(57)【要約】【課題】多種の用途に適応する振動センサを提供する。【解決手段】少なくとも、バネと被検出素子を具備した重りと、前記バネと重りを配置し、前記重りの摺動部となる溝部を有した筐体と、前記被検出素子の位置を検出するための検出素子を具備し、前記筐体の溝部を覆うようにして搭載される蓋と、からなり、前記筐体が外部応力により振動する際、前記筐体の溝部内に配置された重りの移動量を、前記平板に備えた検出素子で検出して振動レベルを検出する振動センサであって、前記重りには、前記重りの摺動動作に伴い前記溝部内の気体または液体が移動可能となる流通路が形成されており、前記流通路を塞ぐ範囲を任意に設定することができる機構を有してなることを特徴とする。【選択図】図１
2009265042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
バネと被検出素子を具備した重りと、
前記バネと重りを配置し、前記重りの摺動部となる溝部を有した筐体と、
前記被検出素子の位置を検出するための検出素子を具備し、前記筐体の溝部を覆うようにして搭載される蓋と、からなり、
前記筐体が外部応力により振動する際、前記筐体の溝部内に配置された重りの移動量を、前記蓋に備えた検出素子で検出して振動レベルを検出する振動センサにおいて、
前記重りには、前記重りの摺動動作に伴い前記溝部内の気体または液体が移動可能となる流通路が形成されており、前記流通路を塞ぐ範囲を任意に設定することができる機構を有してなることを特徴とする振動センサ。
【請求項２】
前記流通路は、前記重りの摺動方向に貫通する貫通孔で構成されることを特徴とする請求項１記載の振動センサ。
【請求項３】
前記流通路は、前記重りの外周面に設けられた前記重りの摺動方向に延びる切欠き部で構成されることを特徴とする請求項１に記載の振動センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体の振動レベルを検出するセンサとして、バネと被検出素子を取り付けた重りと、重りの摺動部となる溝を有した筐体と前記被検出素子の位置を検出するための検出素子を具備し、前記筐体が振動するに伴い、筐体内部の前記バネと被検出素子を有した重りが上下動することにより検出素子の出力レベルの変化で振動を検出する振動センサが知られている。（例えば特許文献１参照）
【０００３】
前記振動センサの減衰の運動方程式は
【数１】
2009265042.tif 000003
で表され、減衰比
【数２】
2009265042.tif 000004
として
【数３】
2009265042.tif 000005
のとき減衰固有振動数fdは以下の式で表される。
【数４】
2009265042.tif 000006
ここで、
k:バネ係数
c:減衰係数
m:重り質量
【０００４】
前記減衰係数が非常に小さい場合、固有振動数を任意に設定するためバネや重りの設計値により、ある振動周波数で振動を高感度で検知することができる。
【０００５】
図１１は、従来の振動センサの一例を示す正面断面図である。バネ１０１と被検出素子である磁石１０２を設けた重り１０３が、筐体１０６の溝部１０６ａに具備される。さらに、重り１０３の脱落を防止するために蓋１０８を備える。振動センサに振動を加えることにより、バネ１０１上の重り１０３は筐体１０６の溝部１０６ａの内壁面に沿って上下動する。重り１０３の位置（高低）を監視することによって振動の強弱を確認する。
【０００６】
具体的には、前記重り１０３に備えられた磁石１０２と蓋１０８に設けられた検出素子である磁気検知素子１０７との位置関係で生ずる磁力の強弱を前記磁気検知素子１０７の出力電圧で検出することによって重り１０３の位置を認識している。重り１０３の上昇に伴い、同時に磁石１０２が上昇し、磁気検知素子１０７にかかる磁力が強まることによって出力電圧が増加する。逆に重り１０３の下降に伴い、同時に磁石１０２が下降し、磁気検知素子１０７にかかる磁力が弱まることにより出力電圧が低下する。出力端子１１０より磁気検出素子７の出力電圧を外部に出力し、出力電圧の増減より振動の有無や強弱を認識する。
【特許文献１】特開平９−１１３３４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記した従来の振動センサは機械、自動車、電気製品などの振動を検出する手段として利用され、製品に搭載する上で、製品特有の振動の周波数や振動レベルに対して検知もしくは非検知である振動を区別するためには、感度を変更する必要がある。前記感度を変更するためにはバネ、摺動部、重り、信号処理回路のいずれかを固有に設計変更する必要があり、汎用性が狭いといった課題がある。
【０００８】
前述した従来技術の振動センサの構成において、重りが筐体内部で容易にスライド可動するためには、重りと溝形状の嵌合が重要になる。しかしながら、重りと溝形状との隙間が微量なため内部の気体が移動し難く、重りのスライド動作の反応を著しく低下させてしまうことがある。これにより、筐体に振動が加わっても、振動センサが反応しないことがある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みたもので、その目的は、製品仕様に応じて、感度の変更が可能な振動センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明における振動センサは、少なくとも、バネと被検出素子を具備した重りと、前記バネと重りを配置し、前記重りの摺動部となる溝部を有した筐体と、前記被検出素子の位置を検出するための検出素子を具備し、前記筐体の溝部を覆うようにして搭載される蓋と、からなり、前記筐体が外部応力により振動する際、前記筐体の溝部内に配置された重りの移動量を、前記平板に備えた検出素子で検出して振動レベルを検出する振動センサであって、前記重りには、前記重りの摺動動作に伴い前記溝部内の気体または液体が移動可能となる流通路が形成されており、前記流通路を塞ぐ範囲を任意に設定することができる機構を有してなることを特徴とする。
【００１１】
このような構成にすれば、部品変更や設計のやり直しの手間をかけることなく、製品仕様に柔軟に対応できる。
【００１２】
本発明の振動センサは、前記流通路が、前記重りの摺動方向に貫通する貫通孔とすることができる。
【００１３】
本発明の振動センサは、前記流通路が、前記重りの外周面に設けられた前記重りの摺動方向に延びる切欠き部とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によって、重りに形成した流通路を塞ぐ範囲を任意に設定することができる機構を有することで、汎用性があり、高精度な振動センサを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の振動センサの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本実施例における振動センサの上面断面図と正面断面図である。図２は、本実施例における重りの斜視図である。図３は、本実施例における重りの分解斜視図である。図４は、本実施例における流通路が全開となった重りの上面図と側面図である。図５は、本実施例における流通路が半開となった重りの上面図である。図６は、本実施例における流通路が閉じた重りの上面図である。
【００１７】
図７は、本実施例における流通路の変形例別に、固有振動数と加振した振動数の比と、加振した振幅に対する重りの変位した倍率をプロットした図である。
【００１８】
図１に示すように、重りＡｓｓｙ３上部に被検出素子となる磁石２を設け、筐体６の溝部６ａ内に前記重りＡｓｓｙ３とバネ１を入れる。重りＡｓｓｙ３の上方に平板状の蓋８を取り付け、筐体６と蓋８の間にパッキン５を入れる。外ケース９に組み込み、周囲を充填材１１で覆う。
【００１９】
重りＡｓｓｙ３は、図４に示すように、重り上部３aと重り下部３ｂとがネジ１２によって結合し、重り上部３aの貫通孔４aと重り下部３ｂの貫通孔４ｂとが同じ大きさで、同じ位置に設けられ、気体または液体が移動可能となる流通路を具備している。尚、前記流通路を形成する貫通孔４ａ、４ｂは、重り上部３ａと重り下部３ｂをネジ１２の中心軸回りに相互に回転させることにより、各々の貫通孔位置をずらして配置することが可能となる。よって、貫通孔４ａ、４ｂの孔中心を一致させて結合すれば、流通路は全開の状態となり、貫通孔４ａ、４ｂの孔中心をずらして配置結合すれば、流通路の一部または全部が塞がれた状態とすることができる。このような貫通孔を開閉し調整する機構によれば、流通路を塞ぐ範囲を、検出すべき振動のレベルに応じて任意に設定することができるようになる。
【００２０】
蓋８の上部には、重りＡｓｓｙ３に設けられた磁石２と対向する部位に検出素子となる磁気検知素子７を設け、重りＡｓｓｙ３の可動による磁力の強弱を出力電圧に変え、出力端子１０により外部に出力する。振動センサに振動が加わることにより、重りＡｓｓｙ３が上下に移動するのに伴い磁石２が磁気検知素子７に近づいたり離れたりすることで、出力電圧が変化し、振動を検出する。
【００２１】
図４に示すように、貫通孔４ａと貫通孔４ｂとの位置が同じになるようにネジ１２で組み合わされ、流通路が全開状態の重りＡｓｓｙ３では、振動センサに振動が加わると、重りＡｓｓｙ３に抵抗が加わりにくく、微小な振動でも上下に重りＡｓｓｙ３が動くことができ、上下方向の小さい振動を検知することができる。
【００２２】
流通路が全開状態の重りＡｓｓｙ３では、図７に示すように固有振動数付近で重りＡｓｓｙ３の振幅が増幅され、非常に微小な振動においても前記振動センサの固有振動数を設計することで、想定される状況下において高感度で振動を検知することができる。
【００２３】
また、別の固有振動数の振動センサを複数設置することで幅広い振動数域で高感度に振動を検知することができる。
【００２４】
図５に示すように、重り上部３aの貫通孔４ａと重り下部３ｂの貫通孔４ｂとが少し重なり合うようにネジ１２で組み合わされ、流通路が半開状態の重りＡｓｓｙ３を具備した振動センサは、全開状態の重りＡｓｓｙ３に比べ、抵抗が大きく感度が鈍くなる。また、図７に示すように振動センサの固有振動数付近で同じ振幅、振動数の振動を加振したときに重りの変位の違いが顕著に現れる。
【００２５】
流通路が半開状態の重りにすれば、全開状態の重りに比べ固有振動数付近での検知レベルを抑えることができる。
【００２６】
また、図６に示すように、流通路が閉鎖状態の重りを具備した振動センサでは、全開状態の重りや半開状態の重りに比べ、図７に示すように幅広い振動周波数で感度を鈍くすることができる。
【００２７】
流通路が閉鎖状態の重りＡｓｓｙ３にすれば固有振動数付近の共振による意図しない振動を検知することを防ぐことができる。
【００２８】
また、本実施例１における振動センサにおいて、図１の溝部６aに液体を満たすことができる。図８は、本実施例における溝部に液体を満たし、流通路の変形例別に、固有振動数と加振した振動数の比と、加振した振幅に対する重りの変位した倍率をプロットした図である。
【００２９】
ここでパッキン５は周囲の充填材が溝部６aに流入することを防ぐとともに、内部の液体が外部に流出することを防ぐことができる。溝部６ａに液体を満たした場合、前記運動方程式の減衰係数cが増加することになり、気体の場合（図７参照）より、図８に示すように、さらに感度を鈍くすることが可能となり、溝部６aを満たす気体、または液体を使い分けることによって幅広い仕様に対応できる。
【実施例２】
【００３０】
重りに設ける流通路は、実施例１に示すような貫通孔に限るものではなく、重りの周囲に切り欠きを設けても良い。図９は、本発明における他の実施例の重りの斜視図である。図１０は、本発明における他の実施例の重りの分解図である。
【００３１】
重り上部３aと重り下部３ｂともに周囲に同じ位置に同じ形状の切り欠きを設け、切り欠きが気体及び液体の流通路となる。重り上部３aの切り欠き４ｃと重り下部３ｂの切り欠き４ｄとの組み合わせる方向を変えることにより流通路の形状を変えることができ、実施例１の振動センサと同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施例における振動センサの上面断面図と正面断面図
【図２】本実施例における重りの斜視図
【図３】本実施例における重りの分解斜視図
【図４】本実施例における流通路が全開となった重りの上面図と側面図
【図５】本実施例における流通路が半開となった重りの上面図
【図６】本実施例における流通路が閉じた重りの上面図
【図７】本実施例における流通路の変形例別に、固有振動数と加振した振動数の比と、加振した振幅に対する重りの変位した倍率をプロットした図
【図８】本実施例における溝部に液体を満たし、流通路の変形例別に、固有振動数と加振した振動数の比と、加振した振幅に対する重りの変位した倍率をプロットした図
【図９】本発明における他の実施例の重りの斜視図
【図１０】本発明における他の実施例の重りの分解図
【図１１】従来の振動センサの一例を示す正面断面図
【符号の説明】
【００３３】
１    バネ
２    磁石
３    重りＡｓｓｙ
３ａ  重り上部
３ｂ  重り下部
４ａ  重り上部貫通孔
４ｂ  重り下部貫通孔
４ｃ  重り上部切り欠き
４ｄ  重り下部切り欠き
５    パッキン
６    筐体
６ａ  溝部
７    磁気検知素子
８    蓋
９    外ケース
１０    出力端子
１１    充填材
１２    ネジ
１０１    バネ
１０２    磁石
１０３    重り
１０６    筐体
１０６ａ  溝部
１０７    磁気検出素子
１０８    蓋
１１０    出力端子
【図１】
2009265042.tif 000007
【図２】
2009265042.tif 000008
【図３】
2009265042.tif 000009
【図４】
2009265042.tif 000010
【図５】
2009265042.tif 000011
【図６】
2009265042.tif 000012
【図７】
2009265042.tif 000013
【図８】
2009265042.tif 000014
【図９】
2009265042.tif 000015
【図１０】
2009265042.tif 000016
【図１１】
2009265042.tif 000017