JPH03218787A - 飛行玩具におけるプロペラ回転面傾動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、推進器としてのプロペラを有する玩具、特に
模型のヘリコプタ等に用いられるプロペラ回転面傾動装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

プロペラ（ロータ）の回転によって機体を浮上させ、か
つ推進力を得て飛行するヘリコプタ等にあっては、プロ
ペラの回転面を傾動させることによって、各方向に推進
力を得て操縦を行うものである。

ここで、プロペラ回転面を傾動させることは、種々の方
法によって実現されているが、例えば、第１２図に示す
ようなものがある。

即ち、機体ａに内装されるモータ（図示せず）と関係づ
けられた回転軸ｂに同形のブレードが対称に取付けられ
ている。

回転部と非回転部の２枚の円板でなるスウォソシュプレ
ートｄの回転部にピッチリンクｅを介してブレードＣの
一端が結合されている。

スウォッシュプレートｄの非回転部は、コントロールロ
ソドｆによって傾動可能にされており、スウォソシュプ
レートｄの回転部も非回転部とともに傾動する。

ここで、コントロールロソドｆを操作して、スウォッシ
ュプレートｄを傾動させれば、回転するブレードＣは周
期的にピッチが変化し、ブレードＣの回転面が回転軸ｂ
に対して傾動するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のようにしたプロペラ回転面の傾動装置では、スウ
ォソシュプレートｄ、ピッチリンクｅ及びコントロール
ロソドｆの傾動機構が必要であり、装置が複雑であると
ともに、軽量化することが困難であり、特に模型のヘリ
コプタ等では小型軽量化するのに限界があり、高価なも
のとなっていた。

本発明は上記問題点に鑑みて、電気的制御によってプロ
ペラ回転面を傾動させて、正確な操縦性を得るとともに
、部品点数を減少させて小型軽量化をはかり、かつ安価
なプロペラ回転面傾動装置の提供を目的とするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、回転軸を中心に
非対称であるプロペラと、該プロペラを回転駆動するモ
ータと、前記プロペラの回転面上での位置を検出する検
出手段と、該検出手段の信号に基づいて前記モータの回
転制御を行う制御手段と、を有する飛行玩具におけるプ
ロペラ回転面傾動装置を構成するものである。

ここで、プロペラを１枚のブレードで構成することがで
き、また、異なるピッチの複数のブレードで構成するこ
ともでき、異なる長さの複数のブレードで構成すること
も可能である。

検出手段は、プロペラの回転軸と一体的に回転する回転
板と、機体側に固定され前記回転板の特定位置を検出す
るセンサとより構成するとかでき、回転板に固定される
マグネノトと、該マグネットの近接によって検出信号を
発生する磁気センサとを利用することができる。

回転板の特定の位置を検出する方法は、回転板に取付け
られる１つのマグネットと、該マグネソトの回転同上に
位置する機体側に等間隔で固定される複数の磁気センサ
とを利用することができ、また、回転板に取付けられる
複数のマグネ・ノトと、該マグネソトの回転同上に位置
する機体側に固定される磁気センサとによって実現する
ことも可能である。

制御手段は、検出手段の信号に基づいて、モータ駆動用
のパルス波を発生するように構成でき、更にこれからプ
ロペラ回転面の一定区間でモータ駆動用のパルス波の幅
を増減させるように構成することができる。

〔作用〕

本発明に係る飛行玩具におけるプロペラ回転面傾動装置
は上述のようにしてなり、プロペラの回転面における位
置を検出して、この検出信号に基づいてモータの回転制
御を行い、これよりプロペラ回転面の傾動を制御するも
のである。

〔実施例〕

本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係る飛行玩具におけるプロペラ回転
面傾動装置の簡略ブロソク図である。

即ち、本発明のプロペラ回転面傾動装置は回転軸を中心
に非対称であるプロペラｌと、該プロペラｌを回転駆動
するモータ２と、前記プロペラ１の回転面上での位置を
検出する検出千段３と、該検出千段３の信号に基づいて
前記モータ２の回転制御を行う制御手段４とを有するも
のである。

第２図は、本発明の第１実施例の説明図である。

プロペラ１は、１枚のブレード５でなり、回転軸６によ
って回動されるもので、ブレード５の反対側にはバラン
スを保つための重り７が設けられている。

また、ブレード５は合成樹脂等の柔軟な材質で構成され
るものであり、静止状態では自重により先端が下方に撓
む程度に可撓性を有するものである。

２は、機体９内に設けられ、プロペラ１を直接またはギ
ア等を介して回転駆動するモータである。

１０は、ブレード５の回転軸６と一体的に回転する回転
板であり、この回転板１０にはマグネット１ｌが取付け
られている。

ｌ２は、回転板１０に近接して機体９側に固定される固
定板であり、マグネット１１の回転周上に位置して複数
の磁気センサ１３が取付けられるものである。

１４は、磁気センサ１３の検出信号が入力される制御回
路であり、検出信号に基づいてパルス波を発生し、モー
タ２の回転制御を行うものである。

第３図は本発明の第１実施例の要部拡大説明図であり、
矢印方向が機体９の前方方向である。

回転板１０には、回転軸６から見てブレード５と同じ方
向にマグネソト１１が取付けられており、固定板１２に
は回転軸６から見て機体９の前後左右に位置する４カ所
に磁気センサ１３が設けられている。

ここでは、回転軸６から見て機体９の右位置、前位置、
左位置及び後位置の磁気センサをそれぞれ１３八、１３
Ｂ　、１３Ｃ及び１３０としている。

磁気センサ１３は、回転板１０に取付けられたマグネソ
ト１１の近接により検出信号を出力するものであり、回
転板１１０１回転中にそれぞれ１回ずつパルス信号を発
生する。

第４図は、制御回路１４の簡略ブロソク図である。

１３Ａ　、１３Ｂ　、１３Ｃ　、１３ロの各磁気センサ
から入力される検出信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、積分器ｌ５
によって三角波Ｅ，Ｆ，Ｇ．．Ｈに変換されてコンパレ
ータ１６に人力される。

コンバレータ１６は、闇値入力部１７から傾動角度に応
じた闇値が入力され、これに基づいて決定される幅のパ
ルス波を出力するものである。

コンパレータｌ６の出力は、ＯＲ回路１８によって論理
和がとられ、モータ駆動回路１９はこのパルス波Ｉに従
ってモータ２を駆動するものである。

第５図は制御回路１４におけるタイムチャートである。

Ａは、右位置センサ１３Ａの検出信号であり、即ち、右
位置センサ１３Ａは、ブレード５が機体９の右位置にき
た時、パルス波を発生するものである。

同様に、前位置センサ１３Ｂの検出信号Ｂ、左位置セン
サ１３Ｃの検出信号Ｃ及び後位置センサ１３０の検出信
号Ｄは、それぞれ、ブレード５が機体９の前位置、左位
置及び後位置にある時、パルス波を発生する。

磁気センサ１３＾、１３Ｂ　、１３Ｃ　、１３０から出
力される検出信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、積分器１５によっ
て整形されて三角波Ｅ，Ｆ，Ｇ．．Ｈとなる。

コンパレータ１６に与えられる闇値は、プロペラ回転面
の傾動角度に応じて設定されるものであり、４つのコン
バレータ１６に与えられる闇値が同一の時は、各コンパ
レータ１６から得られるパルス波は同一の幅となり、ブ
レード５の回転が均一となって回転軸６と平行の推進力
が得られる。

ここで、例えば第５図の一点鎖線で示すように、ブレー
ド５が機体９の前位置にあるときの信号Ｆに対する闇値
を他よりも大きくし、ブレード５が機体９の後位置にあ
るときの信号Ｈに対する闇値を他よりも小さくしたとき
得られるモータ駆動用のパルス波Ｉは図のようになる。

即ち、ブレード５が機体９の後位置にある時はパルス幅
が小さく、機体９の後位置にある時はパルス幅が大きく
なり、従ってブレード５の一回転中に回転むらが生じる
。

ブレード５は、自重によって基部から撓むものであり、
回転速度が遅い程撓む程度も大きい。

今、ブレード５が反時計回りに回転するとして、ブレー
ド５の回転速度が機体９の前位置で遅くなると、この位
置から撓み始め、機体９の左位置にきた時に撓みの程度
が最高になる。

一方、ブレード５が機体９の後位置にきた時に回転速度
が最高であるので、この位置からブレード５の先端が上
がり始め、ブレード５が機体９の右位置にきた時にブレ
ード５の先端部が最も上の位置になる。

但し、ブレード５の撓みが最大、最小になる位置は、モ
ータの応答速度等に影響されるものであるが、これらも
併せて制御することとする。

第６図にブレード５の先端の回転の軌跡を示す。

このことから、ブレード５先端の回転の軌跡は、第６図
に示すように、パルス幅が均等であるときの軌跡２０に
対して、機体９の左側に傾いた軌跡２１となる（図にお
いて矢印方向が機体９の前方方向とする。）。

ここではブレード５の回転面を左に傾動させる場合を図
示したが、同様にしてあらゆる方向に傾動制御すること
が可能であり、制御回路１４のオンパレータ１６に与え
る闇値を変化させることによって実現することが容易で
ある。

磁気センサ１３の数はこの実施例のものに限定されるも
のではなく、増加することによって、精度が高く、複雑
な制御を行うことが可能となるものである。

また、センサとして磁気センサ１３を用いたが、回転板
ｌＯの特定の位置を検出する充電スイッチ、その他各種
のセンサが利用でき、特に限定するものではない。

プロペラ１としては、第７図に示すように、ピッチの異
なる複数のブレード２２、２３を有するものを用いるこ
とも可能であり、また第８図に示すように同じピッチで
長さが異なるブレード２４、２５を有するものを用いる
ことも可能である。

第７図、第８図に示したプロペラは、もちろん重量のハ
ランスがとれているものであり、いずれの場合も制御回
路１４のコンパレータ１６に与えられる闇値を適宜選択
することによって、プロペラ回転面の傾動角度が制御可
能となるものである。

第９図は本発明の第２実施例の要部説明用斜視図である
。

この第２実施例ではプロペラ１の回転軸６と一体的に回
転する回転板１０には、等間隔にマグネソト１１Ｂ　、
ＩＩＣ　，　１１０　，　ＬＩＥが配置されており、マ
グネットＩＩＢの内側に位置してマグネソトＩＩＡが配
置されている。

また、固定板１２上には、マグネソトｌＩＢ、１ｌＣ、
１１０　，　ｌｉｔ！の回転周上に対応して磁気センサ
１３Ｅが設けられおり、マグネソトＩＩＡの回転同上に
対応して磁気センサ１３Ｆが配置されている。

磁気センサ１３Ｅは、マグネソトＩＩＢ　，　ＩＩＣ　
，　１１Ｄ　、ＩＩＥの近接により検出信号を出力する
もので、回転板１０の１回転中に４つのパルス信号を発
生し、磁気センサ１３Ｆはマグネッ目ＩＡの近接により
検出信号を出力するもので、回転板１０の１回転中に１
つのパルス信号を発生する。

第１０図は本発明の第２実施例に用いられる制御回路の
簡略プロソク図、第１１図はこの制御回路のタイムチャ
ートである。

磁気センサ１３Ｅ　、１３Ｆの検出信号Ｋ，Ｌはそれぞ
れシフトレジスタ２７のクロック端子及びリセソト端子
に入力されている。

また、磁気センサ１３Ｈの検出信号Ｋは積分器１５によ
って三角波Ｍに変換されてコンパレータｌ６に入力され
る。

シフトレジスタ２７は、リセソト信号により出力端子ｌ
の出力Ｎがパルス信号を出力し、その後のクロソク信号
の立ち上がりにより、出力端子２、３、４の出力０，Ｐ
，Ｑに順次シフトするものである。

プロペラ１の傾動角度に応じた闇値は闇値人力部ｌ７か
らアナログスイッチ２６を介してコンパレータ１６に人
力される。

ここで、アナログスイッチ２６はシフトレジスタ２７の
出力信号Ｎ、０、Ｐ，ＱによってＯＮ−ＯＦＦが制御さ
れるものであり、これによりプロペラ１の位置に応じた
闇値がコンパレータ１６に入力される。

コンパレータ１６は積分器１５の出力信号Ｍを闇値に応
じた幅のパルス波Ｓに変換して、これをモータ駆動回路
１９に入力する。

例えば、第１１図の一点鎖線で示すような閾値Ｒを入力
する。

これは、ブレード５が機体９の前位置にある時の信号に
対する闇値を他よりも大きくし、ブレード５が機体９の
後位置にある時の信号に対する閾値を他よりも小さくし
た場合である。

これから、ブレード５が機体９の前位置にある時はパル
ス幅が小さく、機体９の後位置にある時にはパルス幅が
大きくなって、第１実施例と同様にブレード５の回転面
を左に傾動させることができる。

この第２実施例でも第１実施例と同様に、ピッチが異な
る複数のブレードを有するブロベラ、長さが異なる複数
のブレードを有するプロペラ等を利用することが可能で
ある。

また、マグネソト１１及び磁気センサ１３は対応した位
置に配置されるもので、その取付け位置は図示したもの
に限定されるのではなく、個数も図示したものに限定さ
れるものではない。

本発明の第２実施例では、利用する磁気センサ１３の数
を少なくすることが可能であり、制御回路ｌ４も簡単に
することができるため、製作が容易であり、精度が高く
、コストも低減できるものである。

〔発明の効果〕

４． 本発明に係るプロペラ回転面傾動装置は、上述のような
構成でなり、プロペラ回転面を機械的に傾動させる機構
を省略して部品点数を軽減し、小型軽量の機体を構成す
ることが可能となるものである。

また、電気的な制御のみでプロペラ回転面の傾動制御を
可能とするため、機械的故障が少なく、簡単で正確な制
御が可能となり、コストを低減することが可能となるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプロペラ回転面傾動装置の簡略ブ
ロソク図、第２図は本発明の実施例説明図、第３図は本
発明の第１実施例の要部説明用斜視図、第４図は本発明
の第１実施例に用いられる制御回路の簡略ブロック図、
第５図は本発明の第１実施例に用いられる制御回路のタ
イムチャート、第６図はプロペラ回転面の軌跡を示す説
明図、第７図、第８図は本発明に用いられるプロペラの
他の例の説明図、第９図は本発明の第２実施例の要部説
明用斜視図、第１０図は本発明の第２実施例に用いられ
る制御回路の簡略ブロック図、第１１図は本発明の第２
実施例に用いられる制御回路のタイムチャート、第１２
図は従来例説明図である。 ｌ：プロペラ、　　　　　２：モータ、３：検出手段、
　　　　　４：制御手段、５：ブレード、　　　　　６
：回転軸、７：重り、　　　　　　　９：機体、 １０：回転板、　　　　　１１：マグネソト、１２：固
定板、　　　　　１３：磁気センサ、１４：制御回路、
　　　　１５：積分器、ｌ６：コンバレータ、　　１７
：闇値入力部、１８：ＯＲ回路、　　　　１９：モータ
駆動回路、２０：ブレードの軌跡、　２１：ブレードの
軌跡、２２：ブレード、　　　　　２３：ブレード、２
４：ブレード、　　　　　２５：ブレード、２６：アナ
ログスイッチ、２７；シフトレジスタ。 特　許　出　願　人　　株式会社キーエンス第 １ 図 第 ２ 図 第 ３ 図 第 ４ 図 く ａコ Ｑ ０ 口」 しー （ワ 工 Ｙ 」 Ｚ ○ ０― ○ Σ工 Ｑつ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）回転軸を中心に非対称であるプロペラと、該プロペ
   ラを回転駆動するモータと、 前記プロペラの回転面上での位置を検出する検出手段と
   、 該検出手段の信号に基づいて前記モータの回転制御を行
   う制御手段と、 を有する飛行玩具におけるプロペラ回転面傾動装置。 ２）プロペラが１枚のブレードでなる特許請求の範囲第
   １項記載の飛行玩具におけるプロペラ回転面傾動装置。 ３）プロペラが、異なるピッチの複数のブレードで構成
   される特許請求の範囲第１項記載の飛行玩具におけるプ
   ロペラ回転面傾動装置。 ４）プロペラが、異なる長さの複数のブレードで構成さ
   れてなる特許請求の範囲第１項記載の飛行玩具における
   プロペラ回転面傾動装置。 ５）プロペラの回転軸と一体的に回転する回転板と、機
   体側に固定され前記回転板の特定位置を検出するセンサ
   とより構成される検出手段を用いてなる特許請求の範囲
   第１項〜第４項記載の飛行玩具におけるプロペラ回転面
   傾動装置。 ６）回転板にマグネットを固定し、該マグネットの近接
   によって検出信号を発生する磁気センサを利用してなる
   特許請求の範囲第５項記載の飛行玩具におけるプロペラ
   回転面傾動装置。 ７）回転板に１つのマグネットが取付けられ、該マグネ
   ットの回転周上に位置する機体側に等間隔で複数の磁気
   センサが固定されてなる特許請求の範囲第６項記載の飛
   行玩具におけるプロペラ回転面傾動装置。 ８）回転板に複数のマグネットが取付けられ、該マグネ
   ットの回転周上に位置する機体側に磁気センサが固定さ
   れてなる特許請求の範囲第６項記載の飛行玩具における
   プロペラ回転面傾動装置。 ９）検出手段の信号に基づいて、モータ駆動用のパルス
   波を発生する制御手段を利用してなる特許請求の範囲第
   １項〜第８項記載の飛行玩具におけるプロペラ回転面傾
   動装置。 １０）制御手段が、プロペラ回転面の一定区間でモータ
   駆動用のパルス波の幅を増減させることを特徴とする特
   許請求の範囲第９項記載の飛行玩具におけるプロペラ回
   転面傾動装置。