JP4967688B2

JP4967688B2 - スライド操作装置

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Publication number: JP4967688B2
Application number: JP2007017930A
Authority: JP
Inventors: 浩二郎加藤
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: CN101236065A; JP2008185405A; US20080180094A1; US8013597B2

Description

本発明は、リニア磁気式エンコーダを手動あるいは電動により移動部がスライドバー上をスライドして、その移動量を計測値として電気的パラメータを設定するスライド操作装置に関する。

従来、この種のスライド操作装置として、例えば特開２００６−４９３０２号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この特許文献１のスライド操作装置は、例えばミキシングコンソールのフェーダなどとして用いられるものであり、スライド操作子の手動操作などにより、移動ブロックがガイド体に沿って移動する構成とされている。移動ブロックは、互いに平行な主移動ガイド体と副移動ガイド体で摺動自在に保持されている。副移動ガイドは、磁性部材をインサート成型した非磁性のステンレスシャフトからなる。そして、移動ブロックに設けられた磁気式センサにより磁性部材の磁極パターンを検出することで、スライド操作子の位置を検出し、その移動量を計測値として電気的パラメータが設定される。
特開２００６−４９３０２号公報

ところで、前記移動ブロックを保持する移動ガイド体を磁気スケール体とする場合に、移動ガイド体全体を永久磁石材料で作ることも考えられるが、合金系は高価であり、フェライト系はもろくて耐久性の点で問題がある。これに対して、特許文献１のように、非磁性ステンレスの略丸棒状のシャフト（スライドバー）を主体として移動ガイド体を構成すると、ガイド体としての耐久性の点で優れている。

しかしながら、上記の技術では、非磁性ステンレスのシャフト（スライドバー）の長手方向に形成された縦溝に磁性部材（磁気スケール材）を埋め込んで移動ガイド体を構成しているので、長年の使用により磁性部材の一部がシャフトから剥離するおそれもある。特に、シャフトの端の部分から磁性部材が剥離し易い。また、シャフトと磁性部材の線膨張係数の違いなどにより、シャフトを両端で堅牢に固定していると、磁性部材が長手方向にズレを生じて剥がれやすくなるという問題もある。さらに、シャフトを両端で堅牢に固定していると、熱変応力によりシャフトが軸と交差する方向に変形し、磁気センサと磁性部材との適正ギャップが確保でずに、精度が低下するという問題がある。

本発明は、簡単な構成で、スライドバーからの磁気スケール材の剥がれを防止し、耐久性が高く、精度の高いスライド操作装置を提供することを課題とする。

請求項１のスライド操作装置は、移動部をスライドさせるスライドバーのスライド方向に沿って形成した縦溝に、樹脂と磁性体とからなる磁気スケール材を装着し、さらに、スライドバーのスライド方向に垂直な方向へ前記縦溝よりさらに深い縦穴状の凹部を設けて、この凹部にも磁気スケール材を充填するようにした。

請求項２のスライド操作装置は、請求項１において、スライドバーに、該スライドバーを保持するケース体への保持部として、その端部の周囲面に半径方向に掘設した第２溝を設けるようにした。

請求項３のスライド操作装置は、請求項１に記載のスライド操作装置において、スライドバーと前記磁気スケール材とからなる移動ガイドを、その外周一部に平坦部を有する異型丸棒で形成するようにした。

請求項４のスライド操作装置は、請求項３に記載のスライド操作装置において、ケース体に前記移動ガイドが装着し、前記平坦部を前記ケース体から突設させた移動ガイド保持部の当接端面に当接して保持するようにした。

なお、請求項１において、凹部をスライドバーの片側の端部に形成するようにしてもよい。これにより、スライドバーと磁気スケール材との線膨張係数の違いによりスライドバーと磁気スケール材との長手方向の伸縮量が異なっても、この伸縮量の違いをスライドバーの長手方向に逃がすことができるので、磁気スケール材のスライドバーのスライド方向に垂直な方向（短手方向）の剥離を防止できる。

また、請求項２において、第２溝をスライドバーの片側の端部に形成するようにしてもよい。これにより、スライドバーの熱変応力（僅かではあるが）をスライドバーの長手方向に逃がすことができるので、スライドバーのスライド方向に垂直な方向（短手方向）への変形（変位）を防止でき、磁気センサと磁気スケール材との適正ギャップを確保できる。

請求項１のスライド操作装置によれば、スライドバーの縦穴状の凹部において長手方向の縦溝よりも深い位置まで磁気スケール材が挿入されているので、簡単な構成で、スライドバーに対する磁気スケール材の長手方向のズレを防止できる。

請求項２のスライド操作装置によれば、請求項１の効果に加えて、第２溝がケース体への保持部となっているので、この第２溝をケース体の板金等でカシメることで、簡単な構成で、スライドバーと磁気スケール材とからなる移動ガイド全体の長手方向のガタツキ（あるいはズレ）を防止できる。

請求項３のスライド操作装置によれば、簡単な構成で、磁気式センサに対する磁気スケール材の対向面（移動ガイドの平坦部）の角度を、安価且つ容易に規定することができる。

請求項４のスライド操作装置によれば、平坦部と移動ガイド保持部の当接端面という簡単な構成でケース体に移動ガイドを保持することができ、請求項３と同様に磁気式センサに対する磁気スケール材の対向面（移動ガイドの平坦部）の角度を、安価且つ容易に規定することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面において断面を示す斜線は適宜省略する。図５は実施形態のスライド操作装置の要部斜視図である。このスライド操作装置はミキサ装置に搭載されるものであり、ミキサ装置のコンソールパネル面１００に対してその裏側で直角面を成す側板２１Ａと、手前側に該側板２１Ａと対になった側板（図示せず）と、断面コ字状の上フレーム２１Ｕとによりケース体２を構成している。上フレーム２１Ｕの一端にはモータ２２が取り付けられている。また、側板２１Ａの両端には「移動ガイド保持部」としての保持爪２３，２３が曲げ加工により突設されている。そして、後述のように、この保持爪２３，２３の間に移動ガイド１が取り付けられている。また、保持爪２４，２４間には副ガイド２５が取り付けられている。

移動ガイド１はスライドバー１１と磁気スケール材１２とで構成されており、この移動ガイド１と副ガイド２５には、移動部としての移動ブロック３１が移動ガイド１と副ガイド２５の長手方向に摺動自在に取り付けられている。また、移動ブロック３１には図示しない操作子を填め込むためのレバー３６が取り付けられている。なお、モータ２２はスライド操作装置のスライド操作子の位置を自動設定するために、移動ブロック３１を往復移動するものである。移動ブロック３１は樹脂成形されたものであり、ロ字状の枠体の上側に移動ガイド１が嵌挿されるガイド孔３２，３２と、下側に副ガイド２５が嵌挿される副ガイド孔３３，３３がそれぞれ形成されている。また、枠体の内側に基板３４が取り付けられ、この基板３４には磁気式センサ３５が取り付けられている。

そして、磁気スケール材１２には、長手方向にＮ極とＳ極とを交互に例えば３３０μｍ周期（ピッチ）で分極して磁極が形成されており、この磁気スケール材１２に対して磁気式センサ３５が対向配置されている。磁気式センサ３５は２つの磁気抵抗素子（ＭＲ素子）を備えており、移動ブロック３１が移動ガイド１と副ガイド２５に沿って移動するとき磁気式センサ３５が磁気スケール材１２の磁極を感知して信号を出力する。この磁気式センサ３５の検出信号はフラットケーブル３５ａを介して図示しない回路に送られ、この検出信号から移動ブロック３１の移動量を計測値として電気的パラメータが設定される。

図１(A) は移動ガイド１の第１実施形態の一部省略斜視図、図１(B) は図１(A) の二点鎖線部分の拡大断面図である。なお、磁気スケール材１２の部分には斜線を付してある。スライドバー１１は非磁性金属である非磁性ステンレス（１８Ｃｒ−８Ｎｉオーステナイト系）を引き抜き加工して形成したものであり、曲がりにくい強度を有する強度部材からなる。なお、移動ガイド１の直径φは４ｍｍ程度である。また、このスライドバー１１には、スライド方向（長手方向）に、該スライドバー１１の全長にわたって縦溝１１ａが形成されている。磁気スケール材１２は、「磁性体」としての磁性体粉末であるフェライト粉末と、「樹脂」としての熱可塑性樹脂であるプラスチックを混合して練り合わせたプラスチックマグネットである。そして、このプラスチックマグネットをスライドバー１１の縦溝１１ａ内にインサート成形することで、磁気スケール材１２とスライドバー１１とが一体に形成されている。

図１(B) は移動ガイド１の一端部である前記保持爪２３，２３で保持される部分を示しており、この一端部には、スライドバー１１のスライド方向に垂直な方向、例えばスライドバー１１の半径方向（図の矢印α方向）で、且つ軸中心Ｏの方向に向けて、縦溝１１ａよりさらに深い丸孔（縦穴）を穿つことにより凹部１３が形成されている。そして、この凹部１３内には、縦溝１１ａ内から連続して磁気スケール材１２が充填されている。

このように、磁気スケール材１２は縦溝１１ａ内と凹部１３内で一体にされ、この磁気スケール材１２は、縦溝１１ａと凹部１３との両方に密着されたものとなり、スライドバー１１の縦溝１１ａから極めて剥離しにくい構造となっている。また、スライドバー１１と磁気スケール材１２との線膨張係数の違いによりスライドバー１１に対して磁気スケール材１２が長手方向に相対的に伸縮しても、凹部１３はスライドバー１１の片側だけに形成されているので、伸縮量を長手方向に逃がすことができ、磁気スケール材１２のスライドバー１１のスライド方向に垂直な方向（短手方向）の剥離を防止できる。

また、スライドバー１１の凹部１３より少し内側（スライドバーの端部）において、該スライドバー１１の周囲面１１Ａには半径方向に窪むように第２溝１４が掘設されている。この第２溝１４は後述のようにケース体２への保持部を構成している。また、移動ガイド１の周囲面１１Ａにおいて、スライドバー１１の磁気スケール材１２の両側の部分は平面状の平坦面１１１とされ、この平坦面１１１に挟まれた磁気スケール材１２の外面は平面状の平坦面１２１とされている。この平坦面１１１，１２１は同一平面内において、移動ガイド１の平坦部を構成している。これにより、移動ガイド１は平坦部を有する異型丸棒の形状となっている。そして、後述のように、上記第２溝１４の部分と、平坦面１１１，１２１の部分において前記保持爪２３，２３によりスライドバー１１（移動ガイド１）がケース体２に保持される。この保持構造については第２実施形態の移動ガイドを例に後述する。上記の実施形態では、凹部１３は、スライドバー１１の半径方向（図の矢印α方向）で、且つ軸中心Ｏの方向に向けて形成しているが、このような凹部は、スライドバー１１のスライド方向に垂直な方向であればよく、例えば、縦溝１１ａから二股に分かれた凹部をスライド方向と垂直な方向に形成してもよい。

図２は移動ガイド１の第２実施形態の一部拡大斜視図（図２(A) ）及び一部拡大断面斜視図（図２(B) ）であり、図２(B) は図２(A) のＡ−Ａ断面を示している。なお、第１実施形態と同様な構成については図１と同符号を付記してその詳細な説明は省略する。また、スライドバー１１及び磁気スケール１２の材質は第１実施形態と同様である。この第２実施形態では、前記第２溝１４と並行になるようにスライドバー１１の周囲面１１Ａの全周に凹部１５が形成され、この凹部１５内に縦溝１１ａ内から連続して磁気スケール材１２が充填されている。この第２実施形態でも、磁気スケール材１２は、縦溝１１ａと凹部１５との両方に密着されたものとなる。さらに、この第２実施形態では凹部１５内の磁気スケール材１２はスライドバー１１の全周を取り巻く構造となっているので、この磁気スケール材１２は縦溝１１ａから極めて剥離しにくい構造となっている。また、凹部１５はスライドバー１１の片側だけに形成されているので、第１実施形態と同様に線膨張係数の違いによる剥がれも防止できる。

なお、第１実施形態における凹部１３と第２実施形態における凹部１５との両方を形成してそれぞれに磁気スケール材１２を充填すると、前記効果がさらに高まる。

図３はケース体２に対する移動ガイド１の保持構造の詳細を示す図であり、この図３は図５に示した二点差線の楕円で囲った保持爪２３の部分を矢印Ｐの方向から見た図である。なお、図３は図１を上下逆にするとともに２実施形態の移動ガイド１を図示してある。また、副ガイド２５は図示を省略してある。保持爪２３は、移動ガイド１の磁気スケール材１２と反対側に位置する係合片２３ａと、移動ガイド１を挟んで係合片２３ａに対向する当接片２３ｂとを有している。

係合片２３ａはスライドバー１１の第２溝１４の底面に整合する円弧状の係合面２３ａ１とこの係合面２３ａ１の端から側板２１Ａと反対側に延設されたテーパ面２３ａ２を有している。また、当接片２３ｂはスライドバー１１の第２溝１４から外れた位置に突起２３１を有し、この突起２３１の移動ガイド１側の面は、スライドバー１１の平坦面１１１に当接する第１当接端面２３ｂ１となっている。さらに、当接片２３ｂは、第２溝１４に対応する位置で磁気スケール材１２の平坦面１２１に当接する第２当接端面２３ｂ２を有する。

移動ガイド１を保持爪２３に係合するときは、当接片２３ｂの第２当接端面２３ｂ２を第２溝１４の位置において磁気スケール材１２の平坦面１２１に当接させながら、係合片２３ａのテーパ面２３ａ２を第２溝１４内に挿入し、該移動ガイド１を係合片２３ａと当接片２３ｂの間に押し込む。これにより、第２溝１４内に係合片２３ａの係合面２３ａ１が嵌合するとともに、スライドバー１１の平坦面１１１（その一部）が突起２３１の第１当接端面２３ｂ１に圧接される。また、磁気スケール材１２の平坦面１２１が第２当接端面２３ｂ２に圧接される。さらに、係合片２３ａが第２溝１４に嵌合しているので、保持爪２３に対して、移動ガイド１はその長手方向には移動せずに固定される。

なお、移動ガイド１の他方の端部（第２溝１４が形成されていない側の端部）においては、保持爪２３は、係合面２３ａ１に相当する円弧状の面がスライドバー１１の周囲面１１Ａに整合する形状であり、当接片２３ｂの第２当接端面２３ｂ２と同様な当接端面を有している。そして、この周囲面１１Ａとスライドバー１１の平坦面１１１とをそれぞれ円弧状の面と当接端面とで挟むように保持している。したがって、この他方の端部においては、移動ガイド１はその長手方向においては保持爪２３に対して移動可能となっている。これにより、スライドバー１１の熱収縮が吸収される。

以上のように、移動ガイド１は平坦部（平坦面１１１，１２１）により異型丸棒の形状とされ、この平坦部に当接端面を当接させて移動ガイド１が保持しているので、磁性スケール材１２の平坦面１２１の移動ガイド１における軸回りの角度が規定される。これにより、前記磁気式センサ３５に対応する磁性スケール材１２の平坦面１２１の角度が適正に維持される。また、磁気式センサ３５と磁性スケール材１２の平坦面１２１とのギャップを適正に確保できる。

なお、この実施形態の移動ガイド１のスライドバー１１は磁気スケール材１２に対して次のようなアンダーカット構造となっている。図４に移動ガイド１の端面（あるいは横断面）を寸法と角度を誇張して示したように、平坦部（平坦面１１１，１２１）の法線ｎ上において磁気スケール材１２の側部１２ａと移動ガイド１の外側空間ＳＯとの間に、スライドバー１１の溝端部１１−１が有る。すなわち、磁気スケール材１２の両側のスライドバー１１との接合面ＣＦが、スライドバー１１の平坦面１１１に対して、中心線Ｌと平行な内外方向に対してアンダーカット構造となっている。このことは反対側も同様である。したがって、磁気スケール材１２が矢印γの方向の力に対して極めて剥がれ難い構造となる。

上記の実施形態ではスライドバー１１を非磁性ステンレスとしているが、黄銅、ジュラルミンあるいはセラミック素材等でもよく、錆びにくくて剛性があり、磁化されにくい。また、磁気スケール材１２において、プラスチックマグネットに混入する磁性体粉末としてフェライト粉末を用いているが、この磁性体粉末としてＦｅ-Ｃｒ-Ｃｏ系、Ｆｅ-Ｃｕ-Ｎｉ系、Ｍｎ-ＡＬ-Ｃ系、Ｎｄ-Ｆｅ系などでもよい。また化合物系としてＲＥ-Ｃｏ系（Ｓｍ₂Ｃｏ₁₇系が代表的）などでもよい。また、酸化物系としては、ｙ-Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ３０４（磁鉄鉱）でもよい。難加工磁石材料粉末を使用する場合はバインダー用金属粉末を使用する。

また、上記の実施形態では例はスライドバー１１を非磁性金属で形成しているが、このスライドバー１１は硬質樹脂を引き抜き加工して形成し、この硬質樹脂製のスライドバー１１の縦溝１１ａ内にプラスチックマグネットをインサート成形して、磁気スケール材１２を形成してもよい。また、プラスチックマグネットで磁気スケール材１２を一次成形し、これに硬質樹脂のスライドバー１１を二次成形し、樹脂の二色成形により移動ガイド１を形成してもよい。

また、スライドバー１１は、高透磁率を有する金属で形成してもよいし、高透磁率を有する部材を硬質樹脂に混合して形成してもよい。この場合、磁気スケール材１２の長手方向外周の３面が高透磁率を有するスライドバー１１で覆われるので、このような移動ガイド１は、外部磁界を遮蔽する磁気シールドの効果が得られる。

なお、他の実施例として、図示や省略するが、移動ガイド１はプリンタ装置の印字ヘッド保持部を摺動自在に保持する摺動軸にも適用することができる。この場合、印字ヘッドを保持するヘッド保持部が移動部に相当し、これに磁気式センサを取り付け、この磁気センサで移動ガイド１（摺動軸）の磁気スケール材１２の磁極を感知し、ヘッド保持部の位置すなわち印字ヘッドの位置を検出することができる。

本発明の第１実施形態の移動ガイドの一部省略斜視図及び拡大断面図である。本発明の第２実施形態の移動ガイドの一部拡大斜視図及び一部拡大断面斜視図であ実施形態における移動ガイドの保持構造の詳細を示す図である。実施形態における移動ガイドのアンダーカット構造を説明する図である。実施形態のスライド操作装置の要部斜視図である。

符号の説明

１…移動ガイド、２…ケース体、１１…スライドバー、１１Ａ…周囲面、１１ａ…縦溝、１１１…平坦面（平坦部）、１２…磁気スケール材、１２１…平坦面（平坦部）、１３…凹部、１４…第２溝、１５…凹部、２３…保持爪（移動ガイド保持部）、２３１…突起、２３ａ…係合片、２３ａ１…係合面、２３ａ２…テーパ面、２３ｂ…当接片、２３ｂ１…第１当接端面、２３ｂ２…第２当接端面、３１…移動ブロック（移動部）、３５…磁気式センサ

Claims

移動部が棒状のスライドバー上をスライドして、その移動量を計測値として電気的パラメータを設定するスライド操作装置において、
前記スライドバーのスライド方向に沿って縦溝を形成し、この縦溝に樹脂と磁性体とからなる磁気スケール材を装着し、前記スライド方向に垂直な方向へ前記縦溝よりさらに深い縦穴状の凹部を設けて、この凹部にも前記磁気スケール材を充填したことを特徴とするスライド操作装置。
前記スライドバーに、該スライドバーを保持するケース体への保持部として、該スライドバーの端部の周囲面に半径方向に掘設した第２溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載のスライド操作装置。
前記スライドバーと前記磁気スケール材とからなる移動ガイドがその外周に平坦部を有する異型丸棒で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスライド操作装置。
ケース体に前記移動ガイドが装着され、前記平坦部を前記ケース体から突設させた移動ガイド保持部の当接端面に当接して保持するよう構成したことを特徴とする請求項３に記載のスライド操作装置。