JP2005147893A - 無接触型ポテンショメータ - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の無接触型ポテンショメータの検出角度が狭い欠点を改善し、３６０°全角度の位置を検出することが可能な無接触型ポテンショメータを提供する。
【解決手段】 操作軸６によって回転されるロータ板１０と、このロータ板１０と小間隙をもって対向するコイル１１と、を備え、ロータ板１０の回転によるコイル１１のインダクタンスの変化を検出し、これを信号として取り出すようにしたインダクタンス式の無接触型ポテンショメータにおいて、ロータ板１０とコイル１１とで構成される検出手段を、同一筐体内に２組設けた構成とする(第１の検出手段８と第２の検出手段９)。この場合、２組の検出手段８と９は、所定角度(例えば９０°)の位相差を持たせて配置する。これにより本発明では、位相差のある２組の検出手段８と９の出力を演算させることで３６０°全角度の位置を検出することが可能となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は無接触型ポテンショメータに関し、特にインダクタンス式の無接触型ポテンショメータに係るものである。

従来、無接触型ポテンショメータとしては、例えば下記の特許文献１に開示されるようなインダクタンス式のポテンショメータがある。
即ちこのインダクタンス式のポテンショメータは、操作軸によって回転されるロータ板と、このロータ板と小間隙をもって対向するコイルと、を備えて構成され、ロータ板の回転によるコイルのインダクタンスの変化を検出し、これを信号として取り出すようにしたものである
特開平１０−３００４１１号公報

しかしながら、このような従来のインダクタンス式の無接触型ポテンショメータは、検出角度が狭いという欠点があった。
本発明はこの欠点を改善することを目的としてなされたものである。

上記の目的を達成するために本発明は、操作軸によって回転されるロータ板と、このロータ板と小間隙をもって対向するコイルと、を備え、ロータ板の回転によるコイルのインダクタンスの変化を検出し、これを信号として取り出すようにしたインダクタンス式の無接触型ポテンショメータにおいて、ロータ板とコイルとで構成される検出手段を、所定角度の位相差を持たせて同一筐体内に２組設けた構成としたものである。

上記の如く構成される本発明の無接触型ポテンショメータは、位相差のある２組の検出手段の出力を演算させることで３６０°全角度の位置を検出することが可能となり、従来の無接触型ポテンショメータの検出角度が狭い欠点を改善することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
図１は本発明によるポテンショメータの外観を示す。このポテンショメータ１は、筐体(ケース)２から突出される操作軸６を回転操作することにより、それに応じた信号がコード１４から出力される回転型のポテンショメータである。

このポテンショメータ１の筐体２は、円筒ケース３を主筐体とし、これに蓋体４と５を組み合わせて構成される。円筒ケース３と蓋体４，５は何れもアルミニウム等の軽金属材によりなり、円筒ケース３に蓋体４と５を嵌め込んで固定するものである。

図２は本発明によるポテンショメータの分解図、図３はその主要部の縦断面図である。ここで明らかな如く操作軸６は、蓋体４のボス部４ａに組み込まれた軸受７に回転自在に軸支されている。尚、この操作軸６の材質としては、ステンレスが好適に用いられる。

そして筐体２の内部には、この操作軸６の回転を検出する検出手段が組み込まれている
。ここで特に本発明によるポテンショメータ１では、この検出手段が２組設けられており、即ち筐体２の内部には、第１の検出手段８と第２の検出手段９が操作軸６と同軸上に配置されている。

この第１の検出手段８と第２の検出手段９の詳細な構成を図４〜図６に示す。ここで明らかな如く、第１の検出手段８と第２の検出手段９は夫々、操作軸６によって回転されるロータ板１０と、このロータ板１０と小間隙をもって対向するコイル１１と、を備えて構成される。

コイル１１は、コイル基板１２上において操作軸６を中心とする半円弧形（弓形）に湾曲した巻き形状に形成され、これが対になって１つのコイルを構成している。ロータ板１０は、ベリリウム銅などの導電性の良い金属を材料とする半円形の薄板によりなり、コイル１１に対し無接触でかつ均等な隙間を保ちながら回転するように操作軸６に固定される。
尚、本例の構成では、コイル１１はコイル基板１２の上下両面側に設けられており、これに対応してロータ板１０は、コイル基板１２を上下から挟むように２枚が対称的に設けられている。

さらに図２に示す如く、筐体２の内部には回路基板１３が組み込まれている。この回路基板１３には、コイル１１に高周波を印加する高周波発振回路や、コイル１１のインダクタンスの変化を信号として取り出す検波回路などが実装されており、この回路基板１３は、コイル基板１２に設けられたコイルの端子部１１ａと図示しないフレキシブル配線板を介して接続されている。

そして、この回路基板１３の高周波発振回路からコイル１１に高周波が印加されると、ロータ板１０に渦電流が生じ、その状態で操作軸６によってロータ板１０を回転させると、コイル１１に対するロータ板１０の対向面積が変化し、これにより渦電流値が変化してコイル１１のインダクタンスが変化する。そしてその変化分が回路基板１３の検波回路で検出され、これが操作軸６の回転位置に対応する信号としてコード１４から出力されるものである。

本発明によるポテンショメータ１では、上記の如く構成される検出手段が第１の検出手段８と第２の検出手段９とで２組設けられ、これを筐体２にコンパクトに組み込んである。ここで本発明の特徴的構成として、この第１の検出手段８と第２の検出手段９とは、９０°の位相差を持って配置されている。

即ち、本例の構成では、例えば図４に示す状態において、同図Ａのように第１の検出手段８では、一対のコイル１１のうち１つのコイルの全体をロータ板１０が覆っているのに対し、同図Ｂのように第２の検出手段９では、一対のコイル１１の半分をロータ板１０が覆っている状態となっている。この第１の検出手段８と第２の検出手段９におけるロータ板１０とコイル１１の相対関係により、両検出手段８と９の間には９０°の位相差があることが判る。両検出手段８と９のロータ板１０は操作軸６によって同時に回転されるため、両検出手段８と９からの出力信号は常に９０°の位相差を持って出力されることになる。

図７に本例のポテンショメータの出力特性を示す。ここでａの特性が第１の検出手段、ｂの特性が第２の検出手段からの出力を示しており、これで明らかな如く本例のポテンショメータでは、９０°の位相差を持った三角波に近いシャープな特性を有する２つの出力が得られるものである。

そして本発明では、この２つの出力を演算させることにより、３６０°全角度の位置を検出することが可能となる。この２つの出力の演算は、ポテンショメータのコード１４が接続される機器に設けられたプロセッサによって行なわれる。この場合、２つの出力の位相差が９０°であることにより、プロセッサにおいて角度の計算がしやすく、迅速な位置検出が行なえるという利点がある。尚、この２つの出力の演算を行なうプロセッサを筐体２の内部に組み込んだ構成としてもよい。

さらに本発明によるポテンショメータ１の内部構造について見ると、上記２組の検出手段８と９の間には、スペーサ１５が介在されている。このスペーサ１５は筐体２と同じアルミニウムによりなるもので、螺子１６によって蓋体４に固定される。
ここで、スペーサ１５と蓋体４の間に挟み込まれるように第１の検出手段８のコイル基板１２が固定される構造となっている。一方、第２の検出手段９のコイル基板１２は、螺子１７によってスペーサ１５に固定される。

スペーサ１５の上下面には、第１の検出手段８と第２の検出手段９に対する逃げ空間を形成する凹部１５ａと１５ｂが上下対称的に形成されている。これと同様に蓋体４にも、第１の検出手段８に対する逃げ空間を形成する凹部４ｂが形成されている。

このように本発明によるポテンショメータ１では、第１の検出手段８と第２の検出手段９との間にスペーサ１５を介在させたことにより、両検出手段８と９が干渉することなく正確な出力特性が得られるものである。
またスペーサ１５には両検出手段８と９に対する逃げ空間を形成する凹部１５ａと１５ｂが設けられていることにより、両検出手段８と９はロータ板１０の回転が阻害されることなく円滑に動作され、またこの凹部１５ａと１５ｂは対称的に形成されているので、両検出手段８と９に及ぼすスペーサ１５の影響を均等にでき、両検出手段８と９の出力差を抑えることができる。

尚、ここで両検出手段８と９の出力差を完全になくすため、上記の構成に加え、第２の検出手段９の上方を覆うアルミニウム製のカバー部材をスペーサ１５に取り付けて、両検出手段８と９の上下の空間構造を同一に形成することが望ましい。

本発明によるポテンショメータは、上述したようにインダクタンス式であるが、これを他の無接触型ポテンショメータである磁気式と比べた場合、次のような利点がある。
即ち、磁気式のポテンショメータでは、２組の検出手段を接近させた場合、相互の磁石が影響し合って実現は非常に困難であるのに対し、本発明で採用したインダクタンス式では２組の検出手段の相互の影響は殆どないため、容易に実現が可能である。

また磁気式のポテンショメータでは、ドーナッツ型(または円形)の磁石を１８０°ずつＮ−Ｓ極で帯磁させ２個の検出素子を９０°離角して配置させることで、本発明と同様の出力を得ることは可能ではあるが、磁石を１８０°ずつ均等にＮ−Ｓ極で帯磁させることは非常に困難であるため、出力特性の精度が劣り、また個体によるバラツキも大きい。これに対し本発明で採用したインダクタンス式の場合は、コイルはエッチング技術により作成できるため成形精度が非常に高く、ロータ板も機械的な加工で作成できるため個々のバラツキが無視できるほどの精度で加工が可能である。このため、個々の精度のバラツキが抑えられて高精度の出力特性が得られ、またロータの位相調整も機械的に行なえるので、位相特性も精度よく得られるものである。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこの実施例の構成に限定されるものではない。例えば、上記実施例では、２組の検出手段の位相差を９０°としてあるが、これを９０°以外の角度に設定した場合でも充分な効果が得られるものである。

本発明によるポテンショメータの外観を示す斜視図である。 本発明によるポテンショメータの分解斜視図である。 本発明によるポテンショメータの主要部の縦断側面図である。 本発明によるポテンショメータにおける検出手段の平面図で、Ａは第１の検出手段、Ｂは第２の検出手段である。 本発明によるポテンショメータにおける第１の検出手段の周辺部の分解斜視図である。 本発明によるポテンショメータにおける第２の検出手段の周辺部の分解斜視図である。 本発明によるポテンショメータの出力特性図である。

符号の説明

１…ポテンショメータ
２…筐体
６…操作軸
８…第１の検出手段
９…第２の検出手段
１０…ロータ板
１１…コイル
１２…コイル基板
１５…スペーサ

Claims (4)

1. 操作軸によって回転されるロータ板と、このロータ板と小間隙をもって対向するコイルと、を備え、上記ロータ板の回転による上記コイルのインダクタンスの変化を検出し、これを信号として取り出すようにしたインダクタンス式の無接触型ポテンショメータにおいて、上記ロータ板と上記コイルとで構成される検出手段を、所定角度の位相差を持たせて同一筐体内に２組設けた構成としたことを特徴とする無接触型ポテンショメータ。
2. 上記２組の検出手段の位相差を９０°に設定したことを特徴とする請求項１に記載の無接触型ポテンショメータ。
3. 上記２組の検出手段は、スペーサを介して同軸上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の無接触型ポテンショメータ。
4. 上記スペーサには、上記２組の検出手段に対する逃げ空間を形成する凹部が対称的に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の無接触型ポテンショメータ。

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