JPH04166702A - 圧電捩り歪センサ - Google Patents
圧電捩り歪センサInfo
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- JPH04166702A JPH04166702A JP29086590A JP29086590A JPH04166702A JP H04166702 A JPH04166702 A JP H04166702A JP 29086590 A JP29086590 A JP 29086590A JP 29086590 A JP29086590 A JP 29086590A JP H04166702 A JPH04166702 A JP H04166702A
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- Japan
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- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野］
本発明は１回転体の支持軸、−殻構造物における柱や板
材及び電気機器・部品の構造材に発生する振動的な捩り
歪の検出に使用される捩り歪センサに関する。
材及び電気機器・部品の構造材に発生する振動的な捩り
歪の検出に使用される捩り歪センサに関する。
［従来の技術］
第５図は従来の捩り歪センサの構造例を示す斜視図であ
る。この例において、被測定丸棒５１の側面に長さ方向
と４５″の角度をなすように伸縮歪の検出軸を有する歪
ゲージ５２を接合したものである。一般に、捩り歪は、
第６図に示すように。
る。この例において、被測定丸棒５１の側面に長さ方向
と４５″の角度をなすように伸縮歪の検出軸を有する歪
ゲージ５２を接合したものである。一般に、捩り歪は、
第６図に示すように。
捩れ軸に対して＋４５°の角度の方向の圧縮歪と一４５
＠の方向の引張り歪の二つに分解することができる。従
って、第５図に示すように、長さ方向の伸縮歪を検出す
るように構成された歪ゲージ５２を被測定丸棒５１の捩
れ軸と４５°の角度に接合すれば丸棒の捩り歪を検出す
ることができる。
＠の方向の引張り歪の二つに分解することができる。従
って、第５図に示すように、長さ方向の伸縮歪を検出す
るように構成された歪ゲージ５２を被測定丸棒５１の捩
れ軸と４５°の角度に接合すれば丸棒の捩り歪を検出す
ることができる。
第７図は従来の捩り歪センサの別の構成例を示す斜視図
である。この例において、被測定丸棒５１の側面に、長
さ方向と４５″の角度に１両面に電極が形成され厚さ方
向に分極された圧電セラミックス矩形板５３を接合した
ものであり、被測定棒５１に捩り歪が発生したときに、
前記圧電セラミックス矩形板５３に加わる長さ方向およ
び幅方向の伸縮歪に対応して前記圧電セラミックス矩形
板５３に発生する電圧により丸棒の歪を検出するもので
ある。
である。この例において、被測定丸棒５１の側面に、長
さ方向と４５″の角度に１両面に電極が形成され厚さ方
向に分極された圧電セラミックス矩形板５３を接合した
ものであり、被測定棒５１に捩り歪が発生したときに、
前記圧電セラミックス矩形板５３に加わる長さ方向およ
び幅方向の伸縮歪に対応して前記圧電セラミックス矩形
板５３に発生する電圧により丸棒の歪を検出するもので
ある。
第５図の歪ゲージを使用した場合は、直流的な捩り歪の
検出も可能であるが、第７図の圧電セラミックス矩形板
を使用した場合には、捩り歪より発生した電荷が検出回
路の入力抵抗を通して流れてしまうため、直流的な捩り
歪の検出は不可能であり、交流的な捩り歪の検出に限定
される。
検出も可能であるが、第７図の圧電セラミックス矩形板
を使用した場合には、捩り歪より発生した電荷が検出回
路の入力抵抗を通して流れてしまうため、直流的な捩り
歪の検出は不可能であり、交流的な捩り歪の検出に限定
される。
第５図および第７図に示した従来の捩りセンサにおいて
は、いずれの場合も、被測定丸棒５１の長さ方向の伸縮
歪に対しても出力電圧を発生するため、測定精度を上げ
るためには、第８図に示すように、２個のセンサ５４，
５４−を捩れ軸に対して±４５″の角度に接合して、こ
れらの２個のセンサ出力の差動電圧を検出することによ
り、それぞれのセンサが検出した長さ方向の伸縮歪によ
る出力電圧を打ち消す方法を採用する必要があった。
は、いずれの場合も、被測定丸棒５１の長さ方向の伸縮
歪に対しても出力電圧を発生するため、測定精度を上げ
るためには、第８図に示すように、２個のセンサ５４，
５４−を捩れ軸に対して±４５″の角度に接合して、こ
れらの２個のセンサ出力の差動電圧を検出することによ
り、それぞれのセンサが検出した長さ方向の伸縮歪によ
る出力電圧を打ち消す方法を採用する必要があった。
そこで１本考案の技術的課題は、構造が簡単で。
捩り全以外の歪に対する出力感度の小さい捩り歪センサ
を提供することにある。
を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明によれば、圧電セラミックス板の表裏をなす面の
一方に、交差指電極を形成して２端子とし、この交差指
電極を用いて分極処理を行い、前記圧電セラミックス板
を被測定物の捩れ軸と平行な面に、前記交差指電極の電
極指の長さ方向が。
一方に、交差指電極を形成して２端子とし、この交差指
電極を用いて分極処理を行い、前記圧電セラミックス板
を被測定物の捩れ軸と平行な面に、前記交差指電極の電
極指の長さ方向が。
前記被測定物の捩れ軸と実質的に４５°の角度をなすよ
うに接合したことを特徴とする圧電捩り歪センサが得ら
れる。
うに接合したことを特徴とする圧電捩り歪センサが得ら
れる。
［作 用］
本発明においては、センサは交差指電極の電極指の方向
に対して実質的に４５″をなすような捩り歪が電極指の
長さ方向に沿う伸（縮）歪と電極指の長さ方向に直角な
方向の縮（伸）歪に分解することができることを用いて
いる。電極指の長さ方向及びこれに直角な方向の伸縮歪
を与えられた場合、交差指電極はその両端に伸（縮）歪
に対応する圧電横効果による出力電圧と縮（伸）歪に対
応する圧電縦効果に伴う出力電圧とか合計されて出力さ
れる。
に対して実質的に４５″をなすような捩り歪が電極指の
長さ方向に沿う伸（縮）歪と電極指の長さ方向に直角な
方向の縮（伸）歪に分解することができることを用いて
いる。電極指の長さ方向及びこれに直角な方向の伸縮歪
を与えられた場合、交差指電極はその両端に伸（縮）歪
に対応する圧電横効果による出力電圧と縮（伸）歪に対
応する圧電縦効果に伴う出力電圧とか合計されて出力さ
れる。
［実施例］
以下に本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の圧電捩り歪センサ５の構造例を示す正
面図である。この例において、圧電セラミックス矩形板
の表裏をなす面の一方に１両側部の一辺と４５°の角度
を有する一対の電極指６ａ・６ｂからなる交差指電極６
を施して２端子とし。
面図である。この例において、圧電セラミックス矩形板
の表裏をなす面の一方に１両側部の一辺と４５°の角度
を有する一対の電極指６ａ・６ｂからなる交差指電極６
を施して２端子とし。
この交差指電極６を用いて分極処理が施されている。こ
の圧電捩り歪センサ５において、上下辺が図の矢印で示
すように捩れている場合１図に示すように交差指電極６
の電極指の長さ方向に平行な方向の引張り歪と電極指の
長さ方向と直角な方向の圧縮歪が発生する。この結果、
交差指電極６には圧電縦効果による圧縮歪に伴う出力電
圧と、圧電横効果による引張り歪に伴う出力電圧が合計
されて出力される。
の圧電捩り歪センサ５において、上下辺が図の矢印で示
すように捩れている場合１図に示すように交差指電極６
の電極指の長さ方向に平行な方向の引張り歪と電極指の
長さ方向と直角な方向の圧縮歪が発生する。この結果、
交差指電極６には圧電縦効果による圧縮歪に伴う出力電
圧と、圧電横効果による引張り歪に伴う出力電圧が合計
されて出力される。
一方、第２図に示すように、圧電捩り歪センサ５の上下
の片に引張り力あるいは圧縮力が作用し。
の片に引張り力あるいは圧縮力が作用し。
センサ内部に引張り歪あるいは圧縮歪が発生した場合６
図に示すように１作用している力の方向と直角な方向の
一定幅の部分について、交差指電極６に発生する電圧の
極性を考えると、各電極指６ａ・６ｂには夫々分極の向
きに対応して逆極性電圧が発生し、各電極指６ａ、６ｂ
は互いに一つおきに共通電極７．７゛に夫々接続されて
いるため、夫々の電圧が打ち消されて全体としては出力
電圧は発生しないことになる。
図に示すように１作用している力の方向と直角な方向の
一定幅の部分について、交差指電極６に発生する電圧の
極性を考えると、各電極指６ａ・６ｂには夫々分極の向
きに対応して逆極性電圧が発生し、各電極指６ａ、６ｂ
は互いに一つおきに共通電極７．７゛に夫々接続されて
いるため、夫々の電圧が打ち消されて全体としては出力
電圧は発生しないことになる。
従って１本発明の実施例に係る捩り歪センサ５を、被測
定丸棒５１の捩れ軸に交差指電極の電極指が４５°をな
すように、第３図に示すように被測定丸棒５１の側面に
接着すれば、１個のセンサで長さ方向の伸縮歪を検出し
ない捩りセンサを構成することができる。
定丸棒５１の捩れ軸に交差指電極の電極指が４５°をな
すように、第３図に示すように被測定丸棒５１の側面に
接着すれば、１個のセンサで長さ方向の伸縮歪を検出し
ない捩りセンサを構成することができる。
第４図は本発明の圧電捩りセンサ５を、被測定丸棒とし
て、直径５０１ｍのアルミ棒の側面に接着し、このアル
ミ棒の端部に捩り振動を加えた場合の励起される電流・
電圧の測定結果を示している。
て、直径５０１ｍのアルミ棒の側面に接着し、このアル
ミ棒の端部に捩り振動を加えた場合の励起される電流・
電圧の測定結果を示している。
捩りトルクは直流モータを用いて、電流値を一定にした
状態で極性の切り替えで行った。図に示すように、捩り
歪によってのみ励起される電流及び電圧が検出できるこ
とが判明した。尚１図中の電流及び電圧の正負は１円周
方向の捩り方向の一方向とこれと逆方向に夫々対応して
いる。
状態で極性の切り替えで行った。図に示すように、捩り
歪によってのみ励起される電流及び電圧が検出できるこ
とが判明した。尚１図中の電流及び電圧の正負は１円周
方向の捩り方向の一方向とこれと逆方向に夫々対応して
いる。
以上の説明は、被測定物体として丸棒を使用した場合に
ついて行ったが、被測定物体の形状は角棒であっても、
板材であっても良いのはいうまでもないことである。
ついて行ったが、被測定物体の形状は角棒であっても、
板材であっても良いのはいうまでもないことである。
［発明の効果コ
以上、示したように１本発明によれば、１個のセンサで
被測定物の捩り歪だけを検出することができ、構造的１
価格的に有利になるだけでなく。
被測定物の捩り歪だけを検出することができ、構造的１
価格的に有利になるだけでなく。
センサのばらつきの補正も含めて、特性的にも非常に有
利な圧電捩り歪センサを提供することができる。
利な圧電捩り歪センサを提供することができる。
第１図は本発明の圧電捩り歪センサの構造を示す斜視図
、第２図は本発明の圧電捩り歪センサにおける長さ方向
の伸縮歪のキャンセル原理の説明図、第３図は本発明の
圧電捩り歪センサの実装状態図、第４図は本発明の圧電
捩り歪センサを用いた測定例を示す図、第５図は従来の
捩り歪センサの構造例を示す斜視図、第６図は捩り歪の
説明図。 第７図は従来の捩り歪センサの別の構造例を示す斜視図
、第８図は長さ方向伸縮歪のキャンセル方法の説明図で
ある。 図中、５・・・本発明のセンサ、６・・・交差指電極。 ６ａ・６ｂ・・・電極指、７・７′・・・共通電極、５
１・・・被測定丸棒、５２・・・歪ゲージ、５３・・・
圧電セラミックス矩形板、５４・５４゛・・・従来のセ
ンサ。 第１図 第２図 ｉ 第３図 □ｔ 第７図 第８図
、第２図は本発明の圧電捩り歪センサにおける長さ方向
の伸縮歪のキャンセル原理の説明図、第３図は本発明の
圧電捩り歪センサの実装状態図、第４図は本発明の圧電
捩り歪センサを用いた測定例を示す図、第５図は従来の
捩り歪センサの構造例を示す斜視図、第６図は捩り歪の
説明図。 第７図は従来の捩り歪センサの別の構造例を示す斜視図
、第８図は長さ方向伸縮歪のキャンセル方法の説明図で
ある。 図中、５・・・本発明のセンサ、６・・・交差指電極。 ６ａ・６ｂ・・・電極指、７・７′・・・共通電極、５
１・・・被測定丸棒、５２・・・歪ゲージ、５３・・・
圧電セラミックス矩形板、５４・５４゛・・・従来のセ
ンサ。 第１図 第２図 ｉ 第３図 □ｔ 第７図 第８図
Claims (1)
- １、圧電セラミックス板の表裏をなす面の一方に、交差
指電極を形成して２端子とし、この交差指電極を用いて
分極処理を行い、前記圧電セラミックス板を被測定物の
捩れ軸と平行な面に、前記交差指電極の電極指の長さ方
向が、前記被測定物の捩れ軸と実質的に４５°の角度を
なすように接合したことを特徴とする圧電捩り歪センサ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2290865A JP3041486B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 圧電捩り歪センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2290865A JP3041486B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 圧電捩り歪センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04166702A true JPH04166702A (ja) | 1992-06-12 |
| JP3041486B2 JP3041486B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=17761499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2290865A Expired - Fee Related JP3041486B2 (ja) | 1990-10-30 | 1990-10-30 | 圧電捩り歪センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3041486B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1132727A1 (en) * | 1999-09-13 | 2001-09-12 | Tokin Corporation | Capacitive torque sensor and method of detecting torque |
| WO2010128864A1 (en) * | 2009-05-05 | 2010-11-11 | Sinvent As | Energy conversion device |
| WO2012137897A1 (ja) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | 株式会社村田製作所 | 変位センサ、変位検出装置、および操作デバイス |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6064847A (en) | 1999-06-21 | 2000-05-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Developing device |
| JP4497040B2 (ja) | 2005-07-08 | 2010-07-07 | 日立工機株式会社 | 振動ドリル |
-
1990
- 1990-10-30 JP JP2290865A patent/JP3041486B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1132727A1 (en) * | 1999-09-13 | 2001-09-12 | Tokin Corporation | Capacitive torque sensor and method of detecting torque |
| EP1132727A4 (en) * | 1999-09-13 | 2002-01-30 | Tokin Corp | CAPACITIVE TORQUE SENSOR AND TORQUE DETECTION METHOD |
| US6601462B1 (en) * | 1999-09-13 | 2003-08-05 | Nec Tokin Corporation | Capacitive torque sensor and method of detecting torque |
| WO2010128864A1 (en) * | 2009-05-05 | 2010-11-11 | Sinvent As | Energy conversion device |
| WO2012137897A1 (ja) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | 株式会社村田製作所 | 変位センサ、変位検出装置、および操作デバイス |
| CN103492832A (zh) * | 2011-04-08 | 2014-01-01 | 株式会社村田制作所 | 位移传感器、位移检测装置以及操作设备 |
| JP5831542B2 (ja) * | 2011-04-08 | 2015-12-09 | 株式会社村田製作所 | 変位センサ、変位検出装置 |
| JP2016177802A (ja) * | 2011-04-08 | 2016-10-06 | 株式会社村田製作所 | 操作デバイス |
| US9627605B2 (en) | 2011-04-08 | 2017-04-18 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Displacement sensor having a piezoelectric layer comprising polylactic acid, displacement detecting device and operation device having the same |
| US10446738B2 (en) | 2011-04-08 | 2019-10-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Displacement sensor, displacement detecting device, and operation device |
| US11469364B2 (en) | 2011-04-08 | 2022-10-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Displacement sensor, displacement detecting device, and operation device |
| US11877516B2 (en) | 2011-04-08 | 2024-01-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Displacement sensor, displacement detecting device, and operation device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3041486B2 (ja) | 2000-05-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |