JP2000180160A - 傾斜検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 傾斜を電気信号に変えて出力できる傾斜計を
提供する。水準器は目視的で電気信号を出力できないか
ら、傾斜度の直読，各種制御に使えない。 【解決手段】 凹形面２上に鋼球４を１乃至複数転動可
能に載せ、凹形面の下方に磁石３を固定し、凹面上方に
中心線に対して対称的に磁気センサ６を配置した。水平
面上では鋼球は凹面の最下部にあるが、傾斜面では鋼球
は偏位するので、磁石から鋼球を通して発散している磁
力線は鋼球の偏位により、上方の磁界分布は非対称的と
なって磁気センサに出力が現われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁力を利用した傾斜
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】傾斜検出器としては水準器が一般的であ
るが、水平か否かを検査するだけで傾斜度を知ることが
出来ず、目視的な装置であるから、傾きを検知して信号
を出し色々な制御を行わせると云うことが出来ない。単
に傾いたことを検知して信号を出し、安全装置を働かせ
るようにした機械的な傾斜検出器は色々あるが、例えば
傾いたとき錘が片寄って電気接点を閉じると云うような
原理で、在る限界以上の傾きで信号を出すオンオフ式
で、傾斜に応じた信号を出すことが出来ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は傾斜度をアナ
ログな電気的信号として出力することが出来、傾斜度の
直読とか傾斜度に応じた各種制御の自動化が可能な傾斜
検出装置を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】容器内中央に上下方向に
磁化した磁石を設立し、この磁石の上方に下方に向かっ
て凸な曲面に沿って重力により自由に移動出来るように
拘束して磁性体を配置し、装置の水平状態における垂直
方向中心線に関して軸対称的に磁気センサを配置し、こ
の磁気センサによって傾斜度の信号を得るようにした。

【０００５】上記構成によると、磁石の上端から出てい
る磁力線はそこから直ちに空間に拡散せず、上にある磁
性体に吸い込まれ、磁性体から空間に向かって発散す
る。本発明装置が水平に置かれているときは磁性体或は
磁性体群は磁石の真上にあるので、磁性体から発散して
いる磁力線は磁石の中心線に対して対称的であり、上方
の磁気センサの出力は平衡している。装置が傾くと、磁
性体は移動してその時の一番低い位置に近い所（磁石に
吸引されているから一番低い所ではない）に片寄る。磁
石から出ている磁力線は磁性体に集められて磁性体から
発散しているので、磁石の極が傾いた側に近寄ったよう
になり、磁石上方の磁界分布は非対称的になる。この非
対称の度合いは傾斜度の関数であるからそれを回路的に
検出すれば傾斜度に応じた信号が得られる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施例を示す。
図で１は非磁性体例えばプラスチックの容器で中に上側
が凹んだ円弧形の隔壁２が設けられており、この隔壁の
下側に上下方向に磁化された磁石３が固定配置されてい
る。隔壁２の上には磁性体球４が転動可能に置かれて、
容器の天井壁５の中央には磁気センサ６が固定されてい
る。

【０００７】上述構成で図２のように容器１を傾ける
と、磁性体球４は隔壁２上の左側に片寄った位置に移
る。磁力線は空中より磁性体の方をより多く通るから、
磁気センサ６から見ると、磁石３の磁極が磁性体球４に
存在するように見え、水平状態のとき、磁気センサ６の
出力は最大で、図２の状態では磁極と磁気センサとの間
の磁気回路が迂回した形になって、磁気センサ位置での
磁界が弱くなり、センサが磁極から遠ざかったことにな
り、磁気センサ６の出力は減少する。この傾きによる磁
気センサの出力と傾斜角との関係の一例を図３に示す。
この例は凹面の隔壁２の曲率半径１０ｍｍ、鋼球直径
４．５ｍｍ、磁気センサ６は凹面２の曲率中心にあり、
水平状態における磁石３の上端と鋼球４との間隔は３ｍ
ｍである。磁気センサ出力は傾斜角０°から５０°まで
略々直線的に減少して行くことが分かる。この例では磁
気センサ６は隔壁の凹面２の曲率中心に位置している
が、これは中心でなくても良く、測定したい傾斜角範囲
と感度とに応じて最適な距離を探して決定される。

【０００８】図４は他の実施例で、鋼球４を二個用いた
もので、図１，２の例と対応する部分には同じ符号を付
して一々の説明は省略する。この例で鋼球４は三個或は
それ以上でも良い。また鋼球は同じ大きさである必要は
ない。複数個用いると磁性体相互間の摩擦により傾斜の
変動が速いときの磁性体の振動的変位の減衰が速く、出
力の安定性が良くなる。

【０００９】上例は何れも一方向の傾きを検出する装置
であるが、図５に示すものは何れの方向の傾きも検出す
る例である。装置は上から見ると円形で、隔壁２は皿状
の凹面であり、中央に磁気センサ６が配置されている。
この例では鋼球４は一個であるが、三個とか四個でも良
い。

【００１０】上述各例は何れも、一方向であれ、全方向
であれ、傾いたときの傾度を検出するが、どの側に傾い
たかは検出できない。図６は左右夫々の側への傾きを検
出し得る型である。これは図１の構成で中央の磁気セン
サ６の他に左右対称位置に磁気センサ６１，６２を配置
したものである。磁気センサ６は左右何れの側への傾き
に対しても図２に示すような出力を出すが、装置が左へ
傾いたときは左側のセンサ６１の出力は６１の出力より
増大し、右側のセンサ６２の出力は低下する。図７は図
５の構成で、Ｘ方向，Ｙ方向の中心対称位置で磁気セン
サ６１，６２，６３，６４を配置したもので、６１，６
２の対によってＸ方向の＋，−の傾度を、６３，６４は
Ｙ方向の＋，−の傾度を測定し得るようにしたものであ
る。これらの例では中央の磁気センサ６を無しにしても
良い。

【００１１】磁気センサの感度は温度により変化し、磁
性体球４の磁気特性も温度により変化するが、複数の磁
気センサを用いて、それらの出力の比率を検出するよう
にすれば、温度の影響は各センサに一律に作用するの
で、温度変化の影響を消去できる。図８はそのような検
出回路の一例を示す。図８Ａは中央のセンサ６を有する
場合、同Ｂは中央のセンサを用いない場合である。

【００１２】図９は磁性体４を吊るした例である．鋼球
を吊るした場合は上述各例と同じである。ドロップ形の
磁性体を吊るし、磁性体４の支点上方に磁気センサ６を
配置した例に対しては、磁石３と磁性体４とでセンサ６
に磁力線を導く磁気回路を構成していると考え、傾きに
よって磁石３の極と磁性体４との間の磁気回路の空隙が
変化すると云うように考えることもできる。

【００１３】図１０は温度補償の他の方法を示す。図で
７は磁気センサ、８は上述各例に示した磁石３と同質の
磁石で、９は非磁性体のスペーサである。同図Ａは傾度
０°のときの出力標準用であり、同Ｂは例えば４５°の
ときの出力標準である。これらの標準は装置の傾に応動
させるものではないので、装置の回路基板等に固定して
おけばよい。この両規準の出力信号とセンサ６の出力と
から （センサ６の出力）／（０°標準−４５°標準）＝ｘ／
４０ によりｘ°を算出する演算を行う回路を設けることによ
り温度補償された傾度を得ることが出来、ディジタル表
示も可能である。

【００１４】

【発明の効果】本発明装置は機械構造的には大変簡単で
小型に作ることたでき、出力信号は単なるオンオフでな
く傾度を量的に検出できる。従って傾きに対する警告装
置とか検振装置としてだけでなく、水準器とか傾斜角測
定用、自動操縦用センサ等としても利用可能で応用が広
い特徴がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の側面図。

【図２】上例の傾いたときの状態の略図。

【図３】上例の出力特性図。

【図４】複数の鋼球を用いた例の側面図。

【図５】全方向型の実施例の斜視図。

【図６】傾いた方向も検知出来る例の側面図。

【図７】全方向への傾き方向も検知出来る例の平面図。

【図８】検知回路の一例を示す図。

【図９】磁性体を吊るした型の実施例の側面図。

【図１０】温度補償法の一例を示す図。

【符号の説明】

１ 容器 ２ 凹面を有する隔壁 ３ 磁石 ４ 磁性体又は鋼球 ６ 磁気センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に磁化された磁石を中央に置
   き、この磁石の上方に下方に向かって凸な曲面に沿い重
   力によって自由に移動出来るように拘束して磁性体を配
   置し、装置の水平状態において、上記磁石と磁性体を結
   ぶ垂直中心線に対して軸対称的に磁気センサを配置した
   ことを特徴とする傾斜検出装置。
2. 【請求項２】 下方に凸な曲面が上面が凹面である受け
   面で、磁性体がこの凹面上に転動可能に載置された鋼球
   である請求項１記載の傾斜検出装置。
3. 【請求項３】 下方に向かって凸な面に沿って移動可能
   な磁性体が、磁石の上方に吊るされた磁性体である請求
   項１記載の傾斜検出装置。