JPH09196668A - 傾斜角センサの取り付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で、振動や温度変化による影響を受けに
くい傾斜角センサの取り付け装置を提供する。 【解決手段】 鉛直方向に対する機器の傾斜角を検出す
る傾斜角センサ２を機器本体２０の鉛直壁面２１に取り
付けるための傾斜角センサの取り付け装置において、鉛
直壁面に固定された取り付けベース２２と、傾斜角セン
サ２が表面１ａに取り付けられ、裏面１ｂを取り付けベ
ースの表面２２ａに対向させた基板１と、基板の上端部
を取り付けベースに回動可能に固定する弾性固定部材３
０と、基板の下端部を、取り付けベースの表面と基板の
裏面との間隔を調節可能に支持する支持機構４０とを備
える。支持機構４０の調整ナット４２を回すと、基板１
が弾性固定部材３０を支点にしてθｙ方向に回動し、Ｙ
ーＺ平面と平行な面内における傾斜角センサ２の傾き調
節がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉛直方向に対す
る機器の傾斜角を検出する傾斜角センサを機器本体の鉛
直壁面に取り付けるための傾斜角センサの取り付け装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の傾斜角センサの取り付け
装置として、例えば図４及び図５に示すものが知られて
いる。

【０００３】この従来技術に使用された傾斜角センサ１
００は、鉛直方向に対する機器の傾斜角すなわち直交す
る２方向の傾斜角（Ｙ軸回りの傾斜角θｘとＸ軸回りの
傾斜角θｙ）を検出するものである。この傾斜角センサ
１００は、投光部１０１から斜め上方へ出射された光が
直角プリズム１０２を介して容器１０３内に入射し、こ
の入射光が容器１０３内に封入されたシリコンオイルの
自由液面で全反射し、この反射光が容器１０３及び直角
プリズム１０２から出射し、この出射光が容器１０４内
にある受光素子で受光されるように構成されている。傾
斜角センサ１００が取り付けられた機器本体が傾くと、
この傾きに応じて受光素子上での受光位置が基準位置
（０点）からずれるので、このずれ量に応じた受光素子
の出力に基づき、前記２方向の傾斜角を角度演算部で演
算して検出することができる。

【０００４】このような傾斜角センサ１００では、機器
の鉛直方向に対する傾斜角が０のとき、前記受光位置が
基準位置からずれていても、このずれ量（誤差）を前記
角度演算部で補正することができる。そのため、前記誤
差が多少生じるような姿勢で傾斜角センサ１００が機器
本体に取り付けられていても、前記補正によって正しい
機器の傾斜角を検出することができる。しかし、傾斜角
センサ１００の取り付け姿勢には、傾斜角の検出範囲や
検出精度などによって決まる許容誤差範囲がある。傾斜
角センサ１００を許容誤差範囲内の姿勢で機器本体に取
り付けるためには、取り付け後に傾斜角センサ１００の
姿勢を調節できることが必要である。

【０００５】このような調節を可能にするために、図４
及び図５に示す従来技術では、傾斜角センサ１００が基
板１１０の表面１１０ａに複数のねじ１１１で固定さ
れ、かつ基板１１０の裏面１１０ｂに設けられた取り付
け部１１２が機器本体１２０の鉛直壁面１２１に設けら
れた支持部１２２に複数のねじ１３０で固定されてい
る。支持部１２２は鉛直壁面１２１に直角な支持面１２
２ａを有し、取り付け部１１２は基板１１０の裏面１１
０ｂに直角な取り付け面１１２ａを有する。取り付け面
１１２ａを支持面１２２ａに当接させた状態で、取り付
け部１１２が支持部１２２にねじ１３０によって固定さ
れている。ねじ１３０を緩めれば、ＹーＺ平面と平行な
支持面１２２ａ内における傾斜角センサ１００の傾き調
節（Ｘ軸回りの傾き調節）が可能である。また、ねじ１
１１を緩めれば、ＸーＺ平面と平行な基板１１０の表面
１１０ａ内における傾斜角センサ１００の傾き調節（Ｙ
軸回りの傾き調節）が可能である。

【０００６】また、別の従来技術として、図６及び図７
に示す傾斜角センサの取り付け装置が知られている。こ
の従来技術では、傾斜角センサ１００の姿勢を調節でき
るようにするために、傾斜角センサ１００がＬ字型基板
２１０のＸ方向固定面２１１に複数のねじ２１４で固定
され、かつＬ字型基板２１０のＹ方向固定面２１２が機
器本体２２０の鉛直壁面２２１に複数のねじ２３０で固
定されている。ねじ２３０を緩めれば、ＹーＺ平面と平
行な鉛直壁面２２１内における傾斜角センサ１００の傾
き調節（Ｘ軸回りの傾き調節）が可能である。また、ね
じ２１４を緩めれば、ＸーＺ平面と平行なＸ方向固定面
２１１内における傾斜角センサ１００の傾き調節（Ｙ軸
回りの傾き調節）が可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の従来技術では、鉛直壁面１２１に直角な支持面１２
２ａで重量のある基板１１０及び傾斜角センサ１００を
支える為には、支持面１２２ａの面積を大きくする必要
がある。しかし、面積を大きくすると、鉛直壁面１２１
と傾斜角センサ１００との間隔が広がり、鉛直壁面１２
１に直角な方向（Ｙ方向）の寸法が大きくなってしまう
という問題があった。

【０００８】上記後者の従来技術では、傾斜角センサ１
００が鉛直壁面２２１に直角なＬ字型基板２１０のＸ方
向固定面２１１に固定されているので、傾斜角センサ１
００の重心が鉛直壁面２２１から離れてしまう。そのた
めに、傾斜角センサにより検出される傾斜角が振動によ
る影響を受けやすく、振動に対して弱い傾斜角センサに
なってしまう。また、傾斜角センサ１００は熱変形を起
しやすいＬ字型基板２１０を介して鉛直壁面２２１に取
り付けられているので、温度変化に対して弱い傾斜角セ
ンサになってしまい、測量機のような厳しい環境下で頻
繁に使用される機器には不向きであった。

【０００９】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は小型で、振動や温度変化による影
響を受けにくい傾斜角センサの取り付け装置を提供する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明に係る傾斜角センサの取り付け装
置は、鉛直方向に対する機器の傾斜角を検出する傾斜角
センサを前記機器本体の鉛直壁面に取り付けるための傾
斜角センサの取り付け装置において、前記鉛直壁面に固
定された取り付けベースと、前記傾斜角センサが取り付
けられる基板と、前記基板の上下いずれか一方の端部を
前記取り付けベースに回動可能に固定する固定部材と、
前記基板の他方の端部を、前記取り付けベースの表面と
前記基板の他方の面との間隔を調節可能に支持する支持
機構とを備えていることを特徴とする。

【００１１】支持機構により取り付けベースの表面と基
板の他方の面との間隔を調節すると、基板が固定部材を
支点にして回動し、鉛直壁面に垂直な方向と鉛直方向と
を含む面内で傾斜角センサの傾きが調節される。そのた
め、傾斜角センサを前記面内で傾き調節可能に支持する
支持面が不要になり、鉛直壁面に垂直な方向の寸法が小
さくなる。また、基板の一方の端部が固定部材により取
り付けベースに回動可能に固定されかつ基板の他方の端
部が支持機構により取り付けベースとの間隔を調節可能
に支持されるので、基板を振動や温度変化に対して安定
した状態で取り付けベースに支持することができる。

【００１２】請求項２記載の発明に係る傾斜角センサの
取り付け装置は、前記固定部材は、前記取り付けベース
及び前記基板と一体の薄肉ヒンジであることを特徴とす
る。

【００１３】取り付けベースを機器本体の鉛直壁面に取
り付けることにより、鉛直壁面に対する取り付けベース
及び基板の取り付けが完了する。したがって、鉛直壁面
に対する取り付けベース及び基板の取り付けが容易にな
る。

【００１４】請求項３記載の発明に係る傾斜角センサの
取り付け装置は、前記支持機構は、前記基板の他方の端
部を貫通して前記取り付けベースに固定され、外周にお
ねじが形成されたねじ部材と、前記基板から突出した前
記ねじ部材の端部に螺合した調整ナットと、前記間隔を
拡げる方向の付勢力を前記基板に与える付勢手段とを備
えることを特徴とする。

【００１５】調整ナットを回すと、基板はその他方の端
部で取り付けベースとの間隔を広げる方向の付勢力を受
けながら固定部材を支点にして回動し、鉛直壁面に垂直
な方向と鉛直方向とを含む面内で傾斜角センサの傾きが
調節される。そのため、調整ナットの取付くねじ部材と
本体の熱膨張係数が同じであれば、調節された角度が保
持される。また、基板の他方の端部が付勢手段の付勢力
を受けているので、振動があった場合、振動終了後に基
板は調節された角度位置に付勢力により戻る。

【００１６】請求項４記載の発明に係る傾斜角センサの
取り付け装置は、前記取り付けベースは複数のねじで前
記鉛直壁面に固定され、これらのねじを緩めた状態で前
記鉛直壁面内での前記取り付けベースの傾き角を調整可
能であることを特徴とする。

【００１７】基板の他方の端部と取り付けベースとの間
隔を支持機構により調節する方向と、取り付けベースを
鉛直壁面に固定するねじの方向とが同じになるので、傾
斜角センサの傾き調節が容易になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１９】図１はこの発明の一実施形態に係る傾斜角
センサの取り付け装置を示す縦断面図、図２は図１のＡ
矢視図である。

【００２０】図２及び図３に示すように、矩形の基板１
の表面（一方の面）１ａには、鉛直方向に対する機器の
傾斜角すなわち直交する２方向の傾斜角（Ｙ軸回りの傾
斜角θｘとＸ軸回りの傾斜角θｙ）を検出する傾斜角セ
ンサ２が取り付けられている。

【００２１】傾斜角センサ２は、基板１の表面１ａにそ
れぞれ固定された投光部３、液面反射器４及び受光部５
を備えている。投光部３は、半導体レーザ等の光源６
と、コリメータレンズ７と、光源６及びコリメータレン
ズ７を収容する筒状の遮光性容器８とを有する。液面反
射器４は、少なくとも底部が透明な容器９と、容器９の
底部に固定された直角プリズム１０とを有する。容器９
内には、自由液面Ｃ１を有するシリコンオイルＣが封入
されている。受光部５は、集光レンズ１１と、二次元Ｃ
ＣＤ等の二次元受光素子１２と、集光レンズ１１及び二
次元受光素子１２を収容する筒状の遮光性容器１３とを
有する。

【００２２】光源６から斜め上方へ出射された光は、コ
リメータレンズ７によって平行光にされ、直角プリズム
１０を介して容器９内に入射する。この入射光が容器９
内のシリコンオイルＣの自由液面Ｃ１で全反射し、この
反射光が容器９及び直角プリズム１０から出射し、この
出射光が集光レンズ１１により集光されて二次元受光素
子１２で受光される。傾斜角センサ２が基板１を介して
取り付けられる機器本体が傾くと、この傾きに応じて二
次元受光素子１２上での受光位置が基準位置（０点）か
らずれるので、このずれ量に応じた二次元受光素子１２
の出力に基づき、前記２方向の傾斜角を角度演算部で演
算して検出することができる。

【００２３】図１に示すように、機器本体２０の鉛直壁
面２１には、基板１より一回り大きい矩形の取り付けベ
ース２２が３本のねじ２３によって固定されている。

【００２４】基板１の上端部（一方の端部）は、金属製
の薄板で構成された弾性固定部材（固定部材）３０によ
って取り付けベース２２の上端部に回動可能に固定され
ている。弾性固定部材３０は、基板１及び取り付けベー
ス２２の上端部にそれぞれねじによって固定されてい
る。

【００２５】基板１の裏面１ｂは取り付けベース２２の
表面２２ａに対向している。基板１の下端部（他方の端
部）は、支持機構４０によって取り付けベース２２の表
面２２ａと基板１の裏面１ｂとの間隔を弾性固定部材３
０を支点として、調節可能に支持されている。

【００２６】支持機構４０は、基板１の下端部に設けら
れた貫通孔１ｃを貫通して取り付けベース２２に固定さ
れ、外周におねじが形成されたねじ部材４１と、基板１
の表面１ａから突出したねじ部材４１の端部に螺合した
調整ナット４２と、基板１の下端部と取り付けベース２
２との間に設けられたコイルばね（付勢手段）４３とを
有する。ねじ部材４１は、取り付けベース２２の表面２
２ａにほぼ直交するように設けられている。コイルばね
４３は、取り付けベース２２の表面２２ａと基板１の裏
面１ｂとの間隔を拡げる方向の付勢力を基板１に与えて
いる。

【００２７】上記構成を有する一実施形態では、ねじ２
３を緩めて取り付けベース２２を図２に示すθｘ方向に
回動させることにより、ＸーＺ平面と平行な面内におけ
る傾斜角センサ２の傾き調節（Ｙ軸回りの傾き調節）が
なされる。

【００２８】一方、調整ナット４２を回すと、基板１が
弾性固定部材３０を支点にして図１に示すθｙ方向に回
動する。これによって、ＹーＺ平面と平行な面内におけ
る傾斜角センサ２の傾き調節（Ｘ軸回りの傾き調節）が
なされる。

【００２９】このようにして、機器本体２０に対する傾
斜角センサ２の取り付け姿勢（前記２方向の傾き）を、
傾斜角センサ２による傾斜角の検出範囲や検出精度など
によって決まる許容誤差範囲内の姿勢に調節することが
できる。

【００３０】上記第１の実施形態によれば、支持機構４
０の調整ナット４２を回すと、基板１が弾性固定部材３
０を支点にして図１に示すθｙ方向に回動し、鉛直壁面
２１に垂直な方向（Ｙ方向）と鉛直方向（Ｚ方向）とを
含むＹーＺ平面内で傾斜角センサ２の傾きが調節され
る。そのため、傾斜角センサ２をＹーＺ平面内で傾き調
節可能に支持する支持面が不要になり、鉛直壁面に垂直
な方向（Ｙ方向）の寸法が小さくなる。したがって、小
型化を図ることができ、測量機のように取り付けスペー
スの小さい機器に適した傾斜角センサの取り付け装置が
得られる。

【００３１】また、上記第１の実施形態によれば、調整
ナット４２を回すと、基板１は、その下端部が取り付け
ベース２２との間隔を広げる方向の付勢力をコイルばね
４３によって受けながら弾性固定部材３０を支点にして
回動し、ＹーＺ平面内で傾斜角センサ２の傾きが調節さ
れる。そのため、調整ナットの取付くねじ部材４１と基
板１の熱膨張係数が同じであれば、調節された角度が保
持される。また、基板１の下端部がコイルばね４３の付
勢力を受けているので、振動があった場合、振動終了後
に基板１は調節された角度位置に付勢力により戻る。し
たがって、振動及び熱変化に対して強い構造にすること
ができ、測量機のような厳しい環境下で頻繁に使用され
る機器に適した傾斜角センサの取り付け装置が得られ
る。

【００３２】さらに、上記一実施形態によれば、調整ナ
ット４２の方向（基板１の下端部と取り付けベース２２
との間隔を支持機構４０により調節する方向）と、取り
付けベース２２を鉛直壁面２１に固定するねじ２３の方
向とが同じになるので、傾斜角センサ２の前記２方向の
傾き調節を容易に行なうことができる。

【００３３】なお、上記一実施形態において、前記弾性
固定部材３０を薄肉ヒンジで構成してもよい。この構成
によれば、取り付けベース２２を機器本体２０の鉛直壁
面２１に取り付けるだけで、鉛直壁面２１に対する取り
付けベース２２及び基板１の取り付けが完了する。した
がって、鉛直壁面２１に対する取り付けベース２２及び
基板１の取り付けが容易になる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明に係る傾斜角センサの取り付け装置によれば、傾斜角
センサを鉛直壁面に垂直な方向と鉛直方向とを含む面内
で傾き調節可能に支持する支持面が不要になり、鉛直壁
面に垂直な方向の寸法が小さくなる。また、基板の一方
の端部が固定部材により取り付けベースに回動可能に固
定されかつ基板の他方の端部が支持機構により取り付け
ベースとの間隔を調節可能に支持されるので、基板を振
動や温度変化に対して安定した状態で取り付けベースに
支持することができる。したがって、小型化を図ること
ができ、かつ振動や温度変化による影響を受けにくくす
ることができる。

【００３５】請求項２記載の発明に係る傾斜角センサの
取り付け装置によれば、取り付けベースを機器本体の鉛
直壁面に取り付けることにより、鉛直壁面に対する取り
付けベース及び基板の取り付けが完了するので、鉛直壁
面に対する取り付けベース及び基板の取り付けが容易に
なる。

【００３６】請求項３記載の発明に係る傾斜角センサの
取り付け装置によれば、調整ナットを回すと、基板はそ
の他方の端部で取り付けベースとの間隔を広げる方向の
付勢力を受けながら固定部材を支点にして回動し、鉛直
壁面に垂直な方向と鉛直方向とを含む面内で傾斜角セン
サの傾きが調節される。そのため、調整ナットの取付く
ねじ部材と本体との熱膨張係数が同じであれば、調節さ
れた角度が保持される。また、基板の他方の端部が付勢
手段の付勢力を受けているので、振動があった場合、振
動終了後に基板は調節された角度位置に付勢力により戻
る。したがって、振動及び熱変化に対して強い構造にす
ることができる。

【００３７】請求項４記載の発明に係る傾斜角センサの
取り付け装置によれば、基板の他方の端部と取り付けベ
ースとの間隔を支持機構により調節する方向と、取り付
けベースを鉛直壁面に固定するねじの方向とが同じにな
るので、傾斜角センサの傾き調節が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る傾斜角セン
サの取り付け装置を示す縦断面図である。

【図２】図２は図１のＡ矢視図である。

【図３】図３は図２に示す傾斜角センサを断面で示した
部分断面図である。

【図４】図４は従来技術を一部断面で示した平面図であ
る。

【図５】図５は図４のＢ矢視図である。

【図６】図６は別の従来技術を一部断面で示した平面図
である。

【図７】図７は図６のＣ矢視図である。

【符号の説明】

１ 基板 １ａ 基板の表面（一方の面） １ｂ 基板の裏面（他方の面） ２ 傾斜角センサ ２０ 機器本体 ２１ 鉛直壁面 ２２ 取り付けベース ２２ａ 取り付けベースの表面 ２３ ねじ ４０ 支持機構 ４１ ねじ部材 ４２ 調整ナット ４３ コイルばね（付勢手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直方向に対する機器の傾斜角を検出す
   る傾斜角センサを前記機器本体の鉛直壁面に取り付ける
   ための傾斜角センサの取り付け装置において、 前記鉛直壁面に固定された取り付けベースと、 前記傾斜角センサが取り付けられる基板と、 前記基板の上下いずれか一方の端部を前記取り付けベー
   スに回動可能に固定する固定部材と、 前記基板の他方の端部を、前記取り付けベースの表面と
   前記基板の他方の面との間隔を調節可能に支持する支持
   機構とを備えていることを特徴とする傾斜角センサの取
   り付け装置。
2. 【請求項２】 前記固定部材は、前記取り付けベース及
   び前記基板と一体の薄肉ヒンジであることを特徴とする
   請求項１記載の傾斜角センサの取り付け装置。
3. 【請求項３】 前記支持機構は、前記基板の他方の端部
   を貫通して前記取り付けベースに固定され、外周におね
   じが形成されたねじ部材と、前記基板から突出した前記
   ねじ部材の端部に螺合した調整ナットと、前記間隔を拡
   げる方向の付勢力を前記基板に与える付勢手段とを備え
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の傾斜角センサ
   の取り付け装置。
4. 【請求項４】 前記取り付けベースは複数のねじで前記
   鉛直壁面に固定され、これらのねじを緩めた状態で前記
   鉛直壁面内での前記取り付けベースの傾き角を調整可能
   であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
   の傾斜角センサの取り付け装置。