(57)【要約】【課題】  測定精度低下を抑制することができるサーボ型加速度計を提供する。【解決手段】  サーボ型加速度計は、磁気回路と、前記磁気回路が生成する磁場において感度軸方向に変位可能な可動極板と、変位した前記可動極板を電磁力によって変位前の位置に戻す作用を有し前記可動極板の両面に設けられたコイルと、を備えるセンサ部と、前記センサ部を収容するケースと、前記感度軸方向における前記センサ部の重心位置の高さで、前記センサ部を前記ケースに固定する固定部材と、を備えることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気回路と、前記磁気回路が生成する磁場において感度軸方向に変位可能な可動極板と、変位した前記可動極板を電磁力によって変位前の位置に戻す作用を有し前記可動極板の両面に設けられたコイルと、を備えるセンサ部と、
前記センサ部を収容するケースと、
前記感度軸方向における前記センサ部の重心位置の高さで、前記センサ部を前記ケースに固定する固定部材と、を備えることを特徴とするサーボ型加速度計。
【請求項２】
前記固定部材は、前記ケースと前記センサ部との間に配置されたＣリングであることを特徴とする請求項１記載のサーボ型加速度計。
【請求項３】
前記固定部材は、前記ケースから前記センサ部側に突出し、前記重心位置の高さで前記センサ部を固定する突出部であることを特徴とする請求項１記載のサーボ型加速度計。
【請求項４】
前記固定部材は、前記感度軸方向において前記重心位置に対して対称な２点で前記センサ部を保持し、前記重心位置の高さで前記ケースに固定される部材であることを特徴とする請求項１記載のサーボ型加速度計。
【請求項５】
前記固定部材は、前記センサ部から突出し、前記重心位置の高さで前記ケースを貫通する突出部であることを特徴とする請求項１記載のサーボ型加速度計。
【請求項６】
前記ケースは、ホルダの凹部内に収容され、
前記ケースは、外周にフランジを有し、前記フランジが前記凹部内で固定されることによって、前記凹部内で固定され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サーボ型加速度計。
【請求項７】
前記フランジは、前記感度軸方向において、前記センサ部の重心位置に位置することを特徴とする請求項６記載のサーボ型加速度計。
【請求項８】
前記ケースは、ホルダの凹部内に収容され、
前記ケースは、前記突出部が前記凹部内で固定されることによって、前記凹部内に固定されることを特徴とする請求項５記載のサーボ型加速度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、サーボ型加速度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
感度軸方向の加速度を測定するサーボ型加速度計が開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７４９０１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０４７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サーボ型加速度計は、可動極板や磁気回路を備えるセンサ部がケース内に収容された構造を有している。加速度は、ケースを介してセンサ部に入力されることになる。この構造において感度軸方向以外の方向の加速度が入力された場合に、当該加速度が感度軸方向の加速度としてセンサ部に入力されることがある。この場合、測定精度が低下することになる。
【０００５】
１つの側面では、本発明は、測定精度低下を抑制することができるサーボ型加速度計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、本発明に係るサーボ型加速度計は、磁気回路と、前記磁気回路が生成する磁場において感度軸方向に変位可能な可動極板と、変位した前記可動極板を電磁力によって変位前の位置に戻す作用を有し前記可動極板の両面に設けられたコイルと、を備えるセンサ部と、前記センサ部を収容するケースと、前記感度軸方向における前記センサ部の重心位置の高さで、前記センサ部を前記ケースに固定する固定部材と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記サーボ型加速度計において、前記固定部材は、前記ケースと前記センサ部との間に配置されたＣリングであってもよい。
【０００８】
上記サーボ型加速度計において、前記固定部材は、前記ケースから前記センサ部側に突出し、前記重心位置の高さで前記センサ部を固定する突出部であってもよい。
【０００９】
上記サーボ型加速度計において、前記固定部材は、前記感度軸方向において前記重心位置に対して対称な２点で前記センサ部を保持し、前記重心位置の高さで前記ケースに固定される部材であってもよい。
【００１０】
上記サーボ型加速度計において、前記固定部材は、前記センサ部から突出し、前記重心位置の高さで前記ケースを貫通する突出部であってもよい。
【００１１】
上記サーボ型加速度計において、前記ケースは、ホルダの凹部内に収容され、前記ケースは、外周にフランジを有し、前記フランジが前記凹部内で固定されることによって、前記凹部内で固定されていてもよい。
【００１２】
上記サーボ型加速度計において、前記フランジは、前記感度軸方向において、前記センサ部の重心位置に位置してもよい。
【００１３】
上記サーボ型加速度計において、前記ケースは、ホルダの凹部内に収容され、前記ケースは、前記突出部が前記凹部内で固定されることによって、前記凹部内に固定されていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
測定精度低下を抑制することができるサーボ型加速度計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）および（ｂ）は第１実施形態に係るサーボ型加速度計の全体構成を例示する模式的な断面図である。
【図２】比較形態に係るサーボ型加速度計の構成を例示する模式的な断面図である。
【図３】第２実施形態に係るサーボ型加速度計を例示する模式的な断面図である。
【図４】第３実施形態に係るサーボ型加速度計を例示する模式的な断面図である。
【図５】第４実施形態に係るサーボ型加速度計を例示する模式的な断面図である。
【図６】第５実施形態に係るサーボ型加速度計を例示する模式的な断面図である。
【図７】第６実施形態に係るサーボ型加速度計を例示する模式的な断面図である。
【図８】第７実施形態に係るサーボ型加速度計を例示する模式的な断面図である。
【図９】第８実施形態に係るサーボ型加速度計を例示する模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１（ａ）および図１（ｂ）は、第１実施形態に係るサーボ型加速度計１００の全体構成を例示する模式的な断面図である。図１（ａ）は、サーボ型加速度計１００がホルダ２００内に収容されている場合を例示している。図１（ｂ）は、サーボ型加速度計１００の各部の詳細を例示している。なお、図１（ａ）および図１（ｂ）において、感度軸（例えば鉛直方向）をＹ軸とし、感度軸に垂直な方向（例えば水平方向）をＸ軸とする。
【００１８】
図１（ａ）で例示するように、サーボ型加速度計１００は、センサ部５０およびケース６０を備える。センサ部５０は、Ｙ軸に沿って軸を有する略円柱形状を有している。ケース６０は、ＳＵＳ３０４などの非磁性の金属からなり、有底で、Ｙ軸に沿って軸を有する円筒形状を有している。センサ部５０の外径は、ケース６０の内径よりも小さいため、センサ部５０は、所定の隙間を介してケース６０内に収容されている。
【００１９】
ホルダ２００は、略円柱形状の凹部を有している。当該凹部の内径（第１径）は、ケース６０の外径よりも大きくなっている。それにより、ケース６０は、当該凹部内に収容されている。ケース６０は、外周上端部にフランジ６２を備える。すなわち、ケース６０は、外周上端部において、段差を有して外径が大きくなっている。ホルダ２００の凹部の内周上端部は、段差を有して大きい内径（第２径）を有している。フランジ６２の外径は、第１径よりも大きく、第２径よりも小さくなっている。ホルダ２００の上面には、押え板３００が固定されている。押え板３００は、ホルダ２００の上面からフランジ６２の上面まで延在している。それにより、サーボ型加速度計１００は、フランジ６２を介してホルダ２００に固定されている。その結果、ホルダ２００に入力される加速度は、フランジ６２を介してサーボ型加速度計１００に伝達される。
【００２０】
図１（ｂ）で例示するように、センサ部５０は、可動極板１０、第１磁気回路、第２磁気回路、連結リング３０などを備える。可動極板１０は、水平面（Ｘ軸）と平行な板状部材である。当該板状部材の主面は、感度軸（Ｙ軸）と垂直をなしている。可動極板１０は、例えば石英ガラスによって構成されている。可動極板１０は、薄肉のヒンジ１２を介してリング状の枠体１４と結合されている。可動極板１０は、第１磁気回路および第２磁気回路が生成する磁場において、外部振動により感度軸方向に変位可能となっている。可動極板１０の上面には、コイル１６ａが取り付けられている、可動極板１０の下面には、コイル１６ｂが取り付けられている。
【００２１】
第１磁気回路は、可動極板１０よりも上方に配置されている。第１磁気回路は、永久磁石２２ａおよびヨーク２４ａを備える。永久磁石２２ａは、サマリウムコバルト合金などであり、Ｙ軸方向に軸を有する円柱形状を有している。ヨーク２４ａは、磁性材料であり、有蓋で、Ｙ軸に沿って軸を有する円筒形状を有している。永久磁石２２ａの外径はヨーク２４ａの内径よりも小さいため、永久磁石２２ａは、所定の隙間を介してヨーク２４ａ内に収容されている。また、永久磁石２２ａの上面は、ヨーク２４ａの蓋の下面に固定されている。この永久磁石２２ａとヨーク２４ａとによって、第１磁気回路が構成されることになる。コイル１６ａは、永久磁石２２ａとヨーク２４ａとの隙間において、永久磁石２２ａの外周を周方向に巻回されている。
【００２２】
第２磁気回路は、可動極板１０よりも下方に配置されている。第２磁気回路は、永久磁石２２ｂおよびヨーク２４ｂを備える。永久磁石２２ｂは、サマリウムコバルト合金などであり、Ｙ軸方向に軸を有する円柱形状を有している。永久磁石２２ｂの軸は、永久磁石２２ａの軸と略一致している。ヨーク２４ｂは、磁性材料であり、有底で、Ｙ軸に沿って軸を有する円筒形状を有している。ヨーク２４ｂの軸は、ヨーク２４ａの軸と略一致している。永久磁石２２ｂの外径はヨーク２４ｂの内径よりも小さいため、永久磁石２２ｂは、所定の隙間を介してヨーク２４ｂ内に収容されている。また、永久磁石２２ｂの下面は、ヨーク２４ｂの底の上面に固定されている。この永久磁石２２ｂとヨーク２４ｂとによって、第２磁気回路が構成されることになる。コイル１６ｂは、永久磁石２２ｂとヨーク２４ｂとの隙間において、永久磁石２２ｂの外周を周方向に巻回されている。
【００２３】
ヨーク２４ａの下端とヨーク２４ｂの上端とによって、枠体１４が上下から挟まれて固定されている。連結リング３０は、ヨーク２４ａの外周下端部とヨーク２４ｂの外周上端部とを強固に連結している。それにより、第１磁気回路と第２磁気回路とが互いに固定されている。永久磁石２２ａと永久磁石２２ｂとの間には、隙間が設けられている。また、ヨーク２４ａとヨーク２４ｂとの間にも、枠体１４によって隙間が設けられている。
【００２４】
可動極板１０の上下面と、対向する位置にあるヨーク２４ａ，２４ｂとの間で静電容量検出部が形成されている。外部振動により第１磁気回路と可動部（可動極板１０およびコイル１６ａ，１６ｂ）とが相対変位して第２磁気回路と当該可動部とが相対変位することにより、上下の静電容量に差が生じる。この静電容量差を「ゼロ」にするようにコイル１６ａ，１６ｂに電流が流れ、可動極板１０を元の位置「ゼロ位置」に戻す。すなわち、コイル１６ａ，１６ｂは、変位した可動極板１０を電磁力によって変位前の位置に戻す。この場合においてコイル１６ａ，１６ｂに流れる電流が、外部振動により発生した加速度に比例した値として出力される。
【００２５】
センサ部５０は、重さを有しているため、重心を有することになる。一例として、センサ部５０は上下対称の構造を有している。この場合、センサ部５０の重心は、Ｙ軸方向において可動極板１０と同じ高さに位置することになる。本実施形態においては、センサ部５０は、重心が位置する高さでＣリング７０によってケース６０内に固定されている。具体的には、Ｃリング７０は、Ｙ軸方向においてセンサ部５０の重心が位置する高さで、センサ部５０の外周を略一周するように接着されている。本実施形態においては、Ｃリング７０は、連結リング３０の外周を周方向に略一周するように接着されている。また、Ｃリング７０は、ケース６０の内周に接着されている。それにより、センサ部５０は、Ｃリング７０を介してケース６０に固定されている。なお、Ｃリングとは、Ｃ型のリングのことである。以下、同様である。
【００２６】
Ｃリング７０は、ケース６０との電気的絶縁性を確保するために、例えば、アルマイト処理が施されたアルミニウムなど、絶縁性表面処理が施された金属や、導電性が無い樹脂やセラミックスで構成されている。
【００２７】
ここで、本実施形態に係るサーボ型加速度計１００の効果について説明するため、比較形態に係るサーボ型加速度計１５０について説明する。図２は、サーボ型加速度計１５０の構成を例示する模式的な断面図である。図２で例示するように、サーボ型加速度計１５０がサーボ型加速度計１００と異なる点は、Ｃリングの数と配置箇所である。サーボ型加速度計１５０においては、ヨーク２４ａの外周面の上部が、Ｃリング７０ａを介してケース６０に固定されている。ヨーク２４ｂの外周面の下部は、Ｃリング７０ｂを介してケース６０に固定されている。Ｃリング７０ｂとケース６０とは、強固に接着されている。一方、Ｃリング７０ａは、重心の揺動低減、センサ部５０とケース６０との間の熱膨張率差の影響低減、などのため、ケース６０とは柔軟性が有る状態で接着されている。また、Ｃリング７０ａとＣリング７０ｂとは、センサ部５０の重心を挟み、上下対称位置でケース６０に接着されている。
【００２８】
サーボ型加速度計１５０において、Ｘ軸方向の加速度が入力されると、振動は、Ｃリング７０ｂを介してセンサ部５０に入力されることになる。Ｙ軸においてＣリング７０ｂの位置とセンサ部５０の重心位置とが異なるため、Ｃリング７０ｂを支点としてモーメントが働く。それにより、Ｃリング７０ｂを支点とし、図２の矢印で例示するようにセンサ部５０が揺動することになる。この場合、可動極板１０がＸ軸方向だけではなくＹ軸方向にも揺動することになる。その結果、センサ部５０による加速度の測定精度が低下する。また、製造工程においては、Ｃリング７０ｂに対しては強固な接着を、Ｃリング７０ａに対しては柔軟な接着が必要である。硬化条件の違う複数の接着剤を使用すると、工程が複雑になり、価格の上昇を招く原因になる。
【００２９】
これに対して、本実施形態においては、図１（ｂ）で説明したように、Ｃリング７０がセンサ部５０の重心位置の高さでセンサ部５０を固定している。それにより、Ｘ軸方向の加速度が入力されても、モーメントが抑制され、Ｙ軸方向の揺動が抑制される。その結果、センサ部５０による加速度の測定精度低下が抑制される。また、Ｃリングの数を１つにすることが可能となるため、製造工程が簡略化され、価格の上昇を抑制することができる。なお、本実施形態においては、Ｃリング７０が、感度軸方向におけるセンサ部５０の重心位置の高さで、センサ部５０をケース６０に固定する固定部材の一例である。
【００３０】
（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係るサーボ型加速度計１００ａを例示する模式的な断面図である。サーボ型加速度計１００ａが図１（ｂ）のサーボ型加速度計１００と異なる点は、ケース６０におけるフランジ６２の位置である。本実施形態においては、フランジ６２は、Ｙ軸方向において、センサ部５０の重心位置に位置している。それにより、Ｃリング７０は、フランジ６２においてケース６０に固定されることになる。この場合、ホルダ２００からの加速度は、センサ部５０の重心に入力されることになる。その結果、第１実施形態と比較して、モーメントがより抑制されることになる。
【００３１】
（第３実施形態）
図４は、第３実施形態に係るサーボ型加速度計１００ｂを例示する模式的な断面図である。サーボ型加速度計１００ｂが図１（ｂ）のサーボ型加速度計１００と異なる点は、ケース６０にフランジ６２が設けられておらず、Ｃリング７０がケース６０を貫通してケース６０の外部に突出している点である。この場合、Ｃリング７０をケース６０のフランジとして用いることができる。また、ホルダ２００からの加速度は、センサ部５０の重心に入力されることになる。その結果、第１実施形態と比較して、モーメントがより抑制されることになる。
【００３２】
（第４実施形態）
図５は、第４実施形態に係るサーボ型加速度計１００ｃを例示する模式的な断面図である。サーボ型加速度計１００ｃが図１（ｂ）のサーボ型加速度計１００と異なる点は、ケース６０にフランジ６２が設けられておらず、Ｃリング７０が設けられておらず、連結リング３０がＹ軸方向におけるセンサ部５０の重心位置において外周に突出する突出部３２を備え、当該突出部３２がケース６０を貫通してケース６０の外部に突出している点である。この場合、連結リング３０の突出部３２をケース６０のフランジとして用いることができる。また、ホルダ２００からの加速度は、センサ部５０の重心に入力されることになる。その結果、第１実施形態と比較して、モーメントがより抑制されることになる。なお、本実施形態においては、突出部３２が、感度軸方向におけるセンサ部５０の重心位置の高さで、センサ部５０をケース６０に固定する固定部材の一例であり、センサ部５０から突出し、センサ部５０の重心位置の高さでケース６０を貫通する突出部の一例である。
【００３３】
（第５実施形態）
図６は、第５実施形態に係るサーボ型加速度計１００ｄを例示する模式的な断面図である。サーボ型加速度計１００ｄが図１（ｂ）のサーボ型加速度計１００と異なる点は、Ｃリング７０が設けられておらず、Ｃリング７０が設けられていた箇所にケース６０がセンサ部５０側に突出する突出部６４を有する点である。したがって、ケース６０の突出部６４は、センサ部５０の重心が位置する高さにおいて、センサ部５０の外周を略一周するように設けられている。この場合においても、第１実施形態と同様に、Ｘ軸方向の加速度が入力されても、モーメントが抑制され、Ｙ軸方向の揺動が抑制される。なお、センサ部５０とケース６０との電気的絶縁性を確保するために、突出部６４に、絶縁性のアルミナ溶射といった表面処理や、カチオン電着塗装といった塗装を施しておけばよい。なお、本実施形態において、突出部６４が、感度軸方向におけるセンサ部５０の重心位置の高さで、センサ部５０をケース６０に固定する固定部材の一例であり、ケース６０からセンサ部５０側に突出し、センサ部５０の重心位置の高さでセンサ部５０を固定する突出部の一例である。
【００３４】
（第６実施形態）
図７は、第６実施形態に係るサーボ型加速度計１００ｅを例示する模式的な断面図である。サーボ型加速度計１００ｅが図１（ｂ）のサーボ型加速度計１００と異なる点は、Ｃリング７０が設けられておらず、Ｃリング７０が設けられていた箇所にケース６０がセンサ部５０側に突出する突出部６４を有し、Ｙ軸方向においてケース６０のフランジ６２が当該突出部６４に位置している点である。この場合、ホルダ２００からの加速度は、センサ部５０の重心に入力されることになる。その結果、第１実施形態と比較して、モーメントがより抑制されることになる。なお、本実施形態において、突出部６４が、感度軸方向におけるセンサ部５０の重心位置の高さで、センサ部５０をケース６０に固定する固定部材の一例であり、ケース６０からセンサ部５０側に突出し、センサ部５０の重心位置の高さでセンサ部５０を固定する突出部の一例である。
【００３５】
（第７実施形態）
図８は、第７実施形態に係るサーボ型加速度計１００ｆを例示する模式的な断面図である。サーボ型加速度計１００ｆが図１（ｂ）のサーボ型加速度計１００と異なる点は、連結リング８０がさらに設けられている点である。連結リング８０は、連結リング３０とＣリング７０との間に設けられている。連結リング８０は、Ｙ軸方向において、センサ部５０の重心を挟んで上下対称にセンサ部５０を固定する。連結リング８０がＣリング７０に対して固定される箇所は、Ｙ軸方向において、センサ部５０の重心位置と同じ位置である。この場合においても、第１実施形態と同様に、Ｘ軸方向の加速度が入力されても、モーメントが抑制され、Ｙ軸方向の揺動が抑制される。また、センサ部５０とケース６０との間に熱膨張差が生じても、連結リング８０によって当該熱膨張差に起因する応力を抑制することができる。なお、本実施形態において、Ｃリング７０および連結リング８０が、感度軸方向におけるセンサ部５０の重心位置の高さで、センサ部５０をケース６０に固定する固定部材の一例であり、感度軸方向においてセンサ部５０の重心位置に対して対称な２点でセンサ部５０を保持し、重心位置の高さでケース６０に固定される部材の一例である。
【００３６】
（第８実施形態）
図９は、第８実施形態に係るサーボ型加速度計１００ｇを例示する模式的な断面図である。サーボ型加速度計１００ｇが図８のサーボ型加速度計１００ｆと異なる点は、ケース６０におけるフランジ６２の位置である。本実施形態においては、フランジ６２は、Ｙ軸方向において、センサ部５０の重心位置に位置している。それにより、Ｃリング７０は、フランジ６２においてケース６０に固定されることになる。この場合、ホルダ２００からの加速度は、センサ部５０の重心に入力されることになる。その結果、第７実施形態と比較して、モーメントがより抑制されることになる。なお、本実施形態において、Ｃリング７０および連結リング８０が、感度軸方向におけるセンサ部５０の重心位置の高さで、センサ部５０をケース６０に固定する固定部材の一例であり、感度軸方向においてセンサ部５０の重心位置に対して対称な２点でセンサ部５０を保持し、重心位置の高さでケース６０に固定される部材の一例である。
【００３７】
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。例えば、上記例では固定部材としてＣリングを用いたが、それに限られない。固定部材として、複数に分割されたリングなどを用いてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０  可動極板
１２  ヒンジ
１４  枠体
１６  コイル
２２  永久磁石
２４  ヨーク
３０  連結リング
３２  突出部
５０  センサ部
６０  ケース
６２  フランジ
６４  突出部
７０  Ｃリング
１００  サーボ型加速度計
１５０  サーボ型加速度計
２００  ホルダ
３００  押え板
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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