特許ウォッチ

公開番号2025132873
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2024030725
出願日2024-02-29
発明の名称衝撃センサ
出願人株式会社サトー
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類G01P 15/135 20060101AFI20250903BHJP(測定;試験)
要約【課題】衝撃の誤検知を低減するとともに低消費電力で耐久性の高い衝撃センサを提供する。
【解決手段】検知電極3を含む枠部1と、可動電極2を含むとともに外部からの衝撃を受けて変位可能な可動子と、を含み、可動子は、バネ部4を介して固定子により支持されるとともに衝撃を受けることでバネ部4を伸縮させつつ可動電極2を検知電極3に接触させ、可動電極2が検知電極3に接触したときの可動電極2と検知電極3との電気的な接続を検知することにより衝撃を検知する衝撃センサ300であって、検知電極300は、可動電極2に接触した状態で可動電極2の変位に伴ってその全体が変位可能に支持されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
検知電極を含む固定子と、
可動電極を含むとともに外部からの衝撃を受けて変位可能な可動子と、を含み、
前記可動子は、第１弾性体を介して前記固定子により支持されるとともに前記衝撃を受けることで前記第１弾性体を伸縮させつつ前記可動電極を前記検知電極に接触させ、前記可動電極が前記検知電極に接触したときの前記可動電極と前記検知電極との電気的な接続を検知することにより前記衝撃を検知する衝撃センサであって、
前記検知電極は、前記可動電極に接触した状態で前記可動電極の変位に伴ってその全体が変位可能に支持されている衝撃センサ。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
前記検知電極は、第２弾性体を介して前記固定子に支持されるとともに、前記可動電極が前記検知電極に接触したときの前記検知電極の位置から前記可動電極と接触した状態で前記第２弾性体を変形させつつ前記可動電極の変位方向に変位する請求項１に記載の衝撃センサ。
【請求項３】
前記可動電極及び前記検知電極のいずれか一方は、前記変位方向に垂直な方向が深さ方向となる第１凹部を含み、
前記可動電極及び前記検知電極のいずれか他方は、前記第１凹部に少なくとも一部が収容される第１凸部を含み、
前記可動電極が変位して前記第１凸部と前記第１凹部が互いに接触し、前記可動電極と前記検知電極が接触することで前記衝撃を検知する請求項２に記載の衝撃センサ。
【請求項４】
前記第１凸部は、前記検知電極に配置され、
前記第１凹部は、前記可動電極に配置されている請求項３に記載の衝撃センサ。
【請求項５】
前記第１弾性体は、前記可動電極の変位方向の両側から前記可動電極を挟みこむように一対で配置されている請求項１に記載の衝撃センサ。
【請求項６】
前記第２弾性体は、前記可動電極の前記変位方向の両側から前記検知電極を挟みこむように一対で配置されている請求項２に記載の衝撃センサ。
【請求項７】
前記固定子には、第１固定電極が配置され、
前記第２弾性体は、前記第１固定電極に固定される固定端と、前記検知電極に接続するとともに前記変位方向に交差する方向に配置された可動端と、を含む梁部であり、前記可動端が前記変位方向に変位することにより前記梁部が変形する請求項２に記載の衝撃センサ。
【請求項８】
前記固定子には、第１固定電極が配置され、
前記検知電極は、
前記可動電極に接触する接触電極と、
前記接触電極から前記変位方向に沿った方向に延びる第１部材と、を含み、
前記第２弾性体は、
前記第１部材の長手方向の両端から前記変位方向に交差する方向に延出して前記第１固定電極に接続する一対の第２部材を含み、
前記接触電極は、
前記第１部材及び前記第２部材を介して前記第１固定電極に電気的に接続され、
前記第１部材は、
前記接触電極を介して前記可動電極から前記変位方向に沿った方向の力を受けると当該変位方向に変位し、
前記第２部材は、
前記第１固定電極との接続位置を固定端とし、前記第１部材との接続位置を可動端とし、前記可動端が前記第１部材から力を受けることで前記固定端が変位せず前記可動端が変位する態様で変形する請求項２に記載の衝撃センサ。
【請求項９】
前記固定子は、矩形の枠部であり、
前記枠部は、前記接触電極を含む第１ビームと、
前記第１ビームの長手方向の一方の端部に接続され、前記第１ビームと交差する第２ビームと、
前記第１ビームの長手方向の他方の端部に接続され、前記第２ビームに対向し且つ平行に配置される第３ビームと、
前記第２ビームの前記第１ビームに接続された長手方向の端部とは反対側の端部と、前記第３ビームの前記第１ビームに接続された長手方向の端部とは反対側の端部と、を連結する第４ビームと、を含み、
前記第１ビームの前記枠部の内周側には、前記第１ビームの長手方向に沿って伸び、前記第１ビームと前記第２ビームとの接続位置及び前記第１ビームと前記第３ビームとの接続位置まで延びる第１スリットが配置され、
前記第２ビームには、前記第１スリットの前記第２ビームの側の端部から前記第２ビームの長手方向の途中位置まで延びる第２スリットが配置され、
前記第３ビームには、前記第１スリットの前記第３ビームの側の端部から前記第３ビームの長手方向の途中位置まで延びる第３スリットが配置され、
前記第１部材は、
前記第１ビームの前記第１スリットから前記枠部の内周側となる部分を形成するとともに前記接触電極と一体であり、
一対の前記第２部材の一方は、前記第２スリットから前記枠部の内周側となる部分であるとともに、前記枠部との接続位置を第１固定端とし前記第１部材との接続位置を第１可動端とし、前記第１部材から力を受けることにより前記第１固定端に対して前記第１可動端が変位する態様で変形し、
一対の前記第２部材の他方は、前記第３スリットから前記枠部の内周側となる部分であるとともに、前記枠部との接続位置を第２固定端とし前記第１部材との接続位置を第２可動端とし、前記第１部材から力を受けることにより前記第２固定端に対して前記第２可動端が変位する態様で変形し、
前記第１固定電極は、前記枠部において、前記第１スリットと、前記第２スリットと、前記第３スリットとが一体となったスリットを囲むように配置されるとともに前記第２部材に接続され、
前記接触電極が前記可動電極から前記第２ビームに向かう力を受けた場合に、一対の前記第２部材の一方は前記第１可動端が前記第２スリットの幅を狭める方向に変位するように変形するとともに、一対の前記第２部材の他方は前記第２可動端が前記第３スリットの幅を広げる方向に変位するように変形し、
前記接触電極が前記可動電極から前記第３ビームに向かう力を受けた場合に、一対の前記第２部材の一方は前記第１可動端が前記第２スリットの幅を広げる方向に変位するように変形するとともに、一対の前記第２部材の他方は前記第２可動端が前記第３スリットの幅を狭める方向に変位するように変形する請求項８に記載の衝撃センサ。
【請求項１０】
前記第１部材及び一対の前記第２部材は、前記変位方向に直交する方向であって前記接触電極を通過する線を中心として鏡面対称となるように配置されている請求項８又は請求項９に記載の衝撃センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝撃センサに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、渦巻き状の弾性体で可動電極を支持し、可動電極の中央部を円筒形状とし、円筒形状の内側において所定の間隔を設けて固定電極を配置し、外部からの衝撃により可動電極が慣性力により固定電極に対して相対変位し、可動電極が固定電極に接触することで外部からの衝撃を検知する内容を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－１６１５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の構成において外部から衝撃を受けた場合、可動電極と固定電極との接触時間が短時間となるので、当該接触を検出する回路を高周波で応答するものに設定する必要があるが、この場合ノイズを衝撃信号として誤検知し易く、また当該回路を低消費電力に抑えることも困難となる。さらに、当該接触による衝撃力が大きいため、当該接触の繰り返しにより部材の摩耗や欠損が発生し、耐久性が低下する。
【０００５】
そこで、本発明の一つの態様は、衝撃の誤検知を低減するとともに低消費電力で耐久性の高い衝撃センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様によれば、検知電極を含む固定子と、可動電極を含むとともに外部からの衝撃を受けて変位可能な可動子と、を含み、可動子は、第１弾性体を介して固定子により支持されるとともに衝撃を受けることで第１弾性体を伸縮させつつ可動電極を検知電極に接触させ、可動電極が検知電極に接触したときの可動電極と検知電極との電気的な接続を検知することにより衝撃を検知する衝撃センサであって、検知電極は、可動電極に接触した状態で可動電極の変位に伴ってその全体が変位可能に支持されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一つの態様によれば、検知電極が可動子の移動に伴ってその全体が変位するので可動電極と検知電極との接触時間を長時間にでき、可動電極と検知電極との接触を検出する回路を低周波で応答するものに設定可能である。よって、ノイズを衝撃信号として誤検知する頻度を低減でき、また当該回路を低消費電力に抑えることも可能である。また、検知電極が可動子の移動に伴って変位するので可動子の検知電極に対する衝撃を小さくできるので、可動子と検知電極とが互いに繰り返し接触しても欠損や摩耗が抑制されて耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本実施形態に係る衝撃センサの平面図である。
図２は、本実施形態に係る衝撃センサに衝撃が印加されたときの動作を示す図であって、可動電極（第１凹部）が接触電極（第１凸部）に接触したときの図である。
図３は、本実施形態に係る衝撃センサに衝撃が印加されたときの動作を示す図であって、図２の状態から可動電極が接触電極（第１凸部）をさらに押圧し、接触電極を支持する第２部材を変形させることで、可動電極が接触電極とともにさらに変位して第２凸部（第２固定電極）に接触した状態を示す。
図４は、衝撃荷重と可動子の変位との関係を調査するための可動子の特定点を示す図である。
図５は、衝撃荷重と可動子の特定点の変位との関係を示す図である。
図６は、本実施形態に係る衝撃センサを基板に搭載した状態を表す模式図である。
図７は、本実施形態に係る衝撃センサを包含する電子タグの概略構成図である。
図８は、電子タグを構成するラッチ回路の一例を示す回路図である。
図９は、電子タグの作動の流れを示すフローチャートである。
図１０は、電子タグの使用方法について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に記載する形態は、図面の簡単な説明により説明される図面に限定されるものではない。
【００１０】
本発明の第１の態様は、検知電極を含む固定子と、可動電極を含むとともに外部からの衝撃を受けて変位可能な可動子と、を含み、前記可動子は、第１弾性体を介して前記固定子により支持されるとともに前記衝撃を受けることで前記第１弾性体を伸縮させつつ前記可動電極を前記検知電極に接触させ、前記可動電極が前記検知電極に接触したときの前記可動電極と前記検知電極との電気的な接続を検知することにより前記衝撃を検知する衝撃センサであって、前記検知電極は、前記可動電極に接触した状態で前記可動電極の変位に伴ってその全体が変位可能に支持されている衝撃センサである。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許