JP4005561B2 - Fall detection device - Google Patents

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Description

技術分野
この発明は、保護対象機器の落下を検出して保護装置を動作させるなど適切な処理を行なうための落下検出装置に関する。
背景技術
従来の落下検出用のセンサーとしては、検出する加速度変化が1G以下と小さいことなどから、入力に対する分解能の高い半導体式3軸加速度センサーが多く使用されている。
前記加速度センサーからの信号出力は増幅回路で増幅され、A/Dコンバータで処理された後に判定回路で判定される。
【0001】
このように半導体式3軸加速度センサーからの信号を信号処理回路100で処理する事によって、保護対象機器などの位置変化や移動方向・移動速度などを割り出すことができる。そして、その結果から所定値以上の距離を落下していると判断された場合には、保護装置が起動するように構成されていた。
【0002】
しかし、前記半導体式3軸加速度センサーは精度が高く高価である。さらに、センサー出力を処理するための増幅回路やA/Dコンバータを3軸それぞれに対して一つずつ設ける必要があり、信号処理回路全体も高価になる。そのため、落下検出装置全体が高価になることは避けられない。また、信号処理回路の消費電力も大きいため、電源として電池を使用して携帯用に構成する場合等、直接、商用電源から電力を得られない場合には、使用可能時間が短くなる。このため、頻繁な充電や電池交換が必要になるという問題がある。
【0003】
また、半導体センサーは衝撃による過大な加速度に対して弱く、慎重な取扱いを必要とする。そのため携帯可能な装置に採用した場合には、例えば落下時の衝撃でセンサー出力がオフセットしたり、センサー自体が破壊されたりするという問題があった。そのため落下に対して保護対象機器を保護できても、その後にセンサーが誤動作することで保護対象機器の使用に支障をきたす可能性がある。また落下検出装置を繰り返し使用することにも問題がある。
【0004】
前記半導体センサーに代えて機械式の加速度センサーを落下センサーとして使用することも考えられるが、ほとんどの機械式加速度センサーは、充分な精度で重力変化を検出できない。例えば中空の球体内面に複数の電極を設け、内部に配置した導電性の球体等で前記電極間を短絡する構成の落下センサーがいくつも提案されている。しかし、実際には上記構成の落下センサーは、製造は困難であり現実的ではない。また、導電体或いは電極に対して、互いに離れようとする方向の偏倚力を常に与えていなければ、導電体の重量が見かけ上減少しても接触圧力が減少するだけで電極間の接触状態が維持されてしまう。このため、落下センサーとして機能しない。上記した問題は、球体型に限らず、容器底面の電極上に導電体を配置した1方向性のセンサーであっても同様に生じる。
【0005】
そこで、上記構成の落下センサーでは、バネなどの弾性体により常に重力に抗して接点状態を変えようとする構成が必要となる。重力変化を検出するためには、前記弾性体を、静止時には1Gの重力によって掛けられる慣性体の重量を受けて所定位置に保持し、落下などによって慣性体の見かけ上の重量が所定値まで減少した時には速やかに接点などを動作させるように構成しなければならなない。
【0006】
特に、センサーを小型化すると慣性体の質量も少なくなるので、それを支える弾性体をしなやかなものとする必要がある。そのためセンサーを小型化すればするほどセンサーの設計は困難になる。また弾性体をしなやかなものとすると、通常の取扱いで加わる程度の衝撃加速度でも弾性体が変形し易いという問題が出てくる。このため、弾性体の強度の設定や耐久性の点から、例えば水平方向の振動などを検出する加速度センサーを、単に横向きに配置することによって重力方向の加速度を検出する落下センサーに転用することは難しい。
【0007】
さらに、落下センサーとして、構造が簡単な1方向性の機械式加速度センサーを使用することも考えられる。しかし、センサーが取り付けられる機器のあらゆる姿勢での落下を検出するためには、多くのセンサーを基板に対して立体的に配置して全方向に感度を持たせる必要がある。そのため部品の配置が複雑になり、製造が容易ではなくなる。
【0008】
そこで、本発明は、対象機器のあらゆる姿勢での落下を精度良く検出することができ、しかも、構成が簡単で耐衝撃性に優れた落下検出装置を提供することを目的としている。
発明の開示
本発明の落下検出装置は、金属製の円筒型密閉容器と、この密閉容器中に設けられ等間隔に配置された複数の接触部を有する可動接点と前記密閉容器の内周面に設けられ前記可動接点と接離可能な固定接点と、前記密閉容器中に収納され自己の重量によって前記可動接点を押し下げて前記固定接点と接触させる慣性体とを備えた機械式の落下センサーを複数個備えている。前記落下センサーは、前記円筒型密閉容器の中心軸周りの全方向について同一の特性を有すると共に、前記密閉容器の中心軸が水平軸となる正規姿勢にあり且つ静止状態にあるときは前記慣性体が前記可動接点を撓めて前記固定接点と接触させ、落下などにより前記慣性体の見かけ上の重量が所定値以下に減少したときは前記慣性体の重量に抗して前記可動接点が前記固定接点から離れるように構成され、前記可動接点と前記固定接点との接離が正規に行われる前記密閉容器の中心軸の水平軸に対する許容傾斜範囲を有する。このため、前記複数の落下センサーは、他の落下センサーの少なくとも一つと前記許容傾斜範囲の一部が重複するように夫々前記密閉容器の中心軸の水平軸に対する傾斜角度を異ならせて同一平面上に配置されると共に、これら落下センサーを全て並列に接続した並列回路とすることにより、当該並列回路の出力が、前記静止状態のときにオンとなり、前記慣性体の見かけ上の重量が所定値以下に減少したときにオフとなるので、保護対象機器がどのような姿勢であっても、落下を精度良く検出することができる。しかも、前記落下センサーは前記密閉容器の中心軸周りの全方向に対して同一の特性を有するため、一方向性の落下センサーを用いる場合に比べて使用する落下センサーの個数を少なくすることができる。また、複数の落下センサーを同一平面上に配置することができるため、構成及び製造が簡単になる。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。まず、図1ないし図3は本発明の第1の実施例を示すものである。図1に示すように、本実施例に係る落下検出装置1は、保護対象装置2に納められた基板4に複数の部品で構成された信号処理回路100や、複数の落下センサー3等が配置されて構成されている。前記落下センサー3は小型の加速度センサーであり、例えば出願人が先に出願した特開2001−194382公報や特願2001−256194に示されている加速度センサーとほぼ同じ構成を有している。
【0009】
図2に前記落下センサー3の縦断面図、図3に図2中3−3線に沿う断面図を示す。これら図2及び図3に示すように、落下センサー3は有底円筒状の金属容器31とその開口部に気密に固着された蓋板32とからなる密閉容器101を備えている。本実施例では、前記密閉容器101の外径寸法は3.3mm、長さ寸法は6.2mmに設定されている。前記金属容器31の内周面31Aは固定接点とされている。前記蓋板32は、貫通孔32Aを有する金属板32Bと、前記貫通孔32Aにガラスなどの電気絶縁材料34によって気密に挿通固定された棒状の導電端子33とから構成されている。
【0010】
導電端子33の容器31内側の先端には、バネ性を持つ複数の可動部35Aを有する金属製の可動接点35が導電的に固定されている。組み付け前の平面状態においては、前記可動接点35は、その中心部から可動部35Aが放射状に延びるように構成されている。前記可動接点35は、その中心部を導電端子33の端面と金属製の当て板39との間に挟んだ状態で前記当て板39を導電端子33に溶接固定することにより前記導電端子33に固定されている。また、前記可動接点35を当て板39と樹脂製の絶縁保持体38との間に挟み込むことによって、可動部35Aは可動接点35の中心に対して所定角度に曲げられて保持される。
【0011】
本実施例では、前記可動部35Aは後述の慣性体36が無い自由状態にある時には容器31の内周面31Aの長手方向(図2において左右方向)に沿うと共に円周方向に均等な間隔で配置される。また、各可動部35Aの先端は容器31の内周面31A側に曲げられ接触部35Bとされている。上記構成により、可動部35Aは接触部35Bの先端部で、固定接点である金属容器31の内周面31Aと接触する。従って、接触部35Bは内周面31Aと点接触に近い小さな面積で接触するため接触圧力が高くなり、容器内周面31Aの汚れなどによって接触不良が起きないようになっている。
【0012】
容器31の内部には金属製の慣性体36が配置されている。本実施例では、前記慣性体36の直径は2.4mmに設定されている。前記落下センサー3は、金属容器31(密閉容器101)の中心軸が水平軸となるように配置されたときの姿勢が正規姿勢とされている。前記慣性体36は、落下センサー3が正規姿勢に配置され且つ静止しているときに、自己の重量によって前記可動部35Aを撓めながら押し下げて接触部35Bを金属容器31の内周面31Aに接触させる。従って、通常は金属容器31と導電端子33との間は電気的に導通状態とされている。金属容器31の閉塞側底面には樹脂等の電気絶縁物37が配置されている。これにより、接触部35Bが容器内面31Aから離れた時に可動接点35と金属容器31との間が慣性体36を通して導通状態になることを防いでいる。なお、慣性体3の表面を電気絶縁物で覆ったり、慣性体3全体を電気絶縁物で構成したりした場合には電気絶縁物37は省略することができる。
【0013】
前記可動接点35は非常に薄い導電性を有する金属板、実施例では厚さが12μmのリン青銅板で構成されている。そのため慣性体36と容器内面などで繰り返し挟まれると延展による変形を起こす可能性がある。また落下センサー3が衝撃加速度を受けて、慣性体36が可動接点35のうち絶縁保持体38と当て板39との挟持部近傍などに当たると可動接点35が弾性変形領域を越えて塑性変形する可能性がある。そこで本実施例では、絶縁保持体38に突起部38Aを設けている。これにより、慣性体36が当て板39側に移動しても、慣性体36は突起部38Aに当接するため保持部38と当て板39による可動接点35の挟持部近傍に当らない。そのため、落下センサー3が衝撃加速度を受けた場合でも、慣性体36が可動部35Aに過大な応力を与える事が無く、可動接点35の塑性変形とそれに伴う特性変化を防止する事ができる。
【0014】
また、金属容器31の内周面31Aには複数の柱状部31Bが等間隔で設けられている。前記柱状部31Bは容器31の内側に柱状に突き出している。図3に示すように、隣り合う柱状部31Bの大きさと高さは、慣性体36と柱状部31Bとが接触した時に前記慣性体36が容器31の内周面31Aに達しないように設定されている。更に、可動接点35の可動部35Aは隣接する柱状部31Bの間に配置されている。これにより、可動部35Aと慣性体36との接触時にも、容器31の内面31Aと慣性体36との間には必ず隙間が生ずる。このため、長期の使用においても可動部35Aの延展やそれに伴う変形及び特性変化が起こることを防ぐことができる。このように、本実施例に係る落下センサー3は、その構造上、通常の取扱いで与えられる衝撃加速度や長期間の使用に対しても特性変化を起こす事が無く、半導体式加速度センサーを使用したもののような特別な取扱いが不要となる。
【0015】
前記落下センサー3においては、落下状態になると慣性体36の見かけ上の重量が減少するため、撓められていた可動部35Aは慣性体36を容器31中央部に押し戻すと共に容器31の内周面31Aとの接触を解除する。そのため金属容器31と導電端子33との間の導通は遮断される。こうして落下センサー3は落下状態となった時に確実に接点状態を切り替える事ができる。
【0016】
落下センサー3は重力によってオン状態とするためには、容器31の中心軸の傾きを水平軸に対して所定の角度以内として慣性体36により可動部35Aを充分に撓ませて金属容器31の内周面31Aに接触させなければならない。例えば落下センサー3の中心軸が水平軸に対して所定の角度以上傾いた場合には慣性体36は容器31の底面などと接触してその重量が可動部35Aを撓ませる方向には充分働かない。このため、上下方向の動きによる僅かな重力変化で接触部35Bは内周面31Aから離れて導通は遮断される。さらに、落下センサー3の中心軸の傾きが大きくなると可動部35Aによって慣性体36は容器31中央に寄せられるため、重力の大小に関わらず接触部35Bは金属容器31に接触しなくなる。そのため一つの落下センサー3だけでは、容器31の中心軸を中心として傾いた場合には問題がないが、中心軸が傾いた場合には誤動作を起こす可能性がある。
【0017】
そこで、前記落下検出装置1では、基板4に複数の落下センサー3を配置すると共に、前記複数の落下センサー3の容器31の中心軸が同一平面上に位置するように構成している。また、各落下センサー3の動作許容範囲の上限及び下限において、他の落下センサー3の少なくとも一つが正規動作をする範囲と重複するように、前記落下センサー3は許容傾斜角度以内で傾斜角度を変えながら配置されている。
【0018】
上記構成により、例えばノートパソコン等の保護対象機器に前記落下検出装置1を基板4が水平になるように配置した場合には、すべての落下センサー3の中心軸が水平になる。このため、静止時にはすべての落下センサー3が接点を閉じ、落下時にはすべての落下センサー3が接点を開く。それぞれの落下センサー3は円筒形であり、その中心軸に対して全方向に均一な特性を有しているので、基板4を基板の面に対して平行な任意の軸を回転軸として角度を変えた場合にも、落下センサー3の少なくとも一つの中心軸の水平軸に対する傾きは許容誤差内に収まる。
【0019】
そのため保護対象機器が傾斜状態で使用されたり、基板が傾斜状態若しくは垂直状態で配置されたりしている場合にも、静止状態においては常に少なくとも一つの落下センサー3が接点を接触状態に保つ事ができるとともに、落下に対して正常な動作を行うことができる。また落下センサー3は、その中心軸に対して全方向に同一の特性を持つため、基板等に配置する場合にセンサー3の表裏や横方向の傾きなどは問題にならず、中心軸の向きだけを配慮すればよく取扱いが容易になる。また、1方向性の機械式加速度センサーを使用した場合においては3軸を中心としたすべての方向に対して充分な感度を持たせるためにセンサーを立体的な配置にする必要があるが、前記落下センサー3の場合には中心軸を同一平面上に揃えることができ、製造が容易になる。
【0020】
前記落下センサー3は、回路上すべて並列に配置してOR回路とすることによって静止状態にある時には信号処理回路100に常にオン信号を入力する事ができる。そして、前述したように、落下検出装置1が落下状態となり見かけ上の重力が減少すると、正規姿勢の落下センサー3は、可動部35Aが慣性体36を容器31中央に押し戻すとともに接触部35Bが金属容器31から離れるため、出力は確実にオフとなる。また許容傾斜範囲を超えて傾いている落下センサー3は、慣性体36の重量が可動部35Aに対して直角方向からかからず分散されるため、正規姿勢の落下センサー3よりも早く接点を開くか、始めから接点を開いたままとなる。こうして全ての落下センサー3からの信号がオフとなることで信号処理回路100は落下検出装置1が落下状態に入ったと判定をする。ここで落下センサー3からの信号は特に増幅したりA/D変換したりする必要がないので、信号処理回路100は半導体センサーを使用する場合よりも簡単になると共に消費電力を低く抑えることができる。このため、例えば電源が電池である場合でも長期に亘り使用することができる。
【0021】
ところで、前記落下センサー3は重力変化に非常に敏感であると同時に接点を有するスイッチ構造である。このため、保護対象機器の通常の使用による振動でも慣性体36が揺動し接点開閉を繰り返してしまう場合があり、このようなオフ信号によって落下と誤判定される可能性がある。
【0022】
そこで、前記落下検出装置1の信号処理回路100は、単に落下センサー3のオフ状態を見るのではなく、落下センサー3からの信号がオフとなった状態が所定時間に達したかどうかで保護動作を行うかどうかの判定を行っている。つまり落下センサー3からの信号が一旦オフになっても所定時間以内にオンになった場合には通常の使用による問題のない振動として判定する。一方、落下センサー3からの信号が所定時間を超えてオフ状態になった場合には落下状態が継続しており保護を必要とする高さの落下であると判定する。そして、保護対象機器の例えばデータの記録作業などを一時的に停止したり電源を落としたりするなどして保護対象機器に対して適切な保護処理を行う。さらにそれぞれの落下センサー3からの信号を各個にフィルタリング処理することにより、慣性体36が移動する途中で発生する接点接触状態が不安定な間隔が非常に短いノイズ信号を検出しないようにして保護回路の誤動作及び不動作をそれぞれ防止する事ができる。
【0023】
図4は本発明の第2の実施例を示すものであり、第1の実施例と異なるところを説明する。尚、第1の実施例と同一部分には同一符号を付している。本実施例に係る落下検出装置11は、例えばノート型パーソナルコンピュータ(以下ノートパソコン)のような携帯機器などに組み込まれる点では第1の実施例と同じだが、落下の他に水平方向や上方向への加速度も検出して、保護対象機器の保護処理を行うことができるようにしたものである。
【0024】
特にノートパソコンなどは机上で使用する場合に電源ケーブルを初めとしてLANケーブルや各種外部装置との接続ケーブルが接続される。これらのケーブルが不注意で引張られて携帯機器が落下に至る場合は、最初にケーブルが強く引かれた分、初速を持っているため、単純な落下と比較して落下時間が短くなる。このため、第1の実施例に係る落下検出装置では落下検出が間に合わず保護処理が行なえない可能性がある。そこで、本実施例では、落下に至る可能性のある水平方向や上方向の加速度が保護対象機器に加えられたことを検出してより素早い処理を行なうことができるようにしている。
【0025】
即ち、前記落下検出装置11は、基板14に対して複数の落下センサー3の他、2個の加速度センサー5が配置されている。2個の加速度センサー5は、互いの中心軸が垂直になるように配置されている。本実施例では、前記基板14は水平に配置されると共に前記加速度センサー5はこの基板14の表面に並行に配置される。
【0026】
このように、保護対象機器の使用状態において加速度センサー5の中心軸が水平になるように構成したことで、落下検出装置11は水平方向及び上方向に加えられた加速度を検出することができる。この実施例においては一方の加速度センサー5はその中心軸が保護対象となるノートパソコンなどの筐体の中心軸と並行に配置されている。
【0027】
前記加速度センサー5は、例えば本出願人が先に出願した特願2001−176401に開示されている加速度センサーと同様の構成を有している。前記加速度センサー5は前述の落下センサー3とほぼ同一の形状をしているが、可動接点のバネ性を高くすることで、中心軸が水平軸と一致する通常姿勢にあり且つ静止状態にあるときは、慣性体の重量に抗して接触部が容器と接触しない所謂常時オフ型のセンサーである。この状態においては接触部が慣性体の重量で撓み量をバランスさせて容器内面と僅かな間隙をもって開離しており、保護対象機器が水平方向に大きな加速度を受けた場合や、重力方向の加速を受けて慣性体の見かけ上の重力が増加した場合には接触部が金属容器と接触してオン状態となるようにされている。本実施例では、例えば重力による1Gの加速度では可動接点が固定接点に接触しないようにバランスしており、慣性体にかかる加速度が1.5G以上に増加した時に接点間が導通する様にされている。
【0028】
この落下検出装置11は第1の実施例に係る落下検出装置1と同様に、単純な落下に対しては見かけ上の重力が設定値以下に減少すると落下センサー3がその接点を開き、その継続時間などから信号処理回路100が落下と判定すれば保護処理装置に信号を入力して適切な保護処理が行われる。ここで保護対象機器が水平方向に加速を受けた場合には落下センサー3にかかる重力は変化しない。また上方向に加速を受けた場合は見かけ上の重力が増加するため、落下センサー3は接点の接触状態を維持する。
【0029】
しかし加速度センサー5は常時オフ型であり、保護対象機器に水平方向或いは上方向の加速度が加えられ、それが所定の値を越えた場合には接点を閉じる。例えば電源ケーブルなどを引かれ、保護対象機器が落下に至るような急激な加速度を受けた場合には加速度センサー5は接点を閉じる。そして、加速度センサー5からの信号を受けた信号処理回路100は加速検出信号を出力し、この信号を受けた保護処理装置は適切な保護処理を行う。また上方向へ急激な加速度が加えられた場合にも同様な検知と保護処理を行なうことができる。
【0030】
尚、通常は、保護対象機器に対して水平方向の加速度はかからず、垂直方向の重力加速度がかかっている。従って、落下検出装置11は実質的に重力方向の加速度に対してより敏感になる。しかしノートパソコンなどの保護対象機器を使用中に机の上などで横方向に移動することは比較的頻繁に行なわれるが、上下方向に移動することは少なく、また機器の位置が上に移動すると言うことは落下の危険が生ずると言うことでもある。そこで、落下検出装置11を、上方向への移動による加速度をより敏感に検出するように構成すれば、落下の危険に備えることができる。
【0031】
また、上記実施例においては2つの加速度センサー5をその中心軸が互いに直交するように配置すると共に、これらの加速度センサー5を回路上並列に接続することにより、保護対象機器に対して前後に加わる加速度と左右に加わる加速度を同様に検出できる様にした。これに対して、例えば想定される水平方向の加速の向きを左右、または前後に限定する場合には加速度センサー5を一つにできる。さらに、落下センサー3と同様に中心軸の角度を変えながら加速度センサー5を複数配置することで、水平面の全方向に対して均一な特性を持たせることもできる。
【0032】
図5は本発明の第3の実施例を示すものであり、第2の実施例と異なるところを説明する。尚、第2の実施例と同一部分には同一符号を付している。
従来から高所作業者の保護器具として、作業者の身体を保持し、落下を防ぐ例えば命綱が使用されている。しかしながら、命綱を用いても依然として落下事故は発生しており、近年では、落下事故における落下時の衝撃を和らげるために装着型のエアバッグや作業場の周りに展開される補助ネット等の衝撃吸収補助器具が提案されている。前記衝撃吸収補助器具は、保護対象となる作業者が装着した落下検出装置21からの落下検出信号を受けて動作することにより、作業者の落下を防止したり落下時の衝撃を緩和したりすることができる。
【0033】
そこで、本実施例に係る落下検出装置21は、作業者に装着するためのベルト(装着手段に相当)7を備えて構成されている。即ち、図5に示すように、前記落下検出装置21は、ベルト7に取付けられたケース6内に基板24が収容されている。落下検出装置21は、通常の作業による振動や加速・減速運動の影響を最も受けにくい身体の中心部付近、例えば作業者の腰部付近にベルト7を介して装着される。
【0034】
尚、落下検出装置を作業者の腕に取り付けた場合は、作業時に落下検出装置が邪魔になるだけでなく、あらゆる作業において腕の動きに伴う加速・減速が繰り返されるため誤動作の原因となる。また、落下検出装置を作業者の足に取り付けた場合にも同様の問題がある。これに対して作業者の胴体、特に動きの中心となる腰部であれば、通常時は急激な動きは起き難く、意図的な場合を含めて落下センサー3が誤動作するような振動や加速度が与えられる可能性は低い。
【0035】
落下検出装置21は、ベルト7を介して腰部に取り付けられたときにケース6の中に配置された基板24が身体に沿う姿勢が正規姿勢となる。つまり作業者が直立状態にあるとき、基板24の正規姿勢はほぼ垂直状態とされる。このような姿勢で基板24が配置されても、落下センサー3は他の落下センサー3の少なくとも一つと正規動作をする範囲が重複する様に基板24上に配置されているので、静止状態において少なくとも一つのセンサー3は必ず接点が閉じられている。また作業者が屈み込んだり横になったりするなど姿勢を変えた場合も前述した様に必ず一つの落下センサー3は接点を閉じている。
【0036】
落下検出装置21を高所作業者に装着する場合は、保護を行うべき落下とそれ以外の動作を区別する必要がある。例えば危険のない小さな段差を降りる際などには短時間の落下状態となるが、このような場合に保護装置を動作させる必要はない。そこで本実施例においても、信号処理回路100は落下センサー3からの信号が全部オフになってからその状態が所定時間継続しなければ落下信号を出力しないように構成されている。
【0037】
但し、前述した落下検出装置1の構成では跳躍時に誤動作を起こす可能性がある。例えば被装着者がその場でジャンプした場合や小さな段差を飛び越える場合は足が地面から離れてから再び着地するまでの間は自由落下状態である。従って、この時間が所定時間を超えると落下と誤判定されてしまう。これは、例えば段差の飛び降りや落下のように自由落下で加速して行く事を想定して前記所定時間が設定されるからである。跳躍の場合は地面から足が離れた瞬間から最高点に至るまでは減速を続け、最高点から着地するまでは加速を続ける。そのため継続時間が同じでもその移動距離は違い、飛び降りの際の落下距離に対してジャンプの高さ自体は1/4になる。従って、例えば1mの段差を飛び降りた場合には動作しないように所定時間を設定しても、25cm程度の跳躍で落下センサー3のオフ時間が所定時間に達し、落下状態に陥ったと判定されてしまうことになる。
【0038】
そこで、前記落下検出装置21においては加速度センサー5を跳躍を検出するためのセンサーとして使用している。加速度センサー5では、正規姿勢にあり且つ静止状態にあるときは接触部が慣性体の重量で撓み量をバランスさせて容器内面と僅かな間隙をもって開離している。そして、上方向への加速を受けて慣性体の見かけ上の重力が増加した場合には、慣性体が接触部をさらに撓めて金属容器と接触させ、接点間をオン状態にする。例えば第2の実施例では、重力による1Gの加速度においては可動接点と固定接点とが接触しないようにバランスしており、加速度が0.5G以上増加すると接点間が導通するようにされている。
【0039】
跳躍時は身体を重力に抗して加速させるため、この加速度と重力加速度とが共に加速度センサー5に加わり、慣性体の見かけ上の重量は増える。そこで、本実施例では慣性体の見かけ上の重量が1.5倍になったときに加速度センサー5はオン状態となるように構成されている。加速度センサー5からの信号が信号処理回路100に入力されると、落下検出装置21は被装着者が跳躍を行なったと判断し、落下センサー3からの信号を一定時間無視して信号処理を行わないように構成されている。このため、跳躍による自由落下時間が無視される。そして、跳躍による自由落下時間を超えて落下状態が続く場合には、信号処理回路100によって落下センサー5からの信号が通常に処理されて落下が検出されるため保護動作を行うことができる。こうして跳躍時の誤判定を防止する事ができる。
【0040】
尚、落下センサー3は作業者の姿勢などを考慮して複数配置しているのに対して、加速度センサー5は一つしか配置していない。これは、次の理由からである。つまり、作業者は、直立かそれに近い姿勢の他、腰を大きく屈めたり腹ばいになったりして作業する場合がある。このため、作業者の様々な姿勢に対して落下センサー3のいずれか一つを動作させる必要がある。これに対して、跳躍時の作業者の姿勢は直立かそれに近い姿勢であり、身体、特に腰を極端に傾けたり横になったりした姿勢での跳躍は通常有り得ない。そこで加速度センサー5は正規姿勢での検出ができるように基本的には一つあれば良い。
【0041】
また、動作加速度の違う複数の加速度センサーを使用して跳躍時の加速度の違いから跳躍の高さを推定し保護動作を変化させることもできる。更に、センサーの許容傾斜角度が、実際に起こり得る装着部の傾斜角度よりも小さい場合には加速度センサーを複数設けてもよい。
【0042】
また、落下検出装置11及び21に使用される落下センサー3及び加速度センサー5は、落下検出装置1で説明したように、慣性体が可動部に過大な応力を与えないように構成されている。これにより、通常の取扱いにおける衝撃加速度などはもちろん、保護対象機器そのものが破壊されない範囲の落下であればセンサーが破壊したり、動作特性のオフセットが発生したりする事は無い。そのため、例えば作業者が落下検出装置を通常の取扱い程度で軽く放り投げた場合においても問題はなく、落下の際に保護対象機器を保護しながらも落下センサー自体が破壊されたりオフセットされたりして保護対象機器の使用に支障をきたすような事態は発生しない。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかる落下検出装置は、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯機器や高所作業者等の保護対象物に内蔵或いは装着されて前記保護対象物の落下を検出することにより、保護装置を起動させるものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明の第1の実施例に係る落下検出装置の全体構成を示す図、
図2は落下センサーの縦断側面図、
図3は図2に示す落下センサーの3−3線に沿う縦断面図、
図4は本発明の第2の実施例を示す図1相当図、
図5は本発明の第3の実施例を示す図1相当図である。
Technical field
The present invention relates to a fall detection device for performing appropriate processing such as detecting a fall of a device to be protected and operating a protection device.
Background art
As a conventional drop detection sensor, a semiconductor type triaxial acceleration sensor having a high resolution with respect to input is often used because a change in acceleration to be detected is as small as 1 G or less.
The signal output from the acceleration sensor is amplified by an amplifier circuit, processed by an A / D converter, and then determined by a determination circuit.
[0001]
As described above, by processing the signal from the semiconductor triaxial acceleration sensor by the signal processing circuit 100, it is possible to determine the position change, the moving direction, the moving speed, and the like of the protection target device. And when it was judged from the result that it was falling the distance more than predetermined value, it was comprised so that a protection device might start.
[0002]
However, the semiconductor triaxial acceleration sensor has high accuracy and is expensive. Furthermore, it is necessary to provide one amplifier circuit and one A / D converter for processing the sensor output for each of the three axes, and the entire signal processing circuit becomes expensive. Therefore, it is inevitable that the entire fall detection device becomes expensive. In addition, since the power consumption of the signal processing circuit is large, the usable time is shortened when power cannot be obtained directly from a commercial power source, such as when a battery is used as a power source for portable use. For this reason, there is a problem that frequent charging and battery replacement are required.
[0003]
In addition, semiconductor sensors are vulnerable to excessive acceleration due to impact and require careful handling. For this reason, when it is adopted in a portable device, there has been a problem that the sensor output is offset by the impact at the time of dropping or the sensor itself is destroyed. Therefore, even if the device to be protected can be protected from falling, the sensor may malfunction after that, which may hinder the use of the device to be protected. There is also a problem in repeatedly using the fall detection device.
[0004]
Although it is conceivable to use a mechanical acceleration sensor as the fall sensor instead of the semiconductor sensor, most mechanical acceleration sensors cannot detect a change in gravity with sufficient accuracy. For example, a number of drop sensors have been proposed in which a plurality of electrodes are provided on the inner surface of a hollow sphere, and the electrodes are short-circuited by a conductive sphere disposed inside. However, in actuality, the fall sensor having the above configuration is difficult to manufacture and is not realistic. Also, if the biasing force in the direction of separating from each other is not always applied to the conductor or the electrode, even if the weight of the conductor is apparently reduced, only the contact pressure is reduced and the contact state between the electrodes is reduced. It will be maintained. For this reason, it does not function as a drop sensor. The above-described problem is not limited to the spherical type, and similarly occurs even in a unidirectional sensor in which a conductor is disposed on the electrode on the bottom surface of the container.
[0005]
Therefore, the fall sensor having the above-described configuration requires a configuration that constantly changes the contact state against gravity by an elastic body such as a spring. In order to detect a change in gravity, the elastic body is held at a predetermined position by receiving the weight of the inertial body applied by 1G gravity when stationary, and the apparent weight of the inertial body is reduced to a predetermined value by dropping or the like. When it is done, it must be configured to operate the contacts quickly.
[0006]
In particular, when the sensor is miniaturized, the mass of the inertial body is also reduced, so the elastic body that supports it needs to be flexible. Therefore, the smaller the sensor, the more difficult it is to design the sensor. Further, if the elastic body is made flexible, there arises a problem that the elastic body is easily deformed even by an impact acceleration applied by normal handling. For this reason, it is not possible to divert an acceleration sensor that detects, for example, horizontal vibration, to a fall sensor that detects acceleration in the gravitational direction by simply placing it horizontally, for example, in terms of the strength setting and durability of the elastic body. difficult.
[0007]
Furthermore, it is conceivable to use a unidirectional mechanical acceleration sensor with a simple structure as the fall sensor. However, in order to detect the fall of the device to which the sensor is attached in all postures, it is necessary to arrange many sensors three-dimensionally with respect to the substrate so as to have sensitivity in all directions. This complicates the arrangement of parts and makes it difficult to manufacture.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a drop detection device that can accurately detect a drop of a target device in any posture and that has a simple configuration and excellent impact resistance.
Disclosure of the invention
The drop detection device of the present invention is provided on a metal cylindrical sealed container, a movable contact provided in the sealed container and having a plurality of contact portions arranged at equal intervals, and an inner peripheral surface of the sealed container. A plurality of mechanical drop sensors including a fixed contact that can be brought into and out of contact with the movable contact, and an inertial body that is housed in the sealed container and presses the movable contact by its own weight to contact the fixed contact. Yes. The drop sensor has the same characteristics in all directions around the central axis of the cylindrical sealed container, and the inertial body is in a normal posture in which the central axis of the sealed container is a horizontal axis and is stationary. When the apparent weight of the inertial body decreases below a predetermined value due to dropping or the like, the movable contact is fixed against the weight of the inertial body. Configured to be away from the contacts The movable contact and the fixed contact have an allowable inclination range with respect to the horizontal axis of the central axis of the sealed container in which contact and separation are normally performed. The For this reason, the plurality of fall sensors are at least one of the other fall sensors. Said So that part of the allowable inclination range overlaps Respectively Of the central axis of the sealed container Against the horizontal axis Arrange on the same plane with different inclination angles At the same time, by making these fall sensors all connected in parallel, the output of the parallel circuit is turned on when in the stationary state, and the apparent weight of the inertial body is reduced below a predetermined value. Because it will turn off when Even if the protection target device is in any posture, it is possible to detect the fall with high accuracy. In addition, since the drop sensor has the same characteristics in all directions around the central axis of the sealed container, the number of drop sensors to be used can be reduced compared to the case of using a unidirectional drop sensor. . In addition, since a plurality of drop sensors can be arranged on the same plane, the configuration and manufacture are simplified.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to describe the present invention in more detail, it will be described with reference to the accompanying drawings. First, FIGS. 1 to 3 show a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the fall detection device 1 according to the present embodiment includes a signal processing circuit 100 composed of a plurality of components, a plurality of fall sensors 3, and the like disposed on a substrate 4 housed in a protection target device 2. Has been configured. The fall sensor 3 is a small acceleration sensor, and has substantially the same configuration as the acceleration sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-194382 and Japanese Patent Application No. 2001-256194 filed earlier by the applicant.
[0009]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the drop sensor 3, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line 3-3 in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the drop sensor 3 includes a sealed container 101 including a bottomed cylindrical metal container 31 and a cover plate 32 that is airtightly fixed to the opening thereof. In the present embodiment, the outer diameter of the sealed container 101 is set to 3.3 mm, and the length is set to 6.2 mm. The inner peripheral surface 31A of the metal container 31 is a fixed contact. The lid plate 32 includes a metal plate 32B having a through hole 32A, and a rod-like conductive terminal 33 that is airtightly inserted and fixed to the through hole 32A with an electrical insulating material 34 such as glass.
[0010]
A metal movable contact 35 having a plurality of movable portions 35A having spring properties is conductively fixed to the tip of the conductive terminal 33 inside the container 31. In the planar state before assembly, the movable contact 35 is configured such that the movable portion 35A extends radially from the center thereof. The movable contact 35 is fixed to the conductive terminal 33 by welding and fixing the contact plate 39 to the conductive terminal 33 with the center portion sandwiched between the end face of the conductive terminal 33 and the metal contact plate 39. Has been. Further, the movable portion 35A is bent and held at a predetermined angle with respect to the center of the movable contact 35 by sandwiching the movable contact 35 between the contact plate 39 and the resin insulating holder 38.
[0011]
In the present embodiment, when the movable portion 35A is in a free state without an inertial body 36, which will be described later, the movable portion 35A is along the longitudinal direction (the left-right direction in FIG. 2) of the inner peripheral surface 31A of the container 31 and at equal intervals in the circumferential direction. Be placed. The tip of each movable portion 35A is bent toward the inner peripheral surface 31A side of the container 31 to form a contact portion 35B. With the above configuration, the movable portion 35A is in contact with the inner peripheral surface 31A of the metal container 31 that is a fixed contact at the tip of the contact portion 35B. Therefore, the contact portion 35B comes into contact with the inner peripheral surface 31A in a small area close to a point contact, so that the contact pressure increases, and contact failure does not occur due to dirt on the container inner peripheral surface 31A.
[0012]
A metal inertial body 36 is disposed inside the container 31. In the present embodiment, the inertia body 36 has a diameter of 2.4 mm. The drop sensor 3 has a normal posture when it is arranged so that the central axis of the metal container 31 (sealed container 101) is a horizontal axis. When the drop sensor 3 is placed in a normal posture and is stationary, the inertial body 36 pushes down the movable portion 35A while being bent by its own weight, thereby bringing the contact portion 35B onto the inner peripheral surface 31A of the metal container 31. Make contact. Therefore, normally, the metal container 31 and the conductive terminal 33 are electrically connected. An electrical insulator 37 such as resin is disposed on the closed bottom surface of the metal container 31. Thereby, when the contact part 35B leaves | separates from the container inner surface 31A, between the movable contact 35 and the metal container 31 is prevented from being in a conduction state through the inertial body 36. Inertia 3 6 Cover the surface with an electrical insulator, 6 The electrical insulator 37 can be omitted when the whole is made of an electrical insulator.
[0013]
The movable contact 35 is composed of a very thin conductive metal plate, in the embodiment, a phosphor bronze plate having a thickness of 12 μm. Therefore, if it is repeatedly sandwiched between the inertia body 36 and the inner surface of the container, there is a possibility of causing deformation due to extension. Further, when the drop sensor 3 receives impact acceleration and the inertial body 36 comes into contact with the vicinity of the sandwiched portion between the insulating holding body 38 and the contact plate 39 in the movable contact 35, the movable contact 35 can be plastically deformed beyond the elastic deformation region. There is sex. Therefore, in this embodiment, the insulating holding body 38 is provided with the protruding portion 38A. As a result, even if the inertial body 36 moves to the contact plate 39 side, the inertial body 36 abuts against the protrusion 38 </ b> A and therefore does not hit the vicinity of the holding portion of the movable contact 35 by the holding portion 38 and the contact plate 39. For this reason, even when the drop sensor 3 receives impact acceleration, the inertial body 36 does not apply excessive stress to the movable portion 35A, and plastic deformation of the movable contact 35 and associated characteristic changes can be prevented.
[0014]
A plurality of columnar portions 31 </ b> B are provided at equal intervals on the inner peripheral surface 31 </ b> A of the metal container 31. The columnar portion 31 </ b> B protrudes in a columnar shape inside the container 31. As shown in FIG. 3, the size and height of the adjacent columnar portions 31B are set so that the inertial body 36 does not reach the inner peripheral surface 31A of the container 31 when the inertial body 36 and the columnar portion 31B come into contact with each other. ing. Further, the movable portion 35A of the movable contact 35 is disposed between the adjacent columnar portions 31B. Thereby, even when the movable portion 35A and the inertial body 36 are in contact with each other, a gap is always generated between the inner surface 31A of the container 31 and the inertial body 36. For this reason, it is possible to prevent the extension of the movable portion 35A and the accompanying deformation and characteristic change even during long-term use. As described above, the drop sensor 3 according to the present embodiment uses a semiconductor type acceleration sensor because of its structure, without causing a characteristic change even with respect to impact acceleration given by normal handling or long-term use. No special handling like things is required.
[0015]
In the drop sensor 3, the apparent weight of the inertial body 36 is reduced when the fall sensor 3 is in a fall state, so the movable portion 35 </ b> A that has been bent pushes the inertial body 36 back to the central portion of the container 31 and the inner peripheral surface of the container 31. Release contact with 31A. Therefore, conduction between the metal container 31 and the conductive terminal 33 is interrupted. In this way, the drop sensor 3 can reliably switch the contact state when it falls.
[0016]
In order for the fall sensor 3 to be turned on by gravity, the inclination of the central axis of the container 31 is set within a predetermined angle with respect to the horizontal axis, and the movable part 35A is sufficiently bent by the inertial body 36 so that the inside of the metal container 31 It must be brought into contact with the peripheral surface 31A. For example, when the center axis of the drop sensor 3 is tilted by a predetermined angle or more with respect to the horizontal axis, the inertial body 36 comes into contact with the bottom surface of the container 31 and the weight thereof does not work sufficiently in the direction to bend the movable portion 35A. . For this reason, the contact portion 35B is separated from the inner peripheral surface 31A by a slight change in gravity due to the vertical movement, and conduction is cut off. Further, when the inclination of the central axis of the drop sensor 3 is increased, the inertial body 36 is moved toward the center of the container 31 by the movable part 35A, so that the contact part 35B does not contact the metal container 31 regardless of the magnitude of gravity. Therefore, with only one drop sensor 3, there is no problem when it is tilted about the central axis of the container 31, but there is a possibility of malfunctioning when the central axis is tilted.
[0017]
Therefore, the drop detection device 1 is configured such that the plurality of drop sensors 3 are arranged on the substrate 4 and the central axes of the containers 31 of the plurality of drop sensors 3 are located on the same plane. In addition, the fall sensor 3 changes the tilt angle within the allowable tilt angle so that at least one of the other drop sensors 3 overlaps the normal operation range at the upper and lower limits of the permissible operation range of each drop sensor 3. While being arranged.
[0018]
With the above configuration, for example, when the drop detection device 1 is arranged in a protection target device such as a notebook computer so that the substrate 4 is horizontal, the central axes of all the drop sensors 3 are horizontal. For this reason, all the drop sensors 3 close their contacts when stationary, and all the drop sensors 3 open their contacts when dropped. Each drop sensor 3 is cylindrical and has uniform characteristics in all directions with respect to the central axis thereof, so that the angle of the substrate 4 can be set with an arbitrary axis parallel to the surface of the substrate as a rotation axis. Even when it is changed, the inclination of at least one central axis of the drop sensor 3 with respect to the horizontal axis is within an allowable error.
[0019]
Therefore, even when the device to be protected is used in an inclined state, or when the substrate is disposed in an inclined state or a vertical state, at least one drop sensor 3 can always keep the contact point in contact in a stationary state. As well as being able to perform normal operation against dropping. In addition, since the drop sensor 3 has the same characteristics in all directions with respect to the central axis, the front and back of the sensor 3 and the inclination in the horizontal direction do not matter when arranged on a substrate or the like, only the direction of the central axis. If it is considered, it will be easy to handle. In the case of using a unidirectional mechanical acceleration sensor, it is necessary to arrange the sensor in a three-dimensional arrangement in order to have sufficient sensitivity in all directions centered on three axes. In the case of the drop sensor 3, the central axes can be aligned on the same plane, and the manufacture becomes easy.
[0020]
All of the drop sensors 3 are arranged in parallel on the circuit to form an OR circuit, so that an on signal can always be input to the signal processing circuit 100 when it is stationary. As described above, when the fall detection device 1 is in the fall state and the apparent gravity is reduced, the drop sensor 3 in the normal posture is configured such that the movable part 35A pushes the inertial body 36 back to the center of the container 31 and the contact part 35B is made of metal. Since it is away from the container 31, the output is reliably turned off. Further, the drop sensor 3 that is tilted beyond the allowable tilt range opens the contact point earlier than the drop sensor 3 in the normal posture because the weight of the inertial body 36 is dispersed without being perpendicular to the movable portion 35A. Or the contact remains open from the beginning. When the signals from all the drop sensors 3 are turned off in this way, the signal processing circuit 100 determines that the fall detection device 1 has entered the fall state. Here, since the signal from the drop sensor 3 does not need to be amplified or A / D converted, the signal processing circuit 100 is simpler than the case of using a semiconductor sensor and can reduce power consumption. . For this reason, for example, even when the power source is a battery, it can be used for a long time.
[0021]
By the way, the drop sensor 3 is a switch structure having a contact point at the same time as being very sensitive to a change in gravity. For this reason, there is a case where the inertial body 36 swings and repeats opening and closing of the contact even with vibration due to normal use of the device to be protected, and it may be erroneously determined to fall due to such an off signal.
[0022]
Therefore, the signal processing circuit 100 of the fall detection device 1 does not simply look at the off state of the fall sensor 3, but performs a protection operation based on whether or not the state where the signal from the fall sensor 3 is off has reached a predetermined time. Judgment whether or not to perform. In other words, even if the signal from the drop sensor 3 is once turned off, if it is turned on within a predetermined time, it is determined that the vibration does not cause a problem due to normal use. On the other hand, when the signal from the drop sensor 3 is turned off after a predetermined time, it is determined that the drop state continues and the drop is at a height that requires protection. Then, appropriate protection processing is performed on the protection target device by temporarily stopping, for example, data recording work of the protection target device or turning off the power. Further, by filtering the signals from the respective drop sensors 3 individually, a protection circuit is provided so that a noise signal with an extremely short interval where the contact contact state that occurs during the movement of the inertial body 36 is unstable is not detected. Can be prevented from malfunctioning and malfunctioning.
[0023]
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, and the differences from the first embodiment will be described. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The drop detection device 11 according to the present embodiment is the same as the first embodiment in that it is incorporated in a portable device such as a notebook personal computer (hereinafter referred to as a notebook personal computer). It is also possible to detect the acceleration of the object and to perform protection processing of the device to be protected.
[0024]
In particular, when using a notebook computer or the like on a desk, a power cable, a LAN cable, and connection cables to various external devices are connected. When these cables are inadvertently pulled and the portable device falls, the drop time is shorter than a simple drop because the cable is initially pulled strongly and has an initial speed. For this reason, in the fall detection apparatus according to the first embodiment, there is a possibility that the fall detection cannot be performed in time and the protection process cannot be performed. Therefore, in this embodiment, it is possible to perform a quicker process by detecting that a horizontal or upward acceleration that may cause a fall is applied to the device to be protected.
[0025]
That is, in the fall detection device 11, two acceleration sensors 5 are arranged in addition to the plurality of fall sensors 3 with respect to the substrate 14. The two acceleration sensors 5 are arranged so that their center axes are perpendicular to each other. In this embodiment, the substrate 14 is disposed horizontally and the acceleration sensor 5 is disposed in parallel on the surface of the substrate 14.
[0026]
Thus, the fall detection device 11 can detect the acceleration applied in the horizontal direction and the upward direction by configuring the central axis of the acceleration sensor 5 to be horizontal when the protection target device is in use. In this embodiment, one acceleration sensor 5 has a central axis arranged in parallel with a central axis of a case such as a notebook personal computer to be protected.
[0027]
The acceleration sensor 5 has, for example, the same configuration as the acceleration sensor disclosed in Japanese Patent Application No. 2001-176401 filed earlier by the present applicant. The acceleration sensor 5 has substantially the same shape as the drop sensor 3 described above, but when the movable contact is highly springy, the center axis is in a normal posture that coincides with the horizontal axis and is stationary. Is a so-called always-off sensor in which the contact portion does not contact the container against the weight of the inertial body. In this state, the contact portion balances the amount of deflection with the weight of the inertial body and is separated from the inner surface of the container with a slight gap, so that the device to be protected receives a large acceleration in the horizontal direction or acceleration in the gravity direction. When the apparent gravity of the inertial body increases, the contact portion comes into contact with the metal container and is turned on. In this embodiment, for example, the 1 G acceleration due to gravity is balanced so that the movable contact does not come into contact with the fixed contact. When the acceleration applied to the inertial body increases to 1.5 G or more, the contact is made conductive. Yes.
[0028]
As with the fall detection device 1 according to the first embodiment, the fall detection device 11 opens its contact point when the apparent gravity decreases below a set value for a simple fall, and the continuation thereof. If it is determined that the signal processing circuit 100 is dropped due to time or the like, an appropriate protection process is performed by inputting a signal to the protection processing apparatus. Here, when the device to be protected is accelerated in the horizontal direction, the gravity applied to the drop sensor 3 does not change. Further, when the acceleration is applied in the upward direction, the apparent gravity increases, so that the fall sensor 3 maintains the contact state of the contacts.
[0029]
However, the acceleration sensor 5 is always off-type, and when the acceleration in the horizontal direction or the upward direction is applied to the device to be protected and this exceeds a predetermined value, the contact is closed. For example, the acceleration sensor 5 closes the contact point when a power cable or the like is pulled and the device to be protected receives a rapid acceleration that causes the device to fall. The signal processing circuit 100 that receives the signal from the acceleration sensor 5 outputs an acceleration detection signal, and the protection processing device that receives this signal performs appropriate protection processing. The same detection and protection process can be performed when a sudden acceleration is applied in the upward direction.
[0030]
Normally, no acceleration in the horizontal direction is applied to the device to be protected, and a vertical acceleration of gravity is applied. Accordingly, the fall detection device 11 is substantially more sensitive to acceleration in the direction of gravity. However, while using a protected device such as a notebook computer, it is relatively frequent to move horizontally on a desk, etc., but it rarely moves up and down, and if the position of the device moves up. It also means that there is a risk of falling. Therefore, if the fall detection device 11 is configured to detect the acceleration caused by the upward movement more sensitively, it is possible to prepare for the danger of dropping.
[0031]
Further, in the above embodiment, the two acceleration sensors 5 are arranged so that the central axes thereof are orthogonal to each other, and these acceleration sensors 5 are connected in parallel on the circuit, so that they are applied to the protection target device in the front-rear direction. The acceleration and acceleration applied to the left and right can be detected in the same way. On the other hand, for example, when the assumed horizontal acceleration direction is limited to the left and right or front and rear, the acceleration sensor 5 can be integrated. Furthermore, by arranging a plurality of acceleration sensors 5 while changing the angle of the central axis in the same manner as the drop sensor 3, uniform characteristics can be given to all directions of the horizontal plane.
[0032]
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, and different points from the second embodiment will be described. The same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals.
Conventionally, for example, a lifeline that holds a worker's body and prevents the fall is used as a protective tool for an operator at a high place. However, even with lifelines, falling accidents still occur, and in recent years, shock absorption assistance such as wearable airbags and auxiliary nets deployed around the workplace to ease the impact of falling in a falling accident Instruments have been proposed. The shock absorbing auxiliary device operates in response to a drop detection signal from the drop detection device 21 worn by the worker to be protected, thereby preventing the worker from dropping or mitigating the shock at the time of dropping. be able to.
[0033]
Therefore, the drop detection device 21 according to the present embodiment is configured to include a belt (corresponding to a mounting means) 7 for mounting on an operator. That is, as shown in FIG. 5, the drop detection device 21 has a substrate 24 housed in a case 6 attached to the belt 7. The fall detection device 21 is attached via a belt 7 near the center of the body, for example, near the waist of the operator, which is most unlikely to be affected by vibration or acceleration / deceleration movement caused by normal work.
[0034]
When the fall detection device is attached to the operator's arm, the fall detection device not only interferes with the work but also causes a malfunction because acceleration / deceleration accompanying the movement of the arm is repeated in every work. The same problem occurs when the fall detection device is attached to the operator's foot. On the other hand, in the case of the operator's torso, especially the waist that is the center of movement, sudden movements are unlikely to occur normally, and vibrations and accelerations that cause the fall sensor 3 to malfunction including intentional cases are given. It is unlikely to be done.
[0035]
When the fall detection device 21 is attached to the lower back via the belt 7, the posture of the substrate 24 disposed in the case 6 along the body is a normal posture. That is, when the worker is in an upright state, the normal posture of the substrate 24 is almost vertical. Even if the substrate 24 is arranged in such a posture, the drop sensor 3 is arranged on the substrate 24 so that the range of normal operation overlaps with at least one of the other drop sensors 3, so at least in the stationary state. The contact of one sensor 3 is always closed. Also, when the operator changes his / her posture such as bending down or lying down, the contact point of one drop sensor 3 is always closed as described above.
[0036]
When the fall detection device 21 is mounted on an operator at a high place, it is necessary to distinguish between a fall to be protected and other operations. For example, when descending a small step with no danger, it falls for a short time, but in such a case, it is not necessary to operate the protective device. Therefore, also in this embodiment, the signal processing circuit 100 is configured so as not to output a fall signal unless all the signals from the fall sensor 3 are turned off for a predetermined time.
[0037]
However, the above-described configuration of the drop detection device 1 may cause a malfunction when jumping. For example, when the wearer jumps on the spot or jumps over a small level difference, the user is in a free fall state from when the foot leaves the ground until landing again. Therefore, if this time exceeds a predetermined time, it is erroneously determined as falling. This is because, for example, the predetermined time is set on the assumption that the vehicle is accelerated by free fall, such as jumping down or falling off a step. In the case of jumping, the vehicle continues to decelerate from the moment the foot leaves the ground until the highest point is reached, and continues to accelerate until it reaches the highest point. Therefore, even if the duration is the same, the moving distance is different, and the jump height itself becomes 1/4 with respect to the falling distance when jumping. Therefore, for example, even if a predetermined time is set so that it does not operate when jumping down a step of 1 m, it is determined that the off time of the drop sensor 3 has reached a predetermined time due to a jump of about 25 cm and has fallen into a falling state. It will be.
[0038]
Therefore, in the fall detection device 21, the acceleration sensor 5 is used as a sensor for detecting jumping. In the acceleration sensor 5, when in a normal posture and in a stationary state, the contact portion balances the amount of bending with the weight of the inertial body and is separated from the inner surface of the container with a slight gap. When the apparent gravity of the inertial body increases due to the acceleration in the upward direction, the inertial body further deflects the contact portion to contact the metal container, and the contacts are turned on. For example, in the second embodiment, the balance is made so that the movable contact and the fixed contact do not come into contact with each other at 1 G acceleration due to gravity, and the contacts are brought into conduction when the acceleration increases by 0.5 G or more.
[0039]
When jumping, the body is accelerated against gravity, so both the acceleration and the gravitational acceleration are added to the acceleration sensor 5, and the apparent weight of the inertial body increases. Therefore, in this embodiment, the acceleration sensor 5 is configured to be in the on state when the apparent weight of the inertial body becomes 1.5 times. When the signal from the acceleration sensor 5 is input to the signal processing circuit 100, the fall detection device 21 determines that the wearer has jumped and ignores the signal from the fall sensor 3 for a certain period of time and does not perform signal processing. It is configured as follows. For this reason, the free fall time by jumping is disregarded. When the fall state continues beyond the free fall time due to jumping, the signal processing circuit 100 normally processes the signal from the drop sensor 5 and detects the fall, so that a protection operation can be performed. Thus, erroneous determination at the time of jumping can be prevented.
[0040]
Note that a plurality of drop sensors 3 are arranged in consideration of the posture of the operator, while only one acceleration sensor 5 is arranged. This is for the following reason. In other words, the worker may work while standing upright or close to it, bending his / her waist greatly, or becoming hungry. For this reason, it is necessary to operate any one of the drop sensors 3 with respect to various postures of the worker. On the other hand, the posture of the worker at the time of jumping is an upright posture or a posture close to it, and jumping in a posture where the body, particularly the waist is extremely inclined or lying down, is usually impossible. Therefore, basically only one acceleration sensor 5 is required so that detection in a normal posture is possible.
[0041]
In addition, by using a plurality of acceleration sensors with different operation accelerations, it is possible to estimate the height of jumping from the difference in acceleration at the time of jumping and change the protection operation. Further, when the allowable inclination angle of the sensor is smaller than the inclination angle of the mounting portion that can actually occur, a plurality of acceleration sensors may be provided.
[0042]
Further, the fall sensor 3 and the acceleration sensor 5 used in the fall detection devices 11 and 21 are configured so that the inertial body does not apply excessive stress to the movable part, as described in the fall detection device 1. As a result, in addition to impact acceleration in normal handling, the sensor will not be destroyed or an operational characteristic offset will not occur if it falls within a range where the protection target device itself is not destroyed. For this reason, for example, there is no problem even if the worker throws the fall detection device lightly with normal handling, and the fall sensor itself is destroyed or offset while protecting the protection target device during the fall. There will be no situation that would impede the use of protected equipment.
Industrial applicability
As described above, the fall detection device according to the present invention is protected by detecting the fall of the protection object built in or attached to the protection object of a portable device such as a notebook personal computer or an aerial worker. It is useful for starting up the device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a fall detection device according to a first embodiment of the present invention,
Figure 2 is a vertical side view of the drop sensor.
3 is a longitudinal sectional view taken along line 3-3 of the drop sensor shown in FIG.
FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 1 showing a third embodiment of the present invention.

Claims (4)

重力方向の加速度が見かけ上減少したことを検出する複数の落下センサーを備え、
前記落下センサーは、金属製の円筒型密閉容器と、前記密閉容器中に設けられ等間隔に配置された複数の接触部を有する可動接点と、前記密閉容器の内周面に設けられ前記可動接点と接離可能な固定接点と、前記密閉容器中に収納され自己の重量によって前記可動接点を押し下げて前記固定接点と接触させる慣性体とを備え、前記円筒型密閉容器の中心軸周りの全方向について同一の特性を有すると共に、前記密閉容器の中心軸が水平軸となる正規姿勢にあり且つ静止状態にあるときは前記慣性体は前記可動接点を撓めて前記固定接点と接触させ、落下などにより前記慣性体の見かけ上の重量が所定値以下に減少したときは前記慣性体の重量に抗して前記可動接点が前記固定接点から離れるように構成され、前記可動接点と前記固定接点との接離が正規に行われる前記密閉容器の中心軸の水平軸に対する許容傾斜範囲を有し、
前記複数の落下センサーは、他の落下センサーの少なくとも一つと前記許容傾斜範囲の一部が重複するように夫々前記密閉容器の中心軸の水平軸に対する傾斜角度を異ならせて同一平面上に配置されると共に、これら落下センサーを全て並列に接続した並列回路とすることにより、当該並列回路の出力が、前記静止状態のときにオンとなり、前記慣性体の見かけ上の重量が所定値以下に減少したときにオフとなることを特徴とする落下検出装置。
It has multiple drop sensors that detect that the acceleration in the direction of gravity is apparently reduced,
The drop sensor includes a metal cylindrical sealed container, a movable contact provided in the sealed container and having a plurality of contact portions arranged at equal intervals, and the movable contact provided on an inner peripheral surface of the sealed container. A fixed contact that can be brought into and out of contact with the stationary contact, and an inertial body that is housed in the sealed container and that presses the movable contact by its own weight to bring it into contact with the fixed contact. The inertial body bends the movable contact to contact the fixed contact when it is in a normal posture where the central axis of the sealed container is a horizontal axis and in a stationary state. the weight of the apparent of the inertial body when decreased below a predetermined value is configured such that the movable contact against the weight of the inertial body is separated from the fixed contact, and the movable contact and the fixed contact Away has a permissible inclination range for the horizontal axis of the central axis of the closed container to be carried out normal,
Wherein the plurality of drop sensors are arranged on the same plane with different inclination angle with respect to the horizontal axis of the central axis of each said sealed container so that a portion of at least one and the allowable slope range of the other fall sensor overlap In addition, by making these drop sensors all connected in parallel, the output of the parallel circuit is turned on in the stationary state, and the apparent weight of the inertial body is reduced below a predetermined value. fall detection device according to claim off with a Rukoto when.
速度が増加したことを検出する加速度センサーを有し、
前記加速度センサーは、金属製の円筒型密閉容器と、前記密閉容器中に設けられ複数の接触部を有する可動接点と、前記密閉容器の内周面に設けられ前記可動接点と接離可能な固定接点と、前記密閉容器中に収納され自己の重量によって前記可動接点を撓ませる慣性体とを備え、前記加速度センサーの可動接点は、静止時には前記慣性体の重量に抗して前記固定接点と非接触状態になり、前記密閉容器の中心軸に対して垂直方向の加速度成分が所定値以上増加して前記慣性体の見かけ上の重量が増加したときには前記固定接点と接触するように構成され、前記可動接点と前記固定接点との接離が正規に行われる前記密閉容器の中心軸の水平軸に対する許容傾斜範囲を有することを特徴とする請求項1記載の落下検出装置
Having an acceleration sensor for detecting the presence of a pressurized speed increases,
The acceleration sensor includes a metal cylindrical sealed container, a movable contact provided in the sealed container and having a plurality of contact portions, and a fixed contact that is provided on an inner peripheral surface of the sealed container and is capable of contacting and leaving the movable contact. And an inertial body that is housed in the sealed container and deflects the movable contact by its own weight, and the movable contact of the acceleration sensor is not in contact with the fixed contact against the weight of the inertial body when stationary. becomes in contact, the acceleration component in the vertical direction with respect to the central axis of the closed container when the weight of the apparent of the inertial body increases above a predetermined value has increased configured to contact with the fixed contact, wherein The fall detection device according to claim 1, further comprising an allowable inclination range with respect to a horizontal axis of a central axis of the sealed container in which the movable contact and the fixed contact are normally contacted and separated .
記加速度センサーを複数個備え、
前記複数の加速度センサーは、他の加速度センサーの少なくとも一つと前記許容傾斜範囲の一部が重複するように夫々前記密閉容器の中心軸の水平軸に対する傾斜角度を異ならせて同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項2記載の落下検出装置
Includes a plurality of pre-Symbol acceleration sensor,
Wherein the plurality of acceleration sensors are arranged with different angle of inclination relative to the horizontal axis of the central axis of each said sealed container so that a portion of at least one and the allowable slope range of the other acceleration sensors overlap on the same plane The fall detection device according to claim 2, wherein:
業者に装着するための装着手段を備え、
前記装着手段は、起立状態にある作業者に装着したときに、前記加速度センサーの中心軸が水平軸となり、前記作業者の跳躍などによる重力方向の加速度を検出するように構成されていることを特徴とする請求項2記載の落下検出装置
Equipped with a mounting means for mounting to create skilled in the art,
Said mounting means, when mounted on a worker in the raised standing state, the acceleration sensor center axis becomes the horizontal axis of, that is configured to detect the acceleration in the gravity direction due to jumping of the worker The fall detection device according to claim 2 .
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