JPS5856425B2 - 力変換機構 - Google Patents

力変換機構

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JPS5856425B2
JPS5856425B2 JP53124756A JP12475678A JPS5856425B2 JP S5856425 B2 JPS5856425 B2 JP S5856425B2 JP 53124756 A JP53124756 A JP 53124756A JP 12475678 A JP12475678 A JP 12475678A JP S5856425 B2 JPS5856425 B2 JP S5856425B2
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Yokogawa Hokushin Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は力を周波数に変換する機構に関するものである
。
第１図は、従来より一般に用いられている力を周波数に
変換する機構の一例の原理的構成説明図である。
図において、１は両端を固定された断面一様な棒、２は
、たとえば筐体等のベースである。
今、棒１の両固定端にそれぞれ軸力Ｓが加わるものとす
ると、軸力Ｓと棒の横方向の振動周波数ｆ共振周波数ω
は２πｆで表わされるので、棒１の共振周波数ωを測定
すれば、対応する軸力Ｓを測定することができる。
このようなトランスデユーサにおいて、高精度の測定を
実現するための条件としては以下の条件が満足されなげ
ればならない。
（１）周波数ｆの安定性が良い。
つまり、振動子（＝棒１）のＱが高い。
（１１）単位応力当りの周波数変化率△ｆ／σが大きい
。
即ち、 このようなトランスデユーサの良好塵Ｇ は次のような式で表わすことができる。
而して、第１図の構成のものにおり・て、棒１を共振さ
せ、その共振周波数ωを測定すれば、加えられた軸力Ｓ
を知ることができる。
しかしながら、第２図に示す如（、棒が振動している場
合に、ベース２との固定端部には反力Ｒが発生し、この
力はベース部が理想的な固定端でない場合損失となり消
費され、棒１のＱの低下の原因となる。
本発明は上記の問題点を解決したものである。
本発明の目的は簡単な構成により、振動エネルギー損失
の少く、効率のよく、製作の容易な力変換機構を提供す
るにある。
第３図は本発明の一実施例の構成説明図で、Ａは正面図
、Ｂは側面図である。
図において、１は振動子本体で、振動部１１゜結合部１
２と支持部１３よりなる。
振動部１１は中心軸Ａ−Ａに対称に平行して同一平面上
に設げられ、２個の板状をなしている。
結合部１２はその両端が振動部１１のそれぞれの一端と
結合しているもので、振動部１１と結合部１２とにより
口の字形に構成されている。
支持部１３は振動子本体１の取付けられるベース２、た
とえば筐体等から振動子本体１を振動的ＶＣ絶縁すると
共に、振動子本体１をベース２に固定する場合の、取付
は誤差に基ずく、中心軸のずれによる誤差の発生を阻止
するようにしたもので、互に直角をなす板状のフレクシ
ャ１３１，１３２よりなり、結合部１２とベース２とを
連結している。
３，４は第３図に示すごとく、結合部１２の側面にそれ
ぞれ取付けられた圧電素子で、この場合は、圧電素子３
は励振素子として用（・られ、外部に設けられた増幅器
５に接続されている。
また圧電素子４は振動のピックアップ素子として用いら
れ、その出力は増幅器５に帰還されるもので、振動子本
体１と、圧電素子３，４と、増幅器５とにより、第４図
に示すように発振回路Ｂが構成されている。
６は周波数測定器である。
以上の構成において、第３図に示す如く、被測定軸力Ｓ
が矢印方向に振動子本体ＩＫ加えられた場合に、軸力Ｓ
が変化すると、前述（１）式に示す如く振動子本体１の
共振周波数は変化し、これに対応して、発振回路Ｂの発
振周波数も変化する。
したがって、発振回路Ｂの発振周波数を周波数測定器６
により測定すれば振動子本体１に加えられた軸力Ｓの値
を知ることができる。
この場合、第５図に示す如く、２個の振動部１１ａ、１
１ｂが中心軸Ａ−Ａを中心に対称に振動する振動モード
の場合、振動子本体１０ベース２への固定端部には振動
部１１と結合部１２との接続点において発生する反力Ｒ
，モモ−ン）Ｍが互に逆方向で大きさが等しいため結合
部１２において互に打ち消し合い、全く力が発生せず、
支持が理想的な状態でない場合でも、振動子本体１から
外部にエネルギーが消費されることがない。
この結果、Ｑの高い（良好塵Ｇの値の大きい）振動子本
体を得ることができる。
更に、振動子本体１を平板状に構成したので、製作のき
わめて容易であると同時に、機械加工のみならず、たと
えば、エツチング加工などの製作法も採用できる。
第６図は本発明の他の実施例の要部構成説明図で、Ａは
正面図、Ｂは側面図である。
本実施例においては、Ａ図に示すごとく、中心軸Ａ−Ａ
に対称に、結合部１２とフレクシャ１３２の間にアイソ
レーションマス１４を４個設けたもので、図の左右方向
に突出すればするほどその効果は犬である。
この、アイソレーションマス１４を設けた結果、要部に
発生するねじり力を小さくすることができ、その力が打
消されることになるので、振動子本体１０ベース２への
支持点に、力がより確実に発生しないものが得られる。
なお、圧電素子３，４として蒸着あるいはスパッタリン
グ等により、薄膜形圧電素子を振動子本体１の側面に直
接形成するようにすれば、圧電素子を接着する等の場合
に比して、更に高いＱを得ることができるとともに、本
体側面に直接形成するので、生産性のよいものが得られ
る。
また、振動子本体１を磁性材で構成し１．コイルにより
振動子のドライブ及びピックアップを行う電磁的方法を
用いれば、ドライブ及びピックアップ素子としてのコイ
ルが振動子本体１に非接触にできるのでより特性のよい
ものが得られる。
また、振動子本体１を圧電材料、たとえば水晶等で直接
構成し、圧電素子に電極を蒸着等で取付け、振動子を構
成すれば、更に、構成は簡単となり、而も特性は良好で
、出力インピーダンスの低（・ものが得られる。
この場合、水晶のカット及び電極の配置は振動部１１が
屈曲振動するように選択すればよい。
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成によ
り、振動エネルギー損失の少く、効率のよく、製作の容
易な力変換機構を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来公知のカー周波数変換機構の原理的構成説
明図、第２図は第１図の動作説明図、第３図は本発明の
一実施例の構成説明図で、Ａは正面図、Ｂは側面図、第
４図は発振回路の構成説明図、第５図は第３図の動作説
明図で、Ａは正面図、Ｂは側面図、第６図は本発明の他
の実施例の構成説明図で、Ａは正面図、Ｂは側面図であ
る。 １・・・・・・振動子本体、１１・・・・・・振動部、
１２・・・・・・結合部、１３・・・・・・支持紙１４
・・・・・・アイソレーションマス、２・・・・・・ベ
ース、３．４・・・・・・圧電素子、５・・・・・・増
幅器、６・・・・・・周波数測定器、Ａ−Ａ・・・・・
・中心軸。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 中心軸に対称に平行して同一平面に設けられ変換す
    べき人力軸力が軸方向に実質的に加えられる長板状の振
    動部と該振動部のそれぞれの一端を結合する結合部とよ
    りなる振動子本体、該振動子本体を共振させる励振手段
    および前記振動子本体の振動を検出する検出手段を具備
    してなる力変換機構。 ２ 励振手段、検出手段の素子として圧電素子を用い、
    かつ該圧電素子を振動子本体の結合部に設けたことを特
    徴とする特許請求の範囲第１項記載の力変換機構。 ３ 圧電素子として薄膜蒸着圧電素子を用いたことを特
    徴とする特許請求の範囲第２項記載の力変換機構。 ４ 振動子本体を磁性材で構成し、励振手段、検出手段
    の素子としてコイルを用いたことを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載の力変換機構。 ５ 振動子本体を圧電材と電極で構成したことを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載の力変換機構。
JP53124756A 1978-10-11 1978-10-11 力変換機構 Expired JPS5856425B2 (ja)

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JPS5856425B2 true JPS5856425B2 (ja) 1983-12-14

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