(57)【要約】【課題】加速度センサ等の一つ一つのセンサを同じ形状、大きさの外形を有するユニットとして構成し、このユニットを組み合わせて複数の機能を有するセンサ群とし、さらに前記組み合わせたセンサ群を一つのターミナル式コネクタに結合することにより、入出力ケーブルの取り回しが簡略化できるセンサ構造を提供する。【解決手段】形状、大きさを共通にした金属ケース１内に、異なる機能を有するセンサを一つずつ収納したセンサユニット１０、２０、３０を構成し、このセンサユニットを複数組み合わせ、さらに組み合わせたセンサユニットを一つのターミナル式コネクタ５０に接続することにより、多種類のデータを一度に測定できるセンサ構造。この構造により、またセンサケーブルの取り回しを簡略化できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材質、大きさ、形状が略同じであるケース内に、一つのセンサを収納したセンサユニットを複数連結し、これを一つのターミナル式コネクタに取り付けたことを特徴とするセンサ構造。
【請求項２】
前記センサユニットを構成するケースの材料は金属であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ構造。
【請求項３】
前記センサユニットを構成するケースは直方体または立方体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサ構造。
【請求項４】
前記センサユニットを連結するネジと被測定物に前記センサユニットを締結するネジとを共通のネジとしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のセンサ構造。
【請求項５】
前記センサユニットを被測定物に接着剤で取り付けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のセンサ構造。
【請求項６】
前記ターミナル式コネクタに配置した供給電源用のコネクタを共通の電源供給線に接続するとともに、グランド線用のコネクタを共通のグランド線に接続したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のセンサ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサや他のセンサを複数使用する場合に、センサの取り付けスペースを小さくでき、かつ、センサの入出力ケーブルの取り回しが簡略化できるセンサ構造に関するものであり、さらに詳細には、加速度センサ等の一つ一つのセンサを同じ形状、大きさの外形を有するユニットとして構成し、このユニットを組み合わせて複数の機能を有するセンサ群とし、さらに前記組み合わせたセンサ群を一つのターミナル式コネクタに結合することにより、入出力ケーブルの取り回しが簡略化できるセンサ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来測定対象物に複数の測定対象がある場合、各々の対象に合ったセンサを使用する必要があった。
【０００３】
例えば振動計測を例にとって説明する。
被測定物の振動周波数範囲が０．１〜１０ｋＨｚ、振動レベルが０．０１ｇａｌ〜１００Ｇ程度の変動を計測する場合、半導体加速度センサの一般的な性能は計測可能振動周波数範囲がＤＣ〜３００Ｈｚ、計測可能振動レベル１ｇａｌ〜２Ｇ程度である。また圧電型加速度センサの一般的な計測可能範囲は電荷感度を適切に選択する必要があるが計測可能周波数範囲は１〜１０ｋＨｚ、計測可能振動レベルは０．０１ｇａｌ〜１０００Ｇ程度である。
【０００４】
そのため上記の例のように被測定物の振動周波数範囲が０．１〜１０ｋＨｚ、振動レベルが１ｇａｌ〜１００Ｇ程度の変動を計測する場合、計測可能振動周波数範囲がＤＣ〜３００Ｈｚである一般的な半導体加速度センサと、電荷感度が２ｐＣ／Ｇ程度の圧電型加速度センサと、同電荷感度が４００ｐＣ／Ｇ程度の高感度圧電型加速度センサの合計３個のセンサを組み合わせて使用する必要があった。
【０００５】
そのため図１０の様な積み木を積んだような縦長の構成となり、またセンサケーブルもそれぞれのセンサ毎に準備する必要があるためケーブルの取り回しが複雑になる。また各々のセンサを積み重ねるために、それぞれのセンサを接着剤等で接着する必要があり、試験前後のセンサの取り付け、取外しに手間がかかる等の問題がある。また図１０のように各々のセンサは、大きさや重量が違うため積み重ねることによりセンサ自体の重心やバランスが悪くなり、振動計測に悪影響を及ぼす事がある。さらに、図１１の様に各々のセンサを横に並べる方法もあるが、この場合、被測定物の振動検知個所が各々違ってしまい、ピンポイントでのデータを検知できない場合がある。
【０００６】
一方、多軸の小型センサを得るために、一軸の半導体センサを略直方体のセンサブロックに取り付け、複数のセンサブロックの角度固定面を互いに貼り合わせて固定することにより、多軸半導体センサブロックを構成したもの（特許文献１）がある。また、半導体加速度センサチップにマイクロマシニング技術により複数のセンサエレメントを形成し、異なる方向の加速度を検出することができる半導体センサ（特許文献２）等も提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２８６４６号公報
【特許文献２】特開平１１−２４２０５２号公報  しかしながら、上記の特許文献１に記載されたものは、センサケーブルの取り回しに対する対策が成されてなく、センサケーブルの処理において問題がある。また、特許文献２に記載されたものは、マイクロマシニング技術によりセンサエレメントを形成する必要があり、製作工程が複雑である等の問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、上記諸問題を解決するために、形状、大きさを共通にした金属ケース内に、異なる機能を有するセンサを一つずつ収納したセンサユニットを構成し、このセンサユニットを複数組み合わせ、さらに組み合わせたセンサユニットを一つのターミナル式コネクタに接続することにより、異なる測定データを一度に検出できる多機能なセンサ構造を提供せんとするものである。また、センサユニットを接続するターミナル式コネクタに、同コネクタに接続した複数のセンサユニットに同時に電力を供給できる電源供給構成を採用することにより、電源供給ケーブルを少なくし、センサの簡素化を図ることを目的とする。また、本ターミナル式コネクタを使用することで、電源を必要とするセンサユニットと、不必要とするセンサユニットを同時に使用できる構造とする。さらに、センサユニット締結ネジを非測定物にセンサを取り付けるネジと兼用化することにより、部品点数の軽減を図ることができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
材質、大きさ、形状が略同じであるケース内に、一つのセンサを収納したセンサユニットを複数連結し、これを一つのターミナル式コネクタに取り付けたことを特徴とするセンサ構造である。
また、前記センサユニットを構成するケースの材料は金属であることを特徴とするセンサ構造である。
また、前記センサユニットを構成するケースは直方体または立方体であることを特徴とするセンサ構造である。
また、前記センサユニットを連結するネジと被測定物に前記センサユニットを締結するネジとを共通のネジとしたことを特徴とするセンサ構造である。
また、前記センサユニットを被測定物に接着剤で取り付けたことを特徴とするセンサ構造である。
また、前記ターミナル式コネクタに配置した供給電源用のコネクタを共通の電源供給線に接続するとともに、グランド線用のコネクタを共通のグランド線に接続したことを特徴とするセンサ構造である。
【発明の効果】
【００１０】
以上の構成からなる本発明によれば、従来の半導体加速度センサ、一般の圧電型加速度センサ、高感度圧電型加速度センサなど、機能の異なる種々のセンサの外観形状を共通形状（ユニット化）とすることで、種類の異なるセンサを複数使用する場合、各々のセンサを、接着剤等を使用することなく簡単に積み重ねることが可能となる。また、センサの外形形状が統一化されることで被測定物に複数のセンサを積み重ねてもバランス良く積み重ねることができ計測が容易となる。また各々のセンサケーブルを共通のコネクタで接続できるため、センサケーブルの処理がし易くなる等、特有の作用効果を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、形状、大きさを共通にした金属ケース内に、異なる機能を有するセンサを一つずつ収納したセンサユニットを構成し、このセンサユニットを複数組み合わせ、さらに組み合わせたセンサユニットを一つのターミナル式コネクタに接続することにより、多種類のデータを一度に測定できるセンサ構造である。この構造により、またセンサケーブルの取り回しを簡略化できる。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明すると、図１〜３は本発明に係る異なる機能を持つセンサユニットの例を示す図であり、図１は圧電型加速度センサユニットの一部破断斜視図、図２は高感度圧電型加速度センサユニットの一部破断斜視図、図３は半導体加速度センサユニットの一部破断斜視図、図４は前記センサユニットを接続するターミナル式コネクタの斜視図である。
【００１３】
図１を参照して圧電型加速度センサユニットの構成を説明する。
図において、１０は圧電型加速度センサユニットであり、この圧電型加速度センサユニット１０は直方体あるいは立方体の金属ケース１を備えており、このケース１内に圧電素子２と錘３を有するシェア型のセンサ本体が配置されている。ケース１はアルミ、ステンレス等の金属で構成されており、圧電素子２と錘３からなるセンサ本体は支持部材４によってケース１内に支持され、この構成で一つのセンサユニット（圧電型加速度センサユニット）１０が構成されている。ケース１内に収納する前記シェア型のセンサ本体は従来公知のセンサである。センサ本体の圧電素子２には信号出力のための信号出力線５が、またセンサ本体にはグランド線６が取りつけられ、信号出力線５の端部はケース１の外側の一面に取り付けた凸状のコネクタ７に、またグランド線６の端部はケース１の外側の一面に取り付けた凸状のコネクタ８に接続されている。なお、図中、符号９は供給電源用の凸状のコネクタであるが、本圧電型加速度センサユニット１０は電源が不要であるのでこの凸状コネクタ９は不使用状態となっている。また前記各凸状のコネクタ７、８、９は金属ケース１と絶縁されて、金属ケース１に取りつけられている。
【００１４】
図２を参照して高感度型圧電加速度センサユニット２０の構成を説明する。
高感度圧電型加速度センサユニット２０も、図１に示す圧電型加速度センサユニット２０と同様に直方体あるいは立方体の金属（アルミ、ステンレス等）ケース２１を備えている。このケース２１の大きさは、内部に入るセンサ素子の構造および形状に関わらず、図１に示す圧電型加速度センサユニット１０とすべて同じ形状、大きさで統一されている。なお、センサケースの大きさは、ケース内部におさめる種々のセンサの中で一番大きなセンサに合わせて決定することになるが、本例の場合では、組み合わせるセンサの中で、高感度圧電型加速度センサユニット２０の錘２３および圧電素子２２の体積が一番大きくなるので、他のセンサケースの大きさはすべてセンサケース２１の大きさに合わせて構成されることになる。
【００１５】
高感度型圧電加速度センサユニット２０の構造は、図１に示す圧電型加速度センサユニット１０と同じであり、圧電素子２２と錘２３を有するシェア型であり、高感度にするため図１に示すセンサに比較して錘２３と圧電素子２２が大型な物になっている。また、図１と同様に、圧電素子２２からの信号出力線２５と、グランド線２６は金属ケースの側面に取り付けた個の凸状のコネクタ２７、２８に接続されている。また、図中、符号２９は供給電源用の凸状のコネクタであり、本高感度型圧電加速度センサユニットでは電源が不要であるのでこの凸状コネクタ２９は不使用状態となる。
【００１６】
図３を参照して半導体加速度センサユニット３０の構成を説明する。
半導体加速度センサユニット３０も圧電型加速度センサユニット１０、高感度型圧電加速度センサユニット２０のケースと同じ形、大きさの金属ケース３１を備えている。ケース３１内に収納するセンサは半導体加遠度センサＩＣ３２を電子基板３３上に取り付けたものであり、その基板３３が金属ケース３１に適宜固定手段によって固定されている。半導体加速度センサＩＣ３２からの信号出力線３５とグランド線３６が金属ケースの側面に取り付けた２個の凸状のコネクタ３７、３８に結合されており、また、半導体加速度センサＩＣ３２は供給電源が必要なので本例では供給電源用のコネクタ３９が半導体加速度センサＩＣに接続されている。
【００１７】
前述したそれぞれのセンサユニット１０、２０、３０には、センサユニット同士を結合するためのネジを貫通する孔（図１〜３参照）４１が形成されている。各センサユニット１０、２０、３０は連結ネジ４２（図５参照）を利用して組み付けられる。この連結ネジは図７、図８に示すようにセンサユニット１０、２０、３０を被測定物４３に固定するためのネジと共通のピッチを有するネジとすることができ、これによりセンサユニット１０、２０、３０を被測定物に取り付ける作業が簡略化できる。この場合、当然被定物４３に連結ネジ４２を同じピッチでネジを切って置くことが必要である。なおセンサユニット１０、２０、３０をネジ以外の手段、たとえば接着剤や両面テープで被測定物４３に固定してもよい。また、図９のように組み合わせたセンサユニット体を横にして接着剤や両面テープで被測定物４３に取り付けても良い。
【００１８】
次に、図４を参照してターミナル式コネクタ５０の構成を説明する。ターミナル式コネクタ５０は、コネクタケース５１を有しており、そのケース内にセンサユニットの凸型コネクタに対応して凹型のコネクタ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ、５０ｈ、５０ｉが取りつけられている。これらのコネクタ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ、５０ｈ、５０ｉは信号線、供給電源線、グランド線に接続されている。またターミナル式コネクタ５０には、センサユニットを結合するためのネジを貫通する固定ネジ孔５２が形成されている。
【００１９】
さらに詳細説明すると、図４に示すターミナル式コネクタ５０は、上記で説明した３個のセンサユニット１０、２０、３０（図１に示す圧電型加速度センサユニット１０、図２に示す高感度圧電型加速度センサユニット２０、図３に示す半導体加速度センサユニット３０）を、図中上から順に取り付けることを想定して構成されている。なお、図ではターミナル式コネクタ５０に取り付けるセンサユニットは上から順に半導体加速度センサユニット３０、圧電型加速度センサユニット１０、高感度圧電型加速度センサユニット２０となっている。このため、ターミナル式コネクタ５０に設けられた凹型コネクタ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ、５０ｈ、５０ｉのうち、上から３個のコネクタ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、は半導体加速度センサユニット３０のコネクタであり、中間部の３個のコネクタ５０ｄ、５０ｅ、５０ｆは圧電型加速度センサユニット１０のコネクタであり、下の３個のコネクタ５０ｇ、５０ｈ、５０ｉは高感度圧電型加速度センサユニット２０のコネクタとして配置される。
【００２０】
上から３個のコネクタ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、は半導体加速度センサユニット３０のコネクタであり、３個の内の一つのコネクタ５０ｃには半導体加速度センサ信号出力線５３が接続され、また、二つめのグランド用のコネクタ５０ｂにはグランド線５６が接続され、また、三つ目の供給電源用のコネクタ５０ａには供給電源線５７が接続されている。なお、供給電源線５７およびグランド線５６は後述する２個のセンサの供給電源線、グランド線と共用する構成としてある。
中間部の３個のコネクタ５０ｄ〜５０ｆは圧電型加速度センサユニット１０のコネクタであるため、３個の内の一つのコネクタ５０ｆには圧電型加速度センサ信号出力線５４が接続され、また、グランド用のコネクタ５０ｅにはグランド線５６が接続され、残りのコネクタ５０ｄには供給電源線５７が接続されている。なお、圧電型加速度センサユニット１０では電源が不要であるので、３個の内の一つのコネクタ５０ｄは不使用状態となる。
【００２１】
下の３個のコネクタ５０ｇ、５０ｈ、５０ｉは高感度圧電型加速度センサユニット２０のコネクタであるため、３個の内の一つのコネクタ５０ｉには高感度圧電型加速度センサ信号出力線５５が接続され、また、グランド用のコネクタ５０ｈにはグランド線５６が接続され、残りのコネクタ５０ｇには供給電源線５７が接続されている。なお、高感度圧電型加速度センサユニット２０も電源が不要であるので、この供給電源用のコネクタ５０ｇは前記圧電型加速度センサユニット２０と同様に不使用状態となる。
【００２２】
以上説明したセンサユニットとターミナル式コネクタとの使用状態を図５を参照して説明する。
図５は異なる機能を有する３個のセンサユニット３０、１０、２０を積み上げ、これをターミナル式コネクタに接続する前の状態を示す斜視図、図６は同３個のセンサユニットをターミナル式コネクタに接続した状態を示す斜視図である。
３個のセンサユニットはケースの大きさ、形が同一であるため、図に示すように容易に積み上げることができる。積み上げた状態のセンサユニットは、ユニットに形成された孔４１を利用してセンサユニット連結ネジ４２により一体に固定される。なお、センサユニットの連結方法はネジに限らず、接着、溶着、両面テープのほか適宜クランプにより固定することができる。
【００２３】
ターミナル式コネクタ５０は積み上げたセンサユニットの凸型のコネクタに対応した凹型のコネクタを備えている。このため、図６に示すように積み上げたセンサユニットの凸コネクタをターミナル式コネクタの凹型のコネクタに嵌合することで両者を容易に接続することができる。接続した後、両者はターミナルコネクタ連結ネジ５８にしっかりと連結される。なお、この連結もネジに限らず、接着、溶着のほか適宜クランプにより固定することができる。ターミナル式ユニット側の凹型のコネクタには、上述したようにセンサユニットに対応した接続線が取り付けられているため、センサユニットをターミナル式コネクタに嵌合接続しただけで、各センサユニットはそれぞれの信号線、グランド線、供給電源線に接続されることになる。なお上述したように、グランド線、供給供給電源線は共通の線として構成することで、配線本数を少なくすることができる。
【００２４】
図７に測定物にセンサユニットを取り付けた例を示す。
センサユニット連結ネジ４２を利用して予め被測定物４３に取り付けた状態である。被測定物側４３にユニット連結ネジ４２と同じピッチでネジを切って置くことでセンサユニットの取り付けが簡略化できる。またセンサユニットのみをネジで固定し、重ね合わせたセンサユニットを接着剤や両面テープで被測定物に固定することもできる。又図９に示すように一体化したセンサユニット群を横にして接着剤や両面テープで被測定物に取り付けても良い。
【００２５】
以上、本発明に係る実施例として、半導体加速度センサ、圧電型加速度センサ、高感度圧電型加速度センサを組み合わせた例を示したが、センサユニットの中身を温度センサや圧カセンサにしても良い。また本発明例では３個のセンサユニットの例について示したが、ターミナル式コネクタを２個あるいは４個以上接続可能な物にしても良い。また３個のターミナル式コネクタを使用して、１個あるいは２個のセンサユニットを接続して使用しても良い。
さらにまた、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、機械、建築、土木、自動車等のセンサに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】圧電型加速度センサユニットの一部破断斜視図である。
【図２】高感度圧電型加速度センサユニットの一部破断斜視図である。
【図３】半導体加速度センサユニットの一部破断斜視図である。
【図４】センサユニットを接続するターミナル式コネクタの斜視図である。
【図５】複数のセンサユニット組み合わせたセンサ群をターミナル式コネクタに接続する様子を説明する図である。
【図６】複数のセンサユニット組み合わせたセンサ群をターミナル式コネクタに接続した状態の説明図である。
【図７】複数のセンサユニットをターミナル式コネクタに接続した状態のものを被測定物に取り付けた状態の説明図である。
【図８】図７における連結ネジの取り付け説明図である。
【図９】複数のセンサユニットをターミナル式コネクタに接続したものを被測定物に取り付けた状態の他の例の説明図である。
【図１０】複数のセンサを被測定物に取り付けた状態の従来説明図である。
【図１１】複数のセンサを被測定物に取り付けた状態の他の従来説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１、２１、３１          金属ケース
２、２２、              圧電素子
３、２３                錘
４                      支持部材
５、２５、３５          信号出力線
６、２６、３６          グランド線
７、８、９、２７、２８、２９              凸状のコネクタ
３７、３８、３９                          凸状のコネクタ
１０                      圧電型加速度センサユニット
２０                      高感度圧電型加速度センサユニット
３０                      半導体加速度センサユニット
３２                      半導体加速度センサＩＣ
３３                      基板
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、５０ｇ、５０ｈ、５０ｉ  コネクタ５６                      グランド線
５７                      供給電源線
【図１】
2007132808.tif 000003
【図２】
2007132808.tif 000004
【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】
2007132808.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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