JPH03293515A - 傾斜センサ - Google Patents

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］ 本発明は傾斜センサに関する。さらに詳しくは、パワー
ショベルのアーム部に取りつけられたライトの傾斜の検
知などに用いられる傾斜センサーに関する。なお本発明
の傾斜センサはライトの傾斜検知のためのみならず、衝
突検知や地震検知などにも用いられる。

［従来の技術］ 従来より農業機械などにおいて、機体などの傾斜を検知
するために傾斜センサが用いられている。

従来の傾斜センサとしては、それ自体傾斜角に応じて０
Ｎ−ＯＦＦ作動する水銀スイッチが知られている。また
感応部に磁気抵抗素子を用い、これと振り子とを組み合
わせたものも知られている。しかし水銀スイッチを用い
るばあいサイズが大きくなり、コスト高をまぬがれず、
振動に対してきわめて鋭敏であるなどの問題がある。

また磁気抵抗素子を用いるばあいコストが高く、スイッ
チとして用いるときは増幅したり、リレーを介在させる
などの電気的処理が必要となる。

他方、特開昭５０−１０！５４号においては、永久磁石
を有し、はぼ水平面内で振れる振り子アームと、その振
れ角に応じて０Ｎ−ＯＦＦ作動するリードスイッチとを
備えた傾斜センサが開示されている。

このものは第６〜７図に示すように、支持枠（５１）と
、その支持枠に対し支持金（５２）およびほぼ垂直方向
に配置される枢軸（５３）によって回動自在に支持され
たほぼ水平に延びる振り子アーム（５４）と、振り子ア
ームの先端に固着された永久磁石（５５）と、永久磁石
の位置を検出する３個のリードスイッチ（５６）、（５
７）、（５８）とから構成されている。

そのセンサが水平状態にあるときは、永久磁石（５５）
が中央位置のリードスイ・二チ（５６）の上に位置し、
永久磁石（５５）の磁力によってリードスイッチ（５６
）がＯＮ作動して水平表示などがなされる。

またセンサが傾斜しているときは、枢軸（５３）を中心
に振り子アーム（５４）が自重で傾斜方向（矢印（Ａ）
−（Ｂ）方向）に回転し、永久磁石（５５）がリードス
イッチ（５７）または（５８）の上に移動してＯＮ作動
させる。

［発明が解決しようとする課題］ 前記従来のリードスイッチを用いた傾斜センサはわずか
な傾斜角に対しても傾斜アームが大きく振れるので微小
角の検出に向いている。しかし枢軸（５３）の傾きに応
じて振り子アーム（５４）の振れ速度が変化するので、
枢軸（５３）の角度が頻繁に変化するような対象につい
ては安定した検出が期待できない。

また磁場は永久磁石と共に移動するので、リードスイッ
チが検知する磁力線の変化が比較的緩慢である。したが
って磁石の位置に対するスイッチの０Ｎ−ＯＦＦ作動の
ヒステリシスが大きくなり、たとえばライトの照射角の
制御に用いるばあいは正確な制御が期待できない。

本発明は叙上の問題点を解決すべくなされたものであり
、検出対象が検出しようとする角度以外の方向に傾くば
あいでも安定した傾斜角の検出ができ、構成部品が少な
く、構造が簡単で、製造コストが低く　、０Ｎ−ＯＦＦ
作動のヒステリシスの小さな傾斜センサを提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の傾斜センサは、傾斜検知対象に固定されるハウ
ジングと、該ハウジング内に回動自在に吊り下げられる
振り子と、該振り子の揺動面を挾んでたがいに対向する
ようにハウジングに固定される磁石およびリードスイッ
チと、前記ハウジング内に充填される高粘度の液体とか
ら構成されている。

前記液体はシリコーンオイルが好ましい。また前記振り
子を扇状の板材とし、その要の部分を前記ハウジングに
軸支するのが好ましい。

［作　用］ パワーショベルのライトなどの傾斜検知対象物に取りつ
けられた傾斜センサは、そのライトか傾くとハウジング
もそれに伴なって傾く。

方振り子は重力の作用によって垂直に垂下された状態を
維持しようとするため、ハウジングに対して相対的にそ
の軸支部を中心に回転する。

そうして基準位置で離脱しているものでは、傾斜に応じ
て磁性体材料からなる振り子がリードスイッチと磁石と
の間に侵入し、磁力線が瞬時に振り子に吸引され、リー
ドスイッチに対する磁力線を遮断する。それによりリー
ドスイッチがＯＦＦになる。

また傾斜角がＯに戻って振り子が離脱するときは、前述
とは逆に瞬時にリードスイッチがＯＮとなる。

なお基準位置で磁力線を遮断しているタイプでは、上述
と逆の０Ｎ−ＯＦＦ作動を行なう。

このように瞬時に０Ｎ−ＯＦＦが作動するので、第５図
に示すようにリードスイッチのｔ安定領域（Ｆｌ）に対
応する振り子の角度範囲（Ｆ２）が狭い。

そのため安定した作動かえられる。

またリードスイッチには０Ｎ−ＯＦＦ動作にヒステリシ
スが生ずる（矢印（Ｐ）でＯＮ　１矢印（Ｑ）で０ＦＦ
）が、それらに対応する振り子の角度差（Ｆ２）が小さ
い。そのため傾斜角の変化に対してヒステリシスの少な
い傾斜角の検出を行ないうる。

また、振り子が収容されている画室に高粘度の液体が封
入されているので、可動部分に対して粘性摩擦抵抗が作
用し、それがダンパ効果を奏する。すなわち傾斜角が変
動したとき、振り子はスムーズに最終の垂下位置に達す
ると共に、衝撃や振動が加えられたばあいでもそれらを
減衰させる。

さらに半円板状の振り子を用いるばあいは、液体から受
ける粘性摩擦抵抗が大きく、さらに減衰効果を向上させ
る。

またシリコーンオイルをダンパ用液体として用いるばあ
いは、温度変化に伴なう粘度変化が小さく、さらに安定
したダンパ特性がえられる。

［実施例］ つぎに図面を参照しながら本発明の傾斜センサについて
説明する。

第１図は本発明の傾斜センサの一実施例を示す組み立て
前の斜視図、第２図は第１図の傾斜センサのハウジング
の内側を示す斜視図、第３図は第１図の傾斜センサを用
いた方向制御装置の制御回路の一例を示す回路図、第４
Ａ〜４０図はそれぞれ第１図の傾斜センサの作動説明図
、第５図は振り子の角度とリードスイッチが受ける磁力
との関係を示すグラフである。

第１図および第２図において、（１）はハウジングであ
り、本体（２）と蓋（３）とから構成されている。

本体（２）と蓋（３）とは、その間にシール用のガスケ
ット（４）を挟み込んで、四隅をボルト（５）によって
止められてハウジング（１）を形成する。なおボルト（
５）は傾斜検知対象物ヘセンサを固定するためにも使用
される。

前記蓋（３）の内表面のほぼ中央には円柱状の軸（６）
が本体（′２Ｊ側へ向かって突設されている。また、半
円板状の振り子（７）が、その上端辺の中心に設けられ
たボス（８）に前記軸（６）が嵌入されて揺動自在に支
持されている。

前記本体（２の中央より下部には前記振り子（７）が収
容される画室（９）が設けられており、その画室（９）
は振り子（７）が揺動するに充分なスペースを有してい
る。本体（２の上部には外部と連通する連通孔いが設け
られており、着脱自在のプラグ０υによって閉止されて
いる。その連通孔いは本体に穿設された溝０２）によっ
て前記画室（９）と連通されている。

蓋（３）の内側の、前記軸（６）の両側、すなわち前記
振り子（７）の上端に対応する位置には、それぞれ凹部
０、開が形成されており、それぞれにリードスイッチ６
、（ト）が挿入、固着されている。

本体（２１の内側のほぼ中央部、すなわち前記蓋（３）
が組み込まれたばあいに前記軸（６）に対応する部位に
は長方形の凹部０″Ｉ）が形成されており、その四部側
には永久磁石Ｏａが挿入、固着されている。その永久磁
石（至）は前記両リードスイッチの、（５）それぞれの
内側の部分と対向している。

本体（２の外側上部には２個のリレー（至）、■が固着
されており、蓋（３）の外側には、前記ボルト（５）と
中央部のビス（２１１とによってプリント基板のが固着
されている。

また前記連通孔□□□から注入されたシリコーンオイル
が密閉された画室（９）内に充満している。

叙上のごとく構成された傾斜センサは傾斜検知対象物、
たとえばパワーショベルのアーム用ライトなどに固着さ
れる。そのばあいリードスイッチ６、（５）およびリレ
ー囚、■はプリント基板のを介してモータ（第３図の（
Ｍ））および電源（ｖ）に接続される。モータはライト
のアームに対する相対角度を変化させるために用いられ
、一方のリードスイッチ６のＯＮ作動によって正転（第
３図の矢印（Ｅｌ））　Ｌ、他方のり−ドスイッ子方の
ＯＮ作動によって逆転（第３図の矢印（Ｅ２）するよう
に結線されている（第３図参照）。

ついで第４Ａ〜４０図を参照しながら前記傾斜センサの
作動状態について説明する。

センサの基準位置は第４Ａ図に示すようにハウジング（
１）の上端面のが水平状態にある位置である。基準位置
においては振り子（７）が、リードスイッチ（８，［に
作用する磁石ＯＦ３の磁力線を遮った状態になっている
。

つぎにパワーショベルのアームがライトと共に傾くと、
ハウジング（１）もそれに伴なってたとえば第４Ｂ図に
示すように傾く。そのとき振り子（７）は重力の作用に
よって垂直状態を維持するため、ハウジング（１）に対
して相対的にボス（８）を中心に矢印（Ａ）方向に回転
移動することになる。

そのようにして振り子（′７）が所定角度以上傾斜する
と、振り子（７）は傾斜とは反対側のリードスイッチ５
に作用する磁力線を遮らなくなる。そうするとそのリー
ドスイッチＧがＯＮ作動し、モータがライトを、すなわ
ちハウジング（１）を基準位置に戻す方向（矢印（Ａ）
方向）に回転（正転）始動する。

ついでハウジング（１）が基準位置に近づくと、リード
スイッチ６へ作用する磁力線が振り子（刀に遮られ、リ
ードスイッチ６がＯＦＦ作動し、モータにブレーキ（た
とえば回生ブレーキなど）が働く。それにより第４Ａ図
の状態に戻る。

一方、第４Ｃ図のようにハウジングが第４Ｂ図とは逆方
向に傾いたばあいは、他方のリードスイッチしがＯＮ作
動するためモータが逆転し、ハウジング（１）を基準位
置に戻す方向（矢印（Ｂ）方向）に回転させる。そして
所定位置でモータブレーキが働く。

したがって水平面に対するアームの角度が変化しても、
ライトは常に水平面を基準とした同じ角度（たとえば斜
め下方）を照らすことができる。

なお前記ハウジング（１）の傾斜運動に伴なって、振り
子（７）が振れるが、画室（９）内のシリコーンオイル
によって減衰され、振動を生ずることなくスムーズにま
っすぐに垂下した位置に戻る。またハウジング（１）に
振動や衝撃が加えられても振り子（力の振動などは減衰
される。

本発明の傾斜センサで用いられるダンパ用の高粘度液体
としては、温度変化による粘度変化が少ないもの、たと
えばシリコーンオイルが好ましい。

シリコーンオイルの粘度は、傾斜センサの使用目的など
で選択することができ、たとえば振動検出など敏感な検
出が求められるときは、低粘度のものが用いられ、外部
からの振動の影響を除きたいばあいは、高粘度のものが
用いられる。

また振り子の形状についても半円板状に限られることは
なく、たとえばアーム付円板のごとき時計の振り千秋の
ものなどであってもよい。

振り子の平面部と本体の画室の平面部との間の隙間寸法
は、振り子に対する粘性摩擦力に影響を及ぼし、ダンピ
ング効果の大小を決定する一因子である。その寸法は画
室や振り子の形状、および高粘度液体の種類によっても
相違するが、たとえば前述の実施例においては０．５〜
１．０ｍｍ程度か好ましい。

本発明の傾斜センサに用いるリードスイッチとしては種
々のタイプのものを採用することができる。

また、前述の実施例において永久磁石が用いられている
が、磁石は固定状態で使用されるため、所望により電磁
石を用いることもできる。

なお前記ハウジングの本体および蓋はたとえばポリアセ
タールまたはポリアミドなどの合成樹脂から成形しうる
が、それに限られることはす＜、たとえばアルミダイキ
ャストなどであってもよい。また振り子を構成する磁性
材料としては、たとえば鉄やフェライト系ステンレス鋼
などが用いられる。

［発明の効果コ 本発明の傾斜センサは構造が簡単で、製造コストが低く
、そして０Ｎ−ＯＦＦ作動のヒステリシスが小さいこと
により正確な制御を可能にしうる利点がある。

さらにセンサ内に高粘度の液体が封入されているので、
振り子の動作がスムーズになり、衝撃や振動などの外力
に対して誤作動防止効果を奏するという利点もある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の傾斜センサの一実施例を示す組み立て
前の斜視図、第２図は第１図の傾斜センサのハウジング
の内側を示す斜視図、第３図は第１図の傾斜センサを用
いた方向制御装置の制御回路の一例を示す回路図、第４
Ａ〜４０図はそれぞれ第１図の傾斜センサの作動説明図
、第５図は振り子の角度とリードスイッチが受ける磁力
との関係を示すグラフ、第６図は従来の傾斜センサの一
例を示す平面図、第７図は第６図の一一一線断面図であ
る。 （図面の主要符号） （１）：ハウジング （７）：振り子 （９）： 画室 ６、 泗：リードスイッチ （ト）： 磁石 特 許 出 願 人 日本ケーブル拳 システム株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　傾斜検知対象に固定されるハウジングと、該ハウジ
   ング内に回動自在に吊り下げられる振り子と、 該振り子の揺動面を挾んでたがいに対向するようにハウ
   ジングに固定される磁石およびリードスイッチと、 前記ハウジング内に充填される高粘度の液体とからなる
   傾斜センサ。 ２　前記液体がシリコーンオイルである請求項１記載の
   傾斜センサ。 ３　前記振り子が扇状の板材であり、その要の部分が前
   記ハウジングに軸支される請求項１記載の傾斜センサ。 ４　基準状態における前記振り子の両端近辺とそれぞれ
   対向するように一対のリードスイッチが配置され、基準
   位置では振り子が磁石からの磁力線をさえぎるように両
   方のリードスイッチを覆い、振り子が振れたとき振れた
   方向と反対側のリードスイッチが露出するように構成さ
   れている請求項１記載の傾斜センサ。