JP3211153B2 - 傾斜角度検出センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機器が所定角度傾
斜したことを検出する傾斜角度検出センサに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種機器が正規の姿勢より所定角
度以上傾斜したことを検知すること等のために傾斜角度
検出センサが使用されている。

【０００３】そして従来の傾斜角度検出センサとして
は、例えば以下のような構造のものがあった。

【０００４】ケース内に発光素子と受光素子を対向し
て設置し、両者間を遮る遮光体をケースの天井から吊り
下げ、ケースが所定角度以上傾斜した際に遮光体がケー
ス内を相対的に移動することで発光素子からの光を受光
素子が受光してケースが傾いたことを検出する構造のも
の。

【０００５】ケース内に反射鏡を吊り下げてケースが
水平なときはケース内に設置した発光素子から発射した
光が前記反射鏡で反射後に受光素子に入射するようにし
ておき、ケースが傾いた際はケース内における反射鏡の
位置が相対的に移動することで反射鏡による反射光が受
光素子に入射しなくなってケースが傾いたことを検出す
る構造のもの。

【０００６】底面がすり鉢状のケース内に球体を収納
し、ケースが正規の姿勢にあるときは球体がすり鉢の最
も深い部分に移動し、ケースが傾いた場合は球体が前記
位置を離れることを利用してケースの傾きを検出するも
の。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の傾斜角度検出センサには、以下のような問題点があっ
た。

【０００８】何れの従来例もケース内に吊り下げた遮
光体や反射鏡や球体がケース内を重力の方向に自由に動
くので、例えば検出したい傾斜角度が９０°を越えるよ
うな角度である場合は、遮光体や反射鏡や球体がケース
に当ったり、遮光体や反射鏡を吊っている糸がたるんだ
りしてしまうためその検出が不可能であった。

【０００９】何れの従来例もケース内に吊り下げた遮
光体や反射鏡や球体がケース内を重力の方向に自由に動
くので、ケースを１８０°に近い角度（即ち天地逆に）
傾斜させたような場合に、遮光体や反射鏡や球体がケー
スの天井面に当ってしまい、音や振動が発生してしま
う。

【００１０】ケースを前方向に傾斜したときに検出し
たい傾斜角度と、後方向に傾斜したときに検出したい傾
斜角度とが相違する場合、上記何れの従来例においても
これに対応できなかった。

【００１１】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、検出したい傾斜角度がどのような角度
であってもこれを正確に検出でき、音や振動が発生する
こともなく、さらに検出したい傾斜角度が前方向と後方
向で異なる場合であってもこれに容易に対応できる傾斜
角度検出センサを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、回転支持軸を突出してなる取付部材と、前
記回転支持軸を回転自在に挿入する貫通孔を設けた軸部
と軸部の外周に所定形状の反射部を設けてなる回転部材
と、回転部材の反射部に反射させることで光の送受信を
行なう位置に設置されるか或いは反射部の回転面を挾ん
だ両側間で光の送受信を行なう位置に設置される光セン
サとを具備し、回転部材の反射部にて光センサの送受信
を可又は不可にすることで傾斜角度を検出し、更に前記
回転部材の軸部と前記取付部材の回転支持軸を、回転支
持軸を軸部の貫通孔に挿入した際に回転支持軸と軸部間
が回転支持軸の上端近傍と下端近傍において係合するこ
とでその間に空間を設ける形状に構成して傾斜角度検出
センサを構成した。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に
かかる傾斜角度検出センサの分解斜視図である。同図に
示すようにこの傾斜角度検出センサは、ケース（取付部
材）１０内に錘３０を取り付けた回転部材２０を回転自
在に収納すると共に、ケース１０の開口１１を塞ぐよう
にフレキシブル基板４０と取付板６０を取り付けて構成
されている。以下各構成部品について説明する。

【００１４】ケース１０は、一方に開口１１を設けた箱
型に形成されており、その中央から回転支持軸１３を突
出し、またその周囲４か所（図では３か所示す）には係
止用小突起１５を設けて構成されている。このケース１
０はモールド樹脂の一体成型品であり、その色彩は光が
反射しにくい色彩、例えば黒色となっている。

【００１５】回転部材２０は、軸状であってその中央に
前記回転支持軸１３を回転自在に挿入する貫通孔２３を
設けた軸部２１と、軸部２１の外周に平板状且つ扇状に
広がる反射部２５とを設けて構成されている。反射部２
５の一方の面（図では裏面側）は平面状の反射面２７と
なっており、また反射面２７でない側の面には２つの錘
ガイド用のガイド板２８，２８と１本の錘固定用の小突
起２９とが設けられている。この回転部材２０はモール
ド樹脂の一体成型品であり、その色彩は光が反射し易い
色彩、例えば白色となっている。

【００１６】錘３０は金属製の平板であって、前記小突
起２９を挿入する貫通孔３１を設けて構成されている。

【００１７】フレキシブル基板４０は略矩形状であっ
て、その中央に円形孔４１を設け、またその周囲４か所
に小孔４３を設け、さらに円形孔４１の近傍に発光部４
５１と受光部４５３とを具備するフォトインタラプタ４
５を取り付けて構成されている。フォトインタラプタ４
５の各端子はフレキシブル基板４０上に印刷された回路
パターン５１に接続されている。フレキシブル基板４０
には各回路パターン５１を外部に引き出す引出部４７が
設けられている。

【００１８】取付板６０は矩形状の合成樹脂板であり、
その中央に支持孔６１を設けると共にその周囲４か所に
小孔６３を設けて構成されている。

【００１９】次にこの傾斜角度検出センサを組み立てる
には、まず回転部材２０の小突起２９を錘３０の貫通孔
３１に挿入してその先端を熱カシメすることで固定す
る。その際、錘３０は両ガイド板２８，２８間に挿入さ
れるので回転することはない。

【００２０】次にケース１０の内部に前記回転部材２０
を収納するが、その際ケース１０の回転支持軸１３を回
転部材２０の貫通孔２３に回転自在に挿入する。

【００２１】次にケース１０の開口１１を塞ぐようにフ
レキシブル基板４０と取付板６０を取り付ける。その
際、ケース１０の回転支持軸１３をフレキシブル基板４
０の円形孔４１を介して取付板６０の支持孔６１内に挿
入し、またケース１０の４つの係止用小突起１５をフレ
キシブル基板４０の小孔４３を介して取付板６０の小孔
６３に貫通し、係止用小突起１５の先端を熱カシメすれ
ば、この傾斜角度検出センサの組立が完了する。

【００２２】図２は組み立てた傾斜角度検出センサを示
す図であり、同図（ａ）は側断面図、同図（ｂ）は左側
面概略図である。なお図２（ｂ）においては取付板６０
とフレキシブル基板４０を除いた状態を示している（但
しフォトインタラプタ４５は記載）。

【００２３】同図（ａ）に示すように、回転部材２０の
軸部２１はケース１０の回転支持軸１３に回転自在に取
り付けられているが、該軸部２１と回転支持軸１３間は
その上端ａ近傍と下端ｂ近傍のみにおいて係合してお
り、その間は空間ｃが設けられている。

【００２４】これは軸部２１と回転支持軸１３の摺接面
積を小さくして、軸部２１の回転時の摩擦抵抗を小さく
するためである。

【００２５】図３は傾斜角度検出センサの動作説明図で
ある。即ち同図（ａ）は傾斜角度検出センサが正規の姿
勢である場合を示し、同図（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ），（ｆ）はそれぞれ前方に６５°，９０°，１８
０°，１９０°，２７０°回転・傾斜した場合を示して
いる。

【００２６】同図（ａ）に示すように傾斜角度検出セン
サが正規の姿勢にある場合（これは図２に示す姿勢と同
じ）は、フォトインタラプタ４５の面前に反射部２５が
位置していないので、発光部４５１から発射された光は
反射されず、受光部４５３に入射されない。従ってフォ
トインタラプタ４５はオフである。

【００２７】次に同図（ｂ）に示すように傾斜角度検出
センサを前方（左方向）に回転・傾斜していけば、回転
部材２０に取り付けた錘３０は重力によって鉛直下方に
向かうので、ケース１０に対して相対的に回転し、その
結果６５°まで傾けたときに、フォトインタラプタ４５
の面前に反射部２５が回転してきて、発光部４５１から
発射された光が反射面２７で反射されて受光部４５３に
入射され、フォトインタラプタ４５はオンとなる。

【００２８】さらに同図（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示す
ように、傾斜角度検出センサを前方に９０°→１８０°
→１９０°と回転していっても、その間常にフォトイン
タラプタ４５の面前に反射部２５が位置しているので、
フォトインタラプタ４５はオン状態を持続する。

【００２９】そして傾斜角度検出センサの回転角度が１
９０°を越えると、フォトインタラプタ４５の面前から
反射部２５がなくなって、発光部４５１から発射された
光を受光部４５３が受光できなくなるので、フォトイン
タラプタ４５はオフとなる。

【００３０】つまりこの実施形態に用いた傾斜角度検出
センサの場合、正規の位置から３６０°回転する内の０
°〜６５°及び１９０°〜３６０°の範囲ではフォトイ
ンタラプタ４５はオフとなり、６５°〜１９０°の範囲
ではオンとなる。この傾斜角度検出センサによれば、３
６０°全ての範囲の傾斜角度が検出できる。

【００３１】以上本発明の一実施形態を詳細に説明した
が本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例
えば以下のような種々の変形が可能である。 上記実施形態では光センサとしてフォトインタラプタ
４５を用いたが、その代りに例えば発光素子と受光素子
を、回転部材２０の反射部２５の回転面を挾んでその両
側にそれぞれ設置し、両者の間に反射部２５がある場合
は受光素子が光を受光できないように構成するなど、他
の種々の光センサを用いることもできる。

【００３２】反射部２５の形状を種々変更すること
で、種々の傾斜角度を検出できることは言うまでもな
い。なお反射部２５は回転部材２０に複数箇所設けても
良く、一方光センサも複数個設けても良く、このように
構成すれば多数の傾斜角度の検出ができる。

【００３３】回転部材２０は必ずしもケース１０で覆
う必要はなく、要は回転部材２０を回転自在に取り付け
ることができるものであれば他の取付部材であっても良
い。

【００３４】回転部材２０自体の重さで回転できるよ
うな場合は、錘３０は必ずしも必要ない。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば以下のような優れた効果を有する。 回転自在に取り付けた回転部材の位置を光センサにて
検出するように構成したので、検出したい傾斜角度が０
〜３６０°の内のどのような角度であってもこれに容易
且つ正確に対応できる。

【００３６】また測定したい傾斜角度が前方向と後方
向で異なる場合でもこれに容易に対応できる。さらに測
定したい傾斜角度が多数ある場合でも、光センサの数を
増やしたり、反射部の数や形状を変更するだけでこれに
容易に対応できる。

【００３７】従来のように遮光体をケース内に吊り下
げるような構造ではないので、これを天地逆にしたよう
な場合でも音や振動の発生する恐れがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる傾斜角度検出セン
サの分解斜視図である。

【図２】傾斜角度検出センサを示す図であり、同図
（ａ）は側断面図、同図（ｂ）は左側面概略図である。

【図３】傾斜角度検出センサの動作説明図である。

【符号の説明】

１０ ケース（取付部材） １３ 回転支持軸 ２０ 回転部材 ２５ 反射部 ３０ 錘 ４０ フレキシブル基板 ４５ フォトインタラプタ（光センサ） ６０ 取付板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−47610（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−75907（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−18610（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−103210（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−85907（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01C 9/00 - 9/36 G01D 5/00 - 5/62

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転支持軸を突出してなる取付部材と、前記回転支持軸を回転自在に挿入する貫通孔を設けた軸
   部と軸部の外周に所定形状の反射部を設けてなる回転部
   材と、 回転部材の反射部に反射させることで光の送受信を行な
   う位置に設置されるか或いは反射部の回転面を挾んだ両
   側間で光の送受信を行なう位置に設置される光センサと
   を具備し、 回転部材の反射部にて光センサの送受信を可又は不可に
   することで傾斜角度を検出し、 更に前記回転部材の軸部と前記取付部材の回転支持軸
   は、回転支持軸を軸部の貫通孔に挿入した際に回転支持
   軸と軸部間が回転支持軸の上端近傍と下端近傍において
   係合することでその間に空間を設ける形状に構成した こ
   とを特徴とする傾斜角度検出センサ。