JPH09229683A - 傾斜検出装置 - Google Patents
傾斜検出装置Info
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- JPH09229683A JPH09229683A JP3606596A JP3606596A JPH09229683A JP H09229683 A JPH09229683 A JP H09229683A JP 3606596 A JP3606596 A JP 3606596A JP 3606596 A JP3606596 A JP 3606596A JP H09229683 A JPH09229683 A JP H09229683A
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- magnetic poles
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Abstract
(57)【要約】
【課題】調整が容易であり温度ドリフトの影響が小さ
く、直線性、精度が高い傾斜検出装置を提供する。 【解決手段】磁性体からなる球体１を内包し、球体１よ
り大きな径の非磁性体からなる球形容器２と、容器２の
球形の空間に外接する立方体と球形の空間との接点に当
たる位置に設けた６個の磁極３〜８と、各磁極３〜８に
巻かれた各々２組の巻線１３〜１８であって片方は励磁
側として各磁極巻線とも共通に励磁用の交流電流が流さ
れ、もう片方は検出側として、各々向き合った磁極同志
の巻線が差動接続されているものと、前記磁極の外側を
連結した磁性体からなる継鉄１０を備え、向き合った磁
極の検出側の巻線を差動接続することにより、零点調整
が不要で、温度ドリフトに対しても影響の小さい構造に
する。
く、直線性、精度が高い傾斜検出装置を提供する。 【解決手段】磁性体からなる球体１を内包し、球体１よ
り大きな径の非磁性体からなる球形容器２と、容器２の
球形の空間に外接する立方体と球形の空間との接点に当
たる位置に設けた６個の磁極３〜８と、各磁極３〜８に
巻かれた各々２組の巻線１３〜１８であって片方は励磁
側として各磁極巻線とも共通に励磁用の交流電流が流さ
れ、もう片方は検出側として、各々向き合った磁極同志
の巻線が差動接続されているものと、前記磁極の外側を
連結した磁性体からなる継鉄１０を備え、向き合った磁
極の検出側の巻線を差動接続することにより、零点調整
が不要で、温度ドリフトに対しても影響の小さい構造に
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、水中、空中の移
動体、産業機械、民生用機械等に使用する傾斜検出装置
に関する。
動体、産業機械、民生用機械等に使用する傾斜検出装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、空間の極座標上の傾斜角度を検出
するためには、複数の傾斜検出装置をＸ、Ｙ、Ｚ軸それ
ぞれに対して配置し、それらの出力から演算を行なって
求める必要があった。一般に、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸それぞれに
対して、センサの軸を相対的に直角に配置するには調整
に非常な手間がかかるものであり、また占有体積も大き
くなってしまう問題があった。
するためには、複数の傾斜検出装置をＸ、Ｙ、Ｚ軸それ
ぞれに対して配置し、それらの出力から演算を行なって
求める必要があった。一般に、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸それぞれに
対して、センサの軸を相対的に直角に配置するには調整
に非常な手間がかかるものであり、また占有体積も大き
くなってしまう問題があった。
【０００３】このような問題を解決した傾斜検出装置と
して、特開昭５９−１７８３１３号に示すようなものが
あった。この公報の記載の傾斜検出装置は、球体容器に
おいてその中心を原点とする直交座標系のＸ、Ｙ，Ｚ軸
上にそれぞれ１対の接近センサを取り付け、計６個の接
近センサからの信号を演算することにより傾斜の検出を
行おうとするものである。このようにすることにより、
球体に予め設けた６つの取付位置にそれぞれ近接センサ
を取り付けるだけでよいので、調整の手間がかなり省略
できる。
して、特開昭５９−１７８３１３号に示すようなものが
あった。この公報の記載の傾斜検出装置は、球体容器に
おいてその中心を原点とする直交座標系のＸ、Ｙ，Ｚ軸
上にそれぞれ１対の接近センサを取り付け、計６個の接
近センサからの信号を演算することにより傾斜の検出を
行おうとするものである。このようにすることにより、
球体に予め設けた６つの取付位置にそれぞれ近接センサ
を取り付けるだけでよいので、調整の手間がかなり省略
できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
公報に記載された傾斜検出装置では、球形容器に設けた
６つの取り付け位置に近接センサをそれぞれ別々に配置
したものであるが、センサ個々の特性のばらつきの影
響、各取付位置への取り付け状態の微妙な差の影響など
で信号の直線性や高い精度を容易に得ることが困難であ
った。
公報に記載された傾斜検出装置では、球形容器に設けた
６つの取り付け位置に近接センサをそれぞれ別々に配置
したものであるが、センサ個々の特性のばらつきの影
響、各取付位置への取り付け状態の微妙な差の影響など
で信号の直線性や高い精度を容易に得ることが困難であ
った。
【０００５】本発明は以上のような課題を解決し、信号
の直線性が優れ、高精度な測定を行うことができる傾斜
検出装置を提供することを目的とする。
の直線性が優れ、高精度な測定を行うことができる傾斜
検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明の傾斜検出装置は、磁性体からなる球
体と、前記球体を内包し前記球体より大きな径の球形の
空間を持つ非磁性体からなる容器と、前記容器の球形の
空間に外接する立方体と球形の空間の接点に当たる位置
に設けた６個の磁極と、前記各磁極に巻かれた各々２組
の巻線であって片方は励磁側として各磁極巻線とも共通
に励磁用の交流電流が流され、もう片方は検出側とし
て、各々向き合った磁極同志の巻線が差動接続されてい
るものと、前記磁極の外側を連結した磁性体からなる継
鉄を備えたことを特徴としている。また、さらに改良が
なされた第２の発明は、振動が多い場所で使うときダン
パを効かせるために、上記構成に加えて、前記容器と球
体との間に生じる空間に封入した化学的に不活性な液体
を備えたことを特徴としている。
になされた本発明の傾斜検出装置は、磁性体からなる球
体と、前記球体を内包し前記球体より大きな径の球形の
空間を持つ非磁性体からなる容器と、前記容器の球形の
空間に外接する立方体と球形の空間の接点に当たる位置
に設けた６個の磁極と、前記各磁極に巻かれた各々２組
の巻線であって片方は励磁側として各磁極巻線とも共通
に励磁用の交流電流が流され、もう片方は検出側とし
て、各々向き合った磁極同志の巻線が差動接続されてい
るものと、前記磁極の外側を連結した磁性体からなる継
鉄を備えたことを特徴としている。また、さらに改良が
なされた第２の発明は、振動が多い場所で使うときダン
パを効かせるために、上記構成に加えて、前記容器と球
体との間に生じる空間に封入した化学的に不活性な液体
を備えたことを特徴としている。
【０００７】この発明の傾斜検出装置では、球形の空間
を持つ容器内の球体は常に重力の方向に引かれる。それ
に応じて、球体を囲む６個の磁極と、球体との距離が決
まる。 各磁極には各々２組の巻線が巻かれており、片
方は励磁側として各磁極巻線とも共通に励磁用の交流電
流が流されている。もう片方は検出側として、各々向き
合った磁極同志の巻線が差動接続されている。向き合っ
た磁極に同じ線径、同じ材材質の巻線を同じ回数卷くこ
とは容易にでき、各々励磁側に同じ発振器から交流電流
を流し、磁極に磁性体が接近した場合の各磁極の検出側
の誘導電圧を計るとすれば、きわめて特性が近いものが
できる。また、磁性体の移動範囲は両磁極の間の空間に
限定されるので磁極間の距離を小さくすることにより直
線性の良い部分だけを使うことができる。向き合った磁
極の検出側の巻線を位相が逆になるように作動接続し、
磁極の間にある磁性体の位置を計る場合、磁性体が両磁
極と等距離にある時、検出側の出力は同じ電圧となり打
ち消し合って零となる。つまり、零点の調整が不要であ
る。また、温度ドリフトに対しても、各々の磁極の検出
巻線からの信号は同じ量だけ信号がシフトするが、それ
らの信号の差を取るため打ち消され精度に対する影響を
抑えることができる。
を持つ容器内の球体は常に重力の方向に引かれる。それ
に応じて、球体を囲む６個の磁極と、球体との距離が決
まる。 各磁極には各々２組の巻線が巻かれており、片
方は励磁側として各磁極巻線とも共通に励磁用の交流電
流が流されている。もう片方は検出側として、各々向き
合った磁極同志の巻線が差動接続されている。向き合っ
た磁極に同じ線径、同じ材材質の巻線を同じ回数卷くこ
とは容易にでき、各々励磁側に同じ発振器から交流電流
を流し、磁極に磁性体が接近した場合の各磁極の検出側
の誘導電圧を計るとすれば、きわめて特性が近いものが
できる。また、磁性体の移動範囲は両磁極の間の空間に
限定されるので磁極間の距離を小さくすることにより直
線性の良い部分だけを使うことができる。向き合った磁
極の検出側の巻線を位相が逆になるように作動接続し、
磁極の間にある磁性体の位置を計る場合、磁性体が両磁
極と等距離にある時、検出側の出力は同じ電圧となり打
ち消し合って零となる。つまり、零点の調整が不要であ
る。また、温度ドリフトに対しても、各々の磁極の検出
巻線からの信号は同じ量だけ信号がシフトするが、それ
らの信号の差を取るため打ち消され精度に対する影響を
抑えることができる。
【０００８】このような特徴は３組の磁極の対について
同じであるから、特に調整を要することなく球体の位置
を空間の直交座標上のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸成分として各磁
極の対からそれぞれ精度良く取り出すことができる。
同じであるから、特に調整を要することなく球体の位置
を空間の直交座標上のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸成分として各磁
極の対からそれぞれ精度良く取り出すことができる。
【０００９】球体は休憩の空間内の重力に引かれる方向
の壁面に存在するから、球形の空間の中心を原点とした
球体の位置のベクトルは重力方向を示す。
の壁面に存在するから、球形の空間の中心を原点とした
球体の位置のベクトルは重力方向を示す。
【００１０】また、空間の直交座標上のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸成分から、直交座標から極座標への変換式による演算
によって空間の極座標上の垂直軸からの傾きと水平面内
の角度を得ることができる。
軸成分から、直交座標から極座標への変換式による演算
によって空間の極座標上の垂直軸からの傾きと水平面内
の角度を得ることができる。
【００１１】また、第２の発明によれば上記に加え、振
動が多い場所で使用するとき、球形の空間に満たした適
度の粘度を持つ液体によって、中の球体の移動に対して
粘性抵抗によるダンパをかけることにより安定して使用
できる。
動が多い場所で使用するとき、球形の空間に満たした適
度の粘度を持つ液体によって、中の球体の移動に対して
粘性抵抗によるダンパをかけることにより安定して使用
できる。
【００１２】以上により、より簡単に、より良い直線
性、精度の傾斜検出装置を得ることができる。
性、精度の傾斜検出装置を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１の一実施例の断
面図を図１に示す。
面図を図１に示す。
【００１４】図１において、１は磁性体の球体であり、
たとえば鉄球が用いられる。２は前記球体１を内包する
球形の空間を持つ非磁性体からなる容器であり、たとえ
ば合成樹脂などが用いられる。なお、容器内で球体１が
移動できるように、容器２の球形の空間の直径は球体１
の直径よりも大きくとってある。
たとえば鉄球が用いられる。２は前記球体１を内包する
球形の空間を持つ非磁性体からなる容器であり、たとえ
ば合成樹脂などが用いられる。なお、容器内で球体１が
移動できるように、容器２の球形の空間の直径は球体１
の直径よりも大きくとってある。
【００１５】容器２には、その球形の空間に外接する立
方体と球形の空間との接点に当たる位置に合計６個の磁
極３，４，５，６，７，８が設けられている。すなわ
ち、容器２の球形の空間の中心を原点とするＸ、Ｙ、Ｚ
直交座標を考えると、各座標軸上にそれぞれ２個づつの
磁極がそれぞれ向き合う形で設置されている。
方体と球形の空間との接点に当たる位置に合計６個の磁
極３，４，５，６，７，８が設けられている。すなわ
ち、容器２の球形の空間の中心を原点とするＸ、Ｙ、Ｚ
直交座標を考えると、各座標軸上にそれぞれ２個づつの
磁極がそれぞれ向き合う形で設置されている。
【００１６】この各磁極３、４、５、６、７、８には巻
線１３，１４，１５，１６，１７，１８が巻かれてい
る。各巻線はそれぞれ２組あり、片方は励磁側として交
流電流が流される。もう片方は検出側で、各磁極３〜８
に磁性体からなる球体１が近づくほど誘導電圧は大きく
なる。
線１３，１４，１５，１６，１７，１８が巻かれてい
る。各巻線はそれぞれ２組あり、片方は励磁側として交
流電流が流される。もう片方は検出側で、各磁極３〜８
に磁性体からなる球体１が近づくほど誘導電圧は大きく
なる。
【００１７】各磁極３〜８は、それぞれ磁性体からなる
継鉄１０に連結されている。継鉄１０は全体を覆い、磁
気シールドも兼ねている。
継鉄１０に連結されている。継鉄１０は全体を覆い、磁
気シールドも兼ねている。
【００１８】球体１は球形の空間内しか動けないから原
点から見た球体の位置は、空間での重力の方向を意味す
る。
点から見た球体の位置は、空間での重力の方向を意味す
る。
【００１９】図２に信号処理部のブロック図を示す。各
磁極は、それぞれ３と４がＸ軸、５と６がＹ軸、７と８
がＺ軸方向の球の位置を検出するために配置されてお
り、各磁極の巻線１３，１４，１５，１６，１７，１８
の検出側の巻線は１３と１４、１５と１６、１７と１８
がそれぞれ差動接続されている。
磁極は、それぞれ３と４がＸ軸、５と６がＹ軸、７と８
がＺ軸方向の球の位置を検出するために配置されてお
り、各磁極の巻線１３，１４，１５，１６，１７，１８
の検出側の巻線は１３と１４、１５と１６、１７と１８
がそれぞれ差動接続されている。
【００２０】巻線１３と１４の検出側からの信号は検波
器１９を通り、さらにフィルタ２０を通る。前記操作の
結果、球体１の位置のＸ軸に関する情報が電圧信号Ｖｘ
として得られる。同様に、巻線１５と１６の検出側から
の信号は検波器２１とフィルタ２２を通り球体１の位置
のＹ軸に関する情報としての電圧信号Ｖｙとなり、巻線
１７と１８の検出側からの信号は検波器２３とフィルタ
２４を通り球体１の位置のＺ軸に関する情報としての電
圧信号Ｖｚとなる。
器１９を通り、さらにフィルタ２０を通る。前記操作の
結果、球体１の位置のＸ軸に関する情報が電圧信号Ｖｘ
として得られる。同様に、巻線１５と１６の検出側から
の信号は検波器２１とフィルタ２２を通り球体１の位置
のＹ軸に関する情報としての電圧信号Ｖｙとなり、巻線
１７と１８の検出側からの信号は検波器２３とフィルタ
２４を通り球体１の位置のＺ軸に関する情報としての電
圧信号Ｖｚとなる。
【００２１】各軸電圧信号Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚは、Ａ／Ｄ
変換器２５によってそれぞれディジタル信号化される。
ディジタル化された信号は、ＲＯＭ１２に書き込まれて
いるプログラムによりＣＰＵ１１、ＲＡＭ２６で処理さ
れ、パラレル信号としての出力はパラレル出力ポート２
７、シリアル信号としての出力はシリアルポート２８、
アナログ電圧としての出力はＤ／Ａ変換器２９から出力
される。
変換器２５によってそれぞれディジタル信号化される。
ディジタル化された信号は、ＲＯＭ１２に書き込まれて
いるプログラムによりＣＰＵ１１、ＲＡＭ２６で処理さ
れ、パラレル信号としての出力はパラレル出力ポート２
７、シリアル信号としての出力はシリアルポート２８、
アナログ電圧としての出力はＤ／Ａ変換器２９から出力
される。
【００２２】次に、プログラムでの信号処理の概略を図
３を用いて説明する。空間の直交座標での各座標軸の成
分を意味するＶｘ、Ｖｙ、Ｖｚを、直交座標から極座標
への変換式である下記の（１）式と（２）式のような演
算式によって空間の極座標に於ける垂直軸からの傾き
と、水平面内での傾きの成分に変換する。
３を用いて説明する。空間の直交座標での各座標軸の成
分を意味するＶｘ、Ｖｙ、Ｖｚを、直交座標から極座標
への変換式である下記の（１）式と（２）式のような演
算式によって空間の極座標に於ける垂直軸からの傾き
と、水平面内での傾きの成分に変換する。
【００２３】垂直軸からの傾きψ： ψ＝Ａｒｃｔａｎ（√（Ｖx ２＋Ｖy ２）／Ｖz ） （１）式 水平面内での傾きθ： θ＝Ａｒｃｔａｎ（Ｖy ／Ｖx ） （２）式
【００２４】続いて、第２の発明の一実施例について説
明する。 動作原理は前記実施例と同じであるので省略
し、異なる部分のみ説明する。前記実施例では球体１は
球形の空間内を動くが、本実施例では球形の空間内に化
学的に不活性で粘度が調整できる液体たとえばシリコン
オイルなどを封入する。
明する。 動作原理は前記実施例と同じであるので省略
し、異なる部分のみ説明する。前記実施例では球体１は
球形の空間内を動くが、本実施例では球形の空間内に化
学的に不活性で粘度が調整できる液体たとえばシリコン
オイルなどを封入する。
【００２５】このことにより、球体１は液体の粘性抵抗
を受け、これがダンパとして働き振動があるところでも
安定に動作させることができる。
を受け、これがダンパとして働き振動があるところでも
安定に動作させることができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明の傾斜検出装置によれば、各座標
軸とも直線性が良く特性の揃った検出ができ、特性の揃
った位置検出手段同志の作動接続により零点の調整が不
要で温度ドリフトに対する影響も抑えることができる。
さらには一体化されているので組立時に各軸の調整を要
しないという特徴も有する。
軸とも直線性が良く特性の揃った検出ができ、特性の揃
った位置検出手段同志の作動接続により零点の調整が不
要で温度ドリフトに対する影響も抑えることができる。
さらには一体化されているので組立時に各軸の調整を要
しないという特徴も有する。
【００２７】また、１個の傾斜検出装置で空間の極座標
における垂直軸からの傾きと、水平面内での傾きの成分
を検出できることにより、複数の傾斜検出装置を相対的
に直角に取り付ける手間がかからず、占有体積も小さく
できる。さらに、継鉄により全体を囲むようにしたこと
により磁気シールドされているので、外部磁界の影響を
受けにくい。
における垂直軸からの傾きと、水平面内での傾きの成分
を検出できることにより、複数の傾斜検出装置を相対的
に直角に取り付ける手間がかからず、占有体積も小さく
できる。さらに、継鉄により全体を囲むようにしたこと
により磁気シールドされているので、外部磁界の影響を
受けにくい。
【００２８】また、第２に発明については、上記特徴に
加えて、振動が多い場所で使うときダンパが効くので振
動があるところでも安定に動作させることができる。
加えて、振動が多い場所で使うときダンパが効くので振
動があるところでも安定に動作させることができる。
【図１】本発明の一実施例である傾斜検出装置の断面図
であり、（ａ）はＣ−Ｃ’断面、（ｂ）はＡ−Ａ’断
面、（ｃ）はＢ−Ｂ’断面である。
であり、（ａ）はＣ−Ｃ’断面、（ｂ）はＡ−Ａ’断
面、（ｃ）はＢ−Ｂ’断面である。
【図２】本発明の一実施例である傾斜検出装置の信号処
理部のブロック図である。
理部のブロック図である。
【図３】空間での座標変換の説明図である。
１：球体（磁性体） ２：容器（非磁性体） ３、４：Ｘ軸方向の磁極 ５、６：Ｙ軸方向の磁極 ７、８：Ｚ軸方向の磁極 ９：励磁用発信回路 １０：継鉄 １１：ＣＰＵ １２：ＲＯＭ １３、１４：Ｘ軸方向の磁極巻線 １５、１６：Ｙ軸方向の磁極巻線 １７、１８：Ｚ軸方向の磁極巻線 ２５：Ａ／Ｄ変換器 ２６：ＲＡＭ ２７：パラレル出力ポート ２８：シリアルポート ２９：Ｄ／Ａ変換器
Claims (2)
- 【請求項１】 磁性体からなる球体と、前記球体を内包
し前記球体より大きな径の球形の空間を持つ非磁性体か
らなる容器と、前記容器の球形の空間に外接する立方体
と球形の空間との接点に当たる位置に設けた６個の磁極
と、前記各磁極に巻かれた各々２組の巻線であって片方
は励磁側として各磁極巻線とも共通に励磁用の交流電流
が流され、もう片方は検出側として、各々向き合った磁
極同志の巻線が差動接続されているものと、前記磁極の
外側を連結した磁性体からなる継鉄を備えたことを特徴
とする傾斜検出装置。 - 【請求項２】 前記容器と球体との間に生じる空間に
化学的に不活性な液体を封入したことを特徴とする請求
項１の傾斜検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3606596A JPH09229683A (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 傾斜検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3606596A JPH09229683A (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 傾斜検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09229683A true JPH09229683A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=12459325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3606596A Pending JPH09229683A (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 傾斜検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09229683A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100464551C (zh) * | 2003-08-26 | 2009-02-25 | 乐金电子(中国)研究开发中心有限公司 | 便携终端的输入装置 |
| CN101957247A (zh) * | 2010-08-23 | 2011-01-26 | 李若泓 | 保持平衡的压力传感装置 |
-
1996
- 1996-02-23 JP JP3606596A patent/JPH09229683A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100464551C (zh) * | 2003-08-26 | 2009-02-25 | 乐金电子(中国)研究开发中心有限公司 | 便携终端的输入装置 |
| CN101957247A (zh) * | 2010-08-23 | 2011-01-26 | 李若泓 | 保持平衡的压力传感装置 |
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