JPH0443792Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、片持ばりを用いた振動式による変位
センサに係り、特にその構成を簡略すると共に精
度の向上を図つた振動式変位センサに関する。

＜従来の技術＞ 第３図により電空ポジシヨナに適用した従来技
術の一例を説明する。Ａは電空ポジシヨナに結合
した振動式変位センサーの縦断面図、Ｂはセンサ
ー部分の平面図を示す。１はパイロツト弁からの
空気圧信号Ａで駆動される操作バルブ、２はバル
ブステム、３はバルブステムの変位を取り出すレ
バーで、一端が支点４で回動可能に固定され、他
端がバルブステム２に取り付けられたクランプピ
ン２０１に係合し、バルブステム２の上下方向の
変位を矢印Ｂで示す回転変位に変換する。

５は弾性材で構成された片持梁で、一端側５０
１がボルト６，６′により支持材７に固定され、
他端側５０２に形成されたピン８とレバー３の途
中に形成されたピン９との間が変位−力変換手段
を構成するつる巻きバネ１０で結合されており、
このつる巻きバネ１０を介してレバー３の変位ｘ
が片持梁５と直角方向の力Ｆに変換されて片持梁
５の他端側に与えられる。

５０３は片持梁の固定部の近傍に形成された薄
板状の振動部であり、貫通穴５０４の長手方向の
直径部分にエツチング処理等の方法で実現され
る。

１１，１２は振動部５０３の両端部に接着され
た一対の圧電素子であり、１１に発生する電圧が
増幅器１３の入力部に与えられ、増幅器１３の出
力が正帰還となる極性で圧電素子１２に与えられ
る正帰還ループが形成されて、振動部５０３に固
有の定数で決まる周波数ｆの振動が連続的に発生
し、この振動は増幅器１３の出力部より電気信号
としてとり出すことができる。振動周波数を決定
する固有の定数は、片持梁５に加わる張力Ｔによ
つて変化するので、力Ｆにより張力変化を振動周
波数ｆの変化として検出でき、従つて変位ｘを振
動周波数ｆに関連づけることができる。

入力変位ｘと張力Ｔとは比例するが、張力Ｔと
振動周波数ｆは比例関係とならず、次のようにな
る。

Ｔ＝Kx (1) ｆ＝Ｐ・√１＋ (2) ここで、Ｋ，Ｐ，Ｑは振動部の寸法、物性によ
り定まる定数である。(1)、(2)式よりｆとｘとの関
係は、Ｒ＝KQとおくと、 ｆ＝Ｐ・√１＋ (3) となり、変位ｘと振動周波数ｆは非直線関係とな
る。

＜考案が解決しようとする問題点＞ しかしながら、この様な従来の振動式変位セン
サは変位を力に変換する際につる巻きばねを使用
しているので、外部振動に対して応答しやすく、
また部品点数も多くなるという問題がある。

＜問題点を解決するための手段＞ この考案は、以上の問題点を解決するため、一
端が固定された片持ばりの固定部の近傍に形成さ
れた振動部と、この振動部の両端に固定された一
対の圧電素子と、これ等の圧電素子が入力端と出
力端に接続されて発振回路を形成する増幅手段
と、片持ばりの一部に形成された板ばね部と、こ
の板ばね部に変位を与えるカム機構とからなり変
位に対応した出力を増幅手段から取り出すように
構成したものである。

＜作用＞ この様に本考案はカム機構を介して片持ばりに
変位を与え、これにより板ばね部に生じた張力に
対応した振動周波数を出力するようにしたので、
片持ばりの一部で板ばねが兼用でき、しかも外部
振動に対して強い振動式変位センサとすることが
できる。

＜実施例＞ 以下、本考案の実施例について図面に基づき説
明する。第１図は本考案の一実施例を示す構成図
である。尚、従来技術と同一の機能を有する部分
には同一の符号を付し適宜にその説明を省略す
る。

１４はＬ字状に形成されたレバーであり、この
Ｌ字状の一辺の先端部１４１はクランプピン２０
１に回動可能なように係合され、他端部１４２は
支点４で回動可能なように固定されている。Ｌ字
状の他辺の先端部には円弧状のカム１４３が形成
されている。

片持ばり１５は弾性材で構成されており、端部
１５１がボルト６，６′で支持材７に固定され、
他方の端部１５２はレバー１４のカム１４３によ
り押圧されている。１５３は片持ばり１５の端部
１５１の近傍に形成された薄板状の振動部であ
り、貫通穴１５４の長手方向の直径部分にエツチ
ング処理などによりブリツジ状に形成されてい
る。振動部１５３の両端には圧電素子１１，１２
が接着等により固定され、増幅器１３と共に発振
回路を構成している。振動部１５３の右方には溝
１５３を作り板ばね部１５６が形成されカム１４
３による片持ばり１５の端部１５２の変位Ｙを力
Ｆに変換している。

以上の構成により、バルブステム２の上下方向
の移動によりレバー１４が支点４を中心として矢
印Ｂで示す回転変位に変換され、これによりカム
１４３に上下方向の変位Ｙが生じる。変位Ｙによ
り片持ばり１５の端部１５２が変形し板ばね部１
５６で力Ｆに変換される。この力Ｆにより振動部
１５３の張力が変化することにより固有振動数ｆ
が変わる。これによりバルブステム２の変位に対
応した固有振動数ｆの変化が得られる。

第２図は本考案の他の実施例を示す構成図であ
る。第１図に示す実施例では通常のカムを使用し
て回転変位Ｂを変位Ｙに変換しているが、カム１
４３と片持ばり１５の端部１５２がすり合わされ
るのであまり好ましくない。第２図に示す実施例
では偏心軸ｌを有する偏心カム１６とその先端に
取り付けたベアリング１７の回転を利用すること
により片持ばり１５の端部１５２の摩耗を少なく
することができるようにしたものである。

＜考案の効果＞ 以上、実施例と共に具体的に説明した様に本考
案によれば、片持ばり部に直接変位を与えるので
変位／力変換機構部と力／周波数変換機構部とを
１体化でき、部品を少なくできる上にカム機構を
採用したので変位と周波数変化との関数関係を任
意に設定できる。更に、板ばね部が片持ばりの端
部を介してカムと接触しているので外部からの振
動が従来のつる巻きバネに比べて伝わりにくい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す構成図、第２
図は本考案の他の実施例を示す構成図、第３図は
従来の振動式変位センサの構成を示す構成図であ
る。 １……操作バルブ、２……バルブステム、５，
１５……片持ばり、７……支持材、１０……つる
巻きバネ、１１，１２……圧電素子、１３……増
幅器、１４……レバー、１６……偏心カム、１７
……ベアリング、１４３……カム、１５３……振
動部、１５６……板ばね部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端が固定された片持ばりの固定部の近傍に形
   成された振動部と、この振動部の両端に固定され
   た一対の圧電素子と、これ等の圧電素子が入力端
   と出力端に接続されて発振回路を形成する増幅手
   段と、前記片持ばりの一部に形成された板ばね部
   と、この板ばね部に変位を与えるカム機構とから
   なり前記変位に対応した出力を前記増幅手段から
   取り出すことを特徴とする振動式変位センサ。