JPS63503572A - 精密な変換器のための取付装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 精密な変換器のための取付装置 １１氷」 本発明は、精密な変換器のための取付装置に関し、特に、加速度計のような変換 器のための応力に無関係な取付装置に関する。

この出願は、１９８４年１１月３０日に出願された米国特許願第６７６．７２４ 号の部分継続出願である。双方の出願は、サンドストランド・データ・コントロ ールインクに譲渡され、また双方の発明者は譲受人の従業員である。

魚月ヱと１１− 精密な変換器を外部の応力から隔離することはしばしば必要である。かかる応力 は、変換器が取付けれているケースまたは他の構造の機械的なゆがみによるか、 もしくは変換器及びケース間の異なった熱膨張または収縮により生ずる。外部の 応力からの孤立は原理的には迎合的な取付装置を用いることにより達成され得る 。しかしながら、迎合的な取付装置は、一般に、そのケースに対して、変換器の 精密かつ安定な整列を提供しない、多くの変換器にとって、かかる整列は、適切 な動作を達成するために臨界的である。迎合的な取付装置はまた、ケースが振動 にさらされたとき変換器の不所望の機械的な振動外部応力を特に受ける精密な変 換器の１つの型は、加速度計である。これは極度のレベルの正確さが追及される ということに部分的に起因している。加速度計は、そのケースに対して位置を変 えること、もしくは振動することが許容されるべきではない機器の例である。従 来の加速度計の１つの取付技術は、金属リングによるが、もしくはエポキシ樹脂 のような構造用接着剤により、加速度計をケースに接続することであった。これ ら従来の非迎合的な取付は技術は、加速度計と、取付はリングと、ケースとの間 の異なった熱膨張に起因して加速度計に伝達される応力をもたらす、これら従来 の技術はまた、ケースが機械的なゆがみを受けているときに加速度計に応力を伝 達する。ゆがみは、ケースを周囲の支持体に取付けることにより、もしくはケー ス及び支持体間の差動熱膨張により生じ得る。物質を接合するエポキシの寸法的 な不安定性は、特に温度上昇時に生じる。かかる応力のすべては、精密な加速度 計の出力に影響を与え得、そして安定性を減じ得る。温度により生じる応力はま た、加速度計出力の温度による振動を増加し得、そして加速度計出力に熱により 生じる誤差を創成し得る。従って、精密な変換器に対する改良された取付装置は 、大いに歓迎されるであろう技術における前進である。

１引へ」」 本発明は、加速度計のような精密な変換器に対する取付装置を提供する。取付装 置は、差動的な体積膨張に対して迎合的であるが、ケースに対する変換器の回転 もしくは並進運動に対しては堅固である。

好適な実施例においては、本発明の取付装置は、精密な変換器を支持ケースと空 間的に整列させて支持するように適合されている。取付装置は、複数の取付は要 素を含んでおり、各取付は要素は、第１及び第２の端及び弾性的な中間部分を有 している。各取付は要素の第１の端は変換器に接続され、各取付は要素の第２の 端はケースに接続される。隣接した取付は要素は、取付はリングもしくはバンド を形成するように橋形部分によって互いに接合されるのが好ましい、一実施例に おいては、バンドは、第１の端及び橋形部分によって形成された、連続して内方 に面する取付は表面を有する。ｌ１３！ｌ接した取付は要素の第２の端は、第１ の端から軸方向に離され、かつ隣接した取付は要素の第２の端からギャップによ って円周的に離されているのが好ましい、もう１つの実施例においては、各取付 は要素の第１及び第２の端は同じ平面内にあり、かつギャップにより円周的に互 いに離されている。双方の実施例において、少なくとも第１の端及び橋形部分は 、変換器の熱膨張係数にほぼ等しい熱膨張係数を有する物質から構成される。各 取付は手段の中間部分は、変換器及びケース間の半径方向における相対移動に対 しては低い抵抗を提供し、かつ変換器及びケース間の、半径方向と直角な方向に おける相対移動に対しては高い抵抗を提供するように適合される。従って、変換 器及びケース間の差動熱膨張は変換器に応力を与えず、変換器及びケース間に不 整列を生じない。

本発明の多くの長所並びに特徴は、本発明の以下の詳細な説明並びに実施例、そ して請求の範囲及び添付図面から容易に明瞭となるであろう。

゛　の　ｔ　；　口 第１図は、本発明の取付装置によりケース内に取付けられた加速度計を示す透視 図、 第２図及び第７図は、第１図の取付はリングを示す透視図、 第３図及び第５図は、記載された２つの実施例の、変換器及びケース間の取付は 要素の接続を示す断面図、第４図及び第６図は、記載された２つの実施例の取付 はリングの部分を示す側面図、そして 第８図及び第９図は、第２図及び第７図に示された実施例を形成する取付は要素 を示す部分図である。

の、Ｉ　ｔｌ 本発明は、多くの異なった形態の実施例を許容し得るけれども、本発明のいくつ かの好適な実施例が図に示され、かつここに詳細に記載される。しかしながら、 本開示は、本発明の原理の例示として考慮されるべきであり、本発明を図示の特 定の実施例に制限しようとするものではないことを理解すべきである。

第１図は、本発明の取付は装置により装着された加速度計を示す、第１図の加速 度計は、ケース１２、変換器１４及び取付はリング１６を含んでいる。ケース１ ２は、円筒形の側壁１８、底壁２０及びフランジ２２を含んでいる。該フランジ ２２は、ケース及び加速度計を支持構造物に取付けるために用いられる取付は穴 ２４を含んでいる。

変換器１４は、概して円筒形の形状を有しており、腹帯２８によって結合された ２つの励磁リング２６及び２７を含んでいる。ここで変換器１４は、加速度の方 向及び大きさを示す電気信号を生成することによって、軸方向に配置された感度 軸線″Ｓ″に沿った該加速度に応答するよう適合された加速度計であるものとし ている。

変換器１４は、取付はリング１６によって励磁リング２７においてケース１２に 取付けられる。以後説明されるように、取付はリング１６は、変換器がケースに 対して並進のもしくは回転の移動を受けるために自由ではないようにして、変換 器１４の正確かつ安定な配列を提供する。しかしながら、取付はリング１６は変 換器１４及びケース１２間に差動半径の、もしくは体積の熱膨張または収縮を許 容し、また、さもなければケースのゆがみから生じるであろう応力から変換器を 孤立させるためにも働く、ケース１２のゆがみは、完全に平ではない表面上にフ ランジ２２を取付けることによって、もしくはフランジ及びその支持間の差動熱 膨張によって生じ得る。

第１図の取付はリング１６は、第２図により詳細に示されている。この実施例に おいて、取付はリング１６は、複数の取付は要素３０（第８図参照）を含んでい る。各取付は要素は、上部端３２、低部端３４及び弾性の中間部分もしくはビー ム３６を含んでいる。以後説明されるように、この実施例において、取付は要素 ３０の上部端３２は、ケース１２に取付けられ、そして低部端３４は、変換器１ ４に取付けられる。各取付は要素３０の低部端は、橋形部分３８（第６図及び第 ８図参照）によって隣接の取付は要素の低部端に接合される。これにより橋形部 分は、第２図に最も良く示されているように、取付は要素を、単一の概して円筒 形の取付はリング１６内に接合する。取付は要素が橋形部分２８によって互いに 接合されるということは本発明を行うために必要ではない。

しかしながら橋形部分を使用すれば、加速度計の製造及び組立をかなり容易にす るので好ましい。

第３図及び第４図は、取付は要素をさらに詳細に示し、かつ取付は要素と変換器 １４とケース１２との間の接続関係をさらに詳細に示す、第３図に最も良く示さ れているように、各取付は要素３０の上部端３２は、外方に面する表面４２を含 むパッド４０を含んでいる。この表面４２は、好ましくは、ケース１２の側壁１ ８の隣接の内側壁の輪郭と整合する円筒形の輪郭を有している。パッド４０は、 粘着性層４４によって側壁１８に接合される。

粘着性層４４のための適切な物質は、エポキシ樹脂のような構造用接着剤である 。各取付は要素３０の低部端３４は、円筒形の内側表面４８を有している内方へ 突出したフランジ４６を含んでおり、該表面４８は、変換器１４の隣接の内側表 面の輪郭と整合する輪郭を有している。橋形部分３８（第４図参照）の横断面は 、取付は要素３０の低部端３４と一緒に、橋形部分が連続の円筒形の内側表面を 有するリングを形成するように、フランジ４６の横断面と同じであり得る。かか る内側表面の半径は、変換器１４の隣接の外側表面の半径と整合するような寸法 とされる。取付はリング１６は、取付はリング及び変換器１４間に固定かつ完全 な接着を生成する、溶接もしくはろう付けのような方法によって変換器１４に接 合もしくは接着される。第３図は、フランジ４６及び励磁リング２７間に接着を 創成するために溶接接合５０を使用した場合を示している。取付はリング１６へ の変換器１４の取付は点は、ケースのフランジから変換器まで応力が伝達される のを最小にするために、ケース１２のフランジ２２からできる限り遠くに離され るのが好ましい。

変換器及び取付はリングが熱膨張もしくは収縮を受けるときに最小の応力が生成 されるような方法で、取付はリング１６が変換器１４に取付けられる、というこ とは本発明の重要な面である。この結果は、変換器１４の。

そして図に示された特定の実施例においては励磁リング２７の熱膨張の係数にほ ぼ等しい熱膨張の係数を有する材料から、少なくとも低部端３４及び橋形部分３ ８を製造することによって達成される。取付はリング及び変換器間の物質の介在 層（例えば、粘着性層）は、変換器及び取付はリングの熱膨張の係数にほぼ等し い熱膨張の係数を有しない限り一般に使用されるべきではない、同様に、取付は リングを変換器に接合するために溶接もしくはろう付けの方法が用いられる場合 には、用いられるどのような溶加材もしくはろう付は材料も、非常に１いか、も しくは変換器及び取付はリングの熱膨張の係数に整合した熱膨張の係数を有すべ きである１図に示された好適な実施例においては、取付はリング１６は全体的に 、励磁リング２８を形成する金属と同一の金属から製造され、かつ溶加材を使用 しないで、変換器１４の励磁リング部分に溶接される。熱膨張の低い係数の故に 、アンバ、すなわち３６％ニッケルー鉄合金は、励磁リング及び取付はリング１ ６を形成するために特に適した金属である。

一般に、取付はリング１６の熱膨張の係数を粘着性層４４のケース１２の熱膨張 の係数と整合させることは、゛実際的ではない、従って、取付は要素３０の上部 端３２は、互いに接触もしくは接合するのではなく、代わりにギャップ５６（第 ４図及び第６図）によって間隔を置かれている。かかるギャップは、取付はリン グ１６．粘着性層、及びケース１２間の差動熱膨張もしくは収縮により、さもな くば生じるであろう高いフープ状もしくは環状の応力を除去するか、もしくは大 いに減じる。取付はリングの熱膨張の係数は、取付はリングが取付けられる励磁 リングの熱膨張係数に整合されるので、取付は要素３０の低部端３４間に同様の ギャップは必要ではない。

各中間部分もしくは各ビーム３６（第３図の矢印５２及び５４で示された）は、 半径方向に配向された迎合的な軸線を有するような寸法とされる。各ビームの迎 合的な軸線は、好ましくは、変換器の軸方向の中心線と交差する。ビーム３６は 、好ましくは矢印５２及び５４と垂直な方向において（すなわち、ビームの長さ しに沿ってかつ第３図の図の平面の内の方向において）、実質的に堅固であるよ うな寸法とされる。従って、変換器１４、取付はリング１６及びケース１２間の 差動の半径、すなわち体積熱膨張（または収縮）は、各ビームの迎合的な軸線に 沿った変換器及びケース間の差動的な移動をもたらす、従って、ビームは、かな りの応力を変換器１４に伝達することなく差動的な移動を取るようたわむ、しか しながら、これらの迎合的な軸線と垂直な方向においては、ビーム３６のこわさ は、変換器がケース１２に対して回転したり全体的な並進移動を受けたりするの には自由ではないような取付は装置をもたらす、従って、加速度計変換器の場合 においては、加速度計の感知軸線は好ましくは、ビームと整列しているが、もし くはビーム（すなわち直接圧縮のビーム）の最もこわいまたは最も堅固な軸線内 にある。このことは、懸垂装置の機械的伝送能力に起因する周波数応答誤差及び 位相シフト誤差を最小にする。

各ビーム３６に要求される迎合特性は、好ましくは、各ビームの幅Ｗ（第６図参 照）及び長さＬ（第５図参照）を、そのビームの厚さＴ（第５図参照）より実質 的に大きくすることによって達成される。もちろん各ビーム３６の幅Ｗは、各ビ ームが半径方向に実質的に平坦かつ迎合的であるように、（取付はリング１６の 円周に対して）制限されなければならばい。一般に、約１０：１と２０＝１との 間の幅対厚さ比が最も適しているけれども、変換器及び取付はリング物質の性質 に依存して他の比も用いられ得る。好適な取付はリング１６は２４の取付は要素 を含み、各取付は要素のビームは、約２１：１の長さ対厚さ比、及び約１２：１ の幅対厚さ比を有する。隣接する取付は要素間の距ＩＩ（すなわちギャップ５６ 幅）は、熱膨張もしくは地震性入力によるビーム間の干渉を避けるために充分に 大きくすべきである。第３図を参照すると、ビーム３６の平面からパッド４０及 びフランジ４６が延びる距離も同様に、ビーム、変換器１４及びケース１２間の 干渉を避けるのに充分に大きくすべきである。

第７図は、本発明のもう１つの実施例を示している。

ここで、取付はリング１６は、複数の取付は要素３０゜（第９図参照）を含んで いる。各取付は要素３０°は、左側端３２°、右側端３４°及び弾性の中間部分 もしくはビーム３６′を含んでいる。前述の実施例におけるのとほとんど同様、 各取付は要素３０°の左側端３２゛はケース１２に取付けられて、そして右側端 ３４°は変換器１４に取付けられる。ここで、横形部分３８は、２つの隣接した 取付は要素の右側及び左側を接合する。同様に、該橋形部分は、それにより、第 ７図に最も良く示されているように、取付は要素を単一の、概して円筒形の取付 はリング１６として接合する。

第５図及び第６図は、取付は要素３０”、及び該取付は要素が変換器及びケース に接続される方法をさらに詳細に示している。ここで、各取付は要素３０°の右 側端３４′及び左側端３２゛は、概して同じ平面（すなわち、変換器１４の円筒 形の軸線に垂直な水平面）′にある。第５図に最も良く示されているように、各 端３２°及び３４′は、パッド４０及び４０°を含んでいる。ここで左側端３２ ′は、外方に面する表面４２を含んでいるパッド４０を有している。右側端３４ °は、内方に面する表面４２′を含んでいるパッド４０′を有している６表面４ ２及び４２“の双方は、好ましくは、ケース１２の側壁１８の隣接する内側壁の 輪郭と整合する円筒形の輪郭を有している。各パッドは、粘着性層４４または４ ４゜もしくは他の手段によって、隣接した側壁に（すなわち補正書の翻訳文提出 書く特許法第１８４条の７第１項）昭和６３年　２月２６日

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．支持ケースと空間的に整列させて、精密な変換器を支持するための取付装置 であって、 各々が第１及び第２の端と、弾性的な中間部分とを有する複数の取付け要素であ って、前記第１の端は前記変換器に接続されるよう適合され、前記第２の端は前 記ケースに接続されるよう適合されると共に前記第１の端の平面の外部に延び、 少なくとも前記第１の端は、前記変換器の熱膨張係数にほぼ等しい熱膨張係数を 有する物質から構成され、各取付け要素の前記中間部分は前記変換器及び前記ケ ース間の半径方向への相対移動に対して低抵抗を提供し、かつ前記変換器及び前 記ケース間の、前記半径方向と垂直な方向への相対移動に対しては高抵抗、を提 供するように適合され、ている前記複数の取付け要素と、 前記取付け要素及び橋形部分が閉じたバンドを形成するよう、隣接した取付け要 素を一緒に接合するための複数の橋形部分であって、前記変換器の熱膨張係数に ほぼ等しい熱膨張係数を有する物質から構成された前記橋形部分と、 を備え、これにより、前記変換器及び前記ケース間の差動熱膨張もしくは収縮に より前記変換器に課せられる応力が減じられ、かつ中間部分を有しない取付装置 と比較して、前記変換器及び前記ケース間の不整列が減じられるようにした精密 な変換器を支持するための取付装置。
2. ２．前記第２の端は、前記中間部分によって限定されるキャップにより互いに離 されている請求の範囲第１項記載の取付装置。
3. ３．前記第２の端は、接着剤により前記ケースに接続されるよう適合された請求 の範囲第１項記載の取付装置。
4. ４．各中間部分は、１つの迎合的な軸と、互いに直角でありかつ前記迎合的な軸 とも直角である２つの非迎合的な軸とを有するビームを含み、各ビームは、その 迎合的な軸を前記半径方向に配するようにし、かつその長さ寸法を前記半径方向 と直角に測定するようにした請求の範囲第１項記載の取付装置。
5. ５．前記変換器は、形状において概して円筒形であり、かつ円筒形の軸を限定し ： 各ビームの前記迎合的な軸は、前記円筒形の軸と交差し； 各ビームの前記長さ寸法は、前記円筒形の軸と平行に測定され；そして 前記バンドはリングの形態にある、 請求の範囲第４項記載の取付装置。
6. ６．前記第１の端及び前記橋形部分は、内方に面する連続的な円筒形状の取付け 表面を形成し、該取付け表面は、前記円筒形の変換器の半径に概して等しい半径 である請求の範囲第５項記載の取付装置。
7. ７．前記変換器は、円筒形の取付け部分を限定し；前記取付け表面は、前記取付 け部分で前記変換器に接続されるよう適合され；そして 前記取付け部分と、前記取付け表面を形成する前記起橋形部分及び前記第１の端 とは、同じ物質で構成される、請求の範囲第６項記載の取付装置。
8. ８．前記物質はアンバである請求の範囲第７項記載の取付装置。
9. ９．前記第１の要素は溶接によって前記取付け部分に接続されるよう適合された 請求の範囲第７項記載の取付装置。
10. １０．各ビームの幅及び長さは、各ビームの厚さよりも実質的に大きく、それに より前記ビームの前記迎合的な軸が該厚さ寸法に対応し；そして 前記ビームの前記厚さ寸法は半径方向に整列され、これにより、前記ビームは、 前記変換器及び前記ケース間の差動熱膨張に対しては比較的小さい抵抗を有し、 そして前記ビームは、前記ケースに対する前記変換器の全体的な並進及び回転に 対しては、高抵抗を有するようにした請求の範囲第４項記載の取付装置。
11. １１．前記変換器は垂直軸を限定し、前記第１の端及び前記第２の端は、互いに 垂直方向に離されて配置される請求の範囲第１項記載の取付装置。
12. １２．前記変換器は垂直軸を限定し、前記第１の端及び前記第２の端を結ぶ線は 、前記垂直軸と概して直角な水平面に配置される請求の範囲第１項記載の取付装 置。
13. １３．前記取付け要素の前記第１の端は、前記橋形部分により互いに接合される 請求の範囲第１項記載の取付装置。
14. １４．各取付け要素の前記第１の端及び前記第２の端は、中間部分により互いに 接続され、該中間部分は垂直に配置されると共に前記第１の端及び前記第２の端 から角度的に離されており；そして 前記橋形部分は、１つの取付け要素の第１の端を隣接した取付け要素の第２の部 分に接合するようにした請求の範囲第１２項記数の取付装置。
15. １５．前記第１の端は前記橋形部分の平面の外に延び、前記第２の端は前記第１ の端と反対側で前記橋形部分の平面の外に延びるようにした請求の範囲第１２項 記載の取付装置。
16. １６．概して円筒形状の支持ケースと空間的に整列させて、概して円筒形状の加 速度計を支持するための取付装置であって、 各々が弾性的な中間部分によって接合された、２つの角度的に離間した端を有す る複数の取付け要素であって、一方の端は半径方向内方に向けられて前記加速度 計に接続されるよう適合され、他方の端は半径方向外方に向けられて前記ケース に接続されるよう適合され、前記一方の端及び前記他方の端は、概して軸方向に 整列されたキャップを限定するように前記中間部分により角度的に互いに離され 、前記中間部分は、１つの迎合的な軸と、２つの非迎合的な軸とを有する軸方向 に整列されたビームを限定し、前記２つの非迎合的な軸は互いに直角でありかつ 前記迎合的な軸とも直角である、前記複数の取付け要素と； 前記取付け要素及び橋形部分が概して城郭風もしくはスプライン形のバンドを形 成するよう、隣接した取付け要素を閉じたリングに一緒に接合するための複数の 橋形部分であって、各取付け要素の前記橋形部分及び前記中間部分の少なくとも １つが、前記加速度計の熱膨張係数にほぼ等しい熱膨張係数を有する物質から構 成された前記橘形部分と、 を備えた取付装置。
17. １７．前記一方の端及び前記中間部分は、前記他方の端及び前記中間部分間の軸 方向距離に概して等しい量だけ軸方向に離されており、これにより前記２つの端 は、概して、前記加速度計の軸と垂直な平面内にあるようにした請求の範囲第１ ６項記載の取付装置。
18. １８．前記橋形部分は、前記キャップに概して等しい開口を限定するように隣接 した取付け要素を離している請求の範囲第１６項記載の取付装置。
19. １９．前記加速度計は力感知軸を限定し、前記２つの非迎合的な軸の一方は前記 力感知軸と概して平行である請求の範囲第１６項記載の取付装置。
20. ２０．概して円筒形状の支持ケースと空間的に整列させて、概して円筒形状の変 換器を支持するための取付装置であって、 各々が弾性的な中間部分によって接合された、２つの軸方向に離間した端を有す る複数の取付け要素であって、一方の端は前記変換器に接続されるよう適合され 、他方の端は概して半径方向外方に配置されて前記ケースに接続されるよう適合 され、少なくとも前記一方の端は、前記変換器の熱膨張係数に等しい熱膨張係数 を有する物質で構成され、各取付け要素の前記中間部分は、前記変換器及び前記 ケース間の半径方向の相対移動に対しては低抵抗を提供し、前記変換器及び前記 ケース間の、前記半径方向と垂直な方向の相対移動に対しては高抵抗を提供する ように形成された、前記取付け要素と；隣接した取付け要素の各一方の端間荷キ ャップを限定するようにして、隣接した取付け要素を閉じたバンドで一緒に接合 するための複数の橋形部分であって、前記変換器の熱膨張係数にほぼ等しい熱膨 張係数を有する物質で構成された前記橋形部分と、 を備え、これにより、前記変換器及びケース間の差動熱膨張もしくは収縮により 前記変換器に課せられる応力を減ずるようにした取付装置。