JP2012208013A - Rotation type sensor and detection device comprising rotation type sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基台と回転子と検知部とを有する回転型センサおよび回転型センサを備えた検知装置に係り、特に、基台を取付け母材に設置するだけで、回転子の回転中心を位置決めすることができる回転型センサおよび検知装置に関する。 The present invention relates to a rotation sensor having a base, a rotor, and a detection unit, and a detection device including the rotation sensor, and in particular, by simply installing the base on a mounting base material, the rotation center of the rotor can be determined. The present invention relates to a rotary sensor and a detection device that can be positioned.
各種電子機器に設けられる回転型電子部品は、基板に回転体が回転自在に支持されている。基板には、抵抗体と集電体が円環状に形成され、回転体に、前記抵抗体と集電体とを摺動する摺動子が設けられている。回転体に形成された嵌入孔に操作軸が圧入され、操作軸で回転体を回転させることで、抵抗値が変化する可変出力が得られる。 In rotating electronic components provided in various electronic devices, a rotating body is rotatably supported on a substrate. A resistor and a current collector are formed in an annular shape on the substrate, and a slider for sliding the resistor and the current collector is provided on the rotating body. The operating shaft is press-fitted into the insertion hole formed in the rotating body, and the rotating body is rotated by the operating shaft, whereby a variable output in which the resistance value changes is obtained.
特許文献1に記載されている回転型電子部品は、基板に操作軸が挿通される挿通孔が形成されるとともに、基板の裏面に、前記挿通孔と同心円状に位置してリング状に隆起する突出部が形成されている。回転型電子部品はプリント基板に取り付けられる。プリント基板に形成された穴に前記突出部が嵌合して、プリント基板に回転体の回転中心が位置決めされた状態で、基板から突出する端子がプリント基板の表面に半田付けされる。
The rotary electronic component described in
特許文献1に記載された回転型電子部品は、回転体の回転中心をプリント基板に対して位置決めしている。そのため、回転型電子部品が取り付けられたプリント基板が、さらに筐体などの取付け母材に取り付けられるものでは、プリント基板と取付け母材との取付け公差が、取付け母材と回転体の回転中心との軸ずれとして加算されることになり、取付け母材に対する回転体の位置精度を高く維持することが難しくなる。
In the rotary electronic component described in
例えば、特許文献1に記載された構造を基本にして、操作軸が取付け母材に設けられた軸受に回転自在に支持されている検知装置を構成しようとすると、操作軸の中心軸と回転体の回転中心との位置ずれ公差が大きくなりすぎて、操作軸を回転体に圧入できなかったり、圧入できたとしても、位置ずれ公差が大きくなって、回転体の回動負荷がきわめて大きくなるなど、操作性が低下する課題が生じやすい。
For example, on the basis of the structure described in
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、基台に支持された回転子の回転中心を、筐体などの取付け母材に対して精度よく位置決めできるようにした回転型センサおよび回転型センサを備えた検知装置を提供することを目的としている。 The present invention solves the above-described conventional problems, and a rotary sensor and a rotary type that can accurately position the rotation center of a rotor supported by a base with respect to a mounting base material such as a housing. It aims at providing the detection apparatus provided with the sensor.
本発明は、筐体などの取付け母材に設けられた軸受部に回転軸が回転自在に支持されたものであっても、基台が取付け母材に取り付けられた時点で、回転子の回転中心と回転軸の軸芯との位置ずれ誤差を小さくでき、回転軸と回転子とを確実に連結させることができ、回転軸の回転負荷の増大などを防止できる回転型センサおよび回転型センサを備えた検知装置を提供することを目的としている。 In the present invention, even if the rotating shaft is rotatably supported by a bearing portion provided on a mounting base material such as a housing, the rotor rotates when the base is attached to the mounting base material. A rotary sensor and a rotary sensor that can reduce a misalignment error between the center and the axis of the rotary shaft, can reliably connect the rotary shaft and the rotor, and can prevent an increase in rotational load of the rotary shaft, etc. An object of the present invention is to provide a detection device provided.
本発明は、基台と、前記基台に回転自在に支持された回転子と、前記回転子の回転を検知する検知部とを有する回転型センサにおいて、
前記基台が合成樹脂で形成され、前記基台に、前記回転子を回転自在に支持する回転支持穴と、前記基台が設置される取付け母体に設けられる基準凸部と嵌合する位置決め凹部とが連続して形成され、前記位置決め凹部の内周面が、前記回転支持穴の内径よりも大きい直径の円筒面を有しており、前記円筒面と、前記回転支持穴の内周面とが、同心円に形成されていることを特徴とするものである。
The present invention provides a rotary sensor having a base, a rotor rotatably supported by the base, and a detection unit that detects the rotation of the rotor.
The base is formed of a synthetic resin, and a positioning recess that fits into the base is provided with a rotation support hole that rotatably supports the rotor and a reference convex provided on a mounting base on which the base is installed. And the inner peripheral surface of the positioning recess has a cylindrical surface having a diameter larger than the inner diameter of the rotation support hole, and the cylindrical surface and the inner peripheral surface of the rotation support hole Are formed in concentric circles.
本発明は、金型に設けられた同じ凸部によって、前記回転支持穴と前記位置決め凹部が成型されたものである。 In the present invention, the rotation support hole and the positioning concave portion are molded by the same convex portion provided in the mold.
本発明の回転型センサは、基台に形成された位置決め凹部を、筐体などの取付け母材に設けられた基準凸部と嵌合させることで、取付け母材に対して、回転子の回転中心を精度よく位置決めすることが可能である。 The rotation type sensor of the present invention is such that the positioning recess formed on the base is fitted to the reference convex portion provided on the mounting base material such as the housing, thereby rotating the rotor with respect to the mounting base material. It is possible to accurately position the center.
例えば、取付け母材に形成された軸受穴に回転軸が回転自在に支持され、または取付け母材に保持されたベアリングなどの軸受部材に回転軸が回転自在に支持されて、回転軸が取付け母材側の軸受部を基準として回転自在に支持されている構造であっても、回転型センサを取付け母材に取り付けた時点で、回転子の回転中心と回転軸の軸芯とを精度よく位置決めできる。したがって、取付け母材側に支持された回転軸と基台に回転自在に支持されている回転子とを容易に連結させることができ、回転軸を回転したときに、回転子の回転負荷が異常に増大することなどを避けることが可能になる。 For example, the rotating shaft is rotatably supported by a bearing hole formed in the mounting base material, or the rotating shaft is rotatably supported by a bearing member such as a bearing held by the mounting base material. Even with a structure that is supported rotatably with respect to the bearing on the material side, when the rotary sensor is mounted on the mounting base material, the rotor center of rotation and the axis of the rotating shaft are accurately positioned. it can. Therefore, the rotating shaft supported on the mounting base material side and the rotor rotatably supported by the base can be easily connected, and the rotating load of the rotor is abnormal when the rotating shaft is rotated. It is possible to avoid such an increase.
本発明は、前記基台には、前記円筒面と連続して前記位置決め凹部の中心から放射方向に延びる回り止め凹部が形成されているものが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the base is formed with a rotation stopper recess that extends in a radial direction from the center of the positioning recess continuously with the cylindrical surface.
基台に設けられた前記位置決め凹部のみならず前記回り止め凹部を取付け母材に形成された基準凸部に嵌合させることで、取付け母体に基台を取り付けたときに、基台を回転方向に位置決めできる。したがって、回転子の回転角度や回転位相を、取付け母材を基準として決めることが可能になる。 When the base is attached to the mounting base by fitting not only the positioning recess provided on the base but also the non-rotating recess into a reference convex formed on the base, the base is rotated. Can be positioned. Therefore, the rotation angle and rotation phase of the rotor can be determined with reference to the mounting base material.
本発明は、前記検知部が、前記基台に設けられた抵抗体層と、前記回転子に設けられて前記抵抗体層の表面を摺動する導電性の摺動子とを有しており、
前記抵抗体層は、前記基台における前記位置決め凹部が設けられた面と逆側の表面に設けられ、前記抵抗体層は、前記回転子の回転中心線を中心とする円弧軌跡に沿う円弧部を有しており、前記円弧部が、前記位置決め凹部と重ならない位置に形成されていることが好ましい。
In the present invention, the detection unit includes a resistor layer provided on the base and a conductive slider provided on the rotor and sliding on the surface of the resistor layer. ,
The resistor layer is provided on a surface of the base opposite to the surface on which the positioning recess is provided, and the resistor layer is an arc portion along an arc locus centering on a rotation center line of the rotor. It is preferable that the arc portion is formed at a position that does not overlap the positioning recess.
また本発明は、前記検知部が、前記基台に設けられた抵抗体層と、前記回転子に設けられて前記抵抗体層の表面を摺動する導電性の摺動子とを有しており、
前記抵抗体層は、前記基台における前記位置決め凹部が設けられた面と逆側の表面に設けられ、前記抵抗体層は、前記回転子の回転中心線を中心とする円弧軌跡に沿う円弧部と、前記円弧部の一部が途切れる不連続部とを有しており、
前記円弧部が、前記位置決め凹部と重ならない位置に形成され、前記不連続部が前記回り止め凹部と重なる位置に形成されていることが好ましい。
Further, in the invention, the detection unit includes a resistor layer provided on the base, and a conductive slider provided on the rotor and sliding on the surface of the resistor layer. And
The resistor layer is provided on a surface of the base opposite to the surface on which the positioning recess is provided, and the resistor layer is an arc portion along an arc locus centering on a rotation center line of the rotor. And a discontinuous part in which a part of the arc part is interrupted,
It is preferable that the arc portion is formed at a position that does not overlap the positioning recess, and the discontinuous portion is formed at a position that overlaps the rotation stopper recess.
上記のように、基台において、抵抗体層を位置決め凹部などと重ならない位置に形成することで、抵抗体層を基台の肉厚の大きい部分に配置することができる。基台において肉厚の大きい部分は強度が高く、温度変化による変形が生じにくく、製造時における表面の平坦度を保ちやすい。よって、この部分に抵抗体層を設けると、長期間にわたって抵抗体層を確実に保持し続けることができ、環境変化に伴う回転の検知精度の低下を抑制しやすくなる。
本発明は、前記基台には、前記検知部に導通する端子部が設けられているものである。
As described above, in the base, by forming the resistor layer at a position that does not overlap with the positioning recess or the like, the resistor layer can be disposed in a portion where the thickness of the base is large. A portion having a large thickness on the base has high strength, is less likely to be deformed due to a temperature change, and easily maintains the flatness of the surface during manufacturing. Therefore, when the resistor layer is provided in this portion, the resistor layer can be reliably held for a long period of time, and it is easy to suppress a decrease in rotation detection accuracy due to environmental changes.
In the present invention, the base is provided with a terminal portion that is electrically connected to the detection portion.
さらに、本発明は、前記いずれかの回転型センサと、前記回転型センサが取り付けられる取付け母材とを有する検知装置において、
前記取付け母材が合成樹脂で形成され、前記取付け母材に、基準凸部と、前記基準凸部の中心を通過する回転軸を支持する軸受部とが設けられ、前記基準凸部の外周面と前記軸受部の内周面とが同心円に形成されており、
前記位置決め凹部が前記基準凸部と嵌合した状態で、前記回転軸が前記回転子に連結されていることを特徴とするものである。
Furthermore, the present invention provides a detection apparatus including any one of the rotation type sensors and a mounting base material to which the rotation type sensor is attached.
The mounting base material is formed of a synthetic resin, and the mounting base material is provided with a reference convex portion and a bearing portion that supports a rotating shaft that passes through the center of the reference convex portion, and an outer peripheral surface of the reference convex portion And the inner peripheral surface of the bearing portion are formed concentrically,
The rotating shaft is connected to the rotor in a state in which the positioning recess is fitted to the reference protrusion.
本発明は、一方の金型の凸部によって前記軸受部の内周面が形成され、他方の金型の凹部によって前記基準凸部の外周面が成型されたものであることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the inner peripheral surface of the bearing portion is formed by the convex portion of one mold, and the outer peripheral surface of the reference convex portion is molded by the concave portion of the other mold.
本発明は、前記取付け母材と前記基台との間に、プリント配線基板が設けられ、前記プリント配線基板に、前記基準凸部が隙間を介して挿通される逃げ穴が形成されており、前記基台に設けられた端子部が前記プリント配線基板のランド部に半田付けされ、前記プリント配線基板が前記取付け母材に固定されているものとして構成できる。 In the present invention, a printed wiring board is provided between the mounting base material and the base, and a relief hole through which the reference convex portion is inserted through a gap is formed in the printed wiring board. The terminal part provided in the said base can be soldered to the land part of the said printed wiring board, and it can comprise as the said printed wiring board being fixed to the said mounting base material.
この場合に、前記プリント配線基板に、取付け穴が開口しており、取付けねじが前記取付け穴に隙間を有して挿入され、前記取付けねじが前記取付け母材に形成された穴(例えば雌ねじ穴)に螺着されて、前記プリント配線基板が前記取付け母材に固定されているものとすることが可能である。 In this case, a mounting hole is opened in the printed wiring board, a mounting screw is inserted into the mounting hole with a gap, and the mounting screw is formed in a hole (for example, a female screw hole) formed in the mounting base material. And the printed wiring board is fixed to the mounting base material.
本発明の検知装置は、回転型センサの端子部をプリント配線基板のランド部に半田付けしてから、プリント配線基板を取付け母材に設置するときに、回転型センサの基台と取付け母材とを直接に位置決めすることができ、プリント配線基板と取付け母材との取付け公差が、回転体の回転中心の位置ずれに加味されることがない。 The detection device according to the present invention is configured such that when the printed wiring board is installed on the mounting base material after the terminal portion of the rotational sensor is soldered to the land portion of the printed wiring board, the rotational sensor base and the mounting base material are mounted. The mounting tolerance between the printed wiring board and the mounting base material is not added to the positional deviation of the rotation center of the rotating body.
本発明は、回転型センサの基台を、筐体などの取付け母材に取り付ける際に、基台の位置決め凹部を取付け母材の基準凸部に嵌合させることができ、その結果、回転子の回転中心を、取付け母材を基準にして高い精度で位置決めすることが可能になる。 According to the present invention, when the base of the rotary sensor is attached to an attachment base material such as a housing, the positioning concave portion of the base can be fitted to the reference convex portion of the attachment base material, and as a result, the rotor It is possible to position the center of rotation with high accuracy with reference to the mounting base material.
したがって、取付け母材側に設けられた軸受部に回転軸が回転自在に支持されている構造であっても、基台を取付け母材に固定することで、回転子の回転中心と回転軸の軸芯とを精度よく位置決めして連結することが可能になる。 Therefore, even if the rotating shaft is rotatably supported by the bearing portion provided on the mounting base material side, by fixing the base to the mounting base material, the rotation center of the rotor and the rotating shaft It becomes possible to accurately position and connect the shaft core.
図1ないし図6の各図を参照して本発明の実施の形態の回転型センサ1の構造を説明する。
The structure of the
回転型センサ1は基台2を有している。基台2は合成樹脂製であり、金型を使用した射出成型法で成型されている。基台2は、図3に示すように、回転子7が対向する側が動作側表面2aであり、図2に示すように、取付け母材21に設置される側が設置側表面2bである。図6に示すように、動作側表面2aと設置側表面2bは互いに平行な平面である。また、動作側表面2aから見た正面の形状と、設置側表面2bから見た背面の形状は、ほぼ四角形状である。
The
図3と図4および図6に示すように、基台2に回転支持穴3が貫通して形成されている。回転支持穴3は動作側表面2aに開口している。回転支持穴3の内周面3aは、回転子7の回転中心を示す回転中心線O1に曲率中心を有する円筒面である。
As shown in FIGS. 3, 4, and 6, the
図2と図6に示すように、基台2の設置側表面2bに位置決め凹部4が設けられ、この位置決め凹部4が設置側表面2bに開口している。位置決め凹部4の内周面のほとんどは円筒面4aである。円筒面4aは回転中心線O1に曲率中心を有して一定の半径で形成されている。設置側表面2bでは、位置決め凹部4に連続する回り止め凹部5が形成されている。図2に示すように、回り止め凹部5は、円筒面4aからさらに回転中心線O1を中心とする半径方向(放射方向)の外方に向けて延びている。回り止め凹部5の内壁面5aは、左右方向に一定の幅寸法を空けて形成され、円筒面4aと連続している。
As shown in FIGS. 2 and 6, a positioning recess 4 is provided on the
図6に示すように、回転支持穴3と位置決め凹部4は連続して形成されており、回転支持穴3の内周面3aと、円筒面4aは、段差面4cを介して連続している。段差面4cは、動作側表面2aと設置側表面2bの双方に平行な平面である。
As shown in FIG. 6, the
基台2が射出成型される際に、回転支持穴3と位置決め凹部4が同じ金型で同時に形成される。すなわち、設置側表面2bを形成する金型に凸部が設けられ、この凸部によって、回転支持穴3と位置決め凹部4とが同時に成型される。そのため、図6に示すように、回転支持穴3の内周面3a(内径寸法D1)と位置決め凹部4の円筒面4a(内径寸法D2)は、回転中心線O1を中心とした同心円に位置しており、それぞれの内径寸法D1,D2の中心の位置ずれ公差がきわめて小さくなっている。
When the
図6に示すように、位置決め凹部4は設置側表面2bから所定の深さに掘り込まれて形成されており、動作側表面2aと段差面4cとの間の厚さ寸法T2は、基台2の厚さ寸法の最大値T1の半分未満となっている。
As shown in FIG. 6, the positioning recess 4 is formed by digging to a predetermined depth from the
図2に示すように、基台2の設置側表面2bには、位置決め凹部4よりも上側と、回り止め凹部5よりも下側の双方から後方へ一体に突出する位置決めピン6a,6bが設けられている。
As shown in FIG. 2, the
図3と図4に示すように、基台2の動作側表面2aに、抵抗体層11が形成されている。抵抗体層11は、比較的比抵抗が高いカーボンを主体として形成されている。抵抗体層11は、一方の端部11aと他方の端部11bとの間において、回転中心線O1を中心とする一定の半径のリング状パターンで形成されている。端部11aと端部11bとの間の幅寸法W1の部分が、抵抗体層11の不連続部12であり、この不連続部12は、回転子7の回転を検知する検知領域になっていない。
As shown in FIGS. 3 and 4, a
動作側表面2aの下部では、抵抗体層11の一方の端部11aと連続する電極層13aと、他方の端部11bと連続する電極層13bが形成されている。電極層13aと電極層13bは、銀を主体とした低抵抗体材料で形成されているが、動作側表面2aに現れる表面は、抵抗体層11と連続するカーボンを主体とする層で覆われている。
An
図3と図4に示すように、抵抗体層11よりも中心側に、集電体パターンであるコモン電極層14が設けられている。コモン電極層14は、回転中心線O1を中心とする一定の半径で連続するリング状パターンで形成されている。コモン電極層14は、銀を主体とした低抵抗体材料で形成され、動作側表面2aに現れる表面が抵抗体層11と同じカーボンを主体とした高抵抗材料の層で覆われている。
As shown in FIGS. 3 and 4, a
図6に示すように、抵抗体層11と電極層13a,13bおよびコモン電極層14は、基台2の内部に埋設されており、それぞれの表面が、基台2の動作側表面2aとほぼ同一面となっている。
As shown in FIG. 6, the
抵抗体層11と電極層13a,13bおよびコモン電極層14は、いわゆるインプリント法によって基台2と一体に形成することが可能である。
The
本実施の形態でのインプリント法は、黄銅板などの薄い金属板で形成された転写板を使用する。カーボンブラックやカーボンファイバがバインダー樹脂に混入されたカーボンペーストを使用し、このカーボンペーストを印刷法によって転写板の表面に塗布し硬化させて、抵抗体層11およびこれに連続する電極層13a,13bのパターン形状のカーボン層を形成する。同時にコモン電極層14のパターン形状のカーボン層を形成する。次に、銀粉がバインダー樹脂に混入された銀ペーストを使用し、電極層13a,13bの部分で、カーボン層の上に銀ペーストの層を印刷法で重ねて塗布する。同時にコモン電極層14の全体において、カーボン層に重ねて銀ペーストを印刷法で塗布する。
The imprint method in the present embodiment uses a transfer plate formed of a thin metal plate such as a brass plate. A carbon paste in which carbon black or carbon fiber is mixed in a binder resin is used, and this carbon paste is applied to the surface of the transfer plate by a printing method and cured to form the
銀ペーストが硬化した後に、金型内に前記転写板を設置し、金型内に合成樹脂材料を射出して基台2を成型する。このとき、転写板の表面の抵抗体層11と電極層13a,13bおよびコモン電極層14が基台2の内部に埋設され且つ転写板の表面で動作側表面2aが成型される。合成樹脂が基台2の形状で固化した後に、転写板を引き剥がすことによって、図6に示すように、抵抗体層11と電極層13a,13bおよびコモン電極層14が基台2と一体に形成される。
After the silver paste is cured, the transfer plate is placed in the mold, and a synthetic resin material is injected into the mold to mold the
図6に示すように、抵抗体層11の内周縁の回転中心線O1からの半径は、位置決め凹部4の円筒面4aの半径(D2/2)よりも大きく、抵抗体層11は位置決め凹部4と重ならない領域に形成されている。さらに、図4に示すように、回り止め凹部5は、抵抗体層11の不連続部12(幅寸法W1の部分)に位置し、抵抗体層11の端部11a,11bが回り止め凹部5から左右に離れており、抵抗体層11は、回り止め凹部5とも重ならない領域に形成されている。すなわち、抵抗体層11は、基台20の厚さ寸法がT1の領域に形成されており、薄い厚さ寸法T2の領域に、抵抗体層11が形成されていない。
As shown in FIG. 6, the radius from the rotation center line O1 of the inner peripheral edge of the
図6に示すように、位置決め凹部4と回り止め凹部5が形成されている部分は肉厚寸法が薄く、基台2の厚さ寸法が最大値T1の半分以下のT2である。また、肉厚の薄い部分は回転支持穴3の内周面3aに接近している。
As shown in FIG. 6, the thickness dimension of the part in which the positioning recessed part 4 and the rotation prevention recessed
抵抗体層11は、厚さ寸法T2の領域と重なることなく、厚さ寸法がT1の領域に形成されている。肉厚の大きい領域は強度が高く、高温環境下でも変形しにくいため、抵抗体層11が製造時に転写したときの平坦度を維持した状態で、基板2に抵抗体層11を長期間保持することができる。したがって、摺動子17が、抵抗体層11の表面を摺動するときの接点荷重や接触抵抗などが環境温度などの影響で変動するのを抑制でき、回転角度に対応する電圧変化を高い精度で検出することができるようになる。
The
図3と図4に示すように、基台2が射出成型される際に、基台2の内部に、引出し端子15a,15bとコモン引出し端子16が埋設される。引出し端子15a,15bとコモン引出し端子16は金属板で形成されている。前記電極層13aは、引出し端子15aの表面に接触して形成され、電極層13bは、引出し端子15bの表面に接触して形成される。図4に示すように、引出し端子15a,15bは、それぞれ基台2の下部から下方へ突出している。コモン電極層14は、コモン引出し端子16の中央部に形成された接触部16aの表面に接触して形成され、端子部16b,16cが基台2の上部から上方へ突出している。
As shown in FIGS. 3 and 4, when the
図3と図5に示すように、回転型センサ1は、基台2に回転子7が回転自在に取り付けられている。回転子7は合成樹脂材料で形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, in the
図3と図5に示すように、回転子7は、外周面が円筒面である回転軸部7aが基台2に向く背面側に形成されており、回転軸部7aが基台2の回転支持穴3に隙間なく挿通され、回転子7が基台2に対して回転自在に支持されている。回転子7には、回転軸部7aよりも前方に支持フランジ部7bが一体に形成されており、支持フランジ部7bに、導電性で且つばね性を有する金属板で形成された摺動子17が固定されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
図3に示すように、摺動子17は、中心部に回転子7の回転軸部7aが挿入される中心穴17aを有している。中心穴17aの外周に固定部17bが形成されており、回転子7が合成樹脂材料で射出成型される際に、前記固定部17bが回転子7に埋設されて一体に固定されている。あるいは、摺動子17が、回転子7にかしめ構造によって固定されていてもよい。
As shown in FIG. 3, the
図5に示すように、基台2の前方にカバー部材19が取り付けられる。カバー部材19は合成樹脂製である。摺動子17が固定された回転子7の回転軸部7aが、基台2の回転支持穴3に回転自在に挿入された後に、カバー部材19が基台2に嵌着されて固定される。このとき、回転子7において支持フランジ部7bよりも前方へ突出している軸状突出部7cが、カバー部材19に形成された穴19aの内部に挿通される。またカバー部材19には、穴19aの周囲から基台2に向けて突出する押圧リング部19bが形成されており、この押圧リング部19bによって、回転子7の支持フランジ部7bが基台2に向けて押し付けられている。
As shown in FIG. 5, a
その結果、摺動子17に形成された弾性変形可能な検知摺動部17cが抵抗体層11の表面に弾圧され(弾圧されて接触し)、同じく摺動子17に形成された弾性変形可能なコモン摺動部17dがコモン電極層14の表面に弾圧され(弾圧されて接触し)ている。
As a result, the elastically deformable
抵抗体層11とコモン電極層14および摺動子17によって検知部10が構成されている。この検知部10では、引出し端子15aと引出し端子15bとの間に一定の電圧が印加された状態で、回転子7が摺動子17と共に回転すると、抵抗体層11上での検知摺動部17cの接触位置の変化に応じて、コモン電極層14およびコモン引出し端子16(端子部16b,16c)から取り出される電圧が変化する。この電圧の変化によって、回転子7の回転角度が検出される。
The
図6に示すように、抵抗体層11は、基台2の厚さ寸法T1の肉厚の大きい部分に形成され、その表面の平坦度が維持されているため、検知摺動部17cと抵抗体層11との接触状態が、回転子7の回転範囲の全域で安定する。そのため、検知摺動部17cと抵抗体層11との接触荷重(接点圧)の変動が小さくなり接触抵抗の変動が小さくなるなど、回転子7の回転角度を長期間にわたって精度良く検出できるようになる。
As shown in FIG. 6, the
前記のように、基台2に、回転子7と摺動子17とが取り付けられ、動作側表面2aを覆うカバー部材19が取り付けられて、回転型センサ1の組み立てが完了する。
As described above, the
図1と図2に示すように、回転型センサ1の組み立てが完了した時点で、回転子7に回転軸が取り付けられていない。回転子7の回転軸部7aは、基台2の回転支持穴3から設置側表面2bに向けて露出し、回転子7の軸状突出部7cが、カバー部材19に形成された穴19aから前方へ露出している。回転子7には前後に貫通する軸連結穴8が形成されており、この軸連結穴8も、回転型センサ1の背部と前方の双方に露出している。軸連結穴8は、丸穴部8aと平面部8bとを有した、ほぼD字形状の非円形の貫通穴である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the rotary shaft is not attached to the
図1および図5に示すように、回転型センサ1が、取付け母材21に取り付けられ、軸連結穴8と回転軸28とが連結されて検知装置20が構成される。
As shown in FIGS. 1 and 5, the
回転型センサ1が設置される取付け母材21は、電子機器の筐体の一部であり、または筐体の内部に固定されたものである。
The mounting
取付け母材21は合成樹脂材料で一体に形成されており、回転型センサ1が取り付けられる支持側表面21aと、これと反対側の操作側表面21bを有している。支持側表面21aと操作側表面21bは互いに平行な平面である。
The
図1と図5に示すように、取付け母材21の支持側表面21aに、基準凸部22が一体に突出して形成されている。基準凸部22の外周に基準円筒面22aが形成されている。基準円筒面22aは、取付け母材21に設定される支持中心線O2を中心とする一定の半径で形成されている。図1に示している基準円筒面22aの外径寸法Daは、図6に示されている回転型センサ1の基台2に形成された位置決め凹部4の内周面の一部である円筒面4aの内径寸法D1とほぼ一致しており、基準凸部22の基準円筒面22aが、位置決め凹部4の円筒面4aに最小の隙間で嵌合できるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 5, a
図1に示すように、取付け母材21の支持側表面21aには、回り止め基準凸部23が基準凸部22と一体に形成されている。基準凸部22の基準円筒面22aが、位置決め凹部4の円筒面4aに嵌合したときに、回り止め基準凸部23が、基台2に形成された回り止め凹部5に最小の隙間で嵌合できるようになっている。
As shown in FIG. 1, a detent reference
基準凸部22の中心には、取付け母材21を表裏に貫通する軸穴24が形成されている。軸穴24の内周面24aは、支持中心線O2を中心とする一定の半径を有する円筒面である。図5に示すように、軸穴24の内周面24aの内径寸法はDbである。
A
図5に示すように、取付け母材21には、操作側表面21bから窪む保持凹部25が形成されている。保持凹部25の内周面25aは、支持中心線O2を中心とする一定の半径を有する円筒面である。図5に示すように、内周面25aの内径寸法はDcである。保持凹部25には軸受部材26が保持されている。軸受部材26は、ボールベアリングや、潤滑油が塗布されたまたは含浸した多孔性の金属で形成されたメタルベアリングなどである。軸受部材26の外周面26aは、保持凹部25の内周面25aに隙間を有することなく圧入されている。したがって、軸受部材26の中心穴である回転支持部26bは、保持凹部25の内周面25aとほぼ同心円に位置できるようになっている。
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、軸受部材26に金属製の回転軸28が回転自在に支持されている。回転軸28は、外径寸法が大きい支持軸部28aと、支持軸部28aよりも外径寸法が小さい小径部28bを有している。小径部28bの先部が断面がD字形状の非円形状の連結軸部28cであり、連結軸部28cに平面部28dが形成されている。支持軸部28aは、軸受部材26の回転支持部26bにほとんど隙間無く挿入されて回転軸28が回転自在に支持されている。軸受部材26がボールベアリングの場合には、支持軸部28aがインナー部に圧入されて、回転軸28がインナー部と共に回転自在に支持される。
As shown in FIG. 5, a
図5に示すように、回転軸28の小径部28bは、取付け母材21の軸穴24の内部にわずかな隙間を有して挿入され、連結軸部28cが、基準凸部22からさらに前方へ突出している。
As shown in FIG. 5, the small-
基準凸部22と軸穴24および保持凹部25は、取付け母材21を成型する際に同じ一対の金型で形成される。一方の金型の凸部によって保持凹部25と軸穴24が同時に成型され、他方の金型の凹部によって基準凸部22が成型される。そのため、基準凸部22の外径寸法Daの基準円筒面22aと、軸穴24の内径寸法Dbの内周面24aおよび、保持凹部25の内径寸法Dcの内周面25aは、いずれも支持中心線O2に対する位置ずれ公差がきわめて小さくなっている。軸受部材26は保持凹部25の内周面25aを基準として位置決めされるため、軸受部材26に支持された回転軸28の軸芯と支持中心線O2との位置ずれ公差もきわめて小さくなる。
The reference
図1に示すように、取付け母材21には、支持側表面21aに開口する一対の雌ねじ穴27,27が形成されている。また、取付けねじ38がセルフタッピングねじである場合は、雌ねじ穴27,27に代えてねじ溝が刻まれていない貫通穴が形成される。
As shown in FIG. 1, the
図1と図5に示すように、取付け母材21と回転型センサ1との間に、プリント配線基板31が設置される。
As shown in FIGS. 1 and 5, a printed
図1に示すように、プリント配線基板31は、絶縁性の基板の表面31aにランド部32a,32bおよびランド部33a,33bが形成されている。プリント配線基板31の表面に下部には、3個の取出しランド部34,34,34が形成されている。3個の取出しランド部34,34,34のうちの2つが、図示を省略している配線パターンを介して、ランド部32aとランド部32bに個別に導通し、他の1つの取出しランド部34が、ランド部33a,33bの双方と導通している。図示省略しているが、プリント配線基板31の表面31aにコネクタが取り付けられ、コネクタの各端子が、3個の取出しランド部34,34,34に個別に半田付けされている。
As shown in FIG. 1, the printed
図1に示すように、プリント配線基板31に逃げ穴35が形成されている。逃げ穴35の内径寸法は、取付け母材21に形成された基準凸部22の基準円筒面22aの外径寸法Daよりも十分に大きく形成されている。
As shown in FIG. 1, relief holes 35 are formed in the printed
プリント配線基板31には、逃げ穴35から上方へ連続する逃げ凹部36aと、逃げ穴35から下方へ連続する逃げ凹部36bが形成されている。逃げ凹部36aは、図2に示すように、回転型センサ1の基台2の設置側表面2bから突出する位置決めピン6aが十分な隙間を有して挿入できる大きさに形成されている。逃げ凹部36bは、取付け母材21に形成された回り止め基準凸部23と、基台2に形成された位置決めピン6bの双方が十分な隙間を有して挿入できる大きさに形成されている。
The printed
また、プリント配線基板31には、凹状の取付け穴37,37が形成されている。取付け穴37,37に、取付けねじ38の雄ねじ部38aを、十分な隙間を有して挿入できるようになっている。
The printed
次に、図1と図2に示すように組み立てられて完成した回転型センサ1を、取付け母材21に取り付けて検知装置20を構成する組み立て方法を説明する。
Next, an assembly method for configuring the
回転型センサ1の基台2から延びる引出し端子15a,15bを、ランド部32a,32bに個別に半田付けし、コモン引出し端子16の端子部16b,16cをランド部33a,33bに半田付けすることで、回転型センサ1がプリント配線基板31に固定される。このとき、回転型センサ1とプリント配線基板31は、回転子7の軸連結穴8の中心と、逃げ穴35の中心とを、おおまかに一致させるだけでよく、回転型センサ1とプリント配線基板31とを互いに高精度に位置合わせする必要はない。
The
回転軸28は、取付け母材21に保持された軸受部材26に回転自在に支持されている。
The
プリント配線基板31を取付け母材21の支持側表面21aに設置して、基準凸部22と回転軸28を、プリント配線基板31の逃げ穴35の内部に位置させる。そして、回転型センサ1の基台2に形成された位置決め凹部4を、基準凸部22の外周面である基準円筒面22aに嵌着させるとともに、基台2の回り止め凹部5を回り止め基準凸部23に嵌合させる。
The printed
図6に示すように、回転型センサ1の基台2では、位置決め凹部4と回り止め凹部5および回転支持穴3が、一方の金型に設けられた凸部によって一体に成型され、回転支持穴3に回転子7がほとんど隙間無く回転自在に挿入されているため、位置決め凹部4の円筒面4aの中心と、回転子7に形成された回転軸部7aの中心(軸連結穴8の回転中心)との軸ずれ公差がきわめて小さい。また、取付け母材21は、基準凸部22の外周面である基準円筒面22aと保持凹部25の内周面25aとが同じ金型(一対の金型)で一体に成型され、この保持凹部25に隙間無く保持された軸受部材26によって回転軸28が支持されている。したがって、基準円筒面22aの中心と回転軸28の軸芯との位置ずれ公差がきわめて小さい。
As shown in FIG. 6, in the
したがって、回転型センサ1の基台2に形成された位置決め凹部4を、基準凸部22の外周面である基準円筒面22aに嵌着させた時点で、回転子7の軸連結穴8の回転中心と回転軸28の軸芯とをほぼ一致させることができ、回転軸28の連結軸部28cと、回転子7の軸連結穴8とを互いにほとんど軸ずれなく、嵌合させることができる。
Therefore, when the positioning recess 4 formed on the
また、基台2の回り止め凹部5を回り止め基準凸部23に嵌合させることで、回転型センサ1と取付け母材21とを、回転位相を高精度に合わせて位置決めすることができる。
Further, by fitting the
基準凸部22および回り止め基準凸部23と、位置決め凹部4および回り止め凹部5とを嵌合させて、取付け母材21に回転型センサ1を位置決めした後に、取付けねじ38,38をプリント配線基板31の取付け穴37,37に挿入し、雌ねじ穴27,27に螺着して、回転型センサ1とプリント配線基板31の取付け母材21に対する取付けを完了し、検知装置20を構成することができる。
After the reference
検知装置20は、回転型センサ1の基台2が取付け母材21に直接に位置決めされ、回転子7の軸連結穴8の中心(回転中心)と、取付け母材21側に支持されている回転軸28の軸芯との位置ずれがきわめて小さいため、回転軸28を回転させて、回転子7を回転操作するときの回転負荷をきわめて軽くすることができる。また、回転子7に固定されている摺動子17の検知摺動部17cの回転軌跡の中心と、抵抗体層11の円弧形状の中心とを高精度に合わせることができ、回転軸28が回転の回転角度に対して、検出値のリニアリティを高い精度に維持できる。
In the
また、回り止め凹部5と回り止め基準凸部23との嵌合で、回転型センサ1の回転方向の位置決めができるため、回転軸28が回転したときの、その回転位相と、抵抗体層11と検知摺動部17cとの接触位置の相対位相とを高精度に合わせることが可能になる。
Further, since the
前記実施の形態の検知装置20は、図2に示すように、基台2から一対の位置決めピン6a,6bが突出している。図1と図5に示す構造の取付け母材21が使用されて、基準凸部22と、基台2に形成された位置決め凹部4とを嵌合させて、回転型センサ1を位置決めする構造では、前記位置決めピン6a,6bが実質的に使用されない。前記取付け母材21を使用することなく、回転型センサ1がプリント配線基板に位置決めされて取り付けられる場合は、前記位置決めピン6a,6bがプリント配線基板に形成された位置決め穴に嵌合して、位置決めピン6a,6bが、位置決めのために使用される。また、取付け母材21に設置されるときに、プリント配線基板に対する回転型センサの位置決めのために位置決めピン6a,6bを使用してもよい。
As shown in FIG. 2, the
なお、前記実施の形態では、取付け母材21に保持凹部25が形成され、保持凹部25に保持されている軸受部材26に回転軸28が支持されているが、取付け母材21の軸穴24を軸受部として、この軸穴24で回転軸を直接に回転自在に支持してもよいし、あるいは軸穴24にベアリングを保持し、このベアリングで回転軸を回転自在に支持してもよい。
In the above-described embodiment, the holding
軸穴24が軸受部となる場合は、一方の金型に基準凸部22の外周面である基準円筒面22aを形成する凹部を設け、他方の金型に軸穴24を形成するための凸部を設け、この金型で取付け母材21を成型することで、基準円筒面22aと軸穴24の中心どうしを高い精度で形成することが可能になる。
When the
また、本発明では、プリント配線基板31を挟むことなく、回転型センサ1を、取付け母材21の支持側表面21aに直接に設置してもよい。
Further, in the present invention, the
さらに、回転型センサ1に用いられる検知部10は、抵抗体層を有するものに限られず、電極部が回転方向に間欠的に設けられて、回転子7に支持されている摺動子が電極部に順位接触するパルス入力式のエンコーダなどであってもよい。
Furthermore, the
1 回転型センサ
2 基台
3 回転支持穴
3a 内周面
4 位置決め凹部
4a 円筒面
5 回り止め凹部
7 回転子
7a 回転軸部
8 軸連結穴
10 検知部
11 抵抗体層
12 不連続部
13a,13b 電極層
14 コモン電極層
15a,15b 引出し端子
16 コモン引出し端子
17 摺動子
17c 検知摺動部
17d コモン摺動部
19 カバー部材
20 検知装置
21 取付け母材
22 基準凸部
22a 基準円筒面
23 回り止め基準凸部
24 軸穴
25 保持凹部
25a 内周面
26 軸受部材
28 回転軸
28a 支持軸部
28c 連結軸部
31 プリント配線基板
35 逃げ穴
37 取付け穴
38 取付けねじ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記基台が合成樹脂で形成され、前記基台に、前記回転子を回転自在に支持する回転支持穴と、前記基台が設置される取付け母体に設けられる基準凸部と嵌合する位置決め凹部とが連続して形成され、前記位置決め凹部の内周面が、前記回転支持穴の内径よりも大きい直径の円筒面を有しており、前記円筒面と、前記回転支持穴の内周面とが、同心円に形成されていることを特徴とする回転型センサ。 In a rotary sensor having a base, a rotor rotatably supported by the base, and a detection unit for detecting the rotation of the rotor,
The base is formed of a synthetic resin, and a positioning recess that fits into the base is provided with a rotation support hole that rotatably supports the rotor and a reference convex provided on a mounting base on which the base is installed. And the inner peripheral surface of the positioning recess has a cylindrical surface having a diameter larger than the inner diameter of the rotation support hole, and the cylindrical surface and the inner peripheral surface of the rotation support hole Is formed in concentric circles.
前記抵抗体層は、前記基台における前記位置決め凹部が設けられた面と逆側の表面に設けられ、前記抵抗体層は、前記回転子の回転中心線を中心とする円弧軌跡に沿う円弧部を有しており、前記円弧部が、前記位置決め凹部と重ならない位置に形成されている請求項1または2記載の回転型センサ。 The detection unit includes a resistor layer provided on the base and a conductive slider provided on the rotor and sliding on the surface of the resistor layer;
The resistor layer is provided on a surface of the base opposite to the surface on which the positioning recess is provided, and the resistor layer is an arc portion along an arc locus centering on a rotation center line of the rotor. The rotary sensor according to claim 1, wherein the arc portion is formed at a position not overlapping the positioning recess.
前記抵抗体層は、前記基台における前記位置決め凹部が設けられた面と逆側の表面に設けられ、前記抵抗体層は、前記回転子の回転中心線を中心とする円弧軌跡に沿う円弧部と、前記円弧部の一部が途切れる不連続部とを有しており、
前記円弧部が、前記位置決め凹部と重ならない位置に形成され、前記不連続部が前記回り止め凹部と重なる位置に形成されている請求項3記載の回転型センサ。 The detection unit includes a resistor layer provided on the base and a conductive slider provided on the rotor and sliding on the surface of the resistor layer;
The resistor layer is provided on a surface of the base opposite to the surface on which the positioning recess is provided, and the resistor layer is an arc portion along an arc locus centering on a rotation center line of the rotor. And a discontinuous part in which a part of the arc part is interrupted,
The rotary sensor according to claim 3, wherein the arc portion is formed at a position that does not overlap the positioning recess, and the discontinuous portion is formed at a position that overlaps the rotation stopper recess.
前記取付け母材が合成樹脂で形成され、前記取付け母材に、基準凸部と、前記基準凸部の中心を通過する回転軸を支持する軸受部とが設けられ、前記基準凸部の外周面と前記軸受部の内周面とが同心円に形成されており、
前記位置決め凹部が前記基準凸部と嵌合した状態で、前記回転軸が前記回転子に連結されていることを特徴とする検知装置。 In the detection apparatus which has a rotation type sensor according to any one of claims 1 to 6, and a mounting base material to which the rotation type sensor is attached,
The mounting base material is formed of a synthetic resin, and the mounting base material is provided with a reference convex portion and a bearing portion that supports a rotating shaft that passes through the center of the reference convex portion, and an outer peripheral surface of the reference convex portion And the inner peripheral surface of the bearing portion are formed concentrically,
The detecting device, wherein the rotating shaft is coupled to the rotor in a state where the positioning concave portion is fitted to the reference convex portion.
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