(57)【要約】本発明の落下検出装置（１）は、金属製の円筒型密閉容器（１０１）の内部に配置され等間隔に設けられた接触部を有する可動接点（３５）と、前記密閉容器内に収容された慣性体（３６）とを有する落下センサー（３）を複数備えて構成されている。前記慣性体（３６）は、自己の重量によって前記可動接点（３５）を押下げて前記密閉容器の内周面である固定接点（３１Ａ）に接触させるようになっている。上記構成により、前記落下センサーは密閉容器の中心軸周りの全方向について同一の特性を有している。
2003048785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重力方向の加速度が見かけ上減少したことを検出する複数の落下センサーを備え、
前記落下センサーは、金属製の円筒型密閉容器と、前記密閉容器中に設けられ等間隔に配置された複数の接触部を有する可動接点と、前記密閉容器の内周面に設けられ前記可動接点と接離可能な固定接点と、前記密閉容器中に収納され自己の重量によって前記可動接点を押し下げて前記固定接点と接触させる慣性体とを備え、前記円筒型密閉容器の中心軸周りの全方向について同一の特性を有すると共に、前記密閉容器の中心軸が水平軸となる正規姿勢にあり且つ静止状態にあるときは前記慣性体は前記可動接点を撓めて前記固定接点と接触させ、落下などにより前記慣性体の見かけ上の重量が所定値以下に減少したときは前記慣性体の重量に抗して前記可動接点が前記固定接点から離れるように構成され、
前記複数の落下センサーは、他の落下センサーの少なくとも一つと正規姿勢に対する許容傾斜範囲の一部が重複するように前記密閉容器の中心軸の傾斜角度を異ならせて同一平面上に配置されていることを特徴とする落下検出装置。
【請求項２】
クレーム１の落下検出装置において、
加速度が増加したことを検出する加速度センサーを有し、
前記加速度センサーは、金属製の円筒型密閉容器と、前記密閉容器中に設けられ複数の接触部を有する可動接点と、前記密閉容器の内周面に設けられ前記可動接点と接離可能な固定接点と、前記密閉容器中に収納され自己の重量によって前記可動接点を撓ませる慣性体とを備え、前記加速度センサーの可動接点は、静止時には前記慣性体の重量に抗して前記固定接点と非接触状態になり、前記密閉容器の中心軸に対して垂直方向の加速度成分が所定値以上増加して前記慣性体の見かけ上の重量が増加したときには前記固定接点と接触するように構成されている。
【請求項３】
クレーム２の落下検出装置において、
前記加速度センサーを複数個備え、
前記複数の加速度センサーは、他の加速度センサーの少なくとも一つと正規姿勢に対する許容傾斜範囲の一部が重複するように前記密閉容器の中心軸の傾斜角度を異ならせて同一平面上に配置されている。
【請求項４】
クレーム２の落下検出装置において、
作業者に装着するための装着手段を備え、
前記装着手段は、前記起立状態にある作業者に装着したときに、前記加速度センサーの中心軸が水平軸となり、前記作業者の跳躍などによる重力方向の加速度を検出するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、保護対象機器の落下を検出して保護装置を動作させるなど適切な処理を行なうための落下検出装置に関する。
背景技術
従来の落下検出用のセンサーとしては、検出する加速度変化が１Ｇ以下と小さいことなどから、入力に対する分解能の高い半導体式３軸加速度センサーが多く使用されている。前記加速度センサーからの信号出力は増幅回路で増幅され、Ａ／Ｄコンバータで処理された後に判定回路で判定される。
このように半導体式３軸加速度センサーからの信号を信号処理回路１００で処理する事によって、保護対象機器などの位置変化や移動方向・移動速度などを割り出すことができる。そして、その結果から所定値以上の距離を落下していると判断された場合には、保護装置が起動するように構成されていた。
しかし、前記半導体式３軸加速度センサーは精度が高く高価である。さらに、センサー出力を処理するための増幅回路やＡ／Ｄコンバータを３軸それぞれに対して一つずつ設ける必要があり、信号処理回路全体も高価になる。そのため、落下検出装置全体が高価になることは避けられない。また、信号処理回路の消費電力も大きいため、電源として電池を使用して携帯用に構成する場合等、直接、商用電源から電力を得られない場合には、使用可能時間が短くなる。このため、頻繁な充電や電池交換が必要になるという問題がある。
また、半導体センサーは衝撃による過大な加速度に対して弱く、慎重な取扱いを必要とする。そのため携帯可能な装置に採用した場合には、例えば落下時の衝撃でセンサー出力がオフセットしたり、センサー自体が破壊されたりするという問題があった。そのため落下に対して保護対象機器を保護できても、その後にセンサーが誤動作することで保護対象機器の使用に支障をきたす可能性がある。また落下検出装置を繰り返し使用することにも問題がある。
前記半導体センサーに代えて機械式の加速度センサーを落下センサーとして使用することも考えられるが、ほとんどの機械式加速度センサーは、充分な精度で重力変化を検出できない。例えば中空の球体内面に複数の電極を設け、内部に配置した導電性の球体等で前記電極間を短絡する構成の落下センサーがいくつも提案されている。しかし、実際には上記構成の落下センサーは、製造は困難であり現実的ではない。また、導電体或いは電極に対して、互いに離れようとする方向の偏倚力を常に与えていなければ、導電体の重量が見かけ上減少しても接触圧力が減少するだけで電極間の接触状態が維持されてしまう。このため、落下センサーとして機能しない。上記した問題は、球体型に限らず、容器底面の電極上に導電体を配置した１方向性のセンサーであっても同様に生じる。
そこで、上記構成の落下センサーでは、バネなどの弾性体により常に重力に抗して接点状態を変えようとする構成が必要となる。重力変化を検出するためには、前記弾性体を、静止時には１Ｇの重力によって掛けられる慣性体の重量を受けて所定位置に保持し、落下などによって慣性体の見かけ上の重量が所定値まで減少した時には速やかに接点などを動作させるように構成しなければならなない。
特に、センサーを小型化すると慣性体の質量も少なくなるので、それを支える弾性体をしなやかなものとする必要がある。そのためセンサーを小型化すればするほどセンサーの設計は困難になる。また弾性体をしなやかなものとすると、通常の取扱いで加わる程度の衝撃加速度でも弾性体が変形し易いという問題が出てくる。このため、弾性体の強度の設定や耐久性の点から、例えば水平方向の振動などを検出する加速度センサーを、単に横向きに配置することによって重力方向の加速度を検出する落下センサーに転用することは難しい。
さらに、落下センサーとして、構造が簡単な１方向性の機械式加速度センサーを使用することも考えられる。しかし、センサーが取り付けられる機器のあらゆる姿勢での落下を検出するためには、多くのセンサーを基板に対して立体的に配置して全方向に感度を持たせる必要がある。そのため部品の配置が複雑になり、製造が容易ではなくなる。
そこで、本発明は、対象機器のあらゆる姿勢での落下を精度良く検出することができ、しかも、構成が簡単で耐衝撃性に優れた落下検出装置を提供することを目的としている。
発明の開示
本発明の落下検出装置は、金属製の円筒型密閉容器と、この密閉容器中に設けられ等間隔に配置された複数の接触部を有する可動接点と前記密閉容器の内周面に設けられ前記可動接点と接離可能な固定接点と、前記密閉容器中に収納され自己の重量によって前記可動接点を押し下げて前記固定接点と接触させる慣性体とを備えた機械式の落下センサーを複数個備えている。前記落下センサーは、前記円筒型密閉容器の中心軸周りの全方向について同一の特性を有すると共に、前記密閉容器の中心軸が水平軸となる正規姿勢にあり且つ静止状態にあるときは前記慣性体が前記可動接点を撓めて前記固定接点と接触させ、落下などにより前記慣性体の見かけ上の重量が所定値以下に減少したときは前記慣性体の重量に抗して前記可動接点が前記固定接点から離れるように構成されている。このため、前記複数の落下センサーは、他の落下センサーの少なくとも一つと正規姿勢に対する許容傾斜範囲の一部が重複するように前記密閉容器の中心軸の傾斜角度を異ならせて同一平面上に配置することにより、保護対象機器がどのような姿勢であっても、落下を精度良く検出することができる。しかも、前記落下センサーは前記密閉容器の中心軸周りの全方向に対して同一の特性を有するため、一方向性の落下センサーを用いる場合に比べて使用する落下センサーの個数を少なくすることができる。また、複数の落下センサーを同一平面上に配置することができるため、構成及び製造が簡単になる。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。まず、図１ないし図３は本発明の第１の実施例を示すものである。図１に示すように、本実施例に係る落下検出装置１は、保護対象装置２に納められた基板４に複数の部品で構成された信号処理回路１００や、複数の落下センサー３等が配置されて構成されている。前記落下センサー３は小型の加速度センサーであり、例えば出願人が先に出願した特開２００１−１９４３８２公報や特願２００１−２５６１９４に示されている加速度センサーとほぼ同じ構成を有している。
図２に前記落下センサー３の縦断面図、図３に図２中３−３線に沿う断面図を示す。これら図２及び図３に示すように、落下センサー３は有底円筒状の金属容器３１とその開口部に気密に固着された蓋板３２とからなる密閉容器１０１を備えている。本実施例では、前記密閉容器１０１の外径寸法は３．３ｍｍ、長さ寸法は６．２ｍｍに設定されている。前記金属容器３１の内周面３１Ａは固定接点とされている。前記蓋板３２は、貫通孔３２Ａを有する金属板３２Ｂと、前記貫通孔３２Ａにガラスなどの電気絶縁材料３４によって気密に挿通固定された棒状の導電端子３３とから構成されている。
導電端子３３の容器３１内側の先端には、バネ性を持つ複数の可動部３５Ａを有する金属製の可動接点３５が導電的に固定されている。組み付け前の平面状態においては、前記可動接点３５は、その中心部から可動部３５Ａが放射状に延びるように構成されている。前記可動接点３５は、その中心部を導電端子３３の端面と金属製の当て板３９との間に挟んだ状態で前記当て板３９を導電端子３３に溶接固定することにより前記導電端子３３に固定されている。また、前記可動接点３５を当て板３９と樹脂製の絶縁保持体３８との間に挟み込むことによって、可動部３５Ａは可動接点３５の中心に対して所定角度に曲げられて保持される。
本実施例では、前記可動部３５Ａは後述の慣性体３６が無い自由状態にある時には容器３１の内周面３１Ａの長手方向（図２において左右方向）に沿うと共に円周方向に均等な間隔で配置される。また、各可動部３５Ａの先端は容器３１の内周面３１Ａ側に曲げられ接触部３５Ｂとされている。上記構成により、可動部３５Ａは接触部３５Ｂの先端部で、固定接点である金属容器３１の内周面３１Ａと接触する。従って、接触部３５Ｂは内周面３１Ａと点接触に近い小さな面積で接触するため接触圧力が高くなり、容器内周面３１Ａの汚れなどによって接触不良が起きないようになっている。
容器３１の内部には金属製の慣性体３６が配置されている。本実施例では、前記慣性体３６の直径は２．４ｍｍに設定されている。前記落下センサー３は、金属容器３１（密閉容器１０１）の中心軸が水平軸となるように配置されたときの姿勢が正規姿勢とされている。前記慣性体３６は、落下センサー３が正規姿勢に配置され且つ静止しているときに、自己の重量によって前記可動部３５Ａを撓めながら押し下げて接触部３５Ｂを金属容器３１の内周面３１Ａに接触させる。従って、通常は金属容器３１と導電端子３３との間は電気的に導通状態とされている。金属容器３１の閉塞側底面には樹脂等の電気絶縁物３７が配置されている。これにより、接触部３５Ｂが容器内面３１Ａから離れた時に可動接点３５と金属容器３１との間が慣性体３６を通して導通状態になることを防いでいる。なお、慣性体３７の表面を電気絶縁物で覆ったり、慣性体３７全体を電気絶縁物で構成したりした場合には電気絶縁物３７は省略することができる。
前記可動接点３５は非常に薄い導電性を有する金属板、実施例では厚さが１２μｍのリン青銅板で構成されている。そのため慣性体３６と容器内面などで繰り返し挟まれると延展による変形を起こす可能性がある。また落下センサー３が衝撃加速度を受けて、慣性体３６が可動接点３５のうち絶縁保持体３８と当て板３９との挟持部近傍などに当たると可動接点３５が弾性変形領域を越えて塑性変形する可能性がある。そこで本実施例では、絶縁保持体３８に突起部３８Ａを設けている。これにより、慣性体３６が当て板３９側に移動しても、慣性体３６は突起部３８Ａに当接するため保持部３８と当て板３９による可動接点３５の挟持部近傍に当らない。そのため、落下センサー３が衝撃加速度を受けた場合でも、慣性体３６が可動部３５Ａに過大な応力を与える事が無く、可動接点３５の塑性変形とそれに伴う特性変化を防止する事ができる。
また、金属容器３１の内周面３１Ａには複数の柱状部３１Ｂが等間隔で設けられている。前記柱状部３１Ｂは容器３１の内側に柱状に突き出している。図３に示すように、隣り合う柱状部３１Ｂの大きさと高さは、慣性体３６と柱状部３１Ｂとが接触した時に前記慣性体３６が容器３１の内周面３１Ａに達しないように設定されている。更に、可動接点３５の可動部３５Ａは隣接する柱状部３１Ｂの間に配置されている。これにより、可動部３５Ａと慣性体３６との接触時にも、容器３１の内面３１Ａと慣性体３６との間には必ず隙間が生ずる。このため、長期の使用においても可動部３５Ａの延展やそれに伴う変形及び特性変化が起こることを防ぐことができる。このように、本実施例に係る落下センサー３は、その構造上、通常の取扱いで与えられる衝撃加速度や長期間の使用に対しても特性変化を起こす事が無く、半導体式加速度センサーを使用したもののような特別な取扱いが不要となる。
前記落下センサー３においては、落下状態になると慣性体３６の見かけ上の重量が減少するため、撓められていた可動部３５Ａは慣性体３６を容器３１中央部に押し戻すと共に容器３１の内周面３１Ａとの接触を解除する。そのため金属容器３１と導電端子３３との間の導通は遮断される。こうして落下センサー３は落下状態となった時に確実に接点状態を切り替える事ができる。
落下センサー３は重力によってオン状態とするためには、容器３１の中心軸の傾きを水平軸に対して所定の角度以内として慣性体３６により可動部３５Ａを充分に撓ませて金属容器３１の内周面３１Ａに接触させなければならない。例えば落下センサー３の中心軸が水平軸に対して所定の角度以上傾いた場合には慣性体３６は容器３１の底面などと接触してその重量が可動部３５Ａを撓ませる方向には充分働かない。このため、上下方向の動きによる僅かな重力変化で接触部３５Ｂは内周面３１Ａから離れて導通は遮断される。さらに、落下センサー３の中心軸の傾きが大きくなると可動部３５Ａによって慣性体３６は容器３１中央に寄せられるため、重力の大小に関わらず接触部３５Ｂは金属容器３１に接触しなくなる。そのため一つの落下センサー３だけでは、容器３１の中心軸を中心として傾いた場合には問題がないが、中心軸が傾いた場合には誤動作を起こす可能性がある。
そこで、前記落下検出装置１では、基板４に複数の落下センサー３を配置すると共に、前記複数の落下センサー３の容器３１の中心軸が同一平面上に位置するように構成している。また、各落下センサー３の動作許容範囲の上限及び下限において、他の落下センサー３の少なくとも一つが正規動作をする範囲と重複するように、前記落下センサー３は許容傾斜角度以内で傾斜角度を変えながら配置されている。
上記構成により、例えばノートパソコン等の保護対象機器に前記落下検出装置１を基板４が水平になるように配置した場合には、すべての落下センサー３の中心軸が水平になる。このため、静止時にはすべての落下センサー３が接点を閉じ、落下時にはすべての落下センサー３が接点を開く。それぞれの落下センサー３は円筒形であり、その中心軸に対して全方向に均一な特性を有しているので、基板４を基板の面に対して平行な任意の軸を回転軸として角度を変えた場合にも、落下センサー３の少なくとも一つの中心軸の水平軸に対する傾きは許容誤差内に収まる。
そのため保護対象機器が傾斜状態で使用されたり、基板が傾斜状態若しくは垂直状態で配置されたりしている場合にも、静止状態においては常に少なくとも一つの落下センサー３が接点を接触状態に保つ事ができるとともに、落下に対して正常な動作を行うことができる。また落下センサー３は、その中心軸に対して全方向に同一の特性を持つため、基板等に配置する場合にセンサー３の表裏や横方向の傾きなどは問題にならず、中心軸の向きだけを配慮すればよく取扱いが容易になる。また、１方向性の機械式加速度センサーを使用した場合においては３軸を中心としたすべての方向に対して充分な感度を持たせるためにセンサーを立体的な配置にする必要があるが、前記落下センサー３の場合には中心軸を同一平面上に揃えることができ、製造が容易になる。
前記落下センサー３は、回路上すべて並列に配置してＯＲ回路とすることによって静止状態にある時には信号処理回路１００に常にオン信号を入力する事ができる。そして、前述したように、落下検出装置１が落下状態となり見かけ上の重力が減少すると、正規姿勢の落下センサー３は、可動部３５Ａが慣性体３６を容器３１中央に押し戻すとともに接触部３５Ｂが金属容器３１から離れるため、出力は確実にオフとなる。また許容傾斜範囲を超えて傾いている落下センサー３は、慣性体３６の重量が可動部３５Ａに対して直角方向からかからず分散されるため、正規姿勢の落下センサー３よりも早く接点を開くか、始めから接点を開いたままとなる。こうして全ての落下センサー３からの信号がオフとなることで信号処理回路１００は落下検出装置１が落下状態に入ったと判定をする。ここで落下センサー３からの信号は特に増幅したりＡ／Ｄ変換したりする必要がないので、信号処理回路１００は半導体センサーを使用する場合よりも簡単になると共に消費電力を低く抑えることができる。このため、例えば電源が電池である場合でも長期に亘り使用することができる。
ところで、前記落下センサー３は重力変化に非常に敏感であると同時に接点を有するスイッチ構造である。このため、保護対象機器の通常の使用による振動でも慣性体３６が揺動し接点開閉を繰り返してしまう場合があり、このようなオフ信号によって落下と誤判定される可能性がある。
そこで、前記落下検出装置１の信号処理回路１００は、単に落下センサー３のオフ状態を見るのではなく、落下センサー３からの信号がオフとなった状態が所定時間に達したかどうかで保護動作を行うかどうかの判定を行っている。つまり落下センサー３からの信号が一旦オフになっても所定時間以内にオンになった場合には通常の使用による問題のない振動として判定する。一方、落下センサー３からの信号が所定時間を超えてオフ状態になった場合には落下状態が継続しており保護を必要とする高さの落下であると判定する。そして、保護対象機器の例えばデータの記録作業などを一時的に停止したり電源を落としたりするなどして保護対象機器に対して適切な保護処理を行う。さらにそれぞれの落下センサー３からの信号を各個にフィルタリング処理することにより、慣性体３６が移動する途中で発生する接点接触状態が不安定な間隔が非常に短いノイズ信号を検出しないようにして保護回路の誤動作及び不動作をそれぞれ防止する事ができる。
図４は本発明の第２の実施例を示すものであり、第１の実施例と異なるところを説明する。尚、第１の実施例と同一部分には同一符号を付している。本実施例に係る落下検出装置１１は、例えばノート型パーソナルコンピュータ（以下ノートパソコン）のような携帯機器などに組み込まれる点では第１の実施例と同じだが、落下の他に水平方向や上方向への加速度も検出して、保護対象機器の保護処理を行うことができるようにしたものである。
特にノートパソコンなどは机上で使用する場合に電源ケーブルを初めとしてＬＡＮケーブルや各種外部装置との接続ケーブルが接続される。これらのケーブルが不注意で引張られて携帯機器が落下に至る場合は、最初にケーブルが強く引かれた分、初速を持っているため、単純な落下と比較して落下時間が短くなる。このため、第１の実施例に係る落下検出装置では落下検出が間に合わず保護処理が行なえない可能性がある。そこで、本実施例では、落下に至る可能性のある水平方向や上方向の加速度が保護対象機器に加えられたことを検出してより素早い処理を行なうことができるようにしている。
即ち、前記落下検出装置１１は、基板１４に対して複数の落下センサー３の他、２個の加速度センサー５が配置されている。２個の加速度センサー５は、互いの中心軸が垂直になるように配置されている。本実施例では、前記基板１４は水平に配置されると共に前記加速度センサー５はこの基板１４の表面に並行に配置される。
このように、保護対象機器の使用状態において加速度センサー５の中心軸が水平になるように構成したことで、落下検出装置１１は水平方向及び上方向に加えられた加速度を検出することができる。この実施例においては一方の加速度センサー５はその中心軸が保護対象となるノートパソコンなどの筐体の中心軸と並行に配置されている。
前記加速度センサー５は、例えば本出願人が先に出願した特願２００１−１７６４０１に開示されている加速度センサーと同様の構成を有している。前記加速度センサー５は前述の落下センサー３とほぼ同一の形状をしているが、可動接点のバネ性を高くすることで、中心軸が水平軸と一致する通常姿勢にあり且つ静止状態にあるときは、慣性体の重量に抗して接触部が容器と接触しない所謂常時オフ型のセンサーである。この状態においては接触部が慣性体の重量で撓み量をバランスさせて容器内面と僅かな間隙をもって開離しており、保護対象機器が水平方向に大きな加速度を受けた場合や、重力方向の加速を受けて慣性体の見かけ上の重力が増加した場合には接触部が金属容器と接触してオン状態となるようにされている。本実施例では、例えば重力による１Ｇの加速度では可動接点が固定接点に接触しないようにバランスしており、慣性体にかかる加速度が１．５Ｇ以上に増加した時に接点間が導通する様にされている。
この落下検出装置１１は第１の実施例に係る落下検出装置１と同様に、単純な落下に対しては見かけ上の重力が設定値以下に減少すると落下センサー３がその接点を開き、その継続時間などから信号処理回路１００が落下と判定すれば保護処理装置に信号を入力して適切な保護処理が行われる。ここで保護対象機器が水平方向に加速を受けた場合には落下センサー３にかかる重力は変化しない。また上方向に加速を受けた場合は見かけ上の重力が増加するため、落下センサー３は接点の接触状態を維持する。
しかし加速度センサー５は常時オフ型であり、保護対象機器に水平方向或いは上方向の加速度が加えられ、それが所定の値を越えた場合には接点を閉じる。例えば電源ケーブルなどを引かれ、保護対象機器が落下に至るような急激な加速度を受けた場合には加速度センサー５は接点を閉じる。そして、加速度センサー５からの信号を受けた信号処理回路１００は加速検出信号を出力し、この信号を受けた保護処理装置は適切な保護処理を行う。また上方向へ急激な加速度が加えられた場合にも同様な検知と保護処理を行なうことができる。
尚、通常は、保護対象機器に対して水平方向の加速度はかからず、垂直方向の重力加速度がかかっている。従って、落下検出装置１１は実質的に重力方向の加速度に対してより敏感になる。しかしノートパソコンなどの保護対象機器を使用中に机の上などで横方向に移動することは比較的頻繁に行なわれるが、上下方向に移動することは少なく、また機器の位置が上に移動すると言うことは落下の危険が生ずると言うことでもある。そこで、落下検出装置１１を、上方向への移動による加速度をより敏感に検出するように構成すれば、落下の危険に備えることができる。
また、上記実施例においては２つの加速度センサー５をその中心軸が互いに直交するように配置すると共に、これらの加速度センサー５を回路上並列に接続することにより、保護対象機器に対して前後に加わる加速度と左右に加わる加速度を同様に検出できる様にした。これに対して、例えば想定される水平方向の加速の向きを左右、または前後に限定する場合には加速度センサー５を一つにできる。さらに、落下センサー３と同様に中心軸の角度を変えながら加速度センサー５を複数配置することで、水平面の全方向に対して均一な特性を持たせることもできる。
図５は本発明の第３の実施例を示すものであり、第２の実施例と異なるところを説明する。尚、第２の実施例と同一部分には同一符号を付している。
従来から高所作業者の保護器具として、作業者の身体を保持し、落下を防ぐ例えば命綱が使用されている。しかしながら、命綱を用いても依然として落下事故は発生しており、近年では、落下事故における落下時の衝撃を和らげるために装着型のエアバッグや作業場の周りに展開される補助ネット等の衝撃吸収補助器具が提案されている。前記衝撃吸収補助器具は、保護対象となる作業者が装着した落下検出装置２１からの落下検出信号を受けて動作することにより、作業者の落下を防止したり落下時の衝撃を緩和したりすることができる。
そこで、本実施例に係る落下検出装置２１は、作業者に装着するためのベルト（装着手段に相当）７を備えて構成されている。即ち、図５に示すように、前記落下検出装置２１は、ベルト７に取付けられたケース６内に基板２４が収容されている。落下検出装置２１は、通常の作業による振動や加速・減速運動の影響を最も受けにくい身体の中心部付近、例えば作業者の腰部付近にベルト７を介して装着される。
尚、落下検出装置を作業者の腕に取り付けた場合は、作業時に落下検出装置が邪魔になるだけでなく、あらゆる作業において腕の動きに伴う加速・減速が繰り返されるため誤動作の原因となる。また、落下検出装置を作業者の足に取り付けた場合にも同様の問題がある。これに対して作業者の胴体、特に動きの中心となる腰部であれば、通常時は急激な動きは起き難く、意図的な場合を含めて落下センサー３が誤動作するような振動や加速度が与えられる可能性は低い。
落下検出装置２１は、ベルト７を介して腰部に取り付けられたときにケース６の中に配置された基板２４が身体に沿う姿勢が正規姿勢となる。つまり作業者が直立状態にあるとき、基板２４の正規姿勢はほぼ垂直状態とされる。このような姿勢で基板２４が配置されても、落下センサー３は他の落下センサー３の少なくとも一つと正規動作をする範囲が重複する様に基板２４上に配置されているので、静止状態において少なくとも一つのセンサー３は必ず接点が閉じられている。また作業者が屈み込んだり横になったりするなど姿勢を変えた場合も前述した様に必ず一つの落下センサー３は接点を閉じている。
落下検出装置２１を高所作業者に装着する場合は、保護を行うべき落下とそれ以外の動作を区別する必要がある。例えば危険のない小さな段差を降りる際などには短時間の落下状態となるが、このような場合に保護装置を動作させる必要はない。そこで本実施例においても、信号処理回路１００は落下センサー３からの信号が全部オフになってからその状態が所定時間継続しなければ落下信号を出力しないように構成されている。
但し、前述した落下検出装置１の構成では跳躍時に誤動作を起こす可能性がある。例えば被装着者がその場でジャンプした場合や小さな段差を飛び越える場合は足が地面から離れてから再び着地するまでの間は自由落下状態である。従って、この時間が所定時間を超えると落下と誤判定されてしまう。これは、例えば段差の飛び降りや落下のように自由落下で加速して行く事を想定して前記所定時間が設定されるからである。跳躍の場合は地面から足が離れた瞬間から最高点に至るまでは減速を続け、最高点から着地するまでは加速を続ける。そのため継続時間が同じでもその移動距離は違い、飛び降りの際の落下距離に対してジャンプの高さ自体は１／４になる。従って、例えば１ｍの段差を飛び降りた場合には動作しないように所定時間を設定しても、２５ｃｍ程度の跳躍で落下センサー３のオフ時間が所定時間に達し、落下状態に陥ったと判定されてしまうことになる。
そこで、前記落下検出装置２１においては加速度センサー５を跳躍を検出するためのセンサーとして使用している。加速度センサー５では、正規姿勢にあり且つ静止状態にあるときは接触部が慣性体の重量で撓み量をバランスさせて容器内面と僅かな間隙をもって開離している。そして、上方向への加速を受けて慣性体の見かけ上の重力が増加した場合には、慣性体が接触部をさらに撓めて金属容器と接触させ、接点間をオン状態にする。例えば第２の実施例では、重力による１Ｇの加速度においては可動接点と固定接点とが接触しないようにバランスしており、加速度が０．５Ｇ以上増加すると接点間が導通するようにされている。
跳躍時は身体を重力に抗して加速させるため、この加速度と重力加速度とが共に加速度センサー５に加わり、慣性体の見かけ上の重量は増える。そこで、本実施例では慣性体の見かけ上の重量が１．５倍になったときに加速度センサー５はオン状態となるように構成されている。加速度センサー５からの信号が信号処理回路１００に入力されると、落下検出装置２１は被装着者が跳躍を行なったと判断し、落下センサー３からの信号を一定時間無視して信号処理を行わないように構成されている。このため、跳躍による自由落下時間が無視される。そして、跳躍による自由落下時間を超えて落下状態が続く場合には、信号処理回路１００によって落下センサー５からの信号が通常に処理されて落下が検出されるため保護動作を行うことができる。こうして跳躍時の誤判定を防止する事ができる。
尚、落下センサー３は作業者の姿勢などを考慮して複数配置しているのに対して、加速度センサー５は一つしか配置していない。これは、次の理由からである。つまり、作業者は、直立かそれに近い姿勢の他、腰を大きく屈めたり腹ばいになったりして作業する場合がある。このため、作業者の様々な姿勢に対して落下センサー３のいずれか一つを動作させる必要がある。これに対して、跳躍時の作業者の姿勢は直立かそれに近い姿勢であり、身体、特に腰を極端に傾けたり横になったりした姿勢での跳躍は通常有り得ない。そこで加速度センサー５は正規姿勢での検出ができるように基本的には一つあれば良い。
また、動作加速度の違う複数の加速度センサーを使用して跳躍時の加速度の違いから跳躍の高さを推定し保護動作を変化させることもできる。更に、センサーの許容傾斜角度が、実際に起こり得る装着部の傾斜角度よりも小さい場合には加速度センサーを複数設けてもよい。
また、落下検出装置１１及び２１に使用される落下センサー３及び加速度センサー５は、落下検出装置１で説明したように、慣性体が可動部に過大な応力を与えないように構成されている。これにより、通常の取扱いにおける衝撃加速度などはもちろん、保護対象機器そのものが破壊されない範囲の落下であればセンサーが破壊したり、動作特性のオフセットが発生したりする事は無い。そのため、例えば作業者が落下検出装置を通常の取扱い程度で軽く放り投げた場合においても問題はなく、落下の際に保護対象機器を保護しながらも落下センサー自体が破壊されたりオフセットされたりして保護対象機器の使用に支障をきたすような事態は発生しない。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかる落下検出装置は、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯機器や高所作業者等の保護対象物に内蔵或いは装着されて前記保護対象物の落下を検出することにより、保護装置を起動させるものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の第１の実施例に係る落下検出装置の全体構成を示す図、
図２は落下センサーの縦断側面図、
図３は図２に示す落下センサーの３−３線に沿う縦断面図、
図４は本発明の第２の実施例を示す図１相当図、
図５は本発明の第３の実施例を示す図１相当図である。
【図１】
2003048785.tif 000003
【図２】
2003048785.tif 000004
【図３】
2003048785.tif 000005
【図４】
2003048785.tif 000006
【図５】
2003048785.tif 000007
【国際調査報告】
2003048785.tif 000008
2003048785.tif 000009
2003048785.tif 000010