JP3151899B2 - 傾斜検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ある部材または構造体
などが水平状態から一定角度以上傾斜したときに、その
傾斜を検出するための傾斜検出装置に関する。このよう
な傾斜検出装置は、たとえば高所作業車が３°以上傾斜
したとき、または建設作業車が１０°以上傾斜したとき
に警告を発する場合などに使用される。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の傾斜検出装置としては第
３（ａ）図〜第５（ｂ）図に示すものが知られている。
第３図に示す傾斜検出装置は、密封容器０１の中に水銀
０２と端子０３，０４とを封入した水銀スイッチであ
る。この水銀スイッチは第３（ａ）図に示す水平状態で
はオフであるが、第３（ｂ）図に示す左下がりの傾斜状
態では端子０３，０４間を水銀０２が接続してオンにな
る。したがって、左下がりに所定角度以上傾斜した場合
には、それを検出することができる。

【０００３】第４（ａ）図、第４（ｂ）図に示す傾斜検
出装置は、リードスイッチ０５と容器０６内に封入され
た磁性流体０７および磁性流体０７中に浮かんだ磁石０
８とから構成されている。この傾斜検出装置を支持する
部材が水平な状態（第４（ａ）図参照）では、リードス
イッチ０５は磁石０８が接近した状態にあるのでオンで
あるが、傾斜状態（第４（ｂ）図参照）ではリードスイ
ッチ０５は磁石０８が離れた遠方位置にあるのでオフで
ある。第５（ａ）図、第５（ｂ）図に示す傾斜検出装置
は、回動軸０９周りに揺動自在に支持された振子０１０
に所定の形状のスリット０１１を形成し、このスリット
０１１を挟んで発光素子０１２及び受光素子０１３を対
向配置したものである。この第５（ａ）、第５（ｂ）図
に示す傾斜検出装置では、振子０１０が回動軸０９周り
に所定角度以上回転すると受光素子０１３が発光素子０
１２の光を受光しなくなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記第３
（ａ）図、第３（ｂ）図に示した傾斜検出装置は、製品
のバラツキが大きく、一定の傾斜角度で固定する（車体
などに取り付ける）のが難しい。また、一方向の傾斜し
か検出することができず、水銀による公害を引き起こす
おそれがある。

【０００５】また、前記第４（ａ）図、第４（ｂ）図に
示した磁性流体を用いた傾斜検出装置は、リードスイッ
チの感度のバラツキが大きく、リードスイッチがＯＮ、
ＯＦＦする動作タイミングのヒステリシスも大きい。し
たがって、小さな傾斜角度を正確に検出することは困難
である。さらに、磁性流体は温度特性が悪いため温度が
変化するとＯＮ、ＯＦＦのタイミングが変化してしま
う。

【０００６】また、第５（ａ）図、第５（ｂ）図に示す
傾斜検出装置は、振子を支持する回転軸周りの傾斜角度
は検出できるが、回転軸に垂直な軸周りの傾斜は検出す
ることができないという問題点がある。

【０００７】本発明は、これらの問題点を解決するため
に創案されたものであり、全周方向の傾斜角度を精度よ
く検出できる傾斜検出装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ため、本発明の傾斜検出装置は次のような構成を有す
る。即ち、磁性体からなる球体と、前記球体を格納し中
央下部に磁石を固定した容器と、前記容器の中央上部に
固定され、該固定位置から全周方向に、傾斜の大きさに
比例して遠ざかる前記球体の位置により異なる検出信号
を出力する磁気センサを備え、前記容器が任意の方向に
傾斜することにより前記球体の位置が変化し、磁気セン
サからの出力が変化し、これにより本発明の傾斜検出装
置を取り付けた車両等の傾斜が検出される。

【０００９】

【作用】前述の構成を備えた本発明の傾斜検出装置は、
前記容器を建設車両の車体等の構造体に固定して使用さ
れる。水平時、前記球体は前記容器下部の磁石に吸引さ
れ容器の中央にある。前記磁気センサは前記容器の上部
に固定されており、このとき球体との距離は最短であ
る。前記容器が前記車体などとともに傾斜した場合、前
記球体は傾斜方向に転がろうとするが前記磁石により容
器中央に吸引されているため力がつりあう点までしか動
かない。このとき、球体と磁気センサの相対位置関係が
変化し、磁気センサの検出信号が変化する。この検出信
号の変化により、前記容器を固定した車体等の傾斜が検
出される。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を第１図および第２図にて
説明する。第１図は傾斜検出装置が水平な状態である。
内容器２の中央下部には円柱形状の永久磁石３が埋設さ
れ、永久磁石３の下部は鉄製の外容器５に接している。
また、内容器２の中央上部には外容器５の凸部に接して
ホール素子４が固定されている。鉄球１は、内容器２内
を回動自在に収納されている。本実施例は容器５を図示
しない車両等に固定して使用される。

【００１１】次に本実施例の作用について説明する。図
示しない車両等が傾斜すると、第２図のように外容器５
が傾斜し鉄球１が傾斜方向に転がろうとするが、鉄球１
は前記磁石により容器中央に吸引されているため鉄球１
に働く重力と磁気吸引力がつりあう点まで動く。このつ
りあい点は傾斜の大きさに比例して容器中央から遠ざか
る。すると、鉄球１はホール素子４から遠ざかるので、
ホール素子４を通過する磁束の大きさが減少する。ホー
ル素子４の出力電圧はホール素子４を通過する磁束の大
きさに比例するので、ホール素子４の出力電圧が傾斜角
度の増加にともなって検出信号が減少する。

【００１２】なお、本実施例の傾斜検出器をある設定角
度以上傾斜したときにＯＮするような傾斜検出器として
用いる場合、その回路構成としては、ホール素子７の出
力電圧をある設定電圧と比較する比較回路を設け、ホー
ル素子７の出力電圧が設定電圧より小さくなったとき、
比較回路からの出力をＯＮとするように構成すればよ
い。

【００１３】上記実施例では磁気センサとしてホール素
子を用いたが、磁気抵抗素子を用いて、その抵抗の変化
を検出するようにしてもよい。また、鉄球１が急峻な振
動などに敏感に反応し過ぎると困るような用途には、ダ
ンパ効果を持たせるために鉄球１の動く空間にシリコン
オイルなどの流体を満たしておけば良い。

【００１４】また、本実施例では磁石が取り付けられた
外容器と、鉄球が収容された内容器とを備えているが、
容器の構造は本実施例のように二重構造のものに限ら
ず、例えば単一の容器の中央下部に磁石を固定し、上部
に磁気センサを備えたものや、磁石と鉄球の間にすり鉢
状のプレートを設けたものなど、鉄球が保持されればど
の様な形状のものでもよい。また、本実施例では磁気セ
ンサ部分を通過する磁束を集中させるためと、外部から
の磁気のシールドのために外容器を鉄製にしたが、他の
材質にしてもよい。

【００１５】さらに、本実施例では円柱形状の磁石を用
いたが、磁石の水平断面形状を非対称にしたり、磁束の
分布を変化させる磁気制御板を磁石に取り付けることに
より、傾斜方向によってつりあい点を異ならせ、オン・
オフ動作する設定角度を異ならせることもできる。ま
た、磁束の分布を変化させる磁気制御板を磁気センサに
取り付けることにより、同一角度傾斜した場合でも傾斜
方向によって磁気センサを通過する磁束を異ならせ、オ
ン・オフ動作する設定角度を異ならせることもできる。

【００１６】

【効果】本発明の傾斜検出装置は次のような効果を有す
る。 １．リードスイッチなどの接触によるＯＮ，ＯＦＦ動作
がないので、動作が確実で、ヒステリシスも小さい。 ２．１つの磁気センサで全周方向の傾斜を検出できる。 ３．傾斜の検出に磁界の変化を利用しているため、公害
の恐れがなく温度特性も良い。 ４．構造が簡単なため、生産しやすく安価である。 ５．球体と容器との間に軸受けなどの複雑な接合機構を
有していないので、球体がスムーズに動き、ＯＮ，ＯＦ
Ｆ動作タイミングのヒステリシスが少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の傾斜検出装置の一実施例を示し、
（ａ）はその水平状態に於ける縦断面図、（ｂ）は
（ａ）に於けるＡ−Ａ断面図である。

【図２】本発明の傾斜検出装置の一実施例を示し、左方
向に傾斜した状態を示す図である。

【図３】水銀スイッチを用いた従来の傾斜検出装置を表
し、（ａ）はその水平状態における縦断面図、（ｂ）は
その傾斜状態における縦断面図である。

【図４】リードスイッチと磁性流体を用いた従来の傾斜
検出装置を表し、（ａ）はその水平状態における縦断面
図、（ｂ）はθだけ傾斜させたときの縦断面図である。

【図５】振子と発光素子および受光素子を用いた従来の
傾斜検出装置を表し、（ａ）はその正面図、（ｂ）はそ
の側面図である。

【符号の説明】

１：鉄球 ２：内容器 ３：永久磁石 ４：ホール素子 ５：外容器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体からなる球体と、前記球体を格納
   し中央下部に磁石を固定した容器と、前記容器の中央上
   部に固定され、該固定位置から全周方向に、傾斜の大き
   さに比例して遠ざかる前記球体の位置により異なる検出
   信号を出力する磁気センサを備えたことを特徴とする傾
   斜検出装置。