(57)【要約】【課題】回転軸の軸受け機構の構成を改良し、部品コストの削減、生産性の向上を実現した安価な振り子型センサを提供する。【解決手段】振り子体４に第三の径部３１が圧入固定された回転軸３ａの第一の径部３３はラジアル軸受け２４により軸支され、ラジアル軸受け２４は回転軸３ａの回転方向に平面的に形成された渦巻きバネ２２の中心部に圧入固定され、この渦巻きバネ２２はワク２１内部に埋設配置されている。止め機構２７は前記渦巻きバネ２２の渦巻きバネ有効部外の外周部を押さえると同時に、中央部の凹部近傍が軸受け２４の回転軸３ａを挿通した側とは反対側の側面に近接して配置されている。回転軸３ａの第一の径部３３はラジアル軸受け２４により軸支されると同時に、第二の径部３２の端部（第一の径部３３との境目）がラジアル軸受け２４の曲率した凹部に近接配置して、スラスト方向のずれに対して可動止めとなっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、筐体と、当該筐体に取り付けられた軸受けと、当該軸受けに軸支された回転軸と、当該回転軸の軸方向へ可動止めとなる止め機構と、前記回転軸に取り付けられた磁束発生手段を有する振り子体と、前記磁束発生手段からの磁束を検出する磁気センサとを備えた振り子型センサであって、
前記回転軸は、前記軸受けに軸支される第一の径部と、前記軸受け側面部に当たり軸方向の可動止めとなる端部を有する第二の径部と、前記磁束発生手段を有する振り子体と圧入固定される第三の径部とからなることを特徴とする振り子型センサ。
【請求項２】
前記第三の径部は、前記第一の径部より太いことを特徴とする請求項１に記載の振り子型センサ。
【請求項３】
前記回転軸の第二の径部と、前記回転軸の第三の径部とが同一径であることを特徴とする請求項１又は２に記載の振り子型センサ。
【請求項４】
前記軸受けは、前記回転軸の第二の径部が当たり軸方向の可動止めとなる側面部分に、前記回転軸の第二の径部が当たる方向よりみた場合に凹形状に曲率し、前記曲率形状の反対側面には軸方向の可動に対する止め機構を配置してなることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の振り子型センサ。
【請求項５】
前記軸受けは、前記回転軸の第二の径部が当たり軸方向の可動止めとなる側面部分に、前記回転軸の第二の径部が当たる方向よりみた場合に凸形状に曲率し、前記曲率形状の反対側面には軸方向の可動に対する止め機構を配置してなることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の振り子型センサ。
【請求項６】
前記回転軸の軸方向の可動に対する止め機構は、前記回転軸の先端部と接触しない構造であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の振り子型センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振り子型センサに関するものである。
【０００２】
従来より、車両、船舶、航空機等の移動体やロボット、工作機械等の産業機械等の傾斜を検出する振り子型センサが開発されている。当該振り子型センサは、様々な構成のものが開発されており、例えば、磁石及び磁気センサを備えた振り子型センサが実用化されている。
【０００３】
前記した磁石及び磁気センサを備えた傾斜検出用の振り子型センサとして、筐体と、この筐体に取り付けられた軸受と、この軸受に軸支された回転軸と、この回転軸に取り付けられ、磁束発生手段を有する振り子体と、前記磁束発生手段からの磁束を検出する磁気センサとを有し、前記磁気センサを前記回転軸の上方に設け、かつ、前記磁束発生手段を前記振り子体の重心より上方に設けた構成のものが開示されている。（例えば特許文献１参照。）
【０００４】
図６は、従来技術による振り子型センサの側面断面図、図７は、従来技術による振り子型センサの軸受け機構の側面断面図である。筐体１ａおよび１ｂは互いが向かい合う形態で、外形状が一致するように組み立てられている。この筐体１ａおよび１ｂには軸受け機構２が搭載されており、回転軸３を軸支している。この回転軸３には磁束発生手段（不図示）が搭載された振り子体４が圧入により固定されており、振り子体４が重力により下に垂れ下がった状態（重力以外無負荷時）にて配置される。磁束発生手段（不図示）からの磁束を検出する磁気センサ５は、筐体１ａおよび１ｂの上方の所定位置に磁束を検出し易い適切な位置に配置されている。
【０００５】
図６の下方向が重力方向で、振り子体４は重力方向に一定で向きは変わらず、振り子型センサすなわち筐体１ａおよび１ｂが傾いた時（紙面垂直方向に対し）、その筐体１ａおよび１ｂの上方の所定位置に配置された磁束を検出する磁気センサ５の位置が変化し、見かけ上振り子体４が揺れたことと同様の作用となり、磁気センサ５は磁束の変化を検出し傾斜角が検知できる。このように振り子型センサが任意方向に傾いた場合、その傾きが検知できるのみならず、振り子型センサに衝撃等の力が作用した場合においても振り子体４が揺れることにより、その衝撃力などの力が判定可能である。
【０００６】
図７に示す回転軸３は、振り子体４（図７では不図示）に圧入固定され、当該回転軸３の先端部はラジアル軸受け２４により軸支されている。前記ラジアル軸受け２４は回転軸３の回転方向に平面的に形成された渦巻きバネ２２の中心部に圧入固定され、この渦巻きバネ２２はワク２１内部に埋設配置されている。バネ押さえ２５は前記渦巻きバネ２２の渦巻きバネ有効部外の外周部を押さえると同時に、中央部の凹部近傍がラジアル軸受け２４の回転軸３を挿通した側とは反対側の側面に近接して配置されている。さらに、ワク２１のフランジ近傍の返し部分にかかるように配置された止め輪２６のバネ力により、ワク２１内部に埋設されるよう弱圧固定されている。前記バネ押さえ２５には、スラスト軸受け２３が圧入固定されており、回転軸３の先端部と接触する構成である。
【特許文献１】特開２００５−８３９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来技術による振り子型センサは、回転軸３の軸受け機構として、ラジアル軸受け２４とスラスト軸受け２３が必要な構成となっている。前記各軸受けは回転軸３と接触するため、耐摩耗性に優れる人工ルビー等の部材が選択され用いられているが、高価であるため、製品のコスト面で非常に不利なものであった。
【０００８】
また、回転軸３の軸受け機構として、ラジアル軸受け２４とスラスト軸受け２３の２つの部品構成となるため、部品点数が多くなり、部品コストがアップすると共に生産工数増という問題もあった。
【０００９】
本発明は、前記問題点に鑑み、回転軸の軸受け機構の構成を改良し、部品コストの削減、生産性の向上を実現した安価な振り子型センサを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
少なくとも、筐体と、当該筐体に取り付けられた軸受けと、当該軸受けに軸支された回転軸と、当該回転軸の軸方向へ可動止めとなる止め機構と、前記回転軸に取り付けられた磁束発生手段を有する振り子体と、前記磁束発生手段からの磁束を検出する磁気センサとを備えた振り子型センサであって、前記回転軸は、前記軸受けに軸支される第一の径部と、前記軸受け側面部に当たり軸方向の可動止めとなる端部を有する第二の径部と、前記磁束発生手段を有する振り子体と圧入固定される第三の径部とからなる振り子型センサとする。
【００１１】
前記第三の径部は、前記第一の径部より太い振り子型センサとする。
【００１２】
前記回転軸の第二の径部と、前記回転軸の第三の径部とが同一径である振り子型センサとする。
【００１３】
前記軸受けは、前記回転軸の第二の径部が当たり軸方向の可動止めとなる側面部分に、前記回転軸の第二の径部が当たる方向よりみた場合に凹形状に曲率し、前記曲率形状の反対側面には軸方向の可動に対する止め機構を配置してなる振り子型センサとする。
【００１４】
前記軸受けは、前記回転軸の第二の径部が当たり軸方向の可動止めとなる側面部分に、前記回転軸の第二の径部が当たる方向よりみた場合に凸形状に曲率し、前記曲率形状の反対側面には軸方向の可動に対する止め機構を配置してなる振り子型センサとする。
【００１５】
前記回転軸の軸方向の可動に対する止め機構は、前記回転軸の先端部と接触しない構造である振り子型センサとする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、前記軸受けに軸支される第一の径部と、前記軸受け側面部に当たり軸方向の可動止めとなる端部を有する第二の径部とからなる軸受け構造により、第一の径部を軸支しラジアル方向の軸受けとなり、第二の径部の端部が前記軸受け側面部にあたる構造よりスラスト方向の軸受け作用も担うことで、高価な部材で構成しなければならない軸受け部品を１個で構成できる。よって、部品コストが削減可能となる。
【００１７】
また、第二の径部の端部があたる軸受け側面部は凹形状または凸形状とすることで、軸受けの軸摩擦抵抗を軽減するもので、該構成により軸に固定された振り子体が揺動しやすく、微小角度が検知できる高感度の振り子型センサが得られる。
【００１８】
また、前記回転軸の第二の径部と第三の径部とが同一径である構成により、回転軸加工が容易となり、部品加工時におけるコストが削減できる。
【００１９】
また、軸受けの回転軸を挿通した反対側に配置する止め機構は、軸受けを挿通した回転軸の第一の径部先端部が、これに接触しない構成としたので、軸抵抗を発生（増加）させないよう配慮された構造となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第一実施形態に係わる振り子型センサを示した側面の断面図である。筐体１ａおよび１ｂは互いが向かい合う形態で、外形状が一致するように組み立てられている。この筐体１ａおよび１ｂには軸受け機構２が搭載されており、回転軸３ａを軸支している。この回転軸３ａには磁束発生手段（不図示）が搭載された振り子体４が圧入により固定されており、振り子体４が重力により下に垂れ下がった状態（重力以外無負荷時）にて配置される。磁束発生手段（不図示）からの磁束を検出する磁気センサ５は、筐体１ａおよび１ｂの所定位置に磁束を検出しやすく適切に配置されている。
【００２２】
図１の下方向が重力方向で、振り子体４は重力方向に一定で向きは変わらず、振り子型センサすなわち筐体１ａおよび１ｂが傾いた時（紙面垂直方向に対し）、その筐体１ａおよび１ｂの所定位置に配置された磁束を検出する磁気センサ５の位置が変化し、見かけ上振り子体４が揺れたことと同様の作用となり、磁気センサ５は磁束の変化を検出し傾斜角が検知できる。このように振り子型センサが任意方向に傾いた場合、その傾きが検知できるのみならず、振り子型センサに衝撃等の力が作用した場合においても振り子体４が揺れることにより、その衝撃力などの力が判定可能である。
【００２３】
図２は、本発明の第一実施形態に係わる振り子型センサで使用する軸受け機構の側面断面図で、図３は、図２に示す本発明の振り子型センサで使用する回転軸の部分拡大図である。振り子体４に第三の径部３１が圧入固定された回転軸３ａの第一の径部３３はラジアル軸受け２４により軸支され、ラジアル軸受け２４は回転軸３ａの回転方向に平面的に形成された渦巻きバネ２２の中心部に圧入固定され、この渦巻きバネ２２はワク２１内部に埋設配置されている。
【００２４】
止め機構２７は前記渦巻きバネ２２の渦巻きバネ有効部外の外周部を押さえると同時に、中央部の凹部近傍が軸受け２４の回転軸３ａを挿通した側とは反対側の側面に近接して配置されている。前記回転軸３ａの第一の径部３３は、前記止め機構２７の凹部内に配置される構造であるが、前記止め機構２７とは接触しない構成である。さらに、止め機構２７はワク２１のフランジ近傍の返し部分にかかるように配置された止め輪２６のバネ力により、ワク２１内部に埋設されるよう弱圧固定されている。
【００２５】
ここで、回転軸３ａの第一の径部３３はラジアル軸受け２４により軸支されると同時に、第二の径部３２の端部（第一の径部３３との境目）がラジアル軸受け２４の曲率した凹部に近接配置して、スラスト方向のずれに対して可動止めとなっている。これは、回転軸３ａからラジアル軸受け２４方向にスラスト方向の力が加わった場合、第二の径部３２の端部がラジアル軸受け２４の曲率した凹部にあたり、ラジアル軸受け２４の曲率した凹部の反対面が止め機構２７にあたるよう近接配置されていることで成立する。このような軸受け機構２によりラジアル軸受け２４にスラスト軸受けの機能も追加したことで、別体、別部品のスラスト軸受が不用で部品点数を減らすことが可能となり低コスト化が可能となる。
【００２６】
図４は、本発明の第二実施形態に係わる振り子型センサで使用する軸受け機構の側面断面図で、図５は、図４に示す本発明の振り子型センサで使用する回転軸の部分拡大図である。回転軸３ｂは、第一の径部３３と、同外径の第二の径部と第三の径部とからなる（以下同外径であるため第二の径部３５と称する）。振り子体４に第二の径部３５が圧入固定された回転軸３ｂの第一の径部３３はラジアル軸受け２８により軸支され、ラジアル軸受け２８は回転軸３ｂの回転方向に平面的に形成された渦巻きバネ２２の中心部に圧入固定され、この渦巻きバネ２２はワク２１内部に埋設配置されている。
【００２７】
止め機構２７は前記渦巻きバネ２２の渦巻きバネ有効部外の外周部を押さえると同時に、中央部の凹部近傍が軸受け２８の回転軸３ｂを挿通した側とは反対側の側面に近接して配置されている。さらに、止め機構２７はワク２１のフランジ近傍の返し部分にかかるように配置された止め輪２６のバネ力により、ワク２１内部に埋設されるよう弱圧固定されている。
【００２８】
ここで、回転軸３ｂの第一の径部３３はラジアル軸受け２８により軸支されると同時に、第二の径部３５の端部（第一の径部３３との境目）がラジアル軸受け２８の曲率した凸部に近接配置して、スラスト方向のずれに対して可動止めとなっている。これは、回転軸３ｂからラジアル軸受け２８方向にスラスト方向の力が加わった場合、第二の径部３５の端部がラジアル軸受け２８の曲率した凸部にあたり、ラジアル軸受け２８の曲率した凸部の反対面が止め機構２７にあたるよう近接配置されていることで成立する。このような軸受け機構２によりラジアル軸受け２８にスラスト軸受けの機能も追加したことで、スラスト軸受が不用で部品点数を減らすことが可能となり低コスト化が可能となる。
【００２９】
図２において、第二の径部３２の端部がラジアル軸受け２４の曲率した凹部に近接配置して、スラスト方向のずれに対して可動止めとなることより、摩擦抵抗からすると軸受け抵抗と前記スラスト方向のずれに対して可動止めとなり接触する場合の抵抗を考慮する必要があり、曲率した凹部に端部が接触する場合、面あたりせず端部のエッジのみですみ、摩擦抵抗が軽減できる。同様に、図４において、第二の径部３５の端部がラジアル軸受け２８の曲率した凸部にあたる場合においても摩擦抵抗は面あたりより軽減できる。また、止め機構２７中央部が凹形状にえぐれているのは、回転軸３ａおよび３ｂの第一の径部３３の先端部が接触して摩擦抵抗を発生させないためである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の振り子型センサを示した側面の断面図。（実施例１）
【図２】本発明の振り子型センサで使用する軸受け機構の側面断面図。（実施例１）
【図３】本発明の振り子型センサで使用する回転軸の部分拡大図。（実施例１）
【図４】本発明の振り子型センサで使用する軸受け機構の側面断面図。（実施例２）
【図５】本発明の振り子型センサで使用する回転軸の部分拡大図。（実施例２）
【図６】従来技術による振り子型センサの側面断面図。
【図７】従来技術による振り子型センサの軸受け機構の側面断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１ａ  筐体
１ｂ  筐体
２    軸受け機構
３    回転軸
３ａ  回転軸
３ｂ  回転軸
４    振り子体
５    磁気センサ
２１  ワク
２２  渦巻きバネ
２３  スラスト軸受け
２４  ラジアル軸受け
２５  バネ押さえ
２６  止め輪
２７  止め機構
２８  ラジアル軸受け
３１  第三の径部
３２  第二の径部
３３  第一の径部
３５  第二の径部と第三の径部が同径である部分
【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】
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