JPH0843432A - 加速度センサ及びその製造方法 - Google Patents

加速度センサ及びその製造方法

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JPH0843432A
JPH0843432A JP6193678A JP19367894A JPH0843432A JP H0843432 A JPH0843432 A JP H0843432A JP 6193678 A JP6193678 A JP 6193678A JP 19367894 A JP19367894 A JP 19367894A JP H0843432 A JPH0843432 A JP H0843432A
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JP
Japan
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piezoelectric ceramic
acceleration sensor
cut
polarization direction
electrodes
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Withdrawn
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JP6193678A
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English (en)
Inventor
Hidehiro Inaba
秀弘 稲葉
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Fuji Ceramics Corp
Original Assignee
Fuji Ceramics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加速度センサに関し、特に、X、Z両軸方向
の振動を単一のセンサで検出できる小型の加速度センサ
及びその製造方法の改良に関する。 【構成】 板状圧電セラミック14の端面に電極15、
16を設けて該端面間で分極した前記板状圧電セラミッ
ク14から切り出された圧電セラミック1において、前
記分極方向に交叉して切断形成された圧電セラミック体
の表裏に設けた電極5、6と該電極と電気的に接続され
た端面電極端子3、4をもつ圧電セラミックと、該圧電
セラミックに接着された付加質量2とからなる加速度セ
ンサ及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は加速度センサに関し、特
に、プリント基板に直接ハンダ付けできる小型の加速度
センサ及びその製造方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】パーソナルコンピュータをはじめ多くの
コンピュータで光磁気ディスク装置、ハードディスク装
置と呼ばれるディスク装置等が使用され、フロッピーデ
ィスクに比べ記録密度が高く、記憶容量が大きい特徴を
持つ反面、衝撃に弱いといった欠点がある。このため、
読み書きするためには衝撃のあった際には読み出し、書
き込みの中止動作が必須となる。この衝撃を検出し特に
書き込みの中止指令を出させる衝撃センサとして装置自
体に装着させた加速度センサが利用されている。
【0003】例えば特開昭64−41865がある。そ
れによれば図7にあるように、ハウジング40の内側に
圧電素子1及び重錘2(付加質量)が装着されている。
ハウジング40はプリント基板41に載せられ圧電素子
1からの出力は一方の電極からリード線45を経て同基
板回路41を通して、他方電極はハウジングにアースさ
れそれぞれ取り出される。
【0004】また、別の試みとしては、例えば実開63
−228がある。それによれば、同公報の第1図にある
ように、板状バイモルフ圧電素子の先端に錘(付加質
量)を装着し、他方の素子の基部には弾性材を介して被
振動体に固定する方式をとった振動ピックアップがあ
る。この圧電素子は被振動体の取付面に対して30〜6
0度の範囲で傾斜させて取り付けられているものであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の加速度セン
サにあっては、本来被装着物としてのハードディスク等
の振動体に使用されるには大き過ぎる欠点があった。こ
の結果、振動体自体の衝撃の検出とはならず、加速度セ
ンサ込みの衝撃センサとして利用される現状にあった。
このため、小型化等の目的に合致し、部品点数が少な
い、配線作業の省力化、さらには製造コスト等の大幅な
低減等といった解決すべき課題が多々あった。
【0006】前者の公知例にあっては、ハウジング、圧
電素子及び付加質量が一体となって組み立てられている
ため全体として大型となり、被振動体自体に対する重量
比が高くなる等加速度検出には不向きであった。また、
後者の公知例でも同様な理由で実際の使用はできないと
いった事情があった。さらに、前者ではZ軸方向のみで
単一の加速度センサとしてはX軸まで含めた検出ができ
なかった。後者では板状バイモルフとその端部に付加質
量を載せる形式のため共振周波数を高くとれず限られた
用途しか使用できないものであった。
【0007】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
もので、従来の手作り的な製法観点とは異なる、大量生
産可能な小型化された直接プリント基板にマウントされ
る加速度センサからなり、X軸、Z軸双方の振動、衝撃
を単一の素子により検出可能としたものでハードディス
ク等の製品の耐衝撃性に対する信頼性を担保させる新規
な加速度センサの提供に関する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の加速度センサ
は、板状圧電セラミックの端面に電極を設けて該端面間
で分極した前記板状圧電セラミックから切り出された圧
電セラミックにおいて、前記分極方向に交叉して切断形
成された圧電セラミック体の表裏に設けた電極と該電極
と電気的に接続された端面電極端子をもつ圧電セラミッ
クと、該圧電セラミックに接着された付加質量とからな
る。
【0009】さらに、前記の分極方向に交叉させ切断形
成たときの角度が、少なくとも15〜75度の範囲で該
分極方向に交叉させ切断形成させた圧電セラミックから
なる場合に効果的に、さらに、30〜60度の範囲でよ
り効果的に提供される。また、その製造方法として、板
状圧電セラミックに端面電極を設けて該端面間で分極
し、該分極方向に交叉して圧電セラミックを切断形成さ
せるとともにその表裏に電極を設け、該電極と電気的に
接続させた端面電極端子を形成させ、前記圧電セラミッ
クに付加質量を接着させることにより提供される。
【0010】さらに、前記の分極方向に交叉させ切断形
成たときの角度を、少なくとも15〜75度の範囲で該
分極方向に交叉させ切断形成させることにより効果的
に、さらに、30〜60度の範囲でより効果的に提供さ
れる。
【0011】
【作用】圧電素子及び付加質量の振動から素子の分極方
向に依存した圧電出力が検出され、これをプリント基板
上にある制御回路等で加速度出力に変え必要な制御操作
を行う。素子の分極方向については、板状圧電セラミッ
クに端面電極を設けて該端面間で分極し、さらに、その
分極方向に交叉して圧電セラミックを切断形成させたた
め、図1の矢印7のようにいわば斜め方向に分極され
る。したがって、単一の素子でX、Z軸双方の振動の検
出ができる。加速度センサが小型化されることにより被
装着装置としてのハードディスク等は装置固有に近い加
速度を検出でき、センサ自体の重量依存性の極めて小さ
い加速度センサとして動作する。
【0012】
【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図1は本発明により得られた加速度センサの一実施例を
示す斜視図である。図1で圧電セラミック1の上面に付
加質量2が接着され、下面はプリント基板(図示せず)
に載置し、側面の電極3、4によりハンダ付けし加速度
センサとして使用される。圧電セラミック1は図の右下
45度方向に分極処理されている。上下の電極5、6は
一定のパターンで銀電極塗料を刷毛塗りし焼き付けられ
ている。圧電セラミック1の両サイドに施された電極
3、4も同様に銀電極が焼き付けられている。
【0013】電極4、6は圧電セラミック1の下、側面
間で電気的に接続され、同様に、電極3、5は圧電セラ
ミック1の下、側、上面間で電気的に接続されている。
8はスペースでマスキング処理により電極4、6間の絶
縁性を確保している。付加質量2は金属板やアルミナ等
の絶縁物が使用できる。金属の場合には圧電セラミック
1と付加質量2の間に絶縁フィルムを介することにより
電極4、5間の絶縁性確保が可能である。この加速度セ
ンサはハードディスク等の振動体の回路基板の一部、も
しくは、振動体に装着しインターフェース等を介してセ
ンサとして動作し、被振動体への動作指令等を出力す
る。
【0014】図2は圧電セラミック1を多数切り出す前
の板状の圧電セラミック14の斜視図である。板状圧電
セラミック14には両端面に銀電極15、16が焼き付
けられ、直流電圧1kv/mm で分極処理を行った。これか
ら多数の圧電セラミック1が図の中央部分に示すような
直方体に切り出される。なお、直方体で説明するが他に
台形断面、菱形断面、板状等での使用も可能であり、用
途により切り出す形状を任意に設定できよう。
【0015】切り出された圧電セラミック1の水平面に
対する分極の角度は、板状圧電セラミック14からの切
り出し角度9、10に依存し任意に設定でき、例えば1
5〜75度の範囲で実際の使用で効果が認められた。さ
らに、30〜60度の範囲ではX、Z軸双方の出力バラ
ンス面や計算し易さといったメリットがみられた。
【0016】図2の場合は説明の便宜から45度に設定
したがこれに限定されるものではない。使用した板状圧
電セラミック材料としてはチタン酸ジルコン酸鉛が好適
で、切り出した圧電セラミック1は縦横約6.8mm×
7.5mm角で厚さ約0.6mmとした。計測用途、衝撃程
度により異なるが、近時回路技術の進歩により極めて薄
型の圧電セラミック1に切り出すことが要望され、それ
らにも対応可能な0.2〜0.5mmといった厚みも可能
であった。また、切り出す圧電セラミック1の大きさも
同様に小型化された圧電セラミック1に切り出すことが
可能で、例えば3〜5mm角の大きさにも対応可能であっ
た。
【0017】切り出された圧電セラミック1はその外表
面12には図1の銀電極6、外表面13は銀電極3、外
表面11は同様に11が対応し、分極方向を示す矢印1
7が図1の7に対応している。切断面を示す18〜21
は圧電セラミックの分極方向を決定し、各々板状圧電セ
ラミック14の水平面からの角度9、10は45度に選
定した。
【0018】図3は得られた圧電セラミック1について
の振動出力と分極方向との関係を説明した図である。こ
こで圧電セラミックの水平面と分極方向Pとのなす角を
Θとして、X、Z軸方向の合成出力Qは加わった任意の
方向の力F、水平方向とのなす角をαとした場合には、
【数1】 として示され、加速度センサとして動作することが認め
られる。
【0019】図4は実施例で得られた加速度センサの全
周感度グラフを示すもので、X、Z軸方向の出力特性が
確認できる。加速度センサのZ軸方向で上下が0°及び
180°となり、X軸方向が90°及び270°とな
る。これから最大感度となるのは約20°と約270°
付近の2軸方向となっていることがみられる。これらか
らそれぞれZ軸方向成分のいわゆる主軸感度が、また、
X軸方向成分の横軸感度が求められる。したがって従来
の加速度センサにあってはZ軸方向成分のいわゆる主軸
感度のみが得られたが、本発明にあっては分極方向の制
御によりX、Z軸方向双方の振動を単一の加速度センサ
によって検出することができる。
【0020】図5は実施例で得られた加速度センサのX
軸方向の出力周波数特性である。横軸は周波数で50Hz
〜50kHz、縦軸はセンサ出力で10db/目盛であり、
感度は加速度1G当たり0.77mVである。図6は同様
に加速度センサの衝撃力に対するリンギング特性であ
る。横軸は時間で、縦軸はセンサの出力で波形から認め
られるようにリンギングは全く見られなかった。これら
から約10kHzまで平坦であり、しかも小型、軽量のセ
ンサが得られることからプリント基板への搭載が可能と
なる。この結果振動系を乱すことが少なく広い使用分野
での利用が期待できよう。例えば、ノート型パソコン等
に使用されるハードディスクのようなX軸方向のみなら
ず同時にZ軸方向の振動も検出することができるので、
衝撃センサとして好適なことが確認された。
【0021】図6からは加速度出力の相対感度は共振周
波数が高まったことからリンギングの影響を大幅に改善
したことが認められ、特にフィルター使用等のリンギン
グ対策を必要としない効果があった。なお、一般に加速
度センサに衝撃が加わると共振周波で励振され、出力の
原波形にリンギングとして加算され誤差を生ずるるもの
で、リンギングの振幅の大きさは共振周波数を高くとる
ことでの軽減やフィルターを使用することで改善が図ら
れる。また、図5に示す周波数特性にも見られるように
共振周波数が高まったことでより広い使用分野での利用
が期待できよう。
【0022】また、この加速度センサにあっては衝撃力
が相当小さな0.1G以上での使用が可能で、ハードデ
ィスク等での使用に好適であった。さらに、被装着装置
等振動体に対する加速度センサの重量比が極めて低く取
れることから、共振周波数も高くなり、センサ取り付け
を意識しない被装着装置の加速度の測定ができる加速度
センサが得られた。したがって、装置固有に近い加速度
を検出でき、センサ自体の重量依存性の極めて小さい加
速度センサとして動作することが明らかであった。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、板状
圧電セラミックの状態で端面電極からの分極と、さら
に、その分極方向に交叉して圧電セラミックを切断形成
させたため、加速度センサとしては水平面からいわば斜
め方向に分極されている。したがって、単一の素子で
X、Z軸双方の振動が検出でき、より広い使用分野での
利用が期待できる。
【0024】また、従来にない小型化、部品点数を低下
でき製造コストの大幅なダウンで、ハードディスク等で
の使用に好適な加速度センサを提供できる。さらに、被
装着装置等振動体に対する加速度センサの重量比が極め
て低くなるので、共振周波数を高くでき、振動体自体に
より近い加速度測定が可能となるほか、センサ取り付け
が簡単、耐衝撃性、信頼性の高い加速度センサとして効
果が認められた。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明により得られた加速度センサの一実施例
を示す斜視図である。
【図2】圧電セラミックを切り出す前の板状の圧電セラ
ミックの斜視図
【図3】振動出力と分極方向との関係を説明した図
【図4】加速度センサのX、Z軸方向の出力特性を示す
全周感度グラフ
【図5】加速度センサ出力の周波数特性
【図6】加速度センサの衝撃力に対するリンギング特性
【図7】従来の加速度センサの断面図
【符号の説明】
1 圧電セラミック 2 付加質量 3 電極 7 分極方向 9 水平面との切断角度 10 水平面との切断角度 14 板状圧電セラミック

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】板状圧電セラミックの端面に電極を設けて
    該端面間で分極した前記板状圧電セラミックから切り出
    された圧電セラミックにおいて、前記分極方向に交叉し
    て切断形成された圧電セラミック体の表裏に設けた電極
    と該電極と電気的に接続された端面電極端子をもつ圧電
    セラミックと、該圧電セラミックに接着された付加質量
    とからなる加速度センサ。
  2. 【請求項2】少なくとも15〜75度の範囲で該分極方
    向に交叉させ切断形成させた圧電セラミックからなる請
    求項1記載の加速度センサ。
  3. 【請求項3】少なくとも30〜60度の範囲で該分極方
    向に交叉させ切断形成させた圧電セラミックからなる請
    求項1記載の加速度センサ。
  4. 【請求項4】板状圧電セラミックから切り出された圧電
    セラミックからなる加速度センサにおいて、前記板状圧
    電セラミックに端面電極を設けて該端面間で分極し、該
    分極方向に交叉して圧電セラミックを切断形成させると
    ともにその表裏に電極を設け、該電極と電気的に接続さ
    せた端面電極端子を形成させ、前記圧電セラミックに付
    加質量を接着させることを特徴とする加速度センサの製
    造方法。
  5. 【請求項5】少なくとも15〜75度の範囲で該分極方
    向に交叉させ圧電セラミックを切断形成させた請求項4
    記載の加速度センサの製造方法。
  6. 【請求項6】少なくとも30〜60度の範囲で該分極方
    向に交叉させ圧電セラミックを切断形成させた請求項4
    記載の加速度センサの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1207397A1 (en) * 2000-11-17 2002-05-22 Fujitsu Limited Acceleration sensor
JP2014510233A (ja) * 2011-04-07 2014-04-24 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 燃料インジェクタ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1207397A1 (en) * 2000-11-17 2002-05-22 Fujitsu Limited Acceleration sensor
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