(57)【要約】【課題】構造が簡易で、振動や衝撃等を正確に検出し、小型軽量かつコスト低減を図る。【解決手段】プリント配線基板２に、多数個の第１セグメントパターン８が放射状に形成されたセンタパターン７と、このセンタパターン７を囲み内周部に各第１のセグメントパターン８間に介在する多数個の第２のセグメントパターン１０が放射状に形成された環状パターン９とからなる導体パターン６を形成する。プリント配線基板２に対して導体パターン６を被冠し内部に導電性球体からなる感震ボール体３を収納したカバー部材４を組み付ける。本体機器５に加えられた振動等により、感震ボール体３が導体パターン６上を転動して、隣り合う第１のセグメントパターン８と第２のセグメントパターン１０とを短絡して検出信号を送出する。【選択図】  図２
2004303506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に多数個の第１のセグメントパターンが放射状に突出形成されたセンタパターンと、このセンタパターンを囲む環状に形成されるとともに内周部に前記各第１のセグメントパターン間にそれぞれ絶縁を保持されて介在する多数個の第２のセグメントパターンが放射状に突出形成された環状パターンとからなる導体パターンが主面上に形成されたプリント配線基板と、
隣り合う前記第１のセグメントパターンと前記第２のセグメントパターンとの間を短絡する導電性感震ボール体と、
前記感震ボール体を転動自在に収納する凹陥部が一体に形成され、この凹陥部が前記導体パターンを被冠するようにして前記プリント配線基板に組み合わされる絶縁材によって形成されたカバー部材とから構成され、
本体機器の状態に応じて前記凹陥部内を転動する前記感震ボール体が前記第１のセグメントパターンと前記第２のセグメントパターンとの間を短絡・開放することによってオン・オフ出力を送出することを特徴とする震動センサ。
【請求項２】
前記カバー部材に、前記凹陥部の底面中心に位置して、前記プリント基板に組み合わされた状態で前記センタパターンと対向されるセンタポールが一体に突出形成され、
前記感震ボール体が、前記センタポールの外周部と前記凹陥部の内周部との間に構成される環状空間部内を転動することを特徴とする請求項１に記載の震動センサ。
【請求項３】
前記カバー部材の前記凹陥部を挟んだ両側にそれぞれ支持片部を一体に形成するとともにこれら支持片部の先端部に略Ｌ字状の係合片部を一体に折曲形成し、前記プリント配線基板の前記導体パターンを挟んだ相対する外側縁にそれぞれ切欠き部を形成し、
前記プリント配線基板に対して前記カバー部材が、前記係合片部を前記切欠き部に相対係合させることによって組み合わされることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の震動センサ。
【請求項４】
前記環状パターンの外周に接続された第１のリードパターンと、前記環状パターンに形成された切欠き部から外方へ突出された前記第１のセグメントパターンと接続される第２のリードパターンを有し、前記第１及び第２のリードパターンと電源が接続されて前記導電パターンに電力が供給されることを特徴とする請求項１乃至３に記載の振動センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種機器に設置されて振動や衝撃等が加えられたことを検知し、本体機器の動作を制御する出力を送出する震動センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型電子機器や警報装置等の各種機器（以下、本体機器と称する。）には、過大な振動や衝撃等が加えられた場合に、これを検出して動作を一時的に中断したり動作モードを切り替えたりする等の制御動作を行うために、震動センサが備えられている。震動センサは、本体機器に大きなスペースを必要とせず低電力消費型でかつ小型であるとともに振動等を精密に検知する特性が求められている。従来の小型震動センサとしては、例えば圧電素子を用いた圧電型震動センサや振動等により転動する導電球体を内蔵した機械型震動センサ等が提供されている。圧電型震動センサは、コストが高いといった問題がある。
【０００３】
機械型震動センサは、一般に多数個の電極を配列した容器内に導電球体を転動自在に収納し、本体機器に振動等が加えられると導電球体が容器内を転動して電極間を短絡或いは開放することにより、オン・オフ出力が送出されるように構成されている。かかる機械型震動センサとしては、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているが、電源を必要とせず、また構造が簡易であって取り扱いも容易であるとともに廉価であるといった特徴を有している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１４７７０７号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平９−２６５８８１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の機械型震動センサは、円筒型容器を備え、この容器の内部に導電球体を収納するとともに、容器の上部と下部とを電極部材によって閉塞するようにして構成される。従来の機械型震動センサは、ある程度の高さを有する円筒型容器を備えることによって、小型化の実現が困難となるといった問題があった。
【０００７】
また、従来の機械型震動センサは、円筒型容器と導電球体とともに上下の電極部材を備えることから、部品数も多くなり、組立も面倒となる。さらに、従来の機械型震動センサは、本体機器に取り付けるための適宜の取付部材を必要とするとともに、出力信号を処理する回路部に対して適宜の接続構造を必要とする。従来の機械型震動センサは、上下の電極部材からリード線等の引き出しを行うためにこれらリード線の引き回しが面倒であった。従来の機械型震動センサは、かかる構成から、小型化の実現が困難であった。
【０００８】
したがって、本発明は、構造が簡易で本体機器に加えられた振動や衝撃等を正確に検出する小型軽量かつ廉価な震動センサを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかる震動センサは、プリント配線基板と、感震ボール体と、カバー部材とから構成される。震動センサは、プリント配線基板の主面上に、外周部に多数個の第１のセグメントパターンが放射状に突出形成されたセンタパターンと、このセンタパターンを囲む環状に形成されるとともに内周部に各第１のセグメントパターン間にそれぞれ絶縁を保持されて介在する多数個の第２のセグメントパターンが放射状に突出形成された環状パターンとからなる導体パターンが形成される。震動センサは感震ボール体が、隣り合う第１のセグメントパターンと第２のセグメントパターンとを短絡する導電性球体からなる。震動センサは、カバー部材が絶縁材によって形成され、プリント配線基板の導体パターンを被冠するに足る内径を有するとともに感震ボール体を転動自在に収納する凹陥部が一体に形成されてなる。
【００１０】
以上のように構成された本発明にかかる震動センサによれば、凹陥部内に感震ボール体を収納した状態でカバー部材がプリント配線基板に対して、凹陥部が導体パターンを被冠するようにして組み合わされる。震動センサによれば、付設した本体機器に振動や衝撃等が加えられると、感震ボール体が凹陥部内において導体パターン上を転動することによって隣り合う第１のセグメントパターンと第２のセグメントパターンとの間を短絡或いは開放する。震動センサによれば、これによってオン・オフの出力を送出することで、本体機器に加えられた振動や衝撃の感知が行われるようにする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として示す震動センサ１は、図１乃至図３に示すように、プリント配線基板２と、感震ボール体３と、カバー部材４とから構成され、プリント配線基板２を取付部材として本体機器５に対して図示しない止めネジ等により取り付けられる。振動センサ１は、本体機器５に振動や衝撃等が加えられた場合に、詳細を後述するように感震ボール体３のカバー部材４内の転動動作よってロウ・ハイのパルス信号を出力する。震動センサ１は、このパルス信号が本体機器側で信号処理を施されて、振動や衝撃等の付加状態が検出されるようにする。
【００１２】
プリント配線基板２は、例えば絶縁基板に銅箔を接合してなる矩形の銅貼り基板に対して、ホトリソグラフ処理やエッチング処理等を行う周知のパターン形成工程が施されて主面上に所定パターンの銅箔を残し、さらにこの銅箔パターンに金めっき処理を施して導体パターン６が形成されてなる。導体パターン６は、図１に示すように、基板の中心部に位置するとともに多数個の第１セグメントパターン８が一体に形成された円形のセンタパターン７と、このセンタパターン７の外周部を全周に亘って囲むとともに多数個の第２セグメントパターン１０が一体に形成された環状パターン９とからなる。
【００１３】
導体パターン６は、各第１セグメントパターン８がセンタパターン７の外周部からそれぞれ互いに等間隔で放射状に一体に形成されており、またそれぞれの自由端が環状パターン９の内周部に絶縁を保持されるに足る間隔を以って対向される。導体パターン６は、所定の第１セグメントパターン８ａが円形の環状パターン９に形成した切欠き部９ａを介して外方へと引き出される。引き出された第１セグメントパターン８ａは、プリント配線基板２に形成されて外周近傍に形成した第１ランド１１と接続されたリードパターン１２と接続される。
【００１４】
導体パターン６は、各第２セグメントパターン１０が環状パターン９の内周部からそれぞれ互いに等間隔で放射状に一体に形成されている。各第２セグメントパターン１０は、センタパターン７側の各第１セグメントパターン８間にそれぞれ１個ずつ延在するとともに、それぞれの自由端がセンタパターン７の外周部と対向される。各第２セグメントパターン１０は、それぞれ隣り合う第１セグメントパターン８と互いに絶縁を保持されるとともに、センタパターン７の外周部との絶縁を保持されて形成されている。環状パターン９には、外周部から引き出され、第１のランド１１と並んでプリント配線基板２に形成された第２ランド１３と接続されたリードパターン１４が形成されている。
【００１５】
なお、導体パターン６は、センタパターン７と環状パターン９とがそれぞれ円形に限定されるものでは無く、例えば星形や多角形等のように適宜の形状に形成するようにしてもよい。導体パターン６は、センタパターン７と環状パターン９とがプリント配線基板２の同一主面上に形成したリードパターン１２，１４を介して第１のランド１１と第２ランド１３とにそれぞれ接続されるようにしたが、例えばプリント配線基板２にスルーホールを形成してプリント配線基板２の底面側に形成したランドと接続するように構成してもよい。プリント配線基板２は、かかる構造とすることによってより小型化が図られるようになる。
【００１６】
プリント配線基板２には、導体パターン６を挟んで取付孔１５Ａ，１５Ｂが形成されている。プリント配線基板２は、これら取付孔１５Ａ，１５Ｂに嵌挿した止めネジを本体機器５に形成した取付孔にねじ込むことによって固定される。なお、第１のランド１１と第２ランド１３とは、取付孔１５Ａを挟んでプリント配線基板２に形成されている。
【００１７】
プリント配線基板２には、取付孔１５Ａ，１５Ｂとそれぞれ直交する相対する両辺部に、導体パターン６を挟んで係合凹部１６Ａ，１６Ｂが切欠き形成されている。係合凹部１６Ａ，１６Ｂは、環状パターン９の外径よりもやや大きい切欠き幅を以って形成されている。
【００１８】
プリント配線基板２は、第１のランド１１と第２ランド１３とが電源１７と抵抗１８の直列回路からなるパルス化回路１９を介して、本体機器５と接続される。なお、プリント配線基板２は、種々の本体機器５の電気容量と整合するようにするために、パルス化回路１９を外付け部品として示したが、所定の電気容量仕様で用いることを前提として主面上に所定の配線パターンを形成して抵抗１８を実装するようにしてもよい。パルス化回路１９については、最も簡易的に示したが、周知の回路が採用されることは勿論である。
【００１９】
感震ボール体３は、例えば鉄や樹脂製の球体の表面に金めっきを施したものやステンレス球体等からなり、外周面が導電性を有している。感震ボール体３は、詳細を後述するように本体機器５に震動等が加えられた場合に、導体パターン６上を転動して隣り合う第１セグメントパターン８と第２セグメントパターン１０との間を短絡する。感震ボール体３は、第１セグメントパターン８或いは第２セグメントパターン１０上に乗り上がると、隣り合う第１セグメントパターン８と第２セグメントパターン１０とを開放状態とする。
【００２０】
カバー部材４は、樹脂材によって成形され、図２及び図３に示すように矩形板状の基部２０と、この基部２０の中央部に形成されたボール収納部２１と、基部２０の長さ方向の両端部に一体に折曲形成された一対の係合片部２２Ａ，２２Ｂとからなる。カバー部材４は、基部２０が、導体パターン６の外径よりもやや大きな幅を有するとともに、プリント配線基板２の係合凹部１６Ａ，１６Ｂの対向間隔とほぼ等しい長さを有して形成されている。
【００２１】
カバー部材４は、ボール収納部２１が、基部２０の中央部に位置して上面側に一体に膨出形成された天井部２３を有する円筒部位からなり、内部にボール収納空間部２４を構成してなる。ボール収納部２１は、ボール収納空間部２４が導体パターン６の外径とほぼ同径とされるとともに、感震ボール体３の外径よりもやや大きな高さを有して形成されている。ボール収納部２１は、後述するようにカバー部材４をプリント配線基板２に組み付けた状態で、導体パターン６を被冠する。
【００２２】
カバー部材４には、ボール収納部２の天井部２３にセンターポール２５が一体に形成されている。センターポール２５は、先端部が基部２０の主面と略同一面を構成する長さを有しており、その外周部とボール収納部２の内周面との間に環状のボール収納空間部２４を構成する。勿論、ボール収納空間部２４は、ボール収納部２の内周面とセンターポール２５の外周部との間に感震ボール体３が自由に転動するに足る空間部として構成される。
【００２３】
カバー部材４は、係合片部２２Ａ，２２Ｂを相対する係合凹部１６Ａ，１６Ｂに係合することによって、プリント配線基板２に組み付けられる。係合片部２２Ａ，２２Ｂは、基部２０の両端部に下方に突出してそれぞれ一体に形成された左右対称の部位であり、先端部に基部２０と平行な係止部２２ａ，２２ｂが折曲形成されてなる。係合片部２２Ａ，２２Ｂは、係合凹部１６Ａ，１６Ｂの切欠き量とほぼ等しい厚みを有するとともに、係止部２２ａ，２２ｂが基部２０との間隔をプリント配線基板２の厚みとほぼ同等に形成されてなる。
【００２４】
以上のように構成されたカバー部材４は、ボール収納部２のボール収納空間部２４に感震ボール体３を収納するとともにプリント配線基板２の上方から係合片部２２Ａ，２２Ｂを相対する係合凹部１６Ａ，１６Ｂにあてがった状態で、図３矢印で示すようにプリント配線基板２に押し込まれる。カバー部材４は、図２に示すように係合片部２２Ａ，２２Ｂの係止部２２ａ，２２ｂが係合凹部１６Ａ，１６Ｂを嵌挿されてプリント配線基板２の底面側に係合する。カバー部材４は、係合片部２２Ａ，２２Ｂが基部２０と係止部２２ａ，２２ｂとの間でプリント配線基板２を挟み付けることによって組み付けが行われる。
【００２５】
なお、カバー部材４は、例えば全体筒状に形成されるとともに、開口縁に複数個の楔状の係合凸部を一体に形成し、これら係合凸部をプリント配線基板２側に導体パターン６の外周位置に形成した相対する複数個の係合孔に係合することによって一体化するようにしてもよい。プリント配線基板２とカバー部材４とは、例えば本体機器５に震動センサ１を取り付ける止めネジを共用して一体化するようにしてもよい。プリント配線基板２とカバー部材４とは、その他適宜の取付構造によって一体化される。
【００２６】
以上のように構成された震動センサ１は、図２に示すように、カバー部材４のボール収納部２がプリント配線基板２の導体パターン６を被冠する。震動センサ１は、ボール収納空間部２４に収納された感震ボール体３がプリント配線基板２の導体パターン６上に位置する。震動センサ１は、本体機器５の所定位置に設置された状態で、取付孔１５Ａ，１５Ｂに止めネジを嵌挿してこれをねじ込むことによって、本体機器５に固定される。震動センサ１は、第１のランド１１と第２ランド１３とがパルス化回路１９を介して、本体機器５と接続される。
【００２７】
震動センサ１は、振動や衝撃等が加えられて本体機器５が振動等すると、これと一体となって振動する。震動センサ１は、ボール収納空間部２４内において感震ボール体３がセンタポール２５の周囲に沿って導体パターン６上を転動する。震動センサ１は、感震ボール体３が転動する際に、隣り合うセンタパターン７の第１セグメントパターン８と環状パターン９の第２セグメントパターン１０との間を短絡或いは開放する。震動センサ１は、これによって第１ランド１１と第２ランド１３との間がオン・オフを繰り返すことにより、パルス化回路１９を介してハイ・ロウの繰り返しパルスが送出されるようにする。震動センサ１は、このようにして本体機器５に振動や衝撃等が加えられるとパルス化回路１９を介して検出信号を送出することで、本体機器５側で適宜の制御動作が行われるようにする。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる震動センサ装置は、プリント配線基板と感震ボール体及びカバー部材とからなる極めて簡易な構造であり、これらの組立も容易に行われることで極めて廉価に製造される。震動センサ装置は、プリント配線基板の厚みと感震ボール体の外径よりもやや大きなカバー部材の高さ寸法によって外形が規定されることで、極めて小型に構成される。震動センサ装置は、本体機器に加えられた振動等により感震ボール体が感度良く導体パターン上を転動することから、精度の高い振動等の検出を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態として示した震動センサについて、カバー部材を取り外した状態の平面図である。
【図２】同震動センサの縦断面図である。
【図３】同震動センサの組立操作を説明する分解斜視図である。
【符号の説明】
１        感震センサ
２        プリント配線基板
３        感震ボール体
４        カバー部材
５        本体機器
６        導体パターン
７        センタパターン
８        第１セグメントパターン
９        環状パターン
１０      第２セグメントパターン
１１      第１ランド
１２      リードパターン
１３      第２ランド
１４      リードパターン
１６      係合凹部
１９      パルス化回路
２０      基部
２１      ボール収納部
２２      係合片部
２４      ボール収納部空間部
２５      センタポール
【図１】
2004303506.tif 000003
【図２】
2004303506.tif 000004
【図３】
2004303506.tif 000005