JP2004053377A - 圧力計測用メーター - Google Patents

Abstract

【課題】検出した圧力を電気量に変換する圧力測定装置用のメーターであって、圧力の変化に対するメーターの即応性と精密性を向上し、メーターを可及的に小型化し、軽量化し、耐振性を強化する。
【構成】中空に形成したケーシング１の底部内に、ケーシングの底面と適宜の間隙を隔ててモーターの取付板４を設け、取付け板上にスペーサー部材５を介して、駆動回路を備えたドーナツ形の基盤６を設置し、この基盤の中央部に、取付板上に設置したステッピングモーター７を貫通させ、ステッピングモーターの補助軸の上端部を文字盤１１に貫通させて、上端に指針１２を固定し、指針をケーシングの上部に具えた透明板１４で覆い、透明板１４を透かして指針１２の指示位置を器体外から透視できるようにした圧力計測用メーターである。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、検出した圧力を電気量に変換する圧力測定装置用に用いられるようにした圧力計測用メーターに関し、例えば特許第３１２１６３５公報の消防自動車用放水制御装置のように、消防車に搭載されて、ホースからの放水圧とか水源からの吸水圧を測定する装置に接続され、消防車の放水圧とか吸水圧を中央制御機構にフィードバックさせる場合などに用いられるものであって、メーターの指針の駆動源にステッピングモーターを用いて、瞬間瞬間の圧力を精密に表示させるようにしたことを特長とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種のメーターには、アナログ型式のモーターが使用されていたので、圧力測定装置が検出する圧力の変化に対する応答性に欠ける欠点があった。
また、器体全体が大きく、重量が嵩む、振動に弱い、などの問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなことから本発明が解決しようとする課題は、圧力の変化に対するメーターの即応性と精密性を向上する、メーターを可及的に小型化し、軽量化する。耐振性を強化する。これらのことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
以上のことから本発明は、ケース本体とカバー部材とで中空に形成したケーシングの底部内に、ケーシングの底面と適宜の間隙を隔ててモーターの取付板を設け、この取付け板上にスペーサー部材を介して、ステッピングモーターの駆動回路を備えたドーナツ形の基盤を設置し、このドーナツ形の基盤の中央部に、主軸を下にして取付板上に設置した５相ステッピングモーターを貫通させ、上記主軸と反対位置に突出するステッピングモーターの補助軸の上端部を、ケーシングの上部内周に設けた文字盤に貫通させて、その上端に指針を固定し、この指針をケーシングの上部に具えた透明板で覆い、この透明板を透かして上記指針の指示位置を器体外から透視できるように構成したことを特徴とする圧力計測用メーターを提供するものである。
【０００５】
本発明は、上記のように、圧力計測用メーターの指針を駆動する駆動源としてステッピングモーターを採用したので、圧力の変化に対するメーターの応答速度と精密性を向上させることができた。
【０００６】
また、ケーシングの底部と、基盤を支持する取付板とを隔てるスペーサー部材に、柱状の主要部が真鍮製のスペーサー部材を用い、
ケース本体の底部裏面に金属製の放熱板を沿わせ、この放熱板をスペーサー部材の締結用ねじを利用して固定し、
ステッピングモーター、放熱板および前記モーターの取付板を除くケーシング、基盤、文字盤、透明板をそれぞれ樹脂製とし、
樹脂製のケーシングを形成する部材相互の間を防水密閉形に形成し、
このケーシングを、ケーシングの裏面からケーシングの両外側に沿う樹脂製の取付具の上端と、カーバー部材に具えたフランジ部との間で、メーター取付用のパネルを挟持させ、底部裏面に具えた取付ねじを介して上記パネルに緊締し、
取付板の裏面に突出するステッピングモーターの主軸にセンサー針を取り付け、このセンサー針を基盤の裏面に備えたフォトセンサーと係合させるようにした請求項２の発明によれば、
まず、柱状の主要部を真鍮製にしたスペーサー部材と、ケース本体の底部裏面の放熱板を介して、ケーシング内に発生する熱を器体外に排出させることができる。したがって、本発明に係るメーターを可及的に小型化することができる。
また、メーターに備える各部材の内、ステッピングモーター、放熱板およびモーターの取付板を除くケーシング、基盤、文字盤、透明板をそれぞれ樹脂製とすることによって、本発明に係るメーターを可及的に小型軽量化することができる。また、樹脂製のケーシングを形成する部材相互の間を防水密閉形に形成することにより、本発明に係るメーターを消防自動車に搭載し易くすることできる。
さらに、樹脂製の取付具を、ケーシングの裏面から両外側面に沿わせ、この取付具の両上端部と、カーバー部材に具えたフランジ部との間で、メーター取付用のパネルを挟持させるとともに、底部裏面に具えた取付用ねじを介して上記パネルに緊締させるようにした取付手段によれば、本発明に係るメーターを消防自動車等の所定位置に取り付ける操作が容易にできる。
【０００７】
なお、、振動抑制回路として、公知のフルステップまたはハーフステップのマイクロステップ回路に、基本出力１パルスを１／Ｎに高分解能する第２パルス出力回路を接続して前記ステッピングモーターを駆動するようにした請求項３の発明によれば、ステッピングモーターの駆動、指針の動作がよりこまかになり、精密な動作を行わせることができ、誤動作を少なくすることができる。
【０００８】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図面について説明する。
図１は、本発明に係る圧力計測用メーターの一部縦断正面図、図２は、平面図、図３は、ステッピングモーターのコントローラー、図４はドライバーの構成を示す回路図である。
【０００９】
図１、２において、１はケース本体２と、ケース本体２の上部外周に螺合するカバー部材３とからなるケーシング、４は、ケーシング１の底部内周に設けられ、複数個所に配置した柱状のスペーサー部材５を介して、ケーシング１の底面と適宜の空間を隔てて設けた取付板、６は、スペーサー部材５の上端に支持されて取付板５との間に適宜の間隙を隔てて設けたドーナツ形の基盤である。
【００１０】
７は、取付板４上に設置され、ドーナツ形の基盤６の中央部を貫通し、基盤６に備えた駆動回路８に駆動される５相ステッピングモーター、９は、主軸１０と上下を逆さまにして取付板４上に取り付けられたステッピングモーター７の上面に突出する補助軸、１１は、ケース本体２の上部内周にパッキン１３を介して取り付けられ、中心にステッピングモーター７の補助軸９の上部を挿通させた文字盤、１２は、補助軸９の上端に固定した指針、１４は、カバー部材３の内周にパッキン１３を介して取り付けられ、指針１２の上方を覆う透明板で、この透明板１４を透かして指針１２の指示位置を器体外から透視できる。
【００１１】
１５は、基盤６の裏面に取り付けられ、ステッピングモーター７の主軸１０に取り付けたセンサードグ１６と係合するフォトセンサーで、ステッピングモーター７の０位置を設定する場合に使用する。
１７は、ケーシング１の底部裏面に重ね合わされ、前記スペーサー部材５の締結用ねじ１８を利用してケーシング１に固定した金属製の放熱板、１９は、同じくケーシング１の底部裏面に沿い、両外側面から上方に至る上端部１９’と、カバー部材２の外周のフランジ部２０との間に、本メーターを取り付けるべきパネル２１を挟持し、ケーシング１の底部裏面の中心に突出させたねじ軸２２に螺合する取付用ねじ２３の緊締により本メーターをパネル２１の裏面に固定する取付板である。
【００１２】
上記ケーシング１の底部と、基盤６を支持する取付板４とを隔てるスペーサー部材５は、柱状の主要部を真鍮製とし、このスペーサー部材５の伝熱作用によりケーシング１内に発生する熱を、ケーシング１の底部裏面の放熱板１７から系外に放熱する。
また、ケース本体２とカバー部材３とからなるケーシング１は、内蔵する各部材間をパッキン１３等でシールし、水密に形成されている。
さらにこの実施例において、スペーサー部材５、ステッピングモーター７、モーターの取付板４を除く、各部材（ケーシング１、基盤６、文字盤１１、指針１２、透明板１４）を樹脂製とすることにより、本メーターを可及的に小型化し、軽量化している。
【００１３】
なお、基盤６上に備えたステッピングモーターの駆動回路は、従来公知のフルステップまたはハーフステップのマイクロステップ回路に、図３に示すように構成したコントローラーと、図４に示すように構成したドライバー回路を備えて、基本出力パルス１パルスを１／Ｎに高分解能する第２出力パルス回路を構成した振動抑制回路を備え、ステッピングモーター７の駆動、指針１２の動作をよりこまかに制御して、連続に近いスムーズな動作を行わせる。
【００１４】
一般的に、ステッピングモーターをフルステップまたはハーフステップで駆動すると、動作指令（基本出力パルス）が入ったときに、フルまたはハーフステップに相当する角度を回転する。この１指令（１パルス）の動作時間は通常きわめて短い時間（１〜５ｍＳ）なので、１パルス動作（低速動作）時には振動を発生する。
本発明においては、上記振動を取り除くことを目的として低振動駆動回路を採用した。
すなわち、フル、ハーフステップの入力信号（基本出力パルス）に対して、駆動回路内部では入力信号の数のＮ倍の周波数を発生させると共に、ステップ角を数（Ｎ）分の１にして、あたかもフルまたはハーフステップの１ステップに相当する移動量を数倍のパルス（第２出力パルス）で細かく均等に細分して移動させ、それによって、ステッピングモーターに擬似的に連続的な移動を生じさせ、振動を抑制するようにした。
【００１５】
具体的には、入力パルスを入れた順にＡ１、Ａ２、Ａ３とし、フルステップの最初の入力信号Ａ１から次の信号Ａ２が入力されるまでのパルス間隔（ｔ）を測定し、その１／１６の時間間隔（ｔ２）で駆動回路（コントローラー、ドライバー）内部のパルス信号（第２出力パルス）Ｂ１〜Ｂ１６を発生させる。このパルス信号Ｂはフルステップ（基本パルス出力）の１／１６の量を移動させる命令になる。
その結果、外部よりのフルステップ信号に対して、内部では１６分割のマイクロステップ駆動になり、低振動駆動が実現する。
【００１６】
なお、フルステップの最初のパルス信号Ａ１が入力されたときは、パルス間隔（ｔ）が測定できないので、駆動回路内部では固定の周波数を第２出力パルスＢとして次のパルス信号Ａ２が入力されるまで上記のような第２出力パルス信号Ｂ１〜Ｂ１６を指令する。
また、基本パルス信号の入力間隔が急激に狭くなった場合、（Ｂ１６が終了するまでに次の信号Ａ２が入力された場合）は、Ｂ１６の位置を強制的に移動させ、それ以後の基本パルス出力Ａの時間間隔で第２出力パルスＢを出力するようにも構成されている。その結果、パルスミス、移動のズレなどがなくなる。
【００１７】
また、本メーターのステッピングモーター７の主軸１０を図面上、下向きにし、上向きになる補助軸９に指針１２を取り付けたこの実施例によれば、メーターの重心が低くなり、機械的な振動の激しい機体に取り付けたメーターの防振防止効果を高めることができ、誤動作を防止できる。
【００１８】
なお、本発明の実施に際し、ケース本体２とカバー部材３の形状を変更すること、スペーサー部材５を用いずに、ケーシング内部に代替する凹凸部を設けて取付板４ならびに基盤６を支持させること、基盤６の形状をドーナツ形に代えて側縁を一部開放した例えばコ字形にすることなどは任意の設計的な変更に属する。
【００１９】
さらに本発明に係るメーターは、例えば特許第２８９２５９１号公報、前述の特許第３１２１６３５公報に記載されている消防自動車の中央制御機構用の計測器に使用されるメーターのような流体圧力計の指示器に限らず、例えば公知の重量計器に採用されている圧電素子（ロードセル）が測定する重量換算の電気量にステッピングモーター７を駆動させる指示器などにも用いることができる。
【００２０】
【発明の効果】
前記のように構成し、上記のように作動するステッピングモーターを用いて指針を駆動するようにした本発明メーターは、従来のこの種の装置にない精密で、応答速度の速い圧力の指示が可能になるというきわめて有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に用いるメーター一部切欠縦断立面図
【図２】図２は平面図
【図３】図３は実施例に付設した駆動回路中のコントローラー回路部分
【図４】図４は実施例に付設した駆動回路中のドライバー回路部分である。
【符号の説明】
１　ケーシング
２　ケース本体
３　カバー部材
４　取付板
５　スーサーブ材
６　基盤
７　ステッピングモーター
８　駆動回路
９　補助軸
１０　主軸
１１　文字盤
１２　指針
１３　パッキン
１４　透明板
１５　フォトセンサー
１６　ドグ
１７　放熱板
１８　ねじ
１９　取付板　　　（１９’　上端部）
２０　フランジ部
２１　パネル
２２　ねじ軸
２３　取付用ねじ

Claims (3)

1. ケース本体とカバー部材とで中空に形成したケーシングの底部内に、ケーシングの底面と適宜の間隙を隔ててモーターの取付板を設け、この取付け板上にスペーサー部材を介して、ステッピングモーターの駆動回路を備えたドーナツ形の基盤を設置し、このドーナツ形の基盤の中央部に、主軸を下にして取付板上に設置した５相ステッピングモーターを貫通させ、上記主軸と反対位置に突出するステッピングモーターの補助軸の上端部を、ケーシングの上部内周に設けた文字盤に貫通させて、その上端に指針を固定し、この指針をケーシングの上部に具えた透明板で覆い、この透明板を透かして上記指針の指示位置を器体外から透視できるように構成したことを特徴とする圧力計測用メーター。
2. 前記スペーサー部材は、前記ケーシングの底部と、前記基盤を支持して前記取付板とを締結するねじを除く柱状の主要部が真鍮製であること、
   前記ケース本体は、底部裏面に金属製の放熱板を沿わせ、この放熱板を上記スペーサー部材の締結用ねじにより固定したこと、
   上記ステッピングモーター、放熱板および前記モーターの取付け板を除く前記ケーシング、基盤、文字盤、透明板をそれぞれ樹脂製としたこと、
   前記ケーシングは、部材相互の間を防水密閉形に形成されていること、
   前記ケーシングは、上記放熱板の裏面からケーシングの両外側に沿う樹脂製の取付具の上端と、前記カーバー部材に具えたフランジ部との間でメーター取付用のパネルを挟持し、底部裏面に具えた取付ねじを介して上記パネルに緊締されていること、
   前記ステッピングモーターは、前記取付板の裏面に突出する主軸にセンサー針を取り付け、このセンサー針を上記基盤の裏面に備えたフォトセンサーと係合するようにしたこと、
   以上の構成を具えたことを特徴とする請求項１記載の圧力測定用メーター。
3. 前記ステッピングモーターの駆動回路は、振動抑制回路として、公知のフルステップまたはハーフステップのマイクロステップ回路に、基本出力１パルスを１／Ｎに高分解能する第２パルス出力回路を接続したことを特徴とする請求項１記載の圧力計測用メーター。

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