JPH01250012A - フロート式傾斜角センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は、磁気抵抗素子等の磁電変換素子又はリードス
イッチ等、磁界の変化に反応する素子（以下ｒｌ磁気素
子という。）を用いた傾斜角センサに関する。

〈従来の技術〉 傾斜角センサは、例えばブルドーザ等の作業車に、装備
され、転覆の虞がある車両の前後左右の傾斜角度を検出
することによって、転覆を未然に防止する用途に使用さ
れている。

また、傾斜角センサは、その他自動車用クレーン台車の
傾斜角検出、工業用ロボットアームの姿勢制御、消防自
動車用梯子の姿勢制御等にも用いられている。

かかる傾斜角センサの従来例として、第５図に示すよう
なものがある。

即ち、中空容器１内には天井部に自在継手２によって振
り子３が吊り下げ支持される。

この振り子３の鏝部４にはマグネット５が内蔵されてい
る。中空容器１の下部周壁の周方向に沿った所定の位置
には夫々リードスイッチ６が複数内蔵されている。

従って、検出対象物（図示せず）に取り付けられた中空
容器１が傾斜すると、中空容器１に対して振り子が３（
ｌＪＩ斜し、該振り子３の鏝部４のマグネット５がいず
れかのリードスイッチ６に近接する。而して、所定以上
の角度に容器１が傾斜するとリードスイッチ６に一定以
上の磁力が作用してオン状態となるので、容器１の傾斜
およびその方向を電気的に判別できるものである。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来の傾斜角センサでは、次
のように問題点が多々あった。

即ち、リードスイッチ６そのものが有接点構造体である
ため、外部から作用する振動や衝撃に弱く、時としてチ
ャタリングを起こすことがあり、常に安定かつ正確な検
出動作を得ることができるとは限らないものである。

更に、容器１の傾斜時に該容器１と振り子３との相対速
度および慣性による揺動を制御することはできないので
、リードスイッチ５による検出の応答性が不必要に過敏
となって誤作動したり、逆に作動が緩慢すぎて作動不良
となったりして、その調整は困難であった。

そこで、本発明は以上のような従来の実情に鑑み、フロ
ート式マグネットを用いることによって、常に安定かつ
正確な検出動作を得ることができる等の特徴を有する傾
斜角センサを提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 このため本発明は、液面上方に空間を残して液体を内部
に封入した容器と、 該液面の範囲で自由に浮遊するフロートと、該フロート
に装着されて外部に磁束を放出するように設けられたマ
グネットと、 磁気素子を有して構成され、かつ常態において上記空間
を介してフロートの直上に対面する位置で上記容器の適
所に取付けられたセンサと、 からなり、該フロートの浮遊移動に伴う磁気素子への磁
界の変化により、検出対象物の傾斜角度を測定可能に設
けたことを特徴とするフロート式１頃斜角センサとする
。

〈作用〉 係る構成では、測定すべき対象物が傾斜すると、密閉容
器内液面に浮遊するフロートのマグネットが液面ととも
に密閉容器内を移動して磁気素子に対する位置が相対的
に変化する。これによって、磁気素子に作用する磁界の
強さが変化すると、該素子が作動して検出対象物の傾斜
角が検出される。

また、この液体の粘稠度等を調節することにより各種用
途に応じた応答速度が設定可能である。

〈実施例〉 次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図おいて、１０は検出対象物に取り付は
可能に設けた中空容器であり、油等の液体１１をその液
面上方に空間部１０ａを残した状態で油等の液体１１を
内部に封入密閉している。１２は該容器１０内において
液面の範囲内でその一部を表出するように浮遊状態に配
設されたフロート、１３は該フロート１２の上面に嵌め
込まれたマグネットであり主として空間部１０ａ方向に
磁束を放出可能に設けられている。　１４は容器１０の
上壁に埋設され、かつ容器ｌＯが水平姿勢のとき該マグ
ネット１３の直上に位置するように配置された磁気素子
たるリードスイッチである。

ここで、前記容器１０は、上面開放のを底の円筒体１０
Ａと、該円筒体１０Ａの開放端部に液密に結合され上壁
を構成するドーム体１０Ｂとから形成される。この容器
ｌＯの空間部１０ａの天井面は、凹球面状に形成されて
いる。前記リードスイッチ１４は、ドーム体１０Ｂの頂
上部に内蔵される。

そして、リードスイッチ１４に対する磁界が変化してこ
れをＯＮ又は０ＦＦＬ、た時の信号を出力するセンサ部
（図示せず）が設けられている。

次に、かかる傾斜角センサの作用について説明する。

第１図に示すように、検出対象物が非傾斜状態にあって
、容器１０がフラットな常態においては、フロート１２
は閉容器ｌＯのドーム体１０Ｂの内項部の真下即ち、リ
ードスイッチ１４の直下にあって最近接位置となってお
り、該リードスイッチ１４には強い磁界が作用している
ので、ＯＮ状態となっている。

一方、第２図に示すように、検出対象物が傾斜して、容
器１０が傾斜状態になると、フロート１２は液面移動と
ともに容器１０の土壁の頂上部の真下からずれた位置に
移動するので、マグネット１３とリードスイッチ１４と
の相対的位置が離間する。これによって、リードスイッ
チ１４に対する磁束が減少して磁界が弱くなる。従って
、所定の角度以上に容器１０が傾斜すると磁界が弱くな
ってリードスイッチ１４は０ＦＦＬ、センサ部からＯＦ
Ｆ信号が出力されるので検出対象物の傾斜角が検出でき
る。

この場合、水平面に対する検出対象物の傾斜方向が３６
０度の全方向について傾斜角が検出できる。

なお、リードスイッチ１４がＯＦＦする磁界の限界点に
フロート１２のマグネット１３が到達したときの容器１
０の傾斜角度は、凹球面からなる空間部１０ａの天井面
の半径を変化させることによって変化させることができ
る。

即ち、リードスイッチ１４とマグネット１３との最接近
位置の距離を一定とした場合、前記凹球面半径が大きい
程、リードスイッチＯＦＦ点にマグネット１３が達する
時の容器ｌＯの傾斜角が小さくなり、この半径を適宜変
化させることにより、検出するべき傾斜角を任意に設定
できる。

さらに、液体１１の粘稠度を変化させることによって容
器ｌＯの傾斜時における液体１１の流動速度すなわち液
面移動速度を調節でき、傾斜角検出の応答速度を調整可
能とすることができる。

かかる構成の傾斜角センサによると、液体１１の液面に
浮遊するマグネット１３付きのフロート１２を使用した
ので、外部から作用する振動や衝撃に強く、いわゆるチ
ャタリングを起こすことがなく、常に安定かつ正確な検
出動作を得ることができる。

また、リードスイッチ１４に代えて磁気抵抗素子等の無
接点磁気素子を用いれば、更に安定性および正確性の高
い動作とすることができる。

更に、液面の直径とフロート１２の水平幅とを略一致す
るように形成して、フロー）１２の遊び揺動を防止する
のが精度向上のために好ましい。

次に、かかる構成の傾斜角センサを水準器としても使用
する構成について述べる。

即ち、容器１０の少なくとも上壁すなわちドーム体１０
Ｂをガラスや樹脂等の透明部を形成することにより、こ
の透明部からフロート１２並びに空間部１０ａ即ち、気
泡が目視できるようにしたものである。

これらフロート１２並びに気泡は、容器１０の傾斜に伴
ってその位置が変化するので、検出対象物が水平状態に
あって、容器１０がフラットな状態の時には、フロート
１２並びに気泡が容器１０の土壁の頂上部の真下に位置
する。また、検出対象物が傾斜して、容器１０も傾斜す
る時には、フロート１２並びに気泡が密閉容器１０の土
壁の頂上部の真下からずれた位置に移動する。

従って、ドーム体１０Ｂの頂点位置を水平状態の０点と
し、これを基準として検出対象物の傾斜角に対応した目
盛りを付したゲージ１５をドーム体１０Ｂの外表面等に
表示すれば、検出対象物の傾斜角を視覚によっても知る
ことができる。

なお、このゲージ１５を第３図に示すように放射状に表
示形成すれば、検出対象物の傾斜３６０度の全方向に対
してその角度を知ることができる。

上記の実施例においては、容器１０として、その空間部
１０ａの天井面をドーム状に形成した例を示したが、こ
れに限らず、第４図に示すように、単なる平面状に形成
しても良い。

この場合には、フロート１２の常態におけるセンタリン
グを保持するため、フロート１２と容器１０の底部との
間にローブ状係留部材１６を設けるものとする。該係留
部材１６としては柔軟なゴム紐等の弾発素材とすること
が望ましい。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、傾斜角を測定す
べき対象物の傾斜に伴って液面で浮遊するフロートに装
着したマグネットにより、磁気素子に作用する磁界を変
化させて検出対象物の傾斜角を検出するようにしたから
、常に安定的かつ正確な検出動作を得ることができると
共に、液体の粘稠度を変化させること等によって傾斜角
検出の応答性を調節することができる等の効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本発明に係る傾斜角センナの一
実施例を示す縦断面図、第３図は他の実施例を説明する
密閉容器の上面図、第４図は他の実施例を示す縦断面図
、第５図は従来の傾斜角センサの一例を示す縦断面図で
ある。 １０・・・・・・密閉容器 １１・・・・・・液体 １２・・・・・・フロート １３・・・・・・マグネット １４・・・・・・磁気素子 第１図 第２図 第３図　　第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　液面上方に空間を残して液体を内部に封入した容器と
   、 該液面の範囲で自由に浮遊するフロートと、該フロート
   に装着されて外部に磁束を放出 するように設けられたマグネットと、 磁気素子を有して構成され、かつ常態にお いて上記空間を介してフロートの直上に対面する位置で
   上記容器の適所に取付けられたセンサと、 からなり、該フロートの浮遊移動に伴う磁気素子への磁
   界の変化により、検出対象物の傾斜角度を測定可能に設
   けたことを特徴とするフロート式傾斜角センサ。