JP2007206693A - 回転慣性によるスリップを防止するディスプレイ回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転慣性により発生するスリップ現象を防止できるディスプレイ回転装置を提供する。
【解決手段】本発明のディスプレイ回転装置は、ディスプレイを回転させる駆動力を提供するモータと、回転命令信号の上昇時間と下降時間を増加させて上記モータが漸進的に回転及び停止するように駆動させるモータ駆動装置と、を含む。モータに印加される印加電圧及び／または電流を徐に増加または減少させることで機構的に発生し得るスリップ現象を除去し、ディスプレイの停止の際の振動による揺れ現象を減らすことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ディスプレイ回転装置に関するもので、より詳細には、回転慣性により発生するスリップ現象を防止できるディスプレイ回転装置に関する。

最近、コンピュータモニタ、テレビなどのような各種ディスプレイの大きさ及び重量が大きくなり、ディスプレイを使用者の方向に回転できる回転装置が広く使用されている。このような回転装置は、モータなどを用いて自動でディスプレイの方向を使用者に向けるようにすることができる。

図１は、従来のディスプレイ回転装置を示す概略図である。図１を参照すると、従来のディスプレイ回転装置は、床などに固定されるスタンド１１と、スタンド１１に一端部が固定されて他端部がシャフト１７を介してディスプレイ１５に繋がるモータ１３を含む。モータ１３は、示されていないが、外部制御装置に繋がって使用者がリモートコントローラ（ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）などを用いてディスプレイ１５の姿勢を制御する。そして、モータ１３は大きい重量のディスプレイ１５を低速で回転させるために内部に減速ギアを具備する。

このようなディスプレイ回転装置は、モータ１３の駆動のために外部電源を用いるが、ディスプレイ回転装置に電源が供給されない場合には使用者がディスプレイ１５を手で回転させる必要性もあるので受動でも回転が可能である。

モータ１３が定格電圧、定格周波数下で定格出力を出しながら運転している際の毎分回転数を定格回転速度（ＲＰＭ；ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒ ｍｉｎ）と言う。モータ１３の内部にはいくつかの磁極が形成されるが、一組の磁極が生ずることを２極、二組の磁極が生ずることを４極、三組の磁極が生ずることを６極と言う。３相巻線に３相交流を流すと極数に応じて磁極が生じ、これが電流の交番と共に回転する。このようにコイルが停止していて、磁極だけが回転することを回転磁場と呼ぶ。この回転磁場は半サイクルごとに次の極に移動するので磁場が回転する同期速度は下記の（数１）に示す式となる。

ここで、ｆは周波数（Ｈｚ）、Ｐは極の個数を意味する。

モータ１３は、無負荷においてはほとんどＮｓと同一な速度で回転子が回転するが、負荷（例えば、ディスプレイ１５）をかけると回転速度が数％遅くなる。これをスリップ（ｓｌｉｐ）と言う。

ディスプレイ回転装置において、モータ１３を回転させるために外部制御装置を介して電源を印加するかまたは電源を印加した後急激に遮断する場合、機構的にディスプレイ１５が回転していた慣性により上述したようなスリップ現象が発生する。そして、スリップ現象に応じて製品の起動と停止の際に安定性を落とすことになり、回転するディスプレイが停止する際に振動により搖れる現象を起こしたりもする。

また、図２は、モータ１３に印加される電圧と電流を示す図であって、ブラック線は電圧２１、グレー線は電流２３に該当する。Ａ部分において、モータ１３に電圧が印加されると電流が急上昇する部分が存在し、Ｂ部分においてモータ１３に印加される電圧を遮断する場合も電流が急上昇する部分が存在することが分かる。電流の突然の急上昇によりモータ１３を駆動させるための回路が誤動作を起こすなど問題点が発生し得る。

したがって、本発明は回転慣性によるスリップ現象を除去することができるディスプレイ回転装置を提供する。

また、本発明は、モータに印加される印加電圧及び／または電流を徐徐に増加または減少させて機構的に発生し得るスリップ現象を除去し、ディスプレイの停止の際に振動による揺れ現象を減らすことができるディスプレイ回転装置を提供する。

本発明の以外の目的は下記の説明を介して容易に理解することができる。

上記の目的を果たすために、本発明の一実施形態によれば、ディスプレイを回転させる駆動力を提供するモータと、及び回転命令信号の上昇時間と下降時間を増加させて上記モータが漸進的に回転及び停止するように駆動させるモータ駆動装置とを含むディスプレイ回転装置が提供される。

ここで、上記回転命令信号は回転または停止に区分される二進信号である。

好ましくは、上記モータ駆動装置は、外部からの入力により上記モータを回転させる上記回転命令信号を生成する回転命令信号印加部と、上記回転命令信号の上昇時間及び下降時間を増加させた積分信号を生成するＲＣ積分回路と、及び上記積分信号を、上記モータを時計回り方向または反時計回り方向に回転させるモータ印加電流に変換するＨ−ブリッジと、を含むことができる。

ここで、上記ＲＣ積分回路は、抵抗とキャパシタを調節して上記回転命令信号の上昇時間及び下降時間を変化させた積分信号を生成する。そして上記モータは上記モータ印加電流の大きさに応じて回転速度が変化し、上記モータ印加電流の大きさは上記積分信号に応じて漸進的に変化する。

本発明によるディスプレイ回転装置は、回転慣性によるスリップ現象を除去することができる。

また、モータに印加される印加電圧及び／または電流を徐徐に増加または減少させて機構的に発生し得るスリップ現象を除去し、ディスプレイの停止の際の振動による揺れ現象を減らすことができる。

以下、添付された図面を参照して本発明によるディスプレイ回転装置の好ましい実施例を詳しく説明する。本発明を説明することにおいて、関連公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合その詳細な説明を略する。本発明の説明過程において用いられる数字（例えば、第１、第２等）は同一または類似の個体を順次に区分するための識別記号に過ぎない。

図３は、本発明の一実施例によるディスプレイ回転装置の概略的な構成図である。

図３を参照すると、ディスプレイ回転装置は、スタンド１１、モータ１３、ディスプレイ１５、シャフト１７及びモータ駆動装置を含む。ディスプレイ１５は、スタンド型、壁掛け型など多様な形態に適用可能であり、テレビ、モニタなどが該当される。

ディスプレイ回転装置は床などに固定されるスタンド１１と、スタンド１１に一端部が固定されて他端部がシャフト１７を介してディスプレイ１５に繋がるモータ１３を含む。モータ１３は、モータ駆動装置に繋がり、使用者がリモートコントローラなどを用いてディスプレイ１５の姿勢を制御する。モータ１３は大きい重量のディスプレイ１５を低速で回転させる必要性があるため、内部に減速ギアを具備する。シャフト１７はモータ１３と一体に回転し、ディスプレイ１５と結合している。よって、シャフト１７の回転に応じてディスプレイ１５も同じく回転する。モータ１３はディスプレイ１５を回転させるための駆動力を提供する。

または、モータ１３の一端部がディスプレイ１５に固定されて、他端部はシャフト１７を介してスタンド１１に繋がる。ここで、スタンド１１に固定されたシャフト１７を中心としてディスプレイ１５とモータ１３は一体に回転することになる。

モータ駆動装置は、回転命令信号に応じてディスプレイ１５が時計回り方向及び／または反時計回り方向に回転するようにモータ１３を駆動させる。回転命令信号とは使用者によりリモートコントローラなどを介して入力される信号である。時計回り方向及び／または反時計回り方向への回転方向に関する情報を含み、回転速度に関する情報を含むこともできる。モータ駆動装置は、回転命令信号が印加される間にモータ１３が回転できるようにモータ印加電流を提供するし、回転命令信号が印加されないとモータ印加電流を提供しないのでモータ１３の回転を停止させる。

モータ駆動装置は、回転命令信号印加部３１、ＲＣ積分回路３３、Ｈ−ブリッジ３５を含む。

回転命令信号印加部３１は、外部からまたは図示されていない入力部を介して使用者によるディスプレイ１５の回転に関する回転命令信号の印加を受ける。そして、モータ１３を駆動させるためにＲＣ積分回路３３に回転命令信号を伝達する。回転命令信号は回転または停止に区分される二進信号である。

ＲＣ積分回路３３は、抵抗ＲとキャパシタＣで構成される低周波通過フィルタ（ＬＰＦ；Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）である。ＲＣ積分回路３３は回転命令信号印加部３１から伝達された回転命令信号が急激に変化しないように回転命令信号の上昇時間及び下降時間を増加させて積分信号を生成する。動作原理は、後の図５ないし図６を参照して詳しく説明する。

Ｈ−ブリッジ３５は、ＲＣ積分回路３３にて上昇時間及び下降時間の増加された回転命令信号である積分信号に応じてモータ１３を時計回り方向または反時計回り方向に回転させるモータ印加電流に変換してモータ１３に提供する。

図４は、一般的なＨ−ブリッジ構造のモータを示す図面である。図４を参照すると、モータ１３に繋がった各トランジスタのＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３及びＴＲ４は一種のスイッチの役目をする。図４の下段の真理表を見れば、Ａ及びＤにＨ信号が印加されて残りにはＬ信号が印加されるとＴＲ１とＴＲ４が導通されてモータ１３は正回転することになる。Ｂ及びＣにＨ信号が印加されて残りにはＬ信号が印加されるとＴＲ２とＴＲ３が導通されてモータ１３は逆回転することになる。Ａ及びＢ、あるいはＣ及びＤにＨ信号が印加されるとモータ１３は停止することになる。ここで、各トランジスタは電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で構成されることもできる。

上述した方法によりモータ１３の回転方向が決定され、Ｈ信号及び／またはＬ信号の大きさに応じてモータ１３の回転速度が決定される。

回転命令信号を用いて真理表に応じて動作するように、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ端子にＨ信号及び／またはＬ信号を印加する。回転命令信号の上昇時間及び下降時間が増加されたので、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ端子にＨ及び／またはＬ信号を印加することにおいて、急激な大きさの変化を有するＨ信号及び／またはＬ信号を印加することではなく漸進的な大きさの変化を有するＨ信号及び／またはＬ信号を印加する。Ｈ信号及び／またはＬ信号は、各トランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３及びＴＲ４を経てモータ印加電流を調節してモータ１３を漸進的に回転させる。

以下では、図５ないし図６を参照して回転命令信号の上昇時間及び下降時間を増加させる原理を説明する。

図５は、基本的なＲＣ積分回路の回路図であり、図６はＲＣ積分回路の階段入力に対する階段応答を示す図面である。回転命令信号は回転の可否を決定するので、回転の場合にはハイ信号、停止の場合にはロー信号の二進信号であることが好ましい。よって、回転命令信号は図６に示すように四角波形の形態を有することになる。

回転命令信号は一般的に電圧の形態を有するので、回転命令信号印加部３１での回転命令信号をＶｉｎ、ＲＣ積分回路３３により回転命令信号の上昇時間及び下降時間を増加させた積分信号をＶｏｕｔという。

図５を参照すると、抵抗ＲとキャパシタＣで構成されたＲＣ回路にて抵抗ＲとキャパシタＣが直列で連結され、抵抗ＲとキャパシタＣの両端にＶｉｎの回転命令信号を印加する。そして、キャパシタＣの両端の電圧をＶｏｕｔに設定する。ＶｉｎとＶｏｕｔの関係を周波数側面及び時間側面からよく見ると下記の（数２）に示す式となる。ここで、ＶｉｎはＶの値を有する階段入力である。

図６を参照すると、上記（数２）によるＶｏｕｔの階段応答波形を示している。ＶｉｎでのＶ値が維持された時間をＴｐと仮定すると、τ＝Ｔｐ／５である場合と、τ＝Ｔｐ／１００である場合の階段応答波形である。ここで、τは時定数（ｔｉｍｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ）であり、図５の回路で、τ=ＲＣである。時定数は、出力波形が入力波形のｅ^−１倍（約６３．２％）になる時間を意味する。

時定数τがＴｐに比して非常に小さい値である場合には、図６のτ＝Ｔｐ／１００である場合と同じく出力波形の上昇時間及び下降時間が非常に短くてほとんど入力波形と類似の形態の出力波形が生成される。しかし、この場合には図２に示すようにオーバシュート（ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ）の発生する可能性が高い。これに反して、図６のτ＝Ｔｐ／５である場合を参照すると、出力波形の上昇時間及び下降時間が長くなって上昇エッジ及び下降エッジが四角波形のエッジというより台形波形のエッジに類似の出力波形が生成される。

したがって、抵抗ＲとキャパシタＣの値を調節することで四角波形の形態を有する回転命令信号を上昇時間及び下降時間の多様な台形波形の形態に変化させることができる。これにより、ディスプレイ１５の位置制御において回転の起動や停止の際漸進的に位置が変化しながら回転するような効果を得られる。

ここで、図５に示されている抵抗ＲとキャパシタＣで構成されたＲＣ積分回路は一実施例であって、当該技術分野での通常の知識を持った者が同一な原理により同一な機能を有する異なる回路に変更しても本発明の思想に含まれることは勿論である。

これによって、モータ駆動装置の回路に無理をさせなくて済み、機構的に発生し得るディスプレイ１５の回転慣性によるスリップ現象が抑制され、モータ１３の回転が停止してもディスプレイ１５が回転したり振動するような現象が防止される。

図７は、本発明の一実施例によるＲＣ積分回路３３から生成された積分信号（電圧）と、モータ印加電流（電流）を示す図面である。積分信号７１はブラック線であり、モータ印加電流７３はグレー線で表示される。

図２と比べると、Ａ'部分において、モータ１３にＲＣ積分回路３３により上昇時間の増加された積分信号が印加されることによりモータ印加電流も急上昇する部分が消えて漸進的に増加している。Ｂ'部分において、モータ１３に印加される電圧を遮断する場合にもＲＣ積分回路３３により下降時間の増加された積分信号が印加されることによりモータ印加電流も漸進的に減少することになり、急上昇する部分が消えることが分かる。

上記では本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野で通常の知識を持った者であれば下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できるだろう。

従来のディスプレイ回転装置を示す概略図である。 モータに印加される電圧と電流を示す図面である。 本発明の一実施例によるディスプレイ回転装置の概略的な構成図である。 一般的なＨ−ブリッジ構造のモータを示す図面である。 基本的なＲＣ積分回路の回路図である。 ＲＣ積分回路の階段入力に対する階段応答を示す図面である。 本発明の一実施例によるＲＣ積分回路から生成された積分信号（電圧）とモータ印加電流（電流）を示す図面である。

符号の説明

１１ スタンド
１３ モータ
１５ ディスプレイ
１７ シャフト
３１ 回転命令信号印加部
３３ ＲＣ積分回路
３５ Ｈ−ブリッジ

Claims (5)

1. ディスプレイを回転させるための駆動力を提供するモータと、
   回転命令信号の上昇時間と下降時間を増加させて前記モータが漸進的に回転及び停止するように駆動させるモータ駆動装置と、を含むディスプレイ回転装置。
2. 前記回転命令信号は回転または停止に区分される二進信号である請求項１に記載のディスプレイ回転装置。
3. 前記モータ駆動装置は、
   外部からの入力により前記モータを回転させる前記回転命令信号を生成する回転命令信号印加部と、
   前記回転命令信号の上昇時間及び下降時間を増加させた積分信号を生成するＲＣ積分回路と、
   前記積分信号を前記モータを時計回り方向または反時計回り方向に回転させるモータ印加電流に変換するＨ−ブリッジと、を含む請求項２に記載のディスプレイ回転装置。
4. 前記ＲＣ積分回路は、抵抗とキャパシタを調節して前記回転命令信号の上昇時間及び下降時間を変化させた積分信号を生成する請求項３に記載のディスプレイ回転装置。
5. 前記モータは、前記モータ印加電流の大きさに応じて回転速度が変化し、前記モータ印加電流の大きさは前記積分信号により漸進的に変化する請求項３に記載のディスプレイ回転装置。