JP2016205817A - 回転方向検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて、より確実に回転方向を検出する。【解決手段】回転玩具１は、中心軸Ａｘ回りに互いに回転可能な玩具本体部２及び把持部３の相対的な回転方向を検出するものであり、玩具本体部２に設けられ、中心軸Ａｘ回りに互いに異なる周方向位置に配置された３つのスイッチ素子ＳＷと、把持部３に設けられ、その相対回転に伴って３つのスイッチ素子ＳＷと接触して当該３つのスイッチ素子ＳＷから個別に信号を出力させるリブ８１と、３つのスイッチ素子ＳＷがその周方向の配列順に沿って順次信号を出力した場合に、回転方向が当該配列順に沿った方向であると判定する制御基板６１とを備える。【選択図】図６

Description

本発明は、回転方向検出装置に関する。

従来、互いに回転可能な２つの回転部材の相対的な回転方向を検出する回転方向検出装置が知られている。
この種の回転方向検出装置として、例えば特許文献１に記載のものでは、ホルダーに回転自在に保持されたダイヤルノブの外周部裏面に凹凸部が設けられるとともに、揺動可能なロッカーアームと、このロッカーアームによって選択的に作動されるパルス発生用の２つのスイッチとがホルダーの外周部に配設されている。そして、ダイヤルノブの回転に伴うロッカーアームの断続的な揺動運動によって、２つのスイッチのうち回転方向下手側にあるものを断続的にオンオフ制御してパルス信号を発生させている。

実開平７−４１９１７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の回転方向検出装置では、ダイヤルノブの回転方向の切り替えタイミングによっては切り替え前と同様のパルス幅及び間隔でパルス信号が生成されてしまうため、この切り替えタイミング、ひいては回転方向を正確に検出できないおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、従来に比べて、より確実に回転方向を検出することができる回転方向検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回転中心軸回りに互いに回転可能な２つの回転部材の相対的な回転方向を検出する回転方向検出装置であって、
一方の回転部材に設けられ、前記回転中心軸回りに互いに異なる周方向位置に配置された３つのスイッチ部材と、
他方の回転部材に設けられ、前記２つの回転部材の相対回転に伴って前記３つのスイッチ部材と接触して当該３つのスイッチ部材から個別に信号を出力させる接触部と、
前記３つのスイッチ部材がその周方向の配列順に沿って順次信号を出力した場合に、前記回転方向が前記配列順に沿った方向であると判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転方向検出装置において、
前記接触部が、前記回転中心軸回りに放射状に等間隔で延出する複数のリブであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回転方向検出装置において、
前記３つのスイッチ部材が、前記複数のリブのうち隣り合う２つのリブの角度範囲内に配置されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の回転方向検出装置において、
前記判定手段は、前記３つのスイッチ部材のうち、周方向の一方側のスイッチ部材と周方向中央のスイッチ部材と周方向の他方側のスイッチ部材とが、一のリブとこの順に接触した場合に、前記回転方向が前記一方側から前記他方側に向かう方向であると判定することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の回転方向検出装置において、
前記判定手段は、
前記３つのスイッチ部材のうち、周方向中央のスイッチ部材と周方向の一方側のスイッチ部材とが一のリブとこの順に接触した後に、周方向の他方側のスイッチ部材が前記一のリブの前記他方側に隣接する他のリブと接触するか、或いは、
前記３つのスイッチ部材のうち、周方向の一方側のスイッチ部材が一のリブと接触した後に、周方向の他方側のスイッチ部材と周方向中央のスイッチ部材とが前記一のリブの前記他方側に隣接する他のリブとこの順に接触した場合に、
前記回転方向が前記他方側から前記一方側に向かう方向であると判定することを特徴とする。

本発明によれば、一方の回転部材のうち、回転中心軸回りに互いに異なる周方向位置に設けられた３つのスイッチ部材が、その周方向の配列順に沿って順次信号を出力した場合に、２つの回転部材の相対的な回転方向がこの配列順に沿った方向であると判定される。
したがって、単純にパルス信号に基づいて回転方向を検出していた従来に比べ、より確実に回転方向を検出することができる。

実施形態における回転玩具を前側から見た斜視図である。 実施形態における回転玩具を後側から見た斜視図である。 実施形態における回転玩具の分解斜視図である。 実施形態におけるバッテリーボックスを後側から見た斜視図である。 実施形態における把持部の内部構造を説明するための図である。 実施形態における把持部の回転方向を検出する処理のフローチャートである。 実施形態における３つのスイッチ素子と回転検出板のリブとの位置関係を説明するための図である。 実施形態における把持部が回転した場合の液晶ディスプレイの表示内容例を示す図である。 実施形態の変形例を説明するための図である。

以下、本発明に係る回転方向検出装置を回転玩具に適用した場合の実施形態について、図面を参照して説明する。

まず、本実施形態における回転玩具１の構成について説明する。
図１及び図２は、回転玩具１を前側及び後側から見た斜視図であり、図３は、回転玩具１の分解斜視図であり、図４は、回転玩具１が備える後述のバッテリーボックス７を後側から見た斜視図である。

図１及び図２に示すように、回転玩具１は、玩具本体部２と、玩具本体部２の後面に回転可能に取り付けられた把持部３とを備えており、玩具本体部２に対して把持部３を相対的に回転させることにより、その回転方向に応じた画像が後述の液晶ディスプレイ６２に表示されるように構成されている。

玩具本体部２は、図３に示すように、後面が開口した本体ケース４と、本体ケース４の後面開口を閉塞する蓋部材５とを備えている。
これら本体ケース４と蓋部材５とで画成される本体ケース室内には、基板ユニット６と、バッテリーボックス７とが、前側からこの順に収容されている。

このうち、基板ユニット６は、回転玩具１の各部を制御する制御基板６１と、制御基板６１の前面に実装された液晶ディスプレイ６２とを備えている。
制御基板６１は、回転玩具１の各部と電気的に接続されており、本体ケース４の外周面に設けられた操作ボタン４２や把持部３に対するユーザ操作等に基づいて、当該各部を統合的に制御する。
液晶ディスプレイ６２は、本体ケース４の中央に嵌め込まれた透明カバー４１を介して前方に露出しており、その表示内容が前方から視認されるようになっている。

バッテリーボックス７は、回転玩具１の各部に電力を供給する２つの乾電池７１を内部に収容している。
また、図４に示すように、バッテリーボックス７の後面には、把持部３の回転方向を検出するための３つのスイッチ素子ＳＷ（第一〜第三スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３）が設けられている。これら３つのスイッチ素子ＳＷは、把持部３の中心軸Ａｘ（図３等参照）回りに互いに異なる周方向位置に配置されている。具体的に、３つのスイッチ素子ＳＷは、後方から見て反時計回りに第一スイッチ素子ＳＷ１，第二スイッチ素子ＳＷ２，第三スイッチ素子ＳＷ３の順番で、中心軸Ａｘ回りに４５°の角度範囲内に配置されている（図７参照）。各スイッチ素子ＳＷは、押下部Ｔを有するとともに制御基板６１に接続されており、押下部Ｔが押下された場合にその信号を制御基板６１に出力する。

把持部３は、図３に示すように、正面視十字状に形成され、前後方向に沿った中心軸Ａｘ回りに回転可能に蓋部材５に支持されている。具体的に、把持部３は、正面視中央部から前方に延出する支持軸３１を有するとともに、当該支持軸３１が蓋部材５に軸支されており、この支持軸３１の中心軸Ａｘ回りに回転可能となっている。
なお、以下の説明において、「径（方向）」や「周（方向）」との記載は、特に断りのない限り、中心軸Ａｘを基準としたものを意味することとする。
支持軸３１の前端には、本体ケース室内に収容された円板状の回転検出板８が、その中心部で固定されている。この回転検出板８は、バッテリーボックス７の後面の３つのスイッチ素子ＳＷと前後方向に対向しているとともに、中心軸Ａｘ回りに放射状に等間隔（４５°の等角度ピッチ）で延出する８つのリブ８１を前面に有している。そして、当該回転検出板８が把持部３とともに回転することにより、８つのリブ８１が３つのスイッチ素子ＳＷの押下部Ｔと接触して当該押下部Ｔを押下させるようになっている。

図５は、把持部３の内部構造を説明するための図である。
この図に示すように、把持部３は、前方に開口する形状に形成されており、その内部に、筒状部材３２と、クリック部材３３と、板ばね部材３４とを収容している。
筒状部材３２は、星型正八角形の多角筒状に形成され、その中心を中心軸Ａｘに一致させた状態で蓋部材５に固定されている。
クリック部材３３は、径方向に移動可能に支持されるとともに、内周端が筒状部材３２の２つの頂角間に嵌合する形状に形成されており、コイルばね３５によって内周方向に付勢されている。
板ばね部材３４は、中心軸Ａｘに対して放射状に立設された状態で、外周側の基端部が把持部３に固定されており、当該基端部を中心に周方向に揺動可能となっている。また、板ばね部材３４の内周側の先端部は、筒状部材３２の頂角よりも内周側に位置している。
このような構成により、ユーザ（遊戯者）が把持部３を回転させると、クリック部材３３が筒状部材３２の頂角によって外周側へ押し戻された後に、当該筒状部材３２の２つの頂角間にコイルばね３５の付勢力で押し付けられる結果、その際の振動が把持部３を回すユーザの手にクリック感を与える。また、板ばね部材３４が筒状部材３２の頂角によって周方向に揺動する結果、その際の揺動音が把持部３の回転音として発せられる。

続いて、玩具本体部２に対する把持部３の相対的な回転方向を検出する際の回転玩具１の動作について説明する。
図６は、把持部３の回転方向を検出する処理のフローチャートであり、図７は、３つのスイッチ素子ＳＷと回転検出板８のリブ８１との位置関係を説明するための図であり、図８は、把持部３が回転した場合の液晶ディスプレイ６２の表示内容例を示す図である。

回転玩具１では、３つのスイッチ素子ＳＷからの出力信号に基づいて、制御基板６１（正しくは、制御基板６１に実装された制御回路）が把持部３の回転方向を検出する。
なお、ここでは、第一スイッチ素子ＳＷ１の押下部Ｔが回転検出板８のリブ８１と接触して押下されている図７（ａ）の状態から、制御基板６１による回転方向の検出処理が開始されるものとする。

図６に示すように、まず制御基板６１は、第一スイッチ素子ＳＷ１の押下部Ｔが押下状態から復帰したか否かを判定する（ステップＳ１）。つまり、このステップＳ１では、回転検出板８のリブ８１が第一スイッチ素子ＳＷ１の押下部Ｔから離れたか否かが判定される。

ステップＳ１において、第一スイッチ素子ＳＷ１の押下部Ｔが押下状態から復帰しないと判定した場合には（ステップＳ１）、制御基板６１は、当該ステップＳ１の処理を繰り返す。

また、ステップＳ１において、第一スイッチ素子ＳＷ１の押下部Ｔが押下状態から復帰したと判定した場合には（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、制御基板６１は、第二スイッチ素子ＳＷ２が押下されるか否かを判定する（ステップＳ２）。つまり、このステップＳ２では、第二スイッチ素子ＳＷ２の押下部Ｔが回転検出板８のリブ８１と接触して押下されるか否かが、当該第二スイッチ素子ＳＷ２からの出力信号の有無に基づいて判定される。

ステップＳ２において、第二スイッチ素子ＳＷ２が押下されたと判定した場合には（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、制御基板６１は、第三スイッチ素子ＳＷ３が押下されるか否かを判定する（ステップＳ３）。つまり、このステップＳ３では、第三スイッチ素子ＳＷ３の押下部Ｔが回転検出板８のリブ８１と接触して押下されるか否かが、当該第三スイッチ素子ＳＷ３からの出力信号の有無に基づいて判定される。

ステップＳ３において、第三スイッチ素子ＳＷ３が押下されたと判定した場合には（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、制御基板６１は、第一スイッチ素子ＳＷ１，第二スイッチ素子ＳＷ２，第三スイッチ素子ＳＷ３が、この周方向の配列順に、１つのリブ８１によって押下されたと認識し、把持部３が当該配列順に沿った方向（つまり、後方から見て反時計回り）に回転したと判定する（ステップＳ４；図７（ｂ））。そして、この回転方向に対応する画像を液晶ディスプレイ６２に表示させたうえで、後述のステップＳ１２へ処理を移行する。

また、ステップＳ３において、第三スイッチ素子ＳＷ３が押下されないと判定した場合には（ステップＳ３；Ｎｏ）、制御基板６１は、回転方向が正常に検出できないとしてエラー判定を行い（ステップＳ５）、後述のステップＳ１２へ処理を移行する。

上述のステップＳ２において、第二スイッチ素子ＳＷ２が押下されないと判定した場合には（ステップＳ２；Ｎｏ）、制御基板６１は、第三スイッチ素子ＳＷ３が押下されるか否かをステップＳ３と同様に判定する（ステップＳ６）。

ステップＳ６において、第三スイッチ素子ＳＷ３が押下されたと判定した場合には（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、制御基板６１は、第二スイッチ素子ＳＷ２が押下されるか否かをステップＳ２と同様に判定する（ステップＳ７）。

ステップＳ７において、第二スイッチ素子ＳＷ２が押下されたと判定した場合には（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、制御基板６１は、第一スイッチ素子ＳＷ１，第三スイッチ素子ＳＷ３，第二スイッチ素子ＳＷ２が、この周方向の配列順に押下されたと認識し、把持部３が当該配列順に沿った方向（つまり、後方から見て時計回り）に回転したと判定する（ステップＳ８；図７（ｃ））。より詳しくは、制御基板６１は、第一スイッチ素子ＳＷ１がリブ８１に押下された後に、第三スイッチ素子ＳＷ３と第二スイッチ素子ＳＷ２とが当該リブ８１の反時計回り側に隣接するリブ８１にこの順に押下されたと認識して、把持部３が時計回りに回転したと判定する。そして、この回転方向に対応する画像を液晶ディスプレイ６２に表示させたうえで、後述のステップＳ１２へ処理を移行する。

また、ステップＳ７において、第二スイッチ素子ＳＷ２が押下されないと判定した場合には（ステップＳ７；Ｎｏ）、制御基板６１は、回転方向が正常に検出できないとしてエラー判定を行い（ステップＳ９）、後述のステップＳ１２へ処理を移行する。

上述のステップＳ６において、第三スイッチ素子ＳＷ３が押下されないと判定した場合には（ステップＳ６；Ｎｏ）、制御基板６１は、第一スイッチ素子ＳＷ１が押下されるか否かを、当該第一スイッチ素子ＳＷ１からの出力信号の有無に基づいて判定し（ステップＳ１０）、押下されないと判定した場合には（ステップＳ１０；Ｎｏ）、上述のステップＳ２へ処理を移行する。

また、ステップＳ１０において、第一スイッチ素子ＳＷ１が押下されたと判定した場合には（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、制御基板６１は、回転方向が正常に検出できないとしてエラー判定を行う（ステップＳ１１）。

次に、第一スイッチ素子ＳＷ１の押下部Ｔが再び押下されて復帰していない状態とされ（ステップＳ１２）、制御基板６１は、上述のステップＳ１へ処理を移行する。このとき、制御基板６１には、第一スイッチ素子ＳＷ１からの出力信号が入力される。

また、上述のステップＳ４やステップＳ８において、把持部３がいずれかの方向に回転したと判定した場合、制御基板６１は、例えば図８に示すように、この回転方向に対応した方向に動作するキャラクターの画像などを液晶ディスプレイ６２に表示させる。

以上のように、本実施形態の回転玩具１によれば、玩具本体部２のバッテリーボックス７のうち、中心軸Ａｘ回りに互いに異なる周方向位置に設けられた３つのスイッチ素子ＳＷが、その周方向の配列順に沿って順次信号を出力した場合に、玩具本体部２に対する把持部３の相対的な回転方向がこの配列順に沿った方向であると判定される。
したがって、単純にパルス信号に基づいて回転方向を検出していた従来に比べ、より確実に回転方向を検出することができる。

また、スイッチ素子ＳＷやリブ８１の配列に基づく所定角度を超えて把持部３が回転した場合にのみ、その回転方向が検出されるので、例えばユーザが僅かに把持部３を動かしただけの場合やチャタリングなどでの回転誤検出を抑制することができる。

なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、第一スイッチ素子ＳＷ１が予め押下されている状態にあるものとして回転検出処理のフローを説明したが、３つのスイッチ素子ＳＷがその周方向の配列順に沿って順次信号を出力した場合に、把持部３の回転方向が当該配列順に沿った方向であると判定されればよく、第一スイッチ素子ＳＷ１は予め押下されていなくともよい。
具体的には、例えば、第二スイッチ素子ＳＷ２が予めリブ８１に押下されており、続いて第一スイッチ素子ＳＷ１が同じリブ８１に押下された後に、第三スイッチ素子ＳＷ３が当該リブ８１の反時計回り側に隣接するリブ８１に押下された場合に、把持部３が時計回りに回転したと判定されるように構成されていてもよい。

また、図９に示すように、回転玩具１は、カプセルＣ入りの玩具を販売するカプセルトイ１００のハンドル部として使用できるように構成してもよい。
この場合、例えば赤外線通信などの無線通信により回転玩具１とカプセルトイ１００の本体とを通信可能にするとともに、ユーザが回転玩具１の把持部３を一周回転させたとき（つまり、各スイッチ素子ＳＷが８つのリブ８１と接触したとき）にカプセルＣが出てくるように構成すればよい。

１ 回転玩具（回転方向検出装置）
２ 玩具本体部（一方の回転部材）
４ 本体ケース
５ 蓋部材
６ 基板ユニット
６１ 制御基板（判定手段）
６２ 液晶ディスプレイ
ＳＷ スイッチ素子
ＳＷ１ 第一スイッチ素子
ＳＷ２ 第二スイッチ素子
ＳＷ３ 第三スイッチ素子
Ｔ 押下部
３ 把持部（他方の回転部材）
８ 回転検出板
８１ リブ（接触部）
Ａｘ 中心軸（回転中心軸）

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回転中心軸回りに互いに回転可能な２つの回転部材の相対的な回転方向を検出する回転方向検出装置であって、
一方の回転部材に設けられ、前記回転中心軸回りに互いに異なる周方向位置に配置された３つのスイッチ部材と、
他方の回転部材に設けられ、前記回転中心軸回りに等間隔で配置されて、各々が前記２つの回転部材の相対回転に伴って前記３つのスイッチ部材と接触して当該３つのスイッチ部材から個別に信号を出力させる複数の接触部と、
前記３つのスイッチ部材がその周方向の配列順に沿って順次信号を出力した場合に、前記回転方向が前記配列順に沿った方向であると判定する判定手段と、
を備え、
前記３つのスイッチ部材は、
前記複数の接触部のうち隣り合う２つの接触部の角度範囲内に配置されるとともに、
前記判定手段による前記回転方向の判定開始前の初期状態において、所定の一のスイッチ部材が前記複数の接触部のいずれかと接触していることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転方向検出装置において、
前記一方の回転部材に対する前記他方の回転部材の回転停止位置を、前記回転中心軸回りに等間隔であって前記複数の接触部と対応した複数の停止位置に規制する停止位置規制手段を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の回転方向検出装置において、
前記複数の接触部が、前記回転中心軸回りに放射状に延出する複数のリブであることを特徴とする。

Claims (5)

1. 回転中心軸回りに互いに回転可能な２つの回転部材の相対的な回転方向を検出する回転方向検出装置であって、
   一方の回転部材に設けられ、前記回転中心軸回りに互いに異なる周方向位置に配置された３つのスイッチ部材と、
   他方の回転部材に設けられ、前記２つの回転部材の相対回転に伴って前記３つのスイッチ部材と接触して当該３つのスイッチ部材から個別に信号を出力させる接触部と、
   前記３つのスイッチ部材がその周方向の配列順に沿って順次信号を出力した場合に、前記回転方向が前記配列順に沿った方向であると判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする回転方向検出装置。
2. 前記接触部が、前記回転中心軸回りに放射状に等間隔で延出する複数のリブであることを特徴とする請求項１に記載の回転方向検出装置。
3. 前記３つのスイッチ部材が、前記複数のリブのうち隣り合う２つのリブの角度範囲内に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の回転方向検出装置。
4. 前記判定手段は、前記３つのスイッチ部材のうち、周方向の一方側のスイッチ部材と周方向中央のスイッチ部材と周方向の他方側のスイッチ部材とが、一のリブとこの順に接触した場合に、前記回転方向が前記一方側から前記他方側に向かう方向であると判定することを特徴とする請求項３に記載の回転方向検出装置。
5. 前記判定手段は、
   前記３つのスイッチ部材のうち、周方向中央のスイッチ部材と周方向の一方側のスイッチ部材とが一のリブとこの順に接触した後に、周方向の他方側のスイッチ部材が前記一のリブの前記他方側に隣接する他のリブと接触するか、或いは、
   前記３つのスイッチ部材のうち、周方向の一方側のスイッチ部材が一のリブと接触した後に、周方向の他方側のスイッチ部材と周方向中央のスイッチ部材とが前記一のリブの前記他方側に隣接する他のリブとこの順に接触した場合に、
   前記回転方向が前記他方側から前記一方側に向かう方向であると判定することを特徴とする請求項３に記載の回転方向検出装置。

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