JPH083418B2

JPH083418B2 - 傾斜角測定装置

Info

Publication number: JPH083418B2
Application number: JP9992487A
Authority: JP
Inventors: 郁雄小栗
Original assignee: 株式会社ソキア
Priority date: 1987-04-24
Filing date: 1987-04-24
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPS63266306A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、被検出物に取付けてその傾斜角を測定する
傾斜角測定装置に関するものである。

（従来の技術）従来公知の傾斜角測定装置として、第６図に示したよ
うなものがある。これは、容器51内に液体52を入れ、容
器51に取付けた軸56にベアリング軸受57を介して回転可
能に円盤53を取付けたものである。円盤53の外周部には
その中心に対してフロート54と錘り55とを対向させて取
付けてあるので、円盤53は容器51内の液体52中にあっ
て、フロート54と錘り55によって必ず一定の基準位置で
静止するようになっている。また、円盤53には図示した
ように幾つかの異なる半径上で円周方向へ異なった角度
だけ延びているスリット60が穿設されており、容器51に
はこのスリット60を挾んで発光部58と受光部59とが対峙
して取付けられている。発光部58には半径方向に沿って
各スリット60の形成位置に対応する発光素子が順次配置
され、受光部59には発光素子に対向する受光素子が順次
配置されている。したがって、容器51に対する円盤53の
回転角度に応じた出力が受光部59から得られ、この出力
から容器51の傾斜角を検出することができる。

しかしながら、この従来の傾斜角測定装置において
は、ベアリング軸受57内の始動摩擦のために、傾斜角が
小さい場合には円盤53が回動しないことがあり、微小傾
斜を測定することができないことがある。このベアリン
グ軸受57内の始動摩擦、そしてその摺動摩擦、及び円盤
53と液体52の間の摺動摩擦のため、第７図に示すように
傾斜角θ_１に対して受光部59の出力Ｖは、θを大きくし
て行った場合に得られる出力V_aと、小さくして行った場
合に得られる出力V_bとの間に差△Ｖ（＝V_b−V_a）が生
じ、正確な傾斜角を測定できないという問題もあった。
また、第８図に示したように容器51が軸56の延在方向に
傾斜した場合には、ベアリング軸受57に作用する力の大
きさが偏るため、摩擦が大きくなって円盤53が回動しに
くくなり、測定が困難になるという問題点もあった。

（発明が解決しようとする問題点）したがって、本発明の目的は、上記した従来の傾斜角
測定装置の欠点をなくし、可動部材の摩擦による測定精
度の低下のない正確に傾斜角を測定することができる新
規な傾斜角測定装置を提供することである。

（問題点を解決するための手段）第１図において、本発明の傾斜角測定装置は、容器３
を有し、その中に液体２が収容されていて、容器３の底
部に直線上に位置する少なくとも２つの吸着点を有する
磁石14が配置されており、揺動部材５の下端部8Aが磁石
14の吸着点に吸着され、上端部にはフロート10が取付け
られ、液体２の浮力の作用を受けて吸着点を支点として
上記直線方向と直交する方向に揺動し、常に鉛直状態に
保持されるようになっており、揺動部材５に取付けられ
た光反射面６に向かって光を入射させる光源20と光反射
面６からの反射光を受光し受光点の変位を検出する受光
部30とが容器３と一体に取付けられているものである。

（作用）容器３が傾くと、揺動部材５はフロート10の浮力の作
用により吸着点を支点として揺動し、鉛直状態になって
静止する。したがって、光反射面６も鉛直線に対して常
に一定の角度をとるが、容器３と一体の光源20は鉛直線
に対して傾くので、光反射面６から受光部30に入射する
受光点の位置は傾斜角に応じて変位する。この変位量か
ら容器３の傾斜角を求めることができる。

（実施例）添付の第１〜５図を用いて、本発明の実施例を説明す
る。

第１図と第２図において、本発明の傾斜角検出装置の
装置本体１内に、液体２を入れた容器３を固定し、この
容器３内に装置本体１の傾斜に伴って第１図に示した矢
印４方向に揺動可能に揺動部材５を設ける。揺動部材５
は反射板６を有し、この反射板６はその両側縁部におい
て少なくとも先端部8Aが磁性材料よりなる一対の支柱８
に固着されており、支柱８、８の上端部にはフロート10
が取付けられている。一方、容器３の底部には、例えば
合成樹脂からなる非磁性材料のガード台12が配置されて
おり、このガード台12内には支柱８、８間の距離よりわ
ずかに長い長さの柱状永久磁石14が埋め込まれている。
そして、ガード台12には支柱８の先端部8Aが挿入されこ
れを支持するための一対の穴16が穿設されており、この
穴16の先端はガード台12に埋め込まれた磁石14に達する
まで延びている。支柱８の先端部8Aは尖頭形状に形成さ
れていて、この穴16に遊嵌状態で係合するようになって
おり、その先端部8Aはこの穴16内で磁石14に吸着され、
この吸着点が支点となって揺動部材５が容器３に対して
揺動する。そして、揺動部材５の頂部に設けられたフロ
ート10は常に吸着点の鉛直方向真上に位置することにな
るので、反射板６は常に鉛直状態になっている。なお、
第１図において、この傾斜角検出装置に振動等の外力が
加わったときに揺動部材５が磁石14から離れて上方に浮
揚することがあるが、フロート10の容器３の上蓋との隙
間d₂をガード台12の穴16の深さd₁より小さくしておくこ
とにより、揺動部材５が穴16から脱落することを防止す
ることができる。

容器３の外部の装置本体１内には、光源20、コリメー
ションレンズ22、スリット24が直列に配置されていて、
容器３の一部に形成されているガラス窓3Aを介してスリ
ット24を通った断面スリット状の平行光が反射板６に投
射されるようになっている。容器３の反射板６と対向す
る内壁面には別の反射板７が取付けられており、スリッ
ト24を通った平行光は第１図に示したように、まず反射
板６に入射し、それから反射された光は反射板７に入射
してその反射光は再び反射板６で反射され、容器３の別
のガラス窓3Bを介して受光部30で受光されるようになっ
ている。したがって、装置本体１が傾斜角θだけ傾く
と、反射板６は反射板７に対して角度θだけ相対的に傾
くので、反射の法則により受光部30に入射するスリット
光31は４θだけ相対的に傾き、その角度偏向に応じた距
離ｄ（第３図参照）だけ基準位置よりスリット光31は移
動する。

受光部30は、第３図に示したように、受光平面上に一
対の直角三角形状の受光素子30A、30Bが、所定距離隔て
て全体として長方形状になるように配置されているもの
で、スリット光31がこの受光素子30A、30Bに受光され
て、照射部の面積A₁、A₂に比例した電圧U₁、U₂を出力す
るようになっているものである。

受光素子30A、30Bの出力U₁、U₂は、第４図に示したよ
うに、それぞれ増幅回路32、34で増幅されてV₁、V₂とな
り、これら出力V₁、V₂は減算回路36、加算回路38それぞ
れの２つの入力に接続されている。減算回路36において
は出力差（V₁−V₂）を出力して、この出力は電圧−角度
変換回路40において電圧から角度に変換され、図示して
ない表示部で角度が表示されるようになっている。第３
図において、スリット光31が当っている受光素子30A、3
0Bの面積をA₁、A₂とすると、これらから得られる出力
U₁、U₂は面積A₁、A₂に比例するので、U₁＋U₂＝Ｕ（一
定）となり、したがって、V₁＋V₂＝Ｖ（一定）となるの
で、V₁とV₂とは一方が増加すれば他方は減少する関係に
ある。そして、減算回路36の出力（V₁−V₂）から受光部
30の長手方向中央位置l₁からのスリット光31の距離ｄが
求まり、ｄは装置本体１の傾斜角θに比例するので、こ
れによって傾斜角θが求められる。

一方、加算回路38では合出力（V₁＋V₂）を常に算出
し、その合出力は比較回路42に接続され、比較回路42に
て基準電圧と合出力（V₁＋V₂）とが比較され、その比較
出力は光源20の光量を調整する電流制御回路43に接続さ
れている。この加算回路38、比較回路42、及び電流制御
回路43からなる回路系によって電圧（V₁＋V₂）が常に一
定になるようにしている。すなわち、スリット光31によ
る受光部30の合計出力（V₁＋V₂）は常に一定の値である
べきであるが、外気温度の変化等によって光源20の光量
が変化し、そのため受光部30の合計出力（V₁＋V₂）が変
化することがあるが、加算回路38、比較回路42、及び電
流制御回路43からなる回路系を用いることにより、光源
20の光量は外気温度変化等とは無関係に一定化すること
ができる。例えば、外気温度が上昇した場合には、光源
20からの光量は増加し、合計出力（V₁＋V₂）が増加して
設定基準電圧より大きくなると、38、42、43からなる上
記回路系によって光源20への供給電流が減じて光源20の
光量は減少し、受光部30の合計出力（V₁＋V₂）が常に設
定基準電圧に等しくなるようになっている。したがっ
て、例えば外気温度変化と無関係に本装置を使用するこ
とができる。

なお、前記実施例の揺動部材５においては、反射鏡６
を２本の支柱８、８によって支持するようにしている
が、第５図に示す別の実施例の揺動部材５′において
は、平板状の支柱28によって反射板６を支持するように
してもよい。この場合には、尖頭形状にされた先端部28
Aが挿入支持されるガード台12（第１図、第２図）の穴
は、前記実施例における穴16に代えて、断面Ｖ字形状に
延びる溝にする必要がある。

また、第１〜４図に示した実施例では、光源20からの
スリット光を反射鏡６と７で３回反射させて受光してい
るが、この反射回数をさらに増やせば、それだけ傾斜角
θに対する受光点の変位量ｄは大きくなり、測定精度を
高めることができる。

以上、本発明のいくつかの実施例について説明をした
が、その他種々の変形が可能であることは当業者に明ら
かなことであろう。

（発明の効果）本発明の傾斜角測定装置は、揺動部材の回動に伴って
何らの摩擦も生じないので、微小な傾きでも正確に測定
することができるとともに、第７図に示したように傾斜
角を大きくして行く場合と小さくしていく場合とで、同
じ傾斜角に対して異なる値を示すことがなく、常に正確
な傾斜角を測定することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の傾斜角測定装置の１美施例の縦断面
図、第２図は第１図の直線II−IIに沿う縦断面図、第３
図は受光部の正面図、第４図は受光部の回路図、第５図
は別の実施例の揺動部材の斜視図、第６図は従来の傾斜
角測定装置の正面図（ａ）と側断面図（ｂ）、第７図は
その傾斜角θと受光部出力Ｖの関係を示すグラフ、第８
図はその１つの傾斜状態を示す説明図である。 1:装置本体、2:液体、3:容器、3A、3B:ガラス窓、５、
５′：揺動部材、6:反射板、7:反射板、８、28:支柱、8
A、28A:先端部、10:フロート、12:ガード台、14:永久磁
石、16:穴、20:光源、22:コリメーションレンズ、24:ス
リット、30:受光部、30A、30B:受光素子、32、34:増幅
回路、36:減算回路、38:加算回路、40:電圧−角度変換
回路、42:比較回路、43:電流制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体が収容された容器の底部に配置され、
直線上に位置する少なくとも２つの吸着点を有する磁石
と、光反射面を有し、下端部が前記磁石の吸着点に吸着
されるとともに、上端部が前記液体の浮力の作用を受け
て前記吸着点を支点として前記直線方向と直交する方向
に揺動し、常に鉛直状態に保持されるように構成された
揺動部材と、前記光反射面に向かって光を入射させるよ
うに前記容器と一体に取付けられた光源と、前記光反射
面からの反射光を受光し受光点の変位を検出する前記容
器と一体に取付けられた受光部とを備え、受光点の変位
から傾斜角を測定することを特徴とする傾斜角測定装
置。
【請求項２】前記磁石は棒状磁石であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の傾斜角測定装置。
【請求項３】前記揺動部材は上端部に取付けられたフロ
ートを有することを特徴とする特許請求の範囲第１項又
は第２項記載の傾斜角測定装置。
【請求項４】前記磁石の下端部が２つの尖頭部から構成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項から
第３項いずれかに記載の傾斜角測定装置。
【請求項５】前記磁石の下端部がプレー状に構成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項
いずれかに記載の傾斜角測定装置。
【請求項６】前記揺動部材が前記磁石の吸着点から脱落
しないように構成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項から第５項いずれかに記載の傾斜角測定装
置。
【請求項７】前記容器は前記揺動部材の光反射面と対向
する面に別の光反射面を有し、前記２つの光反射面間で
２回以上の反射が行われるように構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項から第６項いずれかに
記載の傾斜角測定装置。
【請求項８】前記受光部は受光平面上に所定距離隔てて
全体として長方形状になるように配置された一対の直角
三角形状の受光素子からなることを特徴とする特許請求
の範囲第１項から第７項いずれかに記載の傾斜角測定装
置。