JP2006322924A - ２軸傾斜計 - Google Patents

Abstract

【課題】１個の傾斜計で平面に対するＸ、Ｙの２軸の傾斜を計測することができ、かつ、地球磁気の影響を受けない２軸傾斜計を提供することを課題とするものである。
【解決手段】上面の球面１ａに一方の磁極が着磁され、この球面１ａの反対面１ｂに他方の磁極が着磁された球面状を有する永久磁石１の前記反対面１ｂの中心に、円錐状底面を有する軸受２ａを有する円錐状やじろべえ２の上端を取り付け、円錐状やじろべえ２が、軸受２ａに支持柱３の尖端３ａが当接されて、揺動自在に支持され、永久磁石１の球面１ａと所定間隔を置いて上方に対向して２方向ホールＩＣ４が固定されており、２方向ホールＩＣ４に対する永久磁石１の球面１ａの傾きに応じた出力電圧が、２方向ホールＩＣ４から得られるように構成した２軸傾斜計。また、永久磁石１の側方に、地球磁気の影響を打ち消すような磁石間吸引力を発生する永久磁石片２１を設けて構成した２軸傾斜計。
【選択図】図１

Description

本発明は、水平面に対する、前後、左右を含むあらゆる方向の傾斜角度を計測する２軸傾斜計であって、例えば、梯子車、高所作業者、大型クレーン車の車体などの平面の傾斜角度を計測する２軸傾斜計に関する。

従来、法面施工機およびその法面施工機のバケット角度検出装置として、特許文献１に記載されたようなものが知られている。
また、２軸（２方向）の傾斜角度を測定するために、１軸の傾斜角度の測定が可能な傾斜計を、互いに直角となるように２個組み合わせて、１個のユニットとして用いたものも知られている（特許文献２）。
特開平８−２３２２９２号公報（段落０００７、図１、図２、図７、図２２参照） 特開２００４−２７９３８３号公報（特許請求の範囲、図２参照）

前記特許文献１に開示されている法面施工機およびその法面施工機のバケット角度検出装置は、複数の傾斜計を使用しなければならない、といった問題があった。
また、特許文献２に開示された傾斜計は、２個組み合わせて、１個のユニットとした傾斜計としなければならない、といった問題があった。
さらに、２個の傾斜計を組み合わせ１個の傾斜計ユニットとして構成される傾斜計の場合は、その出力信号が、前後方向および左右方向別に出力されるため、信号の受信側で方向角度と傾斜角度を算出しなければならない問題があった。
そこで、本発明は、１個の傾斜計で、平面に対する前後方向および左右方向の傾斜を計測すると共に、方向角度と傾斜角度を算出して出力することができる２軸傾斜計を提供することを課題とするものである。

また、円錐状やじろべえの、下面の中心には円錐状底面を有する軸受を装着し、上面の中心には上面が球面状を有する永久磁石を装着し、２軸傾斜計を水平面に設置した際に、前記永久磁石から垂直方向に２方向ホールＩＣを取り付けたことにより、円錐状やじろべえが、その支持柱の尖端にて自在に揺動し磁力方向の変化を検知する方式の２軸傾斜計において、１個の円錐状やじろべえの上面への永久磁石の取り付け具合によって、あるいは前記永久磁石の着磁具合によって、前記永久磁石から２方向ホールＩＣの方向に出る磁力線が、垂直方向に対して傾斜する永久磁石であると、この永久磁石が地球磁力に吸引されて回動して、２軸傾斜計が正確な方向角度と傾斜角度とを測定することができない、という問題があった。
そこで、このような場合でも、地球磁気の影響を受けなく、すなわち、地球磁力の吸引を打ち消し、正確な方向角度と傾斜角度とを測定することができる２軸傾斜計を提供することを課題とするものである。

また、振動および衝撃等の影響を受けなくするために、前記円錐状やじろべえが、２軸傾斜計の組立枠体の液体収納部に充填された液体に浸漬されている。しかし、この液体が温度上昇により膨張すると、前記組立枠体が剛性であると液漏れを起こすなどの問題が生じる。そこで、このような問題をなくした２軸傾斜計を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するための手段として、請求項１に係る発明は、上面の球面（１ａ）に一方の磁極が着磁され、この球面（１ａ）の反対面（１ｂ）に他方の磁極が着磁された球面状を有する永久磁石（１）の前記反対面（１ｂ）の中心に、円錐状底面を有する軸受（２ａ）を有する円錐状やじろべえ（２）の上端を取り付け、この円錐状やじろべえ（２）が、前記軸受（２ａ）に支持柱（３）の尖端（３ａ）が当接されて、揺動自在に支持され、前記永久磁石（１）の球面（１ａ）と所定間隔を置いて上方に対向して２方向ホールＩＣ（４）が固定されており、前記２方向ホールＩＣ（４）に対する前記永久磁石（１）の球面（１ａ）の傾きに応じた出力電圧が、前記２方向ホールＩＣ（４）から得られるように構成したことを特徴とする２軸傾斜計としたものである。

また、請求項２に係る発明は、前記円錐状底面を有する軸受（２ａ）は、硬質鉱石、セラミックまたは硬質非磁性体金属製であり、前記支持柱（３）は、硬質鉱石、セラミックまたは硬質非磁性体金属製であることを特徴とする請求項１に記載の２軸傾斜計としたものである。

また、請求項３に係る発明は、少なくとも構成部材としての前記永久磁石（１）と前記円錐状やじろべえ（２）および前記支持柱（３）が、２軸傾斜計の組立枠体（８）内に封入された、前記構成部材を酸化させない液体（５）に、浸漬されて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の２軸傾斜計としたものである。

また、請求項４に係る発明は、前記２方向ホールＩＣ（４）を搭載して固定した基板（６）に、２方向ホールＩＣ（４）の出力電圧を方向角度と傾斜角度に演算処理した出力信号を出すＣＰＵ（７）を搭載して、これを前記２方向ホールＩＣ（４）に接続したことを特徴とする請求項１に記載の２軸傾斜計としたものである。

また、請求項５に係る発明は、前記２軸傾斜計の全体または、側面外周全体が、フェライトまたは鉄等の非着磁磁性体で形成される磁気遮蔽材ケース（９）で被われた構成としたことを特徴とする請求項１に記載の２軸傾斜計としたものである。

また、請求項６に係る発明は、前記円錐状やじろべえ（２）の上端に設けた前記永久磁石（１）の側方に、地球磁気の影響を打ち消すような磁石間吸引力を発生する永久磁石片（２１）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の２軸傾斜計としたものである。

また、請求項７に係る発明は、前記円錐状やじろべえ（２）の上端に設けた前記永久磁石（１）における一方の磁極の中心が２方向ホールＩＣ（４）に対向して位置した場合の、前記永久磁石（１）から２方向ホールＩＣ（４）の方向に出る磁力線が、垂直方向に対して傾斜した磁力線を出す前記永久磁石（１）が、地球磁気の磁力によって回動されなくなるような磁石間吸引力を発生する永久磁石片（２１）を、前記永久磁石（１）の側方に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の２軸傾斜計としたものである。

また、請求項８に係る発明は、前記２軸傾斜計の組立枠体（８）の、前記構成部材を酸化させない液体（５）が充填された液体収容部（８ｂ）と、この液体収容部（８ｂ）に隣接した空気が介在する空気室（８ｃ）との間に、液体の温度上昇による膨張を吸収し得る板状のシール部材（２２）を介在させたことを特徴とする請求項３に記載の２軸傾斜計としたものである。

また、請求項９に係る発明は、支持柱（１０）の上端部に、その中心軸線上に重なるように裁頭球体（１１）の中心が取り付けられ、前記裁頭球体（１１）の上面または前記支持柱（１０）の上端に、球面（１２ａ）が一方の磁極に着磁され、前記球面（１２ａ）の反対面が他方の磁極に着磁された永久磁石（１２）を取り付け、前記裁頭球体（１１）が揺動自在に支持される球面軸受（１３）を設け、前記支持柱（１０）の下端部に重錘（１４）を取り付け、前記永久磁石（１２）の球面（１２ａ）に所定間隔を置いて上方に対向して２方向ホールＩＣ（１５）を固定し、この２方向ホールＩＣ（１５）に対する前記永久磁石（１２）の球面（１２ａ）の傾きに応じた出力が、前記２方向ホールＩＣ（１５）から得られるように構成したことを特徴とする２軸傾斜計としたものである。

また、請求項１０に係る発明は、前記２方向ホールＩＣ（１５）を搭載して固定した基板（１６）に、２方向ホールＩＣ（１５）の出力電圧を方向角度と傾斜角度に演算処理した出力信号を出すＣＰＵ（１７）を搭載して、これを前記２方向ホールＩＣ（１５）に接続したことを特徴とする請求項９に記載の２軸傾斜計としたものである。

また、請求項１１に係る発明は、少なくとも構成部材としての前記支持柱（１０）と、裁頭球体（１１）と、球面軸受（１３）とが、これらの構成部材を酸化させない液体（１８）に浸漬されて構成したことを特徴とする請求項９に記載の２軸傾斜計としたものである。

また、請求項１２に係る発明は、請求項９に記載の２軸傾斜計の全体または、側面外周全体が、フェライトまたは鉄等の非着磁磁性体で形成される磁気遮蔽材ケース（１９）で被われた構成としたことを特徴とする２軸傾斜計としたものである。

また、請求項１３に係る発明は、前記支持柱（１０）の上端に設けた前記永久磁石（１２）における一方の磁極の中心が、２方向ホールＩＣ（１５）に対向して位置した場合の、前記永久磁石（１２）から２方向ホールＩＣ（１５）の方向に出る磁力線が、垂直方向に対して傾斜した磁力線を出す前記永久磁石（１２）が、地球磁気の磁力によって回動されなくなるような磁石間吸引力を発生する永久磁石片（２１）を、前記永久磁石（１２）の側方に取り付けたことを特徴とする請求項９に記載の２軸傾斜計としたものである。

請求項１に係る発明によれば、１個の２軸傾斜計によって、平面に対する前後方向および左右方向の傾斜を計測することができる。また、円錐状やじろべえ（２）の上端に取り付け上面が球面状の永久磁石（１）の球面（１ａ）が、所定間隔で２方向ホールＩＣ（４）に対向しているので、この２軸傾斜計が取り付けられた平面の傾斜を、速やかに、かつ、正確に測定することができる。また、このような２軸傾斜計がコンパクトに、かつ、安価に製造して提供することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、前記円錐状やじろべえ（２）の円錐状底面を有する軸受（２ａ）および支持柱（３）の磨耗がきわめて少なくなり、精度が良くなる。

また、請求項３に係る発明によれば、この発明の２軸傾斜計の構成部材である前記永久磁石（１）と円錐状やじろべえ（２）および支持柱（３）などが、振動および衝撃を受けても、その振動や衝撃のエネルギーが液体（５）によって吸収されると共に、円錐状やじろべえ（２）の円錐状底面有する軸受（２ａ）と支持柱（３）の滑りを良くし、円錐状やじろべえ（２）の揺動が敏感に行われるようになる。

また、請求項４に係る発明によれば、本発明の２軸傾斜計によって方向角度と傾斜角度の信号が得られる。

また、請求項５に係る発明によれば、非着磁磁性体（例えば、フェライト含有材料、鉄
等で、永久磁石として着磁されない磁性体）で構成された磁気遮蔽ケース９で、前記２軸傾斜計の全体または、側面全体を被うことにより、外部磁界の影響を防ぐことができる。

また、請求項６に係る発明によれば、前記円錐状やじろべえ（２）の上端に設けた永久磁石（１）から、これに対向する２方向ホールＩＣ（４）に向かって出る磁力線が、地球磁気に影響されないで、正確に方向角度と傾斜角度を測定することができる。

また、請求項７に係る発明によれば、前記円錐状やじろべえ（２）の上端に設けた永久磁石（１）から、これに対向する２方向ホールＩＣ（４）に向かって出る磁力線が、垂直方向に対して傾斜した磁力線を出す前記永久磁石（１）が、地球磁気の磁力によって回動されなくなり、正確に方向角度と傾斜角度を測定することができる。

また、請求項８に係る発明によれば、前記永久磁石（１）と円錐状やじろべえ（２）および支持柱（３）が浸漬された液体（５）が温度上昇により膨張しても、その膨張が前記シール部材（２２）で吸収されるので、液体の膨張による液漏れがなくなる。

また、請求項９に係る発明によれば、強い振動や衝撃に対しても、故障および精度の狂いもない２軸傾斜計を提供することができる。

また、請求項１０に係る発明によれば、この２軸傾斜計によって方向角度と傾斜角度の信号が得られる。

また、請求項１１に係る発明によれば、この発明の構成部材である前記支持柱（１０）と、裁頭球体（１１）と、球面軸受（１３）とが、これらの構成部材を酸化させない液体（１８）に浸漬されているので、これらの構成部材が振動および衝撃を受けても、その振動や衝撃のエネルギーが液体（１８）によって吸収される。さらに、前記支持柱（１０）の上端部に取り付けた裁頭球体（１１）と、これを揺動自在に支持した球面軸受（１３）との滑りを良くし、前記支持柱（１０）の揺動が敏感に行われるようになる。また、裁頭球体（１１）と球面軸受（１３）の磨耗も少なくすることができる。

また、請求項１２に係る発明によれば、２軸傾斜計の全体が、磁気遮蔽ケース（１９）で被われているので、周囲の磁界の影響を受けないで、平面に対する傾斜を正確に測定することができる。

また、請求項１３に係る発明によれば、前記揺動自在の支持柱（１０）の上端に設けた前記永久磁石（１２）から、これに対向する２方向ホールＩＣ（１５）に向かって出る磁力線が、垂直方向に対して傾斜した場合でも、その傾斜した磁力線を出す前記永久磁石（１２）が、地球磁気の磁力に影響されなくなり、正確に方向角度と傾斜角度を測定することができる。

まず、本発明の２軸傾斜計の第１の実施の形態について、図１〜図４を参照して詳細に説明する。図１の（ａ）はその縦断面図で、（ｂ）は（ａ）図において符号Ａで囲った部分の拡大図、（ｃ）は（ａ）図において符号Ｂで囲った部分の拡大図である。図２は図１の（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。

この２軸傾斜計は、下記のように構成されている。すなわち、図１の（ｂ）の拡大図に示すように、上面の球面１ａに一方の磁極（例えば、Ｓ極）が着磁され、この球面１ａの反対面１ｂに他方の磁極（例えば、Ｎ極）が着磁された球面状の永久磁石１における前記反対面１ｂの中心に、円錐状底面を有する軸受２ａを設けた円錐状やじろべえ２の上端が取り付けられている。

前記円錐状やじろべえ２の円錐状底面を有する軸受２ａが、垂直状に立設した支持柱３の尖端３ａに当接されて、円錐状やじろべえ２が揺動自在に支持され、前記永久磁石１の球面１ａと所定間隔をおいて上方に対向して２方向ホールＩＣ４が固定されている。この２方向ホールＩＣ４は、図１の（ｄ）に示すように、これに作用するＸおよびＹ方向の磁力線に応じた出力電圧が得られるものである。すなわち、この２方向ホールＩＣ４に対する永久磁石１の球面１ａの傾き（すなわち、磁力線の方向）に応じた出力電圧が２方向ホールＩＣ４から得られるように構成されている。

ここで、前記円錐状やじろべえ２は、非磁性体金属（例えば、銅、真鍮、ＳＵＳ３０３）製で、また、前記円錐状底面を有する軸受２ａは、硬質鉱石（例えば、サファイア）、セラミックまたは硬質非磁性体金属（例えば、ＳＵＳ３０３）製である。また、前記支持柱３は、硬質鉱石（例えば、サファイア）、セラミックまたは硬質非磁性体金属（例えば、ＳＵＳ３０３）製であり、この支持柱３の尖端３ａは、半径が小さな球面であり、その球面の半径ＳＲが、例えば、０．１mm以下の針状となっている。また、支持柱３は、その尖端３ａのみが硬質鉱石（例えば、サファイア）、セラミックまたは硬質非磁性体金属（例えば、ＳＵＳ３０３）製であってもよい。

また、前記円錐状やじろべえ２の上端（真上）に取り付けた永久磁石１の、一方の磁極が着磁された球面１ａの頂点が、Ｘ，Ｙ２方向の磁力線を検知する２方向ホールＩＣ４の中心になるように、また、図１の（ｂ）に示すように、合成樹脂または非磁性体製の組立枠体８の球面状天井８ａと前記永久磁石１の球面１ａとの間隔が、例えば、０．２mmであり、また、前記軸受２ａの円錐状底面２ｂの深さが、例えば、０．５mmに設定されている。このように設定し、また、支持柱３におけるの尖端３ａの球面の半径ＳＲが、例えば、０．１mm以下の針状に設定することによって、この２軸傾斜計が振動および衝撃を受けても、前記支持柱３の尖端３ａが前記軸受２ａの円錐状底面２ｂとの嵌合から外れることもなく、嵌合位置が狂うこともない。

また、図１の（ａ）に示すように、この２軸傾斜計の構成部材である前記永久磁石１と円錐状やじろべえ２および支持柱３が、前記構成部材を酸化させない液体５（例えば、オイル）に浸漬されるように、下部の組立枠体８′に液体収容部８ｂが形成されている。

また、この２軸傾斜計の実施の形態は、この２軸傾斜計を水平面に設置した場合において、前記円錐状やじろべえ２の上端に設けた前記永久磁石１の上方の球面１ａ（図１の（ｂ）参照）に着磁された磁極の中心が、２方向ホールＩＣ４の中点に対向して位置した場合の、前記永久磁石１から２方向ホールＩＣ４の方向に出る磁力線が、垂直方向に対して傾斜した場合に、その傾斜した磁力線を出す永久磁石１が、地球磁気の磁力に影響されなくなるような磁石間吸引力を発生する永久磁石片２１を、前記永久磁石１の側方で、組立枠体８の側部に取り付けた構成とする。前記永久磁石片２１は、前記永久磁石１と対向する側が一方の磁極に、その反対側が他方の磁極に着磁されている。

また、前記永久磁石片２１は、図示しないが、前記組立枠体８内に設けてもよく、また、磁気遮蔽ケース９の一部を切り欠いた組立枠体８の側部に設けてもよい。

前記円錐状やじろべえ２の上端の永久磁石１から２方向ホールＩＣ４の方向に出る磁力線が、正確に垂直方向に出るように、前記円錐状やじろべえ２の上端の永久磁石１が組み立てられている場合は、地球磁気の影響を受けない。しかし、それが垂直方向に対して少しでも傾斜している場合には、いわゆる、コンパスの磁針が地球磁気の影響を受けて振れるように、前記円錐状やじろべえ２の上端の永久磁石１が地球磁気の影響を受けて振れる。そこで、前記のように、永久磁石１の側方の組立枠体８の側部に永久磁石片２１を設けることにより、地球磁気の磁力を打ち消すような一定の磁石間吸引力が、前記永久磁石１に作用するので、この永久磁石１と共に、前記円錐状やじろべえ２が前記永久磁石片２１の方向に微細に傾いて固定されるので、地球磁気の影響を受けないようになる。

また、この２軸傾斜計の実施の形態は、前記２軸傾斜計の組立枠体８の構成部材、すなわち、前記円錐状やじろべえ２と、その上端に取り付けた永久磁石１と、円錐状やじろべえ２を支持した支持柱３とを酸化させないオイル等の液体５が充填された液体収容部８ｂと、これと隣接した空気が介在する空気室８ｃとの間に、前記液体５の膨張を吸収し得る、例えば、合成ゴム製の板状のシール部材２２を介在させたものである。この板状のシール部材２２の周縁部には、図１の（ｃ）に示すように、この実施の形態の場合は、下方に突出する突起２２ａが一体に形成され、これが下方の組立枠体における液体収容部８ｂの入口周縁部８ｄの上面に圧接されて、液体のシールが完全に行われている。

このような板状のシール部材２２を設けたことにより、前記液体５が膨張した場合は、この板状のシール部材２２が、図１の（ａ）に示すように、前記空気室８ｃの方向に破線で示すように湾曲して、液体５の膨張が吸収される。

図３は、以上説明した２軸傾斜計の構成部材である２方向ホールＩＣの概略図であり、この２方向ホールＩＣ４に、電源端子、すなわち、＋Ｖ端子とＧＮＤ端子、また、信号の出力端子、すなわち、Ｘ軸アナログ信号の出力端子とＹ軸アナログ信号の出力端子とが設けられている。

図４は、前記２方向ホールＩＣ４を搭載して固定した基板６（図１の（ａ）参照）に、２方向ホールＩＣ４の出力信号を方向角度と傾斜角度に演算処理した出力信号を出すＣＰＵ７を搭載して、これら２方向ホールＩＣ４とＣＰＵ７を接続し、この２軸傾斜計から、方向角度の信号と傾斜角度の信号が得られるようにした概略図である。このＣＰＵ７は、前記２方向ホールＩＣ４の、Ｘ軸アナログ信号の出力端子Ｘに接続されるＡ／Ｄコンバータ７ａと、Ｙ軸アナログ信号の出力端子Ｙに接続されるＡ／Ｄコンバータ７ｂとを備えており、これらのＡ／Ｄコンバータ７ａ，７ｂが演算回路７ｃに接続され、この演算回路７ｃにＤ／Ａコンバータ７ｄ，７ｅが接続されており、このＤ／Ａコンバータ７ｄの出力端子７ｆから方向角度の信号が、また、Ｄ／Ａコンバータ７ｅの出力端子７ｇから傾斜角度の信号が出力されるようになっている。

図５は本発明の２軸傾斜計の動作説明図である。以下、図５に従って、平面に対する傾斜角度の測定を説明する。まず、円錐状やじろべえ２の上端に配設された永久磁石１の球面１ａが、２方向ホールＩＣ４に対して傾斜していないときには（傾斜角度０°）、２方向ホールＩＣ４の出力電圧は２．５Ｖであり、永久磁石１の球面１ａが２方向ホールＩＣ４に対して＋１０度傾斜（図において左方向に傾斜）しているときには、出力電圧は３．５Ｖであり、永久磁石１の球面１ａが２方向ホールＩＣ４に対して＋２０度傾斜しているときには、出力電圧は４．５Ｖである。

一方、永久磁石１の球面１ａが２方向ホールＩＣ４に対して−１０度傾斜（図において右方向に傾斜）しているときには、出力電圧は１．５Ｖであり、永久磁石１の球面１ａが２方向ホールＩＣ４に対して−２０傾斜しているときには、出力電圧は０．５Ｖである。このように、２方向ホールＩＣ４の出力電圧を検出することによって、円錐状やじろべえ２、すなわち、２軸傾斜計が取り付けられている平面の傾斜角度が測定できる。

図６は本発明の２軸傾斜計における第２の実施の形態を示す縦断面である。この２軸傾斜計は下記のように構成されている。すなわち、支持柱１０の上端部に、その中心軸線上に重なるように、裁頭球体１１の中心が取り付けられている。また、前記裁頭球体１１の上面または前記支持柱１０の上端に、球面１２ａが一方の磁極に着磁され、この球面１２ａの反対面が他方の磁極に着磁された永久磁石１２を取り付け、前記支持柱１０の下端部に重錘１４を取り付けている。前記裁頭球体１１が、ボール１３ａを有する球面軸受１３で揺動自在に支持されている。前記永久磁石１２の球面１２ａに所定間隔を置いて上方に対向して２方向ホールＩＣ１５が、基板１６に固定されており、前記２方向ホールＩＣ１５に対する前記永久磁石１２の球面１２ａの傾きに応じた信号出力が、２方向ホールＩＣ１５から得られるように、また、この得られる信号出力を、方向角度および傾斜角度に演算するＣＰＵ１７が基板１６に取り付けられている。

また、前記球面軸受１３は、有底の磁気遮蔽ケース１９の上方部に設けた非磁性体（例えば、合成樹脂など）製の支持部２０に取り付けられており、磁気遮蔽ケース１９の下部に設けた液体収容部１９ａに、この２軸傾斜計の構成部材である前記支持柱１０と、裁頭球体１１と、球面軸受１３および重錘１４とを酸化させないオイル等の液体１８が充填されている。このように、前記構成部材が液体１８に浸漬されているので、これらの構成部材が振動および衝撃を受けても、その振動や衝撃のエネルギーが液体１８によって吸収される。さらに、前記支持柱１０の上端部に取り付けた裁頭球体１１と、これを揺動自在に支持した球面軸受１３との滑りを良くし、前記支持柱１０の揺動が敏感に行われるようになる。また、裁頭球体１１と球面軸受１３の磨耗も少なくすることができる。

また、この２軸傾斜計を水平面に設置した場合において、前記揺動自在の支持柱１０の上端に設けた前記永久磁石１２における磁極の中心が、２方向ホールＩＣの中点に対向して位置した場合の、前記永久磁石１２から２方向ホールＩＣ１５の方向に出る磁力線が、垂直方向に対して傾斜した場合に、その傾斜した磁力線を出す前記永久磁石１２が、地球磁気の磁力に影響されなくなるような磁石間吸引力を発生する永久磁石片２１を、前記永久磁石１２の側方に取り付けたものである。

なお、図１および図６に示す、符号Ｔ_１は電源の＋Ｖ端子、ＧＮＤ端子、Ｔ_２は傾斜信号の出力端子である。この出力端子は、図３および図４に示すような、Ｘ軸アナログ信号の出力端子ＸとＹ軸アナログ信号の出力端子Ｙ、および方向角度の信号の出力端子７ｆと傾斜角度の信号の出力端子７ｇと、合計４本の出力端子を設けておき（図示しない）、この２軸傾斜計を使用する際にこれらの出力端子を選択して使用するようにしてもよい。

また、本発明における２軸傾斜計の感度の調整は次のような手段で行うことができる。
（１）２方向ホールＩＣのプログラミングにより行う。
（２）２方向ホールＩＣと永久磁石との間隔を変えることにより行う。
（３）磁力密度の異なる永久磁石を使用する。
（４）永久磁石の寸法を変える。

（ａ）は本発明における２軸傾斜計の第１の実施の形態の縦断面図で、（ｂ）は（ａ）図のＡで囲んだ部分の拡大図、（ｃ）は（ａ）図のＢで囲んだ部分の拡大図、（ｄ）は２方向ホールＩＣに作用する磁界を示す図である。 図１の（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。 ２軸傾斜計の構成部材である２方向ホールＩＣの概略図である。 ２方向ホールＩＣに、その出力信号を方向角度および傾斜角度に演算するＣＰＵを接続した概略図である。 本発明の２軸傾斜計の動作説明図である。 本発明における２軸傾斜計の第２の実施の形態の縦断面図である。

符号の説明

１ 永久磁石
１ａ 球面
１ｂ 反対面
２ 円錐状やじろべえ
２ａ 軸受
２ｂ 円錐状底面
３ 支持柱
３ａ 尖端
４ ２方向ホールＩＣ
５ 液体
６ 基板
７ ＣＰＵ
７ａ，７ｂ Ａ／Ｄコンバータ
７ｃ 演算回路
７ｄ，７ｅ Ｄ／Ａコンバータ
７ｆ，７ｇ 出力端子
８ 組立枠体
８′ 組立枠体
８ａ 球面状天井
８ｂ 液体収容部
８ｃ 空気室
８ｄ 周縁部
９ 磁気遮蔽ケース
１０ 支持柱
１１ 裁頭球体
１２ 永久磁石
１２ａ 球面
１３ 球面軸受
１３ａ ボール
１４ 重錘
１５ ２方向ホールＩＣ
１６ 基板
１７ ＣＰＵ
１８ 液体
１９ 磁気遮蔽ケース
１９ａ 液体収容部
２０ 支持部
２１ 永久磁石片
２２ シール部材
２２ａ 突起

Claims (13)

1. 上面の球面（１ａ）に一方の磁極が着磁され、この球面（１ａ）の反対面（１ｂ）に他方の磁極が着磁された球面状を有する永久磁石（１）の前記反対面（１ｂ）の中心に、円錐状底面を有する軸受（２ａ）を有する円錐状やじろべえ（２）の上端を取り付け、この円錐状やじろべえ（２）が、前記軸受（２ａ）に支持柱（３）の尖端（３ａ）が当接されて、揺動自在に支持され、前記永久磁石（１）の球面（１ａ）と所定間隔を置いて上方に対向して２方向ホールＩＣ（４）が固定されており、
   前記２方向ホールＩＣ（４）に対する前記永久磁石（１）の球面（１ａ）の傾きに応じた出力電圧が、前記２方向ホールＩＣ（４）から得られるように構成したことを特徴とする２軸傾斜計。
2. 前記円錐状底面を有するの軸受（２ａ）は、硬質鉱石、セラミックまたは硬質非磁性体金属製であり、前記支持柱（３）は、硬質鉱石、セラミックまたは硬質非磁性体金属製であることを特徴とする請求項１に記載の２軸傾斜計。
3. 少なくとも構成部材としての前記永久磁石（１）と前記円錐状やじろべえ（２）および前記支持柱（３）が、２軸傾斜計の組立枠体（８）内に封入された、前記構成部材を酸化させない液体（５）に、浸漬されて構成されたことを特徴とする請求項１に記載の２軸傾斜計。
4. 前記２方向ホールＩＣ（４）を搭載して固定した基板（６）に、２方向ホールＩＣ（４）の出力信号を方向角度と傾斜角度に演算処理した出力信号を出すＣＰＵ（７）を搭載して、これを前記２方向ホールＩＣ（４）に接続したことを特徴とする請求項１に記載の２軸傾斜計。
5. 前記２軸傾斜計の全体または、側面外周全体が、非着磁磁性体で形成される磁気遮蔽材ケース（９）で被われて構成としたことを特徴とする請求項１に記載の２軸傾斜計。
6. 前記円錐状やじろべえ（２）の上端に設けた前記永久磁石（１）の側方に、地球磁気の影響を打ち消すような磁石間吸引力を発生する永久磁石片（２１）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の２軸傾斜計。
7. 前記円錐状やじろべえ（２）の上端に設けた前記永久磁石（１）における一方の磁極の中心が２方向ホールＩＣ（４）に対向して位置した場合の、前記永久磁石（１）から２方向ホールＩＣ（４）の方向に出る磁力線が、垂直方向に対して傾斜した磁力線を出す前記永久磁石（１）が、地球磁気の磁力によって回動されなくなるような磁石間吸引力を発生する永久磁石片（２１）を、前記永久磁石（１）の側方に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の２軸傾斜計。
8. 前記２軸傾斜計の組立枠体（８）の、前記構成部材を酸化させない液体（５）が充填された液体収容部（８ｂ）と、この液体収容部（８ｂ）に隣接した空気が介在する空気室（８ｃ）との間に、液体の温度上昇による膨張を吸収し得る板状のシール部材（２２）を介在させたことを特徴とする請求項３に記載の２軸傾斜計。
9. 支持柱（１０）の上端部に、その中心軸線上に重なるように裁頭球体（１１）の中心が取り付けられ、前記裁頭球体（１１）の上面または前記支持柱（１０）の上端に、球面（１２ａ）が一方の磁極に着磁され、前記球面（１２ａ）の反対面が他方の磁極に着磁された永久磁石（１２）を取り付け、前記裁頭球体（１１）が揺動自在に支持される球面軸受（１３）を設け、前記支持柱（１０）の下端部に重錘（１４）を取り付け、前記永久磁石（１２）の球面（１２ａ）に所定間隔を置いて上方に対向して２方向ホールＩＣ（１５）を固定し、この２方向ホールＩＣ（１５）に対する前記永久磁石（１２）の球面（１２ａ）の傾きに応じた出力が、前記２方向ホールＩＣ（１５）から得られるように構成したことを特徴とする２軸傾斜計。
10. 前記２方向ホールＩＣ（１５）を搭載して固定した基板（１６）に、２方向ホールＩＣ（１５）の出力信号を方向角度と傾斜角度に演算処理した出力信号を出すＣＰＵ（１７）を搭載して、これを前記２方向ホールＩＣ（１５）に接続したことを特徴とする請求項９に記載の２軸傾斜計。
11. 少なくとも構成部材としての前記支持柱（１０）と、裁頭球体（１１）と、球面軸受（１３）とが、これらの構成部材を酸化させない液体（１８）に浸漬されて構成したことを特徴とする請求項９に記載の２軸傾斜計。
12. 請求項９に記載の２軸傾斜計の全体または、側面外周全体が、磁気遮蔽材ケース（１９）で被われて構成としたことを特徴とする２軸傾斜計。
13. 前記支持柱（１０）の上端に設けた前記永久磁石（１２）における一方の磁極の中心が、２方向ホールＩＣ（１５）に対向して位置した場合の、前記永久磁石（１２）から２方向ホールＩＣ（１５）の方向に出る磁力線が、垂直方向に対して傾斜した磁力線を出す前記永久磁石（１２）が、地球磁気の磁力によって回動されなくなるような磁石間吸引力を発生する永久磁石片（２１）を、前記永久磁石（１２）の側方に取り付けたことを特徴とする請求項９に記載の２軸傾斜計。

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