JP3649576B2

JP3649576B2 - 位置検出機構

Info

Publication number: JP3649576B2
Application number: JP07101298A
Authority: JP
Inventors: 紀久筋野
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2018-03-19
Also published as: US6247242B1; EP0943891B1; EP0943891A3; EP0943891A2; JPH11270643A; DE69912175T2; DE69912175D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装置の固定部にリニアセンサを装着し、可動部の移動量を上記リニアセンサにおける摺動子の摺動量によって検出する位置検出機構に関し、更に詳細には、可動部の移動方向及び移動範囲をリニアセンサにおける摺動子の直線運動及び摺動範囲に変換するための機構部を備えた位置検出機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車載用のステレオ或いは液晶モニタ等における可動部を駆動制御するために、この可動部の移動量をリニアセンサによって検出することが行われている。リニアセンサは、磁気抵抗式或いは電気抵抗式等が用いられる。
【０００３】
図８に、磁気抵抗式のリニアセンサの基本構成を示す。磁気抵抗式リニアセンサは、長尺平板型の磁気スケール３０とこの磁気スケール３０に対して相対的に移動する検出部３１と、信号処理回路３２とからなり、磁気スケール３０はベース３３とこのベース３３上に装着された磁性媒体３４とを有し、この磁性媒体３４には磁気目盛３５が形成されている。
【０００４】
検出部３１は磁気抵抗素子３６とこれを支持するホルダ３７とを有し、磁気抵抗素子３６が磁気目盛３５に対面配置されている。検出部３１が磁気目盛３５に沿って相対的に移動すると、磁気抵抗素子３６によって生成された出力電圧が信号処理回路３２に供給される。この信号処理回路３２では、例えば、プリアンプ３２Ａと検出回路３２Ｂとを有し、磁気抵抗素子３６からの電気信号に基づいて検出部３１の相対変位量を検出している。
【０００５】
また、図９に、電気抵抗式のリニアセンサの基本構成を示す。この電気抵抗式リニアセンサは、接地端子４１と電源端子４２との間に、例えば、印刷或いはＣＰ基板等によって抵抗体４０を形成し、この抵抗体４０上を摺動端子４４が接触しながら摺動することによって、摺動端子４４の位置に応じた可変電圧を出力として得るものである。
【０００６】
上述したリニアセンサによって可動部の移動量を検出するには、リニアセンサを、上記の磁気スケール３０或いは抵抗体４０が配備されるセンサ基体と、上記検出部３１或いは摺動端子４４が配備されて上記のセンサ基体に対して摺動自在に装着される摺動子とによって形成し、このセンサ基体を固定部側に装着すると共に上記の摺動子を可動部側に装着する。
【０００７】
ここで、リニアセンサの配置は対象となる装置内でのスペース効率を考慮して定められるので、必ずしもリニアセンサにおける摺動子の摺動範囲（ストローク）或いは摺動方向を可動部の移動範囲或いは移動方向と一致させることができない。また、リニアセンサにおける摺動子は直線運動しかできないが、可動部としてはオペフラデッキのフラップのように角度変位を含むものもある。このような事情から、可動部は位置検出機構を介在してリニアセンサの摺動子に装着されており、この位置検出機構によって可動部の移動変位が摺動子の摺動範囲内の直線変位に変換される。
【０００８】
図５〜図７に、上記の位置検出機構の従来例を示す。図５に示す従来例では、装置の固定部１にリニアセンサ３のセンサ基体３Ａが装着部３Ｃによって装着され、リニアセンサ３の摺動子３Ｂに可動部２がアーム５０を介して装着されている。アーム５０は、端部に形成された長孔５０Ａが固定部１に凸設する軸５１に軸着され、他方の端部がヒンジ５２によって可動部２に連結されている。また、中間部分に形成された長孔５０Ｂに摺動子３Ｂが装着している。この機構によると、可動部２の移動範囲Ｌ１内の直線変位がリニアセンサ３の摺動子３Ｂの摺動範囲Ｌ２内の直線変位として検出され、Ｌ１：Ｌ２の関係はアーム５０と摺動子３Ｂとを連結する長孔５０Ｂの位置によって設定される。
【０００９】
また、図６による従来例では、リニアセンサ３に摺動子３Ｂと可動部２とが、可動部２の移動方向に対して所定の角度で傾斜して設けたスライド孔６０Ａを備えた連結板６０によって連結されている。この機構によると、可動部２の移動範囲Ｌ１内の直線変位がリニアセンサ３の摺動子３Ｂの摺動範囲Ｌ２内の直線変位として検出され、Ｌ１：Ｌ２の関係はスライド孔６０Ａの配設角度よって設定される。
【００１０】
更に、図７による従来例では、図６の例における連結板６０と摺動子３Ｂとをスライド板６１を介して連結したものである。スライド板６１には平行にスライド孔６１Ａ，６１Ａが配設され、固定部材１に設けた軸６２，６２に沿って摺動子３Ｂの摺動方向と平行にスライド自在に装着されている。したがって、可動部２の直線移動は、この移動方向と直交する方向のスライド板６１の直線移動に変換され、このスライド板６１の移動を介してリニアセンサ３における摺動子３Ｂの変位に変換される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の位置検出機構によると、可動部とリニアセンサの摺動子とをリンク機構からなる機構部を介して連結することで、可動部の動きをリニアセンサ上の摺動子の変位に換えて検出している。しかしながら、上記のようなリンク機構からなるものでは以下のような問題がある。
【００１２】
まず、図５の従来例では、可動部２の直線的な移動を、一旦アーム５０の角度変位に換えて、この角度変位を介してリニアセンサ３上の摺動子３Ｂの摺動量として検出している。これによると、可動部２の移動量を摺動子３Ｂの摺動量に変換する過程に角度変位が介在するため、可動部２の移動量と摺動子３Ｂの摺動量が比例関係にならず、これを回路の演算処理によって補正する必要がある。したがって、この従来例では、まず、回路構成が複雑化する問題がある。
【００１３】
また、上記の図５の従来例では、アーム５０の回転運動が長孔５０Ｂを介して伝えられて摺動子３Ｂを摺動させているので、摺動子３Ｂにはアーム５０の回転方向の力が作用することになる。図７の従来例においても同様に、摺動子３Ｂはスライド孔６０Ａの斜面から摺動方向に対して斜め方向の力を受ける。したがって、上記の図６及び図７の従来例においては、摺動子３Ｂのリニアセンサ３上の直線的な動きがスムースに行えないばかりでなく、繰り返しの使用に伴ってリニアセンサに機械的な破損が生じることがあり、リニアセンサの耐久性に問題がある。
【００１４】
更に、上記の図５及び図６の従来例では、可動部２が移動する過程でアーム５０或いは連結部材６０が回転或いはスライドしながら変位するのに過大のスペースを要し、装置内での位置検出機構の占めるスペース上の割合が大きい。これは、上記の図８の従来例においては特に顕著であって、連結部材６０の移動変位の範囲にスライド部材６１のスライド変位の範囲が加わり、位置検出機構の機構部が装置内の大半を占めるものになっている。つまり、上記の従来例は、いずれも装置内でのスペース効率が悪いといった問題がある。この問題は、装置内に各種の駆動部或いは制御部を密集して配備する必要性のあるステレオ・デッキ等の機器では特に深刻な問題となっている。
【００１５】
本発明は、上述した問題を解消するために提案されたものであって、可動部の移動とリニアセンサにおける摺動子の摺動との比例関係を確保しながら、耐久性があり、しかも、装置内で過大なスペースを要しない位置検出機構を提案することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による位置検出機構は、まず第１に、装置の固定部にリニアセンサを装着し、可動部の移動量を上記リニアセンサにおける摺動子の摺動量によって検出する位置検出機構において、上記リニアセンサにおける摺動子に回転自在なギヤ部材を軸支し、上記固定部側に上記摺動子の摺動方向に沿って固定ラックを装着すると共に、上記可動部側に、該可動部の移動方向に伸びる可動ラックを上記固定ラックに対して平行に装着してなり、上記固定ラック及び可動ラックの両方に噛み合うべく上記ギヤ部材を配設してなることを特徴とする。
【００１７】
また第２には、上記第１の発明において、上記ギヤ部材は同軸状に一体配置された大径ギヤ部と小径ギヤ部からなり、上記大径ギヤ部が上記可動ラックに噛み合うと共に、上記小径ギヤ部が上記固定ラックに噛み合うことを特徴とする。
【００１８】
まず、第１発明によると、可動部の移動によって、この可動部側に装着された可動ラックが同方向に移動し、この可動ラックと固定部に固定的に装着された固定ラックの両方に噛み合うギヤ部材が、摺動子に設けた軸回りに回転しながら、これらの両ラックと平行に移動して摺動子を摺動させる。これによると、可動部の移動量と摺動子の摺動量との関係は比例的になり、また、摺動子を直接摺動させるギヤ部材が摺動子の摺動方向に沿って配置された固定ラック上を移動するので、摺動子には摺動方向以外の方向の余計な力が作用しない。
【００１９】
次ぎに、上記の第２発明は、上記の第１発明におけるギヤ部材を同軸状に一体配置された大径ギヤ部と小径ギヤ部とによって形成して、可動部材の移動範囲とリニアセンサの摺動子の摺動範囲との比率を大径ギヤ部と小径ギヤ部とのギヤ比（径比）によって設定し得るようにしたものである。小径ギヤ部に対して大径ギヤ部をより大きくすることによって、リニアセンサの摺動範囲を小さくでき、リニアセンサを小型化できる。
【００２０】
更には、上記の第１〜第２発明では、位置検出機構に要するスペースは、ギヤ部材が配置され或いは移動するためのスペースがあれば充分であって、装置内に過大なスペースを必要としない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。（なお、従来と同一の部分には同一の番号を付して一部重複した説明は省略する。）
【００２２】
図１は本発明の一実施例に係る位置検出機構を備えた装置本体の全体図である。図１において、１０は装置本体、１１は装置本体１０に装備される案内ローラ、１２は装置本体１０に装備される案内リングである。装置本体１０の固定部１に対してＵ字状の可動部２が矢印に示す方向に移動可能に装着されている。１３は可動部２に形成された案内溝である。１４は可動部２を移動させるためのリニアモータ或いはステッピングモータ等の駆動手段である。そして、装置本体の固定部１にはリニアセンサ３のセンサ基体３Ａが装着され、リニアセンサ３における摺動子３Ｂに回転自在なギヤ部材２０が軸子されている。また、固定部１には固定ラック２２が装着され、可動部２には可動ラック２１が装着されて、可動ラック２１と固定ラック２２はそれぞれギヤ部材２０と噛み合っている。
【００２３】
図２において、第１実施例に係る位置検出機構を詳細に説明する。可動部材２にはその移動方向に沿って直線状の可動ラック２１が装着されている。この可動ラック２１の配設方向と摺動子３Ｂの摺動方向が平行になるように、固定部１にリニアセンサ３のセンサ基体３Ａが装着される。更に、固定部１には、摺動子３Ｂの摺動方向と平行に直線状の固定ラック２２が装着されている。したがって、可動ラック２１と固定ラック２２は平行に配置されており、また、その作用部が互いに対面している。そして、この対面した両ラック２１，２２の両方に噛み合うべく摺動子３Ｂに軸支されたギヤ部材２０が配設されている。
【００２４】
したがって、可動部２が移動するとそれに伴って可動ラック２１が同方向に移動し、この可動ラック２１と固定ラック２２の両方に噛み合うギヤ部材２０が摺動子３Ｂに設けた軸回りに回転しながら、これらの両ラック２１，２２と平行に移動して摺動子３Ｂを摺動させる。ここで、可動部２の移動量Ｌ１と摺動子３Ｂの摺動量Ｌ２との関係は、Ｌ２＝Ｌ１・Ｂ／（Ａ＋Ｂ）となり、Ａ＝Ｂであるから、Ｌ２＝（１／２）・Ｌ１となって、両者は比例関係となる。また、摺動子３Ｂを直接摺動させるギヤ部材２０は摺動子３Ｂの摺動方向に平行に配置された固定ラック２２上を移動するので、摺動子３Ｂには摺動方向以外の方向の余計な力が作用しない。
【００２５】
次ぎに、図３において、本発明の第２実施例に係る位置検出機構を説明する。この実施例は、第１実施例におけるギヤ部材２０を同軸状に一体配置された２段ギヤとして、この２段ギヤの大径ギヤ部２０Ａを可動ラック２１に噛み合わせると共に、小径ギヤ部２０Ｂを固定ラック２２に噛み合わせる。その他の点は、第１実施例と同様であるから同一符号を付して説明を省略する。
この実施例では、可動部２の移動量Ｌ１と摺動子３Ｂの摺動量Ｌ２との関係は、Ｌ２＝Ｌ１・Ｂ／（Ａ＋Ｂ）となり、Ａ＝２Ｂとすると、Ｌ２＝（１／３）・Ｌ１となる。小径ギヤ部の半径Ｂに対して大径ギヤ部の半径Ａをより大きくすることによって、リニアセンサの摺動範囲をより小さくでき、リニアセンサを小型化できる。
【００２６】
次ぎに、図４において、本発明の第３実施例に係る位置検出機構を説明する。この実施例は、第２実施例における大径ギヤ部２０Ａと小径ギヤ部２０Ｂとの関係を逆にしたもので、大径ギヤ部２０Ａを固定ラック２２に噛み合わせると共に、小径ギヤ部２０Ｂを可動ラック２１に噛み合わせたものである。その他の点は、第１，２実施例と同様であるから同一符号を付して説明を省略する。ここでは、可動部２の移動量Ｌ１と摺動子３Ｂの摺動量Ｌ２との関係は、Ｌ２＝Ｌ１・Ａ／（Ａ＋Ｂ）となり、Ａ＝２Ｂとすると、Ｌ２＝（２／３）・Ｌ１となる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は上記のように、ギヤ部材とこれに噛み合うラックを基本構造とする位置検出機構を構成したので、以下にような効果を奏する。
（１）可動部の移動量とリニアセンサにおける摺動子の摺動量との関係が比例的になり、位置検出のための回路構成を単純化できる。
（２）リニアセンサの摺動子を直接摺動させる部材が摺動子の摺動方向に沿って移動するので、摺動子には摺動方向以外の方向の余計な力が作用しない。したがって、摺動子の動きがスムースになって位置検出の精度が向上すると共に、機械的な損傷が減ってリニアセンサの耐久性が向上する。
（３）位置検出機構に要するスペースは、ギヤ部材が配置され或いは移動するためのスペースがあれば充分であって、装置内に過大なスペースを必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の位置検出機構を備えた装置の全体図である。
【図２】本発明の一実施例の位置検出機構を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施例の位置検出機構を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施例の位置検出機構を示す説明図である。
【図５】従来の位置検出機構を示す説明図である。
【図６】従来の位置検出機構を示す説明図である。
【図７】従来の位置検出機構を示す説明図である。
【図８】磁気抵抗型のリニアセンサの原理を示す説明図である。
【図９】電気抵抗型のリニアセンサの原理を示す説明図である。
【符号の説明】
１固定部
２可動部
３リニアセンサ
３Ａセンサ基体
３Ｂ摺動部
２０ギヤ部材
２１可動ラック
２２固定ラック

Claims

装置の固定部にリニアセンサを装着し、可動部の移動量を上記リニアセンサにおける摺動子の摺動量によって検出する位置検出機構において、
上記リニアセンサにおける摺動子に回転自在なギヤ部材を軸支し、
上記固定部側に上記摺動子の摺動方向に沿って固定ラックを装着すると共に、上記可動部側に、該可動部の移動方向に伸びる可動ラックを上記固定ラックに対して平行に装着してなり、
上記固定ラック及び可動ラックの両方に噛み合うべく上記ギヤ部材を配設してなることを特徴とする位置検出機構。
上記ギヤ部材は同軸状に一体配置された大径ギヤ部と小径ギヤ部からなり、上記大径ギヤ部が上記可動ラックに噛み合うと共に、上記小径ギヤ部が上記固定ラックに噛み合うことを特徴とする請求項１記載の位置検出機構。