JP5190406B2 - 指針の原点復帰方法 - Google Patents

Description

本発明は、巻き取り方向に付勢された線状部材をモータの駆動力により繰り出して、線状部材に取り付けた指針を計測量に応じた指示位置に移動させる技術に関するものである。

例えば車両の計器における指針の駆動源として、ステッパモータを使用することが増えている。ステッパモータは入力する駆動パルス数で指針の回転量や回転後の指示位置を容易に定義することができる利点がある。反面、ステッパモータの制御はオープンループ制御であるため、脱調により制御上の回転量（回転位置）と実際の回転量（回転位置）とが相違する場合がある。

そこで、指針をステッパモータで駆動する場合は、必要に応じて指針の原点復帰処理を行う必要がある。指針の原点復帰処理には、例えば、指針がゼロの計測値を指示するとストッパに当接するストッパ片が用いられる。このストッパ片は、例えば、ステッパモータと指針との間で動力を伝達する歯車列中の、指針と回転量が同じ歯車に設けることができる。このようなストッパ片を用いた指針の原点復帰処理では、ステッパモータに駆動パルスを入力して、適当な計測値を指示する位置からゼロを指示する位置に向けて指針を回転させ、ストッパ片をストッパに当接させる。これにより、ゼロの指示位置に指針を停止させ、制御上の指針の位置をゼロの指示位置にリセットすることができる（以上、例えば特許文献１）。

昨今では計器の形態が多様化しており、中には、目盛に沿って指針が円弧状に移動することで計測値を指示する形態の計器も出現しつつある。この種の計器では、指針を円弧状に移動させるために工夫が必要になる。そこで、本出願人は、目盛に沿って円弧状に配置した線状部材を巻き取り方向に付勢し、ステッパモータにより線状部材を繰り出し方向に駆動することで、線状部材に取り付けた指針を円弧状に移動させる移動機構を提案している（例えば、特許文献２）。

特開平６−３８５９３号公報 特開２００９−４２０３４号公報

この移動機構では、指針と移動量が同じ部材が線状部材しかないので、指針が回転する従来の計器のようなストッパ及びストッパ片を用いて指針をゼロの指示位置に停止させる構造とすることが困難である。また、従来の計器ではストッパ片がストッパに当接して指針の回転が停止すると、ステッパモータのコイルに流れる電流の変化によって指針の停止を検出することができる。しかし、上述した本出願人の提案による移動機構では、指針がゼロの指示位置で停止すると巻き取り方向への付勢力が線状部材にかからなくなるので、ステッパモータのコイルに流れる電流の変化が現れず、指針の停止を検出することができない。

したがって、本出願人の提案した上述の移動機構を計器に採用するに当たっては、指針の原点復帰処理について新しい方法を確立する必要がある。また、ステッパコイルのコイルに流れる電流の変化によらずに指針の停止を検出することは、ストッパ片のストッパへの当接により指針を物理的に停止させる構成の有無に拘わらず、種々の計器における指針の原点復帰処理においても有意義である。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、モータの駆動力で指針を移動させる計器において、制御上の指針の位置を所定の指示位置にリセットすることができる状態で、実際に指針を所定の指示位置に移動させることができる原点復帰方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明の指針の原点復帰方法は、
モータにより駆動される指針を、該指針の移動範囲の始点及び終点間に配置された原点に復帰させて、該原点の指針により所定の計測量を指示させる方法であって、
前記モータの駆動力により前記指針を、前記移動範囲の任意の位置から、前記始点と前記原点との間隔以上前記始点から離間した基準点に移動させるステップと、
前記モータの駆動力により前記指針を、前記基準点から前記始点に向けて移動させるステップと、
前記基準点から前記始点に向けた前記指針の移動中に、前記原点に対する相対位置が既知である検出点の指針をセンサにより検出するステップと、
前記基準点から前記始点に向けた前記指針の移動中に前記検出点の指針を前記センサにより検出した場合に、該センサによる前記検出点の指針の検出タイミングに基づいた所定時点で、前記モータの駆動力を調整して、前記基準点から前記始点に向けた前記指針の移動を停止させるステップと、
を含むことを特徴とする。

請求項１に記載した本発明の指針の原点復帰方法によれば、制御上の基準点から始点に向けて指針を移動させる間に実際の指針が検出点に到達してセンサにより検出されると、その時点の指針の制御上の位置を、原点に対する相対位置が既知である検出点と設定することができるようになる。これにより、以後の制御上の指針の位置を指針の実際の位置と一致させることができる。したがって、検出点の指針をセンサで検出したタイミングに基づいた所定時点で指針の移動を停止させることで、制御上の指針の位置と実際の指針の位置とを共に原点に復帰させることができる。この原点は、指針がゼロの計測量を指示する点であっても良く、ゼロ以外の既知の計測量（ゼロ未満を含む）を指示する点であっても良い。なお、検出点の指針をセンサで検出したタイミングで実際の指針が原点に位置する場合は、検出点の指針をセンサで検出したタイミングを所定時点としても良い。

また、請求項２に記載した本発明の指針の原点復帰方法は、請求項１に記載した本発明の指針の原点復帰方法において、
前記モータの駆動力により、前記移動範囲の任意の位置から前記指針を前記基準点に移動させるステップは、
前記モータの駆動力により、前記移動範囲の任意の位置から前記指針を前記始点に移動させるステップと、
前記モータの駆動力により、前記始点から前記指針を前記基準点に移動させるステップと、
を含んでおり、
さらに、
前記始点から前記基準点に向けた前記指針の移動中に、前記検出点の指針を前記センサにより検出するステップと、
前記始点から前記基準点に向けた前記指針の移動中に前記検出点の指針を前記センサにより検出した場合に、該センサによる前記検出点の指針の検出タイミングに基づいた所定時点で、前記モータの駆動力を調整して、前記始点から前記基準点に向けた前記指針の移動を停止させるステップと、
を含んでおり、
前記始点から前記基準点に向けた前記指針の移動中に前記検出点の指針を前記センサにより検出しなかった場合に、前記モータの駆動力により、前記基準点から前記指針を前記始点に向けて移動させる前記ステップを実行する、
ことを特徴とする。

請求項２に記載した本発明の指針の原点復帰方法によれば、請求項１に記載した本発明の指針の原点復帰方法において、制御上の基準点から始点に向けて指針を移動させる前に、移動範囲の任意の点から制御上の始点に向けて指針を移動させることになる。そして、移動範囲の任意の点から制御上の始点に向けて指針を移動させる間に実際の指針が検出点に到達してセンサにより検出されると、その時点の指針の制御上の位置を、原点に対する相対位置が既知である検出点と設定することができるようになる。これにより、以後の制御上の指針の位置を指針の実際の位置と一致させることができる。したがって、検出点の指針をセンサで検出したタイミングに基づいた所定時点で指針の移動を停止させることで、制御上の指針の位置と実際の指針の位置とを共に原点に復帰させることができる。なお、検出点の指針をセンサで検出したタイミングで実際の指針が原点に位置する場合は、検出点の指針をセンサで検出したタイミングを所定時点としても良い。

さらに、上記目的を達成するため、請求項３に記載した本発明の指針の原点復帰方法は、
モータにより駆動される指針を、該指針の移動範囲の始点及び終点間に配置された原点に復帰させて、該原点の指針により所定の計測量を指示させる方法であって、
前記モータの駆動力により前記指針を、前記移動範囲の任意の位置から前記始点に移動させるステップと、
前記モータの駆動力により前記指針を、前記始点から、前記始点と前記原点との間隔以上前記始点から離間した基準点に移動させるステップと、
前記始点から前記基準点に向けた前記指針の移動中に、前記原点に対する相対位置が既知である検出点の指針をセンサにより検出するステップと、
前記始点から前記基準点に向けた前記指針の移動中に前記検出点の指針を前記センサにより検出した場合に、該センサによる前記検出点の指針の検出タイミングに基づいた所定時点で、前記モータの駆動力を調整して、前記始点から前記基準点に向けた前記指針の移動を停止させるステップと、
を含むことを特徴とする。

請求項３に記載した本発明の指針の原点復帰方法によれば、制御上の始点から基準点に向けて指針を移動させる間に実際の指針が検出点に到達してセンサにより検出されると、その時点の指針の制御上の位置を、原点に対する相対位置が既知である検出点と設定することができるようになる。これにより、以後の制御上の指針の位置を指針の実際の位置と一致させることができる。したがって、検出点の指針をセンサで検出したタイミングに基づいた所定時点で指針の移動を停止させることで、制御上の指針の位置と実際の指針の位置とを共に原点に復帰させることができる。この原点は、指針がゼロの計測量を指示する点であっても良く、ゼロ以外の既知の計測量（ゼロ未満を含む）を指示する点であっても良い。なお、検出点の指針をセンサで検出したタイミングで実際の指針が原点に位置する場合は、検出点の指針をセンサで検出したタイミングを所定時点としても良い。

また、請求項４に記載した本発明の指針の原点復帰方法は、請求項１、２又は３に記載した本発明の指針の原点復帰方法において、前記検出点の指針を前記センサにより検出した場合、前記原点に対する前記検出点の相対位置に応じた距離を前記指針が移動するのに必要な所定時間が前記検出タイミングから経過したタイミングで、前記モータの駆動力を調整して、前記指針の移動を停止させることを特徴とする。

請求項４に記載した本発明の指針の原点復帰方法によれば、請求項１、２又は３に記載した本発明の指針の原点復帰方法において、実際の指針が移動中に検出点でセンサにより検出されたタイミングから、検出点から原点に指針が移動するのに必要な時間（移動時間）が経過した時点を所定時点とすると、その所定時点では、制御上の指針の位置と実際の指針の位置とが共に原点に復帰することになる。したがって、指針を制御上の位置でも実際の位置でも正確に原点に復帰させることができる。

本発明の指針の原点復帰方法によれば、ストッパ片のストッパに対する当接によって実際の指針を原点に復帰させる構成が採用できるか否かに拘わらず、制御上の指針の位置を所定の指示位置にリセットすることができる状態で、実際に指針を所定の指示位置に移動させることができる。

本発明による指針の原点復帰方法が実行される本発明の一実施形態に係る指針式計器の正面図である。 図１に示す指針式計器の要部拡大断面図である。 図１に示す指針式計器の指針駆動ユニットの斜視図である。 図３に示す指針及びスライダの拡大斜視図である。 図１に示す指針式計器の電気的構成を示すブロック図である。 図５のマイクロコンピュータが内部のＲＯＭに格納されたプログラムにしたがって実行する原点復帰処理を示すフローチャートである。 図５のマイクロコンピュータが内部のＲＯＭに格納されたプログラムにしたがって実行する原点復帰処理の変形例を示すフローチャートである。 図５のマイクロコンピュータが内部のＲＯＭに格納されたプログラムにしたがって実行する原点復帰処理の他の変形例を示すフローチャートである。 図１に示す指針式計器の要部の変形例を示す拡大断面図である。 図１に示す指針式計器の要部の他の変形例を示す拡大断面図である。

以下、本発明による指針の原点復帰方法の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明による指針の原点復帰方法が実行される本発明の一実施形態に係る指針式計器の正面図、図２は図１に示す指針式計器の要部拡大断面図、図３は図１に示す指針式計器の指針駆動ユニットの斜視図、図４は図３に示す指針及びスライダの拡大斜視図である。

図１中引用符号１で示す本実施形態の指針式計器は、周囲が見返し板３で覆われた文字板５と、文字板５の中央の開口部５ａの背後に配置された液晶ディスプレイ７と、文字板５の円弧状に配置された目盛９を指示する指針１１とを有している。

図２に示すように、見返し板３の裏側には、指針１１を目盛９に沿って移動させる指針駆動ユニット１３が配置されている。図３に示すように、指針駆動ユニット１３は、円弧状のガイド部１３ａと、ガイド部１３ａの一端側に設けられた繰り出し機構部１３ｂと、ガイド部１３ａの他端側に設けられた巻き取り機構部１３ｃとを有している。

ガイド部１３ａは、ガイドレール１３ｄとスライダ１３ｅとを有している。ガイドレール１３ｄは、図２に示すように、見返し板３の裏側において文字板５の目盛９に沿って配置される。ガイドレール１３ｄの見返し板３に対向する側面には、図３に示すように、複数のガイドローラ１３ｆ，１３ｆ，…が間隔をおいて取り付けられている。スライダ１３ｅは、ガイドレール１３ｄの外周面及び内周面を挟持するガイドローラを有している。このガイドローラによるガイドレール１３ｄの挟持によって、スライダ１３ｅは、ガイドレール１３ｄの側面のガイドローラ１３ｆ，１３ｆ，…をかわしつつガイドレール１３ｄの延在方向に往復移動することができる。

繰り出し機構部１３ｂは、ワイヤケース１３ｇを有している。ワイヤケース１３ｇからはワイヤ１３ｉが繰り出される。このワイヤ１３ｉは、適切な引っ張り強度と可撓性を有しており、例えば、繊維糸や樹脂線等の絶縁性材料で構成することができる。そして、ワイヤ１３ｉの一端は、ワイヤケース１３ｇの内部に収容された繰り出し側リール（図示せず）に取り付けられている。また、繰り出し側リールには、ワイヤ１３ｉの一端側の部分が巻装されている。この繰り出し側リールは、ワイヤケース１３ｇの内部でワイヤ１３ｉを巻き取る方向に付勢されている。繰り出し側リールを介したワイヤ１３ｉの巻き取り方向への付勢には、例えば、ワイヤケース１３ｇに蓄勢状態で収容された渦巻き状のゼンマイばね（図示せず）を使用することができる。

巻き取り機構部１３ｃは、巻き取り側リール１３ｊ、及び、ステッパモータ１３ｋ（請求項中のモータに相当）を有している。巻き取り側リール１３ｊには、ワイヤ１３ｉの先端が取り付けられている。また、巻き取り側リール１３ｊには、ワイヤ１３ｉの先端側の部分が巻装されている。そして、巻き取り側リール１３ｊは、ステッパモータ１３ｋの出力軸に取り付けられている。ステッパモータ１３ｋは、後述するマイクロコンピュータ２１の制御によって駆動される。

上述したように両端が繰り出し機構部１３ｂと巻き取り機構部１３ｃとにそれぞれ取り付けられたワイヤ１３ｉは、それぞれの機構部１３ｂ，１３ｃの間において、ガイド部１３ａの各ガイドローラ１３ｆ，１３ｆ，…に架け渡されている。また、ワイヤ１３ｉは、各機構部１３ｂ，１３ｃの間において、スライダ１３ｅに取り付けられている。

なお、ワイヤ１３ｉの断面形状は、ガイドローラ１３ｆのローラ面の形状に合わせた形状であればよい。したがって、ワイヤ１３ｉの断面形状は、正円や矩形とすることができる。また、ガイドローラ１３ｆのローラ面が滑り止めの凹凸を有している場合は、対応する凹凸を有するタイミングベルトのような部材でワイヤ１３ｉを構成しても良い。

指針１１は、アタッチメント１５を介してスライダ１３ｅに取り付けられる。図４に示すように、アタッチメント１５はフック１５ａを有している。このフック１５ａは、図３のスライダ１３ｅに取り付けられてこれを挟持する。また、アタッチメント１５には、フック１５ａに連なる取り付けピン１５ｂが設けられている。この取り付けピン１５ｂは、指針１１の基部１１ａに形成された取付穴１１ｂに圧入される。取り付けピン１５ｂを取付穴１１ｂに圧入することで、指針１１がアタッチメント１５に取り付けられる。なお、アタッチメント１５には、指針１１の位置検出用の遮光板１５ｃが突設されている。この遮光板１５ｃは非透光性の材料で形成されているか、又は、非透光性の着色が施されている。

したがって、ワイヤ１３ｉが繰り出し機構部１３ｂと巻き取り機構部１３ｃとの間で移動すると、スライダ１３ｅと共にアタッチメント１５及び指針１１が繰り出し機構部１３ｂと巻き取り機構部１３ｃとの間で移動する。この移動により指針１１は、図１に示す目盛９の任意の目盛線を指示することができる。なお、指針１１の移動範囲の始点はガイドレール１３ｄの一番繰り出し機構部１３ｂ寄りのガイドローラ１３ｆの位置であり、指針１１の移動範囲の終点はガイドレール１３ｄの一番巻き取り機構部１３ｃ寄りのガイドローラ１３ｆの位置である。

指針駆動ユニット１３の繰り出し機構部１３ｂにはフォトインタラプタ１７（請求項中のセンサに相当）が取り付けられている。このフォトインタラプタ１７は、図２に示すように、一対の発光及び受光の各素子１７ａ，１７ｂを対向配置して構成されている。指針１１が図１に示す目盛９のゼロの目盛線を指示するゼロ指示位置（請求項中の原点に相当）にあるときには、フォトインタラプタ１７の発光素子１７ａと受光素子１７ｂとの間に、図２に示すように、アタッチメント１５の遮光板１５ｃが位置する。したがって、指針１１がゼロ指示位置にあるときには、フォトインタラプタ１７の発光素子１７ａが出力し受光素子１７ｂが検出する検出光（図示せず）が、アタッチメント１５の遮光板１５ｃによって遮られる。

次に、図５のブロック図を参照して、本実施形態の指針式計器１の電気的構成について説明する。図３に示すステッパモータ１３ｋとフォトインタラプタ１７は、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略記する。）２１に接続されている。

マイコン２１は、制御プログラム等を記憶するＲＯＭと、作業領域等として利用されるＲＡＭとを内蔵している。マイコン２１には、車両（図示せず）のバッテリＢに接続された電源２３からの安定化電源が、車両のイグニッションスイッチＩＧＮのオンオフに関係なく供給される。また、マイコン２１には、イグニッションスイッチＩＧＮのオンオフ状態を検出するためにインターフェース（Ｉ／Ｆ）２５が接続されている。インターフェース２５を用いてイグニッションスイッチＩＧＮのオンオフ状態を検出したマイコン２１は、イグニッションスイッチＩＧＮがオンのときにだけ、ステッパモータ１３ｋやフォトインタラプタ１７に動作用の電源を供給する。

次に、マイコン２１が内蔵するＲＯＭに記憶された制御プログラムにしたがって行う制御のうち、指針１１の原点復帰制御の概要を、図６のフローチャートを参照して説明する。図６の原点復帰処理は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムによって規定された原点復帰処理が必要な状況の発生（条件の成立）が、マイコン２１によって確認されたときに、以下のようにして実行される。なお、以下に説明するステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の処理は、通常の原点復帰処理として実行される。通常の原点復帰処理で指針１１を実際のゼロ指示位置に復帰させることができなかった場合に、ステップＳ１０７以降の各処理が、本発明による指針の原点復帰方法に当たる異常時の原点復帰処理として実行される。

まず、マイコン２１は、フォトインタラプタ遮光状態であるか否かを確認する（ステップＳ１０１）。フォトインタラプタ遮光状態であるか否かは、フォトインタラプタ１７の受光素子１７ｂによって検出光が検出されているか否かに基づいて確認することができる。

フォトインタラプタ遮光状態である場合は（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、指針１１が既にゼロ指示位置にあるものとして、正常終了処理を行う（ステップＳ１１７）。この正常終了処理では、ステッパモータ１３ｋへの駆動パルスの出力を終了して指針１１の移動を停止させる。そして、制御上の現在の指針１１の位置を、制御上の指針１１のゼロ指示位置であるものとする。正常終了処理を行ったならば、原点復帰処理を終了する。

また、フォトインタラプタ遮光状態でない場合は（ステップＳ１０１でＮＯ）、指針１１を実際のゼロ指示位置に近づけてフォトインタラプタ遮光状態を確認するために、ステッパモータ１３ｋに駆動パルスを出力することで、指針１１を所定速度で制御上のゼロ指示位置に向けて移動（帰零）させる処理を実行する（ステップＳ１０３）。そして、指針１１の移動中に、制御上の指針１１の逆転角度が最大振れ角度以上であるか否かを確認する（ステップＳ１０５）。制御上の指針１１の逆転角度が最大振れ角度以上であるか否かは、指針１１の移動時間が上限時間に達したか否かによって確認することができる。この上限時間は、指針１１が所定速度でガイドレール１３ｄの移動範囲の全距離を移動するのに要する時間である。

指針１１の逆転角度が最大振れ角度以上でない場合は（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０１にリターンする。最大振れ角度以上である場合は（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、マイコン２１は、制御上の指針１１の位置が移動範囲の始点に達したものと判断する。そして、マイコン２１は、ステッパモータ１３ｋに出力する駆動パルスを変えることで、指針１１を１０°分正転させる（ステップＳ１０７）。ここで、指針１１の１０°分の正転とは、移動範囲の始点からゼロ指示位置までの指針１１の正転移動量を上回る移動量である。この１０°分の指針１１の正転により、マイコン２１は、制御上の指針１１の位置を、移動範囲の始点からゼロ指示位置よりも先の基準点に移動させることになる。

次に、マイコン２１は、再び指針１１を実際のゼロ指示位置に近づけてフォトインタラプタ遮光状態を確認するために、ステッパモータ１３ｋに出力する駆動パルスを変えることで、指針１１を所定速度で制御上のゼロ指示位置に向けて移動（帰零）させる処理を再び実行する（ステップＳ１０９）。そして、指針１１の移動中に、フォトインタラプタ遮光状態であるか否かを確認する（ステップＳ１１１）。

フォトインタラプタ遮光状態である場合は（ステップＳ１１１でＹＥＳ）、指針１１がゼロ指示位置に到達したものとして、ステップＳ１１７の正常終了処理を行う。フォトインタラプタ遮光状態でない場合は（ステップＳ１１１でＮＯ）、制御上の指針１１の逆転角度が１０°分以上であるか否かを確認する（ステップＳ１１３）。制御上の指針１１の逆転角度が１０°分以上であるか否かは、指針１１の移動時間が基準時間に達したか否かによって確認することができる。この基準時間は、指針１１が所定速度でガイドレール１３ｄを１０°分移動するのに要する時間である。

指針１１の逆転角度が１０°分以上でない場合は（ステップＳ１１３でＮＯ）、ステップＳ１１１にリターンする。１０°分以上である場合は（ステップＳ１１３でＹＥＳ）、マイコン２１は、実際の指針１１がゼロ指示位置に到達できないものとして、異常終了報知処理を行う（ステップＳ１１５）。この異常終了報知処理では、ステッパモータ１３ｋへの駆動パルスの出力を終了して指針１１の移動を停止させる。そして、異常報知動作を実行する。異常報知動作とは、例えば、図１に示す注意マークの液晶ディスプレイ７における表示であったり、マイコン２１が接続されている車両のＥＣＵ（図示せず）に指針１１の位置異常を示すダイアグノーシス信号を出力することであったりする。勿論、それ以外の動作であっても良い。異常終了報知処理を行ったならば、原点復帰処理を終了する。

以上に説明したように、本実施形態の指針式計器１によれば、通常の原点復帰処理において（図６のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５）、実際の指針１１がゼロ指示位置に到達しなかった場合に、異常時の原点復帰処理（図６のステップＳ１０７〜ステップＳ１１７）を実行する構成とした。そして、異常時の原点復帰処理において、指針１１を制御上の移動範囲の始点に向けて移動させる最中に、実際の指針１１がゼロ指示位置にあるか否かをフォトインタラプタ１７によって検出する構成とした。また、移動中に実際の指針１１がゼロ指示位置にあることを検出したならば、その位置に指針１１を停止させて、制御上の指針１１のゼロ指示位置を現在の制御上の指針１１の位置とするようにした。

このため、ストッパ片をストッパに当接させて機械的に指針１１の移動をゼロ指示位置で停止させることが困難な指針駆動ユニット１３を、指針１１の移動に使用しても、異常時の原点復帰処理において、制御上の指針１１の位置をゼロ指示位置にリセットすることができる状態で、実際に指針１１をゼロ指示位置に移動させることができる。

なお、本実施形態では、異常時の原点復帰処理を行うに当たって、制御上の指針１１の位置を移動範囲の始点から１０°分正転させた、ゼロ指示位置よりも先の基準点から、始点に向けて移動させる間に、実際の指針１１がゼロ指示位置に到達したか否かを確認する構成とした。しかし、異常時の原点復帰処理において、制御上の指針１１の位置を移動範囲の始点からゼロ指示位置よりも先の基準点まで１０°分正転させる間に、実際の指針１１がゼロ指示位置に到達したか否かを確認する構成としてもよい。

そのように構成したのが、本発明の実施形態の変形例に係る指針式計器１である。この変形例に係る指針式計器１のマイコン２１は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムにしたがって、図７のフローチャートに示す処理を行う。このうち、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の各処理は、図６のフローチャートに示すステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の各処理と同じである。

また、本変形例のマイコン２１は、ステップＳ１０５において、指針１１の逆転角度が最大振れ角度以上である場合（ＹＥＳ）に、制御上の指針１１の位置が移動範囲の始点に達したものと判断する。そして、マイコン２１は、指針１１を実際のゼロ指示位置に近づけてフォトインタラプタ遮光状態を確認するために、ステッパモータ１３ｋに出力する駆動パルスを変えることで、指針１１を所定速度で制御上のゼロ指示位置に向けて移動（正転）させる処理を実行する（ステップＳ１０７Ａ）。そして、指針１１の移動中に、フォトインタラプタ遮光状態であるか否かを確認する（ステップＳ１１１）。

フォトインタラプタ遮光状態である場合は（ステップＳ１１１でＹＥＳ）、指針１１がゼロ指示位置に到達したものとして、ステップＳ１１７の正常終了処理を行う。フォトインタラプタ遮光状態でない場合は（ステップＳ１１１でＮＯ）、制御上の指針１１の正転角度が１０°分以上であるか否かを確認する（ステップＳ１１３Ａ）。制御上の指針１１の正転角度が１０°分以上であるか否かは、指針１１の移動時間が基準時間に達したか否かによって確認することができる。

指針１１の正転角度が１０°分以上でない場合は（ステップＳ１１３ＡでＮＯ）、ステップＳ１１１にリターンする。１０°分以上である場合は（ステップＳ１１３ＡでＹＥＳ）、マイコン２１は、実際の指針１１がゼロ指示位置に到達できないものとして、異常終了報知処理を行う（ステップＳ１１５）。異常終了報知処理を行ったならば、原点復帰処理を終了する。

このように構成した変形例に係る指針式計器１によっても、上述した実施形態の指針式計器１と同様の効果を得ることができる。

さらに、異常時の原点復帰処理において、図６のフローチャートのステップＳ１０７で制御上の指針１１を移動範囲の始点から１０°分正転させる間に、図７のフローチャートのステップＳ１０７Ａ、ステップＳ１１１、及び、ステップＳ１１３Ａで行った各処理を実行する構成としてもよい。

そのように構成したのが、本発明の実施形態の他の変形例に係る指針式計器１である。他の変形例に係る指針式計器１のマイコン２１は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムにしたがって、図８のフローチャートに示す処理を行う。このうち、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の各処理は、図６や図７のフローチャートに示すステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の各処理と同じである。

また、本変形例のマイコン２１は、ステップＳ１０５において、指針１１の逆転角度が最大振れ角度以上である場合に（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、図７のフローチャートに示すステップＳ１０７Ａ、ステップＳ１１１、及び、ステップＳ１１３Ａでそれぞれ行った各処理を、図８に示すステップＳ１０７Ａ、ステップＳ１０７Ｂ、及び、ステップＳ１０７Ｃとしてそれぞれ行う。

即ち、マイコン２１は、ステップＳ１０５において、指針１１の逆転角度が最大振れ角度以上である場合（ＹＥＳ）に、制御上の指針１１の位置が移動範囲の始点に達したものと判断する。そして、マイコン２１は、指針１１を実際のゼロ指示位置に近づけてフォトインタラプタ遮光状態を確認するために、ステッパモータ１３ｋに出力する駆動パルスを変えることで、指針１１を所定速度で制御上のゼロ指示位置に向けて移動（正転）させる処理を実行する（ステップＳ１０７Ａ）。そして、指針１１の移動中に、フォトインタラプタ遮光状態であるか否かを確認する（ステップＳ１０７Ｂ）。

フォトインタラプタ遮光状態である場合は（ステップＳ１０７ＢでＹＥＳ）、指針１１がゼロ指示位置に到達したものとして、ステップＳ１１７の正常終了処理を行う。フォトインタラプタ遮光状態でない場合は（ステップＳ１０７ＢでＮＯ）、制御上の指針１１の正転角度が１０°分以上であるか否かを確認する（ステップＳ１０７Ｃ）。制御上の指針１１の正転角度が１０°分以上であるか否かは、指針１１の移動時間が基準時間に達したか否かによって確認することができる。

指針１１の正転角度が１０°分以上でない場合は（ステップＳ１０７ＣでＮＯ）、ステップＳ１０７Ｂにリターンする。１０°分以上である場合は（ステップＳ１０７ＣでＹＥＳ）、マイコン２１は、実際の指針１１がゼロ指示位置に到達できないものとして、図６のフローチャートにおけるステップＳ１０９以降の各処理を実行する。

このように構成した他の変形例に係る指針式計器１によっても、上述した実施形態の指針式計器１と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した実施形態及びその各変形例に係る指針式計器１では、実際の指針１１がゼロ指示位置にあるときに、フォトインタラプタ１７の発光素子１７ａと受光素子１７ｂとの間に遮光板１５ｃが位置し、フォトインタラプタ１７の検出光（図示せず）が遮光板１５ｃによって遮られる構成とした。したがって、移動中の実際の指針１１が厳密なゼロ指示位置に到達するタイミングと、フォトインタラプタ１７の検出光（図示せず）が遮光板１５ｃにより遮られるタイミングとが、一致することになる。

しかし、フォトインタラプタ１７の取り付け位置は、実際の指針１１がゼロ指示位置に到達する前にフォトインタラプタ１７の検出光（図示せず）が遮光板１５ｃにより遮られるような位置であっても良い。その場合には、図６、図７、及び、図８のフローチャートにおけるステップＳ１１７の正常終了処理の内容を若干変更すればよい。具体的には、正常終了処理において、ステッパモータ１３ｋへの駆動パルスの出力を終了して指針１１の移動を停止させるタイミングを、実際の指針１１が、フォトインタラプタ１７によって検出される検出点からゼロ指示位置に移動するのに要する所定時間だけ遅らせればよい。

また、上述した実施形態及びその各変形例では、フォトインタラプタ１７の検出光を遮る遮光板１５ｃをアタッチメント１５に設ける構成としたが、図９に示すように、指針１１の基部をスライダ１３ｅに直接取り付け、指針１１の基部に遮光板１１ｃを直接設ける構成としてもよい。あるいは、図１０に示すように、指針１１の基部を遮光部１１ｄとして用いる構成としてもよい。その場合、遮光板１１ｃや遮光部１１ｄは、非透光性の材料で形成されるか、又は、非透光性の着色が施されることになる。

さらに、上述した本実施形態及びその各変形例では、遮光板１１ｃ，１５ｃや遮光部１１ｄを介してフォトインタラプタ１７により実際の指針１１を検出する位置をゼロ指示位置としたが、フォトインタラプタ１７によって実際の指針１１を検出する位置は、ゼロ指示位置に限らず任意である。例えば、目盛９の２０ｋｍ／ｈの指示位置や、０ｋｍ／ｈよりも低い目盛９上のマイナスの値の指示位置等、予め既知の位置であれば、ゼロ指示位置の代わりに、フォトインタラプタ１７によって実際の指針１１を検出する位置とすることができる。

また、ゼロ指示位置以外の既知である所定の位置を、フォトインタラプタ１７によって実際の指針１１を検出する位置とした場合は、遮光板１１ｃ，１５ｃや遮光部１１ｄをフォトインタラプタ１７が検出した際に、制御上の指針１１の位置を所定の位置にリセットすることで、例えば、その後、指針１１をマイコン２１の制御によりステッパモータ１３ｋの駆動力でゼロ指示位置に帰零させることもできる。

さらに、上述した実施形態及びその各変形例では、実際の指針１１がゼロ指示位置等の所定の位置にあることを検出するセンサとして、アタッチメント１５の遮光板１５ｃや指針１１の遮光板１１ｃ、あるいは、指針１１の遮光部１１ｄを検出するフォトインタラプタ１７を用いたが、他の構成をセンサとして用いてもよい。例えば、指針１１側の磁力を検出するホール素子や光反射型センサのように、ゼロ指示位置にある実際の指針１１を非接触で検出するセンサを、フォトインタラプタ１７に代えて用いることができる。

また、上述した実施形態及びその各変形例では、指針１１の駆動源をステッパモータ１３ｋとした場合を例に取って説明したが、本発明は、ステッパモータ以外のモータを指針１１の駆動源とする場合にも適用可能である。同様に、本実施形態及びその各変形例では、指針駆動ユニット１３により巻き取り方向に付勢されたワイヤ１３ｉ（線状部材）に対してステッパモータ１３ｋから付与される、巻き取り方向とは反対の繰り出し方向への駆動力を調整することで、ワイヤ１３ｉに取り付けられた指針１１を移動させる指針式計器１を例に取って説明した。しかし、本発明は、指針をモータの駆動力によって移動（回転）させる指針式計器に広く適用することができる。

さらに、上述した実施形態及びその各変形例では、車両に搭載される指針式計器１を例に取って説明した。しかし、本発明は、車両以外において使用される指針式計器においても、広く適用することができる。そして、ストッパ片をストッパに当接させて機械的に指針の移動を所定の指示位置で停止させることが困難な指針式計器は無論のこと、機械的に指針を所定の指示位置で停止させることができる指針式計器においても、本発明を実施できることは、言うまでもない。

本発明は、指針を所定の指示位置で停止させて制御上の指針の指示位置と一致させるために用いて好適である。

１ 指針式計器
３ 見返し板
５ 文字板
５ａ 開口部
７ 液晶ディスプレイ
９ 目盛
１１ 指針
１１ａ 基部
１１ｂ 取付穴
１１ｃ 遮光板
１１ｄ 遮光部
１３ 指針駆動ユニット
１３ａ ガイド部
１３ｂ 繰り出し機構部
１３ｃ 巻き取り機構部
１３ｄ ガイドレール
１３ｅ スライダ
１３ｆ ガイドローラ
１３ｇ ワイヤケース
１３ｉ ワイヤ
１３ｊ 巻き取り側リール
１３ｋ ステッパモータ（モータ）
１５ アタッチメント
１５ａ フック
１５ｂ 取り付けピン
１５ｃ 遮光板
１７ フォトインタラプタ（センサ）
１７ａ 発光素子
１７ｂ 受光素子
２１ マイクロコンピュータ
２３ 電源
２５ インターフェース
Ｂ バッテリ
ＩＧＮ イグニッションスイッチ

Claims (4)

1. モータにより駆動される指針を、該指針の移動範囲の始点及び終点間に配置された原点に復帰させて、該原点の指針により所定の計測量を指示させる方法であって、
   前記モータの駆動力により前記指針を、前記移動範囲の任意の位置から、前記始点と前記原点との間隔以上前記始点から離間した基準点に移動させるステップと、
   前記モータの駆動力により前記指針を、前記基準点から前記始点に向けて移動させるステップと、
   前記基準点から前記始点に向けた前記指針の移動中に、前記原点に対する相対位置が既知である検出点の指針をセンサにより検出するステップと、
   前記基準点から前記始点に向けた前記指針の移動中に前記検出点の指針を前記センサにより検出した場合に、該センサによる前記検出点の指針の検出タイミングに基づいた所定時点で、前記モータの駆動力を調整して、前記基準点から前記始点に向けた前記指針の移動を停止させるステップと、
   を含むことを特徴とする指針の原点復帰方法。
2. 前記モータの駆動力により、前記移動範囲の任意の位置から前記指針を前記基準点に移動させるステップは、
   前記モータの駆動力により、前記移動範囲の任意の位置から前記指針を前記始点に移動させるステップと、
   前記モータの駆動力により、前記始点から前記指針を前記基準点に移動させるステップと、
   を含んでおり、
   さらに、
   前記始点から前記基準点に向けた前記指針の移動中に、前記検出点の指針を前記センサにより検出するステップと、
   前記始点から前記基準点に向けた前記指針の移動中に前記検出点の指針を前記センサにより検出した場合に、該センサによる前記検出点の指針の検出タイミングに基づいた所定時点で、前記モータの駆動力を調整して、前記始点から前記基準点に向けた前記指針の移動を停止させるステップと、
   を含んでおり、
   前記始点から前記基準点に向けた前記指針の移動中に前記検出点の指針を前記センサにより検出しなかった場合に、前記モータの駆動力により、前記基準点から前記指針を前記始点に向けて移動させる前記ステップを実行する、
   ことを特徴とする請求項１記載の指針の原点復帰方法。
3. モータにより駆動される指針を、該指針の移動範囲の始点及び終点間に配置された原点に復帰させて、該原点の指針により所定の計測量を指示させる方法であって、
   前記モータの駆動力により前記指針を、前記移動範囲の任意の位置から前記始点に移動させるステップと、
   前記モータの駆動力により前記指針を、前記始点から、前記始点と前記原点との間隔以上前記始点から離間した基準点に移動させるステップと、
   前記始点から前記基準点に向けた前記指針の移動中に、前記原点に対する相対位置が既知である検出点の指針をセンサにより検出するステップと、
   前記始点から前記基準点に向けた前記指針の移動中に前記検出点の指針を前記センサにより検出した場合に、該センサによる前記検出点の指針の検出タイミングに基づいた所定時点で、前記モータの駆動力を調整して、前記始点から前記基準点に向けた前記指針の移動を停止させるステップと、
   を含むことを特徴とする指針の原点復帰方法。
4. 前記検出点の指針を前記センサにより検出した場合、前記原点に対する前記検出点の相対位置に応じた距離を前記指針が移動するのに必要な所定時間が前記検出タイミングから経過したタイミングで、前記モータの駆動力を調整して、前記指針の移動を停止させることを特徴とする請求項１、２又は３記載の指針の原点復帰方法。

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