JPH02212709A

JPH02212709A - 水平センサ

Info

Publication number: JPH02212709A
Application number: JP3118189A
Authority: JP
Inventors: Yoshimoto Odakawa; 小田川　良基; Yasushi Yanagisawa; 柳沢　靖
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1989-02-13
Filing date: 1989-02-13
Publication date: 1990-08-23

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】（産業上の利用分野）本発明は、水平を検出するための水平センサ、即ち、水
準器に関するものである。

（従来の技術）水準器としては、一般に気泡管式のものがよく知られて
いる。この方式では、目視で気泡の位置を見て、水平で
あるかどうかを知ることができる。

本発明考等は、先に、ある物体が傾斜したとき、その傾
斜した状態を検出する傾斜センサを提案した（特開昭６
３−２６５２０号公報参照）。これは、非磁性体ケース
の中空部に、表面に磁性流体が被着した永久磁石を変位
自在に収容し、ケースの外側に磁気感応素子を配置した
構成を有し、ケースが傾斜したとき永久磁石が変位する
ことがら磁気感応素子が感知する磁気が変化してケース
の傾斜状態を検出するものである。

（発明が解決しようとする課題）そこで、本発明は、前記傾斜センサを発展させ、構造が
簡単で精度の高い水平センサを提供しようとするもので
ある。本発明に係る水平センサは、磁気的に水平を検出
し、かつ電気的にそれを表示することができる。

（課題を解決するための手段）本発明の水平センサは、軸が水平方向に向いた筒状の中
空部を有する非磁性体ケースと、中空部に収容され中空
部の軸方向に変位自在の永久磁石と、この永久磁石の着
磁部に吸着され永久磁石を中空部の底面から浮上させる
磁性流体と、非磁性体ケースの外側で中空部の軸方向中
央部に配設された１−個又は複数個の磁気感応素子とか
ら構成される。

（作　用）中空部の底面が水平のときは永久磁石が中空部の中央部
に位置していることを、また底面が傾いたときは永久磁
石が中央部からいずれか一方向へ変位したことを磁気感
応素子が検知し、これを電気出力として取り出す。

（実施例）以下、図面を参照して実施例を詳細に説明する。

第１図及び第２図は、本発明の第１の実施例の水平セン
サを示したもので、第２図は第１図のＸ−Ｘ断面である
。１は軸が水平方向に向いた円筒状の中空部２を有する
非磁性体ケースであり、中空部の両端をシールする蓋１
ａ、ｌｂ及び基板収納部カバー１ｃを備えている。３は
中空部２に収容され軸が中空部の軸と同一方向に向きか
つ軸の両側部が着磁されており、その軸方向に変位自在
の円柱状の永久磁石、なお、永久磁石３の両端面には先
が細くなっている非磁性体部材４が貼着されており、こ
の部材４については後述する。５は永久磁石３の着磁部
に吸着され永久磁石を中空部の底面２ａから浮」ニさせ
る磁性流体である。

７ａ、７ｂは非磁性体ケース１の外側で中空部の軸方向
中央部に、基板８に取付けられて配置された２個のスイ
ッチタイプのホールＩＣであり、このうち一方のホール
ＩＣ？ａは例えばＮ極性に感応してオンとなる面が、他
方のホールＩＣ７ｂはＳ極性に感応してオンとなる面が
それぞれ永久磁石側に向いている。なお、ホールＩＣ７
ａと７ｂとは、第３図に示したように、中空部の軸方向
に若干ずれている。第３図で、ホールＩＣ７ａに表示し
たＮはＮ極性に感応してオンとなる面が永久磁石側に向
いていることを示している。ホールＩＣ７ｂに表示した
Ｓについても同様である。ホールＩ　Ｃ７ａ（７ｂ）は
、第４図のようにＬＥ　Ｉ’、）　９　ａ（９ｂ）、直
流電源１０及び抵抗１１とともに回路が形成されている
。そこで、ホールＩＣがオンとなると、Ｌ　Ｊ＞Ｄが点
灯し、オフとなるとＬ　Ｅ　Ｄが消える。

次に、本実施例の動作を第３図を参照しながら説明する
。まず、水平センサが水平であるときは、中空部２の底
面２ａも水平であり、永久磁石３は中空部の中央に位置
する。このとき、ホールＩＣ７ａ及び７ｂはそれぞれ共
に永久磁石３のＮ極性、Ｓ極性の影響下にあり、従って
、ホールＩＣ７ａ及び７ｂは共にオンとなってＬ　Ｅ　
Ｄ　９　ａ及び９ｂは共に点灯する。即ち、２つのＬ　
Ｅ　Ｄが同時に点灯しているときは水平センサが水平に
なっているときである。

次に水平センサが、例えばＳ側が低くなるように傾くと
、磁性流体５で浮上されている永久磁石３は容易にＳ側
へ変位する。この場合、ホールＩＣ７ａはその直上にＮ
極が来るため、勿論Ｎ極性の影響下にあり、従って、オ
ンを維持し、ＬＥＤ９ａは点灯している。一方、ホール
ＩＣ７ｂはＳ極性の影響下から外れ、Ｎ極性の影響下に
入るのでオフとなり、従って、ＬＥ　Ｄ　９　ｂは消え
ることになる。逆にＮ側に傾いたときは、ホールＩＣ７
ａがオフ、ホールＩＣ７ｂがオンとなり、ＬＥＤ９ａは
消え、ＬＥＤ９ｂが点灯する。

ここで、永久磁石３の両端面に貼着された先細の部材４
は、水平センサが傾いて永久磁石３がシール蓋１ａ又は
１ｂ側へ寄ったとき、磁性流体５の粘性や表面張力で蓋
の内壁に付着するのを防止するためのものである。永久
磁石３の移動時には磁性流体５が介在しているために摩
擦が極めて小さく、水平センサの傾斜角度が１／６０度
で永久磁石３は移動を開始する。

また、第３図に示したように、ホールＩ　Ｃ７ａ。

７ｂを若干ずらせた理由は、ホールＩＣ７ａ、７ｂが共
に点灯する。永久磁石３の変位領域に幅を持だせるため
である。

以上のように構成された本実施例では、２つのＬＥＤが
共に点灯しているか、一方のみが点灯しているかにより
、水平センサが水平であるか傾斜しているかを検出でき
、しかも傾斜の方向も同時に検出することができる。さ
らに、従来の気泡管式水準器のように目視困難な暗いと
ころでも、ＬＥＤの点灯で容易に水平を検出することが
できる。

なお、中空部の形状は円筒状に限らず、例えば多角筒状
でもよい。但し、基準となる水平底面を有することが必
要である。また永久磁石も円柱状に限らず、軸方向に貫
通孔を有する円筒状、あるいは多角柱状、多角筒状など
も使用できる。

さらに実施例では、ホールＩＣからの信号でＬＥＤを点
灯させたが、それのみでなく、その信号を水平制御の信
号として使用することもできる。

第１の実施例では、傾斜の方向も同時に検出できる構成
であったが、単に水平であるかどうかを検出するには検
出素子が１個でよい。第５図（（ｂ）は（ａ）の’Ｙ−
Ｙ断面図）は、本発明の第２の実施例を示したもので、
２１は軸が水平方向に向いた筒状の中空部、２２はその
中空部に収容され中空部の軸方向に変位自在の永久磁石
で、ここでは上下に着磁面（Ｓ極、Ｎ極）を有する円盤
状をしている。

２３は永久磁石２２の着磁部に吸着され永久磁石を中空
部の底面から浮上させる磁性流体、２４は非磁性体ケー
スの外側下部の、中空部の軸方向中央部に配設された１
個のリニアタイプのホールＩＣである。なお、このホー
ルＩＣの代りにＭＲ素子でもよい。

このような構成において、中空部２１の底面が水平のと
きは永久磁石２２が中空部の中央部に位置し、従ってホ
ールＩＣ２２が感知する磁界の強さが最も大きいので、
第６図に示したようにホールＩＣ２２が出力する信号の
レベルも最も大きく、中空部２１の底面が傾いたときは
永久磁石が中央部から変位することにより、ホールＩＣ
２２の出力レベルも小さくなる。即ち、水平出しは、出
力が最大になるような位置を見つけることになる。

なお、この場合のマグネットの形状は、円盤の他に、円
盤の中心に貫通孔を有するドーナツ形状や、軸が中空部
と同じ方向を向いた角柱などであってもよいが、いずれ
の場合も着磁面が上下になっていることが必要である。

中空部と永久磁石との相対的な大きさは、永久磁石が天
地入れ替わったり、横転したりしないような大きさにす
ることは勿論である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、構成が簡単で安
価であり、しかも精度の高い水平センサを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の断面図、第２図は、第１
図のＸ−Ｘ断面図、第３図は、同動作説明図、第４図は
、同水平検出のための電気回路図。第５図は、本発明の他の実施例の構成図、第６図は、同
実施例の出力特性図である。 ■　・・・非磁性体ケース、２．２１・・・中空部、３
．２２・・・永久磁石、　５，２３・・・磁性流体、７
ａ、７ｂ・・スイッチタイプのホールＩＣ１９ａ。９ｂＬ　Ｅ　Ｉ）、リニアタイプのホール　ＩＣ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸が水平方向に向いた筒状の中空部を有する非磁
性体ケースと、前記中空部に収容され前記中空部の軸方
向に変位自在の永久磁石と、該永久磁石の着磁部に吸着
され永久磁石を前記中空部の底面から浮上させる磁性流
体と、前記非磁性体ケースの外側で中空部の軸方向中央
部に配設された１個又は複数個の磁気感応素子とからな
り、前記中空部の底面が水平のときは前記永久磁石が中
空部の中央部に位置し、前記底面が傾いたときは前記永
久磁石が中央部からいずれか一方向へ変位したことを前
記磁気感応素子により検知することを特徴とする水平セ
ンサ。
（２）永久磁石が上下方向に着磁面を有し、かつ磁気感
応素子がＭＲ素子又はリニアタイプのホールＩＣからな
ることを特徴とする請求項（１）記載の水平センサ。
（３）軸が水平方向に向いた筒状の中空部を有する非磁
性体ケースと、前記中空部に収容され、軸が前記中空部
の軸と同一方向に向きかつ軸の両側部が着磁されており
、軸方向に変位自在の柱状若しくは筒状の永久磁石と、
該永久磁石の着磁部に吸着され永久磁石を前記中空部の
底面から浮上させる磁性流体と、前記非磁性体ケースの
外側で中空部の軸方向中央部に、一方はＮ極性に感応し
てオンとなる面が、他方はＳ極性に感応してオンとなる
面がそれぞれ永久磁石側に向くように配設された２個の
スイッチタイプのホールＩＣとからなり、前記中空部の底面が水平のときは前記永久磁石が中空部
の中央部に位置して前記２個のホールＩＣが共にオンと
なり、一方に傾いたときは一方のホールＩＣがオフ、他
方のホールＩＣがオンとなり、逆に他方に傾いたときは
他方のホールＩＣがオフ、一方のホールＩＣがオンとな
ることを特徴とする水平センサ。