JP2010282812A - 傾斜センサー - Google Patents

Abstract

【課題】小さな振動や衝撃が加わっただけでも、ボール接点方式センサーの姿勢変化に対
する傾斜角度の変化として検出してしまうという課題がある。
【解決手段】１８０°未満の所定の角度を有する第１電極としての電極７と、 １８０°
未満の所定の角度を有し、所定の角度Ｒ１，Ｒ２が第１電極７に対向するように第１電極
７に非接触で配置される第２電極としての電極８と、電極７と電極８を支持する支持部２
と、支持部２の姿勢の変化に対する傾斜角度の変化によって、電極７と電極８で囲まれる
空間領域Ｓ１を移動し、電極７および電極８に接触したり、離れたりする導電性移動体と
しての円柱９を備える傾斜センサー１を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動、傾斜角度を検出する傾斜センサーに関する。

静電容量方式、ピエゾ抵抗式などの加速度センサーや、ボール接点方式の傾斜センサー
などを装置に備え、装置に対する振動を検出したり、装置の水平方向に対する傾斜角度を
検出することなどが行われている。ボール接点方式の傾斜センサーは低消費電力で使用で
きる。例えば、特許文献１では、一対の容器状電極間に導電球を設けたボール接点方式の
傾斜センサーを用いて、導電球と一対の電極とが接触状態であるか非接触状態であるかを
検出することによって、振動や傾斜角度を検出する方法が提案されている。

特開２００２−３６５０５０号公報

しかしながら、導電球と一対の電極とが接触状態または非接触状態で、ボール接点方式
センサーの姿勢が水平状態にあるとき、ボール接点方式センサーに、小さな振動や衝撃が
加わっただけでも、導電球が移動してしまう場合がある。そのため、ボール接点方式セン
サーは、接触状態または非接触状態を保持できない場合がある。従って、小さな振動や衝
撃が加わっただけでも、ボール接点方式センサーの姿勢変化に対する傾斜角度の変化とし
て検出してしまうという課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］１８０°未満の所定の角度を有する第１電極と、 １８０°未満の所定の
角度を有し、該所定の角度が前記第１電極に対向するように前記第１電極に非接触で配置
される第２電極と、前記第１電極と前記第２の電極を支持する支持部と、前記支持部の姿
勢の変化に対する傾斜角度の変化によって、前記第１電極と前記第２電極で囲まれる空間
領域を移動し、前記第１電極および前記第２電極に接触したり、離れたりする導電性移動
体と、を備えたことを特徴とする傾斜センサー。

この構成によれば、１８０°未満の所定の角度を有する第１電極と、 １８０°未満の
所定の角度を有し、該所定の角度が前記第１電極に対向するように前記第１電極に非接触
で配置される第２電極とを備える。これにより、導電性移動体は、一対の電極で囲まれた
断面が略四角形状の空間領域における一つの角部に保持される。そのため、傾斜センサー
が、小さな振動や衝撃を受けても、振動や衝撃を受ける前の接触状態または非接触状態が
保持される可能性が高い。

［適用例２］前記導電性移動体における断面形状は円であり、前記円の外周が前記第１
電極および前記第２電極に接触したり、離れたりすることを特徴とする傾斜センサー。

この構成によれば、導電性移動体における断面形状は円である。これにより、Ｖ字形状
を有する電極の面を転がることができるので、導電性移動体は、容易に移動することがで
きる。

［適用例３］前記導電性移動体は、円柱であることを特徴とする上記傾斜センサー。
これにより、Ｖ字形状を有する電極の面を転がることができるので、導電性移動体は、
容易に移動することができる。

［適用例４］前記空間領域は、底面が結合された二つの多角錐から形成され、前記導電
性移動体は、球であることを特徴とする上記傾斜センサー。
これにより、導電性移動体は、底面が結合された二つの多角錐から形成された空間領域
における一つの角部に保持される。そのため、傾斜センサーが、小さな振動や衝撃を受け
ても、振動や衝撃を受ける前の接触状態または非接触状態が保持される可能性が高い。ま
た、導電性移動体が球であることから、Ｖ字形状を有する電極の面を転がることができる
ので、導電性移動体は、容易に移動することができる。

実施例１における傾斜センサーの外観斜視図。 実施例１の傾斜センサーから蓋部を取り除いた状態での外観斜視図。 実施例１の傾斜センサーから支持部を取り除いた状態での外観斜視図。 （ａ）は、電極の開口部が、水平方向に対向する姿勢にあるときの傾斜センサーの断面図、（ｂ）は、電極の開口部が、水平方向に対向する姿勢にあるときの回路図。 （ａ）は、電極の開口部が、重力方向に対向する姿勢にあるときの傾斜センサーの断面図、（ｂ）は、電極の開口部が、重力方向に対向する姿勢にあるときの回路図。 （ａ）は、比較のための傾斜センサーが、水平方向に対向する姿勢にあるときの断面図、（ｂ）は、比較のための傾斜センサーが、重力方向に対向する姿勢にあるときの断面図。 実施例２における傾斜センサーの外観斜視図。 （ａ）は、実施例２の傾斜センサーから支持部を取り除いた状態での外観斜視図、（ｂ）は、図７の破線に示す位置での断面図。 実施例３の傾斜センサーにおける電極と端子の外観斜視図。

（実施例１）
以下、実施例１について図面に従って説明する。図１は、本実施例における傾斜センサ
ー１の外観斜視図である。傾斜センサー１は、プラスティックなどの絶縁体である支持部
２が備えられる。支持部２には、導電性を有する端子５，６が備えられる。支持部２は、
プラスティックなどの絶縁体である蓋部３，４が備えられる。

図２は、図１の傾斜センサー１から蓋部３，４を取り除いた状態での外観斜視図である
。支持部２の内部には、導電性を有し、対向する第１の電極としての電極７，第２の電極
としての電極８が備えられる。一対の電極７，８が対向する側には、空間領域Ｓ１が形成
される。

空間領域Ｓ１には、導電性を有する導電性移動体としての円柱９が備えられる。円柱９
は、水平方向Ｄ３および重力方向Ｄ４によって形成される面内における傾斜センサー１の
姿勢の変化に対する傾斜角度の変化によって、空間領域Ｓ１内を移動する。円柱９は、銅
などの金属の導電性を有する部材で一体的に形成されてもよいし、表面を金メッキするこ
とによって導電性を有するようにしてもよい。

図１の蓋部３，４を支持部２に備えることにより、円柱９が空間領域Ｓ１から飛び出す
ことが防止される。

図３は、図２に示す傾斜センサー１から支持部２を取り除いた状態での外観斜視図であ
る。方向Ｄ１から見ると、電極７，８は、１８０°未満の所定の角度Ｒ１，Ｒ２をそれぞ
れ有するＶ字形状である。電極７，８は、Ｖ字形状の谷側、すなわち開口部を互いに向き
合わせた配置で支持部２に備えられる。また、Ｖ字形状を有する電極７，８を対向するこ
とにより、方向Ｄ１から見ると、電極７，８は略四角形状に配置される。

電極７，８は、支持部２に金メッキすることにより形成される。図３に示すような形状
で、金属などの導電性を有する板状の部材を図２の支持部２に備えるようにしてもよい。

電極７，８は、所定間隔の隙間Ｇ１を設けて備えられ、非接触で対向する。端子５，６
は、電極７，８に、それぞれ接続される。なお、所定間隔とは、導電性移動体が電極７，
８によって形成される角部に保持される際に，導電性移動体が電極７および８に接触する
ことが可能な間隔である。

図４（ａ）は、電極７，８の開口部が、水平方向Ｄ３に対向する姿勢にあるときの傾斜
センサー１の断面図である。図４（ａ）は、図２の方向Ｄ１から見た図で、図２の破線Ａ
に示す位置での断面図である。図４（ａ）に示すように、電極７，８は、断面形状がＶ字
形状の開口部を水平方向Ｄ３に対向させて、略四角形状に配置される。そのため、電極７
，８の開口部が、水平方向Ｄ３に対向する姿勢にあるとき、円柱９は、略四角形状におけ
る、重力方向の最下部の角部に保持される。従って、電極７，８の開口部が、水平方向Ｄ
３に対向する姿勢にあるとき、円柱９は、電極７，８の両方に接触する接触状態となり、
端子５，６は導通状態となる。

図４（ｂ）は、傾斜センサー１が、電極７，８の開口部が、水平方向Ｄ３に対向する姿
勢にあるときの回路図である。 図４（ｂ）の回路１０には、直流電源１２、回路１０に
流れる電流を検出する検出部１３、端子５，６が接続されたスイッチング部として機能す
る傾斜センサー１が備えられる。傾斜センサー１が図４（ａ）の姿勢にあるとき、端子５
，６は導通状態であるので、図４（ｂ）のスイッチ１１は閉じた状態にあり、回路１０に
は電流が流れる。

傾斜センサー１が、図４（ａ）の姿勢から図面右側または左側に傾いて傾斜角度が変化
すると、円柱９は、電極７または電極８の開口部に移動し、端子５と端子６とは非導通状
態になる。従って、端子５と端子６とが導通状態から非導通状態に変化することにより、
傾斜センサー１が、図４（ａ）の姿勢から図面右側または左側に傾斜したことを検出でき
る。

図５（ａ）は、電極７，８の開口部が、重力方向Ｄ４に対向する姿勢にあるときの傾斜
センサー１の断面図である。図５（ａ）に示すように、電極７，８の開口部が、重力方向
Ｄ４に対向する姿勢にあるとき、円柱９は、略四角形状における、重力方向の最下部の角
部に保持される。すなわち、円柱９は、電極８のＶ字形状をした開口部に保持される。従
って、電極７，８の開口部が、重力方向Ｄ４に対向する姿勢にあるとき、円柱９は、電極
７，８の両方に接触しない非接触状態となり、端子５，６は非導通状態となる。

図５（ｂ）は、電極７，８の開口部が、重力方向Ｄ４に対向する姿勢にあるときの回路
図である。図５（ｂ）の回路１０には、図４（ｂ）の回路と同様に、直流電源１２、回路
１０に流れる電流を検出する検出部１３、スイッチング部として機能する傾斜センサー１
が備えられる。傾斜センサー１が図５（ａ）の姿勢にあるとき、端子５，６は非導通状態
であるので、図５（ｂ）のスイッチ１１は開いた状態にあり、回路１０には電流が流れな
い。

傾斜センサー１が、図５（ａ）の姿勢から図面右側または左側に傾いて傾斜角度が変化
すると、円柱９は、電極７または電極８の開口部に移動し、端子５と端子６とは導通状態
になる。従って、端子５と端子６とが非導通状態から導通状態に変化することにより、傾
斜センサー１が、図５（ａ）の姿勢から図面右側または左側に傾斜したことを検出できる
。

ここで、比較のため、Ｖ字形状を有しない電極が備えられたセンサーを用いて説明する
。図６（ａ）は、比較のための傾斜センサー５０が、水平方向Ｄ３に対向する姿勢にある
ときの断面図である。傾斜センサー５０には、断面が円弧を形成する電極５１，５２から
形成され、円弧の開口部が水平方向Ｄ３の方向に向き合うようにして備えられる。従って
、傾斜センサー５０の支持部５６には、円筒状の空間領域Ｓ２が形成される。円柱５３は
、空間領域Ｓ２を移動することができる。

傾斜センサー５０は、図面左右方向からの小さな振動や衝撃を受けると、円柱５３は、
図面左右方向に転がり、図６（ａ）に示すように、電極５１，５２の両方に接触した状態
を保持することができない場合が多い。そのため、小さな振動や衝撃を受けただけで、電
極５１，５２は非導通状態となってしまう。従って、例えば、電極５１，５２の導通状態
の変化によって動作するアラーム（不図示）を備えた場合、小さな振動や衝撃を受けただ
けで、アラームが動作してしまう場合がある。

図６（ｂ）は、比較のための傾斜センサー５０が、重力方向Ｄ４に対向する姿勢にある
ときの断面図である。傾斜センサー５０は、図面左右方向からの小さな振動や衝撃を受け
ると、円柱５３は、図面左右方向に転がり、図６（ｂ）に示すように、電極５１，５２の
両方に接触した状態になってしまう場合が多い。そのため、小さな振動や衝撃を受けただ
けで、電極５１，５２は導通状態となってしまう。従って、例えば、電極５１，５２の導
通状態の変化によって動作するアラーム（不図示）を備えた場合、小さな振動や衝撃を受
けただけで、アラームが動作してしまう場合がある。

一方、傾斜センサー１は、図４（ａ）に示す傾斜センサー１の姿勢で、図面左右方向か
らの小さな振動や衝撃を受けても、略四角形状の角部に保持されるので、円柱９によって
、電極７，８の両方に接触した状態が保持される可能性が高い。また、傾斜センサー１は
、図５（ａ）に示す傾斜センサー１の姿勢で、図面左右方向からの小さな振動や衝撃を受
けても、略四角形状の角部に保持されるので、円柱９は、電極７，８の両方に接触しない
非接触状態が保持される可能性が高い。従って、例えば、電極５１，５２の導通状態の変
化によって動作するアラーム（不図示）を備えた場合、小さな振動や衝撃を受けただけで
、アラームが動作してしまうことを抑制することができる。

以上、本実施例で説明した傾斜センサー１は、１８０°未満の所定の角度を有する第１
電極としての電極７と、 １８０°未満の所定の角度を有し、所定の角度Ｒ１，Ｒ２が第
１電極７に対向するように第１電極７に非接触で配置される第２電極としての電極８と、
電極７と電極８を支持する支持部２と、支持部２の姿勢の変化に対する傾斜角度の変化に
よって、電極７と電極８で囲まれる空間領域Ｓ１を移動し、電極７および電極８に接触し
たり、離れたりする導電性移動体としての円柱９を備える。

この構成によれば、導電性移動体としての円柱９は、一対の電極７，８で囲まれた断面
が略四角形状の空間領域Ｓ１における一つの角部に保持される。そのため、傾斜センサー
１が小さな振動や衝撃を受けても、円柱９と一対の電極７，８とは、小さな振動や衝撃を
受ける前の接触状態または非接触状態が保持される可能性が高い。

また、傾斜センサー１は、円柱９における断面形状は円であり、円の外周が一対の電極
７，８に接触したり、離れたりする。

この構成によれば、Ｖ字形状を有する電極７，８の面を転がることができるので、円柱
９は、容易に移動することができる。

また、円柱９が、略四角形状における角部に保持されるので、傾斜センサー１の姿勢の
変化に対して傾斜角度が変化したとき、円柱９が一つの角部から、重力方向Ｄ４における
下方の他の角部に向かって移動を開始してから、円柱９が静止するまでの時間を短縮する
ことができる。従って、傾斜センサー１における検出時間を短縮することができる。

（実施例２）
実施例２では、空間領域が、底面が結合された二つの多角錐から形成されるセンサーに
ついて説明する。図７は、本実施例における傾斜センサー２０の外観斜視図である。図７
に示すように、傾斜センサー２０の支持部２１の内部には、頂点Ｐ１〜Ｐ５で示す四角錐
と頂点Ｐ２〜Ｐ６で示す四角錐の底面（頂点Ｐ２〜Ｐ５で囲まれる面）を共通として固定
する空間領域Ｓ２が形成される。

空間領域Ｓ２には、導電性移動体としての球２４が備えられ、球２４は、空間領域Ｓ２
の内部を移動することができる。傾斜センサー２０には、端子２２，２３が備えられる。

図８（ａ）は、図７の傾斜センサー２０から支持部２１を取り除いた状態での外観斜視
図である。第１の電極としての電極２５は、斜線で示すように、空間領域Ｓ２における位
置Ｐ７，Ｐ８、頂点Ｐ２，Ｐ３で囲まれる面と、位置Ｐ１１，Ｐ１２、頂点Ｐ２，Ｐ３で
囲まれる面とで形成される。

同様に、第２の電極としての電極２６は、斜線で示すように、空間領域Ｓ２における位
置Ｐ９，Ｐ１０、頂点Ｐ４，Ｐ５で囲まれる面と、位置Ｐ１３，Ｐ１４、頂点Ｐ４，Ｐ５
で囲まれる面とで形成される。端子２２は、電極２６と接続され、端子２３は、電極２５
と接続される。

電極２５，２６は、支持部２１に金メッキすることにより形成される。図８（ａ）に示
すような形状で、金属などの導電性を有する板状の部材を図７の支持部２１に備えるよう
にしてもよい。

本実施例では、空間領域Ｓ２を形成する面のうち、電極２５，２６以外の面は、支持部
２１の面で形成される。

図８（ｂ）は、図８（ａ）を方向Ｄ２から見た図で、図７の破線Ｂに示す位置での断面
図である。図８（ｂ）に示すように、電極２５，２６は、断面がそれぞれＶ字形状を有し
、Ｖ字形状の谷部、すなわちＶ字形状の開口部を互いに向き合わせて、非接触で配置され
る。

図７、図８（ａ）、（ｂ）の傾斜センサー２０の姿勢にあるとき、図４（ａ）、（ｂ）
を用いて実施例１で説明したように、球２４は、電極２５，２６の両方に接触し、端子２
２と端子２３は導通状態となる。

図７、図８（ａ）、（ｂ）の傾斜センサー２０を時計回りに９０度回転させた姿勢にあ
るとき、図５（ａ）、（ｂ）を用いて実施例１で説明したように、球２４は、電極２５，
２６の両方に接触しない状態となり、端子２２と端子２３は非導通状態となる。

以上、本実施例の傾斜センサー２０は、空間領域Ｓ２が、底面が結合された二つの多角
錐から形成され、導電性移動体は球２４である。これにより、底面が結合された二つの多
角錐における内側の面を転がることができるので、球２４は容易に移動することができる
。

また、底面が結合された二つの多角錐で形成された空間領域Ｓ２における一つの角部に
保持される。そのため、球２４と一対の電極２５，２６とが接触状態にあるとき、水平方
向の小さな振動や衝撃を受けても、球２４と一対の電極２５，２６との接触状態が保持さ
れる。

（実施例３）
図９は、本実施例の傾斜センサー２０ａにおける第１の電極としての電極２５ａ，第２
の電極としての２６ａと端子２２，２３の外観斜視図である。本実施例の傾斜センサー２
０ａは、実施例２で説明した傾斜センサー２０の空間領域Ｓ２を、電極２５ａ，２６ａで
形成する。 図９に示すように、傾斜センサー２０ａにおける電極２５ａ，２６ａは、図
面左右方向の面と図面正面側と背面側にも形成され、非接触で備えられる。

このようにすることにより、球２４と電極２５ａ，２６ａにおける、図面左右方向と図
面正面と背面方向における接触状態を検出することができる。

１，２０，２０ａ…傾斜センサー、２，２１…支持部、７，８，２５，２５ａ，２６，
２６ａ…電極、９…円柱、２４…球、Ｐ１〜Ｐ６…底面が結合された二つの四角錐の頂点
、Ｓ１，Ｓ２…空間領域。

Claims (4)

1. １８０°未満の所定の角度を有する第１電極と、 １８０°未満の所定の角度を有し、
   該所定の角度が前記第１電極に対向するように前記第１電極に非接触で配置される第２電
   極と、
   前記第１電極と前記第２の電極を支持する支持部と、
   前記支持部の姿勢の変化に対する傾斜角度の変化によって、前記第１電極と前記第２電
   極で囲まれる空間領域を移動し、前記第１電極および前記第２電極に接触したり、離れた
   りする導電性移動体と、を備えたことを特徴とする傾斜センサー。
2. 請求項１に記載の傾斜センサーであって、
   前記導電性移動体における断面形状は円であり、前記円の外周が前記第１電極および前
   記第２電極に接触したり、離れたりすることを特徴とする傾斜センサー。
3. 請求項２に記載の傾斜センサーであって、
   前記導電性移動体は、円柱であることを特徴とする傾斜センサー。
4. 請求項２に記載の傾斜センサーであって、
   前記空間領域は、底面が結合された二つの多角錐から形成され、前記導電性移動体は、
   球であることを特徴とする傾斜センサー。

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