JPH0453530Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、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に関するものであ
る。

（従来技術） 従来、この種の傾斜測定機としては、例えば石
油ストーブなどに設けられた、錘を鎖で吊るして
水平度をみるもの、あるいは水準器等の簡単なも
のから、ジヤイロ水平儀のような高度なものまで
種々ある。

しかし、上記水準器のような簡単なものは、コ
ストは安いが、目視により傾斜の状態を知るのみ
で、傾斜した物体を水平に戻す制御系などと関連
して使用するものではない。また、ジヤイロ水平
儀のような高度なものは、航空機等の高価な限ら
れた装置にのみ使用される。

そこで本考案者らは先に、中空ケース内に、表
面に磁性流体が被着した永久磁石を収容し、ケー
ス外部に磁気感応素子を配置して、ケースが傾い
たとき、内部の永久磁石がその自重で最も低い位
置へ移動するために磁気感応素子の感知する磁気
が変化することから、ケースが傾いたことを検出
する傾斜センサを提案した（特願昭61−169930号
参照）。これによれば、簡単な構成で、精度よく
傾斜の状態を検出することができると共に、その
検出信号を姿勢制御等の制御系にも利用すること
ができる。

（考案の目的） 本考案は、その基本的構成をさらに応用、発展
させたもので、前記出願の傾斜センサのように、
ケースが傾くに従つて永久磁石が連続的に徐々
に、即ち直線性動作で移動して、磁気感応素子周
辺の磁気の強さが連続的に徐々に、即ち直線性動
作で変化するのではなく、ケースの傾き角がある
予め定められた角度以下のときには磁気感応素子
の感知する磁気がほとんど変化せず、前記ある角
度を超えたときケース内部の永久磁石が大きく変
位して、磁気感応素子の感知する磁気が急激に、
即ち非直線性動作で変化し、これによつてケース
がある所定の角度以上に傾いたことを明確に検出
するようにした傾斜センサを提供するものであ
る。

（考案の構成） 本考案の傾斜センサは、中心部の第１の底面、
その周囲の前記第１の底面と予め定められた角度
で交わる第２の底面からなる底部を有する中空部
を備えた非磁性体ケースと、中空部に収容され、
表面に磁性流体が被着した永久磁石と、ケース底
部の外側に配置、固定され、永久磁石の磁気を感
知する磁気感応素子とから構成される。

上記構成によれば、中空部に収容された永久磁
石の磁気吸引力が、永久磁石自体の重量に打ち勝
つて、永久磁石と底面との間に磁性流体を吸着す
ることにより、永久磁石自体を中空部底面から浮
上させ、これにより、磁石の移動の際の磁石と底
面との間の摩擦が極めて小さくなる。そして、中
空部底面を、第１の底面と、この第１の底面に予
め定められた角度で交わる第２の底面とで構成す
ることによつて、ケースの傾きがある角度を越え
たとき、瞬時に永久磁石が大きく変位し、それに
よつてケースがある角度傾いたことを明確に検出
することができる。

（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図は、本考案の一実施例を示したもの
で、１は非磁性体の、例えばアルミニウムのケー
スであり、その中空部は、第２図に示したよう
に、中心部の第１の底面が円形の平面２ａ、その
周囲が前記平面２ａとは予め定められた角度θを
有する第２の底面である環状の倒立截頭円錐面２
ｂからなる底部２を有する。なお第２図ａは第２
図ｂのＡ−Ａ断面を示している。３は略円板状の
永久磁石であり、その表面に磁性流体４が被着し
ている。磁性流体４は、50〜150〓の金属磁性粉
（コバルト、鉄、ニツケル等）を比較的粘性の低
い液体（例えばケロシン、水）に分散したもので
あり、一般には界面活性剤を添加する。５は永久
磁石３の天地が入れ替わらないように、底部２か
ら所定の高さの位置に配置されたカバー、６は取
付台、７はケース１の底部の外側に配置された非
直線性磁気感応素子としてのリードスイツチで、
一方のリード７ａの端部が底部２の中央部に近く
位置し、他方のリード７ｂの端部が底部から遠く
に位置するようになつている。

次に本実施例の動作を説明する。第２図の状態
は、ケース１が傾いていないときの状態であり、
底部中央部の平面２ａが水平になつている。この
とき永久磁石３は平面２ａ上にあるため、リード
スイツチ７の一方のリード７ａの端部が永久磁石
３に接近した状態となり、このため、リード７ａ
の端部が永久磁石の磁気に影響され、図ではＮ極
に帯磁し、他端（リードスイツチの中央部）がＳ
極となる。さらにそのＳ極に接近している他方の
リード７ｂの端がＮ極に帯磁するため、両リード
は互いに吸引し合つて接続することになる。つま
り、リード７ａ及び７ｂに接続された回路があれ
ば、その回路は閉成されることになる。

次に、第３図のようにケースが一方へ傾いたと
する。しかしその傾きが小さいときは、円錐面２
ｂはまだ水平面Ｘに対してある角度で上り面とな
つているので、永久磁石３は中央平面部付近にあ
り、従つてリードスイツチ７のリード７ａは永久
磁石の磁気の影響を受け、両リードは接続状態を
保持している。

第４図ａ，ｂに示したように、ケース１がさら
に傾いて略中央部の平面２ａと円錐面２ｂとのな
す角度θ（実際には磁性流体の粘性があるために、
第４図ｃのようにθより少し大きい角度）傾い
て、円錐面２ｂが下り面となると、永久磁石３は
その自重により中央部平面２ａから円錐面２ｂに
急速に完全に移る。即ち、中央部の平面２ａに対
して永久磁石３の位置が非直線的動作で変る。こ
の永久磁石の移動時には、磁性流体４が潤滑油の
作用をするので移動に対する抵抗は非常に小さ
く、底部の最も低い部位へ容易に移動することが
できる。このときリードスイツチ７の一方のリー
ド７ａの端部は、永久磁石３の磁気の実質的影響
範囲から急速に、即ち非直線的動作で外部へ出る
ことになり、帯磁は実質的になくなり、その結果
リード７ａと７ｂとは磁気的吸引力が実質的に消
滅し、スイツチが開くことになる。

以上の説明から明らかなように、本実施例にお
いては、ケースがある所定の角度以上傾いたと
き、リードスイツチは急速に、即ち非直線的動作
で開となり、これによつてケースがある所定の角
度以上に傾いたことを明確に検出することができ
る。また、ケースの傾きが元に戻れば、永久磁石
も中央平面部に急速に戻り、リードスイツチが急
速に、即ち非直線的動作で閉じる。

なお、この実施例では、第１の底面は平面、第
２の底面は倒立截頭円錐面としたが、若干の凹面
状のものでも差し支えない。要は第１の底面と第
２の底面とがある角度で非直線的に交わつておれ
ばよい。

第５図は、第１図の変形実施例を示したもので
ある。第１図のものは、ケース１が第２図の状態
にあるとき、リードスイツチ７は閉じた状態にな
つたが、第５図の実施例では、リードスイツチの
他方のリード７ｂの端部近傍に補助磁石８を配置
することにより、スイツチを開いた状態にするも
のである。つまり、２つの磁石の極性とリードス
イツチの配置を第５図のようにすると、リードス
イツチ７の中央部における両リード端の極性が同
極となり、互いに反発し合つて接続しない。しか
しケースが傾いて、一方のリード７ａの端部が永
久磁石３の磁気の影響を実質的に受けなくなる
と、補助磁石８の影響のみとなり、リードスイツ
チ７の中央部における両リード端の極性が互いに
異極となつて接続されることになる。

第６図は、本考案の他の実施例を示したもの
で、リードスイツチ７を横に寝かせてケース１の
第１の底面と略平行に取付けたものである。この
場合、ケースが傾いていない状態にあるとき、第
７図のようにリードスイツチ７の両リード７ａ及
び７ｂは、永久磁石３から同等の影響を受け、ス
イツチの中央部で同極となるので互いに反発し、
従つてスイツチは開いた状態となる。

ケースが傾いて永久磁石３が第８図の位置へ移
動したとき、即ち第２の底面が水平より若干下り
面になつたときは、片側のリード７ｂのみが永久
磁石の影響を受けるため、スイツチ中央部での両
リードの極性が異極となつて接続状態となる。ま
た、永久磁石がＰ方向に移動するようにケースが
傾いた場合は、両リードがともに永久磁石の影響
を受けないか、若しくは同等に受けるために、ス
イツチは閉じないことになる。従つて本実施例で
は、傾斜の方向性も検出可能である。

この実施例においても、ケースの傾き角度と永
久磁石の移動に関しては、第１図の実施例と同様
である。

なお、リードスイツチに対する永久磁石の磁気
の影響を最適にするため、リードスイツチの取付
位置を調節できるようにしておくのが好ましい。
また、永久磁石の形状がリング状のものも使用で
きる。要は、振動や転倒によつても、カバー５と
関連して、永久磁石の天地が入れ替わらない形状
であればよい。さらに、実施例では磁気感応素子
としてリードスイツチを用いて説明したが、他の
素子、例えばホール素子等を使用してよいことは
言うまでもない。また磁性流体に関しても金属磁
性流体のみでなく、フエライト磁性粉を分散した
いわゆる酸化物磁性流体を使用しても同様の効果
を得ることができる。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によれば、次のよ
うな効果を奏する。

(1) 第１の底面と第２の底面とが非直線的に交わ
つているので、ケースが傾いたとき、ある定め
られた傾き角を境として、急速に、即ち非直線
的動作でスイツチの開閉が行なわれるので、ケ
ース、換言すれば傾斜センサがある定められた
角度だけ傾いたか否かが明瞭に検出され、か
つ、小さい振動等によつて傾斜センサが誤動作
するのを防止することができる。

(2) 第１図および第５図の実施例のものは、リー
ドスイツチが縦方向に取付けられているので、
特に横方向の寸法の小さいことが要求される場
合に適している。

(3) 第５図の実施例のものは、補助磁石が設けら
れているので、リードスイツチ周辺の磁力が強
くなり、リードスイツチの動作が安定し、小さ
な振動等で誤動作することがない。

(4) 第６図の実施例のものは、リードスイツチが
横方向に取付けられているので、特に縦方向の
寸法の小さいことが要求される場合に適してお
り、また、傾斜の方向性も検出できる。

(5) 第１図、第５図および第６図の実施例に使用
しているリードスイツチは、簡単な構造で、従
つて安価で、しかも非直線性の開閉動作を容易
に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例の断面図、第２図
ないし第４図は、同実施例の動作説明図、第５図
は、第１図の変形実施例の構成図、第６図は、本
考案の他の実施例の断面図、第７図及び第８図
は、同実施例の動作説明図である。 １……ケース、２……底面、２ａ……中央部平
面、２ｂ……円錐面、３……永久磁石、４……磁
性流体、７……リードスイツチ、７ａ，７ｂ……
リード、８……補助磁石。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 中心部の第１の底面、その周囲の前記第１の
   底面と予め定められた角度で交わる第２の底面
   からなる底部および前記底部の周りの周壁で囲
   まれた中空部を備えた非磁性体ケースと、前記
   中空部に収容され、表面に磁性流体が被着した
   永久磁石と、前記ケースの底部の外側に配置、
   固定され、前記永久磁石の磁気を感知する磁気
   感応素子とから構成されたことを特徴とする傾
   斜センサ。 (2) 磁気感応素子は、第１の底面領域にある永久
   磁石との距離を調節可能に取付けられているこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第(1)項
   記載の傾斜センサ。 (3) 磁気感応素子が、非直線性磁気感応素子であ
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   (1)項記載の傾斜センサ。 (4) 非直線性磁気感応素子が、リードスイツチか
   らなることを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第(3)項記載の傾斜センサ。 (5) リードスイツチが、第１の底面に対して垂直
   または略垂直方向に取付けられていることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第(4)項記載の
   傾斜センサ。 (6) リードスイツチは、第１の底面領域にある永
   久磁石に対して、一方のリードの端部が近く、
   他方のリードの端部が遠くなるように配置さ
   れ、かつ他方のリードの端部に近接して補助磁
   石を配置したことを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第(5)項記載の傾斜センサ。 (7) リードスイツチが、第１の底面に対して平行
   または略平行方向に取付けられていることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第(4)項記載の
   傾斜センサ。