JPS62280608A

JPS62280608A - 全方位傾斜角計

Info

Publication number: JPS62280608A
Application number: JP12323286A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Yamazaki; 山崎　繁己
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1987-12-05
Also published as: JPH0449050B2

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】３、発明の詳細な説明（産業上の利用分野）本発明は構造体や移動体の傾斜角並びに傾斜方位角を検
出する全方位傾斜角計に関する。

（従来の技術）産業用ロボット、船舶、土木建設工事用、特殊中筒等で
、常時全方位傾斜角度を検知したいという要請があるが
、この場合最大傾斜角と方位角を同時に検知されなけれ
ば検出値を自動ｉｉ制御その他に利用できない場合が極
めて多い。従来の傾斜角測定装置としては、−軸方向の
みの傾斜角度を表示するものかある、このような装置で
はある平面の傾斜を計るとき、その平面上に装置を置き
測定点を中心にして３６０度回転し、仰角または俯角の
最大方向にセットしてから、そのとぎ示す傾斜角度を読
みとり、セットした方位角と読みとった傾斜角を合せて
データとして利用している、このように手動による作業
は、広範囲の方位角に対応するとしても分解能に制約さ
れる、近来特に電気的出力による自動制御信号への利用
要求が多い。

（発明か解決しようとする問題点）前記の一般的な従来の方法では、手動により読みとるた
め広範囲の方位角に対応することか難しく、従来の安価
な装置では到底応じられないという欠点があった。本発
明は前記の問題点を解決する為に、ｈ１測されるべき構
造の傾斜方向の変化に応じて変化する各回転体回転軸の
各傾斜角センサより検知することにより、この各類↑も
１角センサの合成信号から全方位の傾斜角と傾斜方位角
を検出することによって、電気的出力による自動制御信
号として利用できる等、簡単で操作が容易であり、しか
も＠造が堅牢で安価な全方位傾斜角計を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段〉前記問題点を解決するために本発明による全方位傾斜角
計は、計測されるべき構造の面上にある軸受によって支
持される各回転体回転軸を直角に配置し、該各回転体回
転軸の傾斜変化を検知する手段として前記各回転体の回
転軸上に方向を持つように支持される各傾斜角センサを
備えた前記各回転体において、前記構造が傾斜したとぎ
前記各回転体を回動させる手段として前記各回転体の回
転軸から中心を一方向にずらす構造とした構成により、
全方位傾斜変化に応じ前記各傾斜角センサの合成信ｇか
ら傾斜角並びに傾斜方位角を検出するよう構成されてい
る。

（作　　用〉以上、同曲を参照し作用を説明する。

第１図（イ）は本発明の基本原理を示した図であり同図
は傾斜角センサ（Ｘ′＠＞　１と傾斜角センサ（Ｙ軸）
２と、各回転体３と、軸受４および枠組５で構成され、
計測する必らゆる方向の傾斜に応じて回転体３の基準か
らの傾斜角を傾斜角センサ（Ｘ軸）１で検知し、対応す
る回転体３の基準からの傾斜角を傾斜角センサ（Ｙ軸）
２で検知する。

傾斜角Ｏｋは、次式　θに＝、／”ヌ１−丁否１−によ
って定められ、全方位傾斜角計の原理を説明する図式で
ある。

第１図（］−１）は同図（イ）をより詳しく示す図で必
り回転体３の回転軸上に方向を持つように支１、Ｉされ
る傾斜角レン月こ振子式はンリ−を設定して、振子式の
軸受４Ｃが回転体３の傾斜方向および゛鉛直線に対して
常に直角となり、理想的な検知姿勢を構成する図を示し
ている。同図は回転体３の回転軸トに方向を持つように
支持される傾斜角セン奢す（Ｘ軸）１及び（Ｙｌｌ咄）
２に差動トランス式、その他振子式以外の傾斜角ヒンＦ
すを設定することが可能であることを示した図であり、
ざらにこの構造を構成する容器内に液体を充填し運動物
体のグンパ効果を作り鉛直磨を向上さｔ！早く安定さけ
る手段として浮き７を備えた図である。

第２図は計測されるべき構造の面上にある軸受４によっ
て支持される回転体３の基準からの傾斜を傾斜角レン−
すで検知する２個の構造を絹合わせ、傾斜角センサ（Ｘ
軸）１と傾斜角センサ−（Ｙ軸）２を直角に配置するあ
らゆる＠造から検出することが出来る」も水内原形であ
り、さらに方位角センサ１０を組合わＶ傾斜方位角を方
位角専用センサで検出する構成とした図を示している。

今現在ではＸ軸とＹ軸との合成信号から傾斜方位角を検
ｔａするよりも、方位角専用センサを組合わせた方が、
部品材料入手と共に安価に出来るため実用的応用例とし
て示した図である。また同図のスリップリング６は、回
動する傾斜角センサ（Ｘ軸）１および傾斜角センサ（Ｙ
軸）２からの電気信号出入口として、］）ａ記各同各回
転体回転軸にスリップリング６を備えた図を示している
。

（実　施　例）以下、図面を参照し本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明による第１実施例を示した図であり、容
器の一部を切り欠いて内部が見えるようにした実装図で
ある。図において回転体３は軸受４により左右から支持
され、回転体３の回転軸は計測面に対して水平に固定さ
れている。回転体３は容器８が傾斜したとき容易に回動
させる手段として、回転体３の回転軸から重心を一方向
にずらしてあり容器８があらゆる方向の傾斜状態でも、
回転体３の一方向にずらしである重い部分は常に鉛直を
保ら安定する。該回転体３には回転軸上に方向を持つよ
うに支持される傾斜角センサ（Ｘ軸）１を設定してあり
、さらに対称となる回転体３の回転軸上に方向を持つよ
うに支持される傾斜角セン沓す（Ｙ軸）２を内蔵した構
造にしである。回転体３に支持される傾斜角センサは振
子式を備えていて１胚子式は物理的に横軸を中心として
重い方が下を向くように回転するため、鉛直線からみて
直角になる横軸の場合が最良の状態とされている。

、本発明における原理ならびに実施例では回転体３の必
らゆる方向の傾斜および回動においても、回転体３に支
持された傾斜角センサは、常に理想的な姿勢で回転体３
の回転軸の傾斜変化を検知することができる。

第５図（イ）は第１実施例を使用し計測するときの電気
回路構成図例であり、傾斜角セン１す（Ｘ軸）１の出力
と傾斜角センサ（Ｙ軸）２の出力は各増幅器１］で増幅
されＸ＠と、Ｙ＠の各出力は論理演算器１２で合成信号
となり、傾斜角θには傾斜角表示器１３で表示される。

また傾斜角ｅｋより次の論理演算器１２で算出された方
位角ｅｈは、傾斜方位角表示器１４で表示される。

第４図は本発明による第２実施例を示した図で容器の一
部を切り欠いて内部が見えるようにした実装図である。

同図において回転体３は軸受４により左右から支持され
、回転体３の回転軸は計測面に対して水平に固定されて
いる。回転体３は容器８が傾斜したとき容易に回動きけ
る手段として回転体３の回転軸から重心を一方向にずら
しである。従って、容器８があらゆる方向の傾斜状態で
も、回転体３の一方向にずらしておる弔い部分は常に鉛
直を保ら安定する。該回転体３には、回転軸上に方向を
持つように支持される傾斜角センサ（Ｘ軸）１を設定し
てあり、さらに対称となる回転体３の回転軸上に方向を
持つように支持する傾斜角センサ（Ｙ軸）２を内蔵した
構造にしである。

第２実施例では図のように各回転体に浮き７を備え地軸
に対する鉛直性を向上させるために容器内にはシリコン
等の液体を充填してあり、ざらに運動物体のダンパ効果
も高めている。

また計測する傾斜角が大きい場合、傾斜角センサからの
配線取出しが回転体３の回動に影響を与える可能性があ
るため、回転体３の回転軸にスリップリング６を設定し
て配線体抵抗の影響をできるだけ減少さけるように構成
しである。

また図のように方位角セン督す１０を専用に備えて独立
した機能で傾斜方位角を表示している。

第５図（ロ）は第２実施例を使用し計測するときの電気
回路構成図例である。傾斜角センＦｊ（Ｘ軸）１の出力
と傾斜角センサ（Ｙ軸）２の出力は各増幅ム１１を通り
各出力は論理演算器１２で合成信号となり、傾斜角θに
は傾斜角表示器１３で表示され、さらに方位角センサ１
０からの出力は増幅器１１を通り論理演算器１２で算出
された方位角ｅｈは傾斜方位角表示器１４″Ｃ−表示さ
れる。

応用例として各傾斜角センサには娠予成センリーから構
成される゛アブソリュートエンコーダ、磁気抵抗素子、
あるいはシンクロからポテンショメータ又はナーポ式そ
の伯、差動トランス式、気泡式、容Ｇ１式、水銀式等、
必らゆる性質および機種を選ばず各傾斜角センサとして
各回転体に設定することにより使用することができる。

（発明の効果）以上説明してきたように、本発明による全方位傾斜角計
は、全方位の傾斜角出力と傾斜方位角出力を電気信号と
して利用することができる。

今まで述べた原理、ならびに実施例等より明らかなよう
に各角度センサ自体は、従来の実績ある傾斜角センサを
備えることが可能な構造であるため、適用例が多く安価
で汎用性を兼ね備えた全方位傾斜角計を提供することが
できる。

効果は全方位傾斜角と傾斜方位角を包括し、要求される
姿勢センサとして、性能及び分解能力も従来の実績ある
一軸傾斜角センサに準する。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は本発明の基本原理を示す図であり、第１
図（ロ）は同図（イ）の基本構成に多数の応用例を示し
た図である。第２図は立体構造に方位角センサを組合わせた応用例を
示す図である。第３図は本発明による第１実施例を示した図であり、容
器の一部を切り欠いて内部が見えるようにした実装図で
ある。第４図は本発明による第２実施例を示した図であり、容
器の一部を切り欠いて内部が見えるようにした実装図で
おる。応用例として方位角専用ピン１すを備えた構成図
を示している。第５図（イ）は本発明による第１実施例を使用し、全方
位傾斜角を胴側するときの電気回路構成ブロック図例を
示す図である。第５図（ロ）は本発明による第２実施例を使用し、全方
位傾斜角を計測するときの電気回路構成ブロック図例を
示す図でおる。１・・・傾斜角セン」す（Ｘ割）２・・・傾斜角センｔす（Ｙ軸）１０・・・方位角センサ　　　　１１・・・増幅器１２
・・・論理）寅ｇ器　　　　　１３・・・傾斜角表示器
１４・・・傾斜方位角表示器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）計測されるべき構造の面上にある軸受によって支
持される各回転体回転軸を直角に配置し、該各回転体回
転軸の傾斜変化を検知する手段として前記各回転体の回
転軸上に方向を持つように支持される各傾斜角センサを
備えた前記各回転体において、前記構造が傾斜したとき
前記各回転体を回動させる手段として前記各回転体の回
転軸から重心を一方向にずらす構造とした構成により、
全方位傾斜変化に応じ前記各傾斜角センサの合成信号か
ら傾斜角並びに傾斜方位角を検出するようにしたことを
特徴とする全方位傾斜角計。
（２）計測されるべき構造の面上にある軸受によって支
持される回転体回転軸の傾斜変化を検知する手段として
前記回転体の回転軸上に方向を持つように支持される傾
斜角センサを備えた前記回転体において、前記構造が傾
斜したとき前記回転体を回動させる手段として前記回転
体回転軸から重心を一方向にずらす構造とした構成から
なる傾斜角センサを独立した形状として、前記回転体回
転軸を直角に配置する組合わせで平面上から立体までの
構成により、全方位傾斜変化に応じ前記各傾斜角センサ
の合成信号から傾斜角並びに傾斜方位角を検出するよう
にしたことを特徴とする全方位傾斜角計。
（３）前記回転体の各回転軸にスリップリングを備えた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項並びに第２項記
載の全方位傾斜角計。
（４）前記構造が傾斜したとき前記運動物体のダンパ効
果を作り早く安定させる手段として、前記回転体に浮き
を備えた構造とし、前記構成の容器内に液体を充填した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項並びに第２項記
載の全方位傾斜角計。
（５）計測されるべき前記構造に固定される方位角セン
サにより傾斜方位角を検出する手段として構成すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項並びに第２項記載の
全方位傾斜角計。