JPH05203448A - 角度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 角度センサの傾きが微小であっても、確実に
傾きを検出できる角度センサを提供する。 【構成】 角度センサ15の任意の位置に圧電体20を設
け、この圧電体20に外部から交流電圧を印加する。この
圧電体20より付与された振動によって転動体12は転がり
易くなる。この転動体12は角度センサ15の傾斜角度に応
じてスムーズに転動し、転動停止位置によって分割され
る抵抗分割比に応じた信号を傾斜角度の検出信号として
出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は抵抗体を用いて形成した
角度センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ビデオカメラやテーブル面等の
傾きを検出するセンサとして、傾斜角度センサが使用さ
れている。図７にはこの種の一般的な傾斜角度センサが
示されている。従来の傾斜角度センサは、ポテンショメ
ータ１の回転軸２にアダプタ３を固定し、このアダプタ
３からアーム４を下方に突設し、このアーム４の下端側
におもり５を固定し、ポテンショメータ１のケース６を
被測定対象の基台７等に固定したものである。

【０００３】この傾斜角度センサによれば、おもり５は
常に回転軸２に対して垂直下方に向くので、基台７がθ
だけ傾くと、基台７（ケース６）に対して回転軸２は相
対的にθだけ回転することとなり、この回転軸２の回転
量を電気信号に変換して取り出すものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
傾斜角度センサは、ポテンショメータ１におもり５を取
り付ける構造であるため、装置構成が複雑で大掛かりと
なり、装置が大型化して重量が重くなり、装置コストも
高くなるという問題があった。

【０００５】そのため、角度センサを装置構成が簡単
で、かつ、小型、軽量を目的として、図４に示すような
実願平３−８８４７３や図５に示すような実願平３−１
０１６９４等の小型、軽量化した角度センサの提案が出
願人によりなされている。図４において、この角度セン
サ15には基台16が設けられ、この基台16には長さ方向に
伸長する帯状の表面を持った抵抗体10が設けられてい
る。この抵抗体10に間隔Ｆを介して電極９が並設され、
抵抗体10と電極９には転動体12の電導体からなる回転軸
13が転動自在に掛け渡されている。また、電極９と抵抗
体10の表面には転動体12の回転軸13の転動領域に凹状の
湾曲面14が形成されている。そして、電極９側にはこの
電極９の左右一対の引き出し端子17が基台16を貫通して
下方に突設されており、抵抗体10側にも同様に左右一対
の引き出し端子18Ａ，18Ｂが基台16を貫通して突設され
ている。

【０００６】一方、図５に示す角度センサ15には枠体29
が設けられ、この枠体29の背面側には基板31が立設固定
されている。この基板31の表面には下側に向けて湾曲し
た帯状の抵抗体10が横方向に伸長して形成されている。
また、基板31の表面と間隔Ｅを介して対向側には平板状
の板電極23が設けられ、この板電極23の中央部には下に
向かって湾曲状の係止面26を備えた窓27が形成されてい
る。前記抵抗体10と一端を接し、係止面26と他端側を接
する導体球からなる転動体12が係止面26に沿って転動自
在に配設されている。

【０００７】板電極23には左右一対の引き出し端子17が
下方に突設されており、抵抗体10側にも同様に左右一対
の引き出し端子18Ａ，18Ｂが基板31の下側に向けて突設
されている。

【０００８】図６には、図４および図５に示す角度セン
サ15の等価回路が示されている。同図において、電源ラ
インＡは抵抗体10の引き出し端子18Ａに対応し、グラン
ドラインＢは抵抗体10の引き出し端子18Ｂに対応する。
出力側Ｃは転動体12の回転軸13側に対応し、図５では導
体球12側に対応して引き出し端子17に接続されている。
これら抵抗体10は、所謂摺動抵抗と同じ作用を行い、出
力側Ｃの回転軸13や導体球12等の転動体12が移動するこ
とによって抵抗分割されて抵抗が変化し、抵抗分割比に
応じた電圧信号を取り出す構成となっている。

【０００９】然るに、提案例に示されるように、装置構
成が簡単で、転動体12が抵抗体10に接触しながら転動す
る構造の角度センサ15はこの角度センサが傾いたときに
転動体12は抵抗体10との静止摩擦力等によってその瞬間
には転動開始しにくい。この傾きが僅かの場合には転動
体12は前記摩擦力により抵抗体10上を転動せずに静止状
態のままである。したがって、この角度センサ15は微小
な傾斜角度の検出ができないという問題があった。

【００１０】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、角度センサの傾きが
微小であっても、その傾きを確実に検出可能な転動タイ
プの角度センサを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明の角度センサは、抵抗体に接触させながら転動体を
傾斜角度に応じて転動させ、この転動体の転動停止位置
によって分割される抵抗体の抵抗分割比に応じた信号を
傾斜角度の検出信号として出力する角度センサであっ
て、前記転動体と、この転動体の受け側との接触領域に
振動を付与する振動印加手段が設けられていることを特
徴として構成されている。

【００１２】

【作用】振動印加手段によって転動体と抵抗体との接触
領域に振動を付与する。転動体はこの振動によって転が
り易くなり、角度センサの微小の傾きに対しても前記転
動体は抵抗体と接触しながら角度センサの傾斜角度に応
じてスムーズに転動する。そしてこの転動体の転動停止
位置によって分割される抵抗体の抵抗分割比に応じた信
号を傾斜角度の検出信号として出力する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、提案例と同一の
部分には同一符号を付し、その詳細な重複説明は省略す
る。図１には第１の実施例に係る角度センサの主要部構
成の説明図が示されている。この実施例の特徴的なこと
は、角度センサの外壁の任意の位置に圧電体を設けて交
流電圧を印加し、角度センサに振動を加える構成とした
ことである。

【００１４】図１において、この角度センサ15の基台16
の外側には振動印加手段として圧電体20が設けられ、こ
の圧電体20にはリード19によって交流電源21が接続され
ている。その他の機械的な構造は図４に示される提案例
の角度センサ15と同一である。この圧電体20に外部より
交流電圧を印加することにより圧電体20は振動を基台16
に付与する。この振動が転動体12や抵抗体10に伝播し
て、転動体12は転がり易くなり、転動体12は抵抗体10上
を角度センサ15の傾斜角度に応じてスムーズに転動す
る。この転動体12の転動停止位置によって分割される抵
抗体10の抵抗分割比に応じた信号を傾斜角度の検出信号
として出力する。

【００１５】この実施例によれば、圧電体20によって角
度センサ15に振動が付与され、転動体12が転がり易い構
成としたので、角度センサ15が僅かに傾いたときでも、
転動体12はその傾斜角度に応じて抵抗体10上を転動する
ので、角度センサ15の微小な傾きを確実に検出すること
ができる。これにより、角度センサ15の高分解能化が可
能となる。

【００１６】また、圧電体20によって角度センサ15に振
動が付与されるので、この振動によって転動体12や抵抗
体10へのごみの付着を防ぐことができる。

【００１７】図２には第２の実施例に係る角度センサ15
の主要部構成の説明図が示されている。この角度センサ
15の板電極23の外表面22には圧電体20が設けられ、この
圧電体20にはリード19によって交流電源21が接続されて
いる。その他の機械的な構造は図５に示される提案例の
角度センサ15と同一である。この角度センサ15に外部よ
り交流電圧を印加すると、この圧電体20は板電極23に振
動を付与する。この振動が第１の実施例と同様に転動体
12を転がり易くし、転動体12は抵抗体10と接触しながら
角度センサ15の傾斜角度に応じてスムーズに転動し、角
度センサ15の僅かな傾きでもその傾斜角度を確実に検出
することができる。

【００１８】さらに、転動体12が万が一振動によってバ
ウンドし、転動体12と抵抗体10とが離れたときには転動
体12の信号出力側から信号が跡絶えて検出信号がスムー
ズに取り出せないという恐れが生じる。しかし、このよ
うな状態のときに、例えば、図３に示されるように、転
動体12の信号出力側にコンデンサ25の一端側を接続し、
このコンデンサ25の出力側に入力側よりもインピーダン
スの大きいハイインピーダンス回路32を接続した電圧保
持回路28を形成した構成とすれば、転動体12がバウンド
して抵抗体10と離れても、両者12，10が離れる前の電圧
をコンデンサ25が保持し、検出信号として出力できるの
で、検出信号が跡絶えることなく、常に安定的に角度検
出信号を取り出すことが可能になる。

【００１９】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では角度センサ15の振動印加手段として圧電体20
を採用したが、これに替えて例えば超音波素子等の任意
の振動素子を用いてもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明は振動印加手段によって転動体と
その受け側との接触領域に振動が付与され、転動体が転
がり易い構成としたので、角度センサの僅かな傾きに対
してもその傾斜角度に応じた量だけ転動体が円滑に転が
るため、微小の傾斜角度を確実に検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例に係わる角度センサの主要部構成
の説明図である。

【図２】第２の実施例に係わる角度センサの主要部構成
の説明図である。

【図３】電圧保持回路25を備えた角度センサの信号出力
部分の回路図である。

【図４】提案例の角度センサの主要部構成の説明図であ
る。

【図５】提案例の他の角度センサの主要部構成の説明図
である。

【図６】提案例の角度センサの等価回路図である。

【図７】従来の傾斜角度センサの主要部構成の説明図で
ある。

【符号の説明】

10 抵抗体 12 転動体 15 角度センサ 16 基台 20 圧電体 23 板電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗体に接触させながら転動体を傾斜角
   度に応じて転動させ、この転動体の転動停止位置によっ
   て分割される抵抗体の抵抗分割比に応じた信号を傾斜角
   度の検出信号として出力する角度センサであって、前記
   転動体と、この転動体の受け側との接触領域に振動を付
   与する振動印加手段が設けられている角度センサ。