JP2861694B2 - Servo type vibration sensor - Google Patents
Servo type vibration sensorInfo
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は振動変位を検出するサー
ボ形振動センサに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a servo vibration sensor for detecting vibration displacement.
【0002】[0002]
【従来の技術】サーボ形振動センサの従来例が図2に示
されている。同図において、振動子としてのおもり5の
中央部の上下側にはそれぞれおもり5を中立位置に保持
するコイル7aと7bが露出配置されている。おもり5
の一端側近傍には、電極8aと8bが設けられ、おもり
5の変位移動が電極8a,8b間の静電容量の変化とし
て検出される。この電極8aと8bで検出された変位信
号はサーボアンプ18に加えられ、さらに、サーボアンプ
18からコイル7a,7bに制御出力が加えられておもり
5が変位方向とは逆方向に移動して常におもり5が中立
位置を保つようサーボ駆動が行われる。サーボ駆動のた
めにコイル7a,7bに加えられた電流が振動変位の検
出信号として取り出される。2. Description of the Related Art A conventional example of a servo type vibration sensor is shown in FIG. In the figure, coils 7a and 7b for holding the weight 5 at a neutral position are exposed and arranged on the upper and lower sides of the center of the weight 5 as a vibrator. Weight 5
The electrodes 8a and 8b are provided in the vicinity of one end, and the displacement of the weight 5 is detected as a change in the capacitance between the electrodes 8a and 8b. The displacement signals detected by the electrodes 8a and 8b are applied to a servo amplifier 18,
A control output is applied to the coils 7a and 7b from 18 so that the weight 5 moves in the direction opposite to the displacement direction, and the servo drive is performed so that the weight 5 always keeps the neutral position. The current applied to the coils 7a and 7b for servo driving is extracted as a vibration displacement detection signal.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例において、それぞれ別体であるおもり5とコイル7
a,7bとを組み立てる工程が必要となり、さらに、お
もり5をコイル7a,7bにて中立位置に保持させる作
業は複雑なものであり、熟練を要するものであった。そ
のため、製作コストが高くなり、さらに歩留りの悪いも
のであった。However, in the above conventional example, the weight 5 and the coil 7 which are separate bodies are different from each other.
A step of assembling the weights a and 7b is required, and the operation of holding the weight 5 at the neutral position by the coils 7a and 7b is complicated and requires skill. Therefore, the production cost is increased, and the yield is further reduced.
【0004】また、検出感度とサーボの駆動力を高める
ためには大型のおもり5とコイル7a,7bとを使用し
なければならず、センサ全体が大型化するという問題が
生じた。Further, in order to increase the detection sensitivity and the driving force of the servo, it is necessary to use a large weight 5 and coils 7a and 7b, which causes a problem that the whole sensor becomes large.
【0005】さらに、コイル7a,7bがおもり5より
露出配設されているため、コイル7a,7bが断線する
という問題も生じた。Further, since the coils 7a and 7b are disposed so as to be exposed from the weight 5, there is a problem that the coils 7a and 7b are disconnected.
【0006】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、コイル断線の心配の
ない小型で高精度のものが、熟練を要することなく容易
に製作されるサーボ形振動センサを提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a small-sized and high-precision servo which can be easily manufactured without skill, without fear of coil disconnection. An object of the present invention is to provide a shape vibration sensor.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明のサーボ形振動センサは、コイルパターンが形成さ
れている基板を複数積層一体化して振動子となし、この
振動子の振動変位を検出する振動検出部と、振動子に対
し振動子の変位方向と逆方向に力を作用して振動子を中
立位置に復帰駆動するサーボ手段とを有することを特徴
として構成されている。The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is, the servo-type vibration sensor of the present invention comprises a plurality of substrates on each of which a coil pattern is formed, which is integrated into a vibrator to form a vibrator, a vibration detecting unit for detecting vibration displacement of the vibrator, and a vibrator for the vibrator. And a servo means for returning a vibrator to a neutral position by applying a force in a direction opposite to the displacement direction of the vibrator.
【0008】[0008]
【作用】上記構成の本発明において、振動により振動子
が変位すると、この振動変位は振動検出部により検出さ
れ、振動変位信号又は加速度信号として出力される。こ
の信号はサーボ手段によりサーボ出力電流に変換され、
このサーボ出力電流が振動子のコイルパターンに加えら
れることにより、振動子が中立位置に復帰する。When the vibrator is displaced by vibration, the vibration displacement is detected by the vibration detecting section and output as a vibration displacement signal or an acceleration signal. This signal is converted to a servo output current by servo means,
By applying the servo output current to the coil pattern of the vibrator, the vibrator returns to the neutral position.
【0009】[0009]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1には、本発明に係るサーボ形振動センサの一
実施例の構成図が示されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration diagram of one embodiment of a servo vibration sensor according to the present invention.
【0010】同図において、シリコン等の半導体基板12
上にフォトリソグラフィ処理等の半導体微細加工技術に
より凹部13a,13b,13c,13dが形成され、その表面
の磁気ヨーク形成部分には、磁性体材料を蒸着させて磁
気ヨーク14a,14b,14c,14dの磁脚が形成されてい
る。磁気ヨーク14a,14dの内面には永久磁石6a,6
bが配設されている。また、凹部13cの左右側面には電
極8a,8bが形成されている。In FIG. 1, a semiconductor substrate 12 such as silicon
The concave portions 13a, 13b, 13c and 13d are formed thereon by a semiconductor fine processing technique such as a photolithography process, and a magnetic material is deposited on the magnetic yoke forming portion on the surface to form magnetic yokes 14a, 14b, 14c and 14d. Are formed. On the inner surfaces of the magnetic yokes 14a, 14d, permanent magnets 6a, 6
b is provided. Electrodes 8a and 8b are formed on the left and right side surfaces of the recess 13c.
【0011】一方、振動子2を構成する複数の基板9に
は穴19a,19bが開口されており、この両方の穴19a,
19bを囲むようにコイルパターン1が形成されている。
振動子2はこの基板9を複数積層一体化して形成されて
いる。各基板9のコイルパターン1はスルーホール手段
等により導通接続されている。振動子2はこの穴19を利
用して磁気ヨーク14b,14cの磁脚に遊挿状態で嵌め込
まれて上下移動自在に配設されている。振動子2の一端
側を支持する可撓性のばね16a,16bは磁気ヨーク14a
を貫通してサーボ回路4に接続しており、このばね16
a,16bは振動子2の支持体として、かつ、コイルパタ
ーン1の配線材としての機能を兼備している。振動子2
の中央下部にはプラスチック又は金属製の突起15が突出
形成されており、振動により振動子2が変位するとこの
突起15が電極8a,8b間を上下変位する。この突起15
と電極8a,8bとにより振動検出部3が構成され、こ
の電極8a,8bは検出回路17に接続している。電極8
a,8bは振動による振動子2の変位、すなわち、突起
15の変位を電極8a,8b間の静電容量の変化として検
出し、検出回路17は、この電極からの信号を処理して変
位信号又は加速度信号として出力するものである。On the other hand, holes 19a and 19b are opened in the plurality of substrates 9 constituting the vibrator 2, and both holes 19a and 19b are opened.
A coil pattern 1 is formed so as to surround 19b.
The vibrator 2 is formed by integrally laminating a plurality of the substrates 9. The coil patterns 1 on each substrate 9 are electrically connected by through-hole means or the like. The vibrator 2 is fitted in the magnetic legs of the magnetic yokes 14b and 14c using the holes 19 in a loosely inserted state, and is disposed to be vertically movable. Flexible springs 16a and 16b supporting one end of the vibrator 2 are magnetic yokes 14a.
And connected to the servo circuit 4 through the spring 16
Reference numerals a and 16b also function as a support for the vibrator 2 and as a wiring member for the coil pattern 1. Vibrator 2
A protrusion 15 made of plastic or metal protrudes from the lower center of the substrate. When the vibrator 2 is displaced by vibration, the protrusion 15 is vertically displaced between the electrodes 8a and 8b. This projection 15
The electrodes 8a and 8b constitute the vibration detecting section 3, and the electrodes 8a and 8b are connected to the detecting circuit 17. Electrode 8
a and 8b are displacements of the vibrator 2 due to vibration, that is, protrusions.
The displacement of 15 is detected as a change in capacitance between the electrodes 8a and 8b, and the detection circuit 17 processes a signal from this electrode and outputs it as a displacement signal or an acceleration signal.
【0012】サーボ手段として機能するサーボ回路4は
検出回路17からの信号を受けてサーボ出力電流に変換
し、このサーボ出力電流を振動子2のコイルパターン1
に加え、変位した振動子2を中立位置に復帰させるもの
である。The servo circuit 4 functioning as a servo means receives a signal from the detection circuit 17 and converts the signal into a servo output current.
In addition, the displaced vibrator 2 is returned to the neutral position.
【0013】本発明は上記のように構成されており、振
動子2が振動して中立位置より変位すると突起15も移動
するので、電極8a,8b間の静電容量が変化する。こ
の静電容量の変化が振動変位量として電極8a,8bに
より検出され、振動変位信号又は加速度信号が検出回路
17から出力される。また、この信号はサーボ回路4に加
えられ、サーボ回路4は振動子2のコイルパターン1に
サーボ出力電流を加え、コイルパターン1はこのサーボ
出力電流と永久磁石6a,6bからの磁界を受けてフレ
ミングの左手の法則による電磁力を受ける。この電磁力
によって振動子2は中立位置に復帰する。The present invention is configured as described above. When the vibrator 2 vibrates and is displaced from the neutral position, the projection 15 also moves, so that the capacitance between the electrodes 8a and 8b changes. This change in capacitance is detected as a vibration displacement amount by the electrodes 8a and 8b, and a vibration displacement signal or an acceleration signal is detected by a detection circuit.
Output from 17. This signal is applied to the servo circuit 4, and the servo circuit 4 applies a servo output current to the coil pattern 1 of the vibrator 2, and the coil pattern 1 receives the servo output current and a magnetic field from the permanent magnets 6a and 6b. It receives electromagnetic force according to Fleming's left hand rule. The vibrator 2 returns to the neutral position by this electromagnetic force.
【0014】本実施例のサーボ形振動センサは、振動子
2を、コイルパターン1が形成されている基板9を複数
積層一体化することによって形成しているので、従来の
ように、コイル7a,7bと振動子としてのおもり5と
を組み立て作成するものに比べて飛躍的に小型化され
る。また、従来のように、おもり5とコイル7a,7b
部分の構造が複雑でないので、熟練度を要することなく
容易に製作できる。したがって、本発明のサーボ形振動
センサは歩留りが良くなり、低コスト化される。In the servo vibration sensor according to the present embodiment, the vibrator 2 is formed by laminating and integrating a plurality of substrates 9 on which the coil patterns 1 are formed. The size is drastically reduced as compared with the case of assembling the weight 7b and the weight 5 as a vibrator. Also, as in the conventional case, the weight 5 and the coils 7a, 7b
Since the structure of the portion is not complicated, it can be easily manufactured without requiring skill. Therefore, the yield of the servo type vibration sensor of the present invention is improved, and the cost is reduced.
【0015】さらに、振動子2が小型化、かつ、軽量化
されることにより、身軽に動き易くなって高周波数域の
振動も容易に検出でき、応答性も良く、高精度なサーボ
形振動センサとなる。Further, since the vibrator 2 is reduced in size and weight, it can be moved easily and easily, and vibration in a high frequency range can be easily detected. Becomes
【0016】さらに振動子2を配設するシリコン基板12
の凹部13は半導体微細加工技術により形成できるので、
センサ全体の構成は一層小型となり、高精度なものとな
る。Further, a silicon substrate 12 on which the vibrator 2 is disposed
Since the concave portion 13 of can be formed by semiconductor fine processing technology,
The configuration of the entire sensor becomes smaller and more accurate.
【0017】さらに、本実施例では基板9上にパターン
形成した積層コイルを振動子に内蔵したのでコイル断線
等の心配はない。Further, in this embodiment, since the laminated coil pattern-formed on the substrate 9 is built in the vibrator, there is no fear of coil disconnection or the like.
【0018】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、基板12としてシリコン基板を用いたが、ゲ
ルマニウムやガリウムヒ素等の半導体基板でもよい。さ
らには、半導体基板でなく、プラスチックや金属等の基
板を用いてもよい。この場合には、磁気ヨーク14は鉄心
等の磁性体を配設することによって形成される。The present invention is not limited to the above embodiment, but can take various embodiments. For example, in the above embodiment, a silicon substrate is used as the substrate 12, but a semiconductor substrate such as germanium or gallium arsenide may be used. Further, instead of a semiconductor substrate, a substrate made of plastic, metal, or the like may be used. In this case, the magnetic yoke 14 is formed by disposing a magnetic body such as an iron core.
【0019】また、本実施例では、検出回路17やサーボ
回路4を基板12上に形成したが、基板12とは離れた位置
に設けてもよい。Further, in the present embodiment, the detection circuit 17 and the servo circuit 4 are formed on the substrate 12, but they may be provided at positions away from the substrate 12.
【0020】さらに、本実施例では、突起15を振動子2
の下部中央に形成したが、振動子2の下部右端側に形成
してもよく、振動子2の振動変位が検出できる位置なら
ばよい。この場合には、この突起15とともに振動検出部
3を構成する電極8a,8bも突起15の下側へと位置が
変わることになる。Further, in this embodiment, the projection 15 is
Is formed at the lower center of the vibrator 2, but may be formed at the lower right end side of the vibrator 2 as long as the vibration displacement of the vibrator 2 can be detected. In this case, the positions of the electrodes 8a and 8b constituting the vibration detecting section 3 together with the protrusions 15 also change to the lower side of the protrusions 15.
【0021】さらに、本実施例では振動変位を電極8
a,8b間の静電容量の変化として取り出したが、その
他の電気的物理的量として取り出してもよく、例えば、
インダクタンスの変化として取り出してもよい。Further, in this embodiment, the vibration displacement is
Although it is extracted as a change in capacitance between a and 8b, it may be extracted as other electrical and physical quantities.
It may be taken out as a change in inductance.
【0022】さらに、本実施例では、振動変位信号や加
速度信号を検出回路17から取り出したが、従来例と同様
に、サーボ回路4から取り出してもよい。Further, in this embodiment, the vibration displacement signal and the acceleration signal are taken out from the detection circuit 17, but they may be taken out from the servo circuit 4 as in the conventional example.
【0023】さらに、本実施例では振動子2をばね16
a,16bで支持したが、ばね16a,16bを取り除くこと
もでき、この場合には、コイルパターン1とサーボ回路
4とを接続するリード線を別に配設することになる。Further, in this embodiment, the vibrator 2 is
The springs 16a and 16b can be removed, but in this case, a lead wire for connecting the coil pattern 1 and the servo circuit 4 is separately provided.
【0024】[0024]
【発明の効果】本発明のサーボ形振動センサにおいて、
振動子はコイルパターンが形成されている基板を複数積
層一体化して形成されるので、従来のようにコイルと振
動子としてのおもりを組み立てて作製するサーボ形振動
センサに比べて非常に小型化される。According to the servo type vibration sensor of the present invention,
Since the vibrator is formed by laminating and integrating a plurality of substrates on which a coil pattern is formed, it is much smaller than a conventional servo-type vibration sensor that is manufactured by assembling a coil and a weight as a vibrator as in the past. You.
【0025】また、本発明では振動子とコイルを一体化
しているので、従来のように、振動子とコイルを細心の
注意を払って組み立てる複雑な作業を要しないので、熟
練度も必要なく、容易に製作できる。したがって、歩留
りが良くなり、低コスト化される。Further, in the present invention, since the vibrator and the coil are integrated, there is no need for a complicated operation of assembling the vibrator and the coil with the utmost care, unlike the prior art. Can be easily manufactured. Therefore, the yield is improved and the cost is reduced.
【0026】さらに、振動子が小型化および軽量化され
ることにより、身軽に動き易くなって高周波数域の振動
も検出でき、応答性も良くなり、高精度なものとなる。Further, the vibrator is reduced in size and weight, so that the vibrator can be moved easily and easily, and a vibration in a high frequency range can be detected.
【0027】さらに、本発明では基板上にパターン形成
した積層コイルを振動子に内蔵したのでコイルの断線等
の心配はない。Further, in the present invention, since the laminated coil pattern-formed on the substrate is incorporated in the vibrator, there is no fear of disconnection of the coil.
【図1】本発明に係るサーボ形振動センサの一実施例を
示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of a servo vibration sensor according to the present invention.
【図2】サーボ形振動センサの従来例を示す構成図であ
る。FIG. 2 is a configuration diagram showing a conventional example of a servo vibration sensor.
1 コイルパターン 2 振動子 3 振動検出部 4 サーボ回路(サーボ手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coil pattern 2 Oscillator 3 Vibration detector 4 Servo circuit (servo means)
Claims (1)
複数積層一体化して振動子となし、この振動子の振動変
位を検出する振動検出部と、振動子に対し振動子の変位
方向と逆方向に力を作用して振動子を中立位置に復帰駆
動するサーボ手段とを有するサーボ形振動センサ。An oscillator is formed by laminating a plurality of substrates on each of which a coil pattern is formed to form a vibrator, and a vibration detection unit for detecting a vibration displacement of the vibrator, and a direction opposite to a direction of displacement of the vibrator with respect to the vibrator. And a servo means for applying a force to the actuator to return the vibrator to a neutral position.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35964392A JP2861694B2 (en) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | Servo type vibration sensor |
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JP35964392A JP2861694B2 (en) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | Servo type vibration sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06194383A JPH06194383A (en) | 1994-07-15 |
JP2861694B2 true JP2861694B2 (en) | 1999-02-24 |
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ID=18465555
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JP35964392A Expired - Fee Related JP2861694B2 (en) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | Servo type vibration sensor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1992
- 1992-12-24 JP JP35964392A patent/JP2861694B2/en not_active Expired - Fee Related
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