JP6232154B1 - 回転速度検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】構造が簡素且つ安価で且つ比較的正確に回転速度を検出することができる新しい回転速度検出装置を提供すること。【解決手段】 装着されたコマ(30)に作動部材(10)の操作によって回転力を付与して発射させるランチャ(1)に設けられる回転速度検出装置において、作動部材(10)の操作動力によって動作するカム(49)と、前記カム(40)の動作によって間欠的に作動する検出部(61)とを備え、前記検出部(61)からの出力信号に基づいて回転速度を検出することを特徴とする。【選択図】図5

Description

本発明はコマ用のランチャに設けられる回転速度検出装置に関するものである。
従来、ケーシングと、該ケーシングに枢支される回転体と、該回転体と一体に回転するピニオン歯車と、前記ピニオン歯車に噛合するラックと複数の識別部が形成されたラックベルトと、前記ケーシングに取り付けられた前記識別部の通過を検知する検知部とを有し、前記検知部からの出力信号を用いて一の前記識別部からの他の前記識別部への移動所要時間を計測することにより、前記回転体の回転速度を測定する回転速度検出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この回転速度検出装置では、識別部をラックベルトに形成される突起又は切欠きとし、検出部を突起又は切欠きによって作動する接触スイッチとしている。
特開2016−206103号公報
上記特許文献1に開示された技術によれば、光学的に回転を検知する場合に比べて、構造が簡素且つ安価となる。
しかし一方で、ラックベルトの長手方向に表面に突出した突起を所定間隔で複数設けたものでは、ラックベルトで遊んでいるうちに突起や切り欠きによって指や手を引っ掛けてしまう危険がある。一方、切り欠きによるものでは、中に誇りや異物が詰まったりし易く、その場合には検出精度が劣化してしまう。
そこで、本発明は、構造が簡素且つ安価で且つ比較的正確に回転速度を検出することができる新しい回転速度検出装置を提供することを目的とする。
第1の手段は、
装着されたコマに作動部材の操作動力によって回転力を付与して発射させるランチャに設けられる回転速度検出装置において、前記作動部材の操作動力によって動作するカムと、前記カムの動作によって間欠的に作動する検出部とを備え、前記検出部からの出力信号に基づいて回転速度を検出することを特徴とする。
第2の手段は、第1の手段において、前記カムは、前記作動部材の操作動力によって回転する回転軸に固定された板カムであることを特徴とする。
第3の手段は、第2の手段において、前記回転軸は、装着されたコマの軸の延長線上に位置することを特徴とする。
第4の手段は、第1の手段から第3の手段のいずれか一の手段において、前記作動部材はラック歯が形成されたラックベルトであることを特徴とする。
第5の手段は、第1の手段から第4の手段のいずれか一の手段において、前記検出部からの出力信号の数が所定範囲内にある場合に回転速度を検出することを特徴とする。
第1の手段から第3の手段によれば、カムと、カムによって作動する検出部とを設けて回転速度を検出するので、構造が簡素且つ安価で且つ比較的正確に回転速度を検出することができる回転速度検出装置を実現できる。この場合、第3の手段によれば、コマの軸の延長線上に回転軸が位置するので、回転速度検出が容易となる。
第4の手段によれば、ラックベルト長手方向に表面に突出した突起を所定間隔で複数設ける必要がないので、比較的に安全な回転速度検出装置を実現できる。
第5の手段によれば、誤作動を抑制することができる。
本発明の回転速度検出装置を備えるランチャの一実施形態を示した斜視図である。 本実施形態のランチャの裏面を示した斜視図である。 検出対象の一例であるコマを示した斜視図である。 本実施形態のランチャの内部構造を示した斜視図である。 本実施形態のランチャの内部構造を示した斜視図である。 本実施形態のランチャの係止部材の動きを説明するための図であり、(A)は側面図、(B)は平面図である。 本実施形態のランチャの動力伝達機構を示した側面図である。 本実施形態のラックベルトを示した斜視図である。 本実施形態の回転数検出手段の概略制御構成を示したブロック図である。 第1検出部及び第2検出部からの入力状態と、処理制御部における制御状態の一例を示した図である。 コマの回転数を計測するための計測処理を示したフローチャートである。 計測処理における結果算出処理を示したフローチャートである。
以下、図面に基づいて、本発明を実施するための形態を具体的に説明する。
(全体構成)
図1及び図2はランチャ(コマ発射装置)1を示している。このランチャ1は、ラックベルト10とランチャ本体40と、表示部70とを備えている。このうち操作部12付きのラックベルト10は洋剣の形、ランチャ本体40は洋鞘の形をしている。
ここでラックベルト10は、ベルト部11と操作部12とを備えている。操作部12はベルト部11の基端側に連結されている。
そして、このランチャ1では、ラックベルト10を、コマ30を装着したランチャ本体40の開口40a(図4参照)から差し込み、手前側に引くことにより、コマ30に回転力が付与された状態で、コマ30がランチャ本体40から発射される。
(細部)
1.コマ30について
図3に示すように、コマ30は軸部31と胴部32とを備えている。コマ30の胴部32の上面は僅かに上方に向けて膨らんではいるがほぼフラットに形成されている。図1に示すように、このコマ30の胴部32の上面には、中心軸を挟んで対向する部分に当該中心軸に向けて凹となる一対の弧状溝32a,32aが形成されている。各弧状溝32aは一方側は広幅で他方側は狭幅となっている。
2.ランチャ本体40について
図2に示すように、このランチャ本体40の底面側には回転可能な円板41が設けられている。この円板41には、コマ30の一対の弧状溝32a,32aに対応する位置にフォーク42,42が形成されている。
各フォーク42は半径方向外方から見て台形状に形成され、下方から見て円弧状に形成されている。
また、各フォーク42の内面には突起42cが形成されている。この突起42cは、コマ30をランチャ本体40に装着した際に、弧状溝32aの狭幅部分の縁の裏面に係合する。一方、突起42cは、コマ30をランチャ本体40から発射する直前には、弧状溝32aの広幅部分に移動して弧状溝32aの縁との係合を解除する。
また、図4に示すように、ランチャ本体40の前側にはラックベルト10を導入するための差し込み口43が設けられている。この差込み口43にはラックベルト10を導入するための開口40aが2つ形成されている。開口40a同士は、後述の検出片11dの挿通口40bによって繋がっている。また、開口40aの外側にも検出片11dの挿通口40bが形成されている。
なお、ランチャ本体40の後側にも、2つの開口40aに対応して、ラックベルト10を導出させるための2つの開口(図示せず)が形成されている。
差込み口43の内部には係止部材45が設置されている。図6(A)に示すように、係止部材45は軸45aを中心に回動可能に構成されている。この係止部材45には段部45bが形成され、段上で後述の検出片11dを支持する。また、この係止部材45には、軸45aに巻き掛けられたトーションスプリング45cの一端が掛けられ、係止部材45は上方に向けて付勢されている(図6(A)の2点鎖線)。そして、ラックベルト10が挿入されたときに、ラックベルト10に押されてトーションスプリング45cの付勢力に抗して図6(A)の時計方向に回転する(図6(A)の実線)。この係止部材45における軸45bよりも下側部分にはランチャ本体40の内方に向けて突出する係止部45dが形成されている。この係止部材45の隣には被係止板46eが設けられている。被係止板46eには半径方向外方に張り出す被係止部460eが円周方向に等間隔に3つ形成されている。そして、図6(B)の実線で示す係止部材45がトーションスプリング45cの付勢力によって反時計方向に回転したとき、つまり、ラックベルト10がランチャ本体40から抜かれたとき、係止部45dが2つの被係止部460e,460eの間に入り、係止部45dが被係止部460eの1つと当接することによって、被係止板46eの回転が止められる(図6(A)の2点鎖線及び図6(B))。
また、係止部材45の上には第2検出部62が設けられている。この第2検出部62は例えばモーメンタリ動作する接触スイッチから構成されている。そして、係止部材45により検出片11dが第2検出部45に押し付けられることにより、検出片11dがラックベルト10のランチャ本体40への挿入完了を検出する。
図4に示すように、ランチャ本体40の内部には、差込み口43の奥側に、入力歯車46aが設けられている。この入力歯車46aは、図7に示すように、ラックベルト10のラック歯11bと噛合し、噛合したラックベルト10を動かした場合に回転する。この回転動力は、入力歯車46aと同軸に設けられた歯車46b、歯車46bの隣に位置し当該歯車46bに噛合する歯車46c、歯車46cの隣に位置する歯車46dを介して、歯車46dが固定された出力軸(回転軸)47に伝達される。そして、出力軸47に伝達された回転動力はトルクリミッタ48を介して円板41に伝達される。
入力歯車46a及び歯車46bと同軸には上記被係止板46eが固定して設けられている。そして、係止部材45によって被係止板46eの回転が止められたとき、入力歯車46a及び歯車46bの回転も止まる。
また、出力軸47には板カム49が固定されている。板カム49は円形状で円周方向の1箇所が半径方向外方に張り出し、上面視で玉子状に形成されている。この板カム49の隣には第1検出部61が設置されている。この第1検出部61は例えばモーメンタリ動作する接触スイッチから構成されている。そして、1回転毎に、板カム49の張り出した部分が第1検出部61を押す。これにより、第1検出部61が板カム49の回転を検出する。
3.ラックベルト10について
図8はラックベルト10の側面を示している。このラックベルト10は大別してベルト部11と操作部12とから構成されている。
図8に示すように、ベルト部11の両面には凹部11aが形成され、凹部11a内には上記入力歯車46に噛合可能なラック歯11bが長手方向に沿って等間隔に上下2列で設けられている。上下2列のラック歯11b,11bは入力歯車46aの上下の歯車に噛合する。なお、凹部11aの両壁の高さはラック歯11bの歯丈よりも高く設定されている。
また、ベルト部11の基端部にはラック歯11bの形成面と直交する2方向に翼状に張り出す検出片11dが形成されている。
操作部12は、図8に示すように、ラック歯11bの形成面と直交する方向に延在する指掛け部12aを有している。この指掛け部12aには操作部12の軸部12bを挟んで同時に2本の指(例えば人差し指と中指)が掛けられる。
4.遊び方
先ず、ランチャ本体40のフォーク42,42をコマ30の弧状溝32a,32aに挿入し所定方向に回転させることによってランチャ本体40にコマ30を装着する。この状態で、ラックベルト10をコマ玩具1の回転方向に応じた開口40aから深く差し込んで、強く手前側に引いて円板41を回転させる。これによって、コマ30も一緒に回転する。そして、ラックベルト10を引き出す。その後も、コマ30は慣性力によって回転を継続しようとする。その結果、弧状溝32aにおける広幅部分で、突起42cと弧状溝32aの縁の裏面との係合が解除され、コマ30が発射される。
5.制御構成
図9には回転数検出手段(回転速度検出手段)50の概略構成を示した。処理制御部51は、CPU(中央処理ユニット:マイクロプロセッサ)、読出し専用のROM及び随時読出し書込み可能なRAM等を備える。ROMは制御のための不変の情報(プログラム、固定データ等)を不揮発的に記憶し、RAMはCPUの作業領域や各種信号の記憶領域として利用される。また、処理制御部51は、水晶振動子のような発振子によりCPUの動作クロックやタイマ割込み等の基準となるクロックを生成する発振回路(水晶発振器)を備える。回転数検出手段50は、この他にEEPROMのような電気的に書換え可能な不揮発性メモリで構成される記憶部52を備え、検出結果の履歴情報等を記憶できるようになっている。
処理制御部51には、第1検出部61及び第2検出部62からの入力信号が図示しない入力インターフェース等を介して入力される。処理制御部51は、当該入力信号に基づき制御状態の遷移やコマ30の回転数の算出処理を行う。また、処理制御部51は、第1検出部61及び第2検出部62からの入力信号等に基づいて表示内容を決定して表示部70に表示する処理を行う。
次に、上述の回転数検出手段50によるコマ30の回転数の算出について説明する。図10には、第1検出部61及び第2検出部62からの入力状態と、処理制御部51における制御状態の一例を示した。
この例では初期状態(t1まで)においてラックベルト10がランチャ本体40に挿入されていない状態となっている。ラックベルト10がランチャ本体40に挿入されていない状態では板カム49は静止した状態となっているが、板カム49が静止している位置によって第1検出部61はONとOFFの何れの状態も取り得るため、第1検出部61の入力状態は不定状態となる。なお、図中において不定状態は破線で示す。また、ラックベルト10がランチャ本体40に挿入されていない状態では第2検出部62はOFFとなる。
また、初期状態(t1まで)においては処理制御部51での制御状態が待機状態となっている。待機状態は、第1検出部61からの入力のON状態への変化が一定時間(例えば1分間)なかった場合に移行する状態であり、表示部70をOFFとして第1検出部61からの入力の変化を待機する状態である。この待機状態において第1検出部61からの入力のON状態への変化を検出した場合には、第2検出部62の状態にかかわらずラックベルト10のランチャ本体40への挿入完了を待機する挿入状態に移行する。
ラックベルト10のランチャ本体40への挿入を開始すると、板カム49が回転して第1検出部61からの入力がOFFからONに変化する(t1)。処理制御部51は、待機状態において第1検出部61からの入力がONに変化することに伴い、制御状態を待機状態から挿入状態に移行する(t1)。また、待機状態の終了に伴い表示部70の表示を開始し、挿入状態の開始に伴い表示部70において挿入画面を表示する。挿入画面ではラックベルト10のランチャ本体40への挿入を促す表示が行われる。
ラックベルト10の挿入開始から、ラックベルト10の挿入が完了する直前であって当該ラックベルト10に設けられた検出片11dが第2検出部62で検出されて第2検出部62からの入力がONに変化するタイミング(t3)までの間にはカム30が7回転するようになっている。よって、途中で引き抜き方向への操作がなければ第1検出部61からの入力のOFFからONへの変化は7回発生する(t1〜t2)。
ラックベルト10の挿入完了により板カム49の回転は停止する。このときの板カム49の位置によって第1検出部61からの入力はONとOFFの何れの状態も取り得るため、第1検出部61の検出状態は不定状態となる。
ラックベルト10の挿入が完了する直前では、当該ラックベルト10に設けられた検出片11dが第2検出部62で検出されて第2検出部62からの入力がOFFからONに変化する(t3)。処理制御部51は、第2検出部62からの入力がONに変化することに伴い、制御状態を挿入状態からセット完了状態に移行する(t3)。また、セット完了状態の開始に伴い、表示部70における挿入画面の表示を終了してセット画面の表示を開始する。セット画面ではコマ30の発射を促す表示がなされる。
その後、ラックベルト10の引き抜きを開始すると、ラックベルト10に設けられた検出片11dが第2検出部62で検出されない状態となり、第2検出部62からの入力がONからOFFに変化する(t4)。処理制御部51は、第2検出部62からの入力がOFFに変化することに伴い、制御状態をセット完了状態から計測状態に移行する(t4)。また、計測状態の開始に伴い、表示部70におけるセット画面の表示を終了して計測初期画面の表示を開始する。計測初期画面では計測中である旨の表示がなされる。計測状態は、開始から所定時間(例えば0.25秒)の経過に伴い終了する(t5)。この計測状態における第1検出部61からの入力態様に基づきコマ30の回転数を算出するようになっている。
そして処理制御部51は、計測状態の終了に伴い制御状態を計測状態から発射完了状態に移行する(t5)。また、発射完了状態の開始に伴い表示部70における計測初期画面の表示を終了して計測画面の表示を開始する。計測画面では計測中である旨の表示がなされる。この発射完了状態は、開始から所定時間(例えば1.75秒)の経過に伴い終了する(t6)。
この発射完了状態の終了に伴い、処理制御部51は制御状態を発射完了状態から結果表示状態に移行する。また、結果表示状態の開始に伴い、表示部70における計測画面の表示を終了して、計測結果を表示する結果画面の表示を開始する。ここでは結果状態において第1検出部61からの入力のOFFからONへの変化が一定時間(例えば1分間)なく、この一定時間の経過に伴い制御状態が待機状態に移行している(t7)。
〔計測処理〕
図11には、コマ30の回転数を計測するための計測処理を示した。なお、この計測処理は所定時間周期で行われるタイマ割込み処理において繰り返し行われることで所定時間毎に行われる処理である。
まず、計測状態中である場合にセットされる計測状態中フラグがあるかを判定する(ステップS11)。計測状態中である場合(ステップS11;Y)は、ステップS16に移行する。また、計測状態中でない場合(ステップS11;N)は、第2検出部62からの入力がONからOFFに変化したかを判定する(ステップS12)。
第2検出部62からの入力がOFFに変化してない場合(ステップS12;N)は、計測処理を終了する。また、第2検出部からの入力がOFFに変化した場合(ステップS12;Y)は、計測状態タイマに初期値をセットし(ステップS13)、計測状態中フラグをセットする(ステップS14)。計測状態タイマは計測状態の期間(例えば0.25秒)を計時するためのものであり、当該期間に相当する初期値がセットされる。また、計測状態中フラグのセットにより、制御状態がセット完了状態から計測状態に移行する。これに伴い、表示部70での表示が計測初期画面の表示とされる(図10のt4)。
その後、計測状態において第1検出部61からの入力がOFFからONに変化した回数(パルスの入力回数)を計数するためのパルスカウンタを0クリアし(ステップS15)、第1検出部からの入力がONに変化したかを判定する(ステップS16)。
第1検出部61からの入力がONに変化した場合(ステップS16;Y)、すなわち第1検出部61からのパルスが入力された場合は、パルスカウンタを+1更新し(ステップS17)、間隔計時タイマの現在値を入力間隔値としてセーブして(ステップS18)、間隔計時タイマを0クリアし(ステップS19)、ステップS21に移行する。一方、第1検出部61からの入力がONに変化していない場合(ステップS16;N)、すなわち第1検出部61からのパルスが入力されていない場合は、間隔計時タイマを+1更新し(ステップS20)、ステップS21に移行する。
間隔計時タイマは、第1検出部61からの入力がONに変化する間隔(第1検出部61からのパルスの入力間隔)を計時するためのものである。なお、計測状態への移行後に初めて第1検出部61からの入力がONになった場合の値である初回の値はパルスの入力間隔を示すものではないが、第1検出部61からの入力がONになる毎に入力間隔値が上書きされるようになっており、初回の値は破棄されることとなる。また、後述するようにパルスの入力回数が所定値(ここでは3以下)である場合は、回転数の算出を行わずに入力間隔値が破棄されるため、初回の値がコマの回転数の算出に使用されることはない。
その後、計測状態タイマを−1更新し(ステップS21)、計測状態タイマが0となったかを判定する(ステップS22)。計測状態タイマが0となっていない場合(ステップS22;N)、すなわち計測状態が継続する場合は計測処理を終了する。また、計測状態タイマが0となった場合(ステップS22;Y)、すなわち計測状態が終了する場合は、計測状態中フラグをクリアする(ステップS23)。これにより、制御状態が計測状態から発射完了状態に移行し、表示部70での表示が計測画面の表示とされる(図10のt5)。そして、計測結果に基づき回転数を算出する結果算出処理を行い(ステップS24)、計測処理を終了する。
〔結果算出処理〕
図12には、上述の計測処理における結果算出処理(ステップS24)を示した。この結果算出処理では、まず、パルスカウンタは所定範囲(ここでは4〜9)内であるかを判定する(ステップS31)。パルスカウンタが所定範囲内でない場合(ステップS31;N)は、結果情報としてエラー情報をセーブし(ステップS36)、ステップS37に移行する。パルスカウンタの値が所定範囲外である場合は、コマが十分に回転していないことや、検出部等の異常、ノイズによる異常等が考えられるため、エラーとして算出を行わないようにしている。
一方、パルスカウンタが所定範囲内である場合(ステップS31;Y)は、セーブされた入力間隔値をロードし(ステップS32)、回転数を算出する(ステップS33)。入力間隔値はパルスの入力ごとに更新されるため、ここで用いる入力間隔値は計測状態において最後にセーブされた最新の値である。これにより、コマの発射時に最も近い値を用いてコマの回転数を算出することができ、実際の回転数に即した値を算出可能となる。
次に、算出された回転数が下限値以下であるかを判定する(ステップS34)。算出された回転数が下限値以下である場合(ステップS34;Y)は、結果情報としてエラー情報をセーブし(ステップS36)、ステップS37に移行する。下限値は例えば240rpmであり、これ以下の回転数である場合はコマが十分に回転していないことが考えられるためエラーとする。
また、算出された回転数が下限値以下でない場合(ステップS34;N)は、算出された回転数を結果情報としてセーブし(ステップS35)、ステップS37に移行する。この際、算出された回転数が20000rpmより大きい場合は20000rpmとしてセーブする。もちろん、上限を設けずに算出された値をそのままセーブするようにしても良い。
その後、パルスカウンタをクリアし(ステップS37)、入力間隔値をクリアして(ステップS38)、結果算出処理を終了する。なお、パルスカウンタの値は計測状態の開始時にクリアされ、入力間隔値については計測状態において最新の値に更新されるため、ここでクリアする処理を行わなくても良い。
以上のようにセーブされた結果情報に基づき表示部70に結果を表示する。この際、結果情報の値を8で割った値をパワー値として表示するとともに、当該パワー値に応じたレベルインジケータの表示を行う。また、結果情報がエラーである場合はエラー表示を行う。
なお、以上の説明では、コマの回転数の算出にあたり、計測状態において最後にセーブされた入力間隔値を用いて算出を行うようにしたが、これに限られるものではない。例えば、複数の入力間隔値のそれぞれについて回転数を算出して平均値を結果として用いるようにしても良いし、計測状態の開始から所定回数目のパルスの入力に基づく入力間隔値に基づき回転数を算出するようにしても良い。また、複数回のパルスの入力が発生する時間を計測して回転数を算出するようにしても良いし、一定時間(例えば0.25秒)とされた計測状態において入力されたパルスの回数から回転数を算出するようにしても良い。また、パルスの幅に基づき回転数を算出するようにしても良い。
(発明の変形例)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、上記実施形態では、ラックベルト10によりコマ30をチャージする場合について説明したが、紐(作動部材)によってホルダを回転させることによりコマ30をチャージするものにも適用できる。
また、上記実施形態では、コマ30の軸の延長線上にある出力軸(回転軸)47に板カム49を固定して設けたが、出力軸47以外の回転軸に板カム49を設けてもよい。この場合の回転軸は出力軸49と平行であってもなくてもよい。また、出力軸47以外に板カム49を設ける場合、固定軸に板カム49を設け、この板カム49を歯車を介して回転させるものであってもよい。また、コマ30と板カム49の回転数が違っていてもよい。板カム49の回転数からコマ30の回転数を計算できるからである。
さらに、上記実施形態では、カムとして板カム49を用いているが、端面カムその他のカムを用いてもよい。
1 ランチャ
10 ラックベルト(作動部材)
30 コマ
40 ランチャ本体
47 出力軸(回転軸)
49 板カム
50 回転数検出手段(回転速度検出手段)
61 第1検出部
62 第2検出部

Claims (5)

  1. 装着されたコマに作動部材の操作動力によって回転力を付与して発射させるランチャに設けられる回転速度検出装置において、前記作動部材の操作動力によって動作するカムと、前記カムの動作によって間欠的に作動する検出部とを備え、前記検出部からの出力信号に基づいて回転速度を検出することを特徴とする回転速度検出装置。
  2. 前記カムは、前記作動部材の操作動力によって回転する回転軸に固定された板カムであることを特徴とする請求項1に記載の回転速度検出装置。
  3. 前記回転軸は、装着されたコマの軸の延長線上に位置することを特徴とする請求項2に記載の回転速度検出装置。
  4. 前記作動部材はラック歯が形成されたラックベルトであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の回転速度検出装置。
  5. 前記検出部からの出力信号の数が所定範囲内にある場合に回転速度を検出することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の回転速度検出装置。
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