JP2000337872A - 傾斜計 - Google Patents
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- G01C9/10—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using rolling bodies, e.g. spheres, cylinders, mercury droplets
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- G—PHYSICS
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- G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
- G01C9/02—Details
- G01C9/06—Electric or photoelectric indication or reading means
- G01C2009/068—Electric or photoelectric indication or reading means resistive
Abstract
(57)【要約】
【課題】極めて小型の傾斜計を提供することを目的とす
る。 【解決手段】傾斜計は、球形質量部と、該球形質量部を
囲み基準軸線を有する球殻部と、該球殻部の球面状の内
面に装着され上記基準軸線周りに対称的に配置された複
数の電極と、該電極からの信号を入力して上記基準軸線
の傾斜角を演算する演算部とを有する。
る。 【解決手段】傾斜計は、球形質量部と、該球形質量部を
囲み基準軸線を有する球殻部と、該球殻部の球面状の内
面に装着され上記基準軸線周りに対称的に配置された複
数の電極と、該電極からの信号を入力して上記基準軸線
の傾斜角を演算する演算部とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水平面又は垂直軸に対
する傾斜角を検出するための傾斜計又はクリノメータに
関する。本発明は特に、ロボティクス、バーチャルリア
リティー製品等に使用して好適な極めて小型の傾斜計又
はクリノメータに関する。
する傾斜角を検出するための傾斜計又はクリノメータに
関する。本発明は特に、ロボティクス、バーチャルリア
リティー製品等に使用して好適な極めて小型の傾斜計又
はクリノメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ロボティクス、バーチャルリアリ
ティー等、メカトロニクスの分野にてで様々な製品が開
発されている。これらの製品には極めて小型のセンサ類
が使用される。このようなセンサ類として、ジャイロ、
加速度計、傾斜計等がある。
ティー等、メカトロニクスの分野にてで様々な製品が開
発されている。これらの製品には極めて小型のセンサ類
が使用される。このようなセンサ類として、ジャイロ、
加速度計、傾斜計等がある。
【０００３】従来、傾斜計として、様々な原理を利用し
た形式のものが使用されている。典型的には、容器に液
体を封入し、液面の傾斜を計測することによって傾斜角
を計測するように構成された傾斜計が、良く知られ且つ
使用されている。
た形式のものが使用されている。典型的には、容器に液
体を封入し、液面の傾斜を計測することによって傾斜角
を計測するように構成された傾斜計が、良く知られ且つ
使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
傾斜計は、メカトロニクス製品の様々な用途に適合可能
な程度に小型化することは困難であった。特に、液面の
傾斜を利用する形式の傾斜計は小型化が困難である。
傾斜計は、メカトロニクス製品の様々な用途に適合可能
な程度に小型化することは困難であった。特に、液面の
傾斜を利用する形式の傾斜計は小型化が困難である。
【０００５】本発明は斯かる点に鑑み、寸法が極めて小
さい傾斜計を提供することを目的とする。
さい傾斜計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】本発明の傾斜計は、球形
質量部と、該球形質量部を囲み基準軸線を有する球殻部
と、該球殻部の球面状の内面に装着された複数の電極
と、を有し、該電極からの信号を入力して上記基準軸線
の傾斜角を演算するように構成されている。
質量部と、該球形質量部を囲み基準軸線を有する球殻部
と、該球殻部の球面状の内面に装着された複数の電極
と、を有し、該電極からの信号を入力して上記基準軸線
の傾斜角を演算するように構成されている。
【０００７】従って、本発明の傾斜計は極めて小型の装
置として構成することができる。
置として構成することができる。
【０００８】本発明によると更に、上記電極からの信号
を入力して上記基準軸線の傾斜方向を検出するように構
成されている。上記電極は互いに直交する３軸に沿って
配置された６個の電極を含む。上記電極は正多面体の各
面に対応した位置に配置されている。上記電極は複数の
経度方向及び緯度方向に沿って分割されたメッシュ状電
極からなる。上記球形質量部と上記電極の各々の間の静
電容量より上記基準軸の傾斜角を演算するように構成さ
れている。
を入力して上記基準軸線の傾斜方向を検出するように構
成されている。上記電極は互いに直交する３軸に沿って
配置された６個の電極を含む。上記電極は正多面体の各
面に対応した位置に配置されている。上記電極は複数の
経度方向及び緯度方向に沿って分割されたメッシュ状電
極からなる。上記球形質量部と上記電極の各々の間の静
電容量より上記基準軸の傾斜角を演算するように構成さ
れている。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１を参照して本発明による傾斜
計の例を説明する。本例の傾斜計は、球形質量部１０と
それを囲む球殻部１００とを有する。球形質量部１０の
外径は球殻部１００の球面状内面の内径より僅かに小さ
い。球形質量部１０の周囲には間隙１１が形成される。
この間隙１１は、開放空間であってよいが、好ましくは
密閉空間である。また、この間隙は真空であってよい
が、適当な不活性ガス又は液体によって充填されてよ
い。
計の例を説明する。本例の傾斜計は、球形質量部１０と
それを囲む球殻部１００とを有する。球形質量部１０の
外径は球殻部１００の球面状内面の内径より僅かに小さ
い。球形質量部１０の周囲には間隙１１が形成される。
この間隙１１は、開放空間であってよいが、好ましくは
密閉空間である。また、この間隙は真空であってよい
が、適当な不活性ガス又は液体によって充填されてよ
い。
【００１０】球形質量部１０は球殻部１００内にて自由
に動くことができる。傾斜計が静止しているとき、球形
質量部１０（中心をＯ1 とする。）は球殻部１００（中
心をＯとする。）の球面状内面の最下端にて静止する。
球形質量部１０の直径は数ミリメートル以下であり、例
えば、１ｍｍであってよい。間隙１１の厚さは、球形質
量部１０の最上端にて最大となるが、平均は、数μｍで
あってよい。
に動くことができる。傾斜計が静止しているとき、球形
質量部１０（中心をＯ1 とする。）は球殻部１００（中
心をＯとする。）の球面状内面の最下端にて静止する。
球形質量部１０の直径は数ミリメートル以下であり、例
えば、１ｍｍであってよい。間隙１１の厚さは、球形質
量部１０の最上端にて最大となるが、平均は、数μｍで
あってよい。
【００１１】球殻部１００は、最も内側の電極１０１〜
１０６及び１０７（図１では電極１０１、１０２、１０
５、１０６、１０７のみ図示）とその外側の絶縁体膜１
３０とその外側の電路パターン１１１〜１１７及び１２
１〜１２７とその外側の構造膜１３２とを有する。電極
１０１〜１０６及び１０７は、絶縁体膜１３０の一部で
ある細い絶縁部１３１によって互いに分離されており、
各電極には対応する電路パターン１１１〜１１７及び１
２１〜１２７が電気的に接続されている。
１０６及び１０７（図１では電極１０１、１０２、１０
５、１０６、１０７のみ図示）とその外側の絶縁体膜１
３０とその外側の電路パターン１１１〜１１７及び１２
１〜１２７とその外側の構造膜１３２とを有する。電極
１０１〜１０６及び１０７は、絶縁体膜１３０の一部で
ある細い絶縁部１３１によって互いに分離されており、
各電極には対応する電路パターン１１１〜１１７及び１
２１〜１２７が電気的に接続されている。
【００１２】尚、球殻部１００の下端にはバンプ１２９
が形成されている。バンプ１２９は構造膜１３２に形成
された孔に装着され、電路パターン１１１〜１１７及び
１２１〜１２７に接続されている。
が形成されている。バンプ１２９は構造膜１３２に形成
された孔に装着され、電路パターン１１１〜１１７及び
１２１〜１２７に接続されている。
【００１３】電極１０１〜１０６、１０７及び電路パタ
ーン１１１〜１１７及び１２１〜１２７は導電体、例え
ば、金属膜によって形成され、絶縁体膜１３０及び絶縁
部１３１は絶縁体、例えば、二酸化ケイ素ＳｉＯ2 によ
って形成される。構造膜１３２は絶縁体、例えば、熱硬
化性樹脂より形成される。
ーン１１１〜１１７及び１２１〜１２７は導電体、例え
ば、金属膜によって形成され、絶縁体膜１３０及び絶縁
部１３１は絶縁体、例えば、二酸化ケイ素ＳｉＯ2 によ
って形成される。構造膜１３２は絶縁体、例えば、熱硬
化性樹脂より形成される。
【００１４】本例では、構造膜１３２の厚さは、電極、
電路パターン及び絶縁体膜に比べて、大きい。従って、
構造膜１３２は、内側の構成部を保護する保護膜として
機能すると同時に球殻部１００に構造的強度を提供す
る。
電路パターン及び絶縁体膜に比べて、大きい。従って、
構造膜１３２は、内側の構成部を保護する保護膜として
機能すると同時に球殻部１００に構造的強度を提供す
る。
【００１５】図２を参照して説明する。図２は球形質量
部１０と電極１０１〜１０７のみを示し、球殻部１００
の他の構成部、即ち、絶縁体膜１３０、電路パターン１
１１〜１１７及び１２１〜１２７及び構造膜１３２は省
略して描かれている。
部１０と電極１０１〜１０７のみを示し、球殻部１００
の他の構成部、即ち、絶縁体膜１３０、電路パターン１
１１〜１１７及び１２１〜１２７及び構造膜１３２は省
略して描かれている。
【００１６】図示のように、球殻部１００の中心に原点
Ｏをとり、原点Ｏを通る直交３軸を設定する。傾斜計が
水平面上に配置されているときに、水平面上にＸ1 −Ｘ
2 軸及びＹ1 −Ｙ2 軸をとり、垂直にＺ1 −Ｚ2 軸をと
る。
Ｏをとり、原点Ｏを通る直交３軸を設定する。傾斜計が
水平面上に配置されているときに、水平面上にＸ1 −Ｘ
2 軸及びＹ1 −Ｙ2 軸をとり、垂直にＺ1 −Ｚ2 軸をと
る。
【００１７】本例によると、電極は、Ｘ1 −Ｘ2 軸に沿
って配置された第１及び第２の傾斜検出電極１０１及び
１０２とＹ1 −Ｙ2 軸に沿って配置された第３及び第４
の傾斜検出電極１０３及び１０４とＺ1 −Ｚ2 軸に沿っ
て配置された第５及び第６の傾斜検出電極１０５及び１
０６と、これらの傾斜検出電極の間に配置されたシール
ド電極１０７とを含む。
って配置された第１及び第２の傾斜検出電極１０１及び
１０２とＹ1 −Ｙ2 軸に沿って配置された第３及び第４
の傾斜検出電極１０３及び１０４とＺ1 −Ｚ2 軸に沿っ
て配置された第５及び第６の傾斜検出電極１０５及び１
０６と、これらの傾斜検出電極の間に配置されたシール
ド電極１０７とを含む。
【００１８】この例では、６個の傾斜検出電極１０１〜
１０６は円形であり、シールド電極１０７は６個の傾斜
検出電極１０１〜１０６の残りの部分を占めるように形
成されている。
１０６は円形であり、シールド電極１０７は６個の傾斜
検出電極１０１〜１０６の残りの部分を占めるように形
成されている。
【００１９】図３を参照して説明する。図３は図１に示
す傾斜計より構造膜１３２を除去した球殻部１００の外
観を示す図である。図３Ａは、本例の傾斜計をＹ1 軸方
向に沿って見た図であり、図２ＢはＺ2 軸方向に沿って
見た図である。絶縁体膜１３０の外面には上述のように
電路パターン１１１〜１１７及び１２１〜１２７が形成
されている。電路パターンは図示のように、電極１０１
〜１０６、１０７に接続された端子パターン１１１〜１
１６、１１７とこれらの端子パターン１１１〜１１６、
１１７より延在する配線パターン１２１〜１２６、１２
７とを有する。
す傾斜計より構造膜１３２を除去した球殻部１００の外
観を示す図である。図３Ａは、本例の傾斜計をＹ1 軸方
向に沿って見た図であり、図２ＢはＺ2 軸方向に沿って
見た図である。絶縁体膜１３０の外面には上述のように
電路パターン１１１〜１１７及び１２１〜１２７が形成
されている。電路パターンは図示のように、電極１０１
〜１０６、１０７に接続された端子パターン１１１〜１
１６、１１７とこれらの端子パターン１１１〜１１６、
１１７より延在する配線パターン１２１〜１２６、１２
７とを有する。
【００２０】図３Ｂに示すように、これらの配線パター
ン１２１〜１２６、１２７の先端部は、球殻部１００の
下側に集中化されている。配線パターン１２１〜１２
６、１２７の先端部は、例えば、図示のように、同一円
に沿って配置されている。配線パターン１２１〜１２
６、１２７の先端部は、図１に示したようにバンプに接
続される。
ン１２１〜１２６、１２７の先端部は、球殻部１００の
下側に集中化されている。配線パターン１２１〜１２
６、１２７の先端部は、例えば、図示のように、同一円
に沿って配置されている。配線パターン１２１〜１２
６、１２７の先端部は、図１に示したようにバンプに接
続される。
【００２１】図４及び図５を参照して本例の傾斜計の動
作を説明する。図示のように、空間に直交３軸、即ち、
ｘｙｚ軸を設定する。図５に示すように、空間上の点Ｐ
は球極座標（ｒ，θ，ψ）によって表される。
作を説明する。図示のように、空間に直交３軸、即ち、
ｘｙｚ軸を設定する。図５に示すように、空間上の点Ｐ
は球極座標（ｒ，θ，ψ）によって表される。
【００２２】
【数１】ｘ＝ｒｓｉｎθｃｏｓψ ｙ＝ｒｓｉｎθｓｉｎψ ｚ＝ｒｃｏｓθ
【００２３】上述のように、球殻部１００に、直交３
軸、即ち、Ｘ1 −Ｘ2 軸、Ｙ1 −Ｙ2軸及Ｚ1 −Ｚ2 軸
が設定されている。このうちの１軸、例えば、Ｚ1 −Ｚ
2 軸を傾斜計の基準軸とする。垂直軸、即ち、ｚ軸に対
する基準軸Ｚ1 −Ｚ2 の傾斜角θが、傾斜計及び被測定
対象の傾斜角である。
軸、即ち、Ｘ1 −Ｘ2 軸、Ｙ1 −Ｙ2軸及Ｚ1 −Ｚ2 軸
が設定されている。このうちの１軸、例えば、Ｚ1 −Ｚ
2 軸を傾斜計の基準軸とする。垂直軸、即ち、ｚ軸に対
する基準軸Ｚ1 −Ｚ2 の傾斜角θが、傾斜計及び被測定
対象の傾斜角である。
【００２４】本例によると、基準軸Ｚ1 −Ｚ2 の傾斜角
θの他に、基準軸Ｚ1 −Ｚ2 の傾斜方向又は方位角ψが
求められる。
θの他に、基準軸Ｚ1 −Ｚ2 の傾斜方向又は方位角ψが
求められる。
【００２５】球形質量部１０は、球殻部１００の内部に
て自由に動くことができるが、傾斜計が静止すると、球
殻部１００の内面の最下点にて静止する。図示のよう
に、基準軸Ｚ1 −Ｚ2 が球殻部１００の内面と交差する
点をＡ、Ｂとする。基準軸Ｚ1−Ｚ2 の傾斜角θがゼロ
のとき、球形質量部１０は下側の交差点Ａにて球殻部１
００と接し、上側の交差点Ｂにて球殻部１００と最大の
間隙を形成する。
て自由に動くことができるが、傾斜計が静止すると、球
殻部１００の内面の最下点にて静止する。図示のよう
に、基準軸Ｚ1 −Ｚ2 が球殻部１００の内面と交差する
点をＡ、Ｂとする。基準軸Ｚ1−Ｚ2 の傾斜角θがゼロ
のとき、球形質量部１０は下側の交差点Ａにて球殻部１
００と接し、上側の交差点Ｂにて球殻部１００と最大の
間隙を形成する。
【００２６】基準軸Ｚ1 −Ｚ2 が垂直軸、即ち、ｚ軸に
対して傾斜すると、球形質量部１０が球殻部１００と接
する点ＺD は下側の交差点Ａより偏奇する。球形質量部
１０と球殻部１００の接点ＺD と下側の交差点Ａの間の
偏奇量は傾斜角θに比例する。同様に、基準軸Ｚ1 −Ｚ
2 が垂直軸、即ち、ｚ軸に対して傾斜すると、球形質量
部１０と球殻部１００の間の間隙が最大となる点ＺU は
上側の交差点Ｂより偏奇する。間隙が最大となる点ＺU
と上側の交差点Ｂの間の偏奇量は傾斜角θに比例する。
対して傾斜すると、球形質量部１０が球殻部１００と接
する点ＺD は下側の交差点Ａより偏奇する。球形質量部
１０と球殻部１００の接点ＺD と下側の交差点Ａの間の
偏奇量は傾斜角θに比例する。同様に、基準軸Ｚ1 −Ｚ
2 が垂直軸、即ち、ｚ軸に対して傾斜すると、球形質量
部１０と球殻部１００の間の間隙が最大となる点ＺU は
上側の交差点Ｂより偏奇する。間隙が最大となる点ＺU
と上側の交差点Ｂの間の偏奇量は傾斜角θに比例する。
【００２７】従って、球殻部１００の内面上の球形質量
部１０が球殻部１００と接する点、即ち、球形質量部１
０と球殻部１００の間の間隙がゼロとなる点ＺD が求め
られれば傾斜角θが得られる。同様に、球殻部１００の
内面上の球形質量部１０と球殻部１００の間の間隙が最
大となる点ＺU が求められれば傾斜角θが得られる。間
隙がゼロとなる点ＺD 又は間隙が最大となる点ＺU は、
傾斜検出電極からの出力信号によって求められる。
部１０が球殻部１００と接する点、即ち、球形質量部１
０と球殻部１００の間の間隙がゼロとなる点ＺD が求め
られれば傾斜角θが得られる。同様に、球殻部１００の
内面上の球形質量部１０と球殻部１００の間の間隙が最
大となる点ＺU が求められれば傾斜角θが得られる。間
隙がゼロとなる点ＺD 又は間隙が最大となる点ＺU は、
傾斜検出電極からの出力信号によって求められる。
【００２８】図６を参照して説明する。図６は球形質量
部１０と６個の傾斜検出電極１０１〜１０６をコンデン
サ５０１〜５０６によって置き換えた等価回路を示す。
球形質量部１０と電極は導電性材料より構成され、両者
はコンデンサを形成する。尚、電極１０１〜１０６及び
球形質量部１０の表面は適当な非導電体膜によって被膜
されてよい。各コンデンサの静電容量は、コンデンサの
間隔によって変化する。即ち、各コンデンサの静電容量
は、そのコンデンサを構成する球形質量部１０と傾斜検
出電極の間の距離によって変化する。
部１０と６個の傾斜検出電極１０１〜１０６をコンデン
サ５０１〜５０６によって置き換えた等価回路を示す。
球形質量部１０と電極は導電性材料より構成され、両者
はコンデンサを形成する。尚、電極１０１〜１０６及び
球形質量部１０の表面は適当な非導電体膜によって被膜
されてよい。各コンデンサの静電容量は、コンデンサの
間隔によって変化する。即ち、各コンデンサの静電容量
は、そのコンデンサを構成する球形質量部１０と傾斜検
出電極の間の距離によって変化する。
【００２９】各コンデンサ５０１〜５０６の静電容量の
変化は各コンデンサに印加する電圧Ｖx1、Ｖx2、Ｖy1、
Ｖy2、Ｖz1、Ｖz2の変化量を検出することによって検出
することができる。
変化は各コンデンサに印加する電圧Ｖx1、Ｖx2、Ｖy1、
Ｖy2、Ｖz1、Ｖz2の変化量を検出することによって検出
することができる。
【００３０】コンデンサ５０１〜５０６の静電容量を測
定することによって、球殻部１００の内面上の間隙がゼ
ロとなる点ＺD 又は間隙が最大となる点ＺU が得られ
る。こうして、間隙がゼロとなる点ＺD 又は間隙が最大
となる点ＺU が得られると、それより、基準軸Ｚ1 −Ｚ
2 の傾斜角及び傾斜方向が求められる。
定することによって、球殻部１００の内面上の間隙がゼ
ロとなる点ＺD 又は間隙が最大となる点ＺU が得られ
る。こうして、間隙がゼロとなる点ＺD 又は間隙が最大
となる点ＺU が得られると、それより、基準軸Ｚ1 −Ｚ
2 の傾斜角及び傾斜方向が求められる。
【００３１】図７を参照して傾斜検出電極の形状の他の
例を説明する。傾斜検出電極は、好ましくは、球殻部１
００の球面状内面に点対称に形成される。傾斜検出電極
の点対称的な配置は、例えば、正多面体を利用して形成
される。球殻部１００の内面１００Ａに内接する正多面
体を想定する。球殻部１００の中心Ｏに点光源を配置
し、その光によって正多面体の各面の投影像を球殻部１
００の内面１００Ａに投射する。こうして球殻部１００
の球面状内面上に正多面体の各面に対応した電極形状が
描かれる。図７には正１２面体及び正２０面体が描かれ
ているが、他の正多面体も可能である。
例を説明する。傾斜検出電極は、好ましくは、球殻部１
００の球面状内面に点対称に形成される。傾斜検出電極
の点対称的な配置は、例えば、正多面体を利用して形成
される。球殻部１００の内面１００Ａに内接する正多面
体を想定する。球殻部１００の中心Ｏに点光源を配置
し、その光によって正多面体の各面の投影像を球殻部１
００の内面１００Ａに投射する。こうして球殻部１００
の球面状内面上に正多面体の各面に対応した電極形状が
描かれる。図７には正１２面体及び正２０面体が描かれ
ているが、他の正多面体も可能である。
【００３２】図８を参照して傾斜電極の形状の更に他の
例を示す。本例では、傾斜電極はメシュ状に形成されて
いる。球殻部１００の内面に、図示のように多数の経度
方向の分離線及び緯度方向の分離線によって互いに分割
された多数の傾斜検出電極が形成されている。こうして
多数のメッシュ状の電極を用いることによって、間隙が
ゼロとなる点ＺD 又は間隙が最大となる点ＺU が容易に
得られる。
例を示す。本例では、傾斜電極はメシュ状に形成されて
いる。球殻部１００の内面に、図示のように多数の経度
方向の分離線及び緯度方向の分離線によって互いに分割
された多数の傾斜検出電極が形成されている。こうして
多数のメッシュ状の電極を用いることによって、間隙が
ゼロとなる点ＺD 又は間隙が最大となる点ＺU が容易に
得られる。
【００３３】先ずメッシュ状電極の各々に番号を付与
し、各電極の緯度及び経度を予め求める。メッシュ状電
極の面積は十分小さく、各電極の緯度及び経度はその中
心位置の緯度及び経度によって表される。即ち、球形質
量部１０の接触点は、球形質量部１０が接触している電
極の中心位置であると近似してよい。球形質量部１０が
接触している電極の番号を検出することによって、その
電極の緯度及び経度が求められる。こうして検出された
電極の緯度及び経度は基準軸Ｚ1 −Ｚ2 の傾斜角及び傾
斜方向を示す。
し、各電極の緯度及び経度を予め求める。メッシュ状電
極の面積は十分小さく、各電極の緯度及び経度はその中
心位置の緯度及び経度によって表される。即ち、球形質
量部１０の接触点は、球形質量部１０が接触している電
極の中心位置であると近似してよい。球形質量部１０が
接触している電極の番号を検出することによって、その
電極の緯度及び経度が求められる。こうして検出された
電極の緯度及び経度は基準軸Ｚ1 −Ｚ2 の傾斜角及び傾
斜方向を示す。
【００３４】図９及び図１０を参照して本発明による傾
斜計の他の例を説明する。図１０は図９の傾斜計の球形
質量部１０と電極の等価回路を示す。電極の形状は特に
図示されていないが、上述のいずれの電極の例が使用さ
れてもよい。本例によると、互いに隣接する２つの電極
によってスイッチ１６１〜１６４が構成される。隣接す
る電極の一方に直流電源１６０を接続し、隣接する電極
の他方に電圧検出用の出力端子１５１、１５２、１５
３、１５４を接続する。
斜計の他の例を説明する。図１０は図９の傾斜計の球形
質量部１０と電極の等価回路を示す。電極の形状は特に
図示されていないが、上述のいずれの電極の例が使用さ
れてもよい。本例によると、互いに隣接する２つの電極
によってスイッチ１６１〜１６４が構成される。隣接す
る電極の一方に直流電源１６０を接続し、隣接する電極
の他方に電圧検出用の出力端子１５１、１５２、１５
３、１５４を接続する。
【００３５】球形質量部１０及び電極又はそれらの表面
を導電体によって形成する。図９Ｂに示すように、球形
質量部１０が最下端にある隣接する２つの電極に接触す
ると、その２つの電極は電気的に接続される。即ち、最
下端にある隣接する２つの電極によって構成されるスイ
ッチはオンとなる。
を導電体によって形成する。図９Ｂに示すように、球形
質量部１０が最下端にある隣接する２つの電極に接触す
ると、その２つの電極は電気的に接続される。即ち、最
下端にある隣接する２つの電極によって構成されるスイ
ッチはオンとなる。
【００３６】球形質量部１０が接触する電極は最下端の
電極だけである。即ち、球形質量部１０によってオンと
なるスイッチは１つだけであり、他のスイッチはオフと
なっている。従って、オンとなっているスイッチを検出
することによって最下端にある電極が知られる。最下端
の電極が判れば、上述のように基準軸の傾斜角及び傾斜
方向が検出される。
電極だけである。即ち、球形質量部１０によってオンと
なるスイッチは１つだけであり、他のスイッチはオフと
なっている。従って、オンとなっているスイッチを検出
することによって最下端にある電極が知られる。最下端
の電極が判れば、上述のように基準軸の傾斜角及び傾斜
方向が検出される。
【００３７】尚、球形質量部１０が最下端の２つの電極
に接触している場合には、それに対応したスイッチがオ
ンとなるが、球形質量部１０が最下端の１つの電極にの
み接触している場合には、オンとなるスイッチはない。
しかしながら、この場合、傾斜計を僅かに動かし、球形
質量部１０を、いずれかの互いに隣接する２つの電極に
接触させることによって、そのスイッチがオンとなる。
に接触している場合には、それに対応したスイッチがオ
ンとなるが、球形質量部１０が最下端の１つの電極にの
み接触している場合には、オンとなるスイッチはない。
しかしながら、この場合、傾斜計を僅かに動かし、球形
質量部１０を、いずれかの互いに隣接する２つの電極に
接触させることによって、そのスイッチがオンとなる。
【００３８】以上本発明の実施例について詳細に説明し
たが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明の要
旨を逸脱することなく他の種々の構成が採りうることは
当業者にとって容易に理解されよう。
たが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明の要
旨を逸脱することなく他の種々の構成が採りうることは
当業者にとって容易に理解されよう。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、球形質量部とその周囲
に且つそれに近接して配置された電極からなる極めて小
型の傾斜計を提供することができる利点がある。
に且つそれに近接して配置された電極からなる極めて小
型の傾斜計を提供することができる利点がある。
【図１】本発明の傾斜計の構造の例を示す図である。
【図２】本発明の傾斜計の電極の例を示すための説明図
である。
である。
【図３】本発明の傾斜計の電極及び配線パターンを示す
説明図である。
説明図である。
【図４】本発明の傾斜計の動作を説明するための説明図
である。
である。
【図５】球極座標を説明する説明図である。
【図６】本発明の傾斜計の等価回路を示す図である。
【図７】本発明の傾斜計の電極の他の例を示す図であ
る。
る。
【図８】本発明の傾斜計の電極の更に他の例を示す図で
ある。
ある。
【図９】本発明の傾斜計の更に他の例を示す図である。
【図１０】図９の傾斜計の電極の等価回路を示す図であ
る。
る。
１０…球形質量部、 １１…間隙、 １００…球殻部、
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６…
電極パターン、 １０７…シールド電極、 １１１，１
１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７…端子
パターン、 １２１，１２２，１２３，１２４，１２
５，１２６，１２７…配線パターン、 １２９…バン
プ、 １３０…絶縁体膜、 １３２…構造膜
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６…
電極パターン、 １０７…シールド電極、 １１１，１
１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７…端子
パターン、 １２１，１２２，１２３，１２４，１２
５，１２６，１２７…配線パターン、 １２９…バン
プ、 １３０…絶縁体膜、 １３２…構造膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江刺 正喜 宮城県仙台市太白区八木山南１丁目11番地 ９
Claims (7)
- 【請求項１】 球形質量部と、該球形質量部を囲み基準
軸線を有する球殻部と、該球殻部の球面状の内面に装着
された複数の電極と、を有し、該電極からの信号を入力
して上記基準軸線の傾斜角を演算するように構成されて
いる傾斜計。 - 【請求項２】 請求項１記載の傾斜計において、上記電
極からの信号を入力して上記基準軸線の傾斜方向を検出
するように構成されていることを特徴とする傾斜計。 - 【請求項３】 請求項１記載の傾斜計において、上記電
極は互いに直交する３軸に沿って配置された６個の電極
を含むことを特徴とする傾斜計。 - 【請求項４】 請求項１記載の傾斜計において、上記電
極は正多面体の各面に対応した位置に配置されているこ
とを特徴とする傾斜計。 - 【請求項５】 請求項１記載の傾斜計において、上記電
極は複数の経度方向及び緯度方向に沿って分割されたメ
ッシュ状電極からなることを特徴とする傾斜計。 - 【請求項６】 請求項１載の傾斜計において、上記球形
質量部と上記電極の各々の間の静電容量より上記基準軸
の傾斜角を演算するように構成されていることを特徴と
する傾斜計。 - 【請求項７】 請求項１載の傾斜計において、上記球形
質量部と上記電極が接触することによって閉回路が形成
され、該閉回路を構成する上記電極を検出することによ
って上記基準軸の傾斜角を演算するように構成されてい
ることを特徴とする傾斜計。
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|---|---|---|---|
| JP15187299A JP4270647B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 傾斜計 |
| US09/449,882 US6505409B2 (en) | 1999-05-31 | 1999-11-30 | Inclinometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15187299A JP4270647B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 傾斜計 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000337872A true JP2000337872A (ja) | 2000-12-08 |
| JP4270647B2 JP4270647B2 (ja) | 2009-06-03 |
Family
ID=15528068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15187299A Expired - Fee Related JP4270647B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 傾斜計 |
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| Country | Link |
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| US20050217127A1 (en) * | 2004-04-05 | 2005-10-06 | Prueftechnik Dieter Busch Ag | Measurement device and method for determining the three-dimensional orientation of a body relative to two horizontal reference directions |
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-
1999
- 1999-05-31 JP JP15187299A patent/JP4270647B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-11-30 US US09/449,882 patent/US6505409B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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