JPS6333008A - 非接触型電気信号発生装置 - 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、レバー操作による電気信号により作動部に多
種の作動を行わせしめるための電気信号発生装置に関し
、特に接点を持たずに所望の電気信号を発生させる非接
触型電気信号発生装置に関するものである。

（従来の技術） 従来のこの種電気信号発生装置としては、例えば実開昭
５９−５８８０９号に示されたような装置がある。

この装置によっても明らかな如く、従来のこの種電気信
号発生装置はそのいずれもボテンシジメータ或は接点ス
イッチを介して電気信号を発生させるものであった。

ところで、このようなポテンショメータ或は接点スイッ
チによる電気信号の発生では、機械的な摺動に基づく摩
擦・摩耗・電気的雑音が激しく、更には操作が頻繁であ
ればある程、その耐久性に問題があり、またその機構の
上からも構造が複雑であり、容易には小型化が実現でき
ない等の様々な問題点がある。

（発明が解決しようとする問題点） このように、従来のこの種電気信号発生装置は、その電
気信号発生部がボテンシロメータ、接点スイッチ等の接
触式のものが使われているため、摺動部の摩擦・摩耗が
激しく耐久性に難があるばかりでなく、電気的雑音も多
くて作動に対する信頼性も低い。更に加えて、構造的に
複雑であるため小型化するのが容易でない等の問題点を
有していた。

本発明は以上の問題点を解決するために開発されたもの
で、操作性も良くなり、構造的にも簡単であるため小型
化が可能な上に、非接触式であるため、摩擦部が少なく
耐久性に富み、かつ作動信頼性も高い非接触型の電気信
号発生装置を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明は非接触型の電気発生装置であって、
固定部と任意の方向に可動な可動部からなるユニバーサ
ルシロインドと、該ユニバーサルジヨイントの前記固定
部と可動部の各端部に固設された複数の磁気抵抗素子と
、該各磁気抵抗素子を挾んで前記固定部及び可動部に各
固設された磁石と、前記磁気抵抗素子と接続された演算
制御器とからなることを構成とし、これを上記問題点の
解決手段とするものである。

（作用） 例えば、掘削機等にあってブームの俯仰・旋回等を司ど
る油圧シリンダ・モータ等を駆動させるために、その方
向・角度等を指示するような多様な電気信号を発生させ
るとき、ユニバーサルシロインドの構成部分である上記
可動部を所定の量だけ所定の方向に回動させる。可動部
と固定部には対応した箇所に磁気抵抗素子及び磁石が配
設されているため、磁気抵抗素子には上記可動部の変位
量に応じた磁石による磁気抵抗効果により抵抗が増減し
て、出力電圧を変化させる。この電圧変化を演算制御器
で演算し、上記油圧シリンダ・モータ等に必要の油圧・
電流等を送るべく指示が与えられる。

（実施例） 以下、本発明の実施例につき、添付図面を参照しつつ具
体的に説明する。

第１図及び第２図は、本発明の実施例である非接触型電
気信号発生装置を示し、第１図はその正面図であり、第
２図は上面からみた平面図である。

同図において、１は本発明のユニバーサルジヨイントの
構成部分の１つである可動部であり、２は同じ（ユニバ
ーサルジヨイントの他の構成部である固定部である。

この可動部１と固定部２からなるユニバーサルジヨイン
トの構成例を第３図により具体的に説明する。第３図は
同ユニバーサルジゴイントの組立部分を分解した図であ
り、同図において第１図に示した本実施例に対応する部
分には対応する符号が付しである。

即ち、１は可動部材であって、基部がら２又状に分れた
ヨークから構成され、該ヨークの下端部にはビン４の挿
入孔が穿設される。前記ビン４は両端が小径に形成突出
した段付ピン３の中央に穿設された軸心に直交する孔内
に挿入されるとともに、固定ピン１２が前記両ピン３，
４の対応して形成された小孔内に挿入されて両者が一体
にされる。前記ビン４の両端は前記ヨーク１の挿入孔に
挿入され回転自在に固定される。

また、前記段付ピン３は２又に分れた固定部１としての
ヨークの上端に穿設された段付ピン挿入孔に回転自在に
挿入固定されるが、このときの固定手段としては図示さ
れている如く、まず段付ピン３をヨーク１の外側から大
径の挿入孔に挿通し、その後で段付ピン３の小径部とほ
ぼ同径の中心孔を有する環状カバー１１の前記中心孔に
小径部を挿入するとともに、前記環状カバー１１を前記
ヨーク２の挿入孔に密嵌固定する。

以上の構成により、固定部２の基部が固定されると、可
動部１は固定部２に対し、段付ピン３或はビン４を中心
として互いに直交する４方向、即ち前後左右に回転する
ことになって、所謂ユニバーサルシロインドを構成する
。

ここに挙げたユニバーサルジヨイントの構造例は１つの
例に過ぎず、他の様々な変形例が採用できることは勿論
である。

さて、以上のような構成のユニバーサルジヨイントが本
実施例に通用されており、第１図に戻って本実施例を説
明すると、上記固定部２の基部は円筒状のボディ７の端
面中心部に嵌合固設される。

更に、このボディ７には前記固定部２を中心として適宜
半径をもつ円周上で上記可動部１の回動方向線と交わる
箇所にピストン（図示例では４本）を摺動案内する案内
孔が穿設されている。この案内孔に挿入された各ピスト
ン１０−１．１０−２．１０−３．１０−４は図示しな
い弾性体により常時図示方向に向けて弾性的に付勢され
ている。

また、同ピストン１０−１〜１０−４の上端には円皿状
のディスク８が当設され、該ディスク８はその中心孔に
形成された内螺子と可動部１の基部上端に形成された外
螺子とを螺合することにより両者を一体にしている。

更に、前記可動部１の基端はナツト９を介して、図示し
ない操作レバーと結合されるようになっている。

このように構成された本実施例装置にあっては、図示し
ない操作レバーを前後（図面に直交する方向）に揺動さ
せると、可動部ｌは段付ピン３を中心として前後に回動
し、１桑作レバーを左右に揺動させると、ピン４を中心
として可動部１が左右に回動することとなる。このとき
、可動部１は各ピストン１０−１〜１０−４の作用によ
りディスク８を介して常に元の位置へ復帰しようとして
いる。

さて、この可動部１と固定部２には夫々磁気抵抗素子と
磁石が取り付けである。

即ち、本実施例装置の場合には、段付ビン３の下部中央
で円周方向に沿って−の磁気抵抗素子５−１が固設され
、同じく段付ピン３の上部中央にも頂度前記磁気抵抗素
子５−１の面とその面を直交させて、軸心に平行して他
の磁気抵抗素子が固設されている。これら２つの磁気抵
抗素子５−１．５−２の表裏両面に向けて固定部２の２
枚のヨーク内面に磁石６−２が、また可動部１の２枚の
ヨーク内面に磁石６−１が夫々前記磁気抵抗素子５−１
．５−２を挟むようにして固設されている。

前記磁気抵抗素子５−１．５−２は夫々コネクタを介し
て図示しない演算制御器と接続されている。

第４図及び第５図は本実施例装置における可動部１が前
後・左右に回動したときの各磁気抵抗素子５−１．５−
２及び各磁石６−１．６−２の相対位置の変動を示して
いる。

いま、第４図において図示しない操作レバーが前後方向
に操作されると、可動部１が段付ピン３を中心に、かつ
同段付ピン３及びこれに直交するピン４と共に前後に回
動する。このとき、固定部の磁石６−２は位置が固定さ
れており、これに対峙する磁気抵抗素子５−１は可動部
１とともに回動するから、この磁気抵抗素子面に作用す
る磁気抵抗効果により抵抗が増減することになる。

次に同じく上記操作レバーを第５図に示す如く左右方向
に操作すると、可動部１は段付ピン３に挿入されたピン
４を中心に左右に回動する。このとき、前記段付ピン３
の上部に固設された磁気抵抗素子５−１は位置が変らな
いが、これの表裏面に対峙して可動部１に取り付けられ
た磁石６−１が可動部１と共に回動するため、前記磁気
抵抗素子面に作用する磁気抵抗効果により抵抗が増減す
る。

このように可動部１の回動に伴って、磁石とこれに挟ま
れた磁気抵抗素子間に相対的な移動があるため、その移
動量及び方向に応じて磁気抵抗素子の磁気抵抗が増減し
、磁気抵抗素子の端子間に差動電圧が発生する。

その原理について述べると、いま第７図のように半導体
受感部に垂直に磁界が加わると、電子はローレンツ力に
よって曲げられ、磁界が加わってないときより遠回りし
た軌跡を描く。その結果、抵抗Ｒは増加し、これを磁気
抵抗効果という。

この現象を利用するのが前記抵抗素子であり、第８図に
示すように磁石がＡの方向に移動するとＲＡが増加し、
Ｂの方向に移動するとＲＢが増加する。このように物体
の移動を素子と磁石の相対変位として検出するのが磁気
抵抗素子である。従って、センサとしての分解能も無限
小である。

第６図は、この差動電圧を演算制御器に入力し、図示し
ないブームを作動させるときのフローチャートを示し、
前記電圧が発生する際ノイズを拾う慮れがあるため、こ
れをフィルタに通した後、アナログ・デジタル変換器Ａ
／Ｄで一旦デジタル量に変換し、操作レバーの１桑作か
ら得た信号がブームの動作に対応するように演算処理さ
れ、最後にブームをアナログ動作させるためにデジタル
・アナログ変換器Ｄ／Ａでアナログ信号に変換し、油圧
シリンダ或はモータの動作に必要な油圧或は電流等を送
ってこれらを駆動し、所望のブーム動作を行う。

以上の説明からも理解される如く、本発明は図示実施例
に限るものではなく、例えばユニバーサルジヨイントの
構造、磁気抵抗素子と磁石の取付は態様等は上記以外に
も種々の変更が可能なものである。

（発明の効果） 以上、詳細に説明した如く本発明によれば、電気信号の
発生装置が非接触型であるため、電気信号発生部に機械
的な摩耗等による損傷が受は難くまた磁気抵抗素子と磁
石との相対変位を利用しての電圧検出方式を採っている
ため、電気的雑音を減少させることが可能となってその
信頼性も向上し、更に磁気抵抗素子と磁石の相対変位を
ユニバーサルシロインド機構により行うようにしたため
、構造上も簡単なものとなり、加えて操作レバーの操作
もし易くなり、全体の構成を小型化しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す非接触型電気信号発生装
置の断面図、第２図は同装置の上面からみた平面図、第
３図は本発明におけるユニバーサルジヨイントの構造例
を示す分解図、第４図及び第５図は本発明の実施例であ
る電気信号発生部の動作を示す図で、第４図は操作レバ
ーを前後に操作するときの動作図、第５図は同レバーを
左右に操作したときの動作図、第６図は本発明の実施例
である演算制御部におけるフローを示すブロック図、第
７図及び第８ヂは磁気抵抗素子の原理説明図である。 図の主要部分の説明 １・・・可動部　　２・・・固定部　　３・・・段付ピ
ン４・・・ピン　　５−１．５−２・・・磁気抵抗素子
６−１．６−２・・・磁石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定部と任意の方向に可動な可動部からなるユニバーサ
   ルジョイントと、該ユニバーサルジョイントの前記固定
   部と可動部の各端部に固設された複数の磁気抵抗素子と
   、該各磁気抵抗素子を挟んで前記固定部及び可動部に各
   固設された磁石と、前記磁気抵抗素子と接続された演算
   制御器とからなることを特徴とする非接触型電気信号発
   生装置。