JPH0723217U - 振り子式傾斜角度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体を用いることなく振り子の振動を迅速に
収束させることのできる振り子式傾斜角度センサを提供
することを目的とする。 【構成】 ロータリポテンショメータ等の回転角度検出
器（２０）と、この回転角度検出器の回転軸（２１）に
取り付けられた振り子（３０）とを備える振り子式傾斜
角度センサ（１０）において、振り子の振動数と異なる
振動数を有する減衰部材（４０）を回転軸に回転自在に
取り付け、振り子及び減衰部材に振動が生じた際に、減
衰部材の一部が振り子に衝突するようにした。その結
果、振り子の振動は強制的に減衰、収束され、振り子は
迅速に静止状態に至る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、振り子式の傾斜角度センサに関し、特に、振り子に生じた振動を迅 速に収束させて振り子を短時間で静止させるための手段に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

振り子式傾斜角度センサは、基本的に、振り子と、この振り子の支点の回転角 度を検出するロータリポテンショメータ等の回転角度検出器とから構成され、被 測定物に固定された回転角度検出器本体に対する振り子の傾きを検出することで 、被測定物の傾斜角度を測定するようになっている。

【０００３】 このような振り子式傾斜角度センサは、振り子が静止した状態で傾斜角度の測 定を行うため、振り子が振動している間は正確な測定ができないという不具合が ある。

【０００４】 そこで、従来においては、適当な液体で満たされた密閉容器内に振り子及び回 転角度検出器を収納し、その液体により振り子の振動を減衰、収束させる手段を 採っている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、振り子及び回転角度検出器を完全に液体漬けにした従来の振り 子式傾斜角度センサは、組立時や分解時の作業性が悪く、使用できる材料や接着 剤等も液体に対して耐久性のあるものに限定されるという問題点があった。

【０００６】 また、温度変化により液体の粘度係数が変化するため、センサのヒステリシス に影響が出るという問題もある。

【０００７】 更に、応答特性の良好な傾斜角度センサ、例えば回転トルクが極めて小さな光 学式の回転角度検出器を用いたセンサには、液体は振り子始動時の抵抗となるた め、液体漬けの構成を採ることができなかった。

【０００８】 そこで、本考案の目的は、液体を用いることなく振り子の振動を迅速に収束さ せることのできる振り子式傾斜角度センサを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案によれば、回転角度検出器と、この回転角 度検出器の回転軸に取り付けられた振り子とを備える振り子式傾斜角度センサに おいて、振り子の振動数と異なる振動数を有する減衰部材を回転軸に回転自在に 取り付け、振り子及び減衰部材に振動が生じた際に、減衰部材の一部が振り子に 接触するようにしたことを特徴としている。

【００１０】 振り子と接触する減衰部材の部分は吸振材から形成するのが良い。

【００１１】 また、回転軸から減衰部材の重心までの長さを回転軸から振り子の重心までの 長さよりも短くするのが好適である。

【００１２】

【作用】

上記構成においては、振り子に振動が生じた場合、減衰部材も異なる振動数で 振動し、その一部が振り子に衝突する。その結果、振り子の振動は強制的に減衰 、収束され、振り子は迅速に静止状態に至る。

【００１３】 また、振り子と接触する減衰部材の部分を吸振材から形成した場合、振り子と 減衰部材が衝突した際に振り子の持つエネルギを効果的に消散させることができ 、有効である。

【００１４】 更に、上述したように減衰部材の長さを振り子よりも短くすることで、両者の 振動数を相違させることができる。

【００１５】

【実施例】

以下、図面と共に本考案の好適な実施例について詳細に説明するが、図中、同 一又は想到部分には同一符号を付することとする。

【００１６】 図１及び図２は、本考案による振り子式傾斜角度センサの第１の実施例を示し ている。これらの図において、符号１０は振り子式傾斜角度センサ、符号２０は 回転角度検出器、例えば抵抗式又は光学式のロータリポテンショメータや光学式 エンコーダ等を示し、その回転軸２１の先端には振り子３０が取り付けられてい る。振り子３０は、一端が回転角度検出器２０の回転軸２１に固定されたアーム ３１と、このアーム３１の自由端に取り付けられた重り３２とから構成されてい る。

【００１７】 この振り子式傾斜角度センサ１０には、更に、本考案に従って構成された振り 子３０の振動を強制的に減衰し収束させるための減衰部材４０が設けられている 。図示の減衰部材４０は、回転角度検出器２０の回転軸２１に回転自在に取り付 けられた揺動体４１と、振動時に振り子３０のアーム３１に接触するよう、揺動 体４１の各端部に固着された吸振体４２とから構成されている。

【００１８】 より詳細に述べるならば、減衰部材４０の揺動体４１は金属や合成樹脂等の比 較的剛性のある材料から成り、回転角度検出器２０の本体２２と振り子３０との 間で回転軸２１に嵌合されている。また、図１に示すように、この揺動体４１は 回転角度検出器２０の回転軸２１を中心として左右に対称的に延び、その左右の 各端部４１ａ，４１ｂは振り子３０側に突出されている。

【００１９】 減衰部材４０の各吸振体４２はゴム等の吸振材から形成されており、揺動体４ １の各突出部４１ａ，４１ｂの下面に接着剤等により固着されている。左右の吸 振体４２の重量はほぼ等しく、その結果、左右の吸振体４２が釣り合った状態で 垂下される。振り子３０及び減衰部材４０に重力のみ作用し、静止した状態では 、左右の吸振体４２は振り子３０のアーム３１との間に所定の間隔をおいてアー ム３１を挟んだ状態で配置される。また、吸振体４２の下端は振り子３０の重り ３２の上面よりも上方に位置され、減衰部材４０の重心から回転軸２１の中心線 までの長さが振り子３０の重心から回転軸２１の中心線までの長さよりも短くさ れている。

【００２０】 尚、図示していないが、減衰部材４１が回転角度検出器２０の回転軸２１の軸 線方向に移動するのを防止するため、回転軸２１にスペーサスリーブを、回転角 度検出器本体２２と減衰部材４０との間、及び、減衰部材４０と振り子３０との 間に配設するのが好ましい。

【００２１】 このような構成の振り子式傾斜角度センサ１０を用いる場合、回転角度検出器 ２０の本体２２を被測定物（図示しない）に直接固定した状態、或いは、ケース や取付板等を介して間接的に固定した状態で用いることとなる。そして、被測定 物が傾斜した場合、振り子３０は回転角度検出器２０の回転軸２１と一体的に回 動し、鉛直方向下方に向いた状態となろうとする。同時に、減衰部材４０も回動 するが、減衰部材４０は回転軸２１に対しては回転自在となっているので、減衰 部材４０は回転軸２１とは別個独立に回動する。

【００２２】 ところで、被測定物が傾斜する際、その傾斜動作によっては振り子３０及び減 衰部材４０に振動が生ずる場合がある。かかる場合、回転軸２１から振り子３０ の重心までの長さと、回転軸２１から減衰部材４０の重心までの長さとが相違し ているため、振り子３０と減衰部材４０は異なる振動数で振動し、振り子３０の アーム３１と減衰部材４０の吸振体４２とが衝突し合う。その結果、振り子３０ 及び減衰部材４０の動きは互いに抑制され、減衰部材４０が設けられていない場 合に比して、振り子３０の振動は極めて短時間で減衰、収束される。振り子３０ が静止状態となったならば、基準位置からの回転軸２１の回転角度を検出するこ とで、被測定物の傾斜角度を求めることができる。

【００２３】 上記実施例では、吸振体３２の全体を吸振材から構成しているが、振り子３０ と接触する部分（図１において、二点鎖線で示す部分４３）のみを吸振材から形 成することとしてもよい。

【００２４】 また、上記実施例では、減衰部材４０の長さを振り子３０の長さよりも短くす るとことで、両者の振動数に差を設けているが、減衰部材４０の長さを振り子３ ０よりも長くしてもよい。但し、減衰部材４０を長くした場合、減衰部材４０の 寸法により傾斜角度センサ１０全体の寸法が決定されることとなる。

【００２５】 更に、減衰部材４０の重量は振動数とは無関係であるが、振り子３０に衝突し た際における収束の度合いに関係するため、適宜選択する必要がある。

【００２６】 減衰部材の形態や取付位置等については上記実施例のものに限られず、種々変 形が可能である。例えば、図３〜図５に示すように、減衰部材を２つの減衰部材 としてもよい。

【００２７】 図３〜図５に示す振り子式傾斜角度センサ１５の場合、回転角度検出器２０の 回転軸２１に回転可能に嵌合される各減衰部材４５ａ，４５ｂは比較的に重量の ある材料から作られたプレート状本体４６ａ，４６ｂから成り、それぞれ、回転 角度検出器本体２２と振り子３０との間、及び、振り子３０から突出した部分に 配置されている。この減衰部材本体４６ａ，４６ｂの長さは、組付状態でおいて 、下端が振り子３０の重り３２に接しない程度の長さとされている。

【００２８】 減衰部材本体４６ａの振り子３０側の面には、振動発生時に振り子３０のアー ム３１と接触する突起４７ａが設けられている。この突起４７ａは、振り子３０ 及び減衰部材４５ａが静止状態にあるとき、振り子３０のアーム３１の一方の側 面に所定の間隔をおいて対向するよう位置決めされている。突起４７ａの構造と しては種々考えられるが、図３に示すように、減衰部材本体４６ａに螺合される ねじ体４８と、このねじ体４８により保持されるゴム等の吸振材から成る管状体 ４９とから構成されるものが好適である。また、他方の減衰部材本体４６ｂの振 り子３０側の面にも同様な突起４７ｂが設けられているが、この突起４７ｂはア ーム３１の他方の側面に所定の間隔をおいて対向配置されている。

【００２９】 このような構成においては、振り子３０及び減衰部材４５ａ，４５ｂに振動が 生じた場合、前後の減衰部材４５ａ，４５ｂは別個独立に振動し、それぞれの突 起４７ａ，４７ｂが極めて不規則に振り子３０のアーム３１に接触して、振り子 ３０の振動を収束させることができる。勿論、図示実施例では２つの減衰部材４ ５ａ，４５ｂが用いられているが、いずれか一方のみであっても振り子３０の振 動を収束させることは可能である。

【００３０】 図３〜図５に示す実施例においては、回転角度検出器２０は光学式のエンコー ダとなっている。即ち、図５に示すように、回転角度検出器本体２２のケース２ ３の内部には、回転軸２１に取り付けられた多数のスリット付きの円板２４と、 この円板２４を挟むように配置された発光素子２５及び受光素子２６とが設けら れている。減衰部材４５ａ，４５ｂは振り子３０の始動の抵抗となるものではな いので、このような光学式の回転角度検出器２０に適用しても、その応答特性に 悪影響を及ぼすことはない。

【００３１】

【考案の効果】

上述したように、本考案は、振り子に減衰部材を衝突させて振り子の振動を収 束させるものであるが、減衰部材を回転角度検出器の回転軸に取り付けるだけの 簡単な構造であり且つ液体を用いないので、組立や保守等の取扱いが極めて容易 であるという効果がある。

【００３２】 また、液体を用いていないので、比較的自由に傾斜角度センサの構成要素の材 料や接着剤等を選択することができる。

【００３３】 更に、振り子型の減衰部材の場合は温度変化等による影響を殆ど受けず、よっ て傾斜角度センサの性能も安定したものとなる。

【００３４】 更にまた、従来液体中で用いることができなかった光学式の回転角度検出器に も本考案を適用できる、等の多数の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例による振り子式傾斜角度
センサの正面図である。

【図２】図１の振り子式傾斜角度センサの側面図であ
る。

【図３】本考案の第２の実施例による振り子式傾斜角度
センサを示す分解斜視図である。

【図４】図３の振り子式傾斜角度センサの正面図であ
る。

【図５】図３の振り子式傾斜角度センサの側面図であ
り、回転角度検出器の部分を図３のＡ−Ａ線に沿う断面
で示す図である。

【符号の説明】

１０，１５…振り子式傾斜角度センサ、２０…回転角度
検出器、２１…回転軸、２２…回転角度検出器本体、３
０…振り子、４０，４５ａ，４５ｂ…減衰部材、４１…
揺動体、４２…吸振体、４６ａ，４６ｂ…減衰部材本
体、４７ａ，４７ｂ…突起。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転角度検出器と、前記回転角度検出器
   の回転軸に取り付けられた振り子とを備える振り子式傾
   斜角度センサにおいて、前記振り子の振動数と異なる振
   動数を有する減衰部材を前記回転軸に回転自在に取り付
   け、前記振り子及び前記減衰部材に振動が生じた際に、
   前記減衰部材の一部が前記振り子に接触するようにした
   ことを特徴とする振り子式傾斜角度センサ。
2. 【請求項２】 前記振り子と接触する前記減衰部材の部
   分が吸振材から形成されていることを特徴とする請求項
   １記載の振り子式傾斜角度センサ。
3. 【請求項３】 前記回転軸から前記減衰部材の重心まで
   の長さが前記回転軸から前記振り子の重心までの長さよ
   りも短いことを特徴とする請求項１又は２記載の振り子
   式傾斜角度センサ。