JP2007228640A - 揺動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】揺動装置の揺動を検知するセンサの位置決めの精度があまり高くなくてもよく、個数も少なくてすむようにする
【解決手段】水平方向に揺動する上部フレーム１０と、上部フレーム１０に取り付けられ光を反射する、第一の幅Ｗ１を有する第一反射部１４ａ、１４ｃと、上部フレーム１０に取り付けられ光を反射する、第二の幅Ｗ２（＞Ｗ１）を有する第二反射部１４ｂ、１４ｄと、第一反射部１４ａ、１４ｃおよび第二反射部１４ｂ、１４ｄに光を与える発光体および発光体により与えられ第一反射部１４ａ、１４ｃおよび第二反射部１４ｂ、１４ｄにより反射された光を受光する受光体を有するセンサ（フォトカプラ）３４とを備えた揺動装置１であって、第一反射部１４ａ、１４ｃと、第二反射部１４ｂ、１４ｄとは水平方向に配列されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、ラックの揺動の検知法に関する。

従来より、シャフトに磁性部材を取り付けたものを、芯の無い中空のソレノイドの中空部分に入れて、ソレノイドを励磁することにより、シャフトを揺動させることが行われている（例えば、特許文献１の図１を参照）。シャフトにはラックが取り付けられており、シャフトを揺動させることによりラックを揺動させることができる。

この際、ラックに反射板を取り付けておき、センサから光を照射して光が反射されるか否かにより、ラックの揺動を検知することが行われている（例えば、特許文献１の図２を参照）。反射板は二列に配置され、反射板の配置パターンは各列ごとに少しずれている。少しずれていることにより、ラックの揺動の方向、速度およびラックの位置を細かく検出することができる。

特開２００２−２４７８８５号公報

しかしながら、上記のような反射板の配列によれば、センサを反射板に対して正確に取り付けなければならない。しかも、センサを反射板の各列に対応して設ける必要があるため、最低でもセンサが二個必要である。

そこで、本発明は、センサの位置決めの精度があまり高くなくてもよく、個数も少なくてすむようにすることを課題とする。

本発明にかかる揺動装置は、所定方向に揺動するフレームと、前記フレームに取り付けられ、光を反射する、第一の幅を有する第一反射部と、前記フレームに取り付けられ、光を反射する、前記第一の幅とは異なる第二の幅を有する第二反射部と、前記第一反射部および前記第二反射部に光を与える発光体と、前記発光体により与えられ、前記第一反射部および前記第二反射部により反射された光を受光する受光体と、を備え、前記第一反射部と前記第二反射部とは前記所定方向に配列されているように構成される。

上記のように構成された揺動装置によれば、フレームは、所定方向に揺動する。第一反射部は、前記フレームに取り付けられ、光を反射する、第一の幅を有する。第二反射部は、前記フレームに取り付けられ、光を反射する、前記第一の幅とは異なる第二の幅を有する。発光体は、前記第一反射部および前記第二反射部に光を与える。受光体は、前記発光体により与えられ、前記第一反射部および前記第二反射部により反射された光を受光する。さらに、前記第一反射部と前記第二反射部とは前記所定方向に配列されている。

また、揺動装置は、前記受光体が、前記発光体と一体に設けられているようにしてもよい。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施形態にかかる揺動装置１の斜視図である。図２は、本発明の実施形態にかかる揺動装置１の側面図である。揺動装置１は、上部フレーム１０、第一磁性部材１２、反射部１４、下部フレーム２０、ソレノイド２２、基板３０、励磁制御素子３２、センサ３４を備える。

上部フレーム１０は、所定方向に揺動する。図１および図２に示すように、所定方向は水平方向である。なお、上部フレーム１０は、図示しない本体から吊り下げられている。

第一磁性部材１２は、上部フレーム１０に取り付けられている。第一磁性部材１２は、鉄であることが好ましい。

反射部１４は、上部フレーム１０の裏面（下側の面）に取り付けられ、光を反射する。図３は、反射部１４近傍の部分斜視図である。なお、図３においては、センサ３４よりも右側に配置された反射部を図示省略している。反射部１４は、第一反射部１４ａ、第二反射部１４ｂを有する。第一反射部１４ａは第一の幅（狭い幅）を有し、第二反射部１４ｂは第二の幅（広い幅）を有している。第一反射部１４ａおよび第二反射部１４ｂは所定方向（揺動方向）に一列に配置されている。

図４は、反射部１４近傍の部分平面図である。反射部１４は、第一反射部１４ａ、第二反射部１４ｂ、第一反射部１４ｃ、第二反射部１４ｄを有する。第一反射部１４ａ、第二反射部１４ｂは、センサ３４よりも左側に配置されている。第一反射部１４ｃおよび第二反射部１４ｄは、センサ３４よりも右側に配置されている。

第一反射部１４ａは、第二反射部１４ｂよりもセンサ３４から遠くに配置されている。第一反射部１４ｃは、第二反射部１４ｄよりもセンサ３４から近くに配置されている。第一反射部１４ａ、第二反射部１４ｂ、第一反射部１４ｃおよび第二反射部１４ｄは一列に配置されている。なお、第一反射部１４ａの幅＝第一反射部１４ｃの幅＝Ｗ１は、第二反射部１４ｂの幅＝第二反射部１４ｄの幅＝Ｗ２よりも小さい。

下部フレーム２０は、ソレノイド２２を搭載したフレームである。

ソレノイド２２は、コイル２２ａ、第二磁性部材２２ｂを有する。

コイル２２ａは、第一磁性部材１２を所定方向（上部フレーム１０の揺動方向）に吸引する磁力を生成する。コイル２２ａの磁界の向きが、所定方向と垂直な方向、すなわち鉛直方向である。

第二磁性部材２２ｂは、鉄心である。コイル２２ａは第二磁性部材２２ｂを芯とする。

センサ３４は、反射部１４（第一反射部１４ａ、第二反射部１４ｂ、第一反射部１４ｃ、第二反射部１４ｄ）に光を与える発光体を有する。さらに、センサ３４は、発光体により与えられ、反射部１４により反射された光を受光する受光体を有する。受光体は、発光体と一体に設けられており、受光した光の強さに応じた電気信号を出力する。例えば、センサ３４は、フォトカプラである。

図５は、図４に示す状態から上部フレーム１０が揺動して左側に移動したときのセンサ３４の受光体が出力する電気信号のレベルを示す図である。まず、上部フレーム１０が揺動して左側に移動すると、センサ３４の真上を第一反射部１４ｃが通過する。すると、幅Ｗ１を通過するのにかかる時間だけ、センサ３４からHighレベルの信号３４ａが出力される。センサ３４の真上を第一反射部１４ｃが通過しおえると、しばらくセンサ３４の出力はLowレベルになる。そして、センサ３４の真上を第二反射部１４ｄが通過する。すると、幅Ｗ２を通過するのにかかる時間だけ、センサ３４からHighレベルの信号３４ｂが出力される。センサ３４の真上を第二反射部１４ｄが通過しおえると、センサ３４の出力はLowレベルになる。ここで、Ｗ２＞Ｗ１なので、信号３４ｂの出力される時間は、信号３４ａの出力される時間よりも長い。

図６は、図４に示す状態から上部フレーム１０が揺動して右側に移動したときのセンサ３４の受光体が出力する電気信号のレベルを示す図である。まず、上部フレーム１０が揺動して右側に移動すると、センサ３４の真上を第二反射部１４ｂが通過する。すると、幅Ｗ２を通過するのにかかる時間だけ、センサ３４からHighレベルの信号３４ｃが出力される。センサ３４の真上を第二反射部１４ｂが通過しおえると、しばらくセンサ３４の出力はLowレベルになる。そして、センサ３４の真上を第一反射部１４ａが通過する。すると、幅Ｗ１を通過するのにかかる時間だけ、センサ３４からHighレベルの信号３４ｄが出力される。センサ３４の真上を第一反射部１４ａが通過しおえると、センサ３４の出力はLowレベルになる。ここで、Ｗ２＞Ｗ１なので、信号３４ｃの出力される時間は、信号３４ｄの出力される時間よりも長い。

図５を参照すると、上部フレーム１０が揺動して左側に移動すれば、短時間の信号３４ａの後に長時間の信号３４ｂが出力される。図６を参照すると、上部フレーム１０が揺動して右側に移動すれば、長時間の信号３４ｃの後に短時間の信号３４ｄが出力される。このように、信号の長短の順序が異なることから、上部フレーム１０が左右のどちらに移動しているかがわかる。

励磁制御素子３２は、コイル２２ａの励磁を制御する。例えば、コイル２２ａにパルス電流を流し、パルスの幅を変更することにより、コイル２２ａの発生する磁力を制御する。すなわち、パルス幅制御(PWM : Pulse Width Modulation)を行う。

図７は、励磁制御素子３２による励磁制御の一例を説明するための図である。図７（ａ）は、センサ３４の受光体が出力する電気信号のレベルを示す図である。図７（ｂ）は、励磁制御素子３２により制御されたコイル２２ａの磁力を示す図である。なお、コイル２２ａの磁力は、コイル２２ａに流す電流により決定される。

まず、図４に示す状態から上部フレーム１０が揺動して右側に移動すると、図６を参照して説明したように、信号３４ｃが出力される。信号３４ｃの出力が終わった後、遅延時間Ｔ０が経過した時点で（ただし、信号３４ｄの出力があることを要する）、コイル２２ａの磁力を０から所定の値にする。吸引時間Ｔ１が経過した後に、減衰時間Ｔ２をかけてコイル２２ａの磁力を所定の値から０に直線的に下げていく。

基板３０は、下部フレーム２０に取り付けられている。基板３０の取り付けられている高さは、上部フレーム１０よりも低い。励磁制御素子３２が、基板３０の裏面に配置され、センサ３４が、基板３０の表面に配置されている。

次に、本発明の実施形態の動作を説明する。

図４に示す状態から上部フレーム１０が揺動して右側に移動したときの動作を説明する。まず、第二反射部１４ｂがセンサ３４の真上を通過する。すると、Highレベルの信号３４ｃがセンサ３４から出力される（図７参照）。信号３４ｃの出力が終わり、信号３４ｄの出力がされ、信号３４ｃの出力が終わった後から遅延時間Ｔ０が経過すると、上部フレーム１０は右に大きく動いているので、左に引き戻す。このとき、第一磁性部材１２は第二磁性部材２２ｂの真上から離れている。

ここで、コイル２２ａを励磁し、コイル２２ａの磁力を０から所定の値にする。すると、第一磁性部材１２はコイル２２ａの中心に引き付ける力が働くので、上部フレーム１０もコイル２２ａの中心へ引き付けられる。

コイル２２ａの磁力を所定の値にして、吸引時間Ｔ１経過すると、上部フレーム１０がかなり左に引き戻されてくる。このまま、コイル２２ａの磁力を所定の値にし続けると、第一磁性部材１２を引き付けるコイル２２ａの磁力により、上部フレーム１０が静止してしまう。揺動装置１は、例えば乳児用椅子に用いられるものであり、適度に揺動し続けることが好ましい。

よって、コイル２２ａの磁力を、減衰時間Ｔ２をかけて、所定の値から０に直線的に下げていく。すると、上部フレーム１０は静止しないで、惰性で、左へと動いていく。なお、上部フレーム１０が左へと揺動した場合も、上記と同様に上部フレーム１０を右に引き戻す。

なお、上部フレーム１０が所定方向に揺動する際に、第一磁性部材１２が第二磁性部材２２ｂの真上を通過する。また、上部フレーム１０が所定方向に揺動する際に、第一磁性部材１２はコイル２２ａの内部を通過しないで、外部を通過する。

本発明の実施形態によれば、センサ３４の位置決めの精度があまり高くなくてもよく、センサ３４も一個あればよい。

本発明の実施形態にかかる揺動装置１の斜視図である。 本発明の実施形態にかかる揺動装置１の側面図である。 反射部１４近傍の部分斜視図である。 反射部１４近傍の部分平面図である。 図４に示す状態から上部フレーム１０が揺動して左側に移動したときのセンサ３４の受光体が出力する電気信号のレベルを示す図である。 図４に示す状態から上部フレーム１０が揺動して右側に移動したときのセンサ３４の受光体が出力する電気信号のレベルを示す図である。 励磁制御素子３２による励磁制御の一例を説明するための図である。

符号の説明

１ 揺動装置
１０ 上部フレーム
１２ 第一磁性部材
１４ 反射部
１４ａ、１４ｃ 第一反射部
１４ｂ、１４ｄ 第二反射部
２０ 下部フレーム
２２ａ コイル
２２ｂ 第二磁性部材
２２ ソレノイド
３０ 基板
３２ 励磁制御素子
３４ センサ

Claims (2)

1. 所定方向に揺動するフレームと、
   前記フレームに取り付けられ、光を反射する、第一の幅を有する第一反射部と、
   前記フレームに取り付けられ、光を反射する、前記第一の幅とは異なる第二の幅を有する第二反射部と、
   前記第一反射部および前記第二反射部に光を与える発光体と、
   前記発光体により与えられ、前記第一反射部および前記第二反射部により反射された光を受光する受光体と、
   を備え、
   前記第一反射部と前記第二反射部とは前記所定方向に配列されている、
   揺動装置。
2. 請求項１に記載の揺動装置であって、
   前記受光体が、前記発光体と一体に設けられている、
   揺動装置。

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