JPH09292220A - 傾斜センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出可能な傾斜角の範囲を狭めることなく検
出精度を向上させることができる傾斜センサを、提供す
る。 【解決手段】気泡Ｂを形成する液体Ｌが封入される密閉
容器Ａは、天板３と円筒部材２と底板１とから、構成さ
れる。この天板３の下面には、密閉容器Ａの天側の内面
を構成する凹部３ａが形成されている。この凹部３ａの
形状は、中央部分を占める第１の球面と、この第１の球
面の周囲を占めるとともにこの第１の球面よりも曲率が
大きい第２の球面とを、滑らかに複合したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、密閉容器内におけ
る気泡の位置を検出することによってこの密閉容器の傾
斜角を求める傾斜センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、測量機，航空機，自動車等の
傾斜を検知するための傾斜センサとして、気泡管内に密
封された液体中の気泡の位置を電気的に検出することに
よって傾斜角を測定する傾斜センサが用いられている。

【０００３】ところで、出願人は、先に、気泡管の作成
を容易にするとともに気泡管に取り付けられる電極の表
面積を広くするために、気泡管として用いられる密閉容
器を複数の部品から構成する発明を出願した（特願平７
−１４６１４２号）。この密閉容器の構造を、図８に示
す。

【０００４】図８において、天板６０はその片面のみが
球状凹面となっており、その球状凹面上には、中心軸に
対して対称な形状の上部電極６３，６３が白金薄膜コー
ティングによって形成されている。また、底板６２は円
盤状の平行平面ガラスからなり、その上面の全面に亘っ
て下部電極６４が白金薄膜コーティングによって形成さ
れている。なお、円筒部材６１は、天板６０及び底板６
２の外形よりも若干細い外径を有するガラス管である。

【０００５】そして、円筒部材６１の上端面には、その
電極６３，６３を円筒部材６１の内部に露出させるよう
にして、天板６０がガラスペースト状の接着剤によって
貼り付けられる。また、円筒部材６１の下端面には、そ
の電極６４を円筒部材６１の内部に露出させるようにし
て、底板６２が同様にして貼り付けられている。このよ
うにして作成された密閉容器内には、気泡Ｂを形成する
量だけの空気を残して電解液Ｌが封入されている。

【０００６】このように構成された密閉容器において各
上部電極６３，６３と下部電極６４との間に電圧を印加
すると、気泡Ｂの位置によって電解液Ｌの各上部電極６
３，６３に対する接触面積が変化するので、これら各上
部電極６３，６３と下部電極６４との間における抵抗値
が変化する。その結果、各上部電極６３，６３に流れる
電流同士の比が変化し、密閉容器の傾斜角を示す信号と
して、図示せぬ検出回路によって検出されるのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記傾
斜センサの密閉容器においては、その天板６０の下面
は、全方向において且つその全域において一定の曲率を
持った球面として形成されている。

【０００８】従って、傾斜角の検出精度を上げるために
その曲率を小さくすると検出可能な傾斜角の範囲が狭く
なってしまう反面、傾斜角の検出範囲を広げるためにそ
の曲率を大きくすると傾斜角の検出精度が下がってしま
うという問題があった。即ち、検出精度は傾斜角変化に
対する気泡の移動量の割合に対応するので、検出精度を
上げるために曲率を小さくすると、密閉容器が僅かに傾
斜しただけで気泡が円筒部材の壁面に接触してしまい、
それ以上の検出が不可能になるのである。また、検出範
囲を広げるために曲率を大きくすると、密閉容器が多少
傾斜しただけでは気泡があまり移動しないので、検出精
度が下がるのである。このように、天板６０の下面が球
面として形成されていると、検出感度の向上と検出範囲
の拡大という相反する二つの要求を同時に満たすことは
できなかった。これが従来における第１の問題である。

【０００９】また、特に一軸センサとして使用する場合
に、検出感度を上げるために曲率を小さくすると、傾斜
角検出方向に直交する方向においても、傾斜角検出方向
と同程度に精密な取付精度が要求されるという問題があ
った。即ち、密閉容器は、傾斜角検出方向においては、
傾斜角検出対象物の傾斜と検出結果とを正確に対応させ
るために、この傾斜角検出対象物に対して精度良く取り
付けられる必要がある。一方、傾斜角検出方向に直交す
る方向における取付精度は、傾斜角検出対象物の傾斜と
検出結果との対応に対して、直接的には影響しない。し
かしながら、検出感度を上げるために曲率を小さくした
場合には、傾斜角検出方向に直交する方向における取付
精度が多少悪くなっただけでも、気泡が円筒部材の壁面
に接触してしまうのである。このように円筒部材の壁面
に接触してしまうと、気泡の移動がスムースでなくなる
ので、傾斜角検出対象物の傾斜角を正確に検出すること
ができない。従って、密閉容器を傾斜角検出対象物に対
して取り付ける際には、傾斜角検出方向に直交する方向
においても取付精度を精密にしなければならないのであ
る。これが従来における第２の問題である。

【００１０】本発明の第１の課題は、上記従来の第１の
問題点に鑑み、検出可能な傾斜角の範囲を狭めることな
く検出精度を向上させることができる傾斜角センサを、
提供することである。

【００１１】本発明の第２の課題は、上記従来の第２の
問題点に鑑み、傾斜角検出方向に直交する方向における
取付精度を緩和させることができる傾斜角センサを、提
供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記第１の課題を解決するためになされたものであり、
少なくとも傾斜角検出方向においてその天側の内面がそ
の周辺から中央に向かって漸次深くなっているとともに
その内部に気泡を形成する液体を封入した密閉容器を備
える傾斜センサであって、前記天側の内面の中央部分の
曲率が周辺部分の曲率よりも小さいことを特徴とする。

【００１３】また、請求項２記載の発明は、上記第１の
課題に加えて上記第２の課題をも解決するためになされ
たものであり、請求項１における天側の内面が、前記傾
斜角検出方向に直交する方向においても、その周辺から
中央に向かって漸次深くなっているとともに、その中央
部分の曲率が周辺部分の曲率よりも小さいことを特徴と
する。

【００１４】天側の内面は、一方向のみに曲率を有する
曲面であっても良いし、直交する２方向において夫々異
なる曲率を有する曲面であっても良いし、回転面であっ
ても良い。回転面とする場合、複数の球面を複合した面
であっても良いし、球面とトロイダル面とを複合した面
であっても良い。

【００１５】なお、密閉容器は一体成形されたものでも
良いが、円筒とその両端を塞ぐ天板及び底板とから構成
されても良い。後者の場合、天側の内面は、天板の下面
上に形成される。

【００１６】密閉容器内の気泡の位置は、電気的に検出
することができる。その場合、液体の静電容量によって
検出する方式を採っても良いし、液体中を流れる電流値
によって検出する方式を採っても良い。前者の場合、密
閉容器内に封入される液体としては誘電率の大きな液体
を用い、電極を容器外面に形成する。後者の場合、密閉
容器内に封入される液体としては電解液を用い、電極を
容器内面に形成する。また、何れの方式を採る場合であ
っても、天側の内面又は外面に形成される上部電極は、
傾斜角検出方向に沿って天板の中心位置に対して対称に
並べられるとともに相互に絶縁された２つの電極として
形成される。また、傾斜角測定方向が互いに直交する２
方向である場合には、相互に回転対称位置に形成された
４つの電極を上部電極とする。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項２の天側の
内面が、その中心点に立てた垂線上に夫々曲率中心を有
する複数の曲面を複合して構成されていることで、特定
したものである。

【００１８】請求項４記載の発明は、請求項３の天側の
内面が、その中央部分をなす第１の曲率を有する第１の
球面とその周囲部分をなす第１の曲率より大きい第２の
曲率を有する第２の球面とを、複合して構成されている
ことで、特定したものである。

【００１９】請求項５記載の発明は、請求項２乃至４の
何れかにおける密閉容器が、前記天側の内面をなす凹部
が形成された天板と、この天板における前記凹部が形成
されている面にその一端面で接触する筒状部材と、この
筒状部材の他端面を閉じる底板とからなることで、特定
したものである。

【００２０】請求項６記載の発明は、請求項１又は２に
おいて、前記気泡の位置を検出する気泡位置検出手段
と、この気泡位置検出手段による検出結果に基づいて前
記密閉容器の傾斜角を算出する傾斜角算出手段とを更に
備えたことで、特定したものである。

【００２１】請求項７記載の発明は、請求項６の液体が
電解液であり、前記気泡位置検出手段が前記密閉容器の
前記天側の内面上に形成された電極と前記密閉容器の底
面上に形成された電極とを有することで、特定したもの
である。

【００２２】請求項８記載の発明は、請求項７の電極
が、前記天側の内面上においては、この内面の中心から
対称な二箇所に、対称な形状に形成されており、前記気
泡位置検出手段は、前記底面上に形成された電極と前記
天側の内面上に形成された各電極との間に流れる電流を
夫々測定し、それらの比として前記気泡の位置を検出す
ることで、特定したものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。

【００２４】

【実施形態１】 ＜傾斜センサの機械構成＞図３は、第１実施形態による
傾斜センサの上面図であり、図１は、図３におけるＩ−
Ｉ線に沿った縦断面を示す断面図であり、図２は、同様
にＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面を示す断面図である。

【００２５】各図において傾斜センサは、密閉容器Ａ，
この密閉容器Ａをその内部に保持するホルダ７，このホ
ルダ７を閉じるとともに密閉容器Ａをホルダ７に圧接さ
せる蓋８，並びに、これらホルダ７及び蓋８を覆うカバ
ー９から、構成されている。これら各構成部品の詳細
を、以下に説明する。 （密閉容器）密閉容器Ａは、円筒部材２と、この円筒部
材２の上下両端に接着された天板３及び底板１とから、
構成されている。これら円筒部材２，天板３，及び底板
１は、いずれも鉛ガラス等の絶縁性の高い材料により形
成され、ガラスペースト等の接着剤によって相互に液密
に接着されている。

【００２６】天板の更に詳細な構成を、図４に示す。図
４（ａ）はこの天板３の下面の平面図であり、図４
（ｂ）は図４（ａ）におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断
面図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）におけるＩ−Ｉ線
に沿った縦断面図である。これらの図によって示される
ように、天板３は、その上面が平面であるとともにその
下面中央に非球面の回転面からなる凹部３ａが形成され
た円盤状の透明板であり、その周面は、外径２２［ｍ
ｍ］の円筒状の曲面となっている。天板３の下面中央に
形成された凹部３ａ（密閉容器Ａの天側の内面に該当）
は、天板３の中心軸延長線上に夫々中心を有する二つの
球面を複合したドーム状（アーチ状）にカーブした形状
となっている。即ち、その中心軸から半径５．５［ｍ
ｍ］の円形領域αは、曲率半径Ｒ＝３００［ｍｍ］（第
１の曲率に相当）の球面（第１の球面）として形成され
ており、その外側における半径６．３［ｍｍ］の環状領
域βは、曲率半径Ｒ＝３０［ｍｍ］（第２の曲率に相
当）の球面（第２の球面）として形成されている。そし
て、両球面の境目は、両球面が滑らかに連続するように
加工されている。この結果、凹部３ａの最深部は、天板
３の中心軸に一致するとともに、この最深部において凹
部３ａ内面に接する平面は、天板３の下面と平行とな
る。

【００２７】天板３は、例えば、＃１０００の研磨剤に
より適度な粗度を有するガラスモールドによって形成さ
れ、その凹部３ａ内面は、粗面に仕上げられている。ま
た、この凹部３ａ内面には、白金薄膜からなる第１上部
電極４及び第２上部電極５が形成されている。これら上
部電極４，５は、図１において凹部３ａの最深点（中心
点）を通るように紙面に立てた垂線（図４のｙ方向を向
いた線）を中心に線対称に形成されているとともに、一
定幅のスペースを挟んで相互に離間している。また、こ
れら各上部電極４，５の外周縁は、凹部３ａの外縁と一
致した円弧型となっている。なお、各上部電極４，５の
外周縁の一部は、円筒部材２の外径より大径の扇状の突
出部４ａ、５ａとして形成されている。この各上部電極
４，５は、凹部３ａにおける電極形成部分以外の部分に
マスキングを施してから高周波スパッタによって白金薄
膜をデポジションすることにより形成される。なお、密
閉容器Ａの組立時において円筒部材２の外側にはみ出し
た各突出部４ａ，５ａの周辺部分には、リード線Ｃが半
田付けによって付着される。

【００２８】底板１は、その平面図である図５に示され
るように、円盤状の透明板である。即ち、この底板１の
上面１ａ及び下面１ｂは、互いに平行な平面となってい
る。また、その周面は、天板３と同軸の円柱状に加工さ
れており、その外径は１９［ｍｍ］となっている。

【００２９】底板１の上面１ａは、例えば＃１０００の
研磨剤により適度な粗度を有する粗面に仕上げられてお
り、組立時においては、密閉容器Ａの底面をなす。この
上面１ａには、白金薄膜からなる下部電極６が形成され
ている。この下部電極６は、底板１と同軸であって円筒
部材２の外径よりも大径且つ上面１ａの外径よりも若干
小径の円形に、形成されている。この下部電極６は、上
部電極４，５の場合と同じく、上面１ａにおける電極形
成部以外の部分にマスキングを施してから高周波スパッ
タによって白金薄膜をデポジションすることにより形成
される。なお、密閉容器Ａの組立時において円筒部材２
の外側にはみ出した下部電極６の周辺部分には、リード
線Ｃが半田付けによって付着される。

【００３０】円筒部材２は、外径１５［ｍｍ］且つ内径
１２．６［ｍｍ］の均一肉厚のガラス管から構成されて
いる。そして、その上下両端は、その中心軸に直交する
面に沿って切断されており、夫々、天板３の下面又は底
板１の上面１ａと同軸に接合している。この際、円筒部
材２の上端面における内側縁は、円筒部材２の内径と天
板３の凹部３ａの径とがともに１２．６［ｍｍ］である
ことから、この凹部３ａの外縁に接することとなる。

【００３１】このようにして構成される密閉容器Ａ内に
は、気泡Ｂを形成する量の空気を残して、電解液Ｌが封
入されている。この電解液Ｌは、例えば、ヨウ化カリウ
ムをメチルアルコールに溶解した液である。この気泡Ｂ
は、天板３の凹部３ａの最深部が重力方向に最も高い位
置に位置する限り（即ち、天板３の下面が水平に保たれ
ている限り）、凹部３ａの中心に位置するようになる。
また、図４のｙ方向において天板３が傾いていたとして
も、図４のｘ方向において傾いていなければ、気泡Ｂ
は、両上部電極４，５間のギャップを中心として位置す
ることとなる。そして、このｙ方向における傾斜角が或
る程度の角度（仮に、「第２の角度」という）内であれ
ば、気泡Ｂは、円筒部材２の内壁に接することがない。
この状態から天板３（即ち、密閉容器Ａ）が図４のｘ方
向に傾いた場合、その傾斜角が第２の角度より小さい第
１の角度内であれば、気泡Ｂは、図４における円形領域
α上において傾斜角に対して感度良く移動する。天板３
（即ち、密閉容器Ａ）が図４のｘ方向において第１の角
度よりも大きく傾いた場合、その傾斜角が第２の角度内
であれば、気泡Ｂは、図４における環状領域β上におい
て移動する。この時の気泡Ｂの感度は、第１の角度内の
時よりも悪いが、第１の角度よりも広い角度範囲に亘
り、傾斜角変化に応じて移動することができる。 （ホルダ）ホルダ７は、アルミニウムの削り出しによっ
て形成されている。そして、図３に示すように、上面側
から見て、隣り合う２つの角が大きく面取りされている
とともに他の２つの角が小さく面取りされた略正方形の
板状に、形成されている。

【００３２】このホルダ７の上面には、その中心位置に
立てた軸ｌを中心に、天板３の外径とほぼ同内径を有す
る円筒形状の凹部７ｄが穿たれている。ホルダ７の上面
における凹部７ｄの周囲には、扇形の支持柱部７ａが等
角度間隔で３個突出形成されている。この３個の支持柱
部７ａの内面は、凹部７ｄの内周面の延長面をなしてい
る。これら各支持柱部７ａの内面には、軸ｌに直交する
同一平面上にフランジ面（図１，図２における上側面）
を有する円弧状の突起である内方フランジ７ｃが、形成
されている。この内方フランジ７ｃの内径は、天板３の
外径よりも小径，且つ底板１の外径よりも大径となって
いる。また、この内方フランジ７ｃのフランジ面と凹部
７ｄ底面との間隔は、密閉容器Ａにおける天板３の下面
と底板１の下面１ｂとの間隔よりも大きくなっている。
また、各支持柱部７ａの端面は、軸ｌに直交する同一の
平面上に形成されており、夫々、軸ｌと平行な方向を向
いた雌ねじ孔７ｂを有している。また、各支持柱部７ａ
の外周面は、軸ｌを中心とした円柱状の曲面上に形成さ
れており、その上半分において若干小径となっている。

【００３３】ホルダ７の上面における周縁部は、軸ｌを
中心として各支持柱部７ａの外周面と同径の環状帯を残
し、一段低く削られている。図３に示すように、小さく
面取りされた角に挟まれたホルダ７の縁部からは、矩形
の取着部１０が一体に突出形成され、図２に示すよう
に、途中から９０度下方（重力方向）に折れ曲がってい
る。この取着部１０の先端には、図１に示すように、傾
斜角検出対象物にこの傾斜センサを固定するための固定
ネジ１１，１１を挿通するための固定孔１０ａが２個並
べて穿たれている。なお、この固定孔１０ａは、固定ネ
ジ１１の軸の外径よりも大径の内径を有している。従っ
て、傾斜角検出対象物にこの傾斜センサを固定する際
に、傾斜センサを図１の面内において若干回転させて、
傾きの調整を行うことができる。 （蓋）蓋８は、アルミニウムの削り出しによって、上述
した各支持柱部７ａの外周面の上半分における外径と同
径の円盤状に、形成されている。この蓋８には、各支持
柱７ａの上に載置されたときに各支持柱７ａの雌ねじ孔
７ｂ位置と一致する３カ所に、この雌ねじ孔７ｂにねじ
込まれる皿ネジ１３のネジ頭が入り込む座ぐり８ｃが、
形成されている。また、蓋８の下面には、軸ｌを中心と
して、天板３の外径よりも若干小径の円形溝８ａが形成
されている。この円形溝８ａには、天板３を圧接するた
めのＯリング１２が填め込まれている。また、この蓋８
の中心には、外部から密閉容器Ａ内の気泡を観察するた
めの覗き孔８ｂが形成されている。 （カバー）カバー９は、アルミニウムの削り出しによっ
て、上述した各支持柱７ａの外周面の下半分における外
径と同径の内径を有する有底円筒形に、形成されてい
る。このカバー９は、密閉容器Ａが外部からの侵入物に
よって破損される事や埃等のゴミが傾斜センサ内に侵入
する事を、防止している。なお、カバー９の縁部の２カ
所には、各電極４，５，６に導通するリード線Ｃを外部
に通して傾斜角検出回路（図６参照）に接続させるため
の切り欠き９ａ，９ａが、形成されている。 ＜傾斜センサの組立手順＞傾斜センサを組み立てるに
は、先ず、鉛ガラスのガラスモールドによって、上記し
た形状の天板３，円筒部材２及び底板１を作成するとと
もに、これらを適宜研磨する。また、アルミブロックか
ら、上述した形状のホルダ７，蓋８，及びカバー９を削
り出す。

【００３４】次に、上述した手法によって、天板３の凹
部３ａに上部電極４，５を形成するとともに、底板１の
上面１ａに下部電極６を形成する。次に、底板１の上面
１ａと円筒部材２の下端面との間，及び、天板３の下面
と円筒部材２の上端面との間を、夫々同軸に合わせて、
ガラスペーストからなる接着剤によって液密に接着す
る。そして、円筒部材２の側面に形成されている図示せ
ぬ注入口を通じて、円筒部材２内に電解液Ｌを注入す
る。そして、適当量の空気を残留させた状態で、この図
示せぬ注入口を熱溶解させて密閉する。そして、各電極
４，５，６に、夫々リード線Ｃの一端を半田付けによっ
て固着する。このようにして、密閉容器Ａが完成する。

【００３５】この密閉容器Ａ内では、凹部３ａの内面と
電解液Ｌとの間の表面張力により、残留した空気が気泡
Ｂを形成する。このとき、凹部３ａの最深部（凹部３ａ
の中心）は円筒部材２の中心軸の延長線ｌ上に位置す
る。

【００３６】次に、この密閉容器Ａをホルダ７の上面に
形成された各支持柱部７ａの間に落とし込む。すると、
密閉容器Ａの天板３は、内方フランジ７ｃのフランジ面
によって安定保持され、円筒部材２及び底板１は、ホル
ダ７内の空間内に宙づりとなる。よって、天板３の下面
と凹部３ａの最深部に接する面とが平行であることか
ら、ホルダ７の軸ｌを鉛直方向に沿って立てると、凹部
３ａの最深部（中心点）が密閉容器Ａ内部において最も
高い位置になる。従って、気泡Ｂがこの凹部３ａの最深
部（中心点）に移動するのである。

【００３７】次に、密閉容器Ａを回転させて、各上部電
極４，５が並ぶ方向を、傾斜角検出方向に向ける。即
ち、図１の面内で、各上部電極４，５が紙面の左右方向
に並ぶように、密閉容器Ａの回転位置を調節する。この
ように天板３のホルダ７に対する回転位置を調整する
と、各上部電極４，５の突出部４ａ，５ａが各支持柱部
７ａの間の空間に位置することになるので、これら各上
部電極４，５がホルダ７から絶縁される。

【００３８】次に、蓋８の円形溝８ａにＯリング１２を
填め、この蓋８をホルダ７に被せる。そして、蓋８の各
座ぐり８ｃを各雌ネジ穴７ｂに合致させ、座ぐり８ｃを
介して３本の皿ネジ１３を各雌ネジ穴７ｂにねじ込む。
そして、皿ネジ１３を可能な限りねじ込むと、天板３の
上面の傾きがどのようであっても、Ｏリング１２が変形
しつつその全周において天板３の上面に接触し、天板３
の全周においてこの天板３をホルダ７の内方フランジ７
ｃに押しつける。従って、上述した位置に位置決めされ
た状態で、密閉容器Ａがホルダ７に固定される。

【００３９】以上のような手順により、傾斜センサが組
み立てられる。 ＜傾斜センサに接続される傾斜角検出回路＞次に、以上
のように構成された傾斜センサによって傾斜角を検出す
るための傾斜角検出回路の構成を、図６によって説明す
る。図６において、コードＣを介して各電極４，５，６
に接続された制御部１６は、密閉容器Ａの傾斜角を求め
る処理を実行する中央演算処理装置（Central Processi
ng Unit:ＣＰＵ）等である。電流比−傾斜角変換テーブ
ル１７は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Prog
ramable Read Only Memory）から構成され、第１上部電
極４及び第２上部電極５に各々流れる電流同士の比とそ
の時の密閉容器Ａの傾斜角との関係（電流比−傾斜角特
性）を保持する。上述したように凹部３ａの形状が全体
として非球面であり、そのため、傾斜センサの傾斜角と
気泡Ｂの移動量との関係も非線形となることから、この
ＥＥＰＲＯＭに保持された電流比−傾斜角特性は、実験
的に求められた非線形特性となっている。表示器１８
は、制御部１６で得られた傾斜角を表示する液晶表示板
（Liquid Crystal Display:ＬＣＤ）である。スイッチ
１９は、制御部１６に対し主電源を投入するためのスイ
ッチである。

【００４０】制御部１６は、スイッチ１９によって主電
源が投入された時には、各上部電極外端部４，５と下部
電極６との間に各々パルス状に電圧を印加し、各電圧印
可時に第１上部電極４に流れる電流値及び第２上部電極
５に流れる電流値同士の比を、それぞれ測定する。制御
部１６は、この電流比に基づいて電流比−傾斜角変換テ
ーブル１７を検索し、傾斜角を得る。さらに制御部１６
は、このようにして得られた傾斜角を、表示器１８に表
示させる。従って、各電極４，５，６及び制御部１６が
気泡位置検出手段に相当し、制御部１６及び電流比−傾
斜角変換テーブル１７が傾斜角算出手段に相当する。 ＜傾斜センサの動作＞次に、以上のように構成される傾
斜センサの動作を説明する。

【００４１】先ず、測定の準備として、傾斜センサを傾
斜角検出対象物に固定する。上述した例では、この傾斜
センサは、取着部１０の面に沿った方向の傾斜を測定す
るようにその密封容器Ａの回転位置が調整されている。
従って、傾斜角検出対象物が箱状物である場合には、傾
斜角検出方向に沿った垂直面上に、この傾斜センサの取
着部１０を固定ネジ１１によって固定する。この固定ネ
ジ１１が挿通される取着部１０の固定孔１０ａ，１０ａ
の内径は、固定ネジ１１の軸部の外経よりも大径なの
で、この取着部１０の面内においてこの傾斜センサを若
干回転させて、傾斜角検出対象物の水平面と傾斜センサ
の水平面（軸ｌに直交する面）とを合致させることがで
きる。この調整作業は、蓋８の覗き孔８ｂから密閉容器
Ａ内の気泡Ｂを見ながら、気泡Ｂが両上部電極４，５の
中央に移動するようにして行う。このような調整を行っ
た後に、蓋８の上部から、カバー９をホルダ７に被せ
る。この時、カバー９に設けた切り欠き９ａから、各リ
ード線Ｃを夫々引き出し、それらの他端を制御部１６に
接続する。

【００４２】このように傾斜センサの固定が完了する
と、操作者は、スイッチ１９によって制御部１６へ主電
源を投入する。すると、制御部１６は、各上部電極４，
５と下部電極６との間に電圧を印加し、第１上部電極４
に流れる電流値及び第２上部電極５に流れる電流値を夫
々測定し、これら各電流値同士の比を算出する。

【００４３】この際、第１上部電極４と下部電極６との
間の抵抗値及び第２上部電極５と下部電極６との間の抵
抗値は、各上部電極４，５と電解液Ｌとの接触面積に応
じて変化するので、それに応じて各上部電極４，５に流
れる電流同士の比も変化することになる。即ち、傾斜角
検出対象物が傾斜角検出方向において水平位置にある時
には、上述の調整に拠り気泡Ｂが両上部電極４，５の中
央に位置するので、各上部電極４，５と下部電極６との
間に生じる抵抗値は同じ値となるので、両電流値は同じ
となる。これに対して、傾斜角検出対象物が測定方向に
おいて傾くと、それに応じて気泡Ｂの位置も上部電極４
又は５の何れかの側に変移する。すると、各上部電極
４，５と下部電極６との間に生じる抵抗値に差が生じ、
各上部電極４，５に流れる電流値に差が生じる。

【００４４】制御部１６は、算出した電流比に基づいて
電流比−傾斜角変換テーブル１７を検索し、対応する傾
斜角の値を読み出し、読み出した傾斜角の値を表示部１
９上に表示する。制御部１６は、このような電圧印加か
ら傾斜角の表示までの一連の動作を、スイッチ１９によ
って主電源が投入されている間、間欠的に繰り返す。

【００４５】本実施形態の傾斜センサによると、密閉容
器Ａを構成する天板３の凹部３ａは、中央の円形領域α
において曲率が小さく周辺の環状領域βにおいて曲率が
大きい複合球面から構成されている。従って、精密な傾
斜角検出を必要とする傾斜角０度から第１の角度までの
範囲では、気泡Ｂは、円形領域α中において傾斜角に対
して感度良く反応して移動する。その結果、傾斜角を精
密に測定することができる。これに対して、大体の傾斜
角が測定できれば十分である第１の角度から第２の角度
までの範囲では、気泡Ｂは、環状領域β中において傾斜
角変化に対して低感度に移動する。その結果、幅狭な環
状領域βであっても、広範囲の傾斜角をカバーすること
ができる。また、傾斜センサの取着部１０が取り付けら
れる傾斜角検出対象物の面が精密に垂直でない場合であ
っても、その垂直方向からのズレが第１の角度乃至第２
の角度の範囲に留まる場合には、気泡Ｂは、傾斜角検出
方向に直交する方向において環状領域β中に位置するこ
とになるので、環状部材２の内壁には接しない。従っ
て、この場合でも、傾斜角検出を正常に行うことができ
る。

【００４６】

【実施形態２】次に、本発明の第２実施形態について説
明する。本第２実施形態は、第１実施形態と比較し、天
板３の凹部３ａ内に形成される上部電極の形状のみを異
にしている。即ち、第１実施形態の傾斜センサは、図１
の紙面方向における傾斜のみを検出するものであり、図
２の紙面方向における傾斜を検出することはできなかっ
た。従って、その上部電極４，５の形状は、図４に示す
ように、ｘ方向（図１の紙面方向）に２つの上部電極
４，５を並べただけの形状となっていた。

【００４７】これに対して、本第２実施形態は、図１の
紙面方向のみならず図２の紙面方向においても傾斜を検
出することができるようにしたものである。図７は、本
第２実施形態による傾斜センサを構成している天板３を
その下面側から見た図である。図７において凹部３ａ中
に形成された上部電極４１〜４４は、凹部３ａと同軸の
略円形に形成され、ｘ軸方向（図１の紙面方向）及びｙ
軸方向（図２の紙面方向）に延びた十字線上のギャップ
によって４個の独立した上部電極４１〜４４をなしてい
る。従って、第１上部電極４１に流れる電流値及び第２
上部電極４２に流れる電流値の総和と第３上部電極４３
に流れる電流値及び第４上部電極４４に流れる電流値の
総和との比がｘ軸方向の傾きに対応し、第１上部電極４
１に流れる電流値及び第３上部電極４３に流れる電流値
の総和と第２上部電極４２に流れる電流値及び第４上部
電極４４に流れる電流値の総和との比がｙ軸方向の傾き
に対応することになる。

【００４８】なお、本第２実施形態におけるその他の構
成及び作用は、第１実施形態のものと同様なので、その
説明を省略する。

【００４９】

【発明の効果】以上のように構成された本発明の傾斜セ
ンサによれば、検出可能な傾斜角の範囲を狭めることな
く検出精度を向上させることができる。また、天側の内
面を、傾斜角検出方向に直交する方向においても、その
周辺から中央に向かって漸次深くなるとともにその中央
部分の曲率が周辺部分の曲率よりも小さくなるように形
成すれば、傾斜角検出方向に直交する方向における取付
精度を緩和させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態による傾斜センサの
図３におけるＩ−Ｉ線に沿った縦断面図

【図２】 本発明の第１の実施形態による傾斜センサの
図３におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面図

【図３】 図１の傾斜センサの上面図

【図４】 図１の天板の三面図

【図５】 図１の底板の平面図

【図６】 本発明の第１実施形態による傾斜センサに接
続される傾斜角検出回路を示すブロック図

【図７】 本発明の第２の実施形態による傾斜センサに
用いられる天板の三面図

【図８】 従来の傾斜センサの縦断面図

【符号の説明】

１ 底板 ２ 円筒部材 ３ 天板 ３ａ 凹部 α 円形領域 β 環状領域

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも傾斜角検出方向においてその天
   側の内面がその周辺から中央に向かって漸次深くなって
   いるとともにその内部に気泡を形成する液体を封入した
   密閉容器を備える傾斜センサであって、 前記天側の内面の中央部分の曲率が周辺部分の曲率より
   も小さいことを特徴とする傾斜センサ。
2. 【請求項２】前記天側の内面は、前記傾斜角検出方向に
   直交する方向においても、その周辺から中央に向かって
   漸次深くなっているとともに、その中央部分の曲率が周
   辺部分の曲率よりも小さいことを特徴とする請求項１記
   載の傾斜センサ。
3. 【請求項３】前記天側の内面は、その中心点に立てた垂
   線上に夫々曲率中心を有する複数の曲面を複合して構成
   されていることを特徴とする請求項２記載の傾斜セン
   サ。
4. 【請求項４】前記天側の内面は、その中央部分をなす第
   １の曲率を有する第１の球面とその周囲部分をなす第１
   の曲率より大きい第２の曲率を有する第２の球面とを、
   複合して構成されていることを特徴とする請求項３記載
   の傾斜センサ。
5. 【請求項５】前記密閉容器は、 前記天側の内面をなす凹部が形成された天板と、 この天板における前記凹部が形成されている面にその一
   端面で接触する筒状部材と、 この筒状部材の他端面を閉じる底板とからなることを特
   徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の傾斜センサ。
6. 【請求項６】前記気泡の位置を検出する気泡位置検出手
   段と、 この気泡位置検出手段による検出結果に基づいて前記密
   閉容器の傾斜角を算出する傾斜角算出手段とを更に備え
   たことを特徴とする請求項１又は２記載の傾斜センサ。
7. 【請求項７】前記液体は電解液であり、 前記気泡位置検出手段は前記密閉容器の前記天側の内面
   上に形成された電極と前記密閉容器の底面上に形成され
   た電極とを有することを特徴とする請求項６記載の傾斜
   センサ。
8. 【請求項８】前記電極は、前記天側の内面上において
   は、この内面の中心から対称な二箇所に、対称な形状に
   形成されており、 前記気泡位置検出手段は、前記底面上に形成された電極
   と前記天側の内面上に形成された各電極との間に流れる
   電流を夫々測定し、それらの比として前記気泡の位置を
   検出することを特徴とする請求項７記載の傾斜センサ。