JPH06201722A - 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の一方の面に直
交し、該圧電体２６のほぼ中心を通る直線（ｚ軸）方向
の振動を検出するｚ軸用振動センサ２４と、ｚ軸方向に
直交するｘ軸方向の振動を検出するｘ軸用振動センサ２
２と、ｚ軸、ｘ軸にそれぞれ直交するｙ軸方向の振動を
検出するｙ軸用振動センサ２３とを有する。ｚ軸用振動
センサ２４は、ｚ軸方向の変位を検出するｚ軸用圧電体
２６と、該ｚ軸用圧電体２６の表裏面全体にわたってそ
れぞれ配置された第一の電極とｚ軸用電極３３とを有す
る。 【効果】 圧電体に複数の分割電極を設ける場合に比
べ、ｚ軸用電極の面積を大きく形成できるから、荷重体
の重心の位置が多少ずれた場合でも、クロストークを低
い値に抑さえることができるから、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７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８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とを有してなる。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９に示すよ
うに、振動のｚ軸方向の成分は第一電極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、荷重体
の位置がずれ、図１０に示すように、振動センサの重心
が圧電体５の中心からずれている場合、ｚ軸用電極７と
第一電極６とに挟まれた圧電体５の圧力分布が変わる。
そして、圧電体５の同一面上にｚ軸用電極７と、ｘ軸用
電極８、９と、ｙ軸用電極１０、１１とが設けられてい
るため、ｚ軸用電極７の全体の面積が小さく形成されて
いる。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のスパンが短い
ため、加振方向における圧電体５の圧縮と引っ張りの応
力が相殺されず、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。したがって、ｚ軸方向
における振動センサの検出精度が低下する。

【０００７】そこで、振動センサを製造するときに、荷
重体を圧電体５に接着剤で固定する必要がある。かかる
接着作業にあっては、圧電体５に対して荷重体が多少ず
れる場合がある。かかる場合には、ｚ軸用圧電極７の全
体の面積が小さく、振動センサのｚ軸は該振動センサの
重心に隣接するたに、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、振動センサはｚ軸方向の成分を検出す
る。このため、圧電体６に対する荷重体の位置決めに高
い精度が必要になり、振動センサの製造における歩留ま
りが低くなるおそれを有していた。

【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るとともに、
振動センサの製造における歩留まり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
の一方の面に直交し、該圧電体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、前記ｚ軸方向の振動を
検出するｚ軸用振動センサと、前記ｘ軸方向の振動を検
出するｘ軸用振動センサと、前記ｙ軸方向の振動を検出
するｙ軸用振動センサとを有してなり、前記ｚ軸用振動
センサは、ｚ軸方向の変位を検出するｚ軸用圧電体と、
該ｚ軸用圧電体の表裏面全体にわたってそれぞれ配置さ
れた電極とを有する構成にされ、前記ｘ軸用振動センサ
は、ｘ軸方向の変位を検出するｘ軸用圧電体を有する構
成にされ、前記ｙ軸用振動センサは、ｙ軸方向の変位を
検出するｙ軸用圧電体を有する構成にされ、これらｚ軸
用圧電体とｘ軸用圧電体とｙ軸用圧電体とがｚ軸方向に
沿って積み重ねら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、前記圧電体の一方の面に直交
し、該圧電体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、前記ｚ軸方向の振動を検出するｚ軸用振
動センサと、前記ｘ軸方向、ｙ軸方向の振動を検出する
二軸型振動センサとを有してなり、前記ｚ軸用振動セン
サは、ｚ軸方向の変位を検出するｚ軸用圧電体と、該ｚ
軸用圧電体の表裏面全体にわたってそれぞれ配置された
電極とを有する構成にされ、前記二軸型振動センサは、
ｘ軸方向、ｙ軸方向の変位を検出する二軸型圧電体を有
する構成にされ、これらｚ軸用圧電体と二軸型圧電体が
ｚ軸方向に沿って積み重ねら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、台座に
振動が伝達されたときに、膜状圧電体のｚ軸方向の振動
をｚ軸用振動センサが検出し、圧電体のｘ軸方向の振動
をｘ軸用振動センサが検出し、圧電体のｙ軸方向の振動
をｙ軸用振動センサが検出する。ｚ軸用振動センサで
は、ｚ軸用圧電体がｚ軸方向の変位を検出する。このと
き、ｚ軸用圧電体の表裏面全体にわたってそれぞれ電極
が配置されたから、荷重体が多少ずれた場合にあって
も、ｚ軸用振動センサの検出出力は小さくなる。ｘ軸用
振動センサでは、ｘ軸用圧電体がｘ軸用方向の変位を検
出する。ｙ軸用振動センサでは、ｙ軸用圧電体がｙ軸方
向の変位を検出する。これらｚ軸用圧電体とｘ軸用圧電
体とｙ軸用圧電体とがｚ軸方向に沿って積み重ねられて
いるから、圧電型振動センサの重心の位置が高い位置に
配置される。

【００１２】請求項２記載の圧電型振動センサでは、台
座に振動が伝達されたときに、膜状圧電体のｚ軸方向の
振動をｚ軸用振動センサが検出し、ｘ軸方向とｙ軸方向
との振動を二軸型振動センサが検出する。ｚ軸用振動セ
ンサでは、ｚ軸用圧電体がｚ軸用方向の変位を検出す
る。このとき、ｚ軸用圧電体の表裏面全体にわたってそ
れぞれ電極が配置されたから、荷重体が多少ずれた場合
にあっても、ｚ軸用振動センサの検出出力は小さくな
る。二軸型振動センサでは、ｘ軸方向、ｙ軸方向の変位
を検出する。これらｚ軸用圧電体と二軸型圧電体がｚ軸
方向に沿って積み重ねられているから、圧電型振動セン
サの重心の位置が高い位置に配置される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の圧電型振動センサの一実施例
について、図１ないし図３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、台座２１上に積層された
複数の膜状圧電体２６と、この圧電体２６の上部に積み
重ねられた荷重体２５とを有する構成にされている。圧
電体２６を基準として、この圧電体２６の一方の面に直
交し、該圧電体２６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、台座２１のｚ軸方向の振動を検出
するｚ軸用振動センサ２４と、台座２１のｘ軸方向の振
動を検出するｘ軸用振動センサ２２と、台座２１のｙ軸
方向の振動を検出するｙ軸用振動センサ２４が台座２１
と荷重体２５との間に積層されている。

【００１４】ｚ軸用振動センサ２４は、荷重体２５の下
部に配設されており、ｚ軸方向の変位を検出する外形正
方形状のｚ軸用圧電体２６と、このｚ軸用圧電体２６に
対して略同一外形に形成され、該ｚ軸用圧電体２６を挟
持するｚ軸用基板２７、２７とを有する構成にされてい
る。これらｚ軸用基板２７の一方には、ｚ軸用圧電体２
６の表面全体に対向する面全体にわたって銅メッキ等に
より第一の電極（電極）が設けられている。他方のｚ軸
用基板２７には、ｚ軸用圧電体２６の表面全体に対向す
る面全体にわたって銅メッキ等によりｚ軸用電極３３
（電極）が設けられている。これら第一の電極、ｚ軸用
電極３３は、外部に接続される電線に接続されている。

【００１５】ｘ軸用振動センサ２２は、台座２１の上に
複数積み重ねられており、ｘ方向の変位を検知する外形
正方形状のｘ軸用圧電体２６と、このｘ軸用圧電体２６
に対して略同一外形に形成され、該ｘ軸用圧電体２６を
挟持するｘ軸用基板２８、２８とを有する構成にされて
いる。これらｘ軸用基板２８の一方には、ｘ軸用圧電体
２６の表面に対向する面全体にわたって銅メッキ等によ
り第一の電極が設けられている。他方のｘ軸用基板２８
には、ｚ軸用圧電体２６の裏面に対向する面に銅メッキ
等によりｘ軸用電極が設けられている。このｘ軸用電極
は、図２に示すように、外形正方形のｘ軸用基板２８の
中心を通る線（対角線）を対称線として、ｘ軸用基板２
８の表面を二等分する一対の分割電極３０から構成され
ている。これら分割電極３０は、電線にそれぞれ接続さ
れている。なお、ここでは、分割電極３０を直角二等辺
三角形に形成したが、ｘ軸用圧電体２６の中心を通る線
を対称線として、同一の形状にすればよく、例えば、図
３に示すような、一対の長方形状に分割電極３１を形成
してもよい。

【００１６】ｙ軸用振動センサ２３は、ｘ軸用圧電体２
６とｚ軸用圧電体２６との間に積み重ねられており、ｙ
軸方向の変位を検出する外形正方形状のｙ軸用圧電体２
６と、このｙ軸用圧電体２６に対して略同一外形に形成
され、該ｙ軸用圧電体２６を挟持するｙ軸用基板２９、
２９とを有する構成にされている。これらｙ軸用基板２
９の一方には、ｙ軸用圧電体２６の表面に対向する面全
体にわたって銅メッキ等により第一の電極が設けられて
いる。他方のｙ軸用基板２９には、ｙ軸用圧電体２６の
裏面に対向する面にｙ軸用電極（図示略）が設けられて
いる。このｙ軸用電極は、ｙ軸用圧電体２６の中心を通
る線を対称線とする一対の分割電極（図示略）から形成
されている。これら分割電極は、互いに同一の形状に形
成され、それぞれ電線に接続されている。ｙ軸用圧電体
２６を二分する対称線は、ｘ軸用電極の対称線に対し
て、ｙ軸用電極の対称線が直交する方向に延ばされてい
る。

【００１７】これらｚ軸用振動センサ２４とｘ軸用振動
センサ２２とｙ軸用振動センサ２３とがｚ軸方向に沿っ
て積み重ねられている。すなわち、ｘ軸用圧電体２６と
ｙ軸用圧電体２６とｚ軸用圧電体２６とが、ｘ軸用基板
２８、ｙ軸用基板２９、ｚ軸用基板２７にそれぞれ挟持
された状態で、下方からｚ軸方向に沿って順に積み重ね
られている。ここで、ｘ軸用圧電体２６とｙ軸用圧電体
２６とｚ軸用圧電体２６との周縁部がそれぞれ揃えられ
ている。

【００１８】台座２１、ｚ軸用基板２７、ｘ軸用基板２
８、ｙ軸用基板２９としては、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）
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。

【００１９】荷重体２５は、その重心がｚ軸用圧電体２
０の中心部を通る軸線上に配置され、ｚ軸用センサ２４
のｚ軸用基板２７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。また、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
ためには、圧電体２６上の荷重の重心を圧電体２６の対
称点からなるべく離すことが好ましいため、荷重体を複
数層で構成し、圧電体２６に近い荷重体を繊維強化樹脂
等の比重の小さな材料で、遠い方の荷重体を真ちゅう等
の比重の大きな材料で構成することが好ましい。

【００２０】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、ｘ軸用圧電体２６が変位
し、このｘ軸用圧電体２６に応力が発生し、このｘ軸用
圧電体２６の表面に電荷が生じる。このｘ軸用圧電体２
６の電荷をｘ軸用基板２８の分割電極３０で検出するこ
とにより、ｘ軸方向の振動をｘ軸用振動センサ２２が検
出する。そして、ｙ軸方向にあっては、ｙ軸用圧電体２
６が変位し、このｙ軸用圧電体２６に生じる電荷をｙ軸
用基板２９のｙ軸用電極で検出することにより、ｙ軸方
向の振動をｙ軸用振動センサ２３が検出する。

【００２１】さらに、ｚ軸方向にあっては、ｚ軸用圧電
体２６が変位し、このｚ軸用圧電体２６の表面と裏面と
に生じる電荷を各ｚ軸用基板２７の第一の電極とｚ軸用
電極３３とで検出することにより、ｚ軸方向の振動をｚ
軸用振動センサ２４が検出する。このときに、第一の電
極とｚ軸用電極３３とがｚ軸用圧電体２６の表裏面全体
にわたってそれぞれ配置されているから、ｚ軸用圧電体
２６の一方の面に複数の電極を設ける場合に比べ、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た場合にあっても、ｚ軸用
振動センサで検出される成分が少なくなる。一方、ｚ軸
用圧電体２６はｙ軸用圧電体２６の上にｚ軸方向に沿っ
て積み重ねられているから、荷重体２５と台座２１との
距離が長くなる。このため、荷重体２５のｚ軸方向に対
する移動量が多くなる。

【００２２】このような圧電型振動センサによれば、ｚ
軸方向の振動をｚ軸用振動センサ２４が検出し、ｘ軸方
向の振動をｘ軸用振動センサ２２が検出し、ｙ軸方向の
振動をｙ軸用振動センサ２３が検出する。ｚ軸用振動セ
ンサ２４では、ｚ軸方向の変位をｚ軸用圧電体２６が検
出する。このときに、該ｚ軸用圧電体２６の表面全体に
わたって対向するｚ軸用基板２７の面に第一の電極が設
けられ、ｚ軸用圧電体２６の裏面全体にわたって対向す
るｚ軸用基板２７の面にｚ軸用電極３３が設けられたか
ら、これら第一の電極とｚ軸用電極３３との面積を大き
く設定できる。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、この荷重体２５の位置ずれの長さは、ｚ軸用電極の
スパンに比べて短いから、ｚ軸用振動センサ２４で検出
される成分を少なくできる。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軸用振動セ
ンサ２４の検出出力が小さいことから、荷重体２５をｚ
軸用基板２７に接着剤で固定するときに、荷重体２５に
高い位置決め精度が不要になる。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。

【００２３】すなわち、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、一つの圧電体に複数の分割
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３０個製造した結果を示す。
従来の合格率は４０％（１２／３０）であるのに対し
て、本実施例の合格率は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。

【００２４】一方、ｚ軸用圧電体２６とｘ軸用圧電体２
６とｙ軸用圧電体２６とがｚ軸方向に沿って積み重ねら
れているから、圧電型振動センサの重心が高い位置に配
置される。このため、荷重体２５のｚ軸方向に対する移
動量が多くなり、ｚ軸用振動センサ２４の検出出力が増
加し、ｚ軸用振動センサ２４の検出能力を向上でき、圧
電型振動センサの検出能力を向上させることができる。

【００２５】なお、前記実施例では、ｚ軸用圧電体２
６、ｘ軸用圧電体２６、ｙ軸用圧電体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、前記実施例では、ｚ
軸用基板２７、ｘ軸用基板２８、ｙ軸用基板２９の一方
の面に電極を設けたが、両面に銅メッキ等で電極を設け
てもよい。

【００２６】〈他の実施例〉本発明の圧電型振動センサ
の他の実施例について、図４ないし図６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。この他の実施例で前記実施例と異なる構造は、荷重
体２５とｚ軸用センサ２４との間にスペーサー３５を介
在させ、ｘ軸用センサ２２と、ｙ軸用センサ２３の替わ
りに、ｘ軸方向と、ｙ軸方向との振動を検出する二軸型
振動センサ４０を設けたものである。

【００２７】スペーサー３５は、例えば、繊維強化樹脂
（ＦＲＰ）から形成されており、表面が荷重体２５に固
定され、裏面がｚ軸用振動センサ２４のｚ軸用基板２７
に固定された構成にされている。このｚ軸用基板２７、
２７は、ｚ軸用圧電体２６を挟持する構成にされてい
る。ｚ軸用基板２７の一方には、ｚ軸用圧電体２６の表
面全体に対向する面全体にわたって第一の電極（電極）
が設けられている。他方のｚ軸用基板２７には、ｚ軸用
圧電体２６の表面全体に対向する面全体にわたって設け
られたｚ軸用電極３３（電極）が設けられている。

【００２８】二軸型振動センサ４０は、ｘ軸方向と、ｙ
軸方向との変位を検出する二軸型圧電体４１と、この二
軸型圧電体４１を挟持する二軸型基板４２と有する構成
にされている。これら二軸型基板４２の一方には、二軸
型圧電体４１の表面に対向する面に前記第一の電極が設
けられている。他方の二軸型基板４２には、二軸型圧電
体４１の裏面に対向する面に二軸型電極４３が設けられ
ている。この二軸型電極４３は、図５に示すように、二
軸型圧電体４１を四つに均等分割した構成にされ、一方
の対向する隅部に設けられた正方形状ｘ軸用電極４４、
４４と、他方の対向する隅部に設けられた正方形状ｙ軸
用電極４５とから構成されている。すなわち、ｘ軸用電
極４４は二軸型圧電体４１の中心部に対して点対称の位
置に配置され、ｙ軸用電極４５は二軸型圧電体４１の中
心部に対して点対称の位置に配置されている。

【００２９】このような圧電型振動センサによれば、ｚ
軸用振動センサ２４では、ｚ軸用圧電体２６の表裏面全
体にわたって第一の電極とｚ軸用電極とそれぞれ配置し
たから、ｚ軸用圧電体２６の一つの面に複数の分割電極
を設ける場合に比べ、ｚ軸用電極３３の面積を大きくす
ることができる。このため、ｘ軸方向、又はｙ軸方向に
振動したときに、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ずれた場合にあっても、荷重体
２５の位置ずれによるｚ軸方向の成分が少なくなる。し
たがって、ｚ軸用振動センサ２４の検出出力が小さくな
り、圧電型振動センサにおけるｚ軸方向の精度を向上さ
せることができる。

【００３０】そして、荷重体２５の重心の位置が多少ず
れた場合にあっても、ｚ軸用振動センサ２４の検出出力
が小さいことから、荷重体２５の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における歩留まりを
向上できる。すなわち、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、従来の振動センサ
と、他の実施例の圧電型振動センサとをそれぞれ３０個
製造した結果を示す。従来の合格率は４０％（１２／３
０）であるのに対して、他の実施例の合格率は９３％
（２８／３０）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。

【００３１】一方、荷重体２５、スペーサー３５、ｚ軸
用圧電体２４、ｚ軸用基板２７、二軸型圧電体４０、二
軸型基板４３がｚ軸方向に沿って積み重ねられているか
ら、圧電型振動センサの重心の位置が高い位置に配置さ
れ、荷重体２５のｚ軸方向に対する移動距離を長くする
ことができる。このため、ｚ軸用振動センサ２４の検出
出力を増加でき、ｚ軸用振動センサ２４の検出能力を向
上できる。

【００３２】なお、図６に示すように、二軸型電極４３
を、二軸型圧電体４１を四つに均等分割する直角二等辺
三角形状に形成してもよい。すなわち、二軸型電極４３
は、二軸型圧電体４１を該二軸型圧電体４１の軸回りに
９０°、１８０°、２７０°回転したときに、同一の電
極のパターンであればよい。

【００３３】

【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、ｚ軸方向の振動を検出するｚ軸用振
動センサと、ｘ軸方向の振動を検出するｘ軸用振動セン
サと、ｙ軸方向の振動を検出するｙ軸用振動センサとを
有してなり、前記ｚ軸用振動センサは、ｚ軸方向の変位
を検出するｚ軸用圧電体と、該ｚ軸用圧電体の表裏面全
体にわたってそれぞれ配置された電極とを有する構成に
され、前記ｘ軸用振動センサは、ｘ軸方向の変位を検出
するｘ軸用圧電体を有する構成にされ、前記ｙ軸用振動
センサは、ｙ軸方向の変位を検出するｙ軸用圧電体を有
する構成にしたから、ｚ軸方向、ｘ軸方向、ｙ軸方向の
振動がそれぞれ別個の圧電体で検出される。そして、ｚ
軸用振動センサの電極はｚ軸用圧電体の表裏面全体にわ
たってそれぞれ配置されている構成にしたから、圧電体
の一つの面に複数の電極を設ける場合に比べ、ｚ軸用振
動センサの電極の面積を大きく設定できる。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軸用振動センサで検出され
る成分が少なくなる。したがって、ｚ軸用振動センサの
検出出力が小さくなり、圧電型振動センサにおけるｚ軸
方向の精度を向上させることができる。

【００３４】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軸用振動センサの検出出力が小さ
いことから、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。

【００３５】一方、ｚ軸用圧電体とｘ軸用圧電体とｙ軸
用圧電体とがｚ軸方向に沿って積み重ねられている構成
にしたから、圧電型振動センサの重心の位置が高い位置
に配置される。このため、荷重体のｚ軸方向に対する移
動距離が長くなり、ｚ軸用振動センサの検出出力を増加
させることができ、ｚ軸用振動センサの検出能力を向上
でき、圧電型振動センサの検出能力を向上させることが
できる。

【００３６】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、ｚ軸方向の振動を検
出するｚ軸用振動センサと、ｘ軸方向、ｙ軸方向の振動
を検出する二軸型振動センサとを有してなり、前記ｚ軸
用振動センサは、ｚ軸方向の変位を検出するｚ軸用圧電
体と、該ｚ軸用圧電体の表裏面全体にわたってそれぞれ
配置された電極とを有する構成にされ、前記二軸型振動
センサは、ｘ軸方向、ｙ軸方向の変位を検出する二軸型
圧電体を有する構成にしたから、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
少ずれた場合にあっても、圧電体の一つの面に複数の電
極を設ける場合に比べ、ｘ軸方向、又はｙ軸方向に振動
したときに、大きな面積の電極を有するｚ軸用振動セン
サで検出するｚ軸方向の成分が少なくなる。このため、
ｚ軸用振動センサの検出出力が小さくなり、圧電型振動
センサにおけるｚ軸方向の精度を向上させることができ
る。

【００３７】そして、荷重体の重心の位置が多少ずれた
場合にあっても、ｚ軸用振動センサの検出出力が小さい
ことから、圧電体に対する荷重体の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における歩留まり
を向上できる。一方、ｚ軸用圧電体と二軸型圧電体がｚ
軸方向に沿って積み重ねられている構成にしたから、圧
電型振動センサの重心の位置が高い位置に配置され、荷
重体のｚ軸方向に対する移動距離を長くすることができ
る。このため、ｚ軸用振動センサの検出出力を増加させ
ることができ、ｚ軸用振動センサの検出能力を向上で
き、圧電型振動センサの検出能力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Ｘ軸用電極を示す正面図である。

【図３】 図２の変形例を示す正面図である。

【図４】 図１の他の実施例を示す展開斜視図である。

【図５】 図４の二軸型電極を示す正面図である。

【図６】 図５の変形例を示す正面図である。

【図７】 従来の圧電型振動センサを示す斜視図であ
る。

【図８】 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９】 図８の各電極間の出力電圧を示す回路図であ
る。

【図１０】 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、２２…ｘ軸用センサ、２３…ｙ軸用セン
サ、２４…ｚ軸用センサ、２５…荷重体、２６…圧電
体、３３…ｚ軸用電極（電極）、４０…二軸型振動セン
サ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 隆之 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内

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
   体の一方の面に直交し、該圧電体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、前記ｚ軸方向の振動
   を検出するｚ軸用振動センサと、前記ｘ軸方向の振動を
   検出するｘ軸用振動センサと、前記ｙ軸方向の振動を検
   出するｙ軸用振動センサとを有してなり、前記ｚ軸用振
   動センサは、ｚ軸方向の変位を検出するｚ軸用圧電体
   と、該ｚ軸用圧電体の表裏面全体にわたってそれぞれ配
   置された電極とを有する構成にされ、前記ｘ軸用振動セ
   ンサは、ｘ軸方向の変位を検出するｘ軸用圧電体を有す
   る構成にされ、前記ｙ軸用振動センサは、ｙ軸方向の変
   位を検出するｙ軸用圧電体を有する構成にされ、これら
   ｚ軸用圧電体とｘ軸用圧電体とｙ軸用圧電体とは、ｚ軸
   方向に沿って積み重ねら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
   体の一方の面に直交し、該圧電体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、前記ｚ軸方向の振動
   を検出するｚ軸用振動センサと、前記ｘ軸方向、ｙ軸方
   向の振動を検出する二軸型振動センサとを有してなり、
   前記ｚ軸用振動センサは、ｚ軸方向の変位を検出するｚ
   軸用圧電体と、該ｚ軸用圧電体の表裏面全体にわたって
   それぞれ配置された電極とを有する構成にされ、前記二
   軸型振動センサは、ｘ軸方向、ｙ軸方向の変位を検出す
   る二軸型圧電体を有する構成にされ、これらｚ軸用圧電
   体と二軸型圧電体がｚ軸方向に沿って積み重ねられてい
   ることを特徴とする圧電型振動センサ。