(57)【要約】【課題】  板バネのバネ定数のバラツキを抑制することができる振動検出器を提供する。【解決手段】  振動検出器は、磁場生成部が固定された構造体と、前記磁場生成部が生成する磁場内に配置されたコイルが固定され、バネを介して前記構造体に弾性支持される可動部と、を備え、前記バネは、前記構造体に固定された第１領域と、前記可動部に固定された第２領域とを備え、前記可動部は、前記第２領域の第１面に対して接触する平坦面を備え、前記第２領域の第２面に対して接触するバネ押さえと、前記バネ押さえを前記バネに対して押圧する押圧部材と、を備え、前記バネ押さえは、前記第２領域の前記第２面に対して接触する平坦面を備え、前記押圧部材側に対して凸に湾曲する接触面を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
2020003447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場生成部が固定された構造体と、
前記磁場生成部が生成する磁場内に配置されたコイルが固定され、バネを介して前記構造体に弾性支持される可動部と、を備え、
前記バネは、前記構造体に固定された第１領域と、前記可動部に固定された第２領域とを備え、
前記可動部は、前記第２領域の第１面に対して接触する平坦面を備え、前記第２領域の第２面に対して接触するバネ押さえと、前記バネ押さえを前記バネに対して押圧する押圧部材と、を備え、
前記バネ押さえは、前記第２領域の前記第２面に対して接触する平坦面を備え、前記押圧部材側に対して凸に湾曲する接触面を備えることを特徴とする振動検出器。
【請求項２】
磁場生成部が固定された構造体と、
前記磁場生成部が生成する磁場内に配置されたコイルが固定され、バネを介して前記構造体に弾性支持される可動部と、を備え、
前記バネは、前記構造体に固定された第１領域と、前記可動部に固定された第２領域とを備え、
前記可動部は、前記第２領域の第１面に対して接触する平坦面を備え、前記第２領域の第２面に対して接触するバネ押さえと、前記バネ押さえを前記バネに対して押圧する押圧部材と、を備え、
前記バネ押さえは、前記第２領域の前記第２面に対して接触する平坦面を備え、
前記押圧部材は、前記バネ押さえ側に対して凸に湾曲する接触面を備えることを特徴とする振動検出器。
【請求項３】
前記バネは、内輪と、外輪と、前記内輪および前記外輪を接続するバネ部と、を備え、
前記第１領域は、前記外輪であり、
前記第２領域は、前記内輪であることを特徴とする請求項１または２に記載の振動検出器。
【請求項４】
前記バネは、前記可動部のフランジに固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動検出器。
【請求項５】
前記押圧部材は、前記可動部に対してネジで締結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の振動検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、振動検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動検出器は、ケース（固定部）にコイルボビン（可動部）が板バネで接続された構造を有する。コイルボビンがケースの磁気回路内を運動することにより、当該運動に比例した電圧が発生する。この電圧を測定することで、振動を検出することができる（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−４５３９号公報
【特許文献２】特開２０１８−２１８０４号公報
【特許文献３】特開２０１３−２９４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
振動検出器の性能は、可動部の質量、板バネのバネ定数、コイルの長さ、磁気回路の磁束密度、などの値により決定される。これらの値は、部品単体で考えると不変である。しかしながら、板バネのバネ定数は、周囲の部品との関係に応じて定まる支持条件によって、部品単体の場合と異なる可能性がある。振動検出器の品質（信頼性）向上を考えた場合、板バネのバネ定数のバラツキが抑制されることが望まれる。
【０００５】
１つの側面では、本発明は、板バネのバネ定数のバラツキを抑制することができる振動検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、本発明に係る振動検出器は、磁場生成部が固定された構造体と、前記磁場生成部が生成する磁場内に配置されたコイルが固定され、バネを介して前記構造体に弾性支持される可動部と、を備え、前記バネは、前記構造体に固定された第１領域と、前記可動部に固定された第２領域とを備え、前記可動部は、前記第２領域の第１面に対して接触する平坦面を備え、前記第２領域の第２面に対して接触するバネ押さえと、前記バネ押さえを前記バネに対して押圧する押圧部材と、を備え、前記バネ押さえは、前記第２領域の前記第２面に対して接触する平坦面を備え、前記押圧部材側に対して凸に湾曲する接触面を備えることを特徴とする。
【０００７】
他の態様では、本発明に係る振動検出器は、磁場生成部が固定された構造体と、前記磁場生成部が生成する磁場内に配置されたコイルが固定され、バネを介して前記構造体に弾性支持される可動部と、を備え、前記バネは、前記構造体に固定された第１領域と、前記可動部に固定された第２領域とを備え、前記可動部は、前記第２領域の第１面に対して接触する平坦面を備え、前記第２領域の第２面に対して接触するバネ押さえと、前記バネ押さえを前記バネに対して押圧する押圧部材と、を備え、前記バネ押さえは、前記第２領域の前記第２面に対して接触する平坦面を備え、前記押圧部材は、前記バネ押さえ側に対して凸に湾曲する接触面を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記いずれかの振動検出器において、前記バネは、内輪と、外輪と、前記内輪および前記外輪を接続するバネ部と、を備え、前記第１領域は、前記外輪であり、前記第２領域は、前記内輪であってもよい。
【０００９】
上記いずれかの振動検出器において、前記バネは、前記可動部のフランジに固定されていてもよい。
【００１０】
上記いずれかの振動検出器において、前記押圧部材は、前記可動部に対してネジで締結されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
板バネのバネ定数のバラツキを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る振動検出器の模式的断面図である。
【図２】板バネの平面図である。
【図３】（ａ）は図１における板バネ付近の拡大図であり、（ｂ）は上部円板の拡大図であり、（ｃ）および（ｄ）はバネ押さえおよび固定板の拡大図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】比較形態に係る振動検出器の構成を示す模式的断面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は板バネ付近の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、実施形態に係る振動検出器１００の模式的断面図である。振動検出器１００の感度軸は、略鉛直方向に設定されている。本実施形態では、鉛直上方を上側と称し、鉛直下方を下側と称する。
【００１５】
図１で例示するように、振動検出器１００の主要部は、円筒状のケース１０に収容されている。ケース１０は、金属などの構造体である。ケース１０がなす円筒の軸は、感度軸に沿っている。ケース１０の内壁において、感度軸方向の中央部に、磁場生成部２０が固定されている。磁場生成部２０は、永久磁石、磁性体などからなる。磁場生成部２０は、図１の断面において、２つの「Ｈ」を水平方向に並べた構造を有する。すなわち、磁場生成部２０は、ケース１０と同心を有するようにケース１０の内壁に固定された第１円筒２１と、第１円筒２１の内側においてケース１０と同心を有するように第１円筒２１と離間して配置された第２円筒２２とが、感度軸方向の中央付近の接続部２３で接続された構造を有する。第２円筒２２が円筒形状を有するため、当該２つの「Ｈ」は、互いに離間している。
【００１６】
ケース１０の上端には、バネ押さえ３０ａが固定されている。バネ押さえ３０ａは、ケース１０の上蓋として機能する。ケース１０の上部には、外径が同じで内径が大きくなる箇所が設けられている。すなわち、ケース１０の上部には、厚みが小さくなるフランジが設けられている。それにより、ケース１０の内壁には段差が設けられている。この段差は、磁場生成部２０よりも上方に位置する。バネ押さえ３０ａは、有蓋の円筒形状を有し、下端が当該段差に位置している。この段差によって形成される水平面とバネ押さえ３０ａとによって、板バネ４０ａの外輪（後述する）が挟まれて固定されている。したがって、板バネ４０ａの外輪は、面と面とで挟持されている。
【００１７】
ケース１０の下端には、バネ押さえ３０ｂが固定されている。バネ押さえ３０ｂは、ケース１０の下蓋として機能する。ケース１０の下部にも、外径が同じで内径が大きくなる箇所が設けられている。すなわち、ケース１０の下部には、厚みが小さくなるフランジが設けられている。それにより、ケース１０の内壁には段差が設けられている。この段差は、磁場生成部２０よりも下方に位置する。バネ押さえ３０ｂは、有底の円筒形状を有し、上端が当該段差に位置している。この段差によって形成される水平面とバネ押さえ３０ｂとによって、板バネ４０ｂの外輪（後述する）が挟まれて固定されている。したがって、板バネ４０ｂの外輪は、面と面とで挟持されている。
【００１８】
図２は、板バネ４０ａ，４０ｂの平面図である。板バネ４０ａ，４０ｂは、弾性支持部材として機能する。図２で例示するように、板バネ４０ａ，４０ｂは、例えばダイヤフラムバネであり、内輪４１（第１領域）と、外輪（第２領域）４２と、内輪４１および外輪４２を接続するバネ部４３と、を備えている。上述したように、板バネ４０ａの外輪４２は、ケース１０とバネ押さえ３０ａとによって固定されている。また、上述したように、板バネ４０ｂの外輪４２は、ケース１０とバネ押さえ３０ｂとによって固定されている。
【００１９】
再度、図１を参照し、可動部５０は、ケース１０の軸に沿って設けられた支柱部５１と、支柱部５１の上端に設けられた上部円板５２ａと、支柱部５１の下端に設けられた下部円板５２ｂとが一体となって構成されている。支柱部５１は、図１の断面において、磁場生成部２０が形成している２つの「Ｈ」の間に位置している。すなわち、支柱部５１は、第２円筒２２内に配置されている。上部円板５２ａは、板バネ４０ａの内輪４１に固定されている。下部円板５２ｂは、板バネ４０ｂの内輪４１に固定されている。板バネ４０ａ，４０ｂが弾性を有することから、可動部５０は、板バネ４０ａ，４０ｂを介してケース１０に弾性支持されている。それにより、可動部５０は、磁場生成部２０に対して相対的に変位可能である。
【００２０】
上部円板５２ａの下面には、上側コイルボビンが設けられている。上側コイルボビンには、ケース１０と同心をなすコイル６０ａが設けられている。コイル６０ａは、磁場生成部２０の第１円筒２１と第２円筒２２とが形成する上側の凹部内に位置している。すなわち、コイル６０ａは、磁場生成部２０が生成する磁場内に配置されている。下部円板５２ｂの上面には、下側コイルボビンが設けられている。下側コイルボビンには、ケース１０と同心をなすコイル６０ｂが設けられている。コイル６０ｂは、磁場生成部２０の第１円筒２１と第２円筒２２とが形成する下側の凹部内に位置している。すなわち、コイル６０ｂは、磁場生成部２０が生成する磁場内に配置されている。コイル６０ａ，６０ｂは、可動部５０が鉛直方向に変位する際に、磁場生成部２０が生成する磁場内を変位する。
【００２１】
コイル６０ａの一端は、配線を介して外部接続端子７０ａから外部に引き出されている。コイル６０ｂの他端は、配線を介して外部接続端子７０ｂから外部に引き出されている。コイル６０ｂの一端および他端は、それぞれ、配線を介して図示しない外部接続端子から外部に引き出されている。
【００２２】
コイル６０ａのコイル長と、コイル６０ｂのコイル長とは、略同じに設定されている。コイル６０ａおよびコイル６０ｂは、可動部５０と一体に変位する。コイル６０ａおよびコイル６０ｂは、磁場生成部２０が生成する磁束が貫く方向と、コイル６０ａ，６０ｂの巻回方向すなわち起電力が発生する方向と、に対して略垂直な方向に、略等しい速度で相対的に変位する。
【００２３】
図３（ａ）は、図１における板バネ４０ａ付近の拡大図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）において、上部円板５２ａを抜き出した図である。図３（ａ）および図３（ｂ）で例示するように、可動部５０の上部円板５２ａは、周端が薄く形成されることで、上面の周端に段差が形成されている。この薄く形成されているリング状の部分をフランジと称する。フランジが設けられることで、上部円板５２ａに段差が形成される。この段差によって形成される水平面５３（フランジの上面側平坦面）に、板バネ４０ａの内輪４１の下面（第１面）が接触して配置されている。板バネ４０ａの内輪４１の上面（第２面）には、内輪４１に沿ってリング状のバネ押さえ８１が接触して設けられている。したがって、板バネ４０ａの内輪４１は、水平面５３とバネ押さえ８１とによって挟持されている。バネ押さえ８１の上側頂部に、固定板８２が設けられている。固定板８２は、上部円板５２ａに対して厚さ方向に螺合する鍋ネジ８３によって、上部円板５２ａに締結されている。この場合の締結力によって、固定板８２は、バネ押さえ８１を内輪４１に対して押圧する。それにより、板バネ４０ａは、可動部５０に固定されることになる。
【００２４】
なお、下部円板５２ｂは、上部円板５２ａと上下対称の構造を有する。すなわち、下部円板５２ｂは、周端が薄く形成されることで、下面の周端に段差が形成されている。このフランジが設けられることで、下部円板５２ｂに段差が形成される。この段差によって形成される水平面（フランジの下面側平坦面）に、板バネ４０ｂの内輪４１の上面（第１面）が接触して配置されている。板バネ４０ｂの内輪４１の下面（第２面）には、内輪４１に沿ってリング状のバネ押さえ８１が接触して設けられている。したがって、板バネ４０ｂの内輪４１は、水平面とバネ押さえ８１とによって挟持されている。バネ押さえ８１の下側頂部に、固定板８２が設けられている。固定板８２は、下部円板５２ｂに対して厚さ方向に螺合する鍋ネジ８３によって、下部円板５２ｂに締結されている。この場合の締結力によって、固定板８２は、バネ押さえ８１を内輪４１に対して押圧する。それにより、板バネ４０ｂは、可動部５０に固定されることになる。固定板８２を、ヤング率の温度係数の小さい材料（例えば、恒弾性材料）とすることで、温度変化による固定力低下を緩和することができる。例えば、固定板８２のヤング率の温度係数を１０−５／℃以下とすることで、温度変化による固定板８２自身のヤング率低下、温度変化による周辺部品の寸法変化などを要因とする固定力低下を緩和することができる。
【００２５】
図３（ｃ）で例示するように、バネ押さえ８１は、断面において、かまぼこ形状を有する。すなわち、バネ押さえ８１は、底面８４が平坦面であって、固定板８２側に凸に湾曲した接触面８５を備えている。この平らな底面８４と、水平面５３とによって、板バネ４０ａの内輪４１を挟持することができる。このように、面と面とによって板バネ４０ａの内輪４１が挟持されることで、板バネ４０ａのバネとして機能する長さを固定することができる。それにより、板バネ４０ａのバネ定数のバラツキを抑制することができる。さらに、接触面８５が固定板８２側に凸に湾曲していることから、固定板８２のバネ押さえ８１に接触する平坦な接触面８６の接触位置が変動しても、略一定の力でバネ押さえ８１に締結力を伝えることができる。この場合、板バネ４０ａに対する締結力のバラツキを抑制することができる。それにより、板バネ４０ａのバネ定数のバラツキを抑制することができる。その結果、可動部５０の変位振幅が大きくなっても、板バネ４０ａの浮き上がりを抑制することができ、振動検出器１００の特性が安定化する。固定板８２の接触面８６の形状は、特に限定されないが、平坦であることが好ましい。接触面８６が曲率を有する場合には、接触面８５の曲率半径とは異なる曲率半径を有していることが好ましい。なお、図３（ｄ）で例示するように、固定板８２の接触面８６が、バネ押さえ８１側に凸に湾曲していてもよい。この場合においても、接触面８６の接触位置が変動しても、略一定の力でバネ押さえ８１に締結力を伝えることができる。また、この場合において、バネ押さえ８１の接触面８５の形状は、特に限定されないが、平坦であることが好ましい。接触面８５が曲率を有する場合には、接触面８６の曲率半径とは異なる曲率半径を有していることが好ましい。なお、板バネ４０ｂ側に設けられているバネ押さえ８１および固定板８２も、図３（ｃ）または図３（ｄ）で説明した構造と同様の構造を有する。
【００２６】
図４は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図４で例示するように、Ａ−Ａ線断面においては、バネ押さえ３０ａがリング形状を有しているため、バネ押さえ３０ａによって外輪４２を固定することができる。図４においては、外輪４２は、バネ押さえ３０ａの下方に位置しているため、図示されていない。また、バネ押さえ８１もリング形状を有しているため、バネ押さえ８１によって内輪４１を固定することができる。図４においては、内輪４１は、バネ押さえ８１の下方に位置しているため、図示されていない。
【００２７】
ここで、本実施形態に係る振動検出器１００の効果について明確にするために、比較形態に係る振動検出器２００について説明する。図５は、振動検出器２００の構成を示す模式的断面図である。図５で例示するように、振動検出器２００が振動検出器１００と異なるのは、板バネ４０ａ，４０ｂを固定する構造である。図６（ａ）は、図５における板バネ４０ａ付近の拡大図である。図６（ａ）で例示するように、上部円板５２ａの段差に、板バネ４０ａの内輪４１が配置されている。板バネ４０ａの内輪４１の上には、内輪４１に沿って丸棒のリング９１（Ｃリングなど）が設けられている。リング９１は、上部円板５２ａに形成された外周の溝９２に取り付けられている。
【００２８】
この構成では、板バネ４０ａのバネとして機能する長さにバラツキが生じる。例えば、図６（ｂ）で例示するように、可動部５０が振動するに際して、板バネ４０ａの内輪４１の一部が浮き上がって上部円板５２ａから離れる。それにより、板バネ４０ａのバネとして機能する部分が長くなってしまう。また、部品の寸法公差によって、リング９１が板バネ４０ａに接触しないおそれもある。以上のことから、比較形態に係る振動検出器２００においては、バネ定数にバラツキが生じてしまう。
【００２９】
これに対して、本実施形態に係る振動検出器１００では、面と面とによって内輪４１が挟持されることで、板バネ４０ａのバネとして機能する長さを固定することができる。また、バネ押さえ８１の接触面８５が固定板８２側に凸に湾曲するか、固定板８２の接触面８６がバネ押さえ８１側に凸に湾曲しているため、固定板８２の位置が変動しても、略一定の力でバネ押さえ８１に締結力を伝えることができる。それにより、板バネ４０ａのバネ定数のバラツキを抑制することができる。その結果、品質（信頼性）が向上した振動検出器１００を提供することができる。また、鍋ネジ８３で固定板８２を固定する構造とすることで、組立性が向上し、品質が安定する。
【００３０】
上記実施形態において、ケース１０が、磁場生成部が固定された構造体の一例である。可動部５０が、前記磁場生成部が生成する磁場内に配置されたコイルが固定され、バネを介して前記構造体に弾性支持される可動部の一例である。板バネ４０ａ，４０ｂが、前記構造体に固定された第１領域と、前記可動部に固定された第２領域とを備えるバネの一例である。バネ押さえ８１が、前記第２領域の第１面に対して接触する平坦面を備え、前記第２領域の第２面に対して接触するバネ押さえの一例である。固定板８２が、前記バネ押さえを前記バネに対して押圧する押圧部材の一例である。底面８４が、前記第２領域の前記第２面に対して接触する平坦面の一例である。接触面８５が、前記押圧部材側に対して凸に湾曲する接触面の一例である。接触面８６が、前記バネ押さえ側に対して凸に湾曲する接触面の一例である。
【００３１】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ケース
２０  磁場生成部
３０ａ，３０ｂ  バネ押さえ
４０ａ，４０ｂ  板バネ
４１  内輪
４２  外輪
５０  可動部
５２ａ  上部円板
５２ｂ  下部円板
５３  水平面
８１  バネ押さえ
８２  固定板
８４  底面
８５，８６  接触面
１００  振動検出器
【図１】
2020003447.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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