(57)【要約】【課題】装着した対象が上下反転したことを検出可能な傾斜センサーを提供すること。【解決手段】凹部を有する第１の電極と、前記第１の電極と同じ形状を有する第２の電極と、絶縁部材と、導電体と、を含み、前記第１の電極と前記第２の電極とが所定の距離をおいて、前記凹部が向き合うように対向配置され、前記第１の電極の第１の端部と前記第２の電極の第１の端部とが前記絶縁部材に接続し、前記導電体は、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記絶縁部材により形成される空間内を可動し、前記所定の距離は、前記導電体を前記空間内に保持することが可能な距離であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する第１の電極と、前記第１の電極と同じ形状を有する第２の電極と、絶縁部材と、導電体と、を含み、
前記第１の電極と前記第２の電極とが所定の距離をおいて、前記凹部が向き合うように対向配置され、
前記第１の電極の第１の端部と前記第２の電極の第１の端部とが前記絶縁部材に接続し、
前記導電体は、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記絶縁部材により形成される空間内を可動し、
前記所定の距離は、前記導電体を前記空間内に保持することが可能な距離であることを特徴とする傾斜センサー。
【請求項２】
第１のセンサーと、第２のセンサーと、を有し、
前記第１のセンサー及び前記第２のセンサーの各々は、
凹部を有する第１の電極と、前記第１の電極と同じ形状を有する第２の電極と、絶縁部材と、導電体と、を含み、
前記第１の電極と前記第２の電極とが所定の距離をおいて、前記凹部が向き合うように対向配置され、
前記第１の電極の第１の端部と前記第２の電極の第１の端部とが前記絶縁部材に接続し、
前記導電体は、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記絶縁部材により形成される空間内を可動し、
前記所定の距離は、前記導電体を前記空間内に保持することが可能な距離であり、
前記第１のセンサーと前記第２のセンサーとが、互い異なる向きに配置されていることを特徴とする傾斜センサー。
【請求項３】
第１のセンサーと、第２のセンサーと、第３のセンサーとを含む第１のセンサーユニットと、
第４のセンサーと、第５のセンサーと、第６のセンサーとを含む第２のセンサーユニットと、
を有し、
前記第１のセンサー、前記第２のセンサー、前記第３のセンサー、前記第４のセンサー、前記第５のセンサー及び前記第６のセンサーの各々は、
凹部を有する第１の電極と、前記第１の電極と同じ形状を有する第２の電極と、絶縁部材と、導電体と、を含み、
前記第１の電極と前記第２の電極とが所定の距離をおいて、前記凹部が向き合うように対向配置され、
前記第１の電極の第１の端部と前記第２の電極の第１の端部とが前記絶縁部材に接続し、
前記導電体は、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記絶縁部材により形成される空間内を可動し、
前記所定の距離は、前記導電体を前記空間内に保持することが可能な距離であり、
前記第１のセンサーユニットにおいて、
前記第１のセンサーの配置は、第１の軸が水平であるときに前記第１の軸の傾斜が検出可能となる配置であり、
前記第２のセンサーの配置は、前記第１の軸が垂直であるときに、前記第１の軸に直交する第２の軸の傾斜が検出可能となる配置であり、
前記第３のセンサーの配置は、前記第２の軸が垂直であるときに、前記第１の軸及び前記第２の軸に直交する第３の軸の傾斜が検出可能となる配置であり、
前記第２のセンサーユニットにおいて、
前記第４のセンサーは、前記第１のセンサーに対して逆向きとなるように配置され、
前記第５のセンサーは、前記第２のセンサーに対して逆向きとなるように配置され、
前記第６のセンサーは、前記第３のセンサーに対して逆向きとなるように配置されていることを特徴とする傾斜センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、機器や人の姿勢の傾きを検出する傾斜センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、傾斜センサーに用いられる検出方法には、容器内の液面の傾斜の変化による静電容量の変化を利用する方法、電解液と気泡を封入し気泡の位置の変化により上下電極間の抵抗変化を利用する方法、複数の電極を有し傾斜の変化により移動する導電性球が該複数の電極間を通電又は非通電の状態にすることを利用する方法等が提案されている。特に導電性球を用いたものは構造が簡易であり、様々な提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、内側にほぼ半球状の凹面を形成すると共に、少なくとも該凹面を金メッキ処理してなる左右一対の容器状電極を左右方向に所定の間隔を置き、かつその凹面を互いに対向させた態様で不導体ケースに装着し、左右一対の容器状電極の間に表面を金メッキ処理してなる導電球を転動自在に収納した、傾斜・振動センサーが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６５０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１の場合、一対の電極の隙間が略鉛直方向にあるときに内部の導電球が一対の電極に接触し、一対の電極を通電状態とするのであるから、一対の電極の隙間が略鉛直方向付近を向いていることしか知ることができない。上下が反転しても一対の電極が通電状態となるため、上下の反転も知ることができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本発明の適用例に係るひとつの傾斜センサーは、凹部を有する第１の電極と、前記第１の電極と同じ形状を有する第２の電極と、絶縁部材と、導電体と、を含み、前記第１の電極と前記第２の電極とが所定の距離をおいて、前記凹部が向き合うように対向配置され、前記第１の電極の第１の端部と前記第２の電極の第１の端部とが前記絶縁部材に接続し、前記導電体は、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記絶縁部材により形成される空間内を可動し、前記所定の距離は、前記導電体を前記空間内に保持することが可能な距離であることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、凹部を有する第１の電極と凹部を有する第２の電極と絶縁体とにより形成される空間内を導電体が可動することにより、導電体が絶縁部材のみに接しているときは第１の電極及び第２の電極が通電状態とならないことから、絶縁部材側が下方（重力方向）にあることがわかる。よって、傾斜センサーを装着した物体の上下の状態を知ることができる。
【０００９】
［適用例２］
本発明の適用例に係るひとつの傾斜センサーは、第１のセンサーと、第２のセンサーと、を有し、前記第１のセンサー及び前記第２のセンサーの各々は、凹部を有する第１の電極と、前記第１の電極と同じ形状を有する第２の電極と、絶縁部材と、導電体と、を含み、前記第１の電極と前記第２の電極とが所定の距離をおいて、前記凹部が向き合うように対向配置され、前記第１の電極の第１の端部と前記第２の電極の第１の端部とが前記絶縁部材に接続し、前記導電体は、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記絶縁部材により形成される空間内を可動し、前記所定の距離は、前記導電体を前記空間内に保持することが可能な距離であり、前記第１のセンサーと前記第２のセンサーとが、互い異なる向きに配置されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、第１のセンサーと第２のセンサーとを互いに異なる向きに配置し、第１のセンサーにおける通電の状態及び第２のセンサーの通電の状態の検出結果を組み合わせることで、本適用例に係る傾斜センサーを取り付けた対象の姿勢をより細かく検出することが可能となる。例えば第１のセンサーと第２のセンサーを互いに向きが逆になるように配置した場合は、物体が垂直方向に対して所定の角度以上傾斜しているかどうか及び物体の上下の向きを知ることができる。また、第１のセンサーと第２のセンサーの向きを９０°ずらして配置することにより、例えば、第１のセンサー及び第２のセンサーを貫く軸に対しての傾斜が所定の角度以上傾斜しているかどうか、及び、第１のセンサー及び第２のセンサーを貫く軸に対して所定の角度の回転が発生したかどうかなどを知ることができる。上記した所定の角度は、第１の電極と第２の電極との距離及び導電体の大きさ・形状できまる角度である。
【００１１】
［適用例３］
本発明の適用例に係るひとつの傾斜センサーは、第１のセンサーと、第２のセンサーと、第３のセンサーとを含む第１のセンサーユニットと、第４のセンサーと、第５のセンサーと、第６のセンサーとを含む第２のセンサーユニットと、を有し、前記第１のセンサー、前記第２のセンサー、前記第３のセンサー、前記第４のセンサー、前記第５のセンサー及び前記第６のセンサーの各々は、凹部を有する第１の電極と、前記第１の電極と同じ形状を有する第２の電極と、絶縁部材と、導電体と、を含み、前記第１の電極と前記第２の電極とが所定の距離をおいて、前記凹部が向き合うように対向配置され、前記第１の電極の第１の端部と前記第２の電極の第１の端部とが前記絶縁部材に接続し、前記導電体は、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記絶縁部材により形成される空間内を可動し、前記所定の距離は、前記導電体を前記空間内に保持することが可能な距離であり、前記第１のセンサーユニットにおいて、前記第１のセンサーの配置は、第１の軸が水平であるときに前記第１の軸の傾斜が検出可能となる配置であり、前記第２のセンサーの配置は、前記第１の軸が垂直であるときに、前記第１の軸に直交する第２の軸の傾斜が検出可能となる配置であり、前記第３のセンサーの配置は、前記第２の軸が垂直であるときに、前記第１の軸及び前記第２の軸に直交する第３の軸の傾斜が検出可能となる配置であり、前記第２のセンサーユニットにおいて、前記第４のセンサーは、前記第１のセンサーに対して逆向きとなるように配置され、前記第５のセンサーは、前記第２のセンサーに対して逆向きとなるように配置され、前記第６のセンサーは、前記第３のセンサーに対して逆向きとなるように配置されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、第１のセンサーユニットと第２のセンサーユニットとを組み合わせて使用することにより、本適用例に係る傾斜センサーを取り付けた対象の姿勢が、直交する３軸の各々に対しての傾斜及び回転角が所定の角度を基準にしてどのような状態にあるかを検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態におけるセンサーの構造の例を示す図。
【図２】第２実施形態における第１センサーユニット及び第２センサーユニットの配置イメージを示す図。
【図３】第２実施形態における傾斜センサーの一部の状態を示す図。
【図４】第２実施形態における傾斜センサーの一部の状態を示す図。
【図５】第２実施形態における傾斜センサーの一部の状態を示す図。
【図６】第２実施形態における傾斜センサーの一部の状態を示す図。
【図７】第２実施形態における傾斜センサーの一部の状態を示す図。
【図８】第２実施形態におけるセンサーＡ〜Ｆの状態の変化を示す図。
【図９】第１電極及び第２電極間の距離の異なるセンサーを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の傾斜センサーの実施形態について、図を用いて説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
本実施形態における傾斜センサー１０を図１に示す。傾斜センサー１０は、第１電極１、第２電極２及び絶縁部材３により球状の外形が形作られ、傾斜センサー１０の内部は球状の空間となっており、この空間に球状の導電体４を有している。第１電極１と第２電極２の間の隙間に球状の導電体４が位置すると第１電極１及び第２電極２が通電する。図１においては、第１電極１を上として第１電極１と第２電極２との間の隙間が水平方向にあることから、球状の導電体４が第２電極２側に位置し、第１電極１と第２電極２との間は非通電の状態にある。図１の向きから約９０°回転し、第１電極１と第２電極２との間の隙間が重力方向（図１において下方向）に向くと第１電極１と第２電極２との隙間に球状の導電体４が位置することになり、第１電極１と第２電極２との間が通電の状態となる。また、同じ９０°の角度の回転であっても、第１電極１と第２電極２との隙間が重力方向と反対の方向（図１において上方向）に向いた場合は球状の導電体４は絶縁部材３に接していることから第１電極１と第２電極２との間は通電の状態とはならない。これにより、第１電極１と第２電極２との隙間が重力方向を向くように検出対象に装着した場合、検出対象が正立している場合と逆立ちしている場合との区別を行うことが可能となる。
【００１６】
図１に球状の傾斜センサー１０を示しているが、本実施形態における形状は傾斜センサー１０で示したものに限るものではない。例えば、第１電極と第２電極との間の距離を変えることで、検出する傾斜角度を調整することが可能である。第１電極と第２電極との間の距離が異なる２つの傾斜センサーを図９に示す。該距離がｂ１のセンサーは該距離がｂ２のセンサーに比べて、通電の状態から非通電の状態に変化するときの傾斜角度が大きくなる。また、球状の導電体の直径を変えることでも検出する傾斜角度の調整が可能である。傾斜センサー１０の外形に占める絶縁部材の割合を変更してもかまわない。また、外形も球状に限ったものではなく、内部の空間も球状でなくてもよい。導電体も球状の形状に限る必要はない。検出対象や検出目的に適した形態の傾斜センサーを用いることが好ましい。
【００１７】
（第２実施形態）
本実施形態における傾斜センサー１００を図２に示す。センサーＡ、センサーＢ及びセンサーＣで構成されるのが第１センサーユニットである。センサーＤ、センサーＥ及びセンサーＦで構成されるのが第２センサーユニットである。図２では説明の便宜上、直交する３軸、すなわちＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を図示して各センサーの配置の向きを示した。センサーＡは、Ｚ軸を垂直としたときにＹ軸に平行な直線を回転の軸とする回転によるＸ軸及びＺ軸の傾斜を検出できるように配置している。センサーＢは、Ｘ軸を垂直としたときにＺ軸に平行な軸を回転の軸とする回転によるＸ軸及びＹ軸の傾斜を検出できるように配置している。センサーＣは、Ｙ軸を垂直としたときにＸ軸に平行な軸を回転の軸とした回転によるＹ軸及びＺ軸の傾斜を検出できるように配置している。
【００１８】
第２のセンサーユニットに含まれる各センサーの配置の向きは、第１センサーユニットに含まれる各センサーの配置の向きと逆になる。すなわち、センサーＤはセンサーＡに対して逆向きの配置であり、センサーＥはセンサーＢに対して逆向きの配置であり、センサーＦはセンサーＣに対して逆向きの配置となる。上記したが、図２に示した各センサーの位置関係は説明の便宜上のためで、第１センサーユニットと第２センサーユニットとで一対として対応するセンサー同士の向きが逆に配置されていれば、実際に個々のセンサーがおかれる場所は図２に示した図の通りである必要はない。第１センサーユニット及び第２センサーユニットというのは共に論理的な区分けであり、ひとつのセンサーユニットに含まれるセンサーをひとつの基板にまとめて設置する必要もない。例えばセンサーＡの隣にセンサーＥが配置されていてもかまわない。傾斜センサーを収めるケースの空きエリアを活用して個々のセンサーを設置すればよい。
【００１９】
次に、Ｚ軸が垂直であることを初期状態としたときの、Ｘ軸に平行な軸を回転の軸として回転させた場合の各センサーの通電の状態（ＯＮ）及び非通電の状態（ＯＦＦ）を図３〜８を用いて説明する。回転の方向は、図２に示したΩの方向である。各センサーは、第１電極と第２電極との間の隙間が重力方向を向き、該隙間に球状の導電体が位置するときに通電の状態となるが、本実施形態において、球状の導電体が該隙間に入るとき（ＯＮとなるとき）の垂直方向に対しての傾斜角をΦ、該隙間から出るとき（ＯＦＦとなるとき）の垂直方向に対しての傾斜角をθとする。（Φ、θに関しては後述の図８を参照。）
【００２０】
図３〜７には、回転角に応じたセンサーＢ、センサーＣ、センサーＥ及びセンサーＦの状態を示している。まず、図３はＸＹ平面が水平の状態（回転角度０°）のときの状態を示した図である。センサーＢ及びセンサーＥはＯＮ、センサーＣ及びセンサーＦはＯＦＦである。
【００２１】
図４は、図３の状態からθ回転させたときの状態を示した図である。センサーＣ及びセンサーＦはＯＦＦのままであるが、センサーＢ及びセンサーＥはＯＮからＯＦＦに状態が変化する。
【００２２】
図５は、更に回転させ、図３の状態から（９０−Φ）°回転させたときの状態を示した図である。センサーＦがＯＦＦからＯＮに変化する。センサーＢ、センサーＣ及びセンサーＥはＯＦＦのままである。
【００２３】
図６は、更に回転させ、図３の状態から（９０＋Φ）°回転させたときの状態を示した図である。センサーＦがＯＮからＯＦＦに変化する。センサーＢ、センサーＣ及びセンサーＥはＯＦＦのままである。
【００２４】
図７は、更に回転させ、図３の状態から（１８０−Φ）°回転させたときの状態を示した図である。センサーＢ及びセンサーＥがＯＦＦからＯＮに変化する。センサーＣ及びセンサーＦはＯＦＦのままである。
【００２５】
更に回転させ、図３の状態から１８０°回転させたときのセンサーＢ、センサーＣ、センサーＥ及びセンサーＦの通電の状態は図３におけるものと同じとなるが、図示していないセンサーＡは図３の状態ではＯＮであったが１８０°回転させた状態ではＯＦＦになり、同じく図示していないセンサーＤは図３の状態ではＯＦＦであったが１８０°回転させた状態ではＯＮとなっている。センサーＡ及びセンサーＤの通電の状態が回転させる前と異なっていることから、回転により上下が反転したことがわかる。
【００２６】
図８は、Ｘ軸に平行な軸を回転の軸としたときの各センサーのＯＮ、ＯＦＦの状態の変移を示した図であり、図３〜７で示した状態も含んでいる。図８からわかるように、回転角が０°、９０°、１８０°及び２７０°では各センサーの通電状態の組み合わせが異なっている、このことから、本実施形態における傾斜センサーを用いることで、ほぼ９０°毎の区切りとはなるものの、傾斜の状態及び変化の推移を知ることが可能となる。
【００２７】
本実施形態における説明はＸ軸と平行な軸を回転の軸とする場合のものであったが、第１センサーユニット及び第２センサーユニットを用いることで、任意の方向に対しての傾斜の状態及び変化の推移を検出することが可能となる。
【００２８】
（第３実施形態）
本実施形態は、上記第２実施形態で用いたセンサーＡ、センサーＢ、センサーＣ、センサーＤ、センサーＥ及びセンサーＦの任意の２個をひとつのセンサーユニットとして用いる形態である。いずれのセンサーを選択するかは目的に合わせて決定すればよい。
【００２９】
以上、本発明に係るいくつかの実施形態の説明を行ったが、本発明の実施は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば第３実施形態においてはひとつのセンサーユニットとして用いるセンサーを第２実施形態で用いたセンサーの中から選択したが、第２実施形態で用いた各センサーと異なる向きに配置されたセンサーを組み合わせること、また個数を３個以上組み合わせて用いることは第３実施形態の応用形態と考えられる。上記した第２実施形態も第３実施形態の応用形態と考えることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１…第１電極、２…第２電極、３…絶縁部材、４…球状の導電体、１０…傾斜センサー、１００…傾斜センサー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011096429.tif 000009
【図８】
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【図９】
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