JP2014009809A - 回転位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、駆動歯車が原点位置にあることを検出する機構の信頼性を向上させるとともに、電気回路が複雑化しないようにすることである。
【解決手段】本発明に係る回転位置検出装置は、駆動歯車３２と噛合する歯数が異なる測定歯車６２と、駆動歯車３２の円周方向における一箇所を検出する駆動歯車用センサ６７と、測定歯車６２の円周方向における一箇所を検出する測定歯車用センサ６４とを有し、駆動歯車３２が原点位置にあるときは、測定歯車６２も原点位置にあって、両センサ６７，６４が共に検出状態であり、駆動歯車３２が原点位置から360°×ｎだけ回転して、駆動歯車用センサ６７が検出状態のときには、測定歯車６２が原点位置から360°×ｍを超えて回転し、測定歯車用センサ６４が検出不能状態である。
【選択図】図５

Description

本発明は、駆動歯車の回転位置が原点位置にあることを検出するための回転位置検出装置に関する。

上記した回転位置検出装置を備える車椅子固定装置が特許文献１に示されている。
車椅子固定装置は、図８に示すように、車椅子Ｋを乗用車の車室内で床面ＦＬに固定する装置である。車椅子固定装置（図示省略）は車室の床下に設置されており、四本のワイヤ１０２をそれぞれ巻き取るための四個のリール１１０（図９（Ｂ）参照）を備えている。そして、車椅子固定装置の四本のワイヤ１０２が床面ＦＬに設けられた四ヶ所の引き込み開口１０５からそれぞれ床面ＦＬ上に引き出され、各々のワイヤ１０２の先端にフック１０３が固定されている。また、前記車椅子固定装置の各々のリール１１０にはワイヤ１０２を巻き取る方向のバネ力が加えられている。このため、前記車椅子固定装置の待機状態では、各々のワイヤ１０２がバネ力によりリール１１０に巻き取られ、フック１０３が床面ＦＬの各引き込み開口１０５の位置に保持されている。
車椅子Ｋを所定位置に固定する場合には、バネ力に抗してワイヤ１０２をリール１１０から引き出し、各々のフック１０３をそれぞれ車椅子Ｋに掛ける。この状態で、車椅子固定装置の巻取りスイッチを操作することで、駆動力によりリール１１０が巻取り方向に回転し、ワイヤ１０２に所定張力が加えられて、車椅子Ｋが車室の床面ＦＬに個定される。

しかし、ワイヤ１０２のフック１０３を車椅子Ｋに掛けた状態で、車椅子固定装置の巻取りスイッチを操作し忘れることがある。これを防止するため、フック１０３が床面ＦＬの引き込み開口１０５の位置にある状態（原点位置）からバネ力に抗して引き出されたときに、ブザーを鳴らし、それぞれのフック１０３が車椅子Ｋに掛けられて車椅子固定装置の巻取りスイッチが操作された段階でブザーが止まるようにするのが好ましい。これにより、車椅子固定装置の巻取りスイッチの操作忘れを防止できる。

特開２００５−１３１０３８号

フック１０３が床面ＦＬの引き込み開口１０５の位置にある状態（原点位置）を検出するには、例えば、図９（Ａ）に示すように、リミットスイッチ１０６と、ワイヤ１０２に固定されたストライカ１０７とを利用する方法が考えられる。即ち、フック１０３が原点位置にあるときのワイヤ１０２のストライカ１０７をリミットスイッチ１０６で検出することにより、前記フック１０３の原点位置を検出できるようになる。
しかし、上記した構成では、リミットスイッチ１０６を床面ＦＬの引き込み開口１０５の近傍に配置するのが一般的であるため、リミットスイッチ１０６が引き込み開口１０５から入り込んだ異物の影響を受けて誤動作するおそれがある。

この点を解決するために、図９（Ｂ）に示すように、ワイヤ１０２を巻取るための車椅子固定装置のリール１１０、あるいはそのリール１１０と同軸に固定された駆動歯車（図示省略）の回転角度を検出することが考えられる。即ち、リール１１０、あるいは駆動歯車の円周方向における一箇所に突起状のストライカ１１２を形成し、フック１０３が原点位置にあるときにストライカ１１２をリミットスイッチ１０６の動作部に当接させる構成である。
しかし、リール１１０には、ワイヤ１０２が複数回（約３回）巻き取られるため、原点位置を検出するためには、リール１１０の回転数を検出する必要がある。即ち、フック１０３の原点位置を検出する電気回路にリミットスイッチ１０６とカウンタ等を設ける必要があり、前記電気回路が複雑化してコストアップになる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、駆動歯車が原点位置にあることを検出する機構の信頼性を向上させるとともに、駆動歯車の回転位置検出用の電気回路が複雑化しないようにすることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、駆動歯車の回転位置が原点位置にあることを検出するための回転位置検出装置であって、駆動歯車と噛合する歯車であって歯数が異なる測定歯車と、前記駆動歯車の支持部材に取付けられて、前記駆動歯車の円周方向における一箇所を検出する駆動歯車用センサと、前記測定歯車の支持部材に取付けられて、前記測定歯車の円周方向における一箇所を検出する測定歯車用センサとを有し、前記駆動歯車が原点位置にあるときは、前記測定歯車も原点位置にあって、前記駆動歯車用センサと測定歯車用センサとが共に各歯車の円周方向における一箇所を検出しており、前記駆動歯車が原点位置から360°×ｎだけ回転して、前記駆動歯車用センサが前記駆動歯車の円周方向における一箇所を検出しているときには、前記測定歯車が原点位置から360°×ｍを超えて回転し、前記測定歯車用センサが前記測定歯車の円周方向における一箇所を検出不能に構成されていることを特徴とする。
ここで、ｎ、ｍは、０より大きい整数（自然数）である。

本発明によると、駆動歯車が原点位置にあるときは、測定歯車も原点位置にあって、前記駆動歯車用センサと測定歯車用センサとが共に検出状態となる。このため、駆動歯車が原点位置にあることを確実に検出できる。
また、駆動歯車が原点位置から360°×ｎだけ回転して、駆動歯車用センサが検出状態のときには、測定歯車が原点位置から360°×ｍを超えて回転し、前記測定歯車用センサが検出不能状態となる。即ち、駆動歯車が原点位置と位相的に同位置にあっても原点位置でない場合には、駆動歯車用センサだけが検出状態で、測定歯車用センサは検出不能状態となる。このため、駆動歯車が原点位置と位相的に同位置にあっても、原点位置と誤認することがなくなる。
また、二台のセンサからの動作信号に基づいて駆動歯車が原点位置にあることを検出できるため、従来のように、カウンタ回路等が不要になり、駆動歯車の回転位置検出用の電気回路が複雑化しない。

請求項２の発明によると、測定歯車の歯数は、駆動歯車の歯数よりも小さく設定されていることを特徴とする。
このため、測定歯車が駆動歯車よりも小さくなり、測定歯車の設置スペースを小さくできる。

請求項３の発明によると、駆動歯車は、ワイヤを巻き取るリールと相対回転不能な状態で同軸に保持されており、前記ワイヤの巻取り限界位置が駆動歯車の原点位置に相当することを特徴とする。

本発明によると、駆動歯車が原点位置にあることを検出する機構の信頼性を向上させることができる。また、駆動歯車の回転位置検出用の電気回路が複雑化しない。

本発明の実施形態１に係る回転位置検出装置を備える車椅子固定装置の動作を表す模式側面図である。 前記車椅子固定装置の平面図である。 図２のIII矢視模式拡大図である。 図２のIV-IV矢視断面図である。 実施形態１に係る回転位置検出装置の模式平面図である。 前記回転位置検出装置のリミットスイッチの動作を表す模式図である。 前記回転位置検出装置のリミットスイッチの電気的な接続を表す回路面（Ａ図）（Ｂ図）である。 従来の車椅子固定装置の動作を表す斜視図である。 従来の第１の回転位置検出装置の模式側面図（Ａ図）、第２の回転位置検出装置の模式平面図（Ｂ図）である。

［実施形態１］
以下、図１〜図７に基づいて、本発明の実施形態１に係る回転位置検出装置の説明を行う。本実施形態に係る回転位置検出装置は、車椅子固定装置においてワイヤを巻取るリールの原点位置を検出するための装置である。
なお、図中の前後左右、及び上下は、車椅子固定装置が設置される乗用車の前後左右、及び上下に対応している。

＜車椅子固定装置１０の概要について＞
本実施形態の回転位置検出装置の説明を行う前に、車椅子固定装置１０の概要について説明する。
車椅子固定装置１０は、乗用車の車室内で車椅子Ｋを床位置に固定する装置であり、図１に示すように、車室内の床下部４に格納されている。
車椅子固定装置１０は、図２に示すように、乗用車の前後方向に長く形成された長方形状のベース１１を備えており、そのベース１１のほぼ中央位置に前後左右のワイヤ１２を巻取り、あるいは繰り出し可能に構成された四セットのリール３０が前後方向に並んだ状態で設置されている。
各々のリール３０から引き出されたワイヤ１２は、水平な中間滑車２４と縦向きの引き込み滑車２０に掛けられた後、図１に示すように、床面４ｕの引き込み開口４ｋから床面上に引き出されている。そして、各々のワイヤ１２の先端にフック１２ｆが固定されている。

前記リール３０は、図４の縦断面図に示すように、上面側に設けられた平歯車である駆動歯車３２と、その駆動歯車３２の下面側に同軸状態で連結されたリール本体３４とから構成されている。そして、リール３０の駆動歯車３２に対して後記するようにラック歯４３が噛合したり、その噛合が解除されるように構成されている。リール３０の駆動歯車３２とラック歯４３との噛合が解除された状態では、リール３０はバネ力によりワイヤ１２を巻き取る方向に回転可能となる。このため、各々のワイヤ１２はバネ力により各々のリール３０のリール本体３４に巻き取られ、フック１２ｆが床面４ｕの各引き込み開口４ｋの位置に保持されている。
四セットのリール３０の右側には帯板状のラック体４０がリール３０の接線方向（前後方向）に長穴４１の長さ寸法分だけ往復移動可能な状態で設置されている。ここで、図２はラック体４０の前進限位置を表している。

そして、ラック体４０の前端部がリンク４４を介して減速歯車４５の円周方向一箇所に連結されている。さらに、減速歯車４５にはモータ４７の出力歯車４７ｐが噛合している。このため、図２においてモータ４７の出力歯車４７ｐが左回転すると、減速歯車４５が右回転（矢印参照）してリンク４４がラック体４０を後方に押圧し、ラック体４０が長穴４１の長さ寸法分だけ後方に移動するようになる。そして、ラック体４０が後進限位置に到達した段階でモータ４７が停止する。
ラック体４０には、図２、図３に示すように、各々のリール３０の駆動歯車３２に相当する位置に一定幅のラック歯４３が取付けられている。そして、ラック体４０が後進限位置まで到達した段階で各々のラック歯４３が各々のリール３０の駆動歯車３２から離れるようになる。また、減速歯車４５、リンク４４等の働きでラック体４０が後進限位置から前進すると、各々のラック歯４３が各々のリール３０の駆動歯車３２と徐々に噛合し（図３参照）、それぞれのリール３０の駆動歯車３２を左回転させる。これにより、リール３０のリール本体３４がワイヤ１２を巻き取るように左回転する。

上記車椅子固定装置１０を使用して車椅子Ｋを床面４ｕに固定する場合には以下の手順による。
ここで、車椅子固定装置１０が待機状態では、ラック体４０が後進限位置あり、各々のラック歯４３が各々のリール３０の駆動歯車３２から離れている。このため、各々のワイヤ１２がバネ力で各々のリール３０のリール本体３４に巻き取られており、フック１２ｆが床面４ｕの各引き込み開口４ｋの位置に保持されている。
車椅子Ｋを床面４ｕ上の所定位置に固定する場合には、先ず、車椅子固定装置１０から前後左右のワイヤ１２をバネ力に抗して引き出して、各々のワイヤ１２のフック１２ｆを車椅子Ｋの前後左右に掛ける。次に、乗用車に設けられた巻取りスイッチ（図示省略）を操作する。これにより、モータ４７が駆動され、減速歯車４５、リンク４４等の働きでラック体４０が後進限位置から徐々に前進する。ラック体４０が前進すると、各々のラック歯４３が各々のリール３０の駆動歯車３２と徐々に噛合し（図３参照）、それぞれのリール３０の駆動歯車３２を左回転させてワイヤ１２を巻き取る。そして、ラック体４０の前進限位置まで移動してモータ４７が停止すると、リール３０の回転がロックされ、車椅子Ｋがワイヤ１２の張力で床面４ｕに固定される。
また、車椅子Ｋの固定を解除する場合には、巻取解除スイッチ（図示省略）を操作して、車椅子固定装置１０のモータ４７を逆方向に回転させ、減速歯車４５、及びリンク４４によりラック体４０を後進させる。これにより、ラック体４０の各々のラック歯４３が各々のリール３０の駆動歯車３２から離れ、各々のワイヤ１２のフック１２ｆを車椅子Ｋから外すことが可能になる。

＜回転位置検出装置６０について＞
次に、車椅子固定装置１０で使用される回転位置検出装置６０について説明する。
回転位置検出装置６０は、車椅子Ｋの固定を解除した後、各々のワイヤ１２がバネ力で対応するリール３０のリール本体３４に完全に巻き取られ、フック１２ｆが床面４ｕの各引き込み開口４ｋの位置に保持されたことを検出する装置である。
回転位置検出装置６０は、図５に示すように、各々のリール３０の駆動歯車３２と噛合するように構成された測定歯車６２と、その測定歯車６２の原点位置を検出する測定歯車用リミットスイッチ６４と、前記駆動歯車３２の原点位置を検出する駆動歯車用リミットスイッチ６７とから構成されている。
測定歯車６２は、駆動歯車３２と同様に平歯車であり、駆動歯車３２の歯数が１００であるのに対し、歯数が３０に設定されている。
駆動歯車３２には、円周方向における一箇所に半径方向外側に突出するストライカ３２ｓが形成されている。ストライカ３２ｓは駆動歯車用リミットスイッチ６７を動作させる突起であり、その駆動歯車３２の歯に対して軸方向にずれた位置に形成されている。
また、測定歯車６２には、円周方向における一箇所に半径方向外側に突出するストライカ６２ｓが形成されている。ストライカ６２ｓは測定歯車用リミットスイッチ６４を動作させる突起であり、その測定歯車６２の歯に対して軸方向にずれた位置に形成されている。

駆動歯車用リミットスイッチ６７は、車椅子固定装置１０のベース１１に設置されており、リール３０（リール本体３４）が対応するワイヤ１２をバネ力で完全に巻き取る位置、即ち、リール３０が原点位置にあるときに駆動歯車３２のストライカ３２ｓが当接する位置に位置決めされている。
測定歯車用リミットスイッチ６４は、同じく車椅子固定装置１０のベース１１に設置されており、駆動歯車３２が原点位置にあるときに、その駆動歯車３２と噛合する測定歯車６２のストライカ６２ｓが当接する位置に位置決めされている。即ち、駆動歯車３２が原点位置にあるときの測定歯車６２の位置が、測定歯車６２の原点位置である（図５参照）。
このため、例えば、ワイヤ１２をバネ力に抗してリール３０から引き出すことで、駆動歯車３２が原点位置から右回転（図５ 矢印参照）すると、その駆動歯車３２に噛合する測定歯車６２は原点位置から左回転する。これにより、図６のタイミングＴ１に示すように、駆動歯車用リミットスイッチ６７から駆動歯車３２のストライカ３２ｓが離れ、測定歯車用リミットスイッチ６４から測定歯車６２のストライカ６２ｓが離れて、駆動歯車用リミットスイッチ６７、測定歯車用リミットスイッチ６４が共にオフ動作する。そして、タイミングＴ２に示すように、測定歯車６２が原点位置から一回転（360°×1）すると、測定歯車６２のストライカ６２ｓが測定歯車用リミットスイッチ６４に当接して、測定歯車用リミットスイッチ６４がオン動作する。
このとき、駆動歯車３２のストライカ３２ｓは、駆動歯車用リミットスイッチ６７から離れているため、駆動歯車用リミットスイッチ６７はオフ動作のままである。

このようにして、測定歯車６２が原点位置から三回転（360°×3+α）以上して駆動歯車３２が原点位置から一回転（360°×1）すると（タイミングＴ３）、駆動歯車３２のストライカ３２ｓが駆動歯車用リミットスイッチ６７に当接して、駆動歯車用リミットスイッチ６７がオン動作する。このとき、測定歯車６２のストライカ６２ｓは、図５においてＴ３の位置にあるため、測定歯車用リミットスイッチ６４はオフ動作状態に保持されている。
同様に、駆動歯車３２が原点位置から二回転（360°×2）すると（タイミングＴ４）、駆動歯車３２のストライカ３２ｓが駆動歯車用リミットスイッチ６７に当接して、駆動歯車用リミットスイッチ６７がオン動作する。このとき、測定歯車６２のストライカ６２ｓは、図５においてＴ４の位置にあるため、測定歯車用リミットスイッチ６４はオフ動作状態に保持されている。
このように、駆動歯車３２が原点位置と位相的に同位置にあっても原点位置でない場合には、駆動歯車用リミットスイッチ６７だけがオン動作して、測定歯車用リミットスイッチ６４はオン動作しない。このため、駆動歯車３２が原点位置と位相的に同位置にあっても、原点位置と誤認することがなくなる。
即ち、前記駆動歯車用リミットスイッチ６７が本発明の駆動歯車用センサに相当し、前記測定歯車用リミットスイッチ６４が本発明の測定歯車用センサに相当する。また、車椅子固定装置１０のベース１１が本発明における駆動歯車の支持部材に相当する。
さらに、駆動歯車用リミットスイッチ６７、測定歯車用リミットスイッチ６４のオン動作が本発明の駆動歯車用センサ、測定歯車用センサの検出状態に相当する。

駆動歯車用リミットスイッチ６７と測定歯車用リミットスイッチ６４とは、図７（Ａ）に示すように、直列に接続されている。このため、端子Ｐ，Ｎ間は、駆動歯車用リミットスイッチ６７と測定歯車用リミットスイッチ６４とが共にオン動作したとき、即ち、駆動歯車３２（リール３０）が原点位置にあるときに導通する。
ここで、駆動歯車用リミットスイッチ６７と測定歯車用リミットスイッチ６４とが、例えば、ノーマルクロズの場合には、図７（Ｂ）に示すように、両スイッチ６７，６４を並列に接続する。これにより、端子Ｐ，Ｎ間は、駆動歯車用リミットスイッチ６７と測定歯車用リミットスイッチ６４とが共にオン動作したとき、即ち、駆動歯車３２（リール３０）が原点位置にあるときに導通が解除されるようになる。

駆動歯車３２（リール３０）が原点位置にあるときに、各ワイヤ１２がバネ力に抗して引き出されると、駆動歯車用リミットスイッチ６７、測定歯車用リミットスイッチ６４のオン動作が解除されて車椅子固定装置１０のブザー（図示省略）が鳴る。そして、各ワイヤ１２のフック１２ｆが車椅子Ｋに掛けられて、乗用車の巻取りスイッチ（図示省略）が操作されると、前記ブザーが止まるように構成されている。
これによって、前記巻取りスイッチの操作忘れを防止できる。

＜本実施形態に係る回転位置検出装置６０の長所について＞
本実施形態に係る回転位置検出装置６０によると、駆動歯車３２が原点位置にあるときは、測定歯車６２も原点位置にあって、駆動歯車用リミットスイッチ６７と測定歯車用リミットスイッチ６４とが共にオン動作している。このため、駆動歯車３２が原点位置にあることを確実に検出できる。
また、駆動歯車３２が原点位置から360°×ｎだけ回転して、駆動歯車用リミットスイッチ６７がオン動作しているときには、測定歯車６２が原点位置から360°×ｍを超えて回転し、測定歯車用リミットスイッチ６４はオン動作不能となる。即ち、駆動歯車３２が原点位置と位相的に同位置にあっても原点位置でない場合には、駆動歯車用リミットスイッチ６７だけが動作して、測定歯車用リミットスイッチ６４は動作しない。このため、駆動歯車３２が原点位置と位相的に同位置にあっても、原点位置と誤認することがなくなる。
また、二台のリミットスイッチ６４，６７からの動作信号に基づいて駆動歯車３２が原点位置にあることを検出できるため、従来のように、カウンタ回路等が不要になり、駆動歯車３２の位置検出用の電気回路が複雑化しない。
また、測定歯車６２の歯数は、駆動歯車３２の歯数よりも小さく設定されているため、測定歯車６２が駆動歯車３２よりも小さくなり、測定歯車６２の設置スペースを小さくできる。

＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、駆動歯車用センサ、測定歯車用センサとしてリミットスイッチを例示したが、リミットスイッチの代わりに近接スイッチ、あるいは光電スイッチ等を使用することも可能である。
また、本実施形態では、駆動歯車用リミットスイッチ６７のストライカ３２ｓを駆動歯車３２に形成する例を示したが、駆動歯車３２と一体で回転するリール本体３４に形成することも可能である。
また、本実施形態では、車椅子固定装置１０の各々のリール３０の原点位置を個別に検出する例を示したが、代表して特定のリール３０の原点位置を検出する構成でも可能である。
さらに、本実施形態では、車椅子固定装置１０のリール３０における駆動歯車３２の原点位置を検出する例を示したが、例えば、クレーン等のワイヤを巻き取るドラムの原点位置の検出に本発明を適用することも可能である。

１０・・・・車椅子固定装置
１１・・・・ベース（支持部材）
１２・・・・ワイヤ
３０・・・・リール
３２・・・・駆動歯車
３４・・・・リール本体
６２・・・・測定歯車
６４・・・・測定歯車用リミットスイッチ（測定歯車用センサ）
６７・・・・駆動歯車用リミットスイッチ（駆動歯車用センサ）

Claims (3)

1. 駆動歯車の回転位置が原点位置にあることを検出するための回転位置検出装置であって、
   駆動歯車と噛合する歯車であって歯数が異なる測定歯車と、
   前記駆動歯車の支持部材に取付けられて、前記駆動歯車の円周方向における一箇所を検出する駆動歯車用センサと、
   前記測定歯車の支持部材に取付けられて、前記測定歯車の円周方向における一箇所を検出する測定歯車用センサとを有し、
   前記駆動歯車が原点位置にあるときは、前記測定歯車も原点位置にあって、前記駆動歯車用センサと測定歯車用センサとが共に各歯車の円周方向における一箇所を検出しており、
   前記駆動歯車が原点位置から360°×ｎだけ回転して、前記駆動歯車用センサが前記駆動歯車の円周方向における一箇所を検出しているときには、前記測定歯車が原点位置から360°×ｍを超えて回転し、前記測定歯車用センサが前記測定歯車の円周方向における一箇所を検出不能に構成されていることを特徴とする回転位置検出装置。
2. 請求項１に記載された回転位置検出装置であって、
   測定歯車の歯数は、駆動歯車の歯数よりも小さく設定されていることを特徴とする回転位置検出装置。
3. 請求項１、又は請求項２のいずれかに記載された回転位置検出装置であって、
   駆動歯車は、ワイヤを巻き取るリールと相対回転不能な状態で同軸に保持されており、前記ワイヤの巻取り限界位置が駆動歯車の原点位置に相当することを特徴とする回転位置検出装置。
   

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