JPH03130609A

JPH03130609A - 鉛直度検出方法とその検出器

Info

Publication number: JPH03130609A
Application number: JP26817289A
Authority: JP
Inventors: Kenro Motoda; 謙郎元田
Original assignee: Motoda Electronics Co Ltd
Current assignee: Motoda Electronics Co Ltd
Priority date: 1989-10-17
Filing date: 1989-10-17
Publication date: 1991-06-04
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPH0658225B2

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〕本発明は鉛直に立設された支柱等の鉛直度、特に、立設
された支柱等が移動したり、揺動したりする場合におい
ても当該支柱等の鉛直度を迅速かつ正確に検出すること
ができるようにした鉛直度検出器に関するものである。

〔従来の技術〕

いわゆる鉛直度の検出力法及びそのための検出器には様
々な構造のものがある。

例えば、検出対象が固定された静定的なものであれば、
糸等に重錘を吊下しただけで十分に鉛直度を検出するこ
とができる。

しかし乍ら、検出対象が動的なもの、例えば、移動体の
ような場合、その鉛直度を静定時とほぼ同等で、かつ、
定量的に検出することは、相当な技術的困難を伴う。そ
れゆえ、動的対象に適用できる鉛直度検出器は構造も複
雑で価格もきわめて高価であるという問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、立設された支柱等であってそれが移動したり
揺動したりする動的な対象に取付けても。

その鉛直度を静定的かつ定量的に迅速かつ正確に検出す
ることができる検出力法、並びに、この検出性能を有し
乍らも至って簡潔な構造で、低コストに作製することが
できる鉛直度検出器を開発することを、その課題とする
ものである。

〔ＲＩＩｉを解決するための手段〕

上記課題を解決するためになされた本発明において、そ
の方法の構成は、平面上の前後乃至は左右方向又は交叉
方向において自由に揺動できる状態で鉛直軸に沿った向
きの基準部材に重錘を吊下し、この重錘が自由揺動する
とき、この揺動状態を、その揺動する方向において電気
的、磁気的。

光学的等の適宜検出手段により検出し、揺動方向におけ
る検出信号を解析することにより、前記基準部材の鉛直
軸に対する傾きを検出することを主な特徴とするもので
あり、また、検出器の構成は、縦向きにした筒状本体を
基準部材としその内部に、平面上の前後乃至は左右、又
は、交叉方向において自由シ；揺動できるようにした重
錘を吊下支持体を介して吊下すると共に、前記重錘の揺
動方向において当該重錘の揺動を電気的又は磁気的若し
くは光学的に検出する検出手段を設けたことを主な特徴
とするものである。

〔作　用〕

平面上の少なくとも交叉方向において自由揺動できるよ
うに、筒状本体のような基準部材に吊下された重錘は、
その本体が鉛直軸に対しいずれがの方向に傾くと自由に
揺動し始め、この自由揺動が継続して振動状態となる。

この振動状態を、吊下した重錘め揺動方向において配設
した検出手段により例えば電気信号で検出し、この検出
信号を解析することにより、筒状本体の傾きの方向とそ
の程度とを検出する。

〔実施例〕次に１本発明の実施例を図に拠り説明する。

第１図は本発明検出器の一例における検出器本体の縦断
面図、第２図は同じく検出手段の配設例を示す平面図、
第３図（ａ）は鉛直状態における吊杆２重錘と検出手段
の関係の一例を示す模式図、第３図（ｂ）は第３図（ａ
）の状態における検出手段の出力波形の一例を示す波形
図、第４図（ａ）は傾いた状態における吊杆２重錘と検
出手段の関係の一例を示す模式図、第４図（ｂ）は第４
図（ａ）の状態における検出手段の出力波形の一例を示
す波形図。

第５図は検出出力の処理部の一例の機能ブロック図、第
６図は本発明検出器を垂直な軸の傾を補正する機構に組
込んだ例の斜視図、第７図は第６図の機構における本発
明検出器の各検出手段とモータとの関係を示すブロック
図である。

第１図に於て、１は本発明検出器における基準部材とな
る筒状本体、２はこの本体１の天蓋部材で、中央部にテ
ーパ穴が受座３として形成されている。受座３はテーバ
穴以外の形状１例えば、凹球面を有する穴でもよい。

４は上記受座３に載架支持させる下半側が球面状部４ａ
に形成された吊杆５の支持部材である。而して、吊杆５
は重錘６の吊下支持体であり、その上部が上記支持部材
４の中央に形成した孔４ｂをゆるく貫通させられ、貫通
部にコイルバネ５ａとバネ止め用のナツト５ｂとが取付
けられている。前記バネ５ａは重錘６によるフリクショ
ンを軽減するために設けたものである。

上記吊杆５の下半側は、ここでは筒状本体１の下端から
突出する程度の長さに整えられ、中間より上部に重錘６
が上、下位置調整自在に取付けられている。

上、下位置調整は、例えば、吊杆５と重錘６とに雌雄ネ
ジを切ること、或は１重錘６を吊杆５に摺動可能に取付
け、これを止めネジ等で止めることなどによって行う、
ここで１重錘６の位置は。

その揺動乃至は振動周波数を調整したら固定する。

尚１重錘６は吊杆５の上部側、つまり、支持点の近傍に
位置付けると振動周波数が高くなるので、傾きの検出精
度が高まる。

以上の各部材１〜６の構成によって、重錘６は筒状本体
１の内部において、その受座３と支持部材４の当接面の
作用により、平面上のあらゆる方向に揺動可能に吊杆５
に吊下支持される。

本発明において、重錘６を平面内で自由に揺動ないしは
振動させるための機構は、上記例の構造に限られるもの
ではなく、他の任意の構造をとることが出来る。

重錘６は、自由揺動可能に支持されているため、基準部
材としての筒状本体１が少し傾くと、揺動が起こりそれ
が持続する、つまり、振動することとなる。ここで、揺
動始めを検出すれば、傾きの発生を検出特定することが
できる。

しかし乍ら、例えば重錘６が前後方向で揺動し始め、こ
れが継続して振動状態になると、この振動が前後の検出
手段に検出されて、筒状本体１の傾きがいずれの側に生
じたのか、或は、傾きの度合はどの程度かといったこと
が検出９判別し難くなる。

本発明ではこのような状態においても、迅速且つ正確に
傾きの有無や傾きの方向、或は、傾き度合を、簡単な構
造で検出できるようにした。以下。

この部の構成について説明をする。

７は上記吊杆５の下端に取付けた平板状の光遮蔽板で、
ここでは平面矩形に形成されている。８゜９、１０．１
１は上記遮蔽板７の各辺上においてこの板を上下から挟
む態様で基準部材である筒状本体ｌの下端に取付けて配
設した、例えば、フォトインタラプタによる検出手段で
ある。光遮蔽板７と検出手段８〜１１は、吊杆５のでき
るだけ下端側に設けることが望ましい、小さな傾きでも
感度よく検出するためである。

而して、上記の各検出手段８〜１１は、筒状本体１が鉛
直、つまり１本体１と吊杆５とが共に鉛直な姿勢にある
ときは、いずれの検出手段８〜１１も信号を生じないが
、−例として、筒状本体１が左側に傾くと、検出手段１
０のフォトインタラプタの受光側に信号が生じるように
なっている。また、筒状本体１が各検出手段８〜１１の
中間側、つまり、傾めに傾くと、対応する側の２つの検
出手段に信号が発生する。

従って、いま、遮蔽板７と各検出手段８〜１１の関係を
平面から見て第２図に示すように位置付けたとすると、
検出手段８の出力は基準部材たる筒状本体１の右傾を、
検出手段９の出力は前記本体ｌの前傾（向う側への傾き
）を、検出手段１ｏの出力は前記本体１の左傾を、検出
手段１１の出力は前記本体１の後傾（手前側への傾き）
を、それぞれ示すことになる。また、検出手段８，９．
又は、同９，１０、若しくは、同１１，８の、夫々の同
時出力は、それぞれ筒状本体１が前後、或は、左右にお
いて斜めに傾いていることを示すこととなる。

この結果、上記各検出手段８〜１１のいずれから最初の
出力が得られるかということを検出すれば、筒状本体１
が鉛直軸に対し当初いずれの方向に傾いたことを知るこ
とができるので１本発明検出器は、この機能だけでも鉛
直度検出器として使用することができる。

上記例において、対向する検出手段８と同１０゜同じく
検出手段９と同１１は、遮蔽板７に対し、鉛直時を除い
て、つまり、少しでも筒状本体１に傾きが生じると、直
ちにその旨の信号を検出するように位置決めして設ける
よりは、筒状本体１に多少の傾き、例えば、１度前後と
いった小角度の傾きでは、それを検出することがない、
即ち、不感帯を有するように位置決め設定することが望
まし＆’ｌｌこれは傾きに対し余り感度を鋭くすると、検出手段出力
がいわゆるチャタリングを起し、却って、傾きの検出が
しにくくなるからである。

しかし乍ら１本発明は、移動したり静定状態から傾いた
りする対象に取付けて、当該対象の鉛直度を迅速且つ正
確に検出することを目的としているので、以下にこの目
的に対応した構成について説明する。

而して、上記で説明した鉛直度検出器は、それを取付け
た対象が移動したり傾いたりすると、重錘６を取付けた
吊杆５は、自由揺動可能にその取付部材４が受座３に載
架支持されているため、対象の移動等に起因する吊杆５
の揺動が振動状態となって継続することとなる。

ここで、基準部材の筒状本体１に鉛直軸に対する傾きが
なければ（第３図（ａ）参照）、重錘の振動により、例
えば、検出手段８，１０に検出される信号は、第３図（
ｂ）から明らかなように、略同等の出力値である。

しかし乍ら、吊杆５の揺動が、基準部材の筒状本体１が
鉛直軸に対して傾いた状態（第４図（ａ）参照）におい
てつづくと、その揺動に沿った方向に位置する検出手段
、例えば、検出手段８と１０とに得られる検出出力は、
第４図（ｂ）から明らかなように異ったものとなる。

そこで、本発明では、−例として上記検出手段８又は１
０から出力が得られる時間を計測してこれを比較したり
、或は、検出手段８．１０の検出出力をパルス信号で取
出すようにしておき１両出力を比較することにより、上
記例の場合、対象がいずれの検出手段８，１０に関して
より傾いているが。

つまり、傾きの方向を検出すると共に、検出手段８の単
位時間における出力（波形の面積やパルス数）を計測演
算して傾き度合を検出するようにした。

次に１本発明では、重錘が振動状態にあるときでも、傾
き検出の不感帯を、次のように設定することができる。

即ち、重錘６は筒状本体１が鉛直軸に対し傾いていない
場合でも、筒状本体１の取付対象の挙動によって自由に
揺動をすることがあるが、この場合、その揺動の前後に
配設された検出手段８，１０、又は、同９，１１は、は
ぼ均等な検出出力を供給する。

従って、対となる検出手段８，１０、又は、同９゜１１
の検出出力の差を常時みておき、偏差ゼロ（又は予め設
定した所定偏差内）では、筒状本体１に傾きはないとす
る中立帯乃至は不感帯とし、対の検出手段の出力に偏差
が検出されたとき、その向きにおいて傾きがあると判断
するようにするのである。尚、検出手段８〜１１の一例
として設けたフォトインタラプタが、その発光部がパル
ス光を受光側へ照射するタイプのものでは、検出出力は
パルス出力で得られる。このような検出手段では、発光
部の発光周波数を変調することにより検出感度、或は、
検出精度を任意に調整することができる。

上記のような出力を得る検出手段としては、磁気エンコ
ーダのような構造のものであってもよい。

第５図は上記検出手段８〜１１の出力信号の処理部の一
例を示す機能ブロック図である。

第５図に於て、１２〜１５は各検出手段８〜１１に接続
された検出回路で、例えば、各検出手段において出力８
８〜ｌｌｓのある時間をクロックパルスで計測する回路
、又は、検出手段出力のパルス数を計数するカウンタ回
路により形成されている。、１６〜１９は、各検出手段
８〜１１において同時に２つの検出手段が出力する場合
において、雨検出手段の検出回路１２〜１５の出力を加
算する加算検出回路で。

２つの検出手段からの入力がなければ作動しないゲート
（図示せず）を具備している。

２０〜２３は、上記の各検出回路１２〜１５．１６〜１
９において、対応関係にある検出手段８〜１１の検出出
力同士を比較する比較回路で５例えば、各検出回路１２
〜１５、又は、加算検出回路１６〜１９の検出数値の差
を演算する。この演算値は、それぞれ次の出力回路２４
〜２７において角度を示す信号に変換されて次に出力さ
れる。

本発明において、各検出手段８〜１１の出力を処理する
方法は上記例に限られるものではないが。

いずれの方法をとっても、処理部における出力回路２４
〜２７の出力は同様にする。

上記に説明したような本発明による鉛直度検出器（ＶＳ
）は、第６図に示すような支柱２８の上端に形成された
平面Ｘ、Ｙ軸方向で首振自在に取付けられた垂直向きの
旋回軸２９に同軸的に装着されて、この軸を支柱２８の
傾斜に拘らず常に鉛直に保持するための機構に応用され
るので、以下、第６図により、第５図に示した処理部の
出力回路２４〜２７の出力と、第６図の機構との関係に
ついて説明する。

而して、第６図に於ては、支柱２８の上端に、軸受状の
第一取付台３０が設けられていると共に、この取付台３
０の水平な軸３０ａに軸受状の第２取付台３１が架設さ
れている。

第２取付台３１には前記軸３０ａに直交する水平な軸３
１ａが設けられ、この軸３１ａに旋回軸２９を立設した
旋回軸台２９ａが取付けられている。上記軸３０ａ。

３１ａにはそれぞれギアドモータ３０ｂと３１ｂとが連
結され、これらのモータ３０ｂ、　３１ｂの正、逆転に
よって、旋回軸台２９ａは、Ｘ、Ｙ平面上において、前
後、左右、それらの中間における任意の方向に自由に首
を振ることができるようにされている。

いま、支柱２８と旋回軸２９とが同一鉛直軸上にあると
きを、取付台３０．３１の定常位置とするとき、支柱２
８が何らかの原因で傾くと、軸２９も同じ角度に傾くこ
ととなる。

この傾きは、旋回軸２９に内装された本発明検出器■Ｓ
の検出手段８〜１１のいずれか一つ又は二つによって検
出され、第５図に示した検出信号の処理部において出力
回路２４〜２７のいずれかの出力としてモータ３０又は
３１の駆動制御回路（第７図参照）に供給され、当該モ
ータ３０．３１を正転又は逆転させ、旋回軸２９を鉛直
に矯正する。ここでは説明の便宜上、モータ３０．３１
の正転を時計方向、逆転を反時計方向とする。この点に
ついて第７図により説明する。

第５図の検出信号の処理部の出力回路２４は、検出手段
８，１０の出力に基づいてモータ３０の正転及び逆転信
号を出力する。同じく出力回路２５は検出手段９，１１
の出力によってモータ３１の正転及び逆転信号を出力す
る。

一方、出力回路２６は、検出手段８，１１と同９゜１０
の出力によって、モータ３０．３１の正転及び逆転信号
を出力する。同じく、出力回路２７は検出手段８．９と
同１０．１１の出力によって、モータ３０．３１の正転
及び逆５転信号を出力するようにされているものとする
。

尚、出力回路２６．２７におけるモータ３０．３１に対
する回転方向の信号の組合せは、上記例以外にも組合せ
方はあるが、ここでは省略する。

第７回において、　３２．３３はそれぞれモータ３０゜
３１の制御回路で、それぞれにモータ３０．３１に対す
る正転指令回路３２ａ、　３３ａと逆転指令回路３２ｂ
と３３ｂ、並びに、駆動部３２ｃ、　３３ｅを主体にし
て形成されている。

上記構成によって本発明の鉛直度検出器ＶＳにおける各
検出手段８〜１１に得られる信号により、当該検出器Ｖ
Ｓを含む旋回＃Ｉ２９を常に鉛直に矯正するためのモー
タ３０．３１の駆動制御信号が得られるのである。

以上の説明から明らかなように１本発明では各検出手段
８〜１１に得られる検出信号によって基準部材の鉛直軸
に対する傾きを定量的に検出できるから、この検出信号
に基いて基準部材の傾きを矯正することができ、従って
、自動車に架装されたフリー旋回アームを有する荷重取
扱装置の前記旋回軸や自動車等に架装されたパラボラア
ンテナの旋回軸の傾きの有無の検出と傾いている場合の
矯正、或は、測定装置等の定盤におけるアジャスタ脚や
貨物トラック、作業用トラックにおけるアウトリーガの
進出量を調整するための信号を容易に得ることができる
。

〔発明の効果〕

本発明は以上の通りであって、筒状本体等の基準部材に
吊下げて組込んだ重錘を、その基準部材のあらゆる方向
への傾きによって生じる揺動を振動に変え、この振動状
態を少なくとも４個の検出手段の検出出力によって取出
すと共に、取出した検出出力を解析して、基準部材の傾
きについて。

傾きの有無、その方向、程度を迅速かつ正確に検出する
ことができる。

従って、本発明方法並びにその検出器は、それを取付け
た対象が移動したり揺動したりするものであっても、そ
の移動、揺動に拘らず、対象の鉛直度を容易に、しかも
、正確かつ迅速に検出することができるので、適用でき
る対象が広範である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明検出器の一例における検出器本体の縦断
面図、第２図は同じく検出手段の配設例を示す平面図、
第３図（ａ）は鉛直状態における吊杆２重錘と検出手段
の関係の一例を示す模式図、第３図（ｂ）は第３図（ａ
）の状態における検出手段の出力波形の一例を示す波形
図、第４図（ａ）は傾いた状態における吊杆９重錘と検
出手段の関係の一例を示す模式図、第４図（ｂ）は第４
図（ａ）の状態における検出手段の出力波形の一例を示
す波形図、第５図は検出出力の処理部の一例の機能ブロ
ック図、第６図は本発明検出器を垂直な軸の傾を補正す
る機構に組込んだ例の斜視図、第７図は第６図の機構に
おける本発明検出器の各検出手段とモータとの関係を示
すブロック図である。１・・・筒状本体、２・・・天蓋部材、３・・・受座、
４・・・支持部材、５・・・吊杆、６・・・重錘、７・
・・光遮蔽板、８〜１１・・・検出手段第１図

Claims

【特許請求の範囲】１　平面上の前後乃至は左右方向又は交叉方向において
自由に揺動できる状態で鉛直軸に沿った向きの基準部材
に重錘を吊下し、この重錘が自由揺動するとき、この揺
動状態を、その揺動する方向において電気的、磁気的、
光学的等の適宜検出手段により検出し、揺動方向におけ
る検出信号を解析することにより、前記基準部材の鉛直
軸に対する傾きを検出することを特徴とする鉛直度検出
方法。２　検出信号の解析は、前後又は左右の揺動方向におけ
る検出手段信号がほぼ同じであるとき、基準部材に前後
又は左右において鉛直軸に対する傾きはないとし、検出
信号に偏差があるときは傾きがあるとする特許請求の範
囲第１項に記載の鉛直度検出方法。３　基準部材の鉛直軸に対する傾きの検出は、当該傾き
の有無、及び／又は、当該傾きの方向並びに度合を、検
出手段の出力に基いて検出する特許請求の範囲第１項又
は第２項に記載の検出方法。４　各検出手段から得られる出力の解析は、重錘の揺動
方向において対向する各検出出力の大きさを比較するこ
とにより行う特許請求の範囲第１項〜第３項に記載した
鉛直度検出方法。５　検出手段の検出出力は、パルス信号である特許請求
の範囲第１項〜第４項に記載した鉛直度検出方法。６　縦向きにした筒状本体を基準部材としその内部に、
平面上の前後乃至は左右、又は、交叉方向において自由
に揺動できるようにした重錘を吊下支持体を介して吊下
すると共に、前記重錘の揺動方向において当該重錘の揺
動を電気的又は磁気的若しくは光学的に検出する検出手
段を設けたことを特徴とする鉛直度検出器。７　重錘の揺動は、バネの撥力、磁力などにより外部か
ら付勢をし前記揺動の助長乃至は持続をさせるようにし
た特許請求の範囲第６項に記載した鉛直度検出器。８　垂錘の吊下支持点にはスプリングを介在させ、重錘
による当該支持点におけるフリクションを軽減するよう
にした特許請求の範囲第６項又は第７項に記載した鉛直
度検出器。９　重錘の吊下は、重錘の揺動周波数を高め
かつその周波数を調整するため、吊下支持点の近傍に位
置付け且つ上下位置調整可能にすると共に、検出手段は
検出感度を上げるため、吊下支持点から離れた吊下支持
体の下端近くの位置に設けた特許請求の範囲第６項〜第
８項に記載した鉛直度検出器。１０　重錘がほぼ鉛直な向きに静定しているとき、又は
、鉛直軸に対し前後乃至は左右に偏ることなく揺動する
ときは、各検出手段に出力が生じないか、又は、揺動方
向で対向した検出手段の出力を相殺した不感帯を設定す
るようにした特許請求の範囲第６項〜第９項に記載した
鉛直度検出器。