JPS63201519A - センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、加速度や傾斜度等を検出するためのセンサ
に関するものである。

（従来の技術） 加速度や傾斜度等を検出するためのセンサとしては、例
えば、実開昭６１−３８５６５号公報に開示されたもの
が本出願人により開発されている。

このセンサは次のような構造をなしている。ケーシング
の内部には円柱状の収納空間が形成され、この収納空間
には中空円筒状の磁性剛体が摺動自在に収納されている
。又、ケーシングの外側には、上記磁性剛体を所定の基
準位置（収納空間の長手方向における中央）に引き付け
るための永久磁石（磁界発生部材）と、上記基準位置か
らの磁性剛体の変位を検出するための差動トランス（検
出部材）とが配置されている。

上記センサが被測定対象に設置されて、例えば傾斜度セ
ンサとして使用される場合の原理は以下の通りである．
被測定対象が傾斜した際に、磁性剛体が重力により永久
磁石の磁力に抗して基準位置から傾斜方向に沿って下方
に移動する。この磁性剛体の変位を差動トランスの出力
として検出することにより被測定対象の傾斜度が検出さ
れる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記センサにおいては、磁性剛体が中空
円筒状であって磁性材の絶対量が少ないため、発生磁束
数が少なく、小さな差動出力しか得られなかった。その
結果、検出精度が悪かった。

又、磁性材の絶対量が少ないので永久磁石による引き付
は力も小さく、検出範囲が狭められていた。

（問題点を解決するための手段） この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
、その要旨は、ケーシングと、このケーシングの内部に
形成された円柱状の収納空間と、この収納空間に移動自
在に収納された磁性体と、この磁性体を基準位置に引き
付けるための磁界発生部材と、上記磁性体の上記基準位
置からの変位に伴う電気的又は磁気的な変化量を検出す
る検出部材とを具備するセンサにおいて、上記磁性体が
略円柱状の磁性剛体で形成されており、上記収納空間の
輪郭を形成するケーシングの内面と上記磁性剛体との径
方向の隙間に潤滑液が配置されていることを特徴とする
センサにある。

（作用） 磁性体を略円柱状の磁性剛体としたので含有磁性材の絶
対量が増加し、大きな検出出力を得ることができる。そ
の結果、検出精度が向上する。更に、含有磁性材の絶対
量が増加することにより磁界発生部材による引き付は力
も増大するので、検出範囲も広がる。

又、ケーシングの内面と上記磁性剛体との間に潤滑液を
配置したことによって、ケーシングと磁性剛体を直接接
触させた場合よりも摩擦抵抗が減り、磁性剛体が移動し
易くなるため応答性が向上する。更に、磁性剛体により
二分された収納空間の各部位が潤滑液によって実質的に
互いに隔離されているため、グンパ効果が働く。したが
って、被測定対象に振動が加わった場合にも、磁性剛体
とケーシングとの相対移動がなくなり、振動に基づく検
出誤差がなくなる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図の図面に基づいて説
明する。

図面において符号１はセンサであり、この実施例におい
ては傾斜度センサとして使用されるものである。

センサ１は、筒部２０と閉塞端部２１ａ、２１ｂからな
るケーシング２を有し、ケーシング２の内部には軸方向
に沿って円柱状の収納空間３が形成されている。

上記収納空間３には、円柱状の磁性剛体４が移動自在に
収納されている。磁性剛体４は中央部を大径部４１とさ
れ、大径部４１の軸方向両端を小径部４２とされている
。この各小径部４２には、それぞれ一対のリング状の永
久磁石５ａ、５ｂが軸方向に若干の隙間６を有して嵌め
られている。永久磁石５　ａ、　５　ｂは径方向に磁場
勾配を有しており、永久磁石５ａは内側がＮ極、外側が
Ｓ極になっており、永久磁石５ｂは内側がＳ極、外側が
Ｎ極になっている。更に、上記各永久磁石５　ａ、　５
　ｂの径方向外側及び隙間６には潤滑液としての磁性流
体７が永久磁石５　ａ、　Ｓ　ｂによって磁着されてい
る。

二の磁性流体７はリング状をなし、収納空間３の輪郭を
なすケーシング２の内面２ａと接触している。

尚、上記磁性流体７は、強磁性体の微粒子を溶媒中に分
散させたコロイド状の液体であり、磁場を作用させても
強磁性体微粒子の沈澱や凝集が起こらず、見掛は主液体
自身が磁性を有するように振舞うものである。

上記ケーシング２の筒部２０の外側には、円筒状のボビ
ン８に巻き付けられた二つのトランス９゜９（検出部材
）が固定されている。これらトランス９．９の境は収納
空間３の軸方向の中央（基準位置）に位置している。各
トランス９は外側の一次コイル９ａと内側の二次コイル
９ｂにより構成されている。

上記トランス９の外側には、円筒状の永久磁石１０（磁
界発生部材）が配置されている。永久磁石１０の中央は
上記両トランス９，９の境に位置している。

上記ケーシング２、トランス９、永久磁石１０は図示し
ないハウジング内に収納固定されている。

又、トランス９は、交流定電圧発生回路や信号処理回路
等を備えたフントロールユニット（図示しない）に電気
的に接続されるようになっている。

上記各トランス９の一次コイル９ａは上記コントロール
ユニットの交流定電圧発生回路に接続され、両二次コイ
ル９ｂの差動出力が上記信号処理回路で検出され、更に
、コントロールユニツ）にｔ気的に接続された表示器（
図示しない）において、傾斜度としてデジタル表示する
ようになっている。

尚、上記ケーシング２とボビン８は非磁性材料で形成さ
れ、ハウジングは軟磁性材料で形成されている。

上述構成のセンサ１を被測定対象に取り付けて、被測定
対象の傾斜度を検出する場合について説明する。

被測定対象が水平姿勢を維持している場合には、磁性剛
体４は永久磁石１０の磁力によって引き付けられ、トラ
ンス９，９の境である基準位置に静止する。したがって
、両トランス９の二次コイル９ｂの差動出力はゼロとな
り、フントロールユニットの信号処理回路では、上記差
動出力をデジタル信号に変換して表示器へ送り、この表
示器でゼロ値をデジタル表示する。

被測定対象が第１図において左右いずれかに傾斜した場
合には、磁性剛体４が重力により傾斜に沿って下方へ移
動し、重力と磁力が平衡する位置で静止する。即ち、磁
性剛体４に作用する重力による力のうち収納空間３の軸
方向分力と、磁性剛体４と永久磁石１０の間に作用する
磁力のうち収納空間３の軸方向分力とが平衡する位置で
磁性剛体４は静止する。

上記磁性剛体４が移動する時に、磁性流体７は常に永久
磁石５　ａ、　５　ｂに磁着され、磁性剛体４とケーシ
ング２の内面２ａとの間に常に介在しているので、磁性
剛体４がケーシング２の内面２ａに直接接触せず、磁性
流体７が潤滑剤として機能する。したがって、磁性剛体
４は小さな摩擦抵抗でスムースに移動することがで島る
。

又、磁性剛体４とケーシング２の内面２ａとの径方向の
隙間に磁性流体７が介在しているので、収納空間３はこ
れら磁性剛体４と磁性流体７により実質的に部分されて
互いに隔離される。その結果、磁性剛体４にダンパが働
ぎ、被測定対象に振動が加わってもいても、磁性剛体４
とケーシング２との相対移動がなくなり、振動に基づく
検出誤差が生ずることはない。

上記磁性剛体４の変位によって各トランス９における磁
束が変化する。その場合に、磁性剛体４が中実の円柱状
をなしていて含有する磁性材の絶対量が多いので、磁束
の変化量が極めて大きい。

この磁束の変化によってトランス９のインダクタンスが
大きく変化し、二次コイル９　ｂ、　９　ｂ間に大きな
差動出力を生ずる。この差動出力を表示器において傾斜
度としてプラス値又はマイナス値でデジタル表示する。

このように、大きな差動出力が得られるので、センサ１
の検出精度が向上する。

又、磁性剛体４は磁性材の絶対量が多いこと、及び、円
柱状をなしていて永久磁石ｌＯとの間に形成される磁路
が短いことによって、永久磁石１Ｏによる磁性剛体４を
引き付ける力が増大するので、センサ１の検出範囲を広
げることがでｂる。

更に、磁性剛体４の軸方向に直交する断面は、全長に互
ってほとんど変化のない略同径の円形をなしているので
、磁性剛体４の変位と差動出力との相関関係を直線に近
づけるすることができる。

これにより、差動出力を表示器に表示するための信号処
理が簡略化される。

上記センサ１は傾斜度検出用に限らず、加速度検出用と
しても使用可能であり、その場合には、磁性剛体４は加
速方向と逆方向へ慣性力を受けて転勤する。

第２図、第３図は他の実施例を示すものであり、上記第
一実施例と異なる点について以下に説明し、第一実施例
と同一態様部分については同一符号を付し説明を省略す
る。この実施例のセンサ１′のケーシング２′は絶縁材
で形成されている。このケーシング２′の外側にはトラ
ンス９，９の代わりに、ケーシング２′を挾んで対向す
る各一対の半円筒状の電極板９１．９２により構成され
たコンデンサ９’　、９’が配置されている。このコン
デンサ９’　、９’は軸方向に若干の隙間を有して並設
されており、この隙間の中央は基準位置（ケーシング２
′の軸方向中央）に位置している。

上記センサ１′の場合には、磁性剛体４の移動によって
誘電率が変化し、その結果、コンデンサ９’　、９’の
静電容量が変化する。この静電容量の変化に基づいて被
測定対象の傾斜度等を検出するようになっている。

この発明は上記実施例に制約されず種々の態様が可能で
ある。

例えば、磁性剛体の外周面には若干の凹凸を設けてもよ
く、ダンパ効果による振動吸収特性を調節するために磁
性剛体に軸方向に延びるオリフィスを設けてもよい。

又、磁界発生部材として可変の電磁コイルを用い、イン
ダクタンスの変化あるいは静電容量の変化に基づく出力
信号をこの電磁コイルにフィードバックさせて、磁性剛
体が常に基準位置に位置するように上記電磁フィルの供
給電圧を制御し、この供給電圧を検出することによって
傾斜度や加速度を検出するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、磁性体を略円
柱状の磁性剛体としたことにより、検出精度が向上し、
検出範囲が広がる。

又、上記磁性剛体とケーシングの内面との径方向の隙間
に潤滑液を配置したことにより、磁性剛体が移動し易く
なり、振動に基づく検出誤差がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のセンサの断面図を示すも
のであり、第２図は他の実施例のセンサの断面図、第３
図は第２図■−■断面図である。 １・・・センサ、　　２・・・ケーシング、２ａ・・・
ケーシングの内面、　　３・・・収納空間、４・・・磁
性剛体、　７・・・潤滑液（磁性流体）、９．９′・・
・検出部材、　　１０・・・磁界発生部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケーシングと、このケーシングの内部に形成され
   た円柱状の収納空間と、この収納空間に移動自在に収納
   された磁性体と、この磁性体を基準位置に引き付けるた
   めの磁界発生部材と、上記磁性体の上記基準位置からの
   変位に伴う電気的又は磁気的な変化量を検出する検出部
   材とを具備するセンサにおいて、上記磁性体が略円柱状
   の磁性剛体で形成されており、上記収納空間の輪郭を形
   成するケーシングの内面と上記磁性剛体との径方向の隙
   間に潤滑液が配置されていることを特徴とするセンサ。
2. （２）上記潤滑液が磁性流体であることを特徴とする上
   記特許請求の範囲第１項記載のセンサ。