JPH07198742A - Accelerometer and assembling method thereof - Google Patents

Accelerometer and assembling method thereof

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JPH07198742A
JPH07198742A JP4327028A JP32702892A JPH07198742A JP H07198742 A JPH07198742 A JP H07198742A JP 4327028 A JP4327028 A JP 4327028A JP 32702892 A JP32702892 A JP 32702892A JP H07198742 A JPH07198742 A JP H07198742A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hole
accelerometer
piezoelectric plate
axis
bolt
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4327028A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Marcel Couvreur John
− マルセル クブレル ジョン
D Insarako Michael
ディー.インサラコ マイクル
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KK Holding AG
Original Assignee
KK Holding AG
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Filing date
Publication date
Application filed by KK Holding AG filed Critical KK Holding AG
Priority to JP4327028A priority Critical patent/JPH07198742A/en
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide a new precise accelerometer in a very simple structure, in which no undesired torque or moment of force entirely occurs. CONSTITUTION: A bolt 11 is passed through holes formed in a center column 2, a piezoelectric plate 3, a mass 4 so that the bolt 11 can not mechanically and electrically be put in contact with the center column 2 to mount the piezoelectric plate 3 and the mass 4 pairing each other to the center column 2. The bolt 11 can be matched into the holes while being assisted in matching into the holes and kept in no contact with the center column 2. The bolt 11 is provided through the hole at a right angle for multi-axial measurement and the mounting angle of an accelerometer mainbody is changed for all-directional measurement.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は一般に、圧電材料を使用
した加速度計、更に詳しくは加速度や振動に応答するせ
ん断形式の圧電センサーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to accelerometers using piezoelectric materials, and more particularly to shear-type piezoelectric sensors responsive to acceleration and vibration.

【0002】[0002]

【従来の技術】せん断原理を応用した加速度計は、取り
付け状態に対する歪感度がかなり小さいような標準的な
圧縮形式の加速度計に比較して幾つかの特別な利点を有
している。
2. Description of the Prior Art Accelerometers that apply the shearing principle have some special advantages over standard compression type accelerometers, which have much less strain sensitivity to mounting conditions.

【0003】市場で広く知られている加速度計の典型的
なモデルはスイス国特許第547489号に記載されて
おり、図1および図2に従来技術として示している。せ
ん断形式の圧電板3は中央支柱2に対してボルトヘッド
下側に2つの質量体4を介在させてねじ止めされてい
る。
A typical model of an accelerometer, which is widely known on the market, is described in Swiss Pat. No. 547,489 and is shown in the prior art in FIGS. 1 and 2. The shear type piezoelectric plate 3 is screwed to the central support 2 with two mass bodies 4 interposed below the bolt head.

【0004】信号をこの構造から分離するためには絶縁
ワッシャー10および電極9が必要とされることに加え
て、従来技術装置は他の欠点を有していた。圧電板の表
面に対して明確に定められたせん断力を伝えることは不
可能である。何故ならば、ボルトは圧電板の穴に力を伝
えるからである。更に、質量体が中央支柱にねじ込まれ
たボルトによって伝達された曲げ力を吸収してしまう。
従って従来技術の加速度計の感度は、組立手順、並びに
ボルトに加えられたトルク値に極めて依存することにな
るのである。
In addition to the need for an insulating washer 10 and electrode 9 to separate the signal from this structure, prior art devices had other drawbacks. It is not possible to transfer a well-defined shear force to the surface of the piezoelectric plate. This is because the bolt transmits the force to the hole of the piezoelectric plate. Furthermore, the mass absorbs the bending forces transmitted by the bolts screwed into the central column.
Therefore, the sensitivity of prior art accelerometers will be highly dependent on the assembly procedure as well as the torque value applied to the bolt.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明によれば、これ
らの不確実さの全てが排除される。これは、プレ−スト
レスを付加されたボルトのトルク値に無関係に、主測定
方向Zに沿ってせん断力のみを圧電板に与えるようにし
た新規な手段を備えることによって、達成されるのであ
る。更に、圧電板から測定信号を得るために絶縁ワッシ
ャーや電極は全く必要とされないのである。
According to the invention, all of these uncertainties are eliminated. This is achieved by providing a novel means for applying only shear forces to the piezoelectric plate along the main measuring direction Z, regardless of the torque value of the pre-stressed bolt. Furthermore, no insulating washers or electrodes are needed to obtain the measurement signal from the piezoelectric plate.

【0006】従って本発明は、非常に簡単なデザインで
あり、非常に正確に且つ望ましくないトルクや力モーメ
ント作用が全く生じないで再現性のある仕様にて製造で
きるような新規な形式のせん断加速度計を提供する。こ
のデザインおよび製造の簡単さにより、本発明は非常に
競争力のある価格帯で製造することができる。
The present invention therefore has a very simple design and is a novel type of shear acceleration which can be manufactured very accurately and with reproducible specifications without any unwanted torque or force moment effects. Provide a total. This design and simplicity of manufacture allows the present invention to be manufactured in a very competitive price range.

【0007】本発明の他の目的は、圧電板の全面に対し
てクランプ力を対称的に分散させることであり、また、
特に重要なのは、クランプ力のベクトル(V)が圧電板
に対して完全に直角であり、且つまた通しボルト構造の
軸線方向に平行であるという事実である。これらの手段
は、せん断力伝達面の絶対的に密接な接触を可能にし
て、顕著な周波数応答が予期できることをもたらした。
Another object of the present invention is to symmetrically distribute the clamping force over the entire surface of the piezoelectric plate, and
Of particular importance is the fact that the clamping force vector (V) is perfectly perpendicular to the piezoelectric plate and is also parallel to the axial direction of the through bolt structure. These measures have allowed an intimate contact of the shear force transfer surfaces, resulting in a prominent frequency response being predictable.

【0008】本発明の更に他の目的は、同じ設計原理で
2軸または3軸加速度計を得るための1つ以上の質量体
ねじ止め構造を含むことを可能にすることである。
Yet another object of the present invention is to allow inclusion of one or more mass body screwed structures to obtain a two or three axis accelerometer with the same design principles.

【0009】[0009]

【課題を達成するための手段】これらのおよびその他の
特徴は、それぞれが加速度計の本体の中央支柱に形成さ
れている穴に整合される穴を有する圧電板および質量体
を、それらの穴を通して延在されるボルトによって固定
して、中央支柱に接触することなく質量体および圧電板
を中央支柱にクランプさせるようになすことで、達成さ
れる。このことはボルトを中央支柱から機械的且つ電気
的に絶縁させる。穴は少なくとも2つの側部の共通の外
部寸法によって整合状態となるように助成され、そして
ボルトが穴に整合される。このボルトは環状空間によっ
て中央支柱から機械的且つ電気的に絶縁され、あるいは
この環状空間に電気的絶縁性で力非伝達スリーブが装填
される。圧電板を用いて、2軸検出を行なう。1つのボ
ルトが両方の圧電板対を中央支柱に固定する。
These and other features include a piezoelectric plate and a mass, each having a hole aligned with a hole formed in a central post of an accelerometer body, through the holes. It is achieved by fixing with extended bolts so that the mass and the piezoelectric plate are clamped to the central column without contacting the central column. This insulates the bolt mechanically and electrically from the central column. The holes are aided in alignment by the common external dimensions of at least two sides, and the bolts are aligned with the holes. The bolt is mechanically and electrically isolated from the central strut by an annular space, or the annular space is loaded with an electrically insulative, non-force transmitting sleeve. Biaxial detection is performed using a piezoelectric plate. One bolt secures both piezoelectric plate pairs to the central post.

【0010】これらの2つの組み合わせが3軸検出に使
用されるのである。これにおいて、中央支柱によって隔
離される一対の対向する圧電板は第1穴の中の1つのボ
ルトによって固定される。中央支柱によって隔離された
2つの対向する対は、第1穴に直角な第2穴内のボルト
によって固定される。共通するボルト上の2対の圧電板
における各々は、穴に沿う圧電板の1つの対の厚さの半
分の厚さを穴軸線に沿って有する。圧電装置の1つのボ
ルト対はせん断形式の圧電板とされ、1つのボルトに沿
う2対は、1対のせん断形式の圧電板および1対の圧縮
形式の圧電板とされるか、または2対のせん断形式の圧
電板とされる。この加速度計の構造はX、YおよびZ軸
線に沿う力の検出を行う。対をなす圧電板の極性を選択
することによって、直線的または角度的な加速度が検出
される。
The combination of these two is used for three-axis detection. In this, a pair of opposing piezoelectric plates separated by a central post is fixed by one bolt in the first hole. Two opposing pairs separated by a central strut are secured by bolts in a second hole that is perpendicular to the first hole. Each of the two pairs of piezoelectric plates on a common bolt has a thickness along the hole axis that is half the thickness of one pair of piezoelectric plates along the hole. One pair of bolts of the piezoelectric device is a shear type piezoelectric plate, and two pairs along one bolt are one pair of shear type piezoelectric plate and one pair of compression type piezoelectric plate, or two pairs. It is a shear type piezoelectric plate. The structure of this accelerometer provides force detection along the X, Y and Z axes. Linear or angular acceleration is detected by selecting the polarities of the pair of piezoelectric plates.

【0011】直角な第1および第2穴は1つの中央支柱
に、それに沿って垂直方向に間隔を隔てられて形成され
る。あるいは、互いに直角な中央支柱対に形成される。
この直角な中央支柱は一般にL形またはT形とされる。
The first and second right-angled holes are formed in one central post along which there is a vertical spacing. Alternatively, they are formed into a pair of central columns that are perpendicular to each other.
This right angled central post is generally L-shaped or T-shaped.

【0012】圧電板の感応軸線の調整を行うために、ハ
ウジングは2つの直角な取り付け穴を中央支柱に直角な
平面内に含んでいる。一方の取り付け穴は圧電板対を中
央支柱に取り付けボルトを受け入れる穴と共通平面に形
成される。この実施例において中央支柱に取り付けられ
た圧電板は、感応方向と平行な軸線または感応方向に直
角な軸線を有する。
In order to adjust the sensitive axis of the piezo plate, the housing contains two right-angled mounting holes in a plane perpendicular to the central column. One of the mounting holes is formed in the same plane as the hole for receiving the mounting bolt for mounting the pair of piezoelectric plates on the central column. The piezoelectric plate mounted on the central column in this embodiment has an axis parallel to the sensitive direction or perpendicular to the sensitive direction.

【0013】中央支柱、圧電板および質量体の少なくと
も3つの側部の外形寸法は穴の整合を助成するために同
じとされる。この外形寸法に似た内形寸法を有する整合
工具が穴を整合させ、この状態でボルトが締め付けられ
る。
The outer dimensions of the central post, the piezoelectric plate and at least three sides of the mass are made the same to assist in hole alignment. An aligning tool having an internal dimension similar to this external dimension aligns the holes, and the bolt is tightened in this state.

【0014】本発明の目的および特徴は、本発明の実施
例を開示している以下の説明および図面を参照すること
で、この分野に熟知した者に明白となろう。
Objects and features of the present invention will become apparent to those skilled in the art by reference to the following description and drawings which disclose embodiments of the invention.

【0015】[0015]

【実施例】説明を簡単にするために、加速度計の取り付
け基面8はZ軸線に直角であると仮定される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT For simplicity of explanation, the mounting base 8 of the accelerometer is assumed to be perpendicular to the Z axis.

【0016】せん断形式の加速度計はせん断力に対して
のみ感応する圧電板を使用することが良く知られている
ものと仮定する。圧電板のせん断力ベクトルは望まれる
感応軸線に応じて整合されねばならず、また、製造元の
技術状態に応じて整合されねばならない。
It is assumed that it is well known that shear-type accelerometers use piezoelectric plates that are sensitive only to shear forces. The shear force vector of the piezo plate must be matched according to the desired sensitive axis and also according to the manufacturer's technical status.

【0017】このような目的に使用される圧電結晶材料
は良く知られている。2つの群、すなわち(a)工業セ
ラミック、または(b)石英、電気石のような天然結晶
が使用できる。
Piezoelectric crystal materials used for such purposes are well known. Two groups can be used: (a) industrial ceramics, or (b) quartz, natural crystals such as tourmaline.

【0018】工業セラミックにおいて、バリウム・チタ
ナート(チタン酸バリウム)、レッド・メタニオベート
(メタニオブ酸鉛)、レッド・ジルコナート(ジルコン
酸鉛)およびその他の組み合わせのように広範の材料が
圧電板として使用できる。
A wide variety of materials can be used as piezoelectric plates in industrial ceramics, such as barium titanate (barium titanate), red metaniobate (lead metaniobate), red zirconate (lead zirconate) and other combinations.

【0019】しかしながら天然結晶は小さな振幅の電気
信号を発生し、非常に良好な温度安定性および経年安定
性を有している。従って精密装置の応用では、一般に天
然結晶、主として石英、が使用される。しかしながら本
発明は使用する圧電材料には無関係である。
However, natural crystals generate electrical signals of small amplitude and have very good temperature and aging stability. Therefore, in precision instrument applications, natural crystals, primarily quartz, are commonly used. However, the invention is independent of the piezoelectric material used.

【0020】図1の従来技術の加速度計はスイス国特許
第547 489号に詳細に記載されている。これは加
速度計本体1を含み、この本体は中央支柱2を有して構
成され、この中央支柱は取り付け基面8に固定される。
圧電板3は、中央支柱2の両側に対称的に配置されてい
る。これらは個々のボルト5によって質量体4を介して
プレストレスを付加されている。圧電板3の感応軸線は
Z軸線の方向に正確に整合されねばならない。従って、
ボルト5は所要のプレストレスを発生させるのに必要な
値となるように、微細にトルク締めされねばならない。
2つのボルトの使用は、各圧電板が同じプレストレス状
態であることを保証しない。
The prior art accelerometer of FIG. 1 is described in detail in Swiss Patent No. 547 489. It comprises an accelerometer body 1, which is constructed with a central support 2, which is fixed to a mounting base 8.
The piezoelectric plates 3 are symmetrically arranged on both sides of the central column 2. These are prestressed by the individual bolts 5 via the mass 4. The sensitive axis of the piezoelectric plate 3 must be precisely aligned with the direction of the Z axis. Therefore,
The bolt 5 must be finely torqued to the required value to produce the required prestress.
The use of two bolts does not guarantee that each piezoelectric plate is in the same prestressed state.

【0021】図2において、同じ従来技術の加速度計が
拡大され、圧電板に接触され且つまた絶縁ワッシャー1
0によって質量体4およびボルト5から電気的に絶縁さ
れた電極9を示している。信号線6は電極9を図1にお
いてコネクターに接続している。ボルト5のように圧電
板の他側は中央支柱2に電気的に接続されているので、
ボルト5は電極9から電気的に絶縁されねばならない。
この構造において、圧電板3に付与されて検出されるZ
軸線に沿う力はZ軸線に沿うせん断力および図1および
図2に示されたモーメントMによって発生される力であ
る。モーメントMはボルト5が中央支柱2に対する固定
点回りの片持ち鋼材によって生じる。
In FIG. 2, the same prior art accelerometer has been magnified, touched the piezoelectric plate and also insulated washer 1.
The electrode 9 is electrically insulated from the mass 4 and the bolt 5 by 0. The signal line 6 connects the electrode 9 to the connector in FIG. Since the other side of the piezoelectric plate like the bolt 5 is electrically connected to the central support column 2,
The bolt 5 must be electrically isolated from the electrode 9.
In this structure, Z detected by being applied to the piezoelectric plate 3
The forces along the axis are the shear forces along the Z axis and the forces generated by the moment M shown in FIGS. The moment M is generated by a cantilevered steel material around the fixed point where the bolt 5 is fixed to the central column 2.

【0022】本発明による加速度計は図3〜図9に示さ
れている。図1の従来技術に対する革新的な相違はすぐ
明白となる。中央支柱2に対して対称的な圧電板3のこ
の構造は同様である。しかしながら主なる相違は1つの
通しボルト11が1つの質量体4から圧電板3および中
央支柱2に接触することなくそれらを通して延在し、他
側の質量体4に螺合されて受け入れられていることであ
る。穴と通しボルト11との間の環状空間12は、通し
ボルト11および圧電板3および中央支柱2の間の機械
的且つ電気的な接触を回避する。このような接触隔離連
結が2つの質量体4を固体ユニットに連結し、これが圧
電板3にせん断力だけを作用させるのである。図1およ
び図2に示すような曲げモーメントMは発生することが
ない。何故ならば、通しボルト11はその回りにおける
枢動を固定しないからである。従ってZ軸線に平行な全
ての力はそのZ軸線に平行のままとされ、通しボルト1
1によって動きに変換されない。質量体4および通しボ
ルト11によって導かれる全ての圧縮力は、例えZ軸線
に平行な力が存在していたとしても、この通しボルトの
軸線および穴にのみ平行とされる。
An accelerometer according to the present invention is shown in FIGS. The innovative difference from the prior art of FIG. 1 will soon become apparent. This structure of the piezoelectric plate 3, which is symmetrical with respect to the central column 2, is similar. The main difference, however, is that one through bolt 11 extends from one mass 4 through the piezoelectric plate 3 and the central column 2 without touching them and is screwed into the mass 4 on the other side. That is. The annular space 12 between the hole and the through bolt 11 avoids mechanical and electrical contact between the through bolt 11 and the piezoelectric plate 3 and the central post 2. Such a contact isolation connection connects the two masses 4 to the solid unit, which exerts only a shearing force on the piezoelectric plate 3. The bending moment M as shown in FIGS. 1 and 2 does not occur. This is because the through bolt 11 does not fix the pivotal movement around it. Therefore, all forces parallel to the Z-axis remain parallel to that Z-axis and the through bolt 1
Not converted to motion by 1. All the compressive forces guided by the mass 4 and the through bolt 11 are only parallel to the axis of the through bolt and the hole, even if there is a force parallel to the Z axis.

【0023】通しボルトは中央支柱2に接触しないの
で、通しボルトは中央支柱2から電気的に絶縁され、そ
れ故に絶縁ワッシャー5は不要となる。また、別の電極
9は必要なくなる。何故ならば、質量体4が電極として
作用できるからである。通しボルト11は2つの質量体
4を連結し、これにより圧電板3から直接に信号線6に
測定信号を導く。このことは一連の直列抵抗および接触
抵抗を減少させる。
Since the through bolt does not contact the central column 2, the through bolt is electrically insulated from the central column 2 and therefore the insulating washer 5 is not needed. Moreover, the separate electrode 9 is not necessary. This is because the mass body 4 can act as an electrode. The through bolt 11 connects the two mass bodies 4 and thereby guides the measurement signal from the piezoelectric plate 3 directly to the signal line 6. This reduces the series resistance and contact resistance.

【0024】従って本発明の加速度計はZ方向の入力し
た力に正確に応答するのであって、その他の力やモーメ
ントの何れも全く影響しないのである。従ってその精度
は技術状態における設計に比較して格段に優れているの
である。
Therefore, the accelerometer of the present invention accurately responds to the input force in the Z direction and has no influence on any other force or moment. Therefore, its accuracy is far superior to the design in the technical state.

【0025】本発明は機械的に完璧なだけでなく、図2
に示されたような絶縁ワッシャー10や電極9も必要で
ないように構造が簡単化されるのである。信号線6は一
方の質量体4に直接に向けられることができる。
The present invention is not only mechanically perfect but
The structure is simplified so that the insulating washer 10 and the electrode 9 as shown in FIG. The signal line 6 can be directed directly to one of the mass bodies 4.

【0026】図4は図3の実施例の変化形である。これ
において非接触環状空間12は半径方向に弾性的な電気
的に絶縁性のスリーブ13を装填されている。これは、
通しボルト11から穴の部分に半径方向力を伝達せず且
つまた通しボルト11を中央支柱2および圧電板3から
電気的に絶縁するような、柔軟な溝付きのポリテトラフ
ルオロエチレン製のパイプまたはシリコンゴム製スリー
ブの鋳造体または同様装置とされることができる。
FIG. 4 is a modification of the embodiment of FIG. Here, the non-contacting annular space 12 is filled with a radially elastic electrically insulating sleeve 13. this is,
A pipe made of polytetrafluoroethylene having a flexible groove, which does not transmit a radial force from the through bolt 11 to the hole portion and also electrically insulates the through bolt 11 from the central column 2 and the piezoelectric plate 3 or It can be a casting of a silicone rubber sleeve or a similar device.

【0027】通しボルト11を中央支柱2の穴に整合
し、非接触環状空間12を装置の組立の間に保持するた
めに、簡単な整合工具14が図5に示されるように使用
される。圧電板3、質量体4および中央支柱2は非常に
似た幾何寸法を少なくとも2つの側部に有しており、工
具14は通しボルト11の締め付けの間に組立体群の上
に置かれる。この幾何寸法が穴の整合を助成する一方、
通しボルト11と質量体の穴との間の接触が、整合され
た穴に対する通しボルトの整合を行うのである。この簡
単な手段は各種部分の完璧な芯出しおよび非接触環状空
間12の保持を可能にする。他の装置や目視整合が同様
な外形寸法を使用して達成できる。
A simple aligning tool 14 is used as shown in FIG. 5 to align the through bolt 11 with the hole in the central strut 2 and hold the non-contact annular space 12 during assembly of the device. The piezo plate 3, the mass 4 and the central column 2 have very similar geometric dimensions on at least two sides and the tool 14 is placed on the assembly group during tightening of the through bolt 11. While this geometric dimension helps align holes,
The contact between the through bolt 11 and the holes in the mass provides the alignment of the through bolt with the aligned holes. This simple means allows for perfect centering of the various parts and retention of the non-contact annular space 12. Other devices and visual alignment can be achieved using similar dimensions.

【0028】図4に置けるように内側の絶縁スリーブ1
3によって整合コンクリートは全く不要になる。しかし
ながら加速度計はもう1つの部分を含んでいる。図4の
組立体には必要ではないが、整合工具14は質量体4と
圧電板3との間のZ軸線方向の整合誤差を取り除くので
ある。
Inner insulating sleeve 1 as shown in FIG.
No. 3 requires no matching concrete. However, the accelerometer contains another part. Although not required for the assembly of FIG. 4, the alignment tool 14 eliminates Z-axis alignment errors between the mass 4 and the piezoelectric plate 3.

【0029】図6に示されるように、2つの圧縮形式の
圧電板15の間に電極17が備えられ、2つのせん断形
式の圧電板16の間に電極18が備えられている。z信
号のための電極19は一方の質量体4に連結されてい
る。圧電板15および16は主Z軸線の通常のせん断形
式の圧電板3の厚さの半分の厚さである。圧電板15お
よび16の質量体4は通しボルト11によって中央支柱
2に電気的に連結されていないので、図示していない電
極によって外部的に中央支柱11に連結されている。従
って、中央支柱は全3つの圧電板対の共通の電極を形成
するのである。
As shown in FIG. 6, an electrode 17 is provided between two compression type piezoelectric plates 15, and an electrode 18 is provided between two shearing type piezoelectric plates 16. The electrode 19 for the z signal is connected to one mass body 4. The piezo plates 15 and 16 are half the thickness of the normal shear type piezo plate 3 of the main Z axis. Since the mass bodies 4 of the piezoelectric plates 15 and 16 are not electrically connected to the central support column 2 by the through bolts 11, they are externally connected to the central support column 11 by electrodes not shown. Thus, the central post forms the common electrode for all three piezoelectric plate pairs.

【0030】この複雑な構造は図2に示したような絶縁
ワッシャーを全く必要としないが、別の電極がy信号お
よびx信号のために必要とされる。
This complex structure does not require any insulating washers as shown in FIG. 2, but separate electrodes are needed for the y and x signals.

【0031】図3〜図6に示されるように、圧電板の極
が助成や追加構造において接続される。図3〜図4にお
いて、中央支柱2に接続された圧電板3は正であり、図
6では負面が中央支柱2に接続されている。矢印はまた
極を示すだけでなく、圧電板の形式および軸線をも示し
ている。図6において、圧電板3および16はせん断形
式のものであり、圧電板15は圧縮形式のものである。
せん断形式の圧電板3に関する図3〜図6に示した連結
および極性はZ軸線に沿う直線的な加速度の測定を行
い、また、米国特許第4,996,878号に記載され
たようにY軸線回りの角加速度の相殺を行う。圧電板3
の一方の極を反対にすることによって、圧電板3はY軸
線回りの角加速度を測定し、Z軸線に沿う直線的な加速
度を相殺する。この選択は別の電極9および絶縁ワッシ
ャー10を使用せずに行える。
As shown in FIGS. 3-6, the poles of the piezoelectric plate are connected in a support or additional structure. 3 to 4, the piezoelectric plate 3 connected to the central supporting column 2 is positive, and in FIG. 6, the negative surface is connected to the central supporting column 2. The arrows not only indicate the poles, but also the piezoelectric plate type and axis. In FIG. 6, the piezoelectric plates 3 and 16 are of the shear type, and the piezoelectric plate 15 is of the compression type.
The connections and polarities shown in FIGS. 3-6 for the shear-type piezoelectric plate 3 provide linear acceleration measurements along the Z-axis, and as described in US Pat. No. 4,996,878, Y. Cancels the angular acceleration around the axis. Piezoelectric plate 3
The piezoelectric plate 3 measures the angular acceleration about the Y-axis and cancels the linear acceleration along the Z-axis by inverting one of the poles. This selection can be made without the use of a separate electrode 9 and insulating washer 10.

【0032】せん断形式の圧電板だけを使用してZ軸線
およびX軸線に沿う加速度を測定する加速度計が図7に
示されている。図6に示したように、中間信号電極を有
する一対の二重圧電板16がZ軸線およびX軸線のため
に中央支柱2のそれぞれの側に備えられている。x信号
のための電極18およびz信号のための電極19は増幅
器に接続され、あるいはその他の表示もしくは信号処理
装置に接続される。通しボルト11は中央支柱2と接触
せずに2つの質量体4および2対の圧電板16を中央支
柱2に取り付けている。
An accelerometer for measuring acceleration along the Z and X axes using only shear type piezoelectric plates is shown in FIG. As shown in FIG. 6, a pair of double piezoelectric plates 16 with intermediate signal electrodes are provided on each side of the central post 2 for the Z and X axes. Electrode 18 for the x signal and electrode 19 for the z signal are connected to an amplifier or other display or signal processing device. The through bolt 11 does not make contact with the central column 2 and attaches the two mass bodies 4 and the two pairs of piezoelectric plates 16 to the central column 2.

【0033】全3軸線(すなわちX、YおよびZ)にお
ける加速度を検出する図6の更に他の変化形が図8に示
されている。中央支柱20は全体的にT形で示されてお
り、中央バー21および横バー22を含んでいる。中央
バー21の両側には対をなす圧電板16が中間信号電極
および振動質量体14を有して配置されている。せん断
形式の圧電板の一方はZ軸線における加速度を検出し、
せん断形式の圧電板16の他方はY軸線における加速度
を検出する。この2つの質量体4および2対の圧電板1
6は通しボルト11によって互いにクランプされる。通
しボルトは中央バー21には接触せず、対をなす圧電板
16の何れにも接触していない。
A further variation of FIG. 6 to detect acceleration in all three axes (ie, X, Y and Z) is shown in FIG. The central strut 20 is shown generally as a T and includes a central bar 21 and a lateral bar 22. Piezoelectric plates 16 forming a pair are arranged on both sides of the central bar 21 with an intermediate signal electrode and a vibrating mass 14. One of the shear type piezoelectric plates detects the acceleration in the Z-axis,
The other of the shear type piezoelectric plates 16 detects acceleration in the Y-axis. The two mass bodies 4 and the two pairs of piezoelectric plates 1
6 are clamped together by through bolts 11. The through bolt does not contact the central bar 21 and does not contact any of the pair of piezoelectric plates 16.

【0034】中間信号電極を有する第3圧電板対16が
通しボルト11によって横バー22に取り付けられてい
る。通しボルト11は横バー22とは接触線図、圧電板
16の何れとも接触しない。この圧電板対もせん断形式
のものである。
A third piezoelectric plate pair 16 having an intermediate signal electrode is attached to the horizontal bar 22 with a through bolt 11. The through bolt 11 does not contact with the horizontal bar 22 either in the contact diagram or in the piezoelectric plate 16. This pair of piezoelectric plates is also of the shear type.

【0035】圧縮モードの圧電結晶がY軸線方向の加速
度を検出する図6の加速度計と対照すれば、図8は全3
軸線の加速度に関してせん断形式の圧電結晶を使用して
いる。従って、温度の影響は全ての測定部材に関して同
じである。また、せん断形式の圧電測定部材は圧縮形式
の測定部材ほど温度に敏感でない。例えば石英のような
せん断形式だけの測定部材を製造することは、せん断正
式および圧縮形式の組み合わされた測定部材の製造より
もはるかに簡単である。
In contrast to the accelerometer of FIG. 6 in which the piezoelectric crystal in compression mode detects acceleration in the Y-axis direction, FIG.
A shear-type piezoelectric crystal is used for the acceleration of the axis. Therefore, the effect of temperature is the same for all measuring elements. Also, shear-type piezoelectric measuring members are less sensitive to temperature than compression-type measuring members. Producing a shear-only measuring element, such as quartz, is much easier than producing a combined shear-formal and compression-type measuring element.

【0036】中央支柱20がほぼT形で示されている
が、L形とすることもできる。重要なことは中央支柱2
0が2つの互いに直角でここではZ軸線とされる軸線に
平行に延在されているバーを形成することである。従っ
て、通しボルト11の2つのバーは直角とされている。
Although the center post 20 is shown to be generally T-shaped, it may be L-shaped. The important thing is the central column 2
0 forms two bars which are perpendicular to each other and extend parallel to the axis, here the Z-axis. Therefore, the two bars of the through bolt 11 are at a right angle.

【0037】図9は図8の加速度計のハウジングカバー
24を示している。T形中央支柱20の平たい上面は図
示された半導体増幅器23を含む電子部材のための適当
な場所を形成する。
FIG. 9 shows the housing cover 24 of the accelerometer of FIG. The flat top surface of the T-shaped central post 20 provides a suitable location for the electronic components including the illustrated semiconductor amplifier 23.

【0038】従来技術の1つである標準的な加速度計ハ
ウジングは電子信号ケーブルのプラグ27を含んでい
る。穴25は、ハウジングを取り付け面に固定するため
にねじその他の固定具を受け入れるために備えられてい
る。
One of the prior art, standard accelerometer housings, includes a plug 27 of electronic signal cables. Holes 25 are provided to receive screws or other fasteners to secure the housing to the mounting surface.

【0039】せん断形式の圧電板は最大感度の1方向を
有する。感応方向を正確に整合し、2つの軸線すなわち
方向の何れか1方向を検出するように1つの圧電板を使
用できるようにするために、ハウジング1は、図11〜
図14に示されるように一対の直交方向の穴25Aおよ
び25Bを備えている。加速度本体1は中央支柱2を支
持し、また、圧電板3および振動質量体4が中央支柱に
直角な軸線に沿って配置される。ハウジング24も示さ
れている。穴25Aの軸線に平行で且つ穴25Bの軸線
に直角であるとして、せん断形式の圧電結晶3の軸線方
向感度が図12〜図14に示されている。従って、穴2
5Aの中の固定具26は圧電板3を取り付け面に取り付
けて、この取り付け面に直角な加速度に対して応答する
ようになされる。
The shear type piezoelectric plate has one direction of maximum sensitivity. In order to allow the sensitive directions to be precisely aligned and one piezoelectric plate to be used to detect either one of the two axes or directions, the housing 1 is shown in FIGS.
As shown in FIG. 14, a pair of orthogonal holes 25A and 25B are provided. The acceleration body 1 supports a central column 2, and the piezoelectric plate 3 and the vibrating mass body 4 are arranged along an axis perpendicular to the central column. Housing 24 is also shown. The axial sensitivity of the shear-type piezoelectric crystal 3 is shown in FIGS. 12 to 14 as being parallel to the axis of the hole 25A and perpendicular to the axis of the hole 25B. Therefore, hole 2
The fixture 26 in 5A mounts the piezoelectric plate 3 on a mounting surface and is adapted to respond to accelerations normal to this mounting surface.

【0040】中央支柱2の角度位置は軸線25Aの回り
の360゜の何れかであるが、この感度軸線は常に取り
付け面に直角で、図11〜図13に示されるようにZ軸
線に沿う加速度を検出する。加速度計本体1を90゜回
転させて、圧電板の検出軸線が取り付け面に平行とな
る。穴25Bを通るねじ26により、圧電結晶をその感
応軸線が取り付け面に平行な状態とされて取り付け面に
取り付ける。軸線25Bの回りに圧電結晶3を回転させ
ることで、取り付け面に平行な平面内での加速度を検出
できる。先の図面における座標を使用して、圧電板3は
軸線25Bの回りに適当に位置決めすることだけでXま
たはYにおける加速度を検出できる。圧電板が図14に
示されるようにX軸線に沿う加速度を検出すると仮定す
れば、軸線25Bに関して90゜回転させると、Y軸線
における加速度を検出することになる。従って、図11
〜図14に示されるように、中央支柱に直角で互いに直
角な2つの穴を形成することにより、1つのせん断形式
の圧電板は適当に取り付けることによって3軸線の何れ
かの加速度を検出できる。
The angular position of the central support column 2 is any of 360 ° around the axis 25A, but this sensitivity axis is always perpendicular to the mounting surface, and the acceleration along the Z axis is shown in FIGS. 11 to 13. To detect. The accelerometer body 1 is rotated 90 ° so that the detection axis of the piezoelectric plate is parallel to the mounting surface. A screw 26 passing through the hole 25B mounts the piezoelectric crystal on the mounting surface with its sensitive axis parallel to the mounting surface. By rotating the piezoelectric crystal 3 around the axis 25B, the acceleration can be detected in a plane parallel to the mounting surface. Using the coordinates in the previous figures, the piezoelectric plate 3 can detect the acceleration in X or Y simply by positioning it appropriately about axis 25B. Assuming that the piezoelectric plate detects acceleration along the X axis as shown in FIG. 14, rotating 90 ° about axis 25B will detect acceleration along the Y axis. Therefore, FIG.
As shown in FIG. 14, by forming two holes in the central column at right angles to each other, one shear type piezoelectric plate can detect the acceleration in any of the three axes by proper mounting.

【0041】既に説明した本発明の実施例において、与
えられた測定軸線すなわち感応軸線に関する一対の圧電
板は、常に同じ軸線および方向を有するのである。
In the embodiment of the invention already described, the pair of piezoelectric plates for a given measuring or sensitive axis always have the same axis and direction.

【0042】せん断形式の装置では、この対が共通軸線
に沿って加速度を測定するが、与えられた平面部分に沿
って測定することが重要とされる場合が多々ある。図1
5および図16の実施例は、感応主軸線が互いに直角な
一対のせん断形式の圧電板3を示している。図示したよ
うに、これらは加速度計本体1の穴25Dの軸線に直角
な平面を定める。加速度計本体1を穴25Cを通る固定
具で固定することにより、圧電板3は取り付け面に直角
な有限数の平面における力を測定する。既に説明したよ
うに、ハウジング1は軸線25Cの回りを回転して特定
の平面を定めることができるのであり、その全ては取り
付け面に対して直角である。
In shear-type devices, this pair measures acceleration along a common axis, but it is often important to measure along a given planar section. Figure 1
5 and FIG. 16 show a pair of shear type piezoelectric plates 3 whose sensitive principal axes are orthogonal to each other. As shown, these define a plane perpendicular to the axis of hole 25D of accelerometer body 1. By fixing the accelerometer body 1 with a fixture passing through the hole 25C, the piezoelectric plate 3 measures the force on a finite number of planes orthogonal to the mounting surface. As already mentioned, the housing 1 can be rotated about the axis 25C to define a particular plane, all of which are at right angles to the mounting surface.

【0043】加速度計本体1を90゜回転し、穴25D
を使用して加速度計本体を取り付け面に固定することに
より、圧電板3の感応軸線によって定められる平面は取
り付け面に平行となる。再び述べるが先の実施例におけ
るように、この平面は軸線25Dの回りに360゜回転
までの何れかの角度で回転ができる。1つの圧電板3が
図15および図16に関して説明されたが、それぞれは
電極が圧電対16として既に説明したように配置された
一対の圧電板によって示されている。
Rotate the accelerometer body 1 by 90 ° to make a hole 25D.
By fixing the accelerometer body to the mounting surface using, the plane defined by the sensitive axis of the piezoelectric plate 3 is parallel to the mounting surface. Again, as in the previous embodiment, this plane can rotate about the axis 25D at any angle up to 360 °. One piezoelectric plate 3 has been described with respect to FIGS. 15 and 16, each shown by a pair of piezoelectric plates with electrodes arranged as previously described as piezoelectric pair 16.

【0044】図11〜図16の各々のハウジングの取り
付け穴25は中央支柱2に直角な平面内で互いに直角と
されている。取り付け穴25の1つは、中央支柱に圧電
板3を取り付け通しボルトの穴と共通平面内にある。図
11および図14、および図15および図16におい
て、これはそれぞれ軸線25Bおよび25Dである。
The mounting holes 25 of each housing of FIGS. 11 to 16 are at right angles to each other in a plane perpendicular to the central column 2. One of the mounting holes 25 is in the same plane as the hole of the through bolt for mounting the piezoelectric plate 3 on the central column. In Figures 11 and 14, and Figures 15 and 16, this is axes 25B and 25D, respectively.

【0045】本発明は対称的装置として示されたが、非
対称構造にも使用でき、本発明の原理を組み入れること
ができる。例えば、圧電板3の1つは絶縁ワッシャーで
置き換えられて、質量体4および通しボルト11と中央
支柱2との間に電気的絶縁を得るようにされる。望まれ
るならば装置の機械的対称性を保持するために、質量体
4は圧電板3と絶縁ワッシャーとの間のあらゆる差損失
を補償するように増大させることができる。
Although the present invention has been shown as a symmetric device, it can also be used in asymmetric structures and incorporate the principles of the present invention. For example, one of the piezoelectric plates 3 may be replaced by an insulating washer to provide electrical insulation between the mass 4 and the through bolt 11 and the central post 2. If desired, in order to maintain the mechanical symmetry of the device, the mass 4 can be increased to compensate for any differential loss between the piezoelectric plate 3 and the insulating washer.

【0046】従って本発明は、全軸線において同じ標準
的な信号振幅を有する多軸の応用例のための、高度に正
確で且つ簡単な設計の加速度計を提供する。
The present invention thus provides a highly accurate and simple design accelerometer for multi-axis applications having the same standard signal amplitude on all axes.

【0047】従って本発明はせん断形式の加速度計の性
能を、飛躍的に高い精度で、しかも結果の高い再現性を
得るまでに高める。これは、結果に対して影響する望ま
しくないパラメータが排除されるからである。また同時
に、低コストで高い性能を発揮できるようにする。この
概念は、1軸または多軸の加速度計の効果的な組立を可
能にする最新の方法に利用できるのである。
Accordingly, the present invention enhances the performance of shear-type accelerometers with dramatically higher accuracy and even higher reproducibility of results. This is because unwanted parameters that affect the results are eliminated. At the same time, it will enable high performance at low cost. This concept can be applied to modern methods that enable effective assembly of single-axis or multi-axis accelerometers.

【0048】本発明は詳細に説明し図示したが、これら
は単なる説明や例であり、限定しようとするものではな
いことがはっきりと理解されねばならない。本発明の精
神および範囲は特許請求の範囲によってのみ制限される
のである。
While the present invention has been described and illustrated in detail, it should be clearly understood that these are merely illustrations and examples and are not intended to be limiting. The spirit and scope of the present invention is limited only by the claims that follow.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来技術の加速度計の横断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a prior art accelerometer.

【図2】電極および絶縁ディスクを示す図1の加速度計
の分解図。
2 is an exploded view of the accelerometer of FIG. 1 showing electrodes and insulating disks.

【図3】本発明の原理を組み込んだ加速度計の横断面
図。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an accelerometer incorporating the principles of the present invention.

【図4】本発明の原理を組み込んだ加速度計の横断面
図。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an accelerometer incorporating the principles of the present invention.

【図5】本発明の原理を組み込んだ整合工具の斜視図。FIG. 5 is a perspective view of an alignment tool incorporating the principles of the present invention.

【図6】本発明の原理を組み込んだ多軸加速度計の頂面
図。
FIG. 6 is a top view of a multi-axis accelerometer incorporating the principles of the present invention.

【図7】本発明の原理を組み込んだせん断形式の圧電板
を使用した2軸線加速度計の斜視図。
FIG. 7 is a perspective view of a biaxial accelerometer using a shear type piezoelectric plate incorporating the principle of the present invention.

【図8】本発明の原理を組み込んだ3軸線加速度計の斜
視図。
FIG. 8 is a perspective view of a triaxial accelerometer incorporating the principles of the present invention.

【図9】カバーを備えた図8の加速度計の側面図。9 is a side view of the accelerometer of FIG. 8 with a cover.

【図10】従来技術の加速度計ハウジングの斜視図。FIG. 10 is a perspective view of a prior art accelerometer housing.

【図11】本発明の原理を組み込んだ軸調整可能な加速
度計の部分的な破断平面図。
FIG. 11 is a partial cutaway plan view of an axis adjustable accelerometer incorporating the principles of the present invention.

【図12】図11の加速度計の部分的な破断側面図。12 is a partial cutaway side view of the accelerometer of FIG.

【図13】図11および図12の加速度計の斜視図。FIG. 13 is a perspective view of the accelerometer of FIGS. 11 and 12.

【図14】図13と異なる配向における加速度計の斜視
図。
FIG. 14 is a perspective view of the accelerometer in an orientation different from that of FIG.

【図15】本発明の加速度計の他の実施例の斜視図。FIG. 15 is a perspective view of another embodiment of the accelerometer of the present invention.

【図16】図15と異なる配向における加速度計の斜視
図。
16 is a perspective view of the accelerometer in a different orientation than that of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加速度計本体 2 中央支柱 3 圧電板 4 質量体 5 ボルト 9 電極 10 絶縁ワッシャー 11 通しボルト 12 環状空間 13 絶縁スリーブ 14 工具 15,16 圧電板 18,19 電極 20 中央支柱 21 中央バー 22 横バー 23 増幅器 24 カバー 25,25A,25B,25C,25D 穴 1 Accelerometer main body 2 Central support 3 Piezoelectric plate 4 Mass body 5 Bolt 9 Electrode 10 Insulating washer 11 Through bolt 12 Annular space 13 Insulation sleeve 14 Tool 15,16 Piezoelectric plate 18,19 Electrode 20 Central support 21 Central bar 22 Horizontal bar 23 Amplifier 24 Cover 25, 25A, 25B, 25C, 25D Hole

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1穴を有する中央支柱を含む本体と、 それぞれが第1穴を有している少なくとも1つの第1圧
電板および少なくとも1つの第1質量体と、 前記中央支柱に接触することなく前記質量体および前記
圧電板を前記中央支柱にクランプする前記第1穴内の第
1ボルトと、 前記第1穴の整合を助成する手段と、 前記第1ボルトおよび前記中央支柱との間を非接触状態
に維持するように前記第1穴の中に前記第1ボルトを整
合させる手段と、を含んで構成されたことを特徴とする
加速度計。
1. A body comprising a central post having a first hole, at least one first piezoelectric plate and at least one first mass each having a first hole, said main post contacting said central post Between the first bolt in the first hole for clamping the mass body and the piezoelectric plate to the central column without the first bolt, means for facilitating alignment of the first hole, and the first bolt and the central column. And a means for aligning the first bolt in the first hole so as to maintain a non-contact state, the accelerometer.
【請求項2】 請求項1に記載された加速度計であっ
て、前記ボルトが前記圧電板に接触しないことを特徴と
する加速度計。
2. The accelerometer according to claim 1, wherein the bolt does not contact the piezoelectric plate.
【請求項3】 請求項1に記載された加速度計であっ
て、前記圧電板が前記穴に対して横方向の力を検出する
せん断形式の圧電板であることを特徴とする加速度計。
3. The accelerometer according to claim 1, wherein the piezoelectric plate is a shear-type piezoelectric plate that detects a lateral force with respect to the hole.
【請求項4】 請求項1に記載された加速度計であっ
て、前記ボルトが前記中央支柱の穴の直径より小さな直
径を有して、両者間に非接触環を形成するようになされ
たことを特徴とする加速度計。
4. The accelerometer according to claim 1, wherein the bolt has a diameter smaller than a diameter of the hole of the central support column so as to form a non-contact ring therebetween. Accelerometer characterized by.
【請求項5】 請求項1に記載された加速度計であっ
て、前記ボルトを前記中央支柱の前記穴から隔離する電
気的絶縁性で力非伝達スリーブを含むことを特徴とする
加速度計。
5. The accelerometer of claim 1, including an electrically insulating, force non-transmitting sleeve that isolates the bolt from the hole in the central post.
【請求項6】 請求項5に記載された加速度計であっ
て、前記スリーブが溝付きのポリテトラフルオルエチレ
ン製スリーブまたはシリコンゴム製スリーブの1つであ
ることを特徴とする加速度計。
6. The accelerometer according to claim 5, wherein the sleeve is one of a grooved polytetrafluoroethylene sleeve or a silicone rubber sleeve.
【請求項7】 請求項1に記載された加速度計であっ
て、前記助成手段が前記中央支柱、前記圧電板、および
前記第1穴の整合を助成するために少なくとも2つの側
部に同じ外形寸法を有している前記質量体を含むことを
特徴とする加速度計。
7. The accelerometer of claim 1, wherein the aiding means has the same profile on at least two sides to assist in aligning the central post, the piezoelectric plate, and the first hole. An accelerometer comprising the mass having dimensions.
【請求項8】 請求項7に記載された加速度計であっ
て、前記ボルトの締め付けの間に前記第1穴を整合させ
るための前記外形寸法と同じ内形寸法を有する整合工具
を含むことを特徴とする加速度計。
8. The accelerometer of claim 7, including an alignment tool having the same internal dimension as the external dimension for aligning the first hole during tightening of the bolt. Characteristic accelerometer.
【請求項9】 請求項1に記載された加速度計であっ
て、 前記中央支柱が、前記第1穴に直角な第2穴を有してお
り、またそれぞれが第2穴を有している少なくとも1つ
の第2圧電板および少なくとも1つの第2質量体、およ
び前記中央支柱に接触せずに前記中央支柱に前記第2質
量体および圧電板をクランプする前記第2穴内の第2ボ
ルトを含んでいる、ことを特徴とする加速度計。
9. The accelerometer according to claim 1, wherein the center column has a second hole that is perpendicular to the first hole, and each has a second hole. At least one second piezoelectric plate and at least one second mass, and a second bolt in the second hole for clamping the second mass and the piezoelectric plate to the central post without contacting the central post; An accelerometer characterized by being out.
【請求項10】 請求項9に記載された加速度計であっ
て、 前記中央支柱が前記本体のZ軸線に平行に延在し、前記
第1穴が前記本体のX軸線に平行であり、また、前記第
2穴が前記本体のY軸線に平行であることと、 前記第1および第2圧電板がせん断形式の圧電板である
ことと、 前記第1圧電板が前記本体の前記Z軸線に沿う力を検出
し、前記第2圧電板が前記本体の前記X軸線に沿う力を
検出することと、を特徴とする加速度計。
10. The accelerometer according to claim 9, wherein the center column extends parallel to the Z axis of the body, and the first hole extends parallel to the X axis of the body, and The second hole is parallel to the Y-axis of the main body, the first and second piezoelectric plates are shear-type piezoelectric plates, and the first piezoelectric plate is aligned with the Z-axis of the main body. An accelerometer, wherein the second piezoelectric plate detects a force along the X-axis of the main body.
【請求項11】 請求項9に記載された加速度計であっ
て、 前記中央支柱が前記本体のZ軸線に平行に延在し、前記
第1穴が前記本体のX軸線に平行であり、また、前記第
2穴が前記本体のY軸線に平行であることと、 前記第2圧電板が圧縮形式の圧電板であることと、 前記第1圧電板が前記本体の前記Z軸線に沿う力を検出
し、前記第2圧電板が前記本体の前記Y軸線に沿う力を
検出することと、を特徴とする加速度計。
11. The accelerometer according to claim 9, wherein the central column extends parallel to the Z axis of the body, and the first hole is parallel to the X axis of the body, , The second hole is parallel to the Y-axis of the main body, the second piezoelectric plate is a compression type piezoelectric plate, and the first piezoelectric plate applies a force along the Z-axis of the main body. And detecting the force of the second piezoelectric plate along the Y-axis of the main body.
【請求項12】 請求項9に記載された加速度計であっ
て、 前記中央支柱が前記本体のZ軸線に平行に延在し、前記
第1穴が前記本体のX軸線に平行であり、また、前記第
2穴が前記本体のY軸線に平行であることと、 第3穴を有し、この第3穴内の前記第1または第2ボル
トの1つによって前記中央支柱にクランプされている少
なくとも1つの第3圧電板を含むことと、 前記第1圧電板が前記本体の前記Z軸線に沿う力を検出
し、前記第2圧電板が前記本体の前記X軸線に沿う力を
検出し、そして前記第3圧電板が前記本体の前記Y軸線
に沿う力を検出することと、を特徴とする加速度計。
12. The accelerometer according to claim 9, wherein the central column extends parallel to the Z axis of the body, and the first hole is parallel to the X axis of the body, and , The second hole being parallel to the Y axis of the body, and having a third hole, at least clamped to the central strut by one of the first or second bolts in the third hole. Including a third piezoelectric plate, the first piezoelectric plate detecting a force along the Z axis of the body, the second piezoelectric plate detecting a force along the X axis of the body, and An accelerometer, wherein the third piezoelectric plate detects a force along the Y-axis of the main body.
【請求項13】 請求項12に記載された加速度計であ
って、前記第1、第2および第3圧電板がせん断形式の
圧電板であることを特徴とする加速度計。
13. The accelerometer according to claim 12, wherein the first, second and third piezoelectric plates are shear type piezoelectric plates.
【請求項14】 請求項12に記載された加速度計であ
って、前記中央支柱が互いに直角で且つ前記Z軸線に平
行な2つのバーを含み、各々のバーが前記第1および第
2穴の1つを含んでいることを特徴とする加速度計。
14. The accelerometer of claim 12, wherein the central post includes two bars that are orthogonal to each other and parallel to the Z axis, each bar of the first and second holes. An accelerometer characterized in that it includes one.
【請求項15】 請求項9に記載された加速度計であっ
て、 第1圧電板対が前記中央支柱によって隔離されており、
第1質量体対が前記第1圧電板対によって隔離されてい
ることと、 それぞれが第3穴を有し、該第3穴内の前記第2ボルト
によって前記中央支柱にクランプされている第3圧電板
対を含むことと、 前記中央支柱が第2圧電板対を前記第3圧電板対から隔
離し、第2質量体対が前記第2および第3圧電板対によ
って隔離されていることと、を特徴とする加速度計。
15. The accelerometer according to claim 9, wherein the first piezoelectric plate pair is separated by the central support column,
A first pair of masses separated by the first pair of piezoelectric plates, and a third piezoelectric member each having a third hole and clamped to the central column by the second bolt in the third hole. A pair of plates is included; the central post separates the second piezoelectric plate pair from the third piezoelectric plate pair, and the second mass pair is separated by the second and third piezoelectric plate pairs; Accelerometer characterized by.
【請求項16】 請求項15による加速度計であって、
前記第2および第3圧電板対がそれぞれの穴に沿って、
前記第1穴に沿う前記第1圧電板対の厚さの半分の厚さ
を有していることを特徴とする加速度計。
16. An accelerometer according to claim 15, wherein
Said second and third piezoelectric plate pairs along respective holes,
An accelerometer having a thickness that is half the thickness of the first piezoelectric plate pair along the first hole.
【請求項17】 請求項1に記載された加速度計であっ
て、前記中央支柱が第1圧電板対のための1つの接点で
あり、第1質量体対の1つが前記第1圧電板対のための
他の接点であることを特徴とする加速度計。
17. The accelerometer of claim 1, wherein the center post is one contact for a first piezoelectric plate pair and one of the first mass pair is the first piezoelectric plate pair. An accelerometer, which is another contact for.
【請求項18】 請求項17に記載された加速度計であ
って、前記第1圧電板が直線的加速度を検出するために
前記中央支柱に接触する共通極を有していることを特徴
とする加速度計。
18. The accelerometer according to claim 17, wherein the first piezoelectric plate has a common pole that contacts the central column for detecting linear acceleration. Accelerometer.
【請求項19】 請求項17に記載された加速度計であ
って、前記第1圧電板が角加速度を検出するために前記
中央支柱に接触する反対極を有していることを特徴とす
る加速度計。
19. The accelerometer according to claim 17, wherein the first piezoelectric plate has an opposite pole that contacts the central column for detecting angular acceleration. Total.
【請求項20】 請求項1に記載された加速度計であっ
て、 第1圧電板対が前記第1質量体を前記中央支柱から隔離
しており、 第2質量体を前記中央支柱から隔離し、且つそれぞれ第
2穴を有する第2圧電板対を含んでおり、 前記第2穴内の前記第1ボルトが前記第2質量体および
圧電板を前記中央支柱にクランプしている、ことを特徴
とする加速度計。
20. The accelerometer according to claim 1, wherein a first piezoelectric plate pair separates the first mass body from the central support column and a second mass body separates from the central support column. And a second pair of piezoelectric plates each having a second hole, wherein the first bolt in the second hole clamps the second mass and the piezoelectric plate to the central column. An accelerometer.
【請求項21】 第1穴を有する中央支柱を含む本体
と、 それぞれが穴を有している圧電板対および質量体対と、 前記穴内に配置され、前記第1穴から十分に隔離されて
いて、前記第1穴の軸線を横断する力が存在していると
きですら、前記第1穴の前記軸線に平行な均等に分散さ
れたクランプ力によって前記質量体および前記圧電板を
前記中央支柱に圧縮するボルト手段と、を含んで構成さ
れたことを特徴とする対称的加速度計。
21. A body including a central post having a first hole, a piezoelectric plate pair and a mass body pair each having a hole, disposed within the hole and well isolated from the first hole. And even when there is a force transverse to the axis of the first hole, the evenly distributed clamping forces parallel to the axis of the first hole cause the mass and the piezoelectric plate to move to the central column. A symmetric accelerometer comprising: a bolt means for compressing into.
【請求項22】 請求項21に記載された加速度計であ
って、前記圧電板が、前記穴の軸線を横切る軸線を有し
且つ互いに直角な、せん断形式の圧電板であることを特
徴とする加速度計。
22. The accelerometer according to claim 21, wherein the piezoelectric plate is a shear-type piezoelectric plate having an axis line that intersects the axis line of the hole and is orthogonal to each other. Accelerometer.
【請求項23】 請求項21に記載された加速度計であ
って、前記本体が前記中央支柱に直角な平面内で互いに
直角な取り付け穴対を含み、一方の前記取り付け穴が前
記第1穴と共通平面にあることを特徴とする加速度計。
23. The accelerometer of claim 21, wherein the body includes a pair of mounting holes that are at right angles to each other in a plane that is at a right angle to the central column, one of the mounting holes being the first hole. An accelerometer characterized by being in a common plane.
【請求項24】 X、YおよびZ軸線に沿う力を検出す
るせん断形式の加速度計であって、 互いに直角で且つZ軸線に平行に延在する第1および第
2バーを含む中央支柱を有するハウジングと、 前記Y軸線に平行に延在する前記第1バーに形成された
第1穴、および前記X軸線に平行に延在する前記第2バ
ーに形成された第2穴と、 それぞれX、YおよびZ軸線に沿う力を検出するための
せん断形式の圧電板の第1、第2および第3の圧電板対
と、 第1、第2および第3の質量体と、 前記第1および第3の圧電板対およびそれぞれの質量体
を前記第1バーの反対側に取り付けるための前記第1穴
内の第1ボルトと、 前記第2の圧電板対および前記第2質量体を前記第2バ
ーに取り付けるための前記第2穴内の第2ボルトと、を
含んで構成されたことを特徴とする加速度計。
24. A shear-type accelerometer for detecting forces along X, Y and Z axes having a central post including first and second bars extending at right angles to each other and parallel to the Z axis. A housing, a first hole formed in the first bar extending parallel to the Y-axis, and a second hole formed in the second bar extending parallel to the X-axis, and X, Shear type piezoelectric plate pairs for detecting forces along the Y and Z axes, first, second and third piezoelectric plate pairs; first, second and third mass bodies; Third piezoelectric plate pair and respective mass bodies on the opposite side of the first bar with a first bolt in the first hole; and the second piezoelectric plate pair and the second mass body with the second bar. A second bolt in the second hole for attaching to Accelerometer that is characterized by
【請求項25】 請求項24に記載された加速度計であ
って、各対をなす圧電板の間の電極を含むことを特徴と
する加速度計。
25. The accelerometer according to claim 24, comprising an electrode between each pair of piezoelectric plates.
【請求項26】 第1穴を有する中央支柱を含む本体
と、それぞれが第1穴を有している少なくとも1つの第
1圧電板および少なくとも1つの第1質量体と、第1ボ
ルトとを有してなる加速度計を組み立てる方法であっ
て、 前記中央支柱、前記圧電板および前記質量体を少なくと
も2つの側にて同じ外形寸法を有するように選択し、 前記圧電板を前記中央支柱に隣接配置し、前記質量体を
前記圧電板に隣接配置し、 前記第1ボルトを前記第1穴の中に挿入して整合し、 前記同様な外形寸法を使用して前記第1穴を整列させ、
そして前記中央支柱に接触することなく前記質量体およ
び前記圧電板を前記中央支柱にクランプするように整合
させつつ前記ボルトを締め付ける、諸段階を包含するこ
とを特徴とする方法。
26. A body comprising a central post having a first hole, at least one first piezoelectric plate and at least one first mass each having a first hole, and a first bolt. A method of assembling an accelerometer comprising: selecting the central support, the piezoelectric plate and the mass so as to have the same external dimensions on at least two sides, the piezoelectric plate being disposed adjacent to the central support. Then, the mass body is disposed adjacent to the piezoelectric plate, the first bolt is inserted into the first hole for alignment, and the first hole is aligned by using the same external dimension,
And a step of tightening the bolt while aligning the mass and the piezoelectric plate to clamp the central strut without contacting the central strut.
【請求項27】 請求項26に記載された方法であっ
て、前記第1穴を整合させるために前記同様な外形寸法
に似た内径寸法を有する整合工具を使用する段階を含む
ことを特徴とする方法。
27. The method of claim 26, including the step of using an alignment tool having an inner diameter dimension similar to the same outer dimension to align the first hole. how to.
【請求項28】 請求項1に記載された加速度計であっ
て、前記整合手段が前記第1ボルトおよび前記第1質量
体の前記第1穴との間の接触を含んでいることを特徴と
する加速度計。
28. The accelerometer of claim 1, wherein the alignment means includes contact between the first bolt and the first hole of the first mass. An accelerometer.
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