JPH10197242A - 傾斜センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 衝撃を感知するセンーとしても優れた機能を
発揮する新規な傾斜センサーを提供すること。 【解決手段】 衝撃を感知する圧電素子１と、該圧電素
子１が設けられた位置高所となる傾斜部２と、該傾斜部
２上を転動し、前記圧電素子１に衝突する球体３とか構
成された傾斜センサーとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、傾斜センサーに関
し、特に衝撃を感知するセンサーとしても優れた機能を
発揮する傾斜センサーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来より、自動販売機、或
いは移動可能な中・小の金庫等の盗難防止を目的とし
て、傾けた際に警報音を発する警報器が開発されてい
る。かかる警報器に使用されている傾斜を感知するセン
サーとしては、例えば図１１に示したような容器内に水
銀を封入し、該水銀の液面が傾斜により変化することを
利用して電極間を短絡、或いは遮断する構造の所謂水銀
スイッチ、また図１２に示したようなマグネットによっ
て磁化された磁性流体が、傾斜により移動し、その磁力
線の方向が変化することを利用してリードスイッチをO
N,OFFする構造の所謂磁気スイッチ等が使用されてい
る。

【０００３】これらの水銀スイッチ、或いは磁気スイッ
チ等は、いずれも衝撃を感知するセンサーとしも利用さ
れるが、衝撃の方向、或いは衝撃の振動数によっては、
誤作動を生じる憂いがあった。即ち、上記した水銀スイ
ッチ、或いは磁気スイッチ等は、いずれも容器内におい
て封入した流体が移動することを利用したものであるた
め、図１１或いは図１２において上下方向に加わった衝
撃に対しては、容器内に入れられた流体が移動し難いた
めにその衝撃を感知できなかったり、或いは弱い衝撃で
あっても、その衝撃によって生じる振動数が流体の容器
内における揺れと共鳴するものである場合には、流体が
容器内において大きく揺れてしまい、強い衝撃があった
ものと感知してしまう場合が存在した。

【０００４】一方、衝撃を正確に感知するセンサーとし
ては、従来より力が加わった際に電圧を発生する圧電素
子を利用したセンサーが広く知られているが、かかる従
来から存在する圧電素子を利用したセンサーは、傾斜を
感知するセンサーとしての機能を有するものではなかっ
た。

【０００５】本発明は、上述した従来において存在する
衝撃或いは傾斜を感知するセンサーが有する課題に鑑み
成されたものであって、その目的は、衝撃を感知するセ
ンサーとしても優れた機能を発揮する新規な傾斜センサ
ーを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
目的を達成すべく種々検討を重ねた結果、衝撃を正確に
感知するセンサーとして利用されている圧電素子に、単
に傾けた際においても衝撃を加えることができれば傾斜
センサーとしても有効に利用できると考え、本発明を完
成させた。即ち、本発明は、衝撃を感知する圧電素子
と、該圧電素子が設けられた位置が高所となる傾斜部
と、該傾斜部上を転動し、前記圧電素子に衝突する球体
とから構成された傾斜センサーとした。

【０００７】上記した本発明にかかる傾斜センサーによ
れば、センサーが上記傾斜部の傾斜角度以上に傾けられ
ると、球体が傾斜部上を転動して圧電素子に衝突し、該
圧電素子に衝撃を加えることができるため、傾斜部の傾
斜角度を検知したい角度に設定すること等により、傾斜
を正確に感知するセンサーとなる。また、本発明にかか
る上記傾斜センサーは、圧電素子を利用したものである
ため、従来と同様に衝撃を正確に感知する衝撃センサー
としての機能をもったセンサーとなる。

【０００８】ここで、上記傾斜部は、上記圧電素子を中
心にして放射状に複数本形成され、その各々の傾斜部上
に上記球体が載置されていることが好ましい。これは、
このように複数本の傾斜部を配置すると、センサーがい
ずれの方向に傾いた際においても、いずれかの傾斜部上
の球体が転動して圧電素子に衝撃を加えることができ、
全方位型の傾斜センサーとなるために好ましい。

【０００９】また、上記傾斜部は、その下方に上記球体
の一時的なストッパーを有していることが好ましい。こ
れは、このような球体の一時的なストッパーを傾斜部に
設けると、徐々にセンサーを傾けた場合においても、あ
る程度の速度で球体を圧電素子に衝突させることがで
き、傾斜を精度よく感知できるセンサーとなるために好
ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、上記した本発明にかかる傾
斜センサーの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に
説明する。

【００１１】本発明にかかる傾斜センサーは、例えば図
１〜図８に示したような円盤形状のセンサーとすること
ができる。ここで、図面中１は圧電素子、２は傾斜部、
３は鋼球である。

【００１２】上記圧電素子１は、円板状の金属板４に圧
電体５を接着固定した周知の圧電素子であり、該圧電素
子１に衝撃が加わると、圧電体５が変形することにより
電圧が発生する。この電圧は、圧電素子１に接続された
リード線６により取り出され、例えば後記する回路に印
加されることにより警報音を発生する。

【００１３】上記圧電素子１は、図３に示したように、
ウレタン樹脂７を介して、上に凸の円錐形状の基台８の
中心に形成された台座９に固定され、その周囲に図１或
いは図２に示したように４０°の角度で等分された位置
に放射状に延びる９本の傾斜部２が形成されている。

【００１４】これらの傾斜部２は、図３に示したように
圧電素子１が設けられた位置が高所となる傾斜部で、該
傾斜部２は、圧電素子１から離れるに従い下方に緩やか
な傾斜角度Θで傾いたものである。この傾斜部２の両側
には、図示したように側壁１０が形成され、底面にはＶ
溝１１が形成されている。また、傾斜部２の上記側壁１
０の下端には、図４等において示したように、内側に突
出する鋼球３のストッパーとなる突起１２が形成され、
且つその突起１２が形成された下端から鋼球３の曲率半
径よりも若干長い距離を隔てた位置の側壁１０の下方部
内壁面側には、図４等において示したように鋼球３の一
時的なストッパーとなるＶ字形状の切り欠き１３が形成
されている。また、傾斜部２の底面に形成された上記Ｖ
溝１１の下方部にも、上記Ｖ字形状の切り欠き１２が形
成された位置よりも若干上方の位置に、図７等において
示した形状の鋼球３の一時的なストッパーとなる突起１
４が形成されている。

【００１５】鋼球３は、上記圧電素子１の周囲に放射状
に形成された傾斜部２上に各々載置され、側壁１０によ
り横方向への転動が阻止され、底面に形成されたＶ溝１
１に沿って直線的に転動する。

【００１６】上記のように構成された本発明にかかる傾
斜センサーは、例えば自動販売機、或いは移動可能な中
・小の金庫等に設置され、その設置された自動販売機等
が傾いた際には、図８（ａ）の状態にあった本発明にか
かる傾斜センサーも、自動販売機等の傾斜αに伴い図８
（ｂ）のように傾き、いずれかの鋼球３が傾斜部２上を
転動して圧電素子１に衝撃を与え、圧電素子１からは電
圧が発生する。

【００１７】この発生した電圧は、圧電素子１に接続さ
れたリード線６により取り出され、例えば、図９に示し
たような回路に印加されることにより、警報灯及び警報
音を発生する。

【００１８】この際、上記した本発明にかかる傾斜セン
サーは、圧電素子１の周囲に放射状に９本の傾斜部２を
配置し、その各々の傾斜部２上に鋼球３を載置したもの
であるため、該傾斜センサーを設置した自動販売機等が
いずれの方向に傾けられた場合においても、いずれかの
傾斜部２上の鋼球３が転動し、圧電素子１に衝撃を加え
ることができるため、全ての方向への傾斜を感知できる
センサーとなる。

【００１９】また、上記した本発明にかかる傾斜センサ
ーは、傾斜部２の下方に鋼球３の一時的なストッパーと
なるＶ字形状の切り欠き１３、或いは突起１４が形成さ
れているため、該傾斜センサーを設置した自動販売機等
が非常に緩やかな速度で傾けられた場合においても、鋼
球３は当初の傾斜に対してはＶ字形状の切り欠き１３、
或いは突起１４にせき止められて停止した状態を保ち、
位置エネルギーが蓄えられ、その後も傾斜させられるこ
とによりこの一時的なストッパー１３、或いは１４を乗
り越えて蓄えられた位置エネルギーにより加速された状
態で圧電素子１に衝突することとなるため、緩やかな傾
斜に対してもある程度の衝撃を圧電素子１に加えること
ができ、傾斜を精度よく感知できるセンサーとなる。

【００２０】さらに、上記した本発明にかかる傾斜セン
サーは、圧電素子を利用したものであるため、従来と同
様に衝撃を正確に感知する衝撃センサーとしての機能を
もったセンサーとなり、特に、上記した傾斜センサーに
おいては、ウレタン樹脂７を介して圧電素子１を基台８
に固定しているため、高い周波数の衝撃波は上記ウレタ
ン樹脂７により吸収され、低い周波数の衝撃波の感知感
度の高いセンサーとなるため、例えば金庫の扉のこじ開
け等の検出に適したセンサーとなる。

【００２１】以上、本発明にかかる傾斜センサーの一実
施の形態に付き説明したが、本発明はこの実施の形態に
限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内
において、種々の変形及び変更が可能である。

【００２２】例えば、上記実施の形態においては、全方
位型の傾斜センサーとするために、傾斜部２を、圧電素
子１を中心にして放射状に複数本形成したセンサーにつ
き説明したが、例えば傾斜部２を１本とし、一方向の傾
斜のみを感知するセンサーとしても良い。このような一
方向の傾斜を感知できるセンサーは、例えばショベルカ
ー、クレーン車等のブームが、危険角度以上に傾斜させ
られた場合に、それを感知し、運転手に知らせるための
センサーとして使用できる。

【００２３】また、全方位型の傾斜センサーとする場合
においても、上記した実施の形態においては、圧電素子
１を中心に置き、その周囲に傾斜部２を放射状に配置し
たセンサーにつき説明したが、これとは逆に、図１０に
概念的に示したように、圧電素子１を周囲に配置し、傾
斜部２を下に凸の円錐形状とし、この下に凸の円錐形状
の傾斜部２上に鋼球３を載置したセンサーとしても良
い。

【００２４】さらに、上記実施の形態において示した図
９の回路図は、単に一例を示したに過ぎず、従来から知
られている種々の回路に本発明にかかる傾斜センサーを
接続し、傾斜或いは衝撃が生じた際に、警報音及び／又
は警報灯を作動させるようにすることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上、説明した本発明にかかる傾斜セン
サーによれば、センサーが傾斜部の傾斜角度以上に傾け
られると、球体が傾斜部上を転動して圧電素子に衝突
し、該圧電素子に衝撃を加えることができるため、傾斜
部の傾斜角度を検知したい角度に設定すること等によ
り、傾斜を正確に感知するセンサーとなる。また、本発
明にかかる上記傾斜センサーは、圧電素子を利用したも
のであるため、従来と同様に衝撃を正確に感知する衝撃
センサーとしての機能をもったセンサーとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる傾斜センサーの斜視図である。

【図２】本発明にかかる傾斜センサーの平面図である。

【図３】本発明にかかる傾斜センサーの一部拡大断面図
である。

【図４】本発明にかかる傾斜センサーの一部拡大平面図
である。

【図５】図４のＡ視方向の図である。

【図６】図４のＢ−Ｂ線に沿う部分の断面図である。

【図７】図４のＣ−Ｃ線に沿う部分の断面図である。

【図８】本発明にかかる傾斜センサーの作動原理を示す
図であって、（ａ）は水平状態にある場合、（ｂ）は傾
斜させられた場合を各々示した図である。

【図９】本発明にかかる傾斜センサーを使用した傾斜・
衝撃検知回路の一例を示した図である。

【図１０】本発明にかかる傾斜センサーの他の例の作動
原理を示す図であって、（ａ）は水平状態にある場合、
（ｂ）は傾斜させられた場合を各々示した図である。

【図１１】従来の傾斜センサーの作動原理を示した図で
ある。

【図１２】従来の傾斜センサーの他の例の作動原理を示
した図である。

【符号の説明】

１ 圧電素子 ２ 傾斜部 ３ 鋼球 ４ 円板状の金属板 ５ 圧電体 ６ リード線 ７ ウレタン樹脂 ８ 円錐形状の基台 ９ 台座 １０ 傾斜部の側壁 １１ Ｖ溝 １２ 鋼球のストッパーとなる突起 １３ 鋼球の一時的なストッパーとなるＶ字形状の切
り欠き １４ 鋼球の一時的なストッパーとなる突起

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衝撃を感知する圧電素子と、該圧電素子
   が設けられた位置が高所となる傾斜部と、該傾斜部上を
   転動し、前記圧電素子に衝突する球体とから構成された
   ことを特徴とする傾斜センサー。
2. 【請求項２】 上記傾斜部が、上記圧電素子を中心にし
   て放射状に複数本形成され、その各々の傾斜部上に上記
   球体が載置されていることを特徴とする、請求項１記載
   の傾斜センサー。
3. 【請求項３】 上記傾斜部が、その下方に上記球体の一
   時的なストッパーを有していることを特徴とする、請求
   項１又は２記載の傾斜センサー。