JPS6236561A - 加速度ゲ−ジ - Google Patents
加速度ゲ−ジInfo
- Publication number
- JPS6236561A JPS6236561A JP17582585A JP17582585A JPS6236561A JP S6236561 A JPS6236561 A JP S6236561A JP 17582585 A JP17582585 A JP 17582585A JP 17582585 A JP17582585 A JP 17582585A JP S6236561 A JPS6236561 A JP S6236561A
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- JP
- Japan
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- acceleration
- mass
- beam member
- gauge
- external force
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は加速度ゲージに係り、特に特別な検出回路等を
有することなく、最大加速度を検出するのに好適な加速
度ゲージに関する。
有することなく、最大加速度を検出するのに好適な加速
度ゲージに関する。
高精度なジャイロ（応用機械工学１９８２年２月号ｐ８
８）を−例として、高精度な装置や計測装置においては
外部からの衝撃力を受けるとその精度が劣化するものが
ある。しかし装置の運搬中や多数の使用者の不注意によ
り、装置に衝撃的な外力が加えられてしまうことがある
。しかし装置の外形上に異状が生じない限り外力の加え
られた履歴に気づかず精度が低下したままで装置を使用
する恐れがあった。また外力の加わった履歴を計測する
ため、常に高価な加速度検出システムを付属することも
不可能なことが多かった。
８）を−例として、高精度な装置や計測装置においては
外部からの衝撃力を受けるとその精度が劣化するものが
ある。しかし装置の運搬中や多数の使用者の不注意によ
り、装置に衝撃的な外力が加えられてしまうことがある
。しかし装置の外形上に異状が生じない限り外力の加え
られた履歴に気づかず精度が低下したままで装置を使用
する恐れがあった。また外力の加わった履歴を計測する
ため、常に高価な加速度検出システムを付属することも
不可能なことが多かった。
本発明の目的は、装置に加えられた外力の履歴をすなわ
ち過去に加わった最大の加速度あるいは加速度の範囲を
特別な検出回路等を用いることなく容易に知ることが可
能な加速度ゲージを提供することにある。
ち過去に加わった最大の加速度あるいは加速度の範囲を
特別な検出回路等を用いることなく容易に知ることが可
能な加速度ゲージを提供することにある。
ある質量を有する梁部材にある一定以上の外力による衝
撃的な加速度が加わると、梁の部分が材料の弾性変形限
界を越える。梁が脆性材料であれば、ただちに梁は破断
する。特に梁がＳｉ単結晶のように欠陥のほとんど無い
材料であれば、所定の加速度に対する梁の破壊は極めて
再現性良く現われる。
撃的な加速度が加わると、梁の部分が材料の弾性変形限
界を越える。梁が脆性材料であれば、ただちに梁は破断
する。特に梁がＳｉ単結晶のように欠陥のほとんど無い
材料であれば、所定の加速度に対する梁の破壊は極めて
再現性良く現われる。
また、Ｓｉ単結晶を用いれば非常に小型な梁部材を精度
良く作製することが可能である。本発明のゲージは梁部
材の残存の有無をＮｌ！察することにより梁部材に加わ
った最大加速度の範囲を特定できるので、常時加速度を
測定することなしに、加わった衝撃の大きさの履゛歴を
知ることを可能とする。
良く作製することが可能である。本発明のゲージは梁部
材の残存の有無をＮｌ！察することにより梁部材に加わ
った最大加速度の範囲を特定できるので、常時加速度を
測定することなしに、加わった衝撃の大きさの履゛歴を
知ることを可能とする。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
Ｓｉ単結晶からなる基板１の表面に耐エツチング性のあ
るパターンを形成し、このパターンをマスク材として水
酸化カリウム（Ｋ ＯＨ）等のエツチング液で異方性エ
ッチを行なうと、梁３，５゜７および質量部２，４．６
から成る梁部材８，９゜１０が形成できる。耐エツチン
グ性パターンの作成方法や基板のエツチング方法は、今
日半導体製造プロセスで広く行なわれている手法が適用
される。
るパターンを形成し、このパターンをマスク材として水
酸化カリウム（Ｋ ＯＨ）等のエツチング液で異方性エ
ッチを行なうと、梁３，５゜７および質量部２，４．６
から成る梁部材８，９゜１０が形成できる。耐エツチン
グ性パターンの作成方法や基板のエツチング方法は、今
日半導体製造プロセスで広く行なわれている手法が適用
される。
第２図に先端に質量を有する梁部材の模式図を示す。質
量２３は支点２１を支持部とする梁２２により保持され
ている。ここに質量をｍ ［ｋｇｌ Ｆ梁の長さく質量
２３の重心までの距離とする）をＱ ［ｍｌ 、梁の断
面係数をＺ’［ｍ’］、質量に加わる外力をＦ［ｋｇ−
ｍ／Ｓ”］または［ＮコＮコシ外より支点に加わる最大
曲げモーメントをＭ ［ｋｇ・ｍ”／Ｓ”］または［Ｎ
−ｍ］、梁の降伏応力をσ［ｋｇ／ｍｓ″］またはｒ
Ｎ ／ ｍ ” ］とすると１次式が成立する。
量２３は支点２１を支持部とする梁２２により保持され
ている。ここに質量をｍ ［ｋｇｌ Ｆ梁の長さく質量
２３の重心までの距離とする）をＱ ［ｍｌ 、梁の断
面係数をＺ’［ｍ’］、質量に加わる外力をＦ［ｋｇ−
ｍ／Ｓ”］または［ＮコＮコシ外より支点に加わる最大
曲げモーメントをＭ ［ｋｇ・ｍ”／Ｓ”］または［Ｎ
−ｍ］、梁の降伏応力をσ［ｋｇ／ｍｓ″］またはｒ
Ｎ ／ ｍ ” ］とすると１次式が成立する。
ａ ＝ Ｍ ／ Ｚ 、 Ｍ ＝ Ｆ Ｄ 、 Ｆ ＝
ｍ ａ但し、加速度をα［ｍ／Ｓ”］とする、上式を
整ｆｆ する。
ｍ ａ但し、加速度をα［ｍ／Ｓ”］とする、上式を
整ｆｆ する。
例えば、第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような断面形
状の梁の断面係数Ｚは、Ｚ＝、ｂｈ”／２４となる。ま
たＳｉ単結晶の場合σ＝７Ｘ１０’ｋｇ／ ｍ ｓ ”
または７ Ｘ １０”Ｎ、密度ｐ＝２．３Ｘ１０”ｋ
ｇ／ｍ３である。質量部分ｍの体積をυ＝（３ｘ １０
−’）ｘ（２Ｘ １０−’）ｘ（０，ｔ ６ Ｘ １０
−’）＝０．９６ Ｘ １０−’ｍ’とすると、ｍ；ρ
υ＝２．２０８×１０−８ｋｇとな！。＊ タＺ ＝
（０，２３Ｘ １０″３） Ｘ（０，１６ＸＩＯ″’）
”／２４＝２．４５３Ｘ１０−１ａｃｍ＋”、 Ｑ
＝ ２ Ｘ１０−”ｍとすると、破壊に到る限界の加速
度はα中３９０，０００ Ｃｍ ／ Ｓ ” ］となる
、過渡的な衝撃加速度がステップ状に加わる場合はステ
ップの２倍の大きさまで、梁に加速度が加わるから、破
壊限界のステップの値はα／２となる。更に重力加速度
９．８ｍ／Ｓ”を１単位として表現すると、衝撃的な外
力により破断する時の加速度は。
状の梁の断面係数Ｚは、Ｚ＝、ｂｈ”／２４となる。ま
たＳｉ単結晶の場合σ＝７Ｘ１０’ｋｇ／ ｍ ｓ ”
または７ Ｘ １０”Ｎ、密度ｐ＝２．３Ｘ１０”ｋ
ｇ／ｍ３である。質量部分ｍの体積をυ＝（３ｘ １０
−’）ｘ（２Ｘ １０−’）ｘ（０，ｔ ６ Ｘ １０
−’）＝０．９６ Ｘ １０−’ｍ’とすると、ｍ；ρ
υ＝２．２０８×１０−８ｋｇとな！。＊ タＺ ＝
（０，２３Ｘ １０″３） Ｘ（０，１６ＸＩＯ″’）
”／２４＝２．４５３Ｘ１０−１ａｃｍ＋”、 Ｑ
＝ ２ Ｘ１０−”ｍとすると、破壊に到る限界の加速
度はα中３９０，０００ Ｃｍ ／ Ｓ ” ］となる
、過渡的な衝撃加速度がステップ状に加わる場合はステ
ップの２倍の大きさまで、梁に加速度が加わるから、破
壊限界のステップの値はα／２となる。更に重力加速度
９．８ｍ／Ｓ”を１単位として表現すると、衝撃的な外
力により破断する時の加速度は。
ａ ／ ２ ＝２００，０００ ［ｍ／ Ｓ”ｌ ＝２
０，０００ ［Ｇ ］となる。
０，０００ ［Ｇ ］となる。
今、上記の例の質量部分ｍと梁の長さＱの値を固定して
衝撃的な外力により、梁が破断する加速度と断面寸法と
の関係を示すと次表のようになる。
衝撃的な外力により、梁が破断する加速度と断面寸法と
の関係を示すと次表のようになる。
一方、断面寸法す、ｈを一定にして長さΩを可変とする
と破断する加速度α／２はＱに反比例する。また、ｂ、
ｈ、Ｑを一定にして質量を可変とするとα／２はｍに反
比例する９以上述べたように梁部材の寸法を適切に選択
することにより、梁の破壊する加速度の大きさを必要に
応じた値にすることが可能である。従って、外からの衝
撃によって受ける加速度の大きさを梁の破断の有無によ
って知る加速度ゲージが容易に製作できる。
と破断する加速度α／２はＱに反比例する。また、ｂ、
ｈ、Ｑを一定にして質量を可変とするとα／２はｍに反
比例する９以上述べたように梁部材の寸法を適切に選択
することにより、梁の破壊する加速度の大きさを必要に
応じた値にすることが可能である。従って、外からの衝
撃によって受ける加速度の大きさを梁の破断の有無によ
って知る加速度ゲージが容易に製作できる。
本発明の実施例のうち第１図に示したものは、加速度の
レベルを３段階に分けて検出するため質量部分ｍと梁の
断面は寸法す、ｈを一定にして、長さＱを３種類とした
ものである。また第３図に示した実施例は梁の寸法す、
ｈ、Ｑを一定にして質量部分ｍを変化させたもので４段
階に加速度を分離して検出することが出来る。第４図は
第３図で示した加速度ゲージに外力を加えた場合の結果
の一例で、残存した梁から外力の加速度のレベルを求め
ることができる。第５図は精密機械５０に本発明の加速
度ゲージ５１，５２．５３を貼付は固定してもので、３
軸方向の外力の最大加速度の履歴を知ることが可能であ
る。本発明では、加速度ゲージの主要本体のみを図示し
たが、ゲージの外周をアクリル樹脂のような透明ケース
でおおうことにより、外部からの加外度以外の要因によ
って梁部材が破損することを防止できる。本発明の梁部
材の形状は、本例に示したような片持梁式の構造以外に
も任意の形状のものを選ぶことは容易である。また梁部
材の材質もＳｉ単結晶に特に限定するものでもなく、破
壊応力の大きさがばらつかないで、しかも脆性を示す材
料ならば他の材料で置きかえることが可能である。本発
明による梁部材の外力を受けた時の破断の有無は目視に
より観測可能なため、特別な検出回路等を必要としない
。従って、装置などに貼付けておくことにより、常時、
最大加速度の検出が可能となる。
レベルを３段階に分けて検出するため質量部分ｍと梁の
断面は寸法す、ｈを一定にして、長さＱを３種類とした
ものである。また第３図に示した実施例は梁の寸法す、
ｈ、Ｑを一定にして質量部分ｍを変化させたもので４段
階に加速度を分離して検出することが出来る。第４図は
第３図で示した加速度ゲージに外力を加えた場合の結果
の一例で、残存した梁から外力の加速度のレベルを求め
ることができる。第５図は精密機械５０に本発明の加速
度ゲージ５１，５２．５３を貼付は固定してもので、３
軸方向の外力の最大加速度の履歴を知ることが可能であ
る。本発明では、加速度ゲージの主要本体のみを図示し
たが、ゲージの外周をアクリル樹脂のような透明ケース
でおおうことにより、外部からの加外度以外の要因によ
って梁部材が破損することを防止できる。本発明の梁部
材の形状は、本例に示したような片持梁式の構造以外に
も任意の形状のものを選ぶことは容易である。また梁部
材の材質もＳｉ単結晶に特に限定するものでもなく、破
壊応力の大きさがばらつかないで、しかも脆性を示す材
料ならば他の材料で置きかえることが可能である。本発
明による梁部材の外力を受けた時の破断の有無は目視に
より観測可能なため、特別な検出回路等を必要としない
。従って、装置などに貼付けておくことにより、常時、
最大加速度の検出が可能となる。
本発明によれば、特別な電気的な計測手段を用いること
なしに、最大加速度の加わった履歴を知ることが可能で
ある。耐衝撃力の決められた高精度な装置や計測機に貼
付けておくだけで、許容外の外力の加わった履歴の有無
が容易に判別できるため、該高精度な装置や計測機の高
信頼性を維持できる効果がある。
なしに、最大加速度の加わった履歴を知ることが可能で
ある。耐衝撃力の決められた高精度な装置や計測機に貼
付けておくだけで、許容外の外力の加わった履歴の有無
が容易に判別できるため、該高精度な装置や計測機の高
信頼性を維持できる効果がある。
第１図は加速度ゲージの烏Ｒ図、第２１ｇは本発明の模
式を示した平面図と梁の断面図、第３図は加速度ゲージ
の平面図、第４図は外力を受けた後の加速度ゲージの平
面図、第５図は加速度ゲージを実装した装置の鳥緻図で
ある。 １・・・基板、２，４．６・・・質量部、３，５．７・
・・梁。 ｆｊ図 ｆ Ｊ 図
式を示した平面図と梁の断面図、第３図は加速度ゲージ
の平面図、第４図は外力を受けた後の加速度ゲージの平
面図、第５図は加速度ゲージを実装した装置の鳥緻図で
ある。 １・・・基板、２，４．６・・・質量部、３，５．７・
・・梁。 ｆｊ図 ｆ Ｊ 図
Claims (2)
- １．梁と該梁の一部に質量を有する構造の単結晶材料か
らなる梁部材を一つ以上配列した基板で構成され、該梁
部材の残存の有無から該梁部材に加わつた加速度の大き
さの範囲を特定することを特徴とする加速度ゲージ。 - ２．前記梁部材の断面形状や長さや質量を異なる値に設
定し、前記梁部材に加わる外力による破壊限界を互いに
異なる状態とすることにより、加速度の大きさの範囲を
特定することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の加速度ゲージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60175825A JPH0789124B2 (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 加速度ゲ−ジ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60175825A JPH0789124B2 (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 加速度ゲ−ジ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6236561A true JPS6236561A (ja) | 1987-02-17 |
| JPH0789124B2 JPH0789124B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=16002878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60175825A Expired - Lifetime JPH0789124B2 (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 加速度ゲ−ジ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0789124B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6272901B1 (en) | 1997-12-26 | 2001-08-14 | Nec Corporation | Detecting apparatus capable of detecting magnitude of shock and portable electronic appliance with the same |
| US6539798B1 (en) | 1996-08-30 | 2003-04-01 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Acceleration threshold sensor |
| US7350424B2 (en) | 2002-02-12 | 2008-04-01 | Nokia Corporation | Acceleration sensor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8258799B2 (en) | 2008-11-07 | 2012-09-04 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | MEMS dosimeter |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58106463A (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-24 | Nissin Electric Co Ltd | 衝撃検出器付電気機器 |
| JPS59126261A (ja) * | 1983-01-06 | 1984-07-20 | サンドストランド・デ−タ・コントロ−ル・インコ−ポレ−テツド | はり共振器力変換器を有する加速度計 |
-
1985
- 1985-08-12 JP JP60175825A patent/JPH0789124B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58106463A (ja) * | 1981-12-18 | 1983-06-24 | Nissin Electric Co Ltd | 衝撃検出器付電気機器 |
| JPS59126261A (ja) * | 1983-01-06 | 1984-07-20 | サンドストランド・デ−タ・コントロ−ル・インコ−ポレ−テツド | はり共振器力変換器を有する加速度計 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6539798B1 (en) | 1996-08-30 | 2003-04-01 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Acceleration threshold sensor |
| US6272901B1 (en) | 1997-12-26 | 2001-08-14 | Nec Corporation | Detecting apparatus capable of detecting magnitude of shock and portable electronic appliance with the same |
| US7350424B2 (en) | 2002-02-12 | 2008-04-01 | Nokia Corporation | Acceleration sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0789124B2 (ja) | 1995-09-27 |
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