CN110346595A - 旋转螺线管的切换速度检测装置 - Google Patents

Abstract

提供旋转螺线管的切换速度检测装置，能够提高旋转螺线管的多功能性和多样性，提高通用性和发展性。在构成检测旋转螺线管(M)的切换速度(Rv)的切换速度检测装置时，切换速度检测装置具有：模拟类型的霍尔元件(8)，配设于壳体部(5)的内表面(5i)的磁铁转子部2的转动范围(Zr)的中间位置(Xs)，输出电压(Ve)对应于磁铁部(3)的位置而发生变化；速度检测处理部(9)，检测磁铁转子部(2)向正向(Fp)或反向(Fn)移位时的转动范围(Zr)中的移位时间(Tm)，计算旋转螺线管M的切换速度(Rv)，旋转螺线管(M)具有：磁铁转子部(2)，将磁铁部(3)固定于轴(4)；壳体部(5)，将轴(4)支承在规定的转动范围(Zr)内；定子部(6)，安装于该壳体部(5)的内部。

Description

旋转螺线管的切换速度检测装置

技术领域

本发明涉及由与磁铁部的移位对应地输出发生变化的霍尔元件检测旋转螺线管的切换速度的旋转螺线管的切换速度检测装置。

背景技术

以往，已知的旋转螺线管具有：磁铁转子部，其将磁铁固定于轴；壳体，其将轴支承成能够在规定的转动范围内移位；以及定子部，其安装在该壳体的内部，利用通过线圈的通电控制而产生的磁极使磁铁转子部沿转动范围的正向或反向移位。并且，还公知有使得由附设在旋转螺线管上的规定的位置检测装置检测磁铁转子部的转动位置(转动角度)并控制该磁铁转子部的转动移位等的旋转螺线管，这样的位置检测装置被专利文献1公开。

该文献1公开的旋转螺线管的位置检测装置的目的在于削减成本、配置空间和组装工时，具体而言，在磁路部件上卷绕线圈，该线圈的两端的各磁极夹着转子对置，并且，转子的磁铁被固定安装在磁性部件上而形成，被支承成旋转自如，并与被驱动轴连结。此外，构成为在各磁极间的气隙处配置有霍尔元件以检测磁场的强弱，根据该霍尔元件的电动势和线圈中流过的电流计算转子的转动角。

专利文献1：日本特开平8-275460号公报

发明内容

但是，上述的现有的旋转螺线管的位置检测装置存在如下的问题。

第一，上述的位置检测装置利用霍尔元件，构成为将该霍尔元件内置于旋转螺线管中，因此，具有无需在旋转螺线管的外部设置另外的位置检测装置的优点，但作为霍尔元件的功能，限于检测转子的移位时的转动位置(转动角)的功能，而不具有更多的功能。另一方面，根据旋转螺线管的用途，有时切换速度变得重要，在该情况下，切换速度成为重要的技术要件，但在现有的位置检测装置的情况下，未设想切换速度的检测，基于能够提高旋转螺线管的多功能性和多样性观点，无法说一定是充分的。

第二，由于以将霍尔元件配设于气隙中的安装构造为前提，所以使用存在气隙的磁路部件的构造为必须的条件。因此，难以应用于具有除此以外的构造的旋转螺线管。其结果，限于能够附设位置检测装置的特定的旋转螺线管的类型等，用途被限定，通用性和发展性存在困难。

本发明的目的在于提供解决了这样的背景技术中存在的课题的旋转螺线管的切换速度检测装置。

为了解决上述课题，本发明的旋转螺线管M的切换速度检测装置1的特征在于，在构成检测旋转螺线管M的切换速度Rv的切换速度检测装置时，该切换速度检测装置构成为具有：模拟类型的霍尔元件8，其配设于壳体部5的内表面5i的磁铁转子部2的转动范围Zr的中间位置Xs，并且输出电压Ve对应于磁铁部3的位置而发生变化；以及速度检测处理部9，其检测磁铁转子部2向正向Fp或反向Fn移位时的转动范围Zr内的移位时间Tm，计算旋转螺线管M的切换速度Rv，该旋转螺线管M具有：磁铁转子部2，其将在移位方向Fm上配置有N极和S极的磁铁部3固定于轴4上；壳体部5，其将轴4支承成能够在规定的转动范围Zr内移位；以及定子部6，其安装于该壳体部5的内部，利用通过线圈7的通电控制而产生的磁极使磁铁转子部2沿转动范围Zr的正向Fp或反向Fn移位。

此外，本发明根据优选方式，能够将霍尔元件8表面安装于布线基板11，并将该布线基板11安装于壳体部5的内表面5i，并且，能够在布线基板11与壳体部5的内表面5i之间设置基准定位部12，该基准定位部12将布线基板11定位于壳体部5的内表面5i的基准位置Xm并进行安装。并且，能够使间隔调整用分隔件13介于布线基板11与壳体部5的内表面5i之间。另一方面，磁铁转子部2可以构成为具有模制部14，该模制部14的与三角形中的一个角部对应的位置固定于轴4，并且磁铁部3固定于与作为自由端的剩余的两个角部对应的位置，并且，定子部6可以构成为具有单个的线圈7以及磁轭15，该线圈7固定于壳体部5并且一个端面7s与磁铁部3面对，该磁轭15形成由该线圈7产生的磁场的磁路。另一方面，速度检测处理部9能够设定转动范围Zr的两端位置处的霍尔元件8的输出电压Ve的最小电压Ves和最大电压Vem，并根据检测出磁铁转子部2的移位时的最小电压Ves的时刻或检测出最大电压Vem的时刻来检测移位时间Tm。此外，从速度检测处理部9获得的切换速度可以用于与作为旋转螺线管M的切换对象的切换机构16进行协作的协作类系统17的动作定时的控制。

根据具有这样结构的本发明的旋转螺线管的切换速度检测装置1，可以起到下述这样的显著的效果。

(1)能够利用霍尔元件8来确保使该霍尔元件8内置于旋转螺线管M中的基本结构，并且不用在旋转螺线管M的外部设置另外的检测构件，来构建目标的切换速度检测装置1。因此，即使在切换速度Rv重要的旋转螺线管M的用途中也能够充分地支持等，能够提高旋转螺线管M的多功能性和多样性，并且能够容易且低成本地实施。其结果，有助于提高使用旋转螺线管M的各种设备中的响应性、处理的高速化等提高各种设备的处理能力。

(2)基本上，能够在壳体部5的内表面5i的任意位置处，利用该内表面5i来安装霍尔元件8，因此，在附设切换点检测装置1时，能够不被磁电路的结构或布局等特定的构造所左右，而设置于各种磁电路。因此，能够应用于各种旋转螺线管等，能够扩大用途，通用性和发展性优异。

(3)根据优选方式，如果将霍尔元件8表面安装于布线基板11，并将该布线基板11安装于壳体部5的内表面5i，则能够在布线基板11的一定范围内调整霍尔元件的8的焊接位置，因此，能够容易地进行霍尔元件8相对于作为安装位置的中间位置Xs的定位，并且，同时还能够确保容易组装。

(4)根据优选方式，如果在布线基板11与壳体部5的内表面5i之间设置基准定位部12，该基准定位部12将布线基板11定位于壳体部5的内表面5i的基准位置Xm并安装，则能够切实地进行布线基板11与壳体部5之间的定位，因此，能够有助于霍尔元件8向壳体部5的定位、即霍尔元件8向中间位置Xs的可靠定位、以及提高针对磁铁部3的检测的准确性和减少偏差。

(5)根据优选方式，如果间隔调整用分隔件13介于布线基板11与壳体部5的内表面5i之间，则能够容易地调整(设定)布线基板11向壳体部5的内表面5i的安装高度，因此，还能够容易地进行霍尔元件8与磁铁部3之间的间隔G的调整(设定)。并且，如果使用双面粘接性的间隔调整用分隔件13，则还可以兼用作将布线基板11安装于壳体部5的内表面5i的安装构件。

(6)根据优选方式，如果在构成磁铁转子部2时，构成为设置模制部14，该模制部14将与三角形中的一个角部对应的位置固定于轴4，并且将磁铁部3固定于与作为自由端的剩余的两个角部对应的位置，并且在构成定子部6时，构成为设置单个的线圈7以及磁轭15，该线圈7固定于壳体部5并且一个端面7s与磁铁部3面对，该磁轭15形成由该线圈7产生的磁场的磁路，则能够减少一半独立的磁场部的数量，因此，能够实现由于部件数量的削减和组装工时的减少引起的成本下降。并且，还能够减少轴4在垂直方向上的尺寸，并且在磁铁转子部2的移位空间的两侧不存在定子部6，因此，即使在将壳体5形成为长方体状的情况下，也能够容易地进行合理的部件配置。其结果，也能够减少产生无用的死区，并容易地实现旋转螺线管M整体的小型紧凑化。

(7)根据优选方式，如果设置成在构成速度检测处理部9时，设定转动范围Zr的两端位置处的霍尔元件8的输出电压Ve的最小电压Ves和最大电压Vem，根据检测出磁铁转子部2的移位时的最小电压Ves的时刻或检测出最大电压Vem的时刻来检测移位时间Tm，则通过利用霍尔元件8中的特别是输出电压Ve的大小，能够容易且可靠地进行所需的移位时间Tm的检测。

(8)根据优选方式，如果将从速度检测处理部9获得的切换速度Rv用于与作为旋转螺线管M的切换对象的切换机构16进行协作的协作类系统17的动作定时的控制，则能够有助于协作类系统17中的响应性的提高、处理的高速化等，提高协作类系统17的处理能力。

附图说明

图1是包含将具有本发明的优选实施方式的切换速度检测装置的旋转螺线管的一部分剖开后的的内部构造的整体结构图。

图2是包含将具有该切换速度检测装置的旋转螺线管的一部分剖开后的内部构造的剖面主视图。

图3是该切换速度检测装置的框系统图。

图4是省略了表面安装有该切换速度检测装置的霍尔元件的布线基板的一部分的正面放大图。

图5是省略了表面安装有该切换速度检测装置的霍尔元件的布线基板的一部分的侧面放大图。

图6是相对于该切换速度检测装置所具备的霍尔元件的最大电压的输出比和磁铁转子部的转动角度的正向转动移位时的特性图。

图7是相对于该切换速度检测装置所具备的霍尔元件的最大电压的输出比和磁铁转子部的转动角度的反向转动移位时的特性图。

图8是将该切换速度检测装置所具备的霍尔元件的输出电压转换为相对于最大电压的输出比的原理说明图。

图9是可以应用该切换速度检测装置的旋转螺线管的外观立体图。

图10是示出可以应用该切换速度检测装置的旋转螺线管的电气系统和磁系统的电路图。

图11是可以应用该切换速度检测装置的旋转螺线管的作用说明图。

图12是示出应用了该切换速度检测装置的旋转螺线管的使用例的协作类系统的整体概要图。

图13是用于说明图12所示的协作类系统的使用方法的分配处理涉及的流程图。

图14是用于说明图12所示的协作类系统的使用方法的分配处理涉及的流程图。

标号说明

1：切换速度检测装置；2：磁铁转子部；3：磁铁部；4：轴；5：壳体部；5i；壳体部的内表面；6：定子部；7：线圈；7s：线圈的端面；8：霍尔元件；9：速度检测处理部；11：布线基板；12：基准定位部；13：间隔调整用分隔件；14：模制部；15：磁轭；16：切换机构；17：协作类系统；M：旋转螺线管；Fm：移位方向；Fp：正向；Fn：反向；Zr：转动范围；Rv：切换速度；Xs：中间位置；Xm：基准位置；Vs：输出电压；Ves：最小电压；Vem：最大电压。

具体实施方式

接下来，列举本发明的优选实施方式，并基于附图详细地进行说明。

首先，为了容易理解本实施方式的切换速度检测装置1，参照图1、图2、图9和图10来说明旋转螺线管M的基本结构。

基本结构涉及的旋转螺线管M具有构成外部轮廓的壳体部5，如图2所示，由壳体主体部5m和封闭该壳体主体部5m的开口部的壳体盖部5c构成。该壳体主体部5m和壳体盖部5c分别由成型性和轻量性优异的合成树脂材料一体地成型。在该情况下，作为合成树脂材料的种类，不限定于特定种类，但可以使用尺寸稳定性和热稳定性(耐热性)优异的材料，例如，PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)树脂材料等。另外，在附图中，标号21、22(图9)表示设置于壳体主体部5m的底面的脚部。

此外，在壳体主体部5m上一体成型前轴承部23，并且，在壳体盖部5c上一体成型后轴承部24。即，两个各轴承部23、24由与壳体部5(壳体主体部5m和壳体盖部5c)相同的合成树脂材料R一体成型。在该情况下，如图2和图9所示，前轴承部23形成为在轴向Fs上具有规定的厚度并且在径向Fd上具有规定的环厚的环状，形成为从壳体主体部5m的外表面起沿轴向Fs突出。

并且，如图2和图9所示，在前轴承部23的外端面上形成多个公差吸收凹部25f…，该多个公差吸收凹部25f…沿着周向Fc隔开规定间隔配置，并且将底部选定为规定厚度。例子示出遍及整周地形成有选定为相同形状的八个大致矩形的公差吸收凹部25f…的例子。在该情况下，基本上，由公差吸收凹部25f…在该内侧形成有实质的轴承筒部23w，因此，要注意不损害轴承筒部23w的支承功能。如果设置这样的公差吸收凹部25f…，则使用合成树脂材料R，即使在容易产生比较大的公差的情况下，也能够确保机械强度并有效地吸收无用的公差。

另一方面，如图2所示，设置在壳体盖部5c上的后轴承部24基本上也可以与上述的前轴承部23同样构成。即，壳体盖部5c的后轴承部24除了关于壳体主体部5m的前轴承部23前后对称以外，都可以与壳体主体部5m侧同样构成。另外，24w表示后轴承部24中的轴承筒部，25r…表示形成于后轴承部24的多个公差吸收凹部。

因此，如果设置这样的前轴承部23和后轴承部24，则无需另行制作的两个轴承部件，实质的部件个数仅壳体部5便足够，因此，可实现部件成本的削减，并且，无需将轴承部件安装于壳体部5的工序，能够实现由于组装工时的减少引起的制造成本的削减。

另一方面，2表示将在移位方向Fm上配置有N极和S极的磁铁部3固定于轴4的磁铁转子部。如图1和图2所示，轴4为由磁性材料形成为圆棒状的旋转输出轴，其前后的位置被设置在壳体部5上的前轴承部23和后轴承部24支承成能够转动移位。此外，如图1和图10所示，壳体部5的上内表面5iu成为限制部位，轴4的转动移位的范围被限制为规定的转动范围Zr。在该情况下，在上内表面5iu上通过一体成型设置有左右一对限制壁面部5p、5q，该左右一对限制壁面部5p、5q与磁铁转子部2抵接而被限制移位。由此，磁铁转子部2以轴4为支点转动，在图1中，如果沿作为顺时针方向的正向Fp转动移位，则与左侧的限制壁面部5q抵接而被限制转动移位，并且，如果沿作为逆时针方向的反向Fn转动移位，则与右侧的限制壁面部5p抵接而被限制转动移位。如果设置这样的限制壁面部5p、5q，则壳体部5的内壁和磁铁转子部2的一部分也可以兼用作位置限制部件，因此，能够有助于整体构造的简化、成本下降和尺寸减小。

而且，能够将可动体部26固定于该轴4上的壳体部5的内部侧的位置。可动体部26由合成树脂材料等非磁性材料形成，如图1所示，具有整体为三角形的模制部14。而且，将该模制部14的与一个角部对应的位置固定于轴4，并且，将磁铁部3固定于与作为自由端的剩余的两个角部对应的位置。在该情况下，磁铁部3的下侧的磁铁主体3m和上侧的背轭3y重叠地构成，并且，模制部14的下表面侧的一部分开口，使磁铁主体3m露出。

如图1和图10所示，磁铁主体3m还由二片重叠的磁铁板3mu、3md构成。在例示的情况下，上侧的磁铁板3mu设左侧为N极、右侧为S极，并且，下侧的磁铁板3md设左侧为S极、右侧为N极。因此，整体上构成了四极的磁铁主体3m。另外，例示的磁铁主体3m使用了二片重叠的磁铁板3mu、3md，但也可以使一片磁铁板的左右上下的四个部位磁化为四个磁极。

磁铁转子部2的可动体部26的一端侧固定于轴4，另一端侧为自由端，因此，磁铁部3能够以轴4为支点旋转。其结果，构成至少沿移位方向Fm配置有N极和S极的磁铁部3。另外，优选设置背轭3y，但也不需要一定设置。

另一方面，将定子部6安装于壳体部5的内部。定子部6具有利用通过线圈7的通电控制而产生的磁极使磁铁转子部2沿转动范围Zr的正向Fp或反向Fn移位的功能。在该情况下，如图1和图2所示，定子部6具有单个的线圈7，并且，定子部6具有E形的磁轭15，该磁轭15形成由该线圈7产生的磁场的磁路。由此，定子部6整体构成为单元，将该单元收纳并固定于壳体部5的内部。其结果，线圈7中的一个端面7s与磁铁部3面对，并且，由磁轭15形成磁电路，因此，能够有助于旋转螺线管M的高效化和高性能化。另外，27表示由塑料等绝缘材料形成、卷绕有线圈7的线圈骨架。

因此，如果为这样的结构，即将磁铁转子部2构成为设置有模制部14，该模制部14将与三角形中的一个角部对应的位置固定于轴4，并且将磁铁部3固定于与作为自由端的剩余的两个角部对应的位置，并且将定子部6构成为设置有单个的线圈7和磁轭15，该线圈7固定于壳体部5并使一个端面7s与磁铁部3面对，该磁轭15形成由该线圈7产生的磁场的磁路，则能够减少一半独立的磁场部的数量，因此，能够实现由于部件数量的削减和组装工时的减少引起的成本下降。并且，还能够减少轴4在轴直角方向上的尺寸，并且在磁铁转子部2的移位空间的两侧不存在定子部6，因此，即使在将壳体5形成为长方体状的情况下，也能够容易地进行合理的部件配置。其结果，也能够减少无用的死区的产生，并容易地实现旋转螺线管M整体的小型紧凑化。综上所述，应用本实施方式的切换速度检测装置1来获得优选的旋转螺线管M的基本结构。

接着，参照图1～图8和图12来具体地说明本实施方式的切换速度检测装置1的结构。

切换速度检测装置1具有与磁铁转子部2(磁铁部3)的移位对应，输出电压Ve发生变化的模拟类型的霍尔元件8。

如图1和图2所示，该霍尔元件8安装于壳体部5的内表面5i，在安装时，采用如下的安装结构：表面安装于布线基板11，将该布线基板11安装于壳体部5的内表面5i。图4和图5示出将布线基板11放大后的一部分。

在例示的情况下，布线基板11安装于壳体部5的壳体盖部5c的内表面5ci(5i)、且能够检测磁铁部3的左端部(或右端部)的位置处。此外，在壳体盖部5c的内表面5ci(5i)与布线基板11之间设置有基准定位部12，该基准定位部12将布线基板11相对于内表面5ci的基准位置Xm进行定位并安装。具体而言，在布线基板11的上部(一端侧)形成圆形的卡合孔部31，并且将嵌合到该卡合孔部31中的圆柱形的卡合凸部32一体形成于内表面5ci。由该卡合孔部31和卡合凸部32构成基准定位部12。而且，如图4所示，例示的布线基板11在三个部位具有焊盘(land)35a、35b、35c，因此，能够将霍尔元件8的端子8a、8b、8c载置于该焊盘35a、35b、35c上并通过焊接进行表面安装。

这时，霍尔元件8的安装位置选定图4所示的中间位置Xs。该中间位置Xs对应于磁铁转子部2的转动范围Zr的中央位置0°。因此，在例示的情况下，磁铁转子部2能够相对于中央位置0°朝正向Fp转动移位+10°，并且能够相对于中央位置0°朝反向Fn转动移位-10。关于向该中间位置Xs的定位，如上所述，将霍尔元件8表面安装于布线基板11，因此能够容易地设定。这样，关于表面安装，由于能够在布线基板11的一定范围内调整霍尔元件8的焊接位置，所以能够容易地进行霍尔元件8相对于作为安装位置的中间位置Xs的定位，并且，同时还能够确保容易组装。

图8的(a)示出使磁铁转子部2从相对于中央位置0°为反向Fn的-10°的位置转动移位到作为正向Fp的+10°的位置时的霍尔元件8的输出电压Ve特性。因此，在例示的情况下，-10°的位置处的输出电压Ve为最小电压Ves，+10°的位置处的输出电压Ve为最大电压Vem。

在该情况下，如上所述，在布线基板11与壳体部5的内表面5i之间设置有基准定位部12，该基准定位部12将布线基板11相对于壳体部5的内表面5i的基准位置Xm定位，因此，能够可靠地进行布线基板11与壳体部5之间的定位。其结果，能够有助于霍尔元件8相对于壳体部5的定位，即霍尔元件8相对于中间位置Xs的可靠定位、以及提高针对磁铁部3的检测的准确性和偏差的减少。

此外，如图5所示，在布线基板11与壳体部5的内表面5i之间介于着间隔调整用分隔件13。另外，间隔调整用分隔件13的材料未特别限定，可以使用塑料膜、纸膜等密封部件。这样，如果在布线基板11与壳体部5的内表面5i之间介于着间隔调整用分隔件13，则能够容易地调整(设定)布线基板11相对于壳体部5的内表面5i的安装高度，因此，还能够容易地进行霍尔元件8与磁铁部3之间的间隔G的调整(设定)。并且，如果使用双面粘接性的间隔调整用分隔件13，则存在还可以兼用作将布线基板11安装于壳体部5的内表面5i的安装部件的优点。另外，在图4中，38a、38b表示从霍尔元件8导出的引线，并且，39a、39b表示将引线38a、38b与外部布线40a、40b连接的连接盘。

并且，切换速度检测装置1具有速度检测处理部9，该速度检测处理部9检测磁铁转子部2朝正向Fp或反向Fn移位时的转动范围Zr的移位时间Tm，计算旋转螺线管M的切换速度Rv。

如图1所示，速度检测处理部9利用连接上述的霍尔元件8的控制器10的一部分。即，控制器10具有计算机处理功能，因此，利用该计算机处理功能的一部分来构成速度检测处理部9。因此，控制器10由速度检测处理部9和除了该速度检测处理部9以外的控制器主体10m构成，霍尔元件8的输出电压Ve经由外部布线40a、40b而提供给速度检测处理部9。

另一方面，作为实施方式示出的旋转螺线管M能够在作为一例而后述的切换机构16(图12)中使用，该切换机构16组装到例示的协作类系统17。因此，控制器10、特别是控制器主体10m具有负责包含协作类系统17在内的整体的控制的功能，将从速度检测处理部9获得的切换速度Rv涉及的数据提供给控制器主体10m。

图3利用块系统示出切换速度检测装置1的结构、特别是速度检测处理部9的处理系统。9a为电压处理部。如图8的(a)所示，从霍尔元件8提供转动角度-10°的位置处的最小电压Ves和转动角度+10°的位置处的最大电压Vem，因此，如图8的(b)所示，电压处理部9a具有将最大电压Vem和最小电压Ves的电压差转换为百分率并输出的功能。因此，将最小电压Ves转换为“0”，将最大电压Vem转换为“100”。

图6和图7示出转换为百分率之后的霍尔元件8的输出特性。图6和图7是使样本数量为43点的结果分布描绘出的图，示出全部特性均收敛至阴影区域。图6示出从转动角度-10°向图1中的顺时针方向(箭头Fp方向)转动移位了转动角度+10°时的特性，图7示出从转动角度+10°向图1中的逆时针方向(箭头Fn方向)转动移位了转动角度-10°时的特性。根据该结果很显然，能够确认偏差收敛于一定范围。

此外，9b为移位时间检测部，9c为计时部(计时器部)。该移位时间检测部9b具有检测转动角度从-10°转动移位到+10°时的从-10°+10°为止的移位时间(切换时间)Tm的功能。在该情况下，移位时间Tm的检测考虑各种方法，但在本实施方式中，监视并检测霍尔元件8的输出电压Ve、即、转换后的从“0”到“100”。由此，能够获得与实际的动作对应的时间。由此，输出从移位时间检测部9b检测出的移位时间Tm涉及的数据。

9d为速度计算部。该速度计算部9d根据转换为百分率的输出电压(Ve)和移位时间Tm，通过运算求出切换速度Rv，将转换为所获得的切换速度Rv的数据赋予给控制器主体10m。这样，在速度检测处理部9中，作为基本功能，具有如下功能：设定转动范围Zr的两端位置处的霍尔元件8的输出电压Ve的最小电压Ves和最大电压Vem，根据检测出磁铁转子部2的移位时的最小电压Ves的时刻或检测出最大电压Vem的时刻来检测移位时间Tm。因此，通过利用霍尔元件8中的特别是输出电压Ve的大小，能够容易且可靠地进行所需的移位时间Tm的检测。

接着，参照图10～图14来说明具有本实施方式的切换速度检测装置1的旋转螺线管M的动作和使用方法。

首先，参照图10和图11来说明旋转螺线管M的基本动作。

图10示出与旋转螺线管M连接的驱动电路50。该驱动电路50具有：直流源51，其用于向从线圈7导出的一对连接引线53a、53b供电；以及操作开关52，其进行从该直流源51向线圈7的连接引线53a、53b供给的直流电压的供电或供电停止，并且，进行使直流电压的极性反转的极性切换。

图10示出将操作开关52切换到一个供电位置的状态。由此，对线圈7进行供电，因此，在E形的磁轭15中产生图10所示的S极和N极。另外，磁铁主体3m的极性(S极、N极)如图10所示，磁铁板3md的N极侧被磁轭15的S极侧吸引，磁铁板3md的S极侧排斥磁轭15的S极侧。其结果，轴4沿图10所示的箭头Fp方向(顺时针方向)转动移位。而且，可动体部26在图10所示的位置，即可动体部26与壳体部5的限制壁面部5q抵接(卡定)的位置处停止。

另一方面，设想从该状态起将操作开关52切换到位于中央的供电停止位置的情况。在该情况下，定子部6中不产生基于供电的自身的磁极。但是，由于可维持磁铁部3的磁场，所以可利用由磁铁部3和磁轭15形成的磁电路来保持可动体部26的位置。该磁电路的磁力线为图11所示的虚线Jm，可动体部26借助自身保持力维持停止状态。

另一方面，设想从该停止状态起将操作开关52切换到进行极性反转的另一个反转供电位置的情况。在该情况下，如图11所示，磁轭15中产生相对于图10所示的极性进行了反转的S极和N极。由此，磁铁板3md的S极侧被磁轭15的N极侧吸引，磁铁板3md的N极侧排斥磁轭15的N极侧。其结果，轴4沿图11所示的箭头Fn方向(逆时针方向)转动移位。而且，可动体部26在图11所示的位置，即可动体部26与壳体部5的限制壁面部5p抵接(卡定)的位置处停止。图11所示的虚线Jp、Jq示出穿过供电时的磁电路的磁力线。这时，轴4转动移位的角度范围为图1所示的规定的转动范围Zr。

接着，参照图12～图14来说明包含旋转螺线管M的控制方法在内的使用方法的一例。

作为该种旋转螺线管M的用途，用于各种切换机构中的情况也不少。作为其一例，图12示出将许多卡C…分配为A类型和B类型的卡分配系统17s，并且，示出使用附设于该卡分配系统17s的旋转螺线管M的切换机构16。因此，该卡分配系统17s为与该切换机构16协作的协作类系统17，在例示的情况下，从速度检测处理部9获得的切换速度Rv涉及的数据用于控制该协作类系统17的动作定时。

例示的卡分配系统17s具有如下功能：从收纳有许多卡(分配对象物)C…中的两种卡Ca…、Cb…，即A类型的卡(第一分配对象物)Ca…和B类型的卡(第二分配对象物)Cb…的卡送出部62逐张送出卡C，在使被送出的卡C通过公共供给通道63之后，由切换机构16进行分配。由此，将所分配的卡Ca供给到A类型取入通道63a，将所分配的卡Cb供给到B类型取入通道63b。另外，在附图中，Ld为公共供给通道63的长度，通常设定为较短的长度。

以下，依照图13和图14所示的流程图来说明卡分配系统17s的具体动作。

如图13所示，在动作中，首先，由传感器64识别卡送出部62下一个要送出的卡C的类型(步骤S1)。目前，假设识别出A类型的卡Ca(步骤S2)。将该识别结果涉及的识别数据送出到控制器10，因此，从控制器10对切换机构16中的旋转螺线管M提供切换控制信号Ds。这时，假设安装于旋转螺线管M的轴4上的切换刀具66处于被切换到由假想线表示的切换刀具66s的位置、即B类型取入通道63b侧的状态(步骤S3)。在该情况下，旋转螺线管M根据切换控制信号Ds进行动作，开始用于切换到A类型取入通道63a侧的的转动移位(步骤S4)。

即，旋转螺线管M处于停止状态，并且切换机构16切换到B类型取入通道63b侧，如果向旋转螺线管M供给切换控制信号Ds，则可动体部26沿顺时针方向(箭头Fp方向)转动移位，如上所述，到达图10的位置并停止。这时，由于轴4具有一体的切换刀具66，因此，图12中由假想线表示的切换刀具66s也对应地转动移位，切换到由实线表示的切换刀具66的位置，即A类型取入通道63a侧。

另一方面，如上所述，切换速度检测装置1利用霍尔元件8检测磁铁部3的移位，因此，控制器主体10m监视与磁铁部3的移位状态对应的霍尔元件8的输出状态(图8的(b))(步骤S5)。而且，在切换移位结束之后，由速度检测处理部9检测(计算)切换速度Rv(步骤S6，S7)。此外，如上所述从速度检测处理部9输出与作为该检测结果的切换速度Rv相关的数据，并提供给控制器主体10m，用于卡分配系统17s的动作定时的控制。

具体而言，如果将与切换速度Rv相关的数据提供给控制器主体10m，则由控制器主体10m计算卡送出部62的送出定时(步骤S8)。即，由于能够根据切换速度Rv，利用将输出电压Ve转换后的“0”～“100”之间的时间差来求出从旋转螺线管M的切换动作开始起几秒之后切换结束，并且，另一方面，能够知道卡C在从送出开始起几秒之后到达切换机构16，因此，例如，在切换速度Rv快的情况下，能够进行使送出定时早点的控制，并且，在切换速度Rv慢的情况下，能够进行使送出定时晚点的控制。因此，能够利用例如在旋转螺线管M的切换动作的开始之后几秒后进行的时间来设定该送出定时(动作定时)。

在例示的情况下，按照每个分配动作求出与送出定时相关的时间，用于控制下一个分配动作。在该情况下，下一个分配动作是以要分配的类型相同为前提的分配动作。另外，优选按照每个分配动作求出与送出定时相关的时间，但也可以根据需要，每隔5次等以N次为单位求出。因此，该与送出定时相关的时间涉及的数据至少临时登记(设定)于存储器中(步骤S9)。

另一方面，卡送出部62处于待机状态直到识别出卡Ca为止(步骤S10)。控制器主体10m监视作为磁铁转子部2的切换状态、即霍尔元件8的输出状态的图8的(b)，因此，如果到达所设定的前次的送出定时(时间)，则控制器主体10m对卡送出部62进行控制，开始卡Ca的送出动作(步骤S11、S12、S13)。其结果，被送出的卡Ca在公共供给通道63中落下，并到达切换机构16，但该定时根据送出定时来控制，因此，卡Ca与切换机构16的切换结束的定时大致同时到达。即，卡Ca被利用最短的时间分配，并且，被切实地取入A类型取入通道63a中(步骤S14)。

另外，在步骤S3中，如果切换刀具66处于被切换到用实线表示的切换刀具66、即A类型取入通道63a侧的状态，则不进行切换机构16的切换动作，因此，在进行针对卡Ca的识别之后，立即开始卡送出部62的送出动作(步骤S3，S13)。

另一方面，在上述的步骤S1、S2中的卡C的识别中识别出B类型的卡Cb的情况下，进行针对B类型的卡Cb的分配处理(步骤SE)。图14示出识别出B类型的卡Cb时的分配处理。

在该情况下，通过识别B类型的卡Cb，将与该识别结果相关的识别数据送出到控制器10，因此，从控制器10对切换机构16中的旋转螺线管M提供切换控制信号Ds。这时，假设切换刀具66处于被切换到用实线表示的切换刀具66、即A类型取入通道63a侧的状态(步骤S21)。在该情况下，旋转螺线管M根据切换控制信号Ds进行动作，开始用于切换到B类型取入通道63b侧的转动移位(步骤S22)。

即，旋转螺线管M处于停止状态，并且切换机构16被切换到A类型取入通道63a侧，因此，如果向旋转螺线管M供给切换控制信号Ds，可动体部26向逆时针方向(箭头Fn方向)转动移位，如上所述，到达图11的位置并停止。这时，由于轴4上具有一体的切换刀具66，因此，图12中用实线表示的切换刀具66也对应地转动移位，切换到图12中用假想线表示的切换刀具66s的位置、即B类型取入通道63b侧。

此外，切换速度检测装置1利用霍尔元件8检测磁铁部3的移位，因此，控制器主体10m监视与磁铁部3的移位状态对应的霍尔元件8的输出状态(步骤S23)。而且，在切换移位结束之后，由速度检测处理部9检测(计算)切换速度Rv(步骤S24、S25)。并且，与作为该检测结果的切换速度Rv相关的数据如上所述从速度检测处理部9输出，并提供给控制器主体10m，用于卡分配系统17s的动作定时的控制。即，如果将与切换速度Rv相关的数据提供给控制器主体10m，则可由控制器主体10m计算卡送出部62的送出定时(步骤S26)。此外，将与该送出定时相关的时间涉及的数据至少临时登记(设定)到存储器中(步骤S27)。

另一方面，卡送出部62为待机状态直到识别出卡Cb为止(步骤S28)。控制器主体10m监视磁铁转子部2的切换状态、即霍尔元件8的输出状态，因此，如果到达了所设定的前次的送出定时(时间)，则控制器主体10m对卡送出部62进行控制，开始卡Cb的送出动作(步骤S29、S30、S31)。其结果，被送出的卡Cb在公共供给通道63中落下，并到达切换机构16，但由于利用送出定时来控制该定时，因此，卡Cb与切换机构16的切换结束的定时大致同时到达。即，卡Cb被利用最短的时间分配，并且，被切实地取入B类型取入通道63b中(步骤S32)。

另外，如果在步骤S21中，切换刀具66处于被切换到用假想线表示的切换刀具66s、即B类型取入通道63b侧的状态，则不进行切换机构16的切换动作，因此，在进行了识别之后立即开始卡送出部62的送出动作(步骤S21、S31)。

而且，在继续进行下一个分配处理的情况下，进行下一个卡C的识别处理，并且，如果要识别的卡C结束，则分配处理结束(步骤S15)。

这样，本实施方式的切换速度检测装置1基本上在构成检测旋转螺线管M的切换速度Rv的切换速度检测装置时，构成为具有：模拟类型的霍尔元件8，其配设于壳体部5的内表面5i的磁铁转子部2的转动范围Zr的中间位置Xs，并且输出电压Ve对应于磁铁部3的位置而发生变化；以及速度检测处理部9，其检测磁铁转子部2朝正向Fp或反向Fn移位时的转动范围Zr内的移位时间Tm，计算旋转螺线管M的切换速度Rv，因此，能够利用霍尔元件8来确保使该霍尔元件8内置于旋转螺线管M中这样的基本结构，并且不用在旋转螺线管M的外部设置另外的检测单元，便能够构建目标的切换速度检测装置1，所述旋转螺线管M具有：磁铁转子部2，其将在移位方向Fm上配置有N极和S极的磁铁部3固定于轴4；壳体部5，其将轴4支承成能够在规定的转动范围Zr内移位；以及定子部6，其安装于该壳体部5的内部，利用通过线圈7的通电控制而产生的磁极使磁铁转子部2沿转动范围Zr的正向Fp或反向Fn移位。因此，即使在切换速度Rv重要的旋转螺线管M的用途中也能够充分地支持等，能够提高旋转螺线管M的多功能性和多样性，并且能够容易且低成本地实施。其结果，有助于提高使用旋转螺线管M的各种设备中的响应性、处理的高速化等，有助于提高各种设备的处理能力。

此外，基本上，能够在壳体部5的内表面5i的任意位置处利用该内表面5i来安装霍尔元件8，因此，在附设切换点检测装置1时，能够在不被磁电路的结构或布局等特定的构造左右的情况下，设置于各种各样的磁电路。因此，能够应用于各种旋转螺线管等，能够扩大用途，通用性和发展性优异。

并且，从速度检测处理部9获得的切换速度Rv可以用于与作为旋转螺线管M的切换对象的切换机构16进行协作的协作类系统17的动作定时的控制，因此，能够有助于协作类系统17中的响应性的提高、处理的高速化等，有助于提高协作类系统17的处理能力。

以上，对优选的实施方式详细地进行了说明，本发明并不限定于这样的实施方式，在细节部分的结构、形状、材料、数量、方法等中，能够在不脱离本发明的主旨的范围内任意地变更、增加和削除。

例如，示出了特定位置Xs包含磁铁部3的相对于移位方向Fm的相对位置P和磁铁部3的相对于对置间隔G双方的情况，但不排除仅根据相对位置P来设定特定位置Xs的情况。此外，示出了能够将霍尔元件8表面安装于布线基板11，并将该布线基板11安装于壳体部5的内表面5i的情况，但即使在通过通孔方式将霍尔元件8安装于布线基板11，并经由可调整位置的夹设部件而将该布线基板11安装于壳体部5的内表面5i的情况下，也同样能够实施，表面安装不是必不可少的结构因素。并且，设置在布线基板11与壳体部5的内表面5i之间的基准定位部12只要是能够进行定位的部件即可，不限定于例示的结构，可以由各种位置切割构造构成。另一方面，间隔调整用分隔件13可以从事先准备的具有不同的厚度的多个间隔调整用分隔件13…中选择，也可以将多个间隔调整用分隔件13…重叠(组合)而使用，使用的数量是任意的。另一方面，作为旋转螺线管M，例示了如下类型的旋转螺线管M，该旋转螺线管M具有设置有模制部14的磁铁转子部2，并且具有设置有单个的线圈7和磁轭15的定子部6，该模制部14将与三角形中的一个角部对应的位置固定于轴4，并且将磁铁部3固定于与作为自由端的剩余的两个角部对应的位置，该线圈7固定于壳体部5并使一个端面7s与磁铁部3面对，该磁轭15形成由该线圈7产生的磁场的磁路，但也可以是基于其他方式的旋转螺线管M，因此，可以应用切换速度检测装置1的旋转螺线管M不限定于例示的结构，能够应用于采用了各种原理的各种旋转螺线管。

产业上的可利用性

本发明的切换速度检测装置可以用于需要利用输出对应于磁铁部的移位而发生变化的霍尔元件检测磁铁转子部的切换速度的功能的各种旋转螺线管、以及使用旋转螺线管的各种设备、特别是协作类系统。

Claims (7)

1.一种旋转螺线管的切换速度检测装置，其检测旋转螺线管的切换速度，该旋转螺线管具有：磁铁转子部，其将沿移位方向配置有N极和S极的磁铁部固定于轴上；壳体部，其将所述轴支承成能够在规定的转动范围内移位；定子部，其被安装于该壳体部的内部，利用通过线圈的通电控制而产生的磁极使所述磁铁转子部沿所述转动范围的正向或反向移位，其特征在于，该旋转螺线管的切换速度检测装置具有：

模拟类型的霍尔元件，其被配设于所述壳体部的内表面的所述磁铁转子部的所述转动范围的中间位置处，并且该霍尔元件的输出对应于所述磁铁部的位置而发生变化；以及

速度检测处理部，其检测所述磁铁转子部向所述正向或所述反向移位时的所述转动范围中的移位时间，计算所述旋转螺线管的切换速度。

2.根据权利要求1所述的旋转螺线管的切换速度检测装置，其特征在于，

所述霍尔元件被表面安装于布线基板，该布线基板被安装于所述壳体部的内表面。

3.根据权利要求2所述的旋转螺线管的切换速度检测装置，其特征在于，

在所述布线基板与所述壳体部的内表面之间具有基准定位部，该基准定位部将所述布线基板定位于所述壳体部的内表面的基准位置并安装。

4.根据权利要求2或3所述的旋转螺线管的切换速度检测装置，其特征在于，

所述切换速度检测装置具有间隔调整用分隔件，该间隔调整用分隔件介于所述布线基板与所述壳体部的内表面之间。

5.根据权利要求1所述的旋转螺线管的切换速度检测装置，其特征在于，

所述磁铁转子部构成为具有模制部，该模制部的与三角形中的一个角部对应的位置被固定于所述轴上，并且所述磁铁部被固定于该模制部的与作为自由端的剩余的两个角部对应的位置，并且，所述定子部构成为具有单个的线圈以及磁轭，该单个的线圈被固定于所述壳体部且一个端面与所述磁铁部面对，该磁轭形成由该线圈产生的磁场的磁路。

6.根据权利要求1所述的旋转螺线管的切换速度检测装置，其特征在于，

所述速度检测处理部设定所述转动范围的两端位置处的所述霍尔元件的输出电压的最小电压和最大电压，根据检测出所述磁铁转子部的移位时的所述最小电压的时刻或检测出所述最大电压的时刻来检测所述移位时间。

7.根据权利要求1或6所述的旋转螺线管的切换速度检测装置，其特征在于，

从所述速度检测处理部获得的切换速度用于与作为所述旋转螺线管的切换对象的切换机构进行协作的协作类系统的动作定时的控制。