(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振り子とこの振り子を内包するケースとを有してなる角度検出用の傾斜スイッチにおいて、
上記振り子は、ケースの上部から導線により吊り下げられ、全方向に揺動可能となっており、
上記導線は、振り子の上部に設けられた孔を貫通して振り子の内部に挿通され、振り子の下部に接続されており、
上記振り子をケース内に吊るすための保持部と振り子の上部との間にはゴム等からなるダンピング部材が介在し、
上記振り子とケースは導体で形成され、
上記振り子とケースとが電気的接点を形成し、
上記振り子が内包されたケースの内部は気密構造になっていて液体が封入されていることを特徴とする傾斜スイッチ。
【請求項２】
前記ケースの内面は、テーパ状、曲線状又は階段状に形成され、導線の長さを調整することにより、振り子とケースとの接触位置を調整可能であることを特徴とする請求項１記載の傾斜スイッチ。
【請求項３】
前記振り子とケースとの接触部分は、一方がナイフエッジ状の突端で、他方が面状となっていることを特徴とする請求項１記載の傾斜スイッチ。
【請求項４】
前記振り子とケースとの接触部分は、金、ロジウム等の腐食耐性の強い合金のメッキ層からなることを特徴とする請求項１記載の傾斜スイッチ。
【請求項５】
振り子の上端部形状とこれに対向する保持部の形状は、互いに補完的な形状となっていて、振り子の上端部と上記保持部は、一方が他方に隙間をおいて進入していることを特徴とする請求項１記載の傾斜スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば建築作業時や部屋の間仕切りなどを行う際に基準線を投射する墨出し器等の角度検出に用いることができる傾斜スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の傾斜スイッチについて、墨出し器に用いられるものを例に挙げて説明する。墨出し器とは、建築作業時や部屋の間仕切りなどを行う際、投射器より天井から壁面にかけて通り芯あるいは「たち」と呼ばれる基準線、または壁面に「ろく」と呼ばれる基準線を投射する装置をいう。
一般の墨出し器には、傾斜センサや傾斜スイッチは設けられておらず、気泡管のみが実装されており、使用者は気泡管内の泡の状態を目視しながら、墨出し器の姿勢を修正していた。
しかし、気泡管による墨出し器の角度調整は、気泡管内の泡の状態を使用者による目視確認のみで行っているため、僅かな傾きを判断することは難しく、使用者のミスにより、出射されるビームが水平又は垂直でないにもかかわらず、水平又は垂直ラインが得られていると勘違いをして作業を行ってしまうおそれがあった。
【０００３】
また、反射型光電センサ・フォトインタラプタ等の光学素子を用い、墨出し器が傾くと半導体レーザ（以下、「ＬＤ」という）からのレーザ光が遮断されるようにし、レーザ光の点灯、消灯を検知することにより傾きを判断する傾斜センサが知られている。
しかし、光電素子を用いた傾き検出では、光電素子を発光させるための消費電力の増加により、墨出し器全体の電池寿命を短くしてしまうといった問題があった。
【０００４】
また、電解水と気泡を用いた気泡管形状の傾斜センサが知られている。これは、気泡の位置によって電極間のインピーダンスの出力データが変動するため、この値に基づいて墨出し器の姿勢を割り出し、ＬＤの点灯、消灯や姿勢の自動補正を行うものである。
しかし、電解水と気泡を用いた気泡管形状の傾斜センサを使用した場合、傾斜センサそのものが特殊の材料、例えば白金電極等を使用することとなり、しかも、製造も難しく、非常に高価となり、大量生産には不向きであるといった問題があった。また、傾斜センサの出力を処理する電子回路自体も複雑になってしまい、コストアップの原因となっていた。
【０００５】
また、墨出し器以外の例えば石油ストーブに使用される傾斜センサとしては、金属ボール等が使用された転倒センサが知られている。かかる金属ボールを使用した傾斜スイッチでは、金属ボールの転がり抵抗や面接触による接触抵抗の増大が無視できないため、検出角度の精度は５度以上となりかなり粗い角度検出しかできないといった問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたもので、簡単な構造で精度も高く、十分耐久性のある、小型で安価な傾斜スイッチを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１記載の発明は、振り子とこの振り子を内包するケースとを有してなる角度検出用の傾斜スイッチにおいて、上記振り子は、ケースの上部から導線により吊り下げられ、全方向に揺動可能となっており、上記導線は、振り子の上部に設けられた孔を貫通して振り子の内部に挿通され、振り子の下部に接続されており、上記振り子をケース内に吊るすための保持部と振り子の上部との間にはゴム等からなるダンピング部材が介在し、上記振り子とケースは導体で形成され、上記振り子とケースとが電気的接点を形成し、上記振り子が内包されたケースの内部は気密構造になっていて液体が封入されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の傾斜スイッチにおいて、ケースの内面は、テーパ状、曲線状又は階段状に形成され、導線の長さを調整することにより、振り子とケースとの接触位置を調整可能であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の傾斜スイッチにおいて、振り子とケースとの接触部分は、一方がナイフエッジ状の突端で、他方が面状となっていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の傾斜スイッチにおいて、振り子とケースとの接触部分は、金、ロジウム等の腐食耐性の強い合金のメッキ層からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の傾斜スイッチにおいて、振り子の上端部形状とこれに対向する保持部の形状は、互いに補完的な形状となっていて、振り子の上端部と上記保持部は、一方が他方に隙間をおいて進入していることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる傾斜スイッチの実施の形態について説明する。
図１は、本発明にかかる傾斜スイッチ１の一例を示す断面図である。本実施の形態に係る傾斜スイッチ１は、主に筒状のケース２と、このケース２に内包された振り子３とにより構成されている。筒状のケース２の上部中央には、導線４を挿入することができる孔９が設けられ、この孔９により導線４の保持部６が形成されている。
【００１５】
ケース２の上面には、硬化型シリコン等により形成されたカバー１７が取り付けられ、カバー１７の中央部には導線４を挿入することができる孔２０が形成されている。孔２０内のケース２側には、導線４をケース２内に挿入しやすくするためのカシメ管１８と緩衝用のカートリッジ用ダンパー１９が嵌入されている。
【００１６】
ケース２の内部に配置された振り子３は、釣り鐘状の導体により形成され、上部中央には導線４を挿入することができるように孔１４が設けられている。導線４の一端は図示しない回路に接続され、導線４の他端はカバー１７の孔２０を貫通し、ケース２の孔９を貫通し、振り子３の上部に設けられた孔１４を貫通し、振り子３の内部に挿通されている。振り子３の下方にはアンカーストッパー１６が止めビス１５により取り付けられ、このアンカーストッパー１６に導線４の他端が接続されている。このような構成により、振り子３は３６０度全方向に揺動可能となるように導線４によりケース２内に吊るされている。
【００１７】
ケース２の底面２１には鍔部２２が形成され、この鍔部２２にネジ孔２３が設けられ、このネジ孔２３と角度検出対象物に設けられたネジ孔とを重ね、ネジ２４により螺合させて傾斜スイッチ１を角度検出対象物に取り付ける。なお、ネジ２４は図示しない回路に接続されている。
【００１８】
ケース２は上下に分割可能となっており、少なくともケース２の下部５は導体により形成され、振り子３とケース下部５は一対の接点となりスイッチを構成している。なお、ケース２の上部２５に設けられた保持部６は、振り子３とケース２との絶縁を確実にするため、モールド樹脂等の絶縁材料により形成されている。
【００１９】
振り子３の下端部には、ナイフエッジ状の円錐状突端７が形成され、この突端７と接触可能なケース下部５の内面も円筒状に形成されているので、振り子３の回りは３６０度全方向でケース２と接触することが可能となっている。ケース２がある一定以上傾くと、振り子３は鉛直方向を向いているため、振り子３の突端７とケース下部５の内面が接触し、図示しない回路、導線４、振り子３、ケース２、ネジ２４が導通しスイッチがオンされるようになっている。
【００２０】
なお、図１に示す実施の形態では、振り子３側にナイフエッジ状の突端が設けられ、ケース下部５側に面が設けられているが、これとは逆に図２に示すように、ケース下部５側にナイフエッジ状の突端７を設け、振り子３側を面としても同様に傾斜スイッチとしての効果が得られる。この場合、振り子３の下部外面をテーパ状にし、導線４の長さを調節して振り子３を上下に移動させることで、スイッチがオンとなる角度、すなわち、検出角度を連続的に調整することができる。
【００２１】
このような構成とすることで、本発明によれば、ナイフエッジ状の突端と面との接触により角度を検出するようにしているため接触は高感度で行われ、角度検出の精度は１度以下という高い精度が得られる。
【００２２】
なお、振り子３を吊すための導線の材料は、電気的に低抵抗で、しかも屈曲や引っ張りに対しても十分な強度が必要であるとともに、振り子３の動作を損なわないように十分しなやかである必要がある。具体的な材料としては、例えばヘッドフォン等に用いられているように、芯材としてタングステンを使用したテフロン芯材入りの銅リッツ線や、ロボットアーム等の摺動部に使用される銅−銀合金線等を用いるとよい。
【００２３】
図１に示す実施の形態では、保持部６と振り子３の上部との間の導線４が露出されている部分に、ブチルゴム、ネオプレンゴム等からなるダンピング部材２６が介在されている。このダンピング部材２６により導線４に加えられる衝撃が緩和され、また導線４を補強するとともに金属疲労を抑え、断線を防止することができる。
なお、上記ダンピング部材２６はゴム等に限られず、ダンピング効果のある部材、例えばシリコン等に適宜設計変更可能である。
【００２４】
上記のような構成とすることで、本願発明にかかる傾斜スイッチは、単純なスイッチとして機能するため、専用の電子回路や素子、電気的調整を全く必要としないため、極めて安定的に動作し、製造コストも十分に下げることができる。
【００２５】
次に、本発明にかかる傾斜スイッチの各種変形例について説明する。図３に示すようにケース下部５の内面をテーパ状にし、振り子３を吊るしている導線４の長さを変え、上下方向に移動させることにより、振り子３とケース２との接触位置を調整可能として、検出角度調整を行うようにしてもよい。また、ケース２の上部２５と下部５との接合部を互いに螺合可能なネジ構造とし、上部２５又は下部５を回転させることにより、ケース下部５の内面に設けられたテーパ部２９を上下に移動させ、振り子３とケース２の内面との接触位置を変え、検出角度を調整可能としてもよい。
【００２６】
また、ケース下部５の内面を曲線状にしてもよく、あるいは図５に示すようケース下部５の内面を階段状にし、導線４の長さを調整することにより、例えば３度傾いた場合は段部１１に接触し、４度傾いたときは段部１２に接触し、５度傾いた場合は段部１３に接触するというようにして検出角度の調整あるいは角度検出を可能としてもよい。
【００２７】
また、図２又は図５に示すように、ケース２の上面中央に、ネジ孔２７を設け、このネジ孔２７に螺合可能な雄ネジ部を有する導線４の長さ調整手段２８を設け、ネジ孔２７に調整手段２８を螺合させ、この調整手段２８を回転させて上下に移動させることにより、導線４を上下に移動させ、振り子３とケース２との接触位置を調整可能としてもよい。
【００２８】
このように本願発明にかかる傾斜スイッチは、角度検出の精度がよく、角度の設定が自在であるため、墨出し器だけではなく一般的な傾斜スイッチを必要とする装置にも適用可能である。
【００２９】
なお、振り子３とケース２との接触する部分には、お互いの接触抵抗を安定的に小さくするため、それぞれ金メッキやロジウムメッキ等の処理を施してもよい。また、図４に示すように、金メッキ等を施したワイヤー３０をケース下部５の内面に沿って円状に設け、このワイヤー３０を図示しない回路に接続して、振り子３とワイヤー３０との接点スイッチとしてもよい。
【００３０】
また、図８に示すように、振り子３を吊す導線４の金属疲労による断線を防止するため、振り子３の上端部形状とこれに対向する保持部６の形状を、互いに補完的な形状としてもよい。すなわち、振り子３の上端部を凸部とし、これに対向する保持部６に凹部を形成し、一定の比較的微小な隙間をおいて振り子３の凸部が保持部６の凹部に進入した形状とする。このような形状とすることで、振り子３を吊す導線４の露出する部分を極力少なくすることができ、ダンピング部材を設けることなく、導線４の断線を防止することができる。この場合、保持部６に設けられた
孔９の内径と、振り子３に設けられた孔１４の内径を、導線４の外径よりも少し大きくし、導線４と孔９又は孔１４との間に隙間を設けることで、導線４にかかる力を緩和することができる。
【００３１】
なお、振り子３の上端部と保持部６は、一方が他方に隙間をおいて進入していればよく、図８とは逆に保持部が振り子の上端部に隙間をおいて進入した形状としてもよい。また、導線４の長さ調整手段２８の内部で導線４をネジ３５に巻くことで、導線４を確実に長さ調整手段２８に固定することができ、振り子３の位置調整の高精度化を図ることができる。
【００３２】
また、ケース２内部の振り子３の突端７とケース下部５の内面が形成する接触部分には、外気からのゴミ、湿気、腐食性ガス等によって汚損や腐食が発生しやすく、接触抵抗が増大するおそれがあるので、ケース２の内部は、外気から遮断されるように気密構造とするとよい。例えば、図１に示すようにケース上部２５とケース下部５との接合部にＯリング８又はシリコン等のシーリング材を介在させてシールする。また、ケース上部２５の導線４が挿入される孔９もシーリング材によりシールするとよい。
【００３３】
また、傾斜スイッチ１を小型化すると振り子３は小刻みに振動しやすくなり、導線４の断線が生じやすくなるため、ケース２内に液体を封入し、振り子３の振動速度を液体による抵抗により減少させるようにしてもよい。このように、ケース２内に液体を封入することで傾斜スイッチの寿命を延ばし、また傾斜スイッチの超小型化を図ることもできる。
【００３４】
また、図６に示すように、同形状の振り子３１、３２を２つ上下に並べ、それぞれの振り子を別々の導線４１、４２で吊り下げ、浅い角度検出には下側の振り子３２を用い、深い角度検出には上側の振り子３１を用いることにより、２段階スイッチを構成することもできる。
【００３５】
さらに、図７に示すように、大型の振り子３３内に小型の振り子３４を配置し、それぞれの振り子を別々の導線４３、４４で吊り下げ、浅い角度検出には外側の振り子３３を用い、深い角度検出には内側の振り子３４を用いることにより、２段階スイッチを構成してもよい。なお、深い角度検出時は、振り子３３を介して振り子３４がケース下部５と導通する。
【００３６】
本発明にかかる傾斜スイッチが一定以上の傾斜を検出して振り子とケースとが電気的に導通した時は、音、光等によって適宜アラームを発するようにしてもよいし、例えば、レーザー墨出し器の場合は、レーザー光源をオフさせ、石油ストーブ等においては火を消すなど、適用対象に応じた適宜の動作を行わせることができる。
【００３７】
請求項１記載の発明によれば、振り子とこの振り子を内包するケースとを有してなる角度検出用の傾斜スイッチにおいて、上記振り子は、ケースの上部から導線により吊り下げられ、全方向に揺動可能となっており、上記導線は、振り子の上部に設けられた孔を貫通して振り子の内部に挿通され、振り子の下部に接続されており、上記振り子をケース内に吊るすための保持部と振り子の上部との間にはゴム等からなるダンピング部材が介在し、上記振り子とケースは導体で形成され、上記振り子とケースとが電気的接点を形成し、上記振り子が内包されたケースの内部は気密構造になっていて液体が封入されているため、簡単な構造で、十分耐久性のある、小型で安価な傾斜スイッチが得られ、従来の気泡管と同等のスペースとコストで高い精度特性が得られる。
また、振り子が内封されたケースの内部は気密構造になっていて液体が封入されているため、ケース外部からゴミ、湿気、腐食性ガス等が浸入することがなく、ケース内面や振り子の汚損や腐食を防止することができる。
また、振り子をケース内に吊るすための保持部と振り子の上部との間にはゴム等からなるダンピング部材が介在しているため、振り子を吊るしている導線の金属疲労による断線を防止することができる。
【００３８】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の傾斜スイッチにおいて、ケースの内面は、テーパ状、曲線状又は階段状に形成され、導線の長さを調整することにより、振り子とケースとの接触位置を調整可能であるため、角度検出の精度がよく、しかも、検出角度の設定が自在であるため、種々の機器の傾斜スイッチとして用いることができる。
【００３９】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の傾斜スイッチにおいて、振り子とケースとの接触部分は、一方がナイフエッジ状の突端で、他方が面状となっているため、接触は高感度で行われ、角度検出の精度は１度以下という高い精度の傾斜スイッチが得られる。
【００４０】
請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の傾斜スイッチにおいて、振り子とケースとの接触部分は、金、ロジウム等の腐食耐性の強い合金のメッキ層からなるため、お互いの接触抵抗を安定的に小さくすることができ、精度の高い傾斜スイッチを得ることができる。
【００４３】
請求項５記載の発明によれば、請求項１記載の傾斜スイッチにおいて、振り子の上端部形状とこれに対向する保持部の形状は、互いに補完的な形状となっていて、振り子の上端部と上記保持部は、一方が他方に隙間をおいて進入しているため、振り子を吊るす導線の露出する部分を極力少なくすることができ、振り子を吊るす導線の金属疲労による断線を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる傾斜スイッチの実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明にかかる傾斜スイッチの別の実施の形態を示す断面図である。
【図３】本発明にかかる傾斜スイッチのさらに別の実施の形態を示す断面図である。
【図４】本発明にかかる傾斜スイッチのさらに別の実施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明にかかる傾斜スイッチのさらに別の実施の形態を示す断面図である。
【図６】本発明にかかる傾斜スイッチのさらに別の実施の形態を示す断面図である。
【図７】本発明にかかる傾斜スイッチのさらに別の実施の形態を示す断面図である。
【図８】本発明にかかる傾斜スイッチのさらに別の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１    傾斜スイッチ
２    ケース
３    振り子
４    導線
【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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【図８】
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