JP2004239775A

JP2004239775A - 位置検出器

Info

Publication number: JP2004239775A
Application number: JP2003029963A
Authority: JP
Inventors: Shotaro Takeuchi; 正太郎竹内; Yoshihide Tonogai; 佳英殿貝
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】更なる小型化を可能にした位置検出器を提供する。
【解決手段】位置検出器１０は、ケース１４内に、抵抗体１９とこの抵抗体１９の表面を摺動する接点部材２０とを備えた位置検出器において、ケース１４内に位置する駆動軸１６をもったギアドモータＧと、ケース１４に固定されると共に、抵抗体１９が設けられた抵抗体搭載プレート１８と、接点部材２０が設けられると共に、駆動軸１６が差し込まれる軸挿入孔１７ａを有し、ケース１４から端部が突出して、出力部Ａ側への取り付けが予定されている連結部材１７と、連結部材１７の軸挿入孔１７ａの壁面と駆動軸１６の周面との間に配置されて、軸挿入孔１７ａの壁面と駆動軸１６の周面とを摩擦係合させるリング体２２とを備え、部品点数の可能な限りの削減によって小型化を追求した発明である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動玩具、電気製品、自転車の変速機などの電動機器の可動部分に利用されるギアドモータ付きの位置検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、実開昭５８−１５３５６１号公報がある。この公報に記載されたエンコーダ付きのギアドモータは、位置検出又は角度制御を可能にし、ギアドモータの駆動軸には、抵抗体上を摺動するワイパ（接点部材）が設けられている。よって、ギアドモータの回転角度に応じてワイパが抵抗体上を摺動し、抵抗値の変化に伴って、駆動軸の回転角度の変化を出力電圧の変化として検出する。このような検出手段をもったギアドモータは、ギア機構の破損を防止する必要があるので、その駆動軸にトルクリミッタを組み付けて利用するのが一般的である。
【０００３】
【特許文献１】
実開昭５８−１５３５６１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来のギアドモータ付きの位置検出器は、ギア機構の破損を防止するために、トルクリミッタを別途用意する必要があるので、機器への占有スペースが大きくなるといった問題点がある。
【０００５】
本発明は、特に、更なる小型化を可能にした位置検出器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る位置検出器は、ケース内に、抵抗体とこの抵抗体の表面を摺動する接点部材とを備えた位置検出器において、ケース内に位置する駆動軸をもったギアドモータと、ケースに固定されると共に、抵抗体が設けられた抵抗体搭載プレートと、接点部材が設けられると共に、駆動軸が差し込まれる軸挿入孔を有し、ケースから端部が突出して、出力部側への取り付けが予定されている連結部材と、連結部材の軸挿入孔の壁面と駆動軸の周面との間に配置されて、軸挿入孔の壁面と駆動軸の周面とを摩擦係合させるリング体とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この位置検出器は、ポテンショメータ機能とトルクリミッタ機能とを併せもったギアドモータと換言することができ、部品点数の可能な限りの削減により更なる小型化を追求して生み出された発明である。このような位置検出器では、ギアドモータの駆動軸が所定の角度だけ回転すると、これに追従して接点部材が抵抗体上を所定角度だけ摺動する。さらに、この位置検出器では、ギア機構の破損を防止するためにトルクリミッタ機能をも有し、トルクリミッタ機能をもった位置検出器の更なる小型化を図るため、抵抗体搭載プレートと連結部材とリング体とを主たる構成部品として採用している。特に、連結部材と駆動軸とをリング体を介して摩擦係合させる構成は、位置検出器の更なる小型化をもたらしている。
【０００８】
また、リング体は、径方向に弾性を有する断面Ｃ字状の筒形バネであると好適である。このような形状のリング体は、バネ性を有するので、駆動軸に装着させ易く、しかも、連結部材と駆動軸とに対して適正な摩擦抵抗力を発揮させることができる。
【０００９】
また、リング体の位置に対応して、ケースの前端には、連結部材の軸受部が設けられていると好適である。軸受部をリング体の位置に対応させることで、連結部材のラジアル方向の軸ブレを防止しながら、摩擦抵抗力の変動を可能な限り少なくすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る位置検出器の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１及び図２に示すように、位置検出器１０は、電動玩具の関節、電気製品の回転箇所、自転車の変速機などの電動機器の可動部分に利用される。この位置検出装置１０は、ギアドモータＧを備えた位置検出器であり、このギアドモータＧは、胴回りの直径が５ｍｍ〜３０ｍｍ程度の小型のモータ１１を駆動源として備えている。このモータ１１は、コアードモータからなると共に、円筒形状の金属製モータケース（胴部）１２を有する。さらに、モータケース１２の内壁面には、Ｎ，Ｓ極をもった永久磁石からなる固定子が固定され、モータケース１２の内部には、鉄芯にコイルが巻かれた回転子が収容されている。この回転子の中心には、軸受で支持された回転軸が固定され、モータケース１２内において、回転軸の後端には整流子が固定され、この整流子には一対のブラシが摺動接触している。
【００１２】
さらに、この回転軸は、モータケース１２から突出して、ギアドモータＧの一部をなすギア機構部１３内の減速歯車列に連結されている。このギア機構部１３は、モータケース１２と略同径のギアケース１４を有し、このギアケース１４内には、所望の出力と減速とを達成させるための種々のギアが組み込まれている。そして、ギア機構部１３からは駆動軸１６が突出し、駆動軸１６はギアケース１４の中央に位置する。
【００１３】
この駆動軸１６は、ハット形状の連結部材１７に設けられた軸挿入孔１７ａ内に差し込まれ、この軸挿入孔１７ａは軸線Ｌ方向に延在して連結部材１７を貫通する。そして、この連結部材１７は、ギアケース１４の端部から突出して、出力部Ａ側への取り付けが予定されている。この出力部Ａとしては、電動玩具の関節部品、電気製品の回転部品、自転車における変速機などの可動部分が相当し、連結部材１７の円筒状胴部１７ｄの先端部は、このような出力部Ａへの嵌め込みが予定された形状になっている。さらに、連結部材１７は、ギアケース１４内に配置されるフランジ部１７ｂを有する。このフランジ部１７ｂに対峙するように、ギアケース１４には、軸線Ｌに対し直交する方向に延在する略ドーナツ円板状の抵抗体搭載プレート１８が固定されている。この抵抗体搭載プレート１８の貫通孔１８ａ内には駆動軸１６が差し込まれ、駆動軸１６は、抵抗体搭載プレート１８の影響を受けずに自由に回転する。
【００１４】
さらに、位置検出器１０にポテンショメータ機能をもたせるため、抵抗体搭載プレート１８の平面には、Ｃ字状の抵抗体１９が一体的に形成されている。これに対し、連結部材１７におけるフランジ部１７ｂの平面には、いわゆるワイパと呼ばれる接点部材２０が固定され、この接点部材２０は、バネ性を有する導電性金属からなると共に、ベース部２０ａから片持ち支持状態で湾曲して延在する。
【００１５】
連結部材１７と接点部材２０との一体化を図るため、フランジ部１７ｂに設けられた突起片１７ｃは、ベース部２０ａに設けられた開口２０ａ内に差し込まれ、その後、突起片１７ｃの頭部を潰すことで、ベース部２０ａは連結部材１７に加締め固定される。このようにして固定された接点部材２０はバネ性をもつ故に、その先端は、抵抗体１９に常に押し当てられながら摺動することになる。よって、連結部材１７が駆動軸１６と一緒に回転する限りにおいて、接点部材２０は抵抗体１９上を摺動し、駆動軸１６の回転角度に応じて抵抗値が変化する。そして、駆動軸１６の回転角度の変化は出力電圧の変化として外部で検出される。なお、駆動軸１６の先端は、連結部材１７の端部から突出し、この突出部分には、連結部材１７の抜けを防止するためにＣリング２１が嵌め込まれている。また、Ｃリング２１と連結部材１７との接触を防止するために、駆動軸１６にはワッシャ２３が装着される。
【００１６】
さらに、この位置検出器１０では、ギア機構部１３の破損を防止するためにトルクリミッタ機能をも併せもっている。そこで、連結部材１７の軸挿入孔１７ａの壁面と駆動軸１６の周面との間に、摩擦抵抗体としてのリング体２２を配置させ、このリング体２２を介して、軸挿入孔１７ａの壁面と駆動軸１６の周面とを摩擦係合させる。このリング体２２は、径方向に弾性を有する断面Ｃ字状の筒形バネであり、押し広げるようにして駆動軸１６に装着されている。このような筒形バネ２２は、駆動軸１６に装着させ易く、しかも、連結部材１７と駆動軸１６とに対して適正な摩擦抵抗力を発揮させる上で最適な形態である。
【００１７】
さらに、抵抗体搭載プレート１８、連結部材１７及びリング体２２の組み込みを容易にするため、ギアケース１４の前端には前面カバー２３が設けられている。この前面カバー２３の突起２３ａをギアケース１４のスリット１４ａに差し込むことで、抵抗体搭載プレート１８に設けられた舌片１８ａの挟み込み固定が達成される。また、この前面カバー２３の中央開口２３ａには、連結部材１７の胴部１７ｄにおけるラジアル方向の軸ブレを防止するため、環状な軸受部２４が圧入されている。そして、リング体２２に対応させた位置に軸受部２４を配置することで、軸ブレを防止しながら、リング体２２による摩擦抵抗力の変動を可能な限り少なくし、安定したトルクリミッタ機能を発揮させている。
【００１８】
次に、前述の構成に基づいて、位置検出器１０の動作について簡単に説明する。
【００１９】
先ず、出力部Ａを所定の方向に回転させるために、モータ１１をＯＮすると、ギア機構部１３を介して駆動軸１６が所定角度だけ回転し、駆動軸１６の回転は、リング体２２による摩擦抵抗を介して連結部材１７に伝達され、この連結部材１７が回転すると、出力部Ａが所定角度だけ回転する。このとき、連結部材１７の所定角度の回転によって、接点部材２０が抵抗体１９上を所定角度だけ摺動する。よって、駆動軸１６の回転角度に応じて抵抗値が変化し、駆動軸１６の回転角度の変化を出力電圧の変化として外部で検出する。
【００２０】
このような定常使用状態においては、位置検出器１０内のポテンショメータ機能が有効に利用される。しかしながら、出力部Ａの回転が何らかの原因によって途中で強制的に止められてしまったような場合、ギア機構部１３の破損を防止するためにトルクリミッタ機能が働くことになる。すなわち、リング体２２の部分で滑りが発生し、強制的に制止させられている連結部材１７に対し駆動軸１６のみが空転し続け、ギア機構部１３内のギア列が損傷するといった事態が回避されることになる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明による位置検出器は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、ケース内に、抵抗体とこの抵抗体の表面を摺動する接点部材とを備えた位置検出器において、ケース内に位置する駆動軸をもったギアドモータと、ケースに固定されると共に、抵抗体が設けられた抵抗体搭載プレートと、接点部材が設けられると共に、駆動軸が差し込まれる軸挿入孔を有し、ケースから端部が突出して、出力部側への取り付けが予定されている連結部材と、連結部材の軸挿入孔の壁面と駆動軸の周面との間に配置されて、軸挿入孔の壁面と駆動軸の周面とを摩擦係合させるリング体とを備えたことにより、更なる小型化を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る位置検出器の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示した位置検出器の組立後の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…位置検出器、１４…ギアケース（ケース）、１６…駆動軸、１７…連結部材、１７ａ…軸挿入孔、１８…抵抗体搭載プレート、１９…抵抗体、２０…接点部材、２２…リング体（筒形バネ）、２４…軸受部、Ａ…出力部、Ｇ…ギアドモータ。

Claims

ケース内に、抵抗体とこの抵抗体の表面を摺動する接点部材とを備えた位置検出器において、
前記ケース内に位置する駆動軸をもったギアドモータと、
前記ケースに固定されると共に、前記抵抗体が設けられた抵抗体搭載プレートと、
前記接点部材が設けられると共に、前記駆動軸が差し込まれる軸挿入孔を有し、前記ケースから端部が突出して、出力部側への取り付けが予定されている連結部材と、
前記連結部材の前記軸挿入孔の壁面と前記駆動軸の周面との間に配置されて、前記軸挿入孔の前記壁面と前記駆動軸の前記周面とを摩擦係合させるリング体とを備えたことを特徴とする位置検出器。
前記リング体は、径方向に弾性を有する断面Ｃ字状の筒形バネであることを特徴とする請求項１記載の位置検出器。
前記リング体の位置に対応して、前記ケースの前端には、前記連結部材の軸受部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の位置検出器。