JPS61173111A - 傾き角検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、物体の姿勢等を検出するための傾き角検出器
に関するものである。

［従来の技術］ 従来、液体中に封入した泡等を利用した各種の傾き角検
出器が知られており１例えば、傾きに伴う泡の移動を光
の陰としてとらえ、それを多数の光電素子で検出するこ
とから傾き角を知得するようにしたもの、泡と液体の静
電容量の変化から傾き角を知得するようにしたもの、水
面上に張り出した導線の電気抵抗が傾きに伴う水面の上
下動に対応して変化することから傾き角を知得するよう
するも′のの、・±　１８０°程度の大きな傾き角の検
出には不適当である。また、上記導線を用いた検出器で
は、水の容器を小型化すると、水の移動に基づく抵抗値
等の変死がかなり小さくなって誤差が生じるため、検出
器を微小化することができず、その大型化を避けること
ができない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、傾き角検出器の小型化に加えて、計測の３次
元化及び大きな角度変化に対応できるように堝成し、特
に出力信号のレンジを拡大して傾き角の変化に対する検
知信号差を大きくシ、計測の信頼度を向上させることを
目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の姿勢センサは、円環
状体上の互いに対向する位置に、その円環状体の幅方向
に往復させて経路を拡大した一対の電気抵抗体を設け、
上記各電気抵抗体を等長に区分する多数の等長点から電
極を径方向に突出させ、これらの電極を円環状体の周方
向に配列されるように臨ませた液体封入空間を設けて、
その液体封入空間に、電極を相互に短絡させる導電性液
体を封入したものとして構成される。

［作　用］ 上記構成の傾き角検出器においては、一対の電気抵抗体
のそれぞれにおける電極のうち、液面下に沈んだもの団
子が短絡して各抵抗体の抵抗を減少させるため、一対の
抵抗体の抵抗値及びそれらの相関関係から、傾きの方向
及び量が検出される。而して、上記一対の抵抗体はその
経路を環状体の幅方向に往復させることにより拡大され
ているため、傾き量の変化に伴う抵抗の変化は非常に大
きくなり、このため僅かな傾きの変化も増幅さての構造
を簡単化することができ、且つそれにより製品を小形、
軽量なものとして提供することができる。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。

第７図は、本発明の原理説明図であり、１は容器、２ａ
、２ｂはその中に設けた一対の電気抵抗体で、長さに比
例した抵抗を有し、これらの各抵抗体２ａ、２ｂの一端
を電源（図示せず）に接続すると共に、各抵抗体２ａ、
２ｂを等長に区分する多数の等長点を、それぞれ接点３
ａ、３ｂを介して接地させている。さらに、上記容器１
によって構成される液体封入空間４内に適量の導電性液
体５を封入し。

上記液体５によりその液体中にある接点を導通さ２ｂの
接点が導通して、一対の抵抗体２ａ、２ｂは共に等しい
抵抗値を示し、また上記容器ｌを傾けて内部の液体５の
液面を同図に鎖線で示す液面ＳＩに変化させると、一対
の抵抗体２ａ、２ｂにおいて導通状態となる接点の数が
変化して、互いに異なる抵抗値を示し、従ってそれらの
抵抗値から傾きの大きさを知得することができると共に
、抵抗体の位置関係から傾きの方向を知得することがで
きる。

第１図は、上記原理に基づいて構成した本発明の第１実
旅例を示し、１１は傾き角検出素子であって、薄板で構
成した円環状体１２を直径方向の基線で左右対称に区画
した場合における左右の半環状部に、それぞれ長さに比
例した電気抵抗を示す導電線からなる電気抵抗体１４ａ
、１４ｂを、絶縁被覆状及び１５ｂ、１５ｂ　・・を設
けて１円環状体１２の中心側に向けて突出させている。

さらに、上記円環状体１２は、その中心孔内に、両端面
を任意の手段により遮閉した空間であって、上記各電極
１５ａ、１５ｂがその内部に臨むようにした液体封入空
間１Ｂを形成し、この空間１Ｂの一部に水銀等の濡れの
少ない導電性液体１７を封入し、それにより、同図に示
すように、ｉ＋気低抵抗体１４ａ＋４ｂにおける一部の
電極１５ａ　、　１５ｂを液面下に沈ませてそれらを短
絡させるように構成している。

而して、上記一対の電気抵抗体１４ａ　、　１４ｂの端
部は、それらの１！気抵抗体１４ａ、１４ｂに電流を流
すための電源（図示せず）に接続し、上記電気抵抗体１
４ａ　、　１４ｂの抵抗値を′Ｉ４．気的特性的特性、
電圧等）によって検出するため、それらにブリッジ回路
及−＝１　　一 対の電気抵抗体１４ａ、１４ｂにおいてそれぞれ等しい
数の電極１５ａ、１５ｂを短絡状態とし、それにより一
対の電気抵抗体１４ａ、１４ｂは互いに等しい抵抗値を
示す、上記傾き角検出器を円環状体１２の中心軸線りの
まわりに傾ければ、液面島が、例えば同図に鎖線で示す
液面Ｓｌのように変化し、これにより一対の電気抵抗体
１４ａ、１４ｂにおいて導通する電極１５ａ　、　１５
ｂの数が変化して、それらの’ｔｉ抵抗体＋４ａ、１４
ｂは互いに異なる抵抗値を示す、而して。

上記各電気抵抗体１４ａ　、　１４ｂの抵抗値から傾き
角が検出される。

第２図は、本発明の第２実施例を示し、検出素子２１を
構成する電気抵抗体として導電性薄膜２４ａ。

２４ｂを用いたものであり、その薄ｌ！！２４ａ、２４
ｂを円環状体２２の一方の表面に矩形波状に設け、その
薄することにより絶縁し、また、上記円環状体２２にお
ける中空部分をその両端において遮閉して液体封入空間
２Ｂを構成し、その中の一部に導電波性液体２７を封入
している。

上記薄１１２４ａ、２４ｂを円環状体２２の表面に設け
る手段としては、汎用の各種の手段を採用することがで
き、例えば上記表面の全面に蒸着等により金属箔層を設
け、その箔層をエツチングにより矩形波状に構成する方
法や、矩形波形に金属箔膜を蒸着する方法、予め矩形波
形に切設した金属箔片を環状体２２の端面にｆＩＣ着し
、あるいは埋入む等の方法を用いることができる。

なお、図中、２８ａ、２８ｂは薄ｆｉ２４ａ、２４ｂに
導通状態に設けたリード線を示す。

上記構成を有する傾き角検出器の作用は、第１１及び第
２実施例のものとは逆に、検出素子３１における電極３
５ａ、３５ｂを円環状体３２の外側に向けて突出させた
ものである。即ち、液体封入空間３６を構成するための
容器３９の内部に円環状体３２を収納し、この円環状体
３２の外周面を歯車のように凹凸状に形成し、これに第
１実旅例と同様の一対の被覆電気抵抗体３４ａ、３４ｂ
を＝イル状に巻付け、各電気抵抗体３４ａ、３４ｂにお
ける等長点から、電極３５ａ。

３５ｂを外向きに突出させ、さらに上記容器３９と円環
状体３２の間に形成される液体封入空間３Ｂに、少量の
導電性液体３７を封入している。

上記構成のｆＲ１！角検出器も、第１図のものとほぼ同
様に機能する。

た２方向傾き角検出器を示したものである。

上記検出器が備える一対の傾き角検出素子４１Ａ。

４１Ｂは、円環状体４２ａ、４２ｂの表面に設けた電気
抵抗体４４ａ、４４ｂを鋸歯波状としているが、このよ
うな構成に限ることなく、上記各実施例のものと同様に
構成す−ることができる。

これらの検出素子４１Ａ、４１Ｂは、両者の円環状体４
２ａ、４２ｂ間を外部から遮蔽して、その間に容器４８
を形成し、その容器４９により構成される液体封入空間
４６に、各電気抵抗体４４ａ、４４ｂから円環状体の内
側に導出した電極４５ａ、４５ｂを短絡させるための導
電性液体（図示せず）を収納している。

図中、　４８ａ、４８ｂは電気抵抗体４４ａ、４４ｂに
接続したリード線を示す。

上記構成の傾き角検出器において、円環状体ろ水平軸Ｌ
１のまわりの傾きは、一対の検出素子４１Ａ、４）Ｂの
リード１ｉ４８ａ、４８ａあるいは４８ｂ、４８ｂ間の
抵抗値の差によって検出される。

！＠５図は、本発明の第５実施例としての全方向傾き角
検出器を示し、第５図及び第６図から明らかなように、
円環状体５２の内側に電極５５ａ、５５ｂを突出させた
大きさの異なる多数の検出素子５１を備え、それらの検
出素子５１を外形がほぼ球状となるような配列で順次重
合接着し、それにより内部に形成されるほぼ球状の液体
封入空間５Ｇに導電性液体５７を封入している。

図中、　５８ａ、５８ｂはリード線を示す。

上記構成の全方向傾き角検出器において、鉛直軸に沿っ
た軸線りが１紙面に垂直な軸のまわりに方向にどれだ１
す傾いたかが検出される。

上記検出に際し、全方向傾き角検出器をいずれの向きに
保持しても良く、いずれの向きに保持した状態にあって
も、軸りが鉛直軸に沿った方向からいずれの方向にどれ
だけ傾いたかが検出される。

以上に述べた各検出器は、精度を厳しく追求しない測定
分野、例えば１人や動物等の姿勢測定、歩行補助装置の
傾き制御及び移動機械の傾き検出と制御等に利用できる
と共に、塗装ロボット等の姿勢を居ながらにして教示し
光り、障害者力く各種機器のスイッチコントロールを行
ったり場合のマンマシンインターフェース部に利用する
ことかで施例の正面図、ＮＩＪＳ図は第３実施例の断面
図、第４図は第４実施例の斜視図、第５図及び第６図は
第５実施例の正面図及び一部を分離状態で示す斜視図、
第７図は本発明の原理説明図である。

１１．２１，３１，４１Ａ、４１Ｂ、５１　φ・検出素
子、１２．２２，３２，４２Ａ、４２Ｂ、５２　・・円
環状体、４４ａ、４４ｂ、５４ａ、５４ｂ　ｅ　ａ電気
抵抗体。

１５ａ、１５ｂ、２５ａ、２５ｂ、３５ａ、３５ｂ、４
５ａ、４５ｂ、５５ａ、５５ｂ　＊・電極。

１ｅ、２ｅ、’ａｅ、４ｅ、５ｇ−−液体封入空間。

！７，２７，３７，５７・・導電性液体。

指定代理人 工業技術院製品科学研究所長 高橋教司 第１図 ＠３図 第　２　図 第　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、円環状体上の互いに対向する位置に、その円環状体
   の幅方向に往復させて経路を拡大した一対の電気抵抗体
   を設け、上記各電気抵抗体を等長に区分する多数の等長
   点から電極を径方向に突出させ、これらの電極を円環状
   体の周方向に配列されるように臨ませた液体封入空間を
   設けて、その液体封入空間に、電極を相互に短絡させる
   導電性液体を封入したことを特徴とする傾き角検出器。