の緩み等によるダイヤ
フラム板７１の移動を防止するため、例えばロックペイ
ント８５によりねじ８１をロックすることが望ましい。

他の調整方法としては、ダイヤフラム板７１に被測定物
７９の取付面８０と垂直方向に光を当て、その反射光量
が最大となる点を求めるようにしてもよい。

このようにしてダイヤフラム板７１と被測定物７９の取
付面８０とを＾精度に平行に調整できるので、ケース７
３に製造時のばらつきがあっても、入力加速度がダイヤ
フラム板７１の片持深にほとんどロスなく作用し、加速
度センサとしての直線性や他軸感度特性が向上、する。

［発明の効果１ 以上説明してきたようにこの発明によれば、弾性板を挟
持するホルダの歪検出手段周囲に切欠を設けて歪検出手
段とホルダとの間に所定の間隔を形成し、ホルダ締結時
の歪が歪検出手段に伝わりにくいようにしたため、無負
荷時での歪検出手段における歪の発生を抑制でき、加速
センサとしての検出特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の平面図、第２図は第１図
の■−■断面図、第３図は第１図中のホルダの平面図、
第４図は第１図の実施例の変形例を示す平面図、第５図
は第４図のＶ−■断面図、第６図及び第７図はそれぞれ
催の実施例のホルダとダイ１７フラム板との接合面を示
す拡大された断面図、第８図は更に他の実施例を示す縦
断面図、第９図は第８図の要部の拡大された断面図、第
１０図は第８図中のダイヤフラム板の斜視図、第１１図
は従来例を示す斜視図、第１２図は第１１図中のホルダ
に挟持されたダイヤフラム板の平面図、第１３図は第１
２図のＸｌ１ｌ−ＸＩＩ［断面図、第１４図は第１２図
中の歪ゲージの拡大された平面図、第１５図は他の従来
例を示す平面図、第１６図は第１５図のＸ　ＶＩ　−Ｘ
　Ｖ（断面図、第１７図は片持梁の模式図、第１８図は
更に他の従来例を示す平面図である。 ３５・・・ダイ１フラム板（弾性板） ３７・・・ホルダ　　　４３・・・片持梁４５．４７・
・・支持部 ４９・・・歪ゲージ（歪検出手段） ５７・・・切欠 代理人　弁理士　　　三　好　　保　男稟　１　図 業２図 第３図 第４図　　　　　　　　第５図 第１０図 第１１図 八ｍ 第１２図　　　　　　　　第１３図 第１５図　　　　　　第１６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　弾性板に片持梁が形成され、この片持梁の支持部付近
   に歪検出手段が設けられ、前記弾性板がホルダにより両
   面から挟持された加速度センサにおいて、前記ホルダの
   歪検出手段周囲に切欠を設け、歪検出手段とホルダとの
   間に所定の間隔を形成したことを特徴とする加速度セン
   サ。