JP2001311621A

JP2001311621A - 傾斜センサユニット

Info

Publication number: JP2001311621A
Application number: JP2000131597A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hikasa; 浩一日笠
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】傾斜センサユニットの他軸誤差を小さくし、
高精度の傾斜角測定を行えるようにする。【解決手段】回路基板３４をネジ３８によって回転自
在にケース本体３２内に取り付ける。回路基板３４の上
には、軸部４３を中心として回転できるようにして副回
路基板３５を設け、副回路基板３５の上に傾きセンサ３
６を搭載したステム３７を実装する。回路基板３４と副
回路基板３５の角度を調整することによって傾斜センサ
ユニット３１の他軸誤差を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物に設置
して測定対象物の傾斜角を計測するための傾斜センサユ
ニットに関する。

【０００２】

【背景技術】図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来の傾斜セン
サユニット１の外観を示す平面図、側面図及び正面図で
ある。また、図２は当該傾斜センサユニット１のケース
カバー７を外して内部の構造を表した平面図である。こ
の傾斜センサユニット１では、ステム９内に傾きセンサ
３が搭載されており、回路基板２にこのステム９を実装
し、該回路基板２をほぼ水平にしてケース本体４内に納
めて３本のネジ５によって回路基板２をケース本体４に
固定し、回路基板２に接続されたケーブル６をケース本
体４から外部へ引き出してあり、ケース本体４の上面を
ケースカバー７で覆っている。ケース本体４の両側面に
は、固定用ボス８が設けられており、固定用ボス８に通
したネジ等によって傾斜センサユニット１を測定対象物
に取り付け、測定対象物の傾斜角を傾斜センサユニット
１で計測し、その計測値をケーブル７を通じて出力する
ようになっている。

【０００３】次に、上記傾きセンサ３の構造とその動作
を説明する。図３（ａ）〜（ｃ）に従来の傾きセンサ３
を示す。図３（ａ）は傾きセンサ３の正面図、図３
（ｂ）は図３（ａ）のＡ１−Ａ１線断面図、図３（ｃ）
は図３（ａ）のＡ２−Ａ２線断面図である。この傾きセ
ンサ３にあっては、周枠部１４の内周面から延出された
梁部１５の先端に重り部１６を設けたセンサ本体１２の
両面を、固定基板１３によって挟み込んだ構造となって
いる。センサ本体１２はＳｉ基板などの半導体基板にフ
ォトリソグラフィ等の半導体加工技術を適用することに
よって作製されたものであり、細く延びた梁部１５は重
り部１６と周枠部１４とを弾性結合している。この梁部
１５は、傾きセンサ１３の厚み方向にのみ弾性変形する
ようになっており、主軸方向（図３にＭで表したような
重り部の変位方向を主軸方向ということにする。この従
来例では、主軸方向は傾きセンサ１３の厚み方向となっ
ている。）と直交する方向での弾性変形はほぼゼロか、
極めて小さくなっている。

【０００４】両固定基板１３の内面には、それぞれガラ
ス被膜１７が形成されており、ガラス被膜１７の上には
重り部１６と対向させるようにして静電電極１８ａ、１
８ｂが設けられている。重り部１６は導電性を有してい
るので、重り部１６の表面（可動電極）と各静電電極１
８ａ、１８ｂとの間にはそれぞれ静電容量が形成されて
おり、この静電容量は重り部１６と静電電極１８ａ、１
８ｂとの距離によって変化する。

【０００５】図３（ｃ）は、傾きセンサ１３を水平な測
定面１９の上に設置した状態を表しているが、この状態
では、重り部１６に加わる重力加速度Ｇの主軸方向成分
は０である。これに対し、図４に示すように、測定面１
９が水平面に対してθだけ傾斜した場合には、重り部１
６に加わる重力加速度Ｇの主軸方向成分はＧsinθとな
る。この重力加速度Ｇの主軸方向成分Ｇsinθにより梁
部１５が撓んで屈曲するので、重量加速度Ｇの主軸方向
成分の変化、すなわち測定面１９の傾斜角θの変化が重
り部６の変位量の変化として表れる。

【０００６】しかして、測定面１９が傾いていている
と、その傾斜角θに応じて梁部１５が撓んで重り部１６
が変位するので、静電容量がそれぞれ変化する。例え
ば、重り部１６が静電電極１８ａに接近し、静電電極１
８ｂから遠くなると、静電電極１８ａと重り部１６の間
の静電容量が大きくなり、静電電極１８ｂと重り部１６
の間の静電容量が小さくなる。

【０００７】測定面９の傾斜角θは、図５に示すような
信号処理回路２０により傾きセンサ１３から取り出され
る。すなわち、このときの静電容量の変化は、差動増幅
回路等を含む集積回路素子２１により電圧信号に変換さ
れ、当該信号に基づいて傾きセンサ３が取り付けられて
いる測定面１９の傾斜角θが計測される。なお、図５に
示すローパスフィルター（ＬＰＦ）２２は、差動増幅回
路からの出力の高周波成分を遮断するために設けられて
おり、外部衝撃などの高周波振動成分による測定誤差を
除去する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
傾斜センサユニットでは、組み立て工程において、傾き
センサ等の取付精度や部品寸法ばらつき等の要因によ
り、傾斜センサユニットの主軸方向（予め主軸方向と定
められている方向であって、ハウジングの形状などから
定める。他軸方向も同じ。）と傾きセンサの主軸方向と
の間にずれが発生し、このため傾斜センサユニットに他
軸誤差が発生していた。他軸誤差とは、傾斜センサユニ
ットを非検知方向（＝傾斜センサユニットの他軸方向）
に傾斜させたときに傾斜センサユニット出力が変動する
現象（他軸感度）が基になって発生する計測誤差であ
る。この他軸誤差は、傾斜センサユニットを組込んだシ
ステムが誤動作する原因となるものであり、傾きセンサ
３の主軸方向と傾斜センサユニット１の主軸方向とのず
れが大きくなるほど、大きくなる特徴を持つ。

【０００９】図６及び図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は他軸誤
差を説明するための図であって、図６は軸方向ｘ、ｙ、
ｚ；ｘ０、ｙ０、ｚ０の定義を示し、図７（ａ）（ｂ）
（ｃ）は３つのずれ角α、β、γの定義を示している。
まず、図６により軸方向の定義を説明する。図６に表さ
れている、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ次のような軸方向を表
している。ｘ：傾斜センサユニット１の主軸方向ｙ：傾斜センサユニット１の他軸方向ｚ：測定面１０の法線方向（ｘ方向及びｙ方向に直
交する方向）また、ｘ０、ｙ０、ｚ０はそれぞれ次のような軸方向を
表している。ｘ０：傾きセンサ３の主軸方向ｙ０：傾きセンサ３の他軸方向ｚ０：ｘ０方向及びｙ０方向に直交する方向従って、傾きセンサ３が傾斜センサユニット１に正しく
組み込まれている場合には、ｘ軸とｘ０軸とは一致し、
ｙ軸とｙ０軸とは一致し、ｚ軸とｚ０軸とは一致する
が、傾きセンサ３等の部品寸法ばらつきや取り付け誤差
により、これらの軸どうしの間にずれ角が生じる。

【００１０】ずれ角αは、傾斜センサユニット１を側面
から見た図７（ａ）に示すように、ｚ−ｘ平面で見たｚ
軸とｚ０軸のずれ角を表す。ずれ角βは、傾斜センサユ
ニット１を上面から見た図７（ｂ）に示すように、ｘ−
ｙ平面で見たｘ軸とｘ０軸のずれ角を表す。ずれ角γ
は、傾斜センサユニット１１を正面から見た図７（ｃ）
に示すように、ｙ−ｚ平面で見たｙ軸とｙ０軸のずれ角
を表す。傾きセンサ３が傾斜ユニットに正しく組み込ま
れている場合には、α＝β＝γ＝０となる。

【００１１】同様にして、次の表１に示すように、傾
きセンサ３とステム９の間のずれ角をα１、β１、γ１
とし、傾きセンサ３を搭載したステム９と回路基板２
の間のずれ角をα２、β２、γ２とし、傾きセンサ３
を搭載した回路基板２とケース本体４との間のずれ角を
α３、β３、γ３とし、ケース本体４と測定面１０と
の間のずれ角をα４、β４、γ４とする。

【００１２】

【表１】

【００１３】傾きセンサ３と傾斜センサユニット１との
間のずれ角α、β、γは、上記ずれ角α１〜α３、β１
〜β３、γ１〜γ３の累積として決まるから、傾きセン
サ３やステム９、回路基板２、ケース本体４等の寸法誤
差や取付ばらつきによるずれ角α１、β１、γ１；α
２、β２、γ２；α３、β３、γ３が個々には小さなも
のであっても、その累積としてのずれ角α、β、γは大
きな値となることがある。この結果、傾斜センサユニッ
ト１の他軸方向における傾きが傾きセンサ３で検知さ
れ、他軸誤差となって表れ、計測誤差となるのである。

【００１４】なお、傾斜センサユニット１を測定面１０
に設置して実際に使用している場合には、傾きセンサ３
と傾斜センサユニット１の間のずれ角α、β、γだけで
なく、ケース本体４と測定面１０とのずれ角α４、β
４、γ４も多軸誤差の原因となるが、傾斜センサユニッ
ト１の製造工程では、ずれ角α４、β４、γ４は問題と
することができず、またずれ角α４、β４、γ４は傾斜
センサユニット１そのものの問題ではないので、本発明
においてはずれ角α、β、γによる他軸誤差だけを問題
とする。

【００１５】

【発明の開示】本発明は、上記の従来例の欠点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、傾斜セ
ンサユニットの他軸誤差を小さくし、高精度の傾斜角測
定を行えるようにすることにある。

【００１６】本発明にかかる第１の傾斜センサユニット
は、傾斜角を検出するための傾きセンサと、当該傾きセ
ンサを搭載した回路基板と、当該回路基板を取り付ける
ハウジングとを備えた傾斜センサユニットであって、前
記ハウジングに対する前記傾きセンサの取付け角度を、
１軸方向の回りで調整可能にするための機構を備えたも
のである。

【００１７】傾きセンサの取付け角度を１軸方向の回り
で調整する態様としては、例えば、傾きセンサを搭載し
た回路基板の取付け角度を、当該回路基板に垂直な軸の
回りで調整できるようにしたものがあり、これにより効
率よく他軸誤差を調整できる。あるいは、傾きセンサを
搭載した回路基板の取付け角度を、当該回路基板と平行
な軸の回りで（特に、回路基板を含む平面に直交し、か
つ、検出軸と平行な面内で回転させることで）調整する
ことにより他軸誤差を効率よく調整できる。

【００１８】本発明にあっては、ハウジングに対する傾
きセンサの取付け角度を１軸方向の回りで調整可能とし
ているので、傾きセンサの角度を調整することによって
傾きセンサの主軸方向と傾斜センサユニットの主軸方向
とのずれを小さくすることができ、傾斜センサユニット
の他軸誤差を低減することができる。

【００１９】本発明にかかる第２の傾斜センサユニット
は、傾きを検出するための傾きセンサと、当該傾きセン
サを搭載した回路基板と、当該回路基板を取り付けるハ
ウジングとを備えた傾斜センサユニットであって、前記
ハウジングに対する前記傾きセンサの取付け角度を、２
軸方向の回りで調整可能にするための機構を備えたもの
である。

【００２０】傾きセンサの取付け角度を２軸方向の回り
で調整する態様としては、例えば、傾きセンサを搭載し
た回路基板の取付け角度を、当該回路基板に垂直な軸の
回りと、当該回路基板と平行な軸の回りとで調整できる
ようにすることが考えられる。

【００２１】本発明にあっては、ハウジングに対する傾
きセンサの取付け角度を２軸方向の回りで調整可能とし
ているので、傾きセンサの角度を調整することによって
傾きセンサの主軸方向と傾斜センサユニットの主軸方向
とを一致させ、あるいはそのずれを小さくすることがで
き、傾斜センサユニットの他軸誤差を解消または低減す
ることができる。

【００２２】本発明の一実施形態にあっては、前記傾き
センサからの信号を傾斜角に応じた所望の信号に変換す
るための集積回路素子と、前記傾きセンサとを同一パッ
ケージ内に納めたものであってもよい。このような実施
形態によれば、傾きセンサと集積回路素子とを一体化で
きるので、傾斜センサユニットを小型化することができ
る。

【００２３】本発明の別な実施形態にあっては、前記傾
きセンサが、梁部によって重り部を支持し、該梁部の表
面にピエゾ抵抗素子を形成した構造を有するものであっ
て、傾斜角に応じた前記梁部表面の応力変化を、前記ピ
エゾ抵抗素子の抵抗変化として検出するようになってい
てもよい。

【００２４】また、本発明のさらに別な実施形態にあっ
ては、前記傾きセンサが、梁部によって重り部を支持
し、該重り部と対向させて固定電極を設けた構造を有す
るものであって、傾斜角に応じた前記重り部の変位量
を、前記固定電極と重り部との間の静電容量の変化とし
て検出するようになっていてもよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明による傾斜センサユニット
は、傾きセンサを搭載した回路基板の傾きを調整できる
ようにしたものであって、傾きセンサの主軸方向と傾斜
センサユニットの主軸方向とを一致させるように傾きセ
ンサが搭載された回路基板の傾き調整を行い、他軸誤差
を小さくするようにしたものである。

【００２６】（第１の実施形態）図８（ａ）（ｂ）
（ｃ）は、本発明の一実施形態による傾斜センサユニッ
ト３１の外観を示す平面図、側面図及び正面図である。
また、図９は当該傾斜センサユニット３１のケースカバ
ー３３を外して内部の構造を表した平面図である。この
傾斜センサユニット３１では、上面開口した箱状のケー
ス本体３２とケースカバー３３によってハウジングが構
成されており、ケース本体３２内には回路基板３４が水
平に取り付けられている。回路基板３４の上には、さら
に副回路基板３５が取り付けられており、副回路基板３
５には、傾きセンサ３６（例えば、図３に示したような
構造のもの）を搭載したステム３７が実装されている。
なお、この傾きセンサ３６は、図３に示したようなチッ
プ状の傾きセンサと当該チップ状傾きセンサからの信号
を所望の信号に変換する集積回路素子とを同一ステムで
１パッケージ化したものであってもよい。

【００２７】図１０に示すように、回路基板３４は、コ
ーナー部の１箇所にあけられた通孔に通した１本のネジ
３８によってケース本体３２に止められており、ネジ３
８を中心として回路基板３４を含む平面内で回転できる
ようになっている。回路基板３４の縁には縦片３９が立
設されており、ケース本体３２の側壁面の孔に挿通させ
た調整ネジ４０は、ケース本体３２の側壁面と縦片３９
との間に介在させられた圧縮バネ４１に挿通され、さら
に縦片３９の通孔を貫通して先端にナット４２を取り付
けられている。しかして、この調整ねじ４０を回すこと
により、回路基板３４及び傾きセンサ３６のα方向のず
れ角を調整することができる。

【００２８】図１１に示すように、副回路基板３５は、
回路基板３４の表面に設けられた軸部４３によって一辺
を回動自在に支持されており、裏面側から回路基板３４
の通孔に挿通させたネジ４４は、回路基板３４と副回路
基板３５との間に介在させられた圧縮バネ４５に挿通さ
れ、さらに副回路基板３５を貫通して先端に調整ナット
４６が取り付けられている。しかして、この調整ナット
４６を回すことにより、副回路基板３５及び傾きセンサ
３６のβ方向のずれ角を調整することができる。

【００２９】よって、この傾斜センサユニット３１にあ
っては、調整ねじ４０又は調整ナット４６を回すことに
より、ほぼ直交する２軸の回りで傾きセンサ３６の傾斜
角を微調整することができ、傾きセンサ３６の主軸方向
と傾斜センサユニット３１の主軸方向を一致させて他軸
誤差が小さくなるようにすることができる。

【００３０】副回路基板３５と回路基板３４とはリード
線４７によって接続されており、回路基板３４に接続さ
れたケーブル４８はケース本体３２の溝から外部へ引き
出されている。ケース本体３２の両側面には、傾斜セン
サユニット３１を測定面にネジ止めするための取付用ボ
ス４９が設けられている。

【００３１】次に、傾斜センサユニット３１と傾きセン
サ３６との間のずれ角α、β、γと他軸誤差Ｋとの関係
を定量的に説明する。図１２（ａ）は傾斜センサユニッ
ト３１を側面から見た状態であって、ずれ角αの影響を
表している。図１２（ｂ）は傾斜センサユニット３１を
上面から見た状態であって、ずれ角βの影響を表してい
る。図１２（ｃ）は傾斜センサユニット３１を正面から
見た状態であって、ずれ角γの影響を表している。な
お、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸、ｘ０軸、ｙ０軸、ｚ０軸、ずれ
角の定義は、背景技術において説明したとおりである。
Ｇは重力加速度の値（９.８０６６５ｍ／sec^２）であ
る。

【００３２】いま、傾斜センサユニット３１が水平に
（傾きのない状態で）設置されている場合を考えると、
ずれ角α＝β＝γ＝０の場合には、傾きセンサ３６に加
わる加速度はゼロであるが、ずれ角α、β、γの存在し
ていると、傾きセンサ３６に加速度が加わる。傾きセン
サ３６の主軸方向に加わる加速度は、各ずれ角からの寄
与を加え合わせたものであるから、傾斜センサユニット
３１が水平に設置されているときの加速度ａ（０）は、
図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）から分かるように、次の
（１）式で表される。

【００３３】

【数１】

【００３４】次に、傾斜センサユニット３１が他軸方向
に（ｘ軸の回りに）θcだけ傾いた場合に、傾きセンサ
３６の主軸方向に加わる加速度ａ（θc）は、上記
（１）式においてγ→γ＋θcの置き換えをしたもので
あるから、次の（２）式で表される。

【００３５】

【数２】

【００３６】よって、傾斜センサユニット３１が他軸方
向に傾いたときに、傾きセンサ３６の主軸方向に加わる
加速度の変化Δａ（θc）＝ａ（θc）−ａ（０）は、次
の（３）式で表される。

【００３７】

【数３】

【００３８】他軸誤差とは、この加速度の変化Δａ（θ
c）が電圧信号として出力されるものであるから、比例
係数をＡとすると、α、β、γのずれ角を有する傾斜セ
ンサユニット３１の他軸誤差Ｋは、次の（４）式で表さ
れる。

【００３９】

【数４】

【００４０】この他軸誤差Ｋは、傾斜センサユニット３
１と傾きセンサ３６との間にずれがない（ずれ角α＝β
＝γ＝０）場合には、任意の傾きθcに対してＫ＝０と
なるが、ずれ角がゼロでない場合には他軸方向の傾きθ
cが他軸誤差Ｋとして出力される。つまり、傾斜センサ
ユニット３１が、他軸方向に角度θｃだけ傾斜すると、
傾斜センサユニット３１の出力は、主軸方向の傾斜角は
全く変化していないにもかかわらず、上記（４）式で表
される出力が現れる。この現象を一般に他軸誤差と呼ん
でいる。本発明の傾斜センサユニット３１では、調整ネ
ジ４０と調整ナット４６を操作することにより、この他
軸誤差Ｋが傾きθcによれずほぼゼロ、あるいは小さく
なるように調整することができる。

【００４１】次に示す表２、表３、表４は、主軸方向へ
３０°傾斜させたときに１.５Ｖの出力変化がえられる
傾斜センサユニット３１における他軸誤差を上記（４）
式により計算した結果を示している。この場合、回路感
度Ａは、Ａsin３０°＝１.５Ｖから、Ａ＝３Ｖとなる。
ここで、表２は、β＝０°、γ＝０°として、ずれ角α
を＋３°〜−３°まで変化させたときの他軸誤差Ｋを表
している。表３は、α＝０°、γ＝０°として、ずれ角
βを＋３°〜−３°まで変化させたときの他軸誤差Ｋを
表している。表４は、α＝０°、β＝０°とし、あるい
はα＝１°、β＝１°とし、あるいはα＝３°、β＝−
３°とし、γを＋３°〜−３°まで変化させたときの他
軸誤差Ｋを表している。

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】

【表４】

【００４５】表２〜表４の結果によれば、ずれ角βの影
響が最も他軸誤差に影響を与えることになるが、γはほ
ぼ他軸誤差に影響を与えないことになる。従って、調整
ネジ４０によってずれ角αを調整してｘ軸方向とｘ０軸
方向とを一致させ、調整ナット４６によってずれ角βを
調整してｚ軸方向とｚ０軸方向とを一致させ、ずれ角α
及びβをほぼ０°とすれば、他軸誤差Ｋ＝０することが
できる。

【００４６】なお、傾きセンサとしては、直交２軸方向
の傾きを検出することができるものを用いてもよい。ま
た、１軸回りの傾きを検出することができる２台の傾き
センサを検出方向が互いに直交するように配置してあっ
てもよい。

【００４７】（第２の実施形態）図１３は本発明の別な
実施形態による傾斜センサユニット５１のケースカバー
を外して内部の構造を表した平面図である。この傾斜セ
ンサユニット５１では、ケース本体５２内に２枚の回路
基板５４、５５が隣接して水平に配置されている。一方
の回路基板５４には、傾きセンサ５６（例えば、図３に
示したような構造のもの）を搭載したステム５７が実装
されており、他方の回路基板５５には、傾きセンサ５８
（例えば、図３に示したような構造のもの）を搭載した
ステム５９が実装されており、両傾きセンサ５６、５８
は傾き検出方向（主軸方向）が互いに直交するように配
置されている。従って、この傾斜センサユニット５１
は、直交２方向における傾斜角を検出できるようになっ
ており、水平面内の全方向の傾斜角を測定できる。な
お、この傾きセンサ５６、５８も、図３に示したような
チップ状の傾きセンサと当該チップ状傾きセンサからの
信号を所望の信号に変換する集積回路素子とを同一ステ
ムで１パッケージ化したものであってもよい。

【００４８】図１４に示すように、回路基板５４は、ケ
ース本体５２の底面に設けられた４つのケースガイド部
５３の上に載置されており、コーナー部の１箇所にあけ
られた通孔に通したネジ６０によってケースガイド部５
３に回動自在に取り付けられており、ケースガイド部５
３に取り付けられたネジ６１によって対角方向に位置す
るコーナー部を押圧されている。また、回路基板５４に
は調整用の溝６４が設けられている。従って、ネジ６１
を緩め、調整用の溝６４に調整用治具６５を挿入し、調
整用治具６５を動かすことによって、図１５に示すよう
にネジ６０を中心として回路基板５４と共に傾きセンサ
５６を回転させ、傾きセンサ５６の主軸を傾斜センサユ
ニット５１の一方の主軸方向に合わせて他軸誤差を小さ
くすることができる。調整後は、ネジ６１を締め付けて
ネジ６１の頭部で回路基板５４の縁を抑えることで回路
基板５４を固定することができる。

【００４９】同様に、回路基板５５も、コーナー部の１
箇所にあけられた通孔に通したネジ６２によってケース
ガイド部に回動自在に取り付けられており、ケースガイ
ド部に取り付けられたネジ６３によって対角方向に位置
するコーナー部を押圧されている。従って、ネジ６３を
緩め、調整用の溝に調整用治具を挿入し、調整用治具を
動かすことによって、図１５に示すように、ネジ６２を
中心として回路基板５５と共に傾きセンサ５８を回転さ
せ、傾きセンサ５８の主軸を傾斜センサユニット５１の
もう一方の主軸方向に合わせて他軸誤差を小さくするこ
とができる。調整後は、ネジ６３を締め付けてネジ６３
の頭部で回路基板５５の縁を抑えることで回路基板５５
を固定することができる。

【００５０】次に、この傾斜センサユニット５１におい
て回路基板５４を回転させることによる他軸誤差の調整
方法を説明する。図１６（ａ）(b)に示すように、回路
基板５４が傾斜センサユニット５１の他軸方向にθcだ
け傾いている場合の他軸感度は、上記（４）式で表され
る。このとき図１６(b)に示すようにｙ軸方向とｙ０軸
方向とがβだけずれていたとすると、回路基板５４をθ
cだけ傾かせたままで回路基板５４を回転させ、他軸誤
差が最小となるように調整する。この結果、図１６
（ｃ）に示すように、ｙ軸方向とｙ０軸方向とが平行に
なってずれ角β＝０°となるので、他軸誤差は、次の
（５）式となる。

【００５１】

【数５】

【００５２】この実施形態では示していないが、さらに
ずれ角αを小さくする機構を加えれば、ずれ角α＝０°
となるように調整することで、他軸誤差をより小さくす
ることができる。

【００５３】また、上記実施形態では、静電容量型の傾
斜センサユニットについて説明したが、これ以外にも、
傾きセンサの梁部に埋め込んだピエゾ抵抗素子によって
梁部の応力を計測することにより、傾きを検出するよう
にしたピエゾ抵抗型の傾斜センサユニットであってもよ
い。

【００５４】

【発明の効果】本発明にかかる傾斜センサユニットによ
れば、ハウジングに対する傾きセンサの取付け角度を１
軸方向又は２軸方向の回りで調整可能としているので、
傾きセンサの角度を調整することによって傾きセンサの
他軸方向と傾斜センサユニットの他軸方向とのずれを小
さくすることができ、傾斜センサユニットの他軸誤差を
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来例の傾斜センサユニ
ットを示す平面図、側面図及び正面図である。

【図２】同上の傾斜センサユニットの、ケースカバーを
外した状態の平面図である。

【図３】（ａ）は傾きセンサの断面図、（ｂ）は（ａ）
のＡ１−Ａ１線断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ２−Ａ２線
断面図である。

【図４】同上の傾きセンサを傾斜した測定面の上に設置
した状態を示す断面図である。

【図５】同上の傾きセンサから測定面の傾斜角を出力す
るための信号処理回路を示す図である。

【図６】ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸、ｘ０軸、ｙ０軸、ｚ０軸の
各方向の定義を示す図である。

【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）はずれ角α、β、γの定義
を示す図である。

【図８】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の一実施形態によ
る傾斜センサユニットを示す平面図、側面図及び正面図
である。

【図９】同上の傾斜センサユニットの、ケースカバーを
外した状態の平面図である。

【図１０】図８の傾斜センサユニットにおける、α方向
の他軸誤差を調整する機構を示す図である。

【図１１】図８の傾斜センサユニットにおける、β方向
の他軸誤差を調整する機構を示す図である。

【図１２】他軸誤差を表す式を導くために用いた説明図
である。

【図１３】本発明の別な実施形態による傾斜センサユニ
ットの、ケースカバーを外した状態の平面図である。

【図１４】同上の傾斜センサユニットにおける、回路基
板の設置状態を示す斜視図である。

【図１５】図１３の傾斜センサユニットにおいて、各回
路基板の角度を調整するようすを示す図である。

【図１６】（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１３の傾斜センサユ
ニットにおいて、他軸誤差が小さくなるように調整する
様子を示す図である。

【符号の説明】

３１傾斜センサユニット３２ケース本体３４回路基板３５副回路基板３６傾きセンサ４０調整ネジ４６調整ナット５１傾斜センサユニット５２ケース本体５４、５５回路基板５６傾きセンサ５８傾きセンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】傾斜角を検出するための傾きセンサと、
当該傾きセンサを搭載した回路基板と、当該回路基板を
取り付けるハウジングとを備えた傾斜センサユニットで
あって、前記ハウジングに対する前記傾きセンサの取付け角度
を、１軸方向の回りで調整可能にするための機構を備え
たことを特徴とする傾斜センサユニット。
【請求項２】傾きを検出するための傾きセンサと、当
該傾きセンサを搭載した回路基板と、当該回路基板を取
り付けるハウジングとを備えた傾斜センサユニットであ
って、前記ハウジングに対する前記傾きセンサの取付け角度
を、２軸方向の回りで調整可能にするための機構を備え
たことを特徴とする傾斜センサユニット。
【請求項３】前記傾きセンサからの信号を傾斜角に応
じた所望の信号に変換するための集積回路素子と、前記
傾きセンサとを同一パッケージ内に納めたことを特徴と
する、請求項１又は２に記載の傾斜センサユニット。
【請求項４】前記傾きセンサは、梁部によって重り部
を支持し、該梁部の表面にピエゾ抵抗素子を形成した構
造を有するものであって、傾斜角に応じた前記梁部表面の応力変化を、前記ピエゾ
抵抗素子の抵抗変化として検出することを特徴とする、
請求項１又は２に記載の傾斜センサユニット。
【請求項５】前記傾きセンサは、梁部によって重り部
を支持し、該重り部と対向させて固定電極を設けた構造
を有するものであって、傾斜角に応じた前記重り部の変位量を、前記固定電極と
重り部との間の静電容量の変化として検出することを特
徴とする、請求項１又は２に記載の傾斜センサユニッ
ト。