JPH06201721A - 圧電型振動センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ｚ軸方向における検出精度を向上させる。 【構成】 台座２１上に膜状圧電体２６および荷重体２
５を積層した構造を有する。圧電体２６と、該圧電体２
６の一方の面全体にわたって配された第一の電極２９
と、該第一の電極２９に対する電位差を検出するととも
に、圧電体２６の他方の面に配された第二の電極３１と
を有する。該第二の電極３１は、ｘ軸上に一対配され、
互いに点対称に配された一対のｘ軸用分割電極３３と、
該ｘ軸用分割電極と同一面積に形成され、ｙ軸上に互い
に点対称に配された一対のｙ軸用分割電極３４と、その
中心が圧電体２６の中心に位置されたｚ軸用電極３５と
から構成する。該ｚ軸用電極３５の面積を、各分割電極
３３、３４の一つに対して、１〜１０倍の面積に形成す
る。 【効果】 クロストークを低い値に抑さえ、ｚ軸方向の
検出精度を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電型振動センサにか
かり、特に、一つのセンサによってｘ軸方向、ｙ軸方
向、ｚ軸方向、これら三次元方向の振動を検出できる圧
電型振動センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、圧電型振動センサは、一方向の
振動のみを検出するようになっており、その他の方向の
振動は検出できない構造となっている。振動は方向と大
きさとを持つものであり、振動センサとしてはその両方
を評価できることが望ましい。そこで、従来の振動セン
サは、すべての振動を評価するため、図４に示すよう
に、少なくとも三つのセンサ１、２、３をその主感度軸
が互いに直交するように組み合わせた構造とするか、検
知部を三つ互いに直交するように組み込む必要があっ
た。このような振動センサによると、きわめて複雑な構
造となり、コスト的に高くなるとともに、大きなスペー
スが必要になり、また、汎用性に欠ける欠点がある。

【０００３】そこで提案された振動センサは、図５に示
すように、台座上に取り付けられた一枚の圧電体５と、
この圧電体５の上面に固定された荷重体（図示略）と、
圧電体５の裏面に設けられた第一の電極６と、圧電体５
の表面に設けられた第二の電極４とを有する構成に考え
られている。第一の電極６は、圧電体６の裏面全面にわ
たって設けられている。第二の電極４は、圧電体５の表
面に分割形成されており、圧電体５の表面に直交し、該
圧電体５のほぼ中心を通る直線をｚ軸とし、該ｚ軸に垂
直な互いに直交する二本の直線をそれぞれｘ軸、ｙ軸と
したとき、ｚ軸方向の変位を検知するｚ軸用電極７と、
ｘ軸方向の変位を検知するｘ軸用電極８、９と、ｙ軸方
向の変位を検知するｙ軸用電極１０、１１とから構成に
されている。

【０００４】ｚ軸用電極７は、ｚ軸を中心とするほぼ点
対称な形状に形成されている。ｘ軸用電極８、９は、ｚ
軸用電極７の周囲に形成され、ｙ軸に関して互いに線対
称な位置に、かつ同一形状に一対形成されている。ｙ軸
用電極１０、１１は、ｚ軸用電極７の周囲に形成され、
ｘ軸に関して互いに線対称な位置に、かつ同一形状に一
対形成されている。この振動センサは、その重心が圧電
体５の表面の中心を通る軸線上に位置された構成にされ
ている。

【０００５】このような振動センサでは、図６に示すよ
うに、振動のｚ軸方向の成分は第一の電極６とｚ軸用電
極７との間に生じる電位差Ｖｚに基づいて測定される。
振動のｘ軸方向の成分は、一方のｘ軸用電極８及び第一
の電極６の間に生じる電位差と、他方のｘ軸用電極９及
び第一の電極６の間に生じる電位差との電位差Ｖｘに基
づいて測定される。振動のｙ軸方向の成分は、一方のｙ
軸用電極１０及び第一の電極６の間に生じる電位差と、
他方のｙ軸用電極１１及び第一の電極６の間に生じる電
位差との差Ｖｙに基づいて測定される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ｚ軸用
電極７、ｘ軸用電極８、９、ｙ軸用電極１０、１１は圧
電体５の表面を正方形状に九等分した面積にそれぞれ形
成され、この圧電体５の中心にｚ軸用電極７が配され、
このｚ軸用電極７を挟む位置にｘ軸用電極８、９とｙ軸
用電極１０、１１とを配する構成に考えられている。こ
のため、荷重体の位置がずれ、図７に示すように、振動
センサの重心が圧電体５の中心からずれる場合、正方形
状のｚ軸用電極７の一辺の長さに対する振動センサの重
心の位置ずれの長さの割合が大きくなり、ｚ軸用電極７
と第一の電極６とに挟まれた圧電体５の圧力分布が変わ
る。

【０００７】すなわち、振動センサの重心の位置が該振
動センサの中心から少しずれても、スパンの小さいｚ軸
用電極７にあっては、ｚ軸方向における圧電体５に応力
の不均衡が生じる。このため、ｘ軸方向、又はｙ軸方向
に加振されたときに、加振方向におけるｚ軸用電極７の
スパンが小さいため、ｚ軸用電極７のスパンに対する振
動センサの位置ずれの長さの割合が大きくなり、ｚ軸方
向の成分が出力され、振動センサはｚ軸方向の成分を検
出するから、ｚ軸方向における振動センサの検出精度が
低下する。

【０００８】本発明は前記課題を有効に解決するもの
で、ｚ軸方向における検出精度を向上させた圧電型振動
センサを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の圧電型振
動センサは、台座上に膜状圧電体および荷重体を積層し
た構造を有する圧電型振動センサであって、前記圧電体
と、該圧電体の一方の面全体にわたって配された第一の
電極と、前記圧電体の他方の面に配され、前記第一の電
極に対する電位差を検出する第二の電極とを有する構成
にされ、該第二の電極は、前記圧電体の他方の面の中心
を交点として直交する二本の直線をｘ軸、ｙ軸としたと
き、ｘ軸上に一対配され、前記交点に対して点対称に配
された一対のｘ軸用分割電極と、ｙ軸上に一対配され、
前記交点に対して点対称に配された一対のｙ軸用分割電
極と、その中心が前記交点に位置されたｚ軸用電極とか
ら構成され、前記ｘ軸用分割電極とｙ軸用分割電極と
は、同一面積に形成されるとともに、前記交点から等間
隔をあけてｚ軸用電極の周囲に配置され、該ｚ軸用電極
は、前記ｘ軸用又はｙ軸用分割電極の一つに対して、１
〜１０倍の面積に形成されていることを特徴とするもの
である。

【００１０】請求項２記載の圧電型振動センサは、台座
上に膜状圧電体および荷重体を積層した構造を有する圧
電型振動センサであって、前記圧電体と、該圧電体の一
方の面全体にわたって配された第一の電極と、前記圧電
体の他方の面に配され、前記第一の電極に対する電位差
を検出する第二の電極とを有する構成にされ、該第二の
電極は、前記圧電体の他方の面の中心を交点として直交
する二本の直線をｘ軸、ｙ軸としたとき、ｘ軸上に一対
配され、前記交点に対して点対称に配された一対のｘ軸
用分割電極と、ｙ軸上に一対配され、前記交点に対して
点対称に配された一対のｙ軸用分割電極と、これらｘ軸
用分割電極とｙ軸用分割電極との周囲に配設されたｚ軸
用電極とから構成され、前記ｘ軸用分割電極とｙ軸用分
割電極とは、同一面積に形成されるとともに、前記交点
の周囲に配置され、前記ｚ軸用電極は、前記ｘ軸用又は
ｙ軸用分割電極の一つに対して、０．１２５〜２．５倍
の面積に形成されていることを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】請求項１記載の圧電型振動センサでは、振動が
膜状圧電体に伝達されたときに、この圧電体に電荷が生
ずる。この圧電体の電荷は第一の電極と第二の電極との
電位差を検出することにより、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の三次
元方向の振動がそれぞれ検出される。このときに、圧電
体の一方の面全体にわたって第一の電極が設けられてい
るから、一対のｘ軸用分割電極に生じた電位差によりｘ
軸方向の振動が検出され、一対のｙ軸用分割電極に生じ
た電位差によりｙ軸方向の振動が検出され、第一の電極
とｚ軸用電極との電位差によりｚ軸方向の振動が検出さ
れる。

【００１２】なお、ｚ軸用電極は、該ｚ軸用電極の周囲
に配置されたｘ軸用又はｙ軸用分割電極の一つに対して
１倍以下の面積であると、圧電型振動センサの重心の位
置が圧電体の中心の位置からずれたときに、ｚ軸用電極
のスパンに対する圧電型振動センサの重心の位置ずれの
長さの割合が大きくなり、ｘ軸又はｙ軸方向の振動に対
して電位差を検出するので好ましくない。一方、ｚ軸用
電極の面積をｘ軸用又はｙ軸用分割電極の一つに対して
１０倍より大きく形成すると、ｘ軸用又はｙ軸用分割電
極の面積が小さく形成され、ｘ軸用又はｙ軸用分割電極
のスパンに対する圧電型振動センサの重心の位置ずれの
長さの割合が大きくなり、圧電型振動センサの重心の位
置が圧電体の中心の位置からずれたときに、ｘ軸用分割
電極はｙ軸方向の振動を相殺できず、ｙ軸用分割電極は
ｘ軸方向の振動を相殺できないので好ましくない。

【００１３】請求項２記載の圧電型振動センサでは、振
動が膜状圧電体に伝達されたときに、この圧電体に生ず
る電荷を第一の電極と第二の電極とで検出することによ
り、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の三次元方向の振動がそれぞれ検
出される。このときに、ｘ軸方向の振動は一対のｘ軸用
分割電極で検出され、ｙ軸方向の振動は一対のｙ軸用分
割電極で検出され、ｚ軸方向の振動はｚ軸用電極で検出
される。ｘ軸用分割電極とｙ軸用分割電極とは、同一面
積に形成されるとともに、交点の周囲に配置され、ｚ軸
用電極は、ｘ軸用分割電極とｙ軸用分割電極との周囲に
配設されているから、第二の電極は圧電体の他方の面全
体にわたって配される。

【００１４】なお、ｚ軸用電極の面積をｘ軸用又はｙ軸
用分割電極の一つに対して０．１２５倍以下に形成する
と、ｚ軸用電極のスパンに対する圧電型振動センサの重
心の位置ずれの長さの割合が大きくなり、圧電型振動セ
ンサの重心の位置が圧電体の中心の位置からずれたとき
に、ｘ軸又はｙ軸方向の振動に対してｚ軸用電極は電位
差を検出するので好ましくない。一方、ｚ軸用電極の面
積をｘ軸用又はｙ軸用分割電極の一つに対して２．５倍
より大きく形成すると、ｘ軸用又はｙ軸用分割電極の面
積が小さく形成され、ｘ軸用又はｙ軸用分割電極のスパ
ンに対する圧電型振動センサの重心の位置ずれの長さの
割合が大きくなり、圧電型振動センサの重心の位置が圧
電体の中心の位置からずれたときに、ｘ軸用分割電極は
ｙ軸方向の振動を相殺できず、ｙ軸用分割電極はｘ軸方
向の振動を相殺できないので好ましくない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の圧電型振動センサの第一実施
例について、図１ないし図２を参照しながら説明する。
図１に示すように、符号２０は圧電型振動センサであ
り、この圧電型振動センサ２０は、被測定物に剛に取り
付けられる台座２１と、この台座２１上に積み重ねられ
たセンサ本体２２と、このセンサ本体２２の上部に積み
重ねられたスペーサ２３と、このスペーサ２３の上面に
積み重ねられた荷重体２５とを有する構成にされてい
る。前記センサ本体２２は、台座２１の振動を検知する
膜状圧電体２６と、この圧電体２６の表裏面にそれぞれ
配され、該圧電体２６を挟持する第一の基板２７、第二
の基板２８とを有し、これら第一の基板２７、圧電体２
６、第二の基板２８から三層構造に構成されている。

【００１６】第一の基板２７は、エポキシ樹脂にガラス
繊維を含浸させたガラス繊維強化エポキシ樹脂等の繊維
強化樹脂（ＦＲＰ）からなる基板本体と、この基板本体
の表裏面全体にわたって銅メッキ等により設けられた第
一の電極２９とを有する構成にされている。なお、第一
の電極２９を基板本体の表裏面全体にわたって形成した
が、少なくとも圧電体２６の表面（一方の面）に対向す
る面全体にわたって設けてあればよい。

【００１７】第二の基板２８は、繊維強化樹脂（ＦＲ
Ｐ）からなる基板本体３０と、この基板本体３０の表面
に設けられ、圧電体２６の裏面（他方の面）に対向する
面全体にわたって設けられた第二の電極３１とを有する
構成にされている。この第二の電極３１は、図２に示す
ように、圧電体２６の裏面の中心を交点として、この圧
電体２６の裏面に直交し、前記交点を通る直線をｚ軸と
し、該ｚ軸に垂直な互いに直交する二本の直線をそれぞ
れｘ軸、ｙ軸としたとき、ｘ軸上に一対配され、前記ｚ
軸上の一点（略交点）に対して点対称に配された一対の
ｘ軸用分割電極３３と、ｙ軸上に一対配され、前記ｚ軸
上の一点（略交点）に対して点対称に配された一対のｙ
軸用分割電極３４と、その中心が前記交点に位置された
ｚ軸用電極３５とから構成されている。

【００１８】すなわち、ｚ軸用電極３５は圧電体２６の
裏面の中央部に正方形状に配され、このｚ軸用電極３５
をまたぐｘ軸上にｘ軸用分割電極３３が配され、ｚ軸用
電極３５をまたぐｙ軸上にｙ軸用分割電極３４が配され
ている。これらｘ軸用分割電極３３とｙ軸用分割電極３
４とは、略同一の長方形状に形成されているとともに、
交点から均等間隔をあけてｚ軸用電極３５の周囲に配置
されている。ｘ軸用分割電極３３は、交点を対称点とし
て互いに点対称となるｘ軸上に一対配置されている。ｙ
軸用分割電極３４は、交点を対称点として互いに点対称
となるｙ軸上に一対配置されている。ｚ軸用電極３５
は、ｘ軸用分割電極３３又はｙ軸用分割電極３４の一つ
に対して、４倍の面積に形成されている。これらｘ軸用
分割電極３３、ｙ軸用分割電極３４、ｚ軸用電極３５
は、外部に接続される電線（図示略）にそれぞれ接続さ
れている。

【００１９】台座２１としては、繊維強化樹脂（ＦＲ
Ｐ）等の充分な剛性を有する材料からなるものが好まし
い。膜状圧電体２６としては、ポリフッ化ビニリデン、
ポリフッ化ビニル、テトラフルオロエチレンとトリフル
オロエチレンとの共重合体等の合成樹脂製圧電材料や、
チタン酸金属塩、ジルコン酸金属塩等のペロブスカイト
構造をもつセラミックス製圧電材料を使用することがで
きる。

【００２０】スペーサ２３は、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）
等の充分な剛性を有する材料からなり、圧電体２６上の
荷重の重心を圧電体２６の対称点から離すことにより、
圧電体２６の平面内に規定されるｘ軸方向及びｙ軸方向
の振動成分を高いＳ／Ｎ比とともに得ることができる。
すなわち、繊維強化樹脂等の比重の小さな材料からなる
スペーサ２３が荷重体２５の一部を構成させ、圧電体２
６に遠い方の荷重体２５を真ちゅう等の比重の大きな材
料で構成することが好ましい。

【００２１】荷重体２５は、その重心が圧電体２６の交
点を通るｚ軸線上に配置され、スペーサ２３の上面に接
着剤等で固定されている。この荷重体２５に、タングス
テン、真ちゅう等の比重の大きな材料を使用することに
より、荷重体２５を小型化できる。

【００２２】このような圧電型振動センサでは、台座２
１に振動が伝達されたときに、圧電体２６が変位し、こ
の圧電体２６に応力が生じ、この圧電体２６の表面に電
荷が生じる。この圧電体２６の電荷を第二の電極３１で
検出することにより、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の三次元方向の
振動が検出される。このときに、一対のｘ軸用分割電極
３３の電位差を検出することにより、ｘ軸方向の振動が
検出され、一対のｙ軸用分割電極３４の電位差を検出す
ることにより、ｙ軸方向の振動が検出され、第一の電極
とｚ軸用電極３５との電位差を検出することにより、ｚ
軸方向の振動が検出される。

【００２３】このような圧電型振動センサによれば、第
一の基板２７と第二の基板２８とで挟持された圧電体２
６と、第一の基板２７の表裏面全体にわたって設けられ
た第一の電極２９と、圧電体２６の裏面に対向する第二
の基板２８の表面に設けられた第二の電極３１とを有す
るから、圧電体２６の表裏面に第一の電極２９と第二の
電極３１とが配される。このため、第一の電極２９と第
二の電極３１との電位差を検出することにより、振動が
検出される。ここで、第二の電極３１は、ｘ軸上に配さ
れた一対のｘ軸用分割電極３３と、ｙ軸上に配された一
対のｙ軸用分割電極３４と、その中心が圧電体２６の中
心に位置されたｚ軸用電極３５とから構成したから、第
一の電極２９とｚ軸用電極３５との間の電位差を検出す
ることにより、ｚ軸方向の振動が検出される。そして、
圧電体２６の表面全体にわたって第一の電極２９が対向
配設されているから、一対のｘ軸用分割電極３３の電位
差を検出することにより、ｘ軸方向の振動が検出され、
一対のｙ軸用分割電極３４の電位差を検出することによ
り、ｙ軸方向の振動が検出される。

【００２４】ｘ軸用分割電極３３とｙ軸用分割電極３４
とは、同一面積に形成されるとともに、圧電体２６の中
心から等間隔をあけてｚ軸用電極３５の周囲に配置さ
れ、このｚ軸用電極３５は、ｘ軸用分割電極３３又はｙ
軸用分割電極３４の一つに対して４倍の面積に形成され
ているから、ｘ軸又はｙ軸方向に振動したときに、ｚ軸
用電極３５のスパンに対する圧電型振動センサの重心の
位置ずれの長さの割合が小さくなり、ｚ軸用電極３５に
検出される出力の割合が低くなり、ｚ軸方向における振
動検出精度を向上できる。このため、ｚ軸方向における
荷重体２５の重心の位置が圧電型振動センサの重心の位
置から多少ずれ、ｘ軸方向又はｙ軸方向に振動した場合
にあっても、ｚ軸方向の振動検出成分が少なくなる。し
たがって、荷重体２５の重心の位置が多少ずれた場合に
あっても、ｚ軸方向の検出出力を小さくできることか
ら、荷重体２５を圧電体２６に固定するときに、荷重体
２５に高い位置決め精度が不要になり、圧電型振動セン
サの製造作業性を向上できる。

【００２５】すなわち、圧電型振動センサの製造におい
て、ｚ軸を主軸感度としたとき、ｘ・ｙ軸に加振したと
きにｚ軸に現われる出力の割合（以下、クロストークと
いう。）が５％以内になる圧電型振動センサを合格品と
すると、九等分された分割電極が設けられた従来の振動
センサと、本実施例の圧電型振動センサとをそれぞれ３
０個製造した結果を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】従来の合格率（比較例１）は４０％（１２
／３０）であるのに対して、本実施例（実施例１）の合
格率は９０％（２７／３０）であった。以上の結果から
明らかなように、圧電型振動センサの歩留まりが向上し
た。表１に示すように、比較例２では、ｘ軸用分割電極
３３又はｙ軸用分割電極３４の一つに対して、ｚ軸用電
極３５の１１倍の面積に形成したときに、合格率は２０
％（２／１０）であった。

【００２８】なお、前記実施例では、圧電体２６を正方
形状に形成したが、本願はこれに限定するものでなく、
正多角形若しくは円形でもよい。これら正多角形又は円
形の圧電体２６の中心を通る軸線上に荷重体２５の重心
の位置を配置するのが好ましい。そして、第一の基板２
７に第一の電極２９を設け、第二の基板２８に第二の電
極３１を設けたが、圧電体２６に直接第一の電極２９と
第二の電極とを設けてもよい。

【００２９】〈第二実施例〉本発明の圧電型振動センサ
の第二実施例について、図３を参照しながら説明する。
ここで、前記実施例と同一のもについては、同一符号を
用いて説明を簡略化し、各軸方向も同一とする。第二実
施例と第一実施例とは、図３に示すように、第二電極４
０の各電極の配置と、各電極の面積比とを異なる構成に
されている。すなわち、第二の電極４０は、ｘ軸上に一
対配され、前記交点に対して点対称に配された一対のｘ
軸用分割電極４１と、ｙ軸上に一対配され、交点に対し
て点対称に配された一対のｙ軸用分割電極４２と、これ
らｘ軸用分割電極４１とｙ軸用分割電極４２との周囲に
配設されたｚ軸用電極４３とから構成されている。

【００３０】ｘ軸用分割電極４１とｙ軸用分割電極４２
とは、同一面積の正方形状に形成されるとともに、これ
らの隅部をそれぞれ前記交点に位置させ、この交点の周
囲を四等分した位置に配置されている。ｚ軸用電極４３
は、ｘ軸用分割電極４１とｙ軸用分割電極４２とを囲む
位置に配設され、ｘ軸用分割電極４１又はｙ軸用分割電
極４２の一つに対して、略同一の面積に形成されてい
る。

【００３１】このような圧電型振動センサによれば、第
二の電極４０は、ｘ軸上に一対配され、前記交点に対し
て点対称に配された一対の正方形状ｘ軸用分割電極４１
と、ｙ軸上に一対配され、交点に対して点対称に配され
た一対の正方形状ｙ軸用分割電極４２と、これらｘ軸用
分割電極４１とｙ軸用分割電極４２との周囲に配設され
たｚ軸用電極４３とから構成したから、一対のｘ軸用分
割電極４１の電位差を検知することにより、ｘ軸方向の
振動が検知され、一対のｙ軸用分割電極４２の電位差を
検知することにより、ｙ軸方向の振動が検知され、第一
の電極２９とｚ軸用電極４３との電位差とを検知するこ
とにより、ｚ軸方向の振動が検出される。

【００３２】ｘ軸用分割電極４１とｙ軸用分割電極４２
とは、同一面積に形成されるとともに、前記交点の周囲
に配置され、前記ｚ軸用電極４３は、ｘ軸用分割電極４
１又はｙ軸用分割電極４２の一つに対して、一倍の面積
に形成したから、ｘ軸又はｙ軸方向に振動したときに、
大きな長さを有するｚ軸用電極４３に対する圧電型振動
センサの重心の位置ずれの長さの割合が小さくなり、ｘ
軸用分割電極４１又はｙ軸用分割電極４２のスパンに対
する圧電型振動センサの重心の位置ずれの長さの割合が
小さくなり、ｚ軸用電極４３に検出される出力の割合が
低くなり、ｚ軸方向における振動検出精度を向上でき
る。このため、ｚ軸方向における荷重体２５の重心の位
置が圧電型振動センサの重心の位置から多少ずれ、ｘ軸
方向又はｙ軸方向に振動した場合にあっても、ｚ軸方向
の検出成分が少なくなる。したがって、荷重体２５の重
心の位置が多少ずれた場合にあっても、ｚ軸方向の振動
検出出力を小さくできることから、荷重体２５を圧電体
２６に固定するときに、荷重体２５に高い位置決め精度
が不要になる。よって、圧電型振動センサの振動検出精
度を向上させることができるとともに、圧電型振動セン
サの製造作業性を向上でき、圧電型振動センサの製造に
おける歩留まりを向上させることができる。

【００３３】すなわち、圧電型振動センサの製造におい
て、クロストークが５％以内になる圧電型振動センサを
合格品とすると、第二実施例の圧電型振動センサを１０
個製造した結果を表２に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】従来の合格率（比較例１）は４０％（１２
／３０）であるのに対して、第二実施例（実施例２）の
合格率は８０％（８／１０）であった。以上の結果から
明らかなように、圧電型振動センサの歩留まりが向上し
た。表２に示すように、比較例３では、ｘ軸用分割電極
４１又はｙ軸用分割電極４２の一つに対してｚ軸用電極
４３の面積を２．６倍に形成したときに、合格率は３０
％（３／１０）であった。比較例４では、ｘ軸用分割電
極４１又はｙ軸用分割電極４２の一つに対してｚ軸用電
極４３の面積を０．１２５倍に形成したときに、合格率
は３０％（３／１０）であった。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電型振
動センサによれば、以下の効果を奏することができる。
請求項１記載の圧電型振動センサによれば、台座上に膜
状圧電体および荷重体を積層した構造を有する圧電型振
動センサであって、前記圧電体と、該圧電体の一方の面
全体にわたって配された第一の電極と、該前記圧電体の
他方の面に配され、前記第一の電極に対する電位差を検
出する第二の電極とを有する構成にしたから、第一の電
極と第二の電極との間の電位差を検出することにより、
振動が検出される。

【００３７】第二の電極は、前記圧電体の他方の面の中
心を交点として直交する二本の直線をｘ軸、ｙ軸とした
とき、ｘ軸上に一対配され、前記交点に対して点対称に
配された一対のｘ軸用分割電極と、ｙ軸上に一対配さ
れ、前記交点に対して点対称に配された一対のｙ軸用分
割電極と、その中心が前記交点に位置されたｚ軸用電極
とから構成したから、第一の電極とｚ軸用電極との間の
電位差を検出することにより、ｚ軸方向の振動が検出さ
れる。そして、圧電体の一方の面全体にわたって第一の
電極が設けられているから、一対のｘ軸用分割電極の電
位差を検出することにより、ｘ軸方向の振動が検出さ
れ、一対のｙ軸用分割電極の電位差を検出することによ
り、ｙ軸方向の振動が検出される。

【００３８】前記ｘ軸用分割電極とｙ軸用分割電極と
は、同一面積に形成されるとともに、前記交点から等間
隔をあけてｚ軸用電極の周囲に配置され、該ｚ軸用電極
は、前記ｘ軸用又はｙ軸用分割電極の一つに対して、１
〜１０倍の面積に形成されている構成にしたから、ｘ軸
又はｙ軸方向に振動したときに、ｚ軸用電極のスパンに
対する圧電型振動センサの重心の位置ずれの長さの割合
が小さくなり、ｚ軸用電極に検出される出力の割合が低
くなり、ｚ軸方向における振動検出精度を向上できる。
このため、ｚ軸方向における荷重体の重心の位置が圧電
型振動センサの重心の位置から多少ずれ、ｘ軸方向又は
ｙ軸方向に振動した場合にあっても、ｚ軸方向の検出成
分が少なくなる。したがって、圧電型振動センサにおけ
るｚ軸方向の検出精度を向上させることができ、圧電型
振動センサにおける振動検出精度を向上させることがで
きる。

【００３９】このうえ、荷重体の重心の位置が多少ずれ
た場合にあっても、ｚ軸方向の振動検出出力を小さくで
きることから、荷重体を圧電体に固定するときに、荷重
体に高い位置決め精度が不要になる。このため、圧電型
振動センサの製造作業性を向上でき、圧電型振動センサ
の製造における歩留まりを向上させることができる。

【００４０】請求項２記載の圧電型振動センサによれ
ば、台座上に膜状圧電体および荷重体を積層した構造を
有する圧電型振動センサであって、前記圧電体と、該圧
電体の一方の面全体にわたって配された第一の電極と、
前記圧電体の他方の面に配され、前記第一の電極に対す
る電位差を検出する第二の電極とを有する構成にしたか
ら、第一の電極と第二の電極との間の電位差を検出する
ことにより、振動が検出される。第二の電極は、前記圧
電体の他方の面の中心を交点として直交する二本の直線
をｘ軸、ｙ軸としたとき、ｘ軸上に一対配され、前記交
点に対して点対称に配された一対のｘ軸用分割電極と、
ｙ軸上に一対配され、前記交点に対して点対称に配され
た一対のｙ軸用分割電極と、これらｘ軸用分割電極とｙ
軸用分割電極との周囲に配設されたｚ軸用電極とから構
成したから、一対のｘ軸用分割電極の電位差と、一対の
ｙ軸用分割電極の電位差と、第一の電極とｚ軸用電極と
の電位差とを検知することにより、三次元方向の振動が
検出される。

【００４１】ｘ軸用分割電極とｙ軸用分割電極とは、同
一面積に形成されるとともに、前記交点の周囲に配置さ
れ、前記ｚ軸用電極は、前記ｘ軸用又はｙ軸用分割電極
の一つに対して、０．１２５〜２．５倍の面積に形成さ
れた構成にしたから、ｘ軸又はｙ軸方向に振動したとき
に、ｘ軸用又はｙ軸用分割電極のスパンに対する圧電型
振動センサの重心の位置ずれの長さの割合が小さくな
り、ｚ軸用電極に検出される出力の割合が低くなり、ｚ
軸方向における振動検出精度を向上できる。このため、
ｚ軸方向における荷重体の重心の位置が圧電型振動セン
サの重心の位置から多少ずれ、ｘ軸方向又はｙ軸方向に
振動した場合にあっても、ｚ軸方向の検出成分が少なく
なる。したがって、荷重体の重心の位置が多少ずれた場
合にあっても、ｚ軸方向の振動検出出力を小さくできる
ことから、荷重体を圧電体に固定するときに、荷重体に
高い位置決め精度が不要になる。よって、圧電型振動セ
ンサの振動検出精度を向上させることができるととも
に、圧電型振動センサの製造作業性を向上でき、圧電型
振動センサの製造における歩留まりを向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の圧電型振動センサを展開した状態を
示す斜視図である。

【図２】 図１の第二の電極を示す正面図である。

【図３】 図１の第二実施例を示す正面図である。

【図４】 従来の圧電型振動センサを示す斜視図であ
る。

【図５】 従来の圧電型振動センサの第二の例を示す図
であり、（ａ）は圧電体の振動の検知軸を示し、（ｂ）
は圧電体の斜視図である。

【図６】 図５の各電極間の出力電圧を示す回路図であ
る。

【図７】 荷重体の重心の位置がずれたときの圧電体を
示す正面図である。

【符号の説明】

２１…台座、２５…荷重体、２６…圧電体、２９…第一
の電極、３１・４０…第二の電極、３３・４１…ｘ軸用
分割電極、３４・４２…ｙ軸用分割電極、３５・４３…
ｚ軸用電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 台座上に膜状圧電体および荷重体を積層
   した構造を有する圧電型振動センサであって、前記圧電
   体と、該圧電体の一方の面全体にわたって配された第一
   の電極と、前記圧電体の他方の面に配され、前記第一の
   電極に対する電位差を検出する第二の電極とを有する構
   成にされ、該第二の電極は、前記圧電体の他方の面の中
   心を交点として直交する二本の直線をｘ軸、ｙ軸とした
   とき、ｘ軸上に一対配され、前記交点に対して点対称に
   配された一対のｘ軸用分割電極と、ｙ軸上に一対配さ
   れ、前記交点に対して点対称に配された一対のｙ軸用分
   割電極と、その中心が前記交点に位置されたｚ軸用電極
   とから構成され、前記ｘ軸用分割電極とｙ軸用分割電極
   とは、同一面積に形成されるとともに、前記交点から等
   間隔をあけてｚ軸用電極の周囲に配置され、該ｚ軸用電
   極は、前記ｘ軸用又はｙ軸用分割電極の一つに対して、
   １〜１０倍の面積に形成されていることを特徴とする圧
   電型振動センサ。
2. 【請求項２】 台座上に膜状圧電体および荷重体を積層
   した構造を有する圧電型振動センサであって、前記圧電
   体と、該圧電体の一方の面全体にわたって配された第一
   の電極と、前記圧電体の他方の面に配され、前記第一の
   電極に対する電位差を検出する第二の電極とを有する構
   成にされ、該第二の電極は、前記圧電体の他方の面の中
   心を交点として直交する二本の直線をｘ軸、ｙ軸とした
   とき、ｘ軸上に一対配され、前記交点に対して点対称に
   配された一対のｘ軸用分割電極と、ｙ軸上に一対配さ
   れ、前記交点に対して点対称に配された一対のｙ軸用分
   割電極と、これらｘ軸用分割電極とｙ軸用分割電極との
   周囲に配設されたｚ軸用電極とから構成され、前記ｘ軸
   用分割電極とｙ軸用分割電極とは、同一面積に形成され
   るとともに、前記交点の周囲に配置され、前記ｚ軸用電
   極は、前記ｘ軸用又はｙ軸用分割電極の一つに対して、
   ０．１２５〜２．５倍の面積に形成されていることを特
   徴とする圧電型振動センサ。