JPH0544727Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、飛行物体の姿勢制御等に使用される
傾き検出装置に関するものである。

（従来の技術） 出願人は以前、第７図に示す如く、４つのプロ
ペラ７４，７４，７５，７５を具えた垂直離着陸
機玩具７を提案した（特願昭63−26355）。

これは、垂直離着陸機玩具の本体７１の周りの
対称な４位置に夫々互いに独立して回転制御する
モータ７２を配備し、各モータ７２にプロペラ７
４，７５を水平面内に回転可能に配備したのであ
る。

対角線上に対向する１組のプロペラ７４，７４
は他の１組のプロペラ７５，７５の回転方向とは
逆方向に回転し、各対のプロペラ７４，７５の回
転によつて生じる反力を互いに打ち消し合つて飛
行する。

垂直離着陸機玩具７は、電池、受信機、２次元
の傾き検出装置及び演算処理回路を搭載し、遠隔
操縦の制御電波を受信して、各モータ７２を駆動
することにより、各プロペラ７４，７４，７５，
７５の回転を独立して制御し、飛行姿勢を補正し
ながら垂直昇降、前後進飛行、方向転換を行な
う。

飛行姿勢の補正に不可欠な傾き検出器は、航空
機の航路計測用、姿勢制御用としは精巧なものが
あるが、高価であり、又、重過ぎて前記玩具には
不適である。

そこで第６図に示す簡易型の傾き検出装置が使
用される。

該簡易型の傾き検出装置は、外枠２内に内枠３が
第２支持軸３１により揺動可能に配備され、内枠
３内に基準体４が内枠３の揺動平面内で第２支持
軸３１と直交する第１支持軸４４により揺動可能
に配備されている。

内枠３と基準体４との間には、内枠３に対する
基準体４の相対的な傾きを検出する第１傾き検出
器５が配備され、外枠２と内枠３との間には外枠
２に対する内枠３の相対的な傾きを検出する第２
傾き検出器６が配備されている。

第１傾き検出器５は、内枠３の内面に配備した
第１ホール素子５２と、該ホール素子に対向して
基準体４上に配備した第１磁石５１とから成る。

第２傾き検出器６は外枠２の内面に配備した第
２ホール素子６２と、該第２ホール素子６２に対
向して配備した第２磁石６１とからなる。

基準体４は常に鉛直方向を向いており、基準体
４に対して、内枠３及び外枠２が傾くのである
が、以下の説明では、便宜上、内枠３に対して基
準体４が傾き、外枠２に対して内枠３が傾くとす
る。

第１傾き検出器５は、内枠３に対して基準体４
が傾いた時に、ホール効果を生じるように第１ホ
ール素子５２を貫く磁石５１の磁束成分の増減に
よつて、第１ホール素子５２に生じるホール電圧
の変化によつて内枠３に対する基準体４の相対的
な傾きを検出する。

又、第２傾き検出器６は、外枠２に対して内枠
３が傾いたときに、ホール効果を生じるように第
２ホール素子６２を貫く第２磁石６１の磁束成分
の増減によつて、第２ホール素子６２に生じるホ
ール電圧の変化から、外枠２に対する内枠３の相
対的な傾きを検出する。

（考案が解決しようとする課題） 上記傾き検出装置に於て、第１傾き検出器５の
第１ホール素子５２の配線５０は、空中をはわせ
て外枠２に経由して延びているため、外枠２に対
する内枠３の相対的な傾き移動を拘束し、又、内
枠３の動きによつて配線５０に繰り返し応力が作
用して切断し易い問題があつた。

本考案は、内枠に対する基準体の相対的な傾き
を基準と外枠との相対的な動きによつて検出する
ことにより、傾き検出のために内枠上に配線を行
なう必要がなく、以て前記問題を解決できる傾き
検出装置を明らかにするものである。

（課題を解決すべき手段） 本考案の傾き検出装置は、外枠２と前記外枠２
内に第２支持軸３１によつて揺動可能に支持され
る内枠３と、前記内枠３内に第１支持軸４４によ
つて揺動可能に支持され、前記外枠２及び内枠３
の傾きとは無関係に一定の姿勢を保つ基準体４と
から構成され、前記第２支持軸３１と前記第１支
持軸４４とは略同一平面内で直交するようになさ
れた揺動体と、 前記内枠３に対する前記基準体４の相対的な傾
きを検出する第１傾き検出器５と、 前記外枠２に対する前記内枠３の相対的な傾き
を検出する第２傾き検出器６とから成る傾き検出
装置において、 前記第１傾き検出器５は、前記外枠２に配備し
たホール素子５２と、磁石５１とから成り、該磁
石５１は該ホール素子５２に対向する前記基準体
４上に設けられるとともに、前記内枠３に対する
前記基準体４の相対的な傾き方向８０に磁化され
ている。

（作用及び効果） 内枠３に対して基準体４が傾いたとき、ホール
素子５２を通る磁束の方向が傾斜し、ホール効果
が生じるようにホール素子を貫く磁束成分が発生
し、ホール電圧が生じる。

このホール電圧によつて、内枠３に対する基準
体４の傾きを検出できる。

傾き方向が反対の場合は、ホール素子を貫通す
る磁界成分の向きも逆である。

外枠２に対して内枠３が相対的に傾いても、ホ
ール素子５２を貫通する磁束成分には変化がない
ので第１ホール素子５２の電圧に影響はない。

ホール素子５２は外枠２に配備されており、そ
の配線５０は外枠２から延びているので、外枠２
に対する内枠２の相対的な傾き移動を何ら拘束せ
ず、又、内枠の動きによる影響も全く受けること
はなくなり、従前の内枠３の動きによつて配線５
０が切断され易いという問題も解決される。

上記の如く、本考案の２次元の傾き検出装置は
構成が簡単でコンパクトに構成でき、垂直離着陸
玩具の姿勢制御用の傾き検出装置に最適である。

（実施例） 実施例の傾き検出装置は、例えば第７図に示す
出願人が以前提案した垂直離着陸機玩具７に搭載
される。

傾き検出装置は、第１図、第２図の如く、外枠
２内に内枠３を揺動可能に配備し、内枠３内に、
外枠２及び内枠３の傾きに無関係に一定の姿勢を
保つ基準体４を内枠３に対して揺動可能に配備し
て揺動体１０を構成する。

基準体４と外枠２との間に、内枠３に対する基
準体４の相対的な傾きを検出する第１傾き検出器
５及び外枠２に対する内枠３の相対的な傾きを検
出する第２傾き検出器６を配備する。

外枠２は、底板２１の両端に上向きの支え板２
２，２２を立設し、支え板２２，２２の上端間は
半円状の連結板２３にて一体に繋がつている。

内枠３はリング体に形成され、直径線上の２位
置に外向きに揺動支持軸３１，３１を突設して、
該軸を前記外枠２の支え板２２の上端に配備した
軸受２４，２４に軸承せしめる。

内枠３内に配備される基準体４は、モータ４１
と、該モータから下向きに突出した回転軸４２に
取り付けたフライホイール４３とで構成されてい
る。

モータ４１のハウジングには第２支持軸３１と
直交する線上に、外向きに一対の揺動支持軸４
４，４４が突設され、該支持軸４４が、内枠３の
直径線上の２位置に設けた軸受３２，３２に軸承
される。

内枠３内に基準体４を支持する第１支持軸４４
と、外枠２内に内枠３を支持する第２支持軸３１
は、略同一平面内にて直交している。

基準体４の重心は、第２支持軸３１よりも下位
置にあり、外力を加えない限り常に鉛直姿勢を保
つており、モータ駆動によつてフライホイール４
３を高速回転させることにより、基準体４の鉛直
姿勢が安定する。

モータ４１への配線４０は、第１図に鎖線で示
す如く、第１支持軸４４、内枠３及び第２支持軸
３１を通して外枠２に引き出されている。

第１傾き検出器５は、外枠２に配備した第１ホ
ール素子５２と、基準体４上に該ホール素子５２
に接近して対向配備した第１永久磁石５１とで構
成されている。

第１ホール素子５２は、外枠２の半円状連結板
２３の頂部より少し低い位置の内面に配備されて
いる。

第１永久磁石５１は内枠３に対する基準体４の
傾き方向８０にＮ極とＳ極が位置している（第２
図）。

第１ホール素子５２は、２つの電流端子６３，
６３と、２つのホール電圧端子６４，６４を具え
ている。

第２傾き検出器６は、上記第１傾き検出器５と
同様にして、外枠２に配備した第２ホール素子６
２と、基準体４上に第２ホール素子６２に接近し
て対向配備した第２永久磁石６１とで構成されて
いる。

第２ホール素子６２は、外枠２の内面に、前記
第２支持軸３１の軸心を含む垂直面を基準とし
て、第１ホール素子６１の対称位置に配備されて
いる。

第２磁石６１は前記第１磁石５１とは極の向き
が直交して基準体４上に配備されている（第３
図）。

第２ホール素子６２にも電流端子６３，６３及
び電圧端子６４，６４が設けられている。

上記、第１ホール素子５２及び第２ホール素子
６２は、何れも素子の厚み方向に通過する磁束に
よつてホール効果を発生し、端子６４，６４にホ
ール電圧を生じる。

ホール素子５２，６２の厚み方向を通過する磁
束の向きが変わると、ホール電圧の正極と負極が
逆転する。

然して、第２図に示す如く、内枠３及び外枠２
に対して、基準体４が傾いていない状態では、第
４図Ａに示す如く、第１傾き検出器５の第１永久
磁石５１の磁束は第１ホール素子５２に対して平
行であつてホール素子５２を素通りして、 第１ホール素子５２にはホール電圧は生じな
い。

第２傾き検出器６に於いても、上記と同じ理由
により第２ホール素子６２にホール電圧は生じな
い。

第２図に於て、内枠３に対して基準体４が左側
に傾くと、第４図Ｂに示す如く、第１永久磁石５
１の磁束が第１ホール素子５２の厚みに対して下
向きに横切るため、第１ホール素子５１にホール
電圧が生じる。

基準体４の傾き角度の大小によつて、下向き磁
束の量が増減するため、ホール電圧も変化し、こ
の電圧の変化によつて内枠３に対する基準体４の
傾き角度を検出できる。

第２図に於て、内枠３に対して基準体４が右方
向に傾くと、第４図Ｃに示す如く、第１永久磁石
５１の磁束は第２ホール素子５２の厚みに対し
て、向きに横切るため、第２ホール素子６１にホ
ール電圧が生じ、前記とはホール素子５２の厚み
方向に対する磁束の向きが逆であるから、ホール
電圧の極性が反転する。従つて、基準体４が左右
何れの方向に傾いたかの判別もできる。

又、外枠２に対して内枠３が相対的に傾いて
も、第１ホール素子５２を貫通する磁束成分には
変化がないので、第１ホール素子５２の電圧に影
響はない。

第２傾き検出器６では、第２永久磁石６１の極
性が上記第１傾き検出器５のそれとは直交して配
備されているため、外枠２に対する内枠３の傾
き、即ち外枠３に対する基準体４の傾きを検出で
きる。

第５図は基準体４の他の実施例を示しており、
該基準体４は重心Ｗが、内枠３よりも下位置にあ
る重錘であつて、該基準体４は自重によつて常に
鉛直方向を向くものである。

尚、本考案の実施に際し、第２傾き検出器６
は、第６図の如く、外枠２にホール素子６２、内
枠３に該ホール素子６２に対向して磁石６１を対
向配備して構成しても可い。

又、上記実施例では、第１ホール素子５２、第
２ホール素子６２に対向して夫々永久磁石を設け
たが、これに限られるものではなく、電磁石等、
他の磁石を用いても可い。

本考案は上記実施例の構成に限定されることは
なく、実用新案登録請求の範囲の範囲で種々の変
形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかる傾き検出装置の斜面
図、第２図は同上の正面図、第３図は基準体上の
第１、第２磁石の極の向きを示す説明図、第４図
Ａ、第４図Ｂ、第４図Ｃはホール素子と磁石の相
対的な位置変化によつてホール素子へ作用する磁
界の説明図、第５図は他の実施例の正面図、第６
図は従来例の２次元の傾き検出装置の斜面図、第
７図は２次元の傾き検出装置を搭載した垂直離着
陸玩具の斜面図である。 ２……外枠、３……内枠、４……基準体、５…
…第１傾き検出器、５１……第１磁石、５２……
第１ホール素子、６……第２傾き検出器、６１…
…第２磁石、６２……第２ホール素子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 外枠２と前記外枠２内に第２支持軸３１によ
   つて揺動可能に支持される内枠３と、前記内枠
   ３内に第１支持軸４４によつて揺動可能に支持
   され、前記外枠２及び内枠３の傾きとは無関係
   に一定の姿勢を保つ基準体４とから構成され、
   前記第２支持軸３１と前記第１支持軸４４とは
   略同一平面内で直交するようになされた揺動体
   と、 前記内枠３に対する前記基準体４の相対的な
   傾きを検出する第１傾き検出器５と、 前記外枠２に対する前記内枠３の相対的な傾
   きを検出する第２傾き検出器６とから成る傾き
   検出装置において、 前記第１傾き検出器５は、前記外枠２に配備
   したホール素子５２と、磁石５１とから成り、 該磁石５１は該ホール素子５２に対向する前
   記基準体４上に設けられるとともに、前記内枠
   ３に対する前記基準体４の相対的な傾き方向８
   ０に磁化されてなる傾き検出装置。 第２傾き検出器６は、前記外枠に配備した第
   ２ホール素子６２と第２磁石６１とから成り、
   該第２磁石６１は該ホール素子に対向する前記
   基準体４上に設けられるとともに、前記外枠２
   に対する前記内枠３の相対的な傾き方向８１に
   磁化されてなる実用新案登録請求の範囲第１項
   に記載の傾き検出装置。