JPH09292221A - 傾斜センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】傾斜センサの製造工程において、電解液を注入
する際に気泡の径をノギス，マイクロメータ等により測
定する必要のない傾斜センサを提供する。 【解決手段】気泡Ｂを形成する電解液Ａが封入される密
閉容器１４は、円筒部材１３と、この円筒部材１３の上
下両端に接着された天板１１及び底板１２とから、構成
されている。この天板１１の下面は、球面状に凹んだ球
状凹面１７となっている。この球状凹面１７中の帯状ギ
ャップ１８状には、指標Ｍ１が、帯状ギャップ１８の中
心線上であり、且つ、円盤状の天板１１の中心から等距
離の二つの位置に、各々形成されている。製造技術者
は、気泡Ｂの径を指標Ｍ１に合わせるように、注入口１
５から電解液Ａを注入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水平に対する傾斜
角を検出する傾斜センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、傾斜角を検出するための傾斜
センサとして、電解液と気泡が密封された密閉容器の上
部内壁面に第１及び第２の上部電極が、また下部内壁面
のほぼ中央に下部電極が設けられ、第１の上部電極と下
部電極の間に流れる電流値と第２の上部電極と下部電極
の間に流れる電流値との差に基いて傾斜角を検出するも
のが使用されている。

【０００３】このような従来の傾斜センサにおける第１
及び第２の上部電極は、傾斜センサが水平に置かれた状
態において、気泡に同じ状態で接するように、即ち電解
液に同じ面積で接触するように、配置されている。ま
た、気泡が傾斜センサの傾斜に応じて傾斜角の検出方向
に位置を変えると、電解液と２つの上部電極との接触面
積が傾斜角に比例して変化し、それに伴って２つの上部
電極と下部電極との間の電気抵抗値が変化する。そのた
め、２つの上部電極と下部電極との間にそれぞれ印加さ
れた電圧によってそれぞれの間を流れる電流値も、傾斜
角に比例して変化する。従って、傾斜角を測定すべき面
上に傾斜センサを置くとともに２つの上部電極と下部電
極との間にそれぞれ電圧を印加して、上記２つの電流値
を測定し、その差に基いて傾斜角を得ることができるの
である。

【０００４】しかし、上記傾斜センサでは、下部電極の
表面積が小さいことから、その電流密度が大きくなり、
電解液の電気分解が起こり易かった。また、２つの上部
電極と下部電極との距離の差が抵抗差を生じ、ひいては
傾斜角の検出誤差を生じるため、補正を行っていた。こ
のような点に鑑み、本件出願人は、これらを解消する傾
斜センサを提案している（公開特許公報平７−１４６１
４２号）。

【０００５】上記公報に記載された傾斜センサ（以下
「公報記載傾斜センサ」という。）は、略平行に設けら
れた円板状の天板、底板と、これらの天板、底板との間
に設けられ、その軸心がこれらの天板、底板に略垂直で
ある円筒部材とから、構成されている。この公報記載傾
斜センサでは、底板の略全面にわたって下部電極を形成
することによって、電流密度を低くし、電解液の電気分
解を抑えている。また、２つの上部電極と下部電極との
距離の差から生ずる誤差を抑えるために行っていた補正
を不要とすべく、天板の円筒部材側の内壁面が一定の曲
率を有する球状凹面に仕上げられ、この球状凹面に上部
電極が形成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような、従来の傾
斜センサ及び公報記載傾斜センサでは、傾斜角の検出精
度，検出範囲等の観点から、気泡の径が一定であること
が必要とされる。そのため、傾斜センサの製造工程にお
いて、気泡の径を適切な大きさにすべく、ノギス，マイ
クロメータ等によりその径を測定しながら、電解液を密
閉容器に注入していた。従って、傾斜センサの製造に時
間がかかるという欠点があった。

【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、傾斜センサの製造工程にお
いて、電解液を注入する際に気泡の径をノギス，マイク
ロメータ等により測定する必要のない傾斜センサを提供
することを、目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。即ち、本願の第１
の発明は、少なくとも傾斜角検出方向においてその天側
の内面がアーチ状にカーブしているとともにその内部に
気泡を形成する液体を封入した透明部材からなる密閉容
器を備える傾斜センサであって、前記密閉容器は、少な
くともその天側が透明部材から構成されているととも
に、前記天側の内面に、前記気泡がなすべき径の大きさ
を指し示す指標を備えたことを特徴とする（請求項１に
対応）。

【０００９】また、本願の第２の発明は、凹部を有する
容器本体と前記凹部を閉じるための周囲から中央に向か
って漸次深くなる凹面が形成された透明部材からなる天
板とから構成されるとともに気泡を形成する液体をその
内部に封入した密閉容器を備えた傾斜センサであって、
前記凹面は、前記気泡がなすべき径の大きさを指し示す
指標を備えたことを特徴とする（請求項２に対応）。

【００１０】また、本願の第３の発明は、請求項１にお
ける天側の内面が、前記傾斜角検出方向に直交する方向
においても、その周辺から中央に向かって漸次深くなっ
ていることを特徴とする（請求項３に対応）。

【００１１】密閉容器内の気泡の位置は、電気的に検出
することができる。その場合、液体の静電容量によって
検出する方式を採っても良いし、液体中を流れる電流値
によって検出する方式を採っても良い。前者の場合、密
閉容器内に封入される液体としては誘電率の大きな液体
を用い、電極を容器外面に形成する。後者の場合、密閉
容器内に封入される液体としては電解液を用い、電極を
容器内面に形成する。また、何れの方式を採る場合であ
っても、天側の内面又は外面に形成される上部電極は、
傾斜角検出方向に沿って天板の中心位置に対して対称に
並べられるとともに相互に絶縁された２つの電極として
形成される。また、傾斜角検出方向が互いに直交する２
方向である場合には、相互に回転対称位置に形成された
４つの電極を上部電極とする。

【００１２】また、本願の第４の発明は、筒状部材と、
この筒状部材の一端に液密を保って固着されるととも
に、その筒状部材側の面に少なくとも２つの上部電極が
形成された透明部材からなる天板と、前記筒状部材の他
端に液密を保って固着されるとともに、その筒状部材側
の面の略全面にわたって下部電極が形成された底板と、
前記筒状部材と前記天板と前記底板とによって密封され
た電解液及び気泡とからなる傾斜センサにおいて、前記
天板は、前記気泡がなすべき径の大きさを指し示す指標
を備えたことを特徴とする（請求項４に対応）。

【００１３】また、本願の第５の発明は、前記天板の筒
状部材側の面は、球面状に凹んだ球状凹面であることに
より、第４の発明を特定したものである（請求項５に対
応）。

【００１４】また、本願の第６の発明は、前記上部電極
は２つであり、前記指標は、２つの点状の印からなり、
前記天板の球状凹面には、前記２つの上部電極が、前記
球状凹面の中心を通る一定幅の帯状部を挟んで対称の位
置に備えられているとともに、前記２つの印が、前記帯
状部上であって前記球状凹面の中心を挟んで反対側且つ
等距離の位置に備えられていることにより、第５の発明
を特定したものである（請求項６に対応）。

【００１５】また、本願の第７の発明は、前記上部電極
は４つの略長方形状の電極からなり、前記指標は、４つ
の点状の印からなり、前記天板の球状凹面には、前記４
つの上部電極が、前記球状凹面の中心を通って直交する
線上であって前記球状凹面の中心から等距離の位置にそ
れぞれ備えられているとともに、前記４つの印が、前記
４つの上部電極それぞれの間であって前記球状凹面の中
心から等距離の位置に備えられていることにより、第５
の発明を特定したものである（請求項７に対応）。

【００１６】また、本願の第８の発明は、前記指標は、
前記球状凹面の中心から等距離の２箇所に備えられてい
ることにより、第４の発明を特定したものである（請求
項８に対応）。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
から図５の図面に基いて説明する。

【００１８】

【第１実施形態】 ＜第１実施形態の構成＞図１は、第１実施形態による傾
斜センサを構成する密閉容器の外観斜視図である。ま
た、図２は、図１のＶ−Ｖ線における縦断面図である。
各図において、傾斜センサの密閉容器１４は、円筒部材
１３と、この円筒部材１３の上下両端に接着された天板
１１及び底板１２とから、構成されている。これら円筒
部材１３，天板１１，及び底板１２は、いずれも鉛ガラ
ス等の絶縁性の高い材料により形成され、ガラスペース
ト等の接着剤によって相互に液密に接着されている。

【００１９】天板１１は透明板であり、この天板１１の
上面は、円形の平面となっている。また、その下面は、
曲率半径Ｒ＝３００［ｍｍ］の球面状に凹んだ球状凹面
１７となっており、密閉容器１４の内面をなしている。
また、その周面は、球状凹面１７の最深点に立てた垂線
を中心にした円柱状に加工されており、その外径は２１
［ｍｍ］となっている。

【００２０】図３は、第１実施形態における天板１１を
円筒部材１３に固着される側から見た図である。天板１
１の球状凹面（周囲から中央に向かって漸次深くなる曲
面）１７は、適度な粗度を有する粗面に仕上げられてい
る。この球状凹面１７上には、白金薄膜からなる第１上
部電極２１及び第２上部電極２２が形成されている。こ
れら上部電極２１，２２は、図２において球状凹面１７
の最深点（中心点）を通るように紙面に立てた線（図３
のｙ方向を向いた線）を中心に線対称に形成されている
とともに、一定幅の帯状ギャップ１８を挟んで相互に離
間している。また、これら各上部電極２１，２２の外周
縁は、天板１１の周面と同軸，且つ円筒部材１３の外径
よりも大径、且つ球状凹面１７の外径より小径の円弧型
となっている。この各上部電極２１，２２は、球状凹面
１７における電極形成部分以外の部分にマスキングを施
し、高周波スパッタによって白金薄膜をデポジションす
ることにより形成される。また、組立時において円筒部
材１３の外側にはみ出した各上部電極２１，２２の外端
部２１ａ，２２ａには、導線２４，２５がそれぞれ半田
付けによって付着されている。

【００２１】底板１２は、円盤状の透明板である。即
ち、この底板１２の上面１６及び下面３０は、互いに平
行な平面となっている。また、その周面は、天板１１と
同軸の円柱状に加工されており、その外径は１９［ｍ
ｍ］となっている。

【００２２】図４は、底板１２を円筒部材１３に固着さ
れる側から見た図である。底板１２の上面１６は、密閉
容器１４の底面をなし、例えば＃１０００の研磨剤によ
り適度な粗度を有する粗面に仕上げられている。この上
面１６には、白金薄膜からなる下部電極２３が形成され
ている。この下部電極２３は、底板１２と同軸，且つ円
筒部材１３の外径よりも大径であって上面１６の外径よ
りも若干小径の円形に、形成されている。この下部電極
２３は、上部電極２１，２２の場合と同じく、上面１６
における電極形成部以外の部分にマスキングを施し、高
周波スパッタによって白金薄膜をデポジションすること
により形成される。また、組立時において円筒部材１３
の外側にはみ出した下部電極２３の外周縁部２３ａに
は、導線２６が半田付けによって付着されている。

【００２３】円筒部材１３は、均一肉厚のガラス管から
構成されており、その外径は１５［ｍｍ］となってい
る。そして、その上下両端は、その中心軸に直交する面
に沿って切断されており、夫々、天板１１の球状凹面１
７又は底板１２の上面１６と同軸に接合している。な
お、円筒部材１３の上端面は、天板１１の球状凹面１７
に密着させるために、その中心軸の延長線上に存在する
点を中心として、球状凹面１７と同じ曲率の球面として
形成されている。また、円筒部材１３の下端面は、底板
１２の上面１６と密着させるために、平面として形成さ
れている。なお、この円筒部材１３は、底板１２ととも
に、凹部（円筒部材１３の内周面と底板１２の上面１６
とからなる空間）を有する容器本体を、構成している。

【００２４】このようにして構成される密閉容器１４内
には、気泡Ｂを形成する量の空気を残して、電解液Ａが
封入されている。この電解液Ａは、例えば、ヨウ化カリ
ウムをメチルアルコールに溶解した液である。この気泡
Ｂは、天板１１の球状凹面１７の最深部が重力方向に最
も高い位置に位置する限り（即ち、天板１１の球状凹面
１７の縁部が水平に保たれている限り）、球状凹面１７
の中心に位置するようになる。

【００２５】円筒部材１３には、細いガラス管等で形成
された注入口１５が設けられ、注入口１５の一端は密閉
容器１４内に開口している。傾斜センサの製造工程にお
いて、この注入口１５の他端より密閉容器１４内に電解
液Ａが注入された後、この端部を閉じることにより、密
閉容器１４内に電解液Ａと気泡Ｂが密封される。

【００２６】また、天板１１の球状凹面１７中の帯状ギ
ャップ１８上には、指標Ｍ１が、帯状ギャップ１８の中
心線上であり、且つ、円板状の天板１１の中心から等距
離の二つの位置に、各々形成されている。この指標Ｍ１
は、天板１１の球状凹面１７の周縁が水平方向を向いた
状態下での気泡Ｂの周縁位置、即ち気泡Ｂの径がなすべ
き大きさを指し示すような位置及び間隔で形成されてい
る。この指標Ｍ１は、上部電極２１，２２と同時にマス
キングにより白金膜として形成してもよいし、全く独自
の工程，独自の材質によって形成してもよい。また、指
標Ｍ１は、天板１１の球状凹面１７に微小な窪み又は突
起として形成してもよい。指標Ｍ１を上部電極２１，２
２と同時にマスキングにより白金膜として形成すること
とすれば、製造工程を増やすことなく、指標Ｍ１を設け
ることができる。傾斜センサの製造技術者は、密閉容器
１４を水平にした状態で、この指標Ｍ１に気泡Ｂの径
（最大幅）が合致するように、注入口１５から電解液Ａ
を注入する。

【００２７】また、傾斜を測定する対象面に本実施形態
に係る傾斜センサを設置する際に、気泡Ｂの径（最大
幅）が指標Ｍ１に合致するようにすれば、高い精度で傾
斜センサを設置することができる。 ＜第１実施形態による傾斜角の検出＞上部電極２１，２
２は、天板１１の球状凹面１７の周縁が水平に置かれた
状態において、気泡Ｂに対して同じ状態で接するよう
に、すなわち電解液Ａに対して同じ面積で接触するよう
に配置されている。水平位置からの傾斜に応じて気泡Ｂ
が傾斜角検出方向に移動すると、電解液Ａと上部電極２
１，２２との接触面積が傾斜角に比例して変化し、上部
電極２１，２２と下部電極２３との間の電気抵抗値が変
化する。そのため、２つの上部電極と下部電極との間に
それぞれ印加された電圧によってそれぞれの間を流れる
電流値も、傾斜角に比例して変化する。従って、傾斜角
を測定すべき面上に傾斜センサを置くとともに２つの上
部電極２１，２２と下部電極２３との間にそれぞれ電圧
を印加して、上記２つの電流値を測定し、その差に基い
て傾斜角を得ることができるのである。 ＜第１実施形態の効果＞従来の傾斜センサの製造では、
気泡の径をノギス，マイクロメータ等により測定しなが
ら電解液を密閉容器内に注入する必要があり、時間がか
かっていた。これに対し、本実施形態による傾斜センサ
では、天板１１に指標Ｍ１が設けられているため、この
指標Ｍ１に気泡Ｂの径を合わせるように電解液Ａを注入
すればよい。従って、気泡Ｂの径をノギス，マイクロメ
ータ等により測定しながら電解液Ａを注入する必要がな
く、傾斜センサの製造を容易にすることができる。

【００２８】

【第２実施形態】図５は、本発明の第２実施形態に係る
天板１１及びこの天板１１の円筒部材１３に固着される
側の球状凹面１７上に形成された上部電極２１，２２，
３１，３２を示している。すなわち本第２実施形態で
は、天板１１の球状凹面１７に、図５におけるｘ軸方向
に沿って形成された一対の略長方形状の第１上部電極２
１，第２上部電極２２と同様に、ｙ軸方向にも一対の略
長方形状の第３上部電極３１，第４上部電極３２が形成
されている。

【００２９】また、天板１１の球状凹面１７には、４個
の指標Ｍ２が、それぞれ隣接する上部電極と等間隔であ
り、且つ、円板状の天板１１の中心から等距離の位置
に、設けられている。この指標Ｍ２は、本実施形態によ
る傾斜センサの気泡Ｂの径がなすべき大きさを指し示す
ように、位置している。傾斜センサの製造技術者は、こ
の指標Ｍ２に気泡Ｂの径を合わせるように、注入口１５
から電解液Ａを注入する。本第２実施形態のその他の構
成，使用方法等は、第１実施形態と同一であるため、説
明を省略する。

【００３０】本第２実施形態の傾斜センサによれば、第
１実施形態における効果に加えて、相互に直交する方向
の傾きを、それぞれ独立して検出することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
傾斜センサの製造工程において、気泡の径をノギス，マ
イクロメータ等により測定しながら電解液を注入する必
要がなくなり、製造が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態による傾斜センサの外観斜視図

【図２】図１のＶ−Ｖ線における縦断面図

【図３】図１における天板を示す図

【図４】図１における底板を示す図

【図５】本発明の第２実施形態による傾斜センサの天板
を示す図

【符号の説明】

１１ 天板 １２ 底板 １３ 円筒部材 １４ 密閉容器 ２１ 第１上部電極 ２２ 第２上部電極 ３１ 第３上部電極 ３２ 第４上部電極 ２３ 下部電極 Ａ 電解液 Ｂ 気泡 Ｍ１ 印 Ｍ２ 印

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも傾斜角検出方向においてその天
   側の内面がその周辺から中央に向かって漸次深くなって
   いるとともにその内部に気泡を形成する液体を封入した
   透明部材からなる密閉容器を備える傾斜センサであっ
   て、 前記密閉容器は、少なくともその天側が透明部材から構
   成されているとともに、 前記天側の内面に、前記気泡がなすべき径の大きさを指
   し示す指標を備えたことを特徴とする傾斜センサ。
2. 【請求項２】凹部を有する容器本体と前記凹部を閉じる
   ための周囲から中央に向かって漸次深くなる凹面が形成
   された透明部材からなる天板とから構成されるとともに
   気泡を形成する液体をその内部に封入した密閉容器を備
   えた傾斜センサであって、 前記凹面は、前記気泡がなすべき径の大きさを指し示す
   指標を備えたことを特徴とする傾斜センサ。
3. 【請求項３】前記天側の内面は、前記傾斜角検出方向に
   直交する方向においても、その周辺から中央に向かって
   漸次深くなっていることを特徴とする請求項１記載の傾
   斜センサ。
4. 【請求項４】筒状部材と、この筒状部材の一端に液密を
   保って固着されるとともに、その筒状部材側の面に少な
   くとも２つの上部電極が形成された透明部材からなる天
   板と、前記筒状部材の他端に液密を保って固着されると
   ともに、その筒状部材側の面の略全面にわたって下部電
   極が形成された底板と、前記筒状部材と前記天板と前記
   底板とによって密封された電解液及び気泡とからなる傾
   斜センサにおいて、 前記天板は、前記気泡がなすべき径の大きさを指し示す
   指標を備えたことを特徴とする傾斜センサ。
5. 【請求項５】前記天板の筒状部材側の面は、球面状に凹
   んだ球状凹面であることを特徴とする請求項４記載の傾
   斜センサ。
6. 【請求項６】前記上部電極は２つであり、 前記指標は、２つの点状の印からなり、 前記天板の球状凹面には、前記２つの上部電極が、前記
   球状凹面の中心を通る一定幅の帯状部を挟んで対称の位
   置に備えられているとともに、前記２つの印が、前記帯
   状部上であって前記球状凹面の中心を挟んで反対側且つ
   等距離の位置に備えられていることを特徴とする請求項
   ５記載の傾斜センサ。
7. 【請求項７】前記上部電極は４つの略長方形状の電極か
   らなり、 前記指標は、４つの点状の印からなり、 前記天板の球状凹面には、前記４つの上部電極が、前記
   球状凹面の中心を通って直交する線上であって前記球状
   凹面の中心から等距離の位置にそれぞれ備えられている
   とともに、前記４つの印が、前記４つの上部電極それぞ
   れの間であって前記球状凹面の中心から等距離の位置に
   備えられていることを特徴とする請求項５記載の傾斜セ
   ンサ。
8. 【請求項８】前記指標は、前記球状凹面の中心から等距
   離の２箇所に備えられていることを特徴とする請求項４
   記載の傾斜センサ。