JP2005017075A - 傾斜センサ - Google Patents

Abstract

【課題】構造簡易で廉価であり、経時劣化を生じることなく高精度の検出が行い得る。
【解決手段】底面部６に複数の電極部材３を配列したハウジング２の内部空間部７に、電極部材３と所定の対向間隔に保持される導電センサ板１１とその中心部に形成された半球体の支点体１２とからなるセンサ部材４を収納する。センサ部材４が、ハウジング２の傾倒動作に対しても底面部６上において支点体１２を介して首振り動作することで、導電センサ板１１の水平状態が保持されて電極部材３との対向間隔が変化するようにする。導電センサ板１１との対向間隔の変化による各電極部材３の静電容量の変化量を検出することによって、ハウジング２の傾倒動作を検知する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種機器に設置されてその傾き状態等を検知する傾斜センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の電子機器等（以下、本体機器と称する。）には、傾斜状態を検出する傾斜センサが付設され、この傾斜センサの出力によって所定の動作制御を行うようにしている。傾斜センサは、例えばビデオカメラに設けられることによって、録画スイッチを切れ忘れた状態で下向き撮影を防止する制御信号を出力する。また、傾斜センサは、例えばデジタルカメラに設けられることによって、撮影時のカメラ姿勢情報を画像と同時に記録して出力時等において用紙の供給方向を制御する。さらに、傾斜センサは、本体機器の姿勢とともに、その傾斜量を検出して制御信号を出力する。
【０００３】
傾斜センサは、本体機器に大きなスペースを必要とせず低電力消費型でかつ小型であるとともに傾斜状態等を精密に検知する特性が求められている。従来の傾斜センサは、合成樹脂により有底円筒形に成形されたハウジングと、このハウジングの底面部にそれぞれ電極面を所定の状態で配列した多数個の電極部材と、ハウジングの内部に転動自在に収納された導電体ボール等によって構成される。傾斜センサは、ハウジングの傾倒動作によって転動する導電体ボールが電極部材と選択的に接触することにより、信号を出力する。
【０００４】
傾斜センサは、小型化に伴って導電体ボールも小径で軽量となるために円滑な転動動作が行い得なくなり、また各電極部材に対して適当な接触圧で接触されないためにチャッタリング等を生じて正確な動作が行われなくなるといった問題がある。また、傾斜センサは、長期間の使用に伴って各電極部材や導電体ボールに汚れが付着して接触不良が発生したり、ハウジングの内部空間部に溜まった塵埃等が導電体ボールの円滑な転動動作に支障を生じさせるといった問題があった。
【０００５】
出願人は、先に各電極部材と導電体ボールとの間の静電容量の変化量を検出することにより、各電極部材と導電体ボールとが無接触状態に保持されて傾斜検知を行う傾斜センサを提供した（特許文献１）。この先願傾斜センサは、ハウジング内に導電体ボールが転動自在な経路を構成するとともに、導電体ボールが予め定めたハウジングの傾斜角度位置において安定位置される複数の位置安定凹部が形成されてなる。先願傾斜センサは、転動経路に共通電極を設けるとともに、各位置安定凹部に対向して個別電極を配置してなる。
【０００６】
先願傾斜センサにおいては、ハウジングの傾倒動作に伴って導電ボールが所定の位置安定凹部に落ち込むことにより、共通電極と個別電極との間の静電容量が変化することを利用して信号出力を行う。先願傾斜センサは、導電体ボールが各個別電極に対して非接触に保持されて転動経路内を転動動作するように構成したことにより、小型軽量の導電体ボールを用いても正確な傾斜検出が行われるとともに検出動作の経時劣化が抑制されるといった特徴を有している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１９７９５３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
出願人は、上述した先願傾斜センサの特徴を踏襲し、より小型であるとともに構造の簡易化によるコスト低減や、感度が良好でかつ精度の高い検出を行い得る傾斜センサを提供すべくさらに鋭意改良を重ねた。先願傾斜センサは、ハウジングの内面に複数の位置安定凹部を形成するとともにハウジングに共通電極や複数の個別電極を設けることから、ハウジングの構造が複雑となるとともに小型化に限界があった。
【０００９】
また、先願傾斜センサも、ハウジング内を転動する導電ボールを用いることから、長期間に亘つて使用した場合に、ハウジングの内部空間部に溜まった塵埃等によって導電ボールの円滑な転動動作に支障を生じさせる問題を確実に解消するに至っていない。
【００１０】
さらに、先願傾斜センサにおいては、縦型で使用した場合に、導電体ボールが位置安定凹部に落ち込んで安定した傾斜検知動作が行われる。一方、先願傾斜センサにおいては、横型で使用した場合に、導電体ボールがハウジングのわずかな傾斜で位置安定凹部内から転動経路へと移動しずらいために感度がやや鈍くなるといった特性があった。
【００１１】
したがって、本発明は、経時劣化を生じることなく高精度の検出が行い得る構造簡易で廉価な傾斜センサを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかる傾斜センサは、絶縁材によって形成されたハウジングと、ハウジングの底面部上に同一円周上に位置して互いに絶縁を保持されて形成された同一形状の電極部を有する複数個の電極部材と、導電材によってハウジングの内部空間部の内径よりもやや小径の円板体に形成されてなる導電センサ板と、この導電センサ板の底面の中心部に突出形成された半球形の支点体とから構成されこの支点体を介して導電センサ板が首振り自在でかつ電極部材の電極部に対して所定の対向間隔に保持されてハウジングの内部空間部に収納されるセンサ部材とを備えて構成される。
【００１３】
また、傾斜センサは、ハウジングが、絶縁樹脂材によって略有底円筒形に成形されたハウジング本体と、このハウジング本体の上部開口部を閉塞し中央部に前記導電センサ板を抑える支持体が設けられた蓋体とから構成される。傾斜センサは、各電極部材が、ハウジング本体の底面部上にそれぞれ配置される電極部と、これら各電極部に一体に形成されるとともに先端部がハウジング本体から外方に突出された端子部とからなり、ハウジング本体にインサート成形される。傾斜センサは、複数個の電極部材をインサート成形したハウジング本体に対して、内部空間部に収納されたセンサ部材を封装するようにして蓋体が組み付けられる。
【００１４】
さらに、傾斜センサは、電極部材が、ハウジングの底面部を円周方向に四分割した各領域にそれぞれ配置された電極部を有する第１個別電極部材乃至第４個別電極部材とから構成される。
【００１５】
以上のように構成された本発明にかかる傾斜センサによれば、センサ部材が、ハウジングの傾倒動作に対してもその底面部上において支点体を介して首振り動作することで導電センサ板の水平状態が保持される。傾斜センサによれば、水平状態に保持された導電センサ板に対して、ハウジングの傾倒動作とともに傾斜する各電極部材の電極部の対向間隔が変化する。傾斜センサによれば、導電センサ板との対向間隔が変化することによって、各電極部材の電極部の静電容量もそれぞれ変化する。したがって、傾斜センサによれば、電極部材のそれぞれの静電容量の変化量を検出することによって、ハウジングの傾倒動作を検知することが可能となる。
【００１６】
傾斜センサによれば、複数個の電極部材の電極部を底面部に配列したハウジングの内部空間部にセンサ部材を収納した極めて簡易な構造によって構成される。傾斜センサによれば、各電極部材の電極部とセンサ部材とを非接触状態に保持してハウジングの傾倒動作の検出動作を行うことから、センサ部材の動作が円滑で高精度の検出を行うことが可能であるとともに経時劣化が低減される。
【００１７】
また、傾斜センサによれば、ハウジング本体と蓋体とからなるハウジングの内部空間部にセンサ部材を封装して構成することにより、侵入した塵埃等によるセンサ部材の動作障害の発生が抑制されて経時劣化することなく安定した検出動作が行われるようになる。
【００１８】
さらに、傾斜センサによれば、ハウジングの傾倒動作に伴って第１個別電極部材乃至第４個別電極部材とセンサ部材の導電センサ板との間の静電容量の変化量を検出することによって、ハウジングの傾斜方向と傾斜量とを検出することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として示す傾斜センサ１は、例えばビデオカメラ等の本体機器に搭載され、この本体機器の傾斜状態を検出して出力信号を送出する。傾斜センサ１は、図１及び図２に示すように、ハウジング本体２と、このハウジング本体２内に設けられた第１個別電極部材８Ａ乃至第４個別電極部材８Ｄとからなる電極部材３と、ハウジング本体２内に収納されたセンサ部材４と、蓋体５とから構成される。
【００２０】
ハウジング本体２は、絶縁樹脂材によって底面部６を有する全体略有底円筒形に成形されている。ハウジング本体２は、図１に示すように上部の開口部に蓋体５が組み付けられることによって密封された内部空間部７が構成され、蓋体５の中央部にはセンサ部材４を上部から抑えるだけでなく、傾倒動作できるように先端が半球状の支持体１３が設けられている。ハウジング本体２には、図示しないが適宜の取付部が一体に形成されており、本体機器に対して取り付けられる。ハウジング本体２には、詳細を後述するように底面部６を貫通して各個別電極部材８Ａ乃至８Ｄの端子がそれぞれ突出されるようにして電極部材３が設けられている。
【００２１】
ハウジング本体２は、底面部６が内面において円周方向に対してそれぞれ等しい４つの領域６ａ乃至６ｄに分割されており、これら分割領域６ａ乃至６ｄに第１個別電極部材８Ａ乃至第４個別電極部材８Ｄがそれぞれ設けられている。電極部材３は、これら第１個別電極部材８Ａ乃至第４個別電極部材８Ｄが同一形状に形成されており、図２に示すようにそれぞれ略台形の電極部９Ａ乃至９Ｄと、これら電極部９Ａ乃至９Ｄの外周縁において垂直に折曲形成された端子部１０Ａ乃至１０Ｄとから構成される。
【００２２】
電極部材３は、ハウジング本体２に対して、底面部６の各分割領域６ａ乃至６ｄにそれぞれ電極部９Ａ乃至９Ｄが互いに絶縁を保持されるとともに略同一面を構成するようにして配置され、端子部１０Ａ乃至１０Ｄが底面部６をそれぞれ貫通されて設けられる。電極部材３は、例えば絶縁樹脂材によってハウジング本体２を成形する成形金型中の所定位置に予め配置するいわゆるインサート成形法によりハウジング本体２に一体化して設けられる。
【００２３】
なお、電極部材３は、底面部６に端子孔を形成したハウジング本体２に対して各個別電極部材８Ａ乃至８Ｄがそれぞれ組み付けられるようにしてもよい。傾斜センサ１は、ハウジング本体２の底面部６を４つの領域６ａ乃至６ｄに分割して第１個別電極部材８Ａ乃至第４個別電極部材８Ｄを設けるようにしたが、さらに多数個の個別電極部材８を設けるようにしてもよいことは勿論である。
【００２４】
センサ部材４は、図３に示すように、導電材によって円板体に形成された導電センサ板１１と、この導電センサ板１１の底面の中心位置に一体に突出形成された半球形の支点体１２とから構成される。センサ部材４は、導電センサ板１１がハウジング本体２の内部空間部７の内径よりもやや小径に形成されてなる。センサ部材４は、支点体１２が、底面部６に配列された第１個別電極部材８Ａ乃至第４個別電極部材８Ｄに対して絶縁を保持されるようにしてハウジング本体２の内部空間部７に収納される。
【００２５】
なお、センサ部材４は、支点体１２を絶縁性を有するとともに耐摩耗性の良好な合成樹脂材によって成形し、導電センサ板１１に接合固定するようにしてもよい。センサ部材４は、導電センサ板１１と支点体１２とを耐摩耗性を有する絶縁性樹脂材によって一体成形した後に、支点体１２を除いて導電センサ板１１の底面にめっきや蒸着等の適宜の方法によって導電層を形成するようにしてもよい。
【００２６】
センサ部材４は、ハウジング本体２が水平状態に設置された場合において、支点体１２を介して導電センサ板１１が底面部６と水平状態で対向する。したがって、センサ部材４は、導電センサ板１１が第１個別電極部材８Ａ乃至第４個別電極部材８Ｄに対して全て等しい所定の対向間隔に保持されて対向する。センサ部材４は、上述したように支点体１２を半球形に形成したことにより、この支点体１２がハウジング本体２の傾倒動作に伴って首振り動作を行って導電センサ板１１を水平状態に保持させる。
【００２７】
したがって、センサ部材４は、支点体１２の首振り動作により、導電センサ板１１と第１個別電極部材８Ａ乃至第４個別電極部材８Ｄとが全て等しい対向間隔の状態からそれぞれに異なる対向間隔の状態へと変化するようになる。センサ部材４は、例えば図４に示すようにハウジング本体２が第３個別電極部材８Ｃ側へと傾倒動作した場合に、水平状態に保持される導電センサ板１１が第１個別電極部材８Ａとの対向間隔が小さくなるとともに第３個別電極部材８Ｃとの対向間隔が大きくなる。
【００２８】
傾斜センサ１においては、ハウジング本体２から引き出された各個別電極部材８Ａ乃至８Ｄが、図２に示すように検出回路１４とそれぞれ接続される。検出回路１４は、電極間の静電容量の変化を検出する一般的な検出回路が用いられることから詳細を省略するが、各個別電極部材８Ａ乃至８Ｄに対して所定周波数の発信器から発信した信号を印加し、各個別電極部材８Ａ乃至８Ｄ間の電圧変化を増幅、整流してコンパレータにより比較する。検出回路１４は、かかる構成に限定されず、従来のさまざまな検出回路を用いることが可能である。
【００２９】
したがって、傾斜センサ１においては、ハウジング本体２の傾倒動作に伴う上述した電極部材３の各個別電極部材８Ａ乃至８Ｄとセンサ部材４の導電センサ板１１との対向間隔の変化を利用して、ハウジング本体２の傾倒動作の検出が行われる。傾斜センサ１は、ハウジング本体２が水平状態に保持されている場合に、上述したように導電センサ板１１と個別電極部材８Ａ乃至８Ｄの対向間隔が全て等しく、検出回路１４から個別電極部材８Ａ乃至８Ｄの静電容量の一致出力が送出される。
【００３０】
傾斜センサ１においては、ハウジング本体２の傾倒動作に伴って上述したように導電センサ板１１と個別電極部材８Ａ乃至８Ｄの対向間隔がそれぞれ変化することで、検出回路１４から個別電極部材８Ａ乃至８Ｄの静電容量の変化出力が送出される。傾斜センサ１においては、検出回路１４において、個別電極部材８Ａ乃至８Ｄ毎の静電容量の変化量を基準値と比較することによって、ハウジング本体２の傾倒動作の方向と傾倒動作量とを検出する。
【００３１】
傾斜センサ１においては、上述したようにそれぞれが簡易な形状のハウジング本体２と、電極部材３と、センサ部材４及び蓋体５とから構成されることから、部材費や組立工数を低減して廉価に提供されるとともに、故障発生も少ない。傾斜センサ１においては、電極部材３に対してセンサ部材４が非接触状態に保持されて密閉された内部空間部７内においてハウジング本体２の傾倒動作に伴って首振り動作することから、センサ部材の動作が塵埃等の影響を受けずに円滑かつ安定して行われることによりハウジング本体２の傾倒動作を高精度に検出するとともに、経時劣化もほとんど生じることが無い。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる傾斜センサは、底面部に複数の電極部材を配列したハウジングの内部空間部に、電極部材と所定の対向間隔に保持される導電センサ板とその中心部に形成された半球体の支点体とからなりハウジングの傾倒動作に対してもその底面部上において支点体を介して首振り動作することで導電センサ板の水平状態が保持されて電極部材との対向間隔が変化するセンサ部材を収納して構成され、電極部材のそれぞれの静電容量の変化量を検出することによってハウジングの傾倒動作を検知する。傾斜センサによれば、構成部品も少なく極めて簡易な構造であることからコスト低減が図られて廉価に提供される。傾斜センサによれば、各電極部材とセンサ部材とを非接触状態に保持してハウジングの傾倒動作の検出動作を行うことから、センサ部材の動作が円滑で高精度の検出を行うことが可能であるとともに経時劣化が低減される。傾斜センサによれば、ハウジング本体と蓋体とからなるハウジングの内部空間部にセンサ部材を封装して構成することにより、侵入した塵埃等によるセンサ部材の動作障害の発生が抑制されて経時劣化することなく安定した検出動作が行われる。傾斜センサによれば、ハウジングの傾倒動作に伴って各個別電極部材とセンサ部材との間の静電容量の変化量を検出することによって、ハウジングの傾斜方向と傾斜量とを検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態として示した傾斜センサの縦断面図である。
【図２】同傾斜センサの横断面図である。
【図３】センサ部材の斜視図である。
【図４】ハウジングが傾倒動作した状態を説明する縦断面図である。
【符号の説明】
１ 傾斜センサ
２ ハウジング本体
３ 電極部材
４ センサ部材
５ 蓋体
６ 底面部
８ 個別電極部材
９ 電極部
１０ 端子部
１１ 導電センサ板
１２ 支点体
１３ 支持体
１４ 検出回路

Claims (3)

1. 絶縁材によって形成されたハウジングと、
   前記ハウジングの底面部上に、同一円周上に位置して互いに絶縁を保持されて形成された同一形状の電極部を有する複数個の電極部材と、
   導電材によって前記ハウジングの内部空間部の内径よりもやや小径の円板体に形成されてなる導電センサ板と、この導電センサ板の底面の中心部に突出形成された半球形の支点体とから構成され、この支点体を介して前記導電センサ板が首振り自在でかつ前記電極部材の電極部に対して所定の対向間隔に保持されて前記ハウジングの内部空間部に収納されるセンサ部材とを備え、
   前記センサ部材が前記ハウジングの傾倒動作に対してもその底面部上で前記支点体を介して前記導電センサ板の水平状態を保持することで、この導電センサ板と前記電極部材の各電極部とにそれぞれの対向間隔の変化による静電容量変化を生じさせ、
   前記電極部材の各電極部の静電容量変化を検出することによって前記ハウジングの傾倒動作を検知することを特徴とする傾斜センサ。
2. 前記ハウジングが、絶縁樹脂材によって略有底円筒形に成形されたハウジング本体と、このハウジング本体の上部開口部を閉塞し中央部に前記導電センサ板を抑える支持体が設けられた蓋体とから構成され、
   底面部上にそれぞれ配置された電極部と、この電極部に一体に形成されるとともに先端部が外方に突出された端子部とからなる複数個の前記各電極部材をインサート成形した前記ハウジング本体に対して、前記内部空間部に収納された前記センサ部材を封装するようにして前記蓋体が組み付けられることを特徴とする請求項１に記載の傾斜センサ。
3. 前記電極部材が、前記ハウジングの底面部を円周方向に四分割した各領域にそれぞれ配置された電極部を有する第１個別電極部材乃至第４個別電極部材とからなり、
   前記第１個別電極部材乃至第４個別電極部材と前記センサ部材の導電センサ板との間の静電容量の変化量により、前記ハウジングの傾斜方向と傾斜量とを検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の傾斜センサ。

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