JPH06288849A - 振動発生装置及びこれを用いた圧力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】振動発生装置と、この振動発生装置を用いて圧
力が所定以下の時に高エネルギ状態の出力を発生可能な
フェールセーフな圧力センサを提供する。 【構成】基台１に、信号発生回路８によって交流励振さ
れる電磁石７を設け、永久磁石14と振動子15を取付けた
片持ちバネ13を振動させ、片持ちバネ13の振動を振動子
15によって電気信号に変換する振動発生装置を構成す
る。この振動発生装置の基台１に、圧力によって閉塞端
５Ｂが変位する感圧パイプ５、感圧パイプ５の閉塞端５
Ｂに連係する接触バネ16等を設け、感圧パイプ５内が高
圧時に、閉塞端５Ｂの変位に基づき接触バネ16を片持ち
バネ13の自由端に接触させて係止し片持ちバネ13の振動
を停止させる構成の圧力センサとした。これにより、圧
力存在時に低エネルギ状態の出力となり、圧力がない時
に高エネルギ状態の出力となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械的振動を電気的に
生ぜしめ、この機械的振動を電気信号に変換して抽出す
る振動発生装置及びこの振動発生装置を用いて圧力の低
下を高エネルギ状態に相当する電気信号で抽出できるフ
ェールセーフな圧力センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、機械可動部のホールド状態でメ
ンテナンス作業をする場合や、機械可動部と作業者が協
調して交互に作業する場合等では、作業者を事故から守
るための安全対策が極めて重要である。例えば、圧力を
駆動源とする機械可動部の場合は、圧力源を遮断して機
械可動部に圧力が供給されていないことを確認した後、
作業者に機械可動部への接近を許可するような方法の安
全対策がとられている。この場合、例えば圧力センサで
機械可動部への圧力供給の有無を監視し、ランプ等で表
示して作業者に知らせるような安全システムが考えられ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧力センサは、圧力を受けた時にその圧力エネルギに応
じた出力を発生して圧力の大きさを指示する構造になっ
ている。例えば、ブルドン管を用いた圧力センサでは、
ブルドン管内に導入した圧力に応じて管端が変位し、こ
の変位を圧力指示のエネルギに変換している。即ち、従
来の圧力センサでは、圧力が存在するときに高エネルギ
状態に相当する出力が発生して圧力の大きさを指示し、
圧力がないときには出力が発生しない（低エネルギ状態
に相当）ことで圧力零の指示をする構造である。

【０００４】このため、上述のような安全システムに適
用した場合、圧力が存在するときは圧力センサの出力が
高エネルギ状態で発生して危険状態を示し、圧力がない
ときは低エネルギ状態の出力となって安全状態を示すよ
うな構造をとることになる。しかし、このような構造で
は、圧力が存在するにも拘らず、例えば圧力センサが故
障して出力が安全を示す低エネルギ状態となったときに
は、作業者にとって極めて危険な状態が発生する。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑みなされたもの
で、特有な構成の振動発生装置及びこの振動発生装置を
用いて、圧力を受けないときに高エネルギ状態に相当す
る出力を発生できるフェールセーフな圧力センサを提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の振動
発生装置では、基台に固定された電磁石と、該電磁石を
交流励振して交番磁界を発生させるための交流信号を発
生する信号発生手段と、前記基台に一端が固定され他端
の自由端が前記電磁石の発生する交番磁界の作用領域内
に位置する片持ちバネと、該片持ちバネの自由端側に取
り付けられた永久磁石と、前記片持ちバネに取り付けら
れ当該片持ちバネの振動を電気信号に変換する振動子と
を備えて構成した。

【０００７】また、本発明の圧力センサでは、上記振動
発生装置の基台に固定され圧力を導入する圧力導入パイ
プと、該圧力導入パイプに一端が連通接続して固定され
他端が閉塞され内部の圧力上昇に応じて閉塞端側が変位
する感圧パイプと、該感圧パイプの閉塞端に連係し、感
圧パイプ内圧力が、所定値より高い時に閉塞端の変位に
基づいて前記振動発生装置の片持ちバネの自由端を係止
し所定値以下の時に係止を解除する片持ちバネ係止手段
とを備えて構成した。

【０００８】

【作用】かかる構成において、信号発生手段から電磁石
に交流信号を送信して励振して交番磁界を発生させる。
感圧パイプ内の圧力が所定値以下の時には、感圧パイプ
閉塞端は変位せず、片持ちバネの自由端はその係止手段
による係止が解除されているため自由状態にある。従っ
て、発生した交番磁界によって片持ちバネの自由端は電
磁石に対して接離動作を繰り返して振動する。この振動
に伴って振動子から高エネルギ状態に相当する電気信号
が発生する。一方、感圧パイプ内に所定値より高い圧力
が存在する時には、感圧パイプの閉塞端が変位し、この
変位に基づいて係止手段が片持ちバネの自由端を係止す
る。このため、片持ちバネの自由端が電磁石に対して接
離動作不能となり振動が停止する。これにより、振動子
からは電気信号が発生しない（低エネルギ状態に相
当）。

【０００９】このように、圧力が存在する時は低エネル
ギ状態に相当する出力を発生し、圧力が零若しくは低い
時には高エネルギ状態に相当する出力を発生すること
で、出力が零となるようなセンサ故障時に危険な高圧時
と同一の出力形態となり、フェールセーフな構成とな
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１及び図２は本発明の振動発生装置及びこれ
を利用した圧力センサの一実施例を示す構成図である。
図１及び図２において、基台１の下部に、圧力導入パイ
プ２が固定されている。圧力導入パイプ２は、例えば圧
力発生源から機械可動部に検出対象となる圧力を供給す
る供給パイプ（図示せず）に取り付けて圧力を導入する
ためのもので、一端が閉塞され、他端側に、前記供給パ
イプに接続するためのネジ部３及び接続時に圧力を取り
入れるための圧力取入口４が設けられている。略Ｃ字状
に湾曲形成された感圧パイプ５は、一端側の固定部５Ａ
によって前記圧力導入パイプ２に連通接続して固定さ
れ、他端側が閉塞端５Ｂとなっているもので、圧力導入
パイプ２を介して圧力が導入された時にその圧力の上昇
に応じて閉塞端５Ｂが、図中の矢印方向に変位する構造
である。

【００１１】また、基台１の略中央部には、電磁石押え
６を介して電磁石７が取り付けられている。該電磁石７
は、信号発生手段としての信号発生回路８から交流信号
が供給されて交流励振して交番磁界を発生させる。９
は、電磁石７の鉄心１０と共に発生した交番磁界の磁路
を形成するヨークである。また、電磁石７より上方の基
台１に固定した取付け金具１１にネジ１２によって一端
が固定された板状の片持ちバネ１３は、電磁石７より下
方まで延びてその他端側の自由端が前記電磁石７の発生
する交番磁界の作用領域内に位置するように配置されて
いる。そして、この片持ちバネ１３には、電磁石７側の
面の自由端寄りに永久磁石１４が、また、反対側の面の
固定端寄りに振動子（例えば音叉振動子）１５がそれぞ
れ固定されている。図中、ａ，ｂは振動子１５から電気
出力信号を取り出すためのリード線である。

【００１２】片持ちバネ１３の自由端近傍には、片持ち
バネ１３に対して直角方向に延びる板状の接触バネ１６
が設けられている。この接触バネ１６は、一端がバネ調
整軸１７を介して基台１に取り付けられ、他端側上面が
片持ちバネ１３の自由端の端面に接触可能に位置してい
る。前記接触バネ１６の上面には、感圧パイプ５の閉塞
端５Ｂに一端が固定される変位伝達片１８の他端が固定
されている。そして、接触バネ１６は、感圧パイプ５内
の圧力が所定値以下の状態では片持ちバネ１３の自由端
から離間状態となるようバネ調整軸１８によって調整さ
れており、感圧パイプ５内に所定値より高い圧力が導入
された時はその時の閉塞端５Ｂの変位に基づいて変位伝
達片１８を介して図中上方に引っ張られて片持ちバネ１
３の自由端端面に圧接して片持ちバネ１３を係止する。
従って、前記接触バネ１６、バネ調整軸１７及び変位伝
達片１８とで片持ちバネ係止手段が構成される。

【００１３】次に動作について説明する。例えば、圧力
源から機械可動部に駆動圧力を供給するための圧力供給
パイプに、ネジ部３によって圧力導入パイプ２を取付
け、その圧力取入口４を前記圧力供給パイプ内に臨ませ
る。このようにして本実施例の圧力センサを取付けた状
態で、まず、信号発生回路８から電磁石７に交流信号を
送信して電磁石７を常時交流励振する。電磁石７が交流
励振されると、これによって発生する交番磁界によっ
て、鉄心１０とヨーク９との間に配置される永久磁石１
４に対して吸引及び離間方向への力が交互に作用する。

【００１４】機械可動部に供給される圧力が殆どなく、
圧力導入パイプ２に導入される圧力が零若しくは所定値
以下の場合、感圧パイプ５の閉塞端５Ｂは変位せず、こ
の時にはバネ調整軸１７による調整で接触バネ１６が片
持ちバネ１３の自由端端面に接触しないようになってい
る。このため、片持ちバネ１３の自由端はフリーな状態
であり、その固定部側を支点として信号発生回路８の励
振周波数で振動する。この振動は振動子１５によって電
気信号に変換され、振動子１５からリード線ａ，ｂを介
して出力信号が出力される。

【００１５】次に、機械可動部に供給される圧力が存在
して機械可動部が駆動状態にある場合、圧力取入口４を
介して圧力導入パイプ２内に圧力が導入される。この圧
力は感圧パイプ５内に導入され、導入された圧力に応じ
て感圧パイプ５の閉塞端５Ｂが図の矢印で示す方向に変
位する。この閉塞端５Ｂの変位によって、変位伝達片１
８を介して接触バネ１７の先端側は図中上方に引っ張ら
れる。そして、感圧パイプ５内に所定より高い圧力が存
在すると接触バネ１７の先端側は、振動している片持ち
バネ１３の自由端端面に圧接する。これにより、片持ち
バネ１３はその動きが規制されて片持ちバネ１３の振動
が停止し、振動子１５からの電気的な出力信号が停止す
る。

【００１６】即ち、本実施例の圧力センサは、圧力取入
口４を介して圧力が導入されないときは、振動子１５か
ら高エネルギ状態の電気出力信号が発生し、圧力取入口
４を介して圧力が導入されたときには、片持ちバネ１３
の振動が停止して振動子１５からの電気出力信号が生成
されない。従って、例えばリード線ａ，ｂの電気出力信
号を交流増巾して、この増巾された出力信号を整流回路
を用いて直流出力とし、この直流出力で電磁リレーを励
磁するようにすれば、圧力がないとき電磁リレーは励磁
されて出力接点をＯＮさせ、圧力が印加されると電磁リ
レーは非励磁状態となって出力接点がＯＦＦするような
ノーマルクローズタイプの接点制御が可能となる。

【００１７】従って、本実施例の圧力センサを用いて、
例えば、機械可動部に駆動圧力がないときは、圧力セン
サからの高エネルギ状態の電気出力信号によって安全を
示す青の信号灯を点灯し、機械可動部の駆動圧力が発生
し機械可動部が作動できる状態にある時は、この圧力検
知によって電気出力信号を零として青の信号灯を消灯さ
せることで危険を示す信号とすることができる。このよ
うにすれば、例えば、振動発生装置の故障で片持ちバネ
１３の振動がなくなった場合等では、電気出力信号が発
生せず、圧力が存在する時と同一の信号形態となり青の
信号灯が消灯して危険を示すので、フェールセーフとな
る。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、検
出対象である圧力が所定値以下に低下し時若しくは零で
ある時に高エネルギ状態の電気出力信号を発生し、所定
値より高い圧力が存在する時に低エネルギ状態の電気出
力信号を発生する構成としたので、高エネルギ状態の出
力で圧力のない安全状態を表示をし、低エネルギ状態の
出力で圧力が存在する危険状態を表示することが可能と
なり、フェールセーフ構成にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動発生装置を用いて構成した本発明
に係る圧力センサの構成を示す正面図

【図２】図１の左側面図

【符号の説明】

１ 基台 ２ 圧力導入パイプ ５ 感圧パイプ ５Ｂ 閉塞端 ７ 電磁石 ８ 信号発生回路 １３ 片持ちバネ １４ 永久磁石 １５ 振動子 １７ バネ調整軸 １８ 変位伝達片

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台に固定された電磁石と、該電磁石を交
   流励振して交番磁界を発生させるための交流信号を発生
   する信号発生手段と、前記基台に一端が固定され他端の
   自由端が前記電磁石の発生する交番磁界の作用領域内に
   位置する片持ちバネと、該片持ちバネの自由端側に取り
   付けられた永久磁石と、前記片持ちバネに取り付けられ
   当該片持ちバネの振動を電気信号に変換する振動子とを
   備えて構成したことを特徴とする振動発生装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の振動発生装置の基台に固定
   され圧力を導入する圧力導入パイプと、該圧力導入パイ
   プに一端が連通接続して固定され他端が閉塞され内部の
   圧力上昇に応じて閉塞端側が変位する感圧パイプと、該
   感圧パイプの閉塞端に連係し、感圧パイプ内圧力が、所
   定値より高い時に閉塞端の変位に基づいて前記振動発生
   装置の片持ちバネの自由端を係止し所定値以下の時に係
   止を解除する片持ちバネ係止手段とを備えたことを特徴
   とする圧力センサ。