JPH0453531Y2

JPH0453531Y2 -

Info

Publication number: JPH0453531Y2
Application number: JP1985105427U
Authority: JP
Priority date: 1985-07-12
Filing date: 1985-07-12
Publication date: 1992-12-16
Also published as: JPS6214315U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は、産業ロボツトの姿勢制御、クレー
ンのブーム制御やブーム角表示等のための傾斜角
検出装置に係り、特に、一般工事用測量等におけ
る傾斜自動測定のための磁性流体を用いた傾斜角
検出装置に関する。

（従来技術）この種の磁性流体利用傾斜角検出方式に属する
ものは、自動的に傾斜角を出力できる簡易装置の
実現が容易であるため、種々の形式のものが提案
されており、典型的なものとして、傾斜角検出用
電磁コイルを巻回した円筒容器に常に水平表面を
なす如く磁性流体を封入したセンサが知られてい
る。

これら従来方式のものでは、構造上から測定範
囲を広くなし得ないうえ、求める傾斜角に対して
検出出力は直接性を示さないため、出力利用上そ
の処理に負担がかかつた。また、傾斜が更に増す
に従つてその傾向が著しくなつて、測定結果は不
安定となり、遂には傾斜が増しても出力が変化し
ない測定不可能領域が現われる。この状態を第２
図のグラフａで示す。要するに、検出精度を向上
することが困難であり、広範囲の測定をすること
が出来ないという欠点があつた。また、検出装置
を使用中にこれに外部から衝撃が与えられたり、
振動が加わると、水平表面が動揺して測定が困難
になり、これが落ち着くまでに長時間を要し、測
定能率を向上することが出来なかつた。

（考案が解決しようとする問題点）この考案は、このような従来技術の問題点を解
決し、測定範囲を任意に設定し得る構造を有する
と共に、検出精度を向上することが容易で、しか
も、迅速な検出が出来る磁性流体利用傾斜角検出
装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記のような問題点を解決するために、本考案
では、円筒状容器に代えて気泡管状の容器とした
うえ、この中に磁性流体を封入し、気泡管の容器
中の気泡接触内壁面に適当な曲率を与え、この容
器に差動トランスを巻回し、この曲率を所望の測
定範囲および精度に応じるように選択したもので
ある。また、組立の容易性、観測性の向上、検出
の迅速化、検出誤差の補正等を考慮して、以下に
説明するような特別の工夫を加える。

（実施例）次に、添付の図面に従つて、本考案の実施例を
説明する。

第１図において、ガラスやプラスチツク製の容
器１に気泡３を残して磁性流体２を満たし、これ
を端部で密封することによつて、傾斜検出用の気
泡管を形成する。容器１中の気泡３が接触してい
る側の内壁面には曲率半径Ｒの曲率を与えてあ
る。そして、気泡３の位置（求める傾斜角に相当
する）検出手段として、例えば図示の差動トラン
スを用いる。この差動トランスは、気泡管１をそ
の中心に収容する筒状でかつ周囲に３つのボビン
を有する巻線枠４を備え、巻線枠４の中央のボビ
ンに１次コイル５を巻回し、また両端のボビンに
２次コイル６，６′を巻回することによつて構成
されている。かくして、この差動トランスの中央
の１次コイル５を交流で励磁すれば、２次コイル
６，６′には、気泡管１の水平からの傾斜角に応
じて、求める出力としての電圧が生じる。その出
力特性は第２図のグラフｂの如き直線性を示すの
で、２次コイル６，６′からの出力の利用や処理
に便利である。

このとき、容器１の内壁面の曲率半径Ｒを大に
する程、２次コイル６，６′からの出力の感度は
大になり、逆に、このＲを小にすると検出範囲は
広くなるから、用途に応じてこのＲを適当に選べ
ばよい。もし、水平近くの微小傾斜については検
出感度と精度を高くし、ある傾斜角以上では測定
範囲を広げたい場合には、容器の内壁面の曲率に
変化を与えればよく、中央に対して対称に３種の
Ｒを持たして３種の感度特性C₁，C₂，C₃を有す
るようにした場合の出力特性は第２図のグラフＣ
のようになる。すなわち、C₁領域では感度した
がつて精度も高く、それに続くC₂領域ではそれ
より感度は低いが測定範囲が広がり、C₃領域で
は更に広い測定範囲を持つ検出方式が得られる。
このときの曲率変化は非段階的であつてもよいの
は勿論である。

検出手段には、これ以外に、各種の電磁的方法
のほか、発光源と受光部を対設した光学的方法を
採つてもよく、この時には磁性流体２に代えて不
透明液体を用いる。

検出装置を使用中、これに外部から衝撃が与え
られたり振動が加わると、気泡３が動揺して観測
性が害されるが、気泡管１内壁の気泡接触面に機
械的ないし化学的な表面あらし加工を施すことに
よつて、このような気泡の動揺を制動することが
できるので、観測は容易にかつ迅速に行うことが
出来るようになり、測定能率が上がる。また、検
出精度維持のためには、差動トランスの各コイル
の配置位置には正確さと安定さが要求されるの
で、容器１と巻線枠４とをプラスチツク成形品の
ような一体構造のものとすれば、この要求を満足
するうえ、装置組立工数は減少し、製品価格を低
減することができる。なお、第１図の１４は、検
出誤差の原因となるコイル５，６，６′の漏洩磁
束発生を防止するシールドである。

また、検出精度を更に向上するため、温度変化
に伴う磁性流体の特性変化、気泡の大きさの変動
差動トランスの特性変化、容器やコイルの製作、
組立上の誤差等に起因する検出誤差を自動補正す
るように、差動トランスの２次コイルの両出力の
加算電圧を予め設定された参照電圧と比較し、こ
の出力を差動トランスの１次コイル入力に負帰還
させるようにする回路を設ける。このような回路
を第１図に例示する。２次コイル６，６′からの
それぞれの出力を、高インピーダンスバツフアア
ンプ７_a，７_bおよび整流平滑回路８_a，８_bを経て
処理し、整流平滑回路８_a，８_bの両出力を差動ア
ンプ９に導き、その出力を接続回路１３を経て出
力する。一方、整流平滑回路８_a，８_bの両出力の
加算電圧と参照電圧発生器１２からの参照電圧と
を差動アンプ１０において比較処理し、その出力
を発振器１１に入力して、発振器１１の出力を差
動アンプ１０の出力によつて制御しつつ１次コイ
ル５を励磁する如く構成したものである。このよ
うに構成することにより、上記したような原因の
検出誤差を自動補正することができる。なお、参
照電圧発生器１２からの別の参照電圧が接続回路
１３にも結ばれており、接続回路１３で加算処理
される。これは、図示のポテンシヨメータからの
参照電圧が検出感度と零点を設定する如く作用す
るものである。

（考案の効果）本願考案の磁性流体利用傾斜角検出装置を以上
のように構成すると、検出精度が高く、感度と測
定範囲を任意に選択できるうえ、能率的な測定が
可能になり、また、製品価格が安価で、出力信号
が利用し易い傾斜角検出装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の磁性流体利用傾斜角検出装置
の１例の断面図と誤動作自動補正回路の回路図と
を組み合わせた図面、第２図はこの種の検出方式
における出力特性を対比したグラフである。１……容器、２……磁性流体、３……気泡、４
……巻線枠、５……１次コイル、６，６′……２
次コイル、７_a，７_b……高インピーダンスバツフ
アアンプ、８_a，８_b……整流平滑回路、９，１０
……差動アンプ、１１……発振器、１２……参照
電圧発生器、１３……接続回路、１４……シール
ド。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 磁性流体を封入液体とし、気泡が接触する側
の内壁面に曲率を与えると共に、その周囲に差
動トランスを巻回し、その出力によつて傾斜角
を検出するようにした気泡管において、上記気
泡が接触する側の内壁面に表面あらし加工を施
すと共に、上記内壁面に少なくとも２種類の曲
率を与えたことを特徴とする磁性流体利用傾斜
角検出装置。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項において、上
記気泡管の容器と差動トランスの巻線枠とを一
体構造のものとしたことを特徴とする磁性流体
利用傾斜角検出装置。 (3) 実用新案登録請求の範囲第１項あるいは第２
項のいずれかにおいて、上記差動トランスの２
次コイルの両出力を加算処理したものと予め設
定された参照電圧とを比較処理し、この出力を
該差動トランスの１次コイルの入力に負帰還さ
せて、検出誤差を自動補正するようにしたこと
を特徴とする磁性流体利用傾斜角検出装置。