JPH08122356A - 三方向圧電式加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出信号を取出すコネクタの操作性を確保
し、かつ、ケーブルによる外乱の影響を抑えた上で構成
を小型化することが可能な三方向圧電式加速度センサを
提供する。 【構成】 三方向圧電式加速度センサ１は、３つのコー
ナー部内にそれぞれ加速度検出部４…を設ける。残りの
１つのコーナー部には２つの側面５，５に対して傾斜す
る傾斜面６を形成しコネクタ７…を設けて左右対称に構
成し、底面２ａを測定対象物に固定する。上記ケース部
材２には段付き穴２ｂ…を形成し、その大径部には加速
度検出部４…のベース８を圧入する。傾斜面６側のコー
ナーに小径穴２ｃ…を形成し、その開口にコネクタ７…
を圧入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は三方向圧電式加速度セン
サに関し、特にケーブルによる外乱の影響を抑えた上で
構成を小型化することが可能な三方向圧電式加速度セン
サに関する。

【０００２】

【従来の技術】受感軸が互いに直交してなる３つの加速
度検出部をケース部材に一体に収容した三方向圧電式加
速度センサが知られている。図７は従来の三方向圧電式
加速度センサの斜視図である。この加速度センサは扁平
四角柱状のケース部材５１を備え、その上面５２から見
た４つのコーナーの内の３つのコーナー部にそれぞれ加
速度検出部５３…を設けることによってコンパクトに構
成したものである。この加速度検出部は５３…は、図示
せぬ受感部を支えるベース５５と一体に形成されてお
り、その加速度検出部５３…は受感軸方向をケース部材
５１の上面５２および互いに隣り合う２つの側面５４、
５４に対してそれぞれ直交し、ケース部材５１に圧入さ
れたそれぞれのベース５５を介して固定されている。

【０００３】加速度検出部５３…の出力はリード線（図
示せず）を介してそれぞれコネクタ５６…に接続されて
いる。すなわち、上面５２から圧入設置された加速度検
出部５３を除いて、加速度検出部５３…の出力はベース
５５…の外面に一体に設けられたコネクタ５６…に導き
出される。また、上面５２から圧入設置された加速度検
出部５３の出力は、上記両側面５４、５４のなすコーナ
ー部を４５度の傾斜面５７とし、その傾斜面５７に設け
られたコネクタ５６に導き出されている。ケーブル（図
示せず）に接続されたプラグ（図示せず）をコネクタ５
６に差し込むことにより、ケーブル他端に接続された外
部の処理装置（図示せず）、例えば電荷増幅器に出力さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、加速度の測定
において一定の測定精度を得るためには、加速度センサ
の質量が測定対象物に影響を与えないようにする必要が
あり、また、加速度センサの質量を少なくとも測定対象
物の質量の１／１０以下に抑えることが好ましいとさ
れ、従って種々の測定対象物に対応するために加速度セ
ンサの更なる小型化が図られている。

【０００５】しかしながら、上記加速度センサの一層の
小型化を図った場合、加速度検出部のベースも小型化さ
れ、当該ベースの剛性が低下する。この結果、コネクタ
を介してベースに伝達されるケーブルの振動が加速度検
出部に直接的に作用し、検出精度の低下が生じるという
問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、四角柱のケース部材を備え、その上面から見た４つ
のコーナーの内の３つのコーナー部内にそれぞれ加速度
検出部を設け、これら加速度検出部の受感軸方向を互い
に直交してなる三方向圧電式加速度センサにおいて、前
記コーナーの残りの１つのコーナー部に傾斜面を形成
し、この傾斜面及びその隣接の両側面に加速度検出部の
出力を受けるコネクタを加速度検出部とは別体にそれぞ
れ設けた。

【０００７】上記コネクタをケースの上面側に寄せてケ
ースに取り付け、または上記コネクタを設けたコーナー
部の底面に測定対象物に取付けるためのネジ穴を形成す
ることが好ましく、また、ケース部材に上下方向の貫通
孔を形成し、加速度検出部とコネクタ間の内部配線を保
護し、かつ、取付ボルトを通すためのブッシュを上記貫
通孔内に固定することが好ましい。

【０００８】

【作用】ケースに、加速度検出部とは別体にコネクタを
設けたことにより、コネクタを介して伝達されるケーブ
ルの振動は剛性の高いケース部材に作用することとな
り、加速度検出部に直接的に作用することがないので、
小型化にも関わらず、検出精度の低下を回避することが
できる。

【０００９】コネクタをケースの上面側に寄せてケース
に取り付けた場合は、測定対象物とコネクタの間に空間
が確保されることにより、コネクタに対するケーブルの
接続分離の使い勝手をよくすることができる。

【００１０】上記コーナー部の底面にネジ穴を形成した
場合は、測定対象物に対する三方向圧電式加速度センサ
の着脱性を確保することができる。

【００１１】また、ブッシュを設けた場合は、測定対象
物に対する取付方向の自由度が確保される。従ってケー
ブル配置の変更等にも柔軟に対応することができ、さら
に、ケーブルの接続や分離の際に取付方向の制約を受け
ることがないので、接続分離の操作性を向上することが
できる。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。図１は本発明の第１実施例に係る三方向圧電式加
速度センサの分解斜視図、図２は同三方向圧電式加速度
センサの平面図である。

【００１３】第１実施例に係る三方向圧電式加速度セン
サ１は、軽量かつ高剛性のチタニューム等でなる扁平な
正四角柱のケース部材２を備え、その上面３から見た４
つのコーナーの内の３つのコーナー部内にそれぞれ加速
度検出部４…を設け、これら加速度検出部の受感軸方向
を互いに直交して配置する。残りの１つのコーナー部に
は、同コーナー部において互いに隣り合う２つの側面
５、５、に対して同様の傾斜角をなす傾斜面６を形成
し、この傾斜面６とその両側面５、５、にそれぞれ加速
度検出部４…の出力を受けるコネクタ７…を設けて左右
対称に構成し、底面２ａを測定対象物に固定する。

【００１４】詳細には、上記ケース部材２には、傾斜面
６側のコーナーを除く３つのコーナーについて、その上
面３および２つの側面５、５に各コーナー側に寄せて段
付き穴２ｂ…を形成し、この段付き穴２ｂ…の大径部に
は加速度検出部４…のベース８を圧入してその受感軸方
向をそれぞれの面に対して垂直に固定する。また傾斜面
６側のコーナーにおいて、傾斜面６と側面５、５には、
上面３側に寄せて上記段付き穴２ｂ…と連通する小径穴
２ｃ…を形成し、加速度検出部４…の図示せぬリード線
を接続した上で小径穴２ｃ…の開口にコネクタ７…を圧
入して取付ける。

【００１５】加速度検出部４…は、図２の大径円柱をな
すベース８の奥側の突起部８ａに加速度を検出する環状
の剪断形の圧電素子９と、この圧電素子９に加速度に応
じた剪断力を作用させる質量体１０を環状に備え、ケー
ス部材２の段付き穴２ｂ…に収容され、ケース部材２を
介して伝達されてくる測定対象物の加速度をそれぞれの
受感軸方向に応じて検出する。

【００１６】上記のように構成される三方向圧電式加速
度センサ１は、限られた容積のケース２内に加速度検出
部４とコネクタ７を効率良く配置して小型化（具体的に
は、略１０mm角、３g）を図ることができ、かつ、コネ
クタ７を介して伝達されるケーブルの振動は、剛性の高
いケース部材２に作用することとなり、加速度検出部４
に直接的に作用することがないので、検出精度の低下を
回避することができる。

【００１７】また、コネクタ７…をケース部材２の上面
側に寄せて設けたことにより、測定対象物の表面からコ
ネクタまでの距離が確保でき、その接続端側に空間が確
保される。従って、小型構成の三方向加速度センサにお
いて、ケーブルのプラグを手指によってコネクタにねじ
込む際の、接続分離の良好な操作性を確保することが可
能となる。

【００１８】なお、上記傾斜面６は、コネクタ７の取付
け部の周縁に限定して形成することも可能であり、ま
た、側面に対して傾斜する場合の他、上面に対して傾斜
する場合も同様の作用効果を得ることができる。ケース
部材は、ベリリウム、ステンレス鋼、アルミニウム等と
することができ、その底面はセラミック、エポキシ樹
脂、金属酸化物等によるコーティング加工することによ
り、測定対象物との間を電気的に絶縁し、グランドルー
プノイズを遮断することができる。

【００１９】また、底面の周縁に段部を設けて取付け座
を形成することにより、加速度センサ全体の共振ピーク
を移動することができ、さらに、加速度検出部のベース
に信号増幅部を収容した増幅器内蔵型加速度センサとす
ることも可能である。

【００２０】次に、本発明の第２実施例に係る三方向圧
電式加速度センサについて説明する。図３はその平面図
である。この場合、前記第１実施例と同様の構成部分は
同符号を付してその説明を省略する。

【００２１】第２実施例に係る三方向圧電式加速度セン
サ１１のケース部材１２は、１つのコーナーに傾斜面６
を形成し、この傾斜面６の対角側を除いた他の２つのコ
ーナーにおいて、同対角側のコーナーを挟む２つの側面
１５，１５に各コーナー側に寄せて段付きねじ穴１２
ｂ，１２ｂを左右対称に形成し、この段付きねじ穴１２
ｂ，１２ｂ内に加速度検出部１４，１４の軸線方向を互
いに直交してねじ込み固定するとともに、両段付きねじ
穴１２ｂの中心に配線孔１２ｃ，１２ｃを小径穴２ｂに
対して連通形成し、コネクタ７への配線を収容する。

【００２２】上記加速度検出部１４は外周にネジを形成
したベース１８の突起部８ａの端部にリード線（図示せ
ず）を配置し、また、ベース１８の外面にねじ込み用の
係合穴１８ａを形成する。このような構成により、リー
ド線を配線孔１２ｃ…及びコネクタ穴２ｃ…に挿通した
状態で、リード線を捩らすことなく加速度検出部１４を
ケース部材１２に対してねじ込み固定することが可能と
なる。従って、加速度検出部１４が容易に着脱でき、こ
れにより加速度検出部１４のメンテナンス性が向上す
る。

【００２３】以上の加速度センサの測定対象物に対する
取付構造を説明する。加速度センサのケース部材の底面
を平底に形成して測定対象物に対して両面接着テープ、
接着剤等を用いて接着固定とする他に、図４のねじ込み
式の取付構造の斜視図のように、ケース部材２１の傾斜
面６側のコーナーにおいて底面２１ａにはネジ穴２１ｂ
を形成する。このネジ穴２１ｂに螺合可能な止めネジ２
２を測定対象物Ａに固定することにより、加速度センサ
の着脱性を確保できる。因みに、底面２１ａのネジ穴
は、前述したようにコネクタ７…をケース部材２の上面
側に寄せて設けたことにより、ケース部材２１にネジ穴
を設ける余地が得られたことに起因する。

【００２４】次にブッシュを設けた三方向圧電式加速度
センサの取付構造について説明する。図５はその斜視図
であり、図６はその取付状態を示す断面図である。ケー
ス部材２３の傾斜面６側のコーナーにおいてその上下方
向の貫通孔を２４ａを形成し、この貫通孔２４ａ鍔付き
ブッシュ２５を圧入嵌合し、その中空孔に取付ねじ２６
を挿込み、測定対象物Ａに対してねじ止めする。上記貫
通孔２４ａは、ケース部材２３の上面２４側に鍔付きブ
ッシュ２５の鍔部を受ける段部を備え、更に中間部２４
ｂを備えて鍔付きブッシュ２５の外周に配線用の環状空
間を形成する。加速度検出部１４…からコネクタ７…に
導出されたリード線は当該環状空間に置かれることか
ら、これらに外力が直接作用することはない

【００２５】上記ブッシュを設けた三方向圧電式加速度
センサの取付構造においては、測定対象物に対する加速
度センサの取付方向の自由度が確保される。従ってケー
ブル配置の変更にも柔軟に対応することができ、また、
ケーブルの接続や分離の際に取付方向の制約を受けるこ
とがないので、接続分離の操作性を向上することができ
る。

【００２６】なお、本実施例においてはブッシュ２５は
圧入嵌合されているが貫通孔内面にネジ部を形成すると
共に、ブッシュにもネジを形成し、貫通孔にブッシュを
螺合する構造としてもよい。

【００２７】

【発明の効果】上述のように本発明に係る三方向圧電式
加速度センサは、ケース部材の傾斜面とその両隣の２つ
の側面に、加速度検出部とは別体にして、コネクタを設
けたことにより、コネクタを介して伝達されるケーブル
の振動は、剛性の高いケース部材に作用することとな
り、加速度検出部に直接的に作用することがない。従っ
て本発明によれば、検出精度の高い小型の三方向圧電式
加速度センサが実現できる。

【００２８】コネクタを上面側に寄せてケースに取り付
けた場合は、測定対象物とコネクタの間に空間が確保さ
れることにより、ケーブルの接続分離の操作性を向上す
ることができる。

【００２９】また、コーナー部の底面にネジ穴を形成し
た場合は、測定対象物に対する三方向圧電式加速度セン
サの着脱性を確保することができる。

【００３０】さらに、ブッシュを設けた場合は、測定対
象物に対する取付方向の自由度が確保されることによ
り、ケーブル配置の変更にも柔軟に対応することがで
き、また、ケーブルの接続分離の操作性を向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る三方向圧電式加速度
センサの分解斜視図

【図２】同三方向圧電式加速度センサの平面図

【図３】本発明の第２実施例に係る三方向圧電式加速度
センサの平面図

【図４】ねじ込み式の取付け構造の斜視図

【図５】ブッシュ式の取付け構造の斜視図

【図６】その取付け状態を示す断面図

【図７】従来の三方向圧電式加速度センサの斜視図

【符号の説明】

１…三方向圧電式加速度センサ、２…ケース部材、２ａ
…底面、２ｂ…段付き穴、２ｃ…小径穴、３…上面、４
…加速度検出部、５…側面、６…傾斜面、７…コネク
タ、８…ベース、８ａ…突起部、９…圧電素子、１０…
質量体、１１…三方向圧電式加速度センサ、１２…ケー
ス部材、１２ｂ…段付きねじ穴、１２ｃ…配線孔、１４
…加速度検出部、１５…側面、１８…ベース、１８ａ…
係合穴、２１…ケース部材、２１ａ…底面、２１ｂ…ね
じ穴、２２…止めねじ、２３…ケース部材、２４ａ…貫
通孔、２４…上面、２４ｂ…中間段部、２５…鍔付きブ
ッシュ、２６…取付けねじ、Ａ…測定対象物。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 四角柱のケース部材を備え、その上面か
   ら見た４つのコーナーの内の３つのコーナー部内にそれ
   ぞれ加速度検出部を設け、これら加速度検出部の受感軸
   方向を互いに直交してなる三方向圧電式加速度センサに
   おいて、前記ケース部材のコーナーの残りの１つのコー
   ナー部に傾斜面を形成し、この傾斜面及びその隣接の両
   側面に前記加速度検出部の出力を受けるコネクタを同加
   速度検出部とは別体にそれぞれ設けたことを特徴とする
   三方向圧電式加速度センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の三方向圧電式加速度セ
   ンサにおいて、前記コネクタをケース部材の上面側に寄
   せて配置したことを特徴とする三方向圧電式加速度セン
   サ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の三方向圧電式加速度セ
   ンサにおいて、前記コネクタを設けたコーナー部の底面
   には測定対象物に取付けるためのねじ穴を形成したこと
   を特徴とする三方向圧電式加速度センサ。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の三方向圧電式加速度セ
   ンサにおいて、前記コネクタを設けたコーナー部には、
   ケース部材に上下方向の貫通孔を形成し、加速度検出部
   とコネクタ間の内部配線を保護し、かつ、取付ボルトを
   通すためのブッシュを上記貫通孔内に固定したことを特
   徴とする三方向圧電式加速度センサ。