WO2021100507A1 - 変位量検出装置 - Google Patents
変位量検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021100507A1 WO2021100507A1 PCT/JP2020/041658 JP2020041658W WO2021100507A1 WO 2021100507 A1 WO2021100507 A1 WO 2021100507A1 JP 2020041658 W JP2020041658 W JP 2020041658W WO 2021100507 A1 WO2021100507 A1 WO 2021100507A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- slider
- displacement amount
- lever
- displacement
- connecting portion
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/02—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means
- G01D5/04—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means using levers; using cams; using gearing
Definitions
- the present invention relates to a displacement amount detecting device that detects a displacement in the linear direction and outputs an output value according to the displacement amount.
- a displacement amount detecting device that detects a displacement of an actuator and outputs a signal corresponding to the displacement amount has been known.
- the electric actuator described in Patent Document 1 includes a drive shaft (slider) that moves linearly, a swing link (lever) that is connected to the drive shaft and is displaced in the rotational direction according to the movement of the drive shaft. To be equipped. Further, this electric actuator has a rotary potentiometer that detects the amount of rotation of the swing link, converts the displacement of the drive shaft in the linear direction into the displacement of the swing link in the rotation direction, and converts the amount of displacement of the drive shaft into electricity. It is output as a signal.
- the displacement amount detection device when used for, for example, a power tool, if the above-mentioned damage or failure occurs, the detection signal will not be output correctly. Therefore, there is also a problem that the power tool itself cannot be used, which causes a great inconvenience for the user.
- An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and even if the connection portion between the slider that displaces in the linear direction and the lever that converts this displacement into the displacement in the rotational direction is damaged or fails, the displacement occurs.
- An object of the present invention is to provide a displacement amount detecting device capable of maintaining a state in which a change in amount can be detected.
- the displacement amount detecting device of the present invention is a first type that connects a slider that can be displaced in a linear direction, a lever that converts a linear displacement of the slider into a displacement in a rotational direction, and the slider and the lever.
- the function of transmitting the movement of the slider to the lever is maintained by the second connecting portion having a redundant function, so that the reliability is maintained.
- a high displacement amount detection device can be supplied.
- Perspective view which shows the whole structure of the displacement amount detection apparatus which concerns on embodiment of this invention.
- An exploded perspective view showing the configuration of the displacement amount detecting device according to the first embodiment of the present invention.
- Sectional drawing of the displacement amount detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention A perspective view of a main part for explaining a connecting portion between a slider and a lever according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 1 A characteristic diagram showing the relationship between the displacement amount of the slider and the output level according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the displacement amount detecting device 100 according to the first embodiment of the present invention.
- 2 is an exploded perspective view showing a detailed configuration of the displacement amount detecting device 100
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 as viewed from the direction of arrow B.
- FIG. 4 is a perspective view of a main part for explaining a connecting portion between the slider and the lever.
- the displacement amount detecting device 100 includes a main body 1, a slider 2 that moves in a linear direction according to the movement of a detection object (not shown), and a circuit board 6 housed in the main body 1 (FIG. 2).
- a harness 7 for supplying a power supply voltage to (see) and outputting an output value according to the detected displacement amount is provided.
- the main body 1 has a case shape in which the upper surface is open.
- a rectangular opening 1a is formed on one side surface of the main body 1.
- a compression spring 8, a lever 3, and a magnet 4 for urging the slider 2 and the slider 2 in one direction are arranged inside the main body 1. After these are housed in the main body 1, the opening portion on the upper surface of the main body 1 is closed by the cover 12. Further, a rectangular concave portion is formed on the lower surface (bottom surface) of the main body 1.
- a magnetic sensor 5, a circuit board 6, and a harness 7 are assembled in the recess. After that, the lower surface (bottom surface) of the main body 1 is sealed with the adhesive 13.
- the slider 2 is formed in a block shape, and has a protruding portion 2a protruding to the right in FIG. 4 from one end surface thereof.
- the protruding portion 2a projects outward from the rectangular opening 1a formed in the main body 1.
- the protrusion 2a is linearly moved according to the movement of the object to be detected (not shown). As a result, the slider 2 itself also moves linearly inside the main body 1.
- Grease 9 is applied between the slider 2 and the inner wall of the main body 1 so that the slider 2 can move smoothly (see FIG. 3).
- the slider 2 functions as a so-called actuator.
- a cylindrical protrusion 2b is formed on the upper surface of the slider 2.
- a notched portion 2c formed into a concave shape is formed by notching the upper surface of the slider 2 in a rectangular shape.
- the slider 2 is connected to the lever 3 by the protrusion 2b and the notch 2c.
- a spring holding portion 2d made of a cylindrical protrusion is formed on one side surface of the slider 2.
- One end of the compression spring 8 is attached to the spring holding portion 2d.
- the other end of the compression spring 8 is arranged so as to come into contact with the inner wall of the main body 1.
- the slider 2 is urged by the action of the compression spring 8 in a direction away from the inner wall of the main body 1 with which the other end of the compression spring 8 is in contact (see FIG. 6).
- the compression spring 8 is a wound spring made of stainless steel, phosphor bronze, or the like.
- the compression spring 8 is set with a spring load that allows the slider 2 to automatically return to the initial position even when the slider 2 is slid to the maximum required position.
- the lever 3 has a disk-shaped base portion and a rectangular extending portion extending in one direction from the base portion.
- a linear slit 3b parallel to the longitudinal direction is formed in the extending portion.
- a circular recess 3a for accommodating the circular magnet 4 is formed (see FIG. 3).
- the magnet 4 mounted in the recess 3a is fixed in the recess 3a with an adhesive or the like.
- the magnet 4 is a disk-shaped neodymium magnet, a samarium-cobalt magnet, or the like. As shown in FIG. 5, the magnet 4 is magnetized in the radial direction. The magnet 4 is arranged at the center of the rotation axis M of the lever 3. As the lever 3 rotates, the magnet 4 also rotates. That is, the angle of the magnetic field (the line connecting the N pole and the S pole) changes according to the rotation of the lever 3.
- the magnetic sensor 5 detects the direction of the magnetic field of the magnet 4 arranged on the magnetic sensor 5.
- the magnetic sensor 5 for example, a magnetoresistive element, a Hall element, or an IC containing them is used.
- the magnetic sensor 5 outputs a change in the angle of the magnetic field due to the rotation of the magnet 4 as an electric signal.
- a circuit pattern (not shown) for driving the magnetic sensor 5 or the like is formed on the circuit board 6. Further, a magnetic sensor 5 is mounted on the circuit board 6. Further, a harness 7 for outputting a signal from the magnetic sensor 5 is electrically connected to the circuit board 6 by, for example, soldering. A bypass capacitor or an amplifier circuit may be mounted or formed on the circuit board 6 as needed.
- the protrusion 2b formed on the slider 2 fits into the slit 3b of the lever 3.
- the slider 2 and the lever 3 are connected to form the first connecting portion.
- an engaging portion 3c which is a cylindrical protrusion is formed adjacent to the slit 3b.
- the engaging portion 3c of the lever 3 fits into the rectangular notch 2c formed in the slider 2.
- a second connecting portion is formed. As described above, the slider 2 and the lever 3 are connected by the two connecting portions.
- the first connecting part is a regular connecting part.
- the second connecting portion is a connecting portion having a so-called redundant function (backup function) for maintaining the function as a displacement amount detecting device when the regular connecting portion is damaged or the like.
- the state when the protrusion 2b is fitted into the slit 3b (the state of the first connecting portion) is a state in which there is substantially no gap between the protrusion 2b and the slit 3b. However, a small clearance is provided so that the cylindrical protrusion 2b can freely rotate in the slit 3b.
- the first connecting portion and the second connecting portion have different connecting structures. That is, the first connecting portion is composed of the protrusion 2b formed on the slider 2 and the slit 3b formed on the lever 3, whereas the second connecting portion is formed on the slider 2. It is composed of a notch portion 2C and a protrusion-shaped engaging portion 3c formed on the lever 3. Further, as described above, the first connecting portion is a connecting portion having substantially no gap, while the second connecting portion is a connecting portion having an appropriate gap.
- first connecting portion and the second connecting portion are formed into different connecting structures in this way, even if an event occurs in which the first connecting portion is damaged, the second connecting portion is damaged at the same time. That is unlikely to happen.
- the second connecting portion has an appropriate gap, the influence of the event of damaging the first connecting portion is less likely to reach the second connecting portion.
- FIGS. 6A and 6B the internal structure of the main body 1 is shown by a broken line in order to show the movement of the connecting portion between the slider 2 and the lever 3.
- the protrusion 2a of the slider 2 in the displacement amount detecting device 100 is urged in the direction of arrow C by the urging force of the compression spring 8 to form one end of a rectangular opening 1a formed in the main body 1. It is in a locked state at a position in contact with (the position of the upper end of the opening 1a in FIG. 6A). The position of the slider 2 (protruding portion 2a) at this time is set to the position of the slider 2 in the initial state for convenience.
- FIG. 6B shows a state in which the slider 2 is displaced to the maximum.
- the magnet 4 attached to the lever 3 By rotating the lever 3 in the clockwise direction, the magnet 4 attached to the lever 3 also rotates by a predetermined amount, and the amount of change in magnetism according to this amount of rotation is detected by the magnetic sensor 5. At this time, it is desirable that the rotation axis of the lever 3, the center of the magnet 4, and the center of the magnetic sensor 5 are aligned.
- the above-mentioned magnetic change amount is converted into a voltage value by the magnetic sensor 5 and output to the outside of the displacement amount detecting device 100 via the harness 7.
- FIG. 7 is a graph showing the relationship between the displacement amount of the slider 2 and the output level of the voltage value output from the magnetic sensor 5.
- the horizontal axis indicates the amount of displacement of the slider 2 (hereinafter, also simply referred to as the amount of displacement).
- the maximum displacement amount of the slider 2 is 100%.
- the vertical axis indicates the output level of the voltage value from the magnetic sensor 5 (hereinafter, also simply referred to as the output level).
- the maximum output level of the voltage value is 100%.
- the relationship between the displacement amount of the slider 2 and the output level changes linearly.
- the straight line a shows the relationship between the displacement amount of the slider 2 and the output level when the connection between the slider 2 and the lever 3 is normal (the state in which the first connecting portion is functioning). ing.
- the output level changes from the lower left to the upper right in the figure on the straight line a.
- the displacement amount changes in the decreasing direction the output level changes from the upper right to the lower left in the figure on the straight line a.
- the changes in the increasing direction and the decreasing direction are reversible and the rate of change is constant, the changes in the increasing direction and the decreasing direction both go back and forth on the same straight line a.
- FIG. 6C corresponds to FIG. 6A described above.
- FIG. 6D corresponds to FIG. 6B described above.
- FIG. 6C shows a state in which the slider 2 is in the initial state position.
- FIG. 6D shows a state in which the slider 2 is maximally displaced from the position in the initial state (see FIG. 6C).
- a part of the upper surface (cover 12) of the main body 1 is removed in order to show the state in which the slider 2 and the lever 3 in the main body 1 are connected by the second connecting portion. The case is shown in the figure.
- the engaging portion 3c of the lever 3 is the slider 2 of the slider 2 and the lever 3 as shown in FIG. 6C. It is connected by fitting into the notch portion 2c.
- the displacement of the slider 2 in the linear direction linear displacement from the position shown in FIG. 6C to the position shown in FIG. 6D
- the linear displacement of the slit 2 is converted into the rotational displacement of the lever 3 in almost the same manner as when the connecting portion is in a normal state (that is, when the displacement is detected by the first connecting portion). Therefore, the function of detecting the displacement amount is maintained.
- the fitting state of the notch portion 2c of the slider 2 and the engaging portion 3c of the lever 3 has a larger amount of gap than the fitting state of the protrusion 2b and the slit 3b. Therefore, the timing at which the lever 3 starts to move with respect to the movement of the slider 2 is delayed by the amount of the gap. Therefore, there will be a discrepancy between the timing of the start of movement of the slider 2 and the timing of the start of movement of the lever 3. Therefore, the straight lines showing the relationship between the displacement amount of the slider 2 and the output level are as shown by the straight line b and the straight line c in FIG. Further, in each case where the displacement amount changes in the increasing direction (straight line b in FIG. 7) and the displacement amount changes in the decreasing direction (straight line c in FIG. 7), the timing shift due to the gap occurs. Therefore, so-called hysteresis occurs.
- FIG. 8 is an exploded perspective view showing the configuration of the displacement amount detecting device according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 9 is a perspective view showing the structure of the lever according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is an enlarged view showing an example of the resistor film according to the second embodiment of the present invention.
- the displacement amount detecting device of the first embodiment a magnet and a magnetic sensor are used as the displacement amount detecting means, but in the displacement amount detecting device of the present embodiment, the displacement amount is slid with a resistor as the displacement amount detecting means. A variable resistor with a child is used. Since the displacement amount detecting device of the present embodiment has the same configuration as the displacement amount detecting device of the first embodiment except for the displacement amount detecting means, the description of common parts will be omitted below.
- the lever 14 connected to the slider 2 has a disk-shaped base and extends in one direction from the base, similarly to the lever 3 of the first embodiment (see FIGS. 2, 4, etc.). It has a rectangular extending portion that exists.
- a disk-shaped convex portion 14a is formed at the base of the lever 14.
- a pair of bosses 14d are formed on the lower surface of the convex portion 14a. Except for these points, the lever 3 is the same as that of the first embodiment.
- the conductive brush 10 shown in FIG. 8 is attached to the boss 14d formed on the lever 14. The brush 10 slides in the rotational direction on the resistor film 11 formed on the circuit board 15 described later as the lever 14 rotates.
- a circuit pattern (not shown) and a pattern of the resistor film 11 shown in FIG. 10 are formed on the circuit board 15. As shown in FIG. 10, the pattern of the resistor film 11 has an arc shape.
- the pattern of the resistor film 11 is formed by printing a resistor paste, molding a conductive plastic, or the like.
- the brush 10 is composed of, for example, a metal material for springs or a composite of a metal material for springs and a metal material for contacts.
- two connecting portions different from each other are formed as in the first embodiment. That is, the protrusion 2b formed on the slider 2 fits into the slit 14b formed on the lever 14. As a result, a first connecting portion for connecting the slider 2 and the lever 14 is formed. Further, the engaging portion 14c formed on the lever 14 fits into the rectangular notch portion 2c formed on the slider 2. As a result, a second connecting portion for connecting the slider 2 and the lever 14 is formed. Therefore, even if the first connecting portion, which is a regular connecting portion, is damaged, the second connecting portion is present, so that the displacement amount detecting device maintains a level of function that does not pose a problem in practical use. can do.
- FIG. 11 is an exploded perspective view showing the configuration of the displacement detection device according to the third embodiment of the present invention.
- the displacement amount detecting device of the present embodiment is different from the displacement amount detecting device of the first embodiment in the protruding direction and the shape of the protruding portion of the lever 2 which is a means for transmitting the displacement amount. Further, the displacement amount detecting device of the present embodiment is different from the displacement amount detecting device of the first embodiment in the position and shape of the opening formed in the main body 1. Since the displacement amount detecting device of the present embodiment has the same configuration as the displacement amount detecting device of the first embodiment except for the above-mentioned points, the description of common parts will be omitted below.
- the slider 2 has a columnar protrusion 2e formed on a side surface opposite to the side surface on which one end of the spring 8 is attached. Further, the opening 16 formed in the main body 1 is formed on a side surface different from the side surface on which the opening 1a shown in FIGS. 1 and 2 is formed. The opening 16 is formed in a circular shape corresponding to the cross-sectional shape of the cylindrical protrusion 2e.
- the type, arrangement, number, etc. of the members are not limited to the description of the above-described embodiment, and the components thereof are appropriately replaced with those having the same effect and effect. It can be changed as appropriate without departing from the gist.
- the displacement amount detecting device of the present invention can be widely used in various devices that require detection of the displacement amount, such as trigger switches for various power tools and foot switches for medical use.
- the present invention is suitable for a displacement amount detecting device.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
直線的に変位するスライダと回転方向に変位するレバーとの連結部が破損しても変位を検出する機能を維持できる変位量検出装置。変位量検出装置は、直線方向に変位可能とされたスライダと、スライダの直線方向の変位を回転方向の変位に変換するレバーと、スライダとレバーとを連結する第１の連結部と、第１の連結部に隣接して配置された冗長機能を持つ第２の連結部と、レバーの回転方向の変位に応じた出力値を発生させる変位量検出部を有する。これにより、第１の連結部が破損しても、冗長機能を持つ第２の連結部により、スライダの動きをレバーに伝達する機能が維持される。
Description
本発明は、直線方向の変位を検出し、変位量に応じた出力値を出力する変位量検出装置に関するものである。
従来から、例えば、アクチュエータの変位を検出し、その変位量に応じた信号を出力する変位量検出装置が知られている。
特許文献１に記載された電動アクチュエータは、直線的に移動する駆動軸（スライダ）と、この駆動軸に連結され、駆動軸の移動に応じて回転方向に変位する揺動リンク（レバー）と、を備える。また、この電動アクチュエータは、揺動リンクの回転量を検出する回転型ポテンショメータを有し、駆動軸の直線方向の変位を揺動リンクの回転方向の変位に変換し、駆動軸の変位量を電気信号として出力している。
しかしながら、従来の変位量検出装置では、直線的に変位する駆動軸と、この駆動軸の動きを回転型ポテンショメータに伝達する揺動リンクとの連結部が１カ所のみであった。そのため、この連結部が破損や故障を起こしてしまうと駆動軸の変位がポテンショメータに正しく伝わらなくなり、変位量に応じた検出信号が正しく出力されなくなるという問題があった。
また、変位量検出装置が例えば電動工具に使われている場合、上述した破損や故障が起こると、検出信号が正しく出力されなくなる。よって、電動工具自体の使用ができなくなってしまい、使用者にとっては大きな不都合を生じるという問題もあった。
本発明の目的は、上記した課題を解決するためのものであり、直線方向に変位するスライダとこの変位を回転方向の変位に変換するレバーの連結部が破損や故障を起こしたとしても、変位量の変化が検出できる状態を維持することができる変位量検出装置を提供することにある。
また、変位量検出装置が電動工具に使用されている場合には、電動工具が突然使用不能になるという不具合を防止する事が出来る。
本発明の変位量検出装置は、直線方向に変位可能とされたスライダと、前記スライダの直線方向の変位を回転方向の変位に変換するレバーと、前記スライダと前記レバーとを連結する第１の連結部と、前記レバーの回転方向の変位に応じた出力値を発生させる変位量検出部と、前記第１の連結部に隣接して配置された冗長機能を持つ第２の連結部と、を有する。
本発明によれば、スライダとレバーの第１の連結部が破損した場合でも、冗長機能を持つ第２の連結部により、スライダの動きをレバーに伝達する機能が維持されることから、信頼性の高い変位量検出装置が供給可能である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る変位量検出装置１００の全体構成を示す斜視図である。また、図２は、変位量検出装置１００の詳細な構成を示す分解斜視図であり、図３は、図１におけるＡ－Ａ断面を矢印Ｂ方向から見た断面図である。また、図４は、スライダとレバーの連結部を説明するための要部斜視図である。
図１は、本発明の実施の形態１に係る変位量検出装置１００の全体構成を示す斜視図である。また、図２は、変位量検出装置１００の詳細な構成を示す分解斜視図であり、図３は、図１におけるＡ－Ａ断面を矢印Ｂ方向から見た断面図である。また、図４は、スライダとレバーの連結部を説明するための要部斜視図である。
図１に示すように、変位量検出装置１００は、本体１と、図示しない検出対象物の動きに応じて直線方向に移動するスライダ２と、本体１内に収容された回路基板６（図２参照）に電源電圧を供給するとともに、検出した変位量に応じた出力値を出力するためのハーネス７と、を備える。
本体１は、その上面が開口されているケース形状である。本体１の一側面には、長方形状の開口部１ａが形成されている。本体１の内部には、図２および図３に示すように、スライダ２、スライダ２を一方向に付勢する圧縮バネ８、レバー３、磁石４が配置される。これらが本体１内に収容された後、カバー１２により本体１の上面の開口部分が閉じられる。また、本体１の下面（底面）には、矩形形状の凹部が形成されている。この凹部内には、磁気センサ５、回路基板６、ハーネス７が組付けられる。その後、本体１の下面（底面）は、接着剤１３により封止される。
スライダ２は、ブロック状に形成されており、その一端面から図４において右方向に突出する突出部２ａを有している。この突出部２ａは、本体１に形成された長方形状の開口部１ａから本体１の外方に突出している。この突出部２ａは、検出対象物（図示せず）の動きに応じて直線的に移動される。これにより、スライダ２自体も、本体１の内部で直線的に移動する。スライダ２と本体１の内壁との間には、スライダ２の移動がスムーズになされるようにグリース９が塗布されている（図３参照）。このスライダ２は、いわゆるアクチュエータとして機能する。また、スライダ２の上面には、円柱形状の突起部２ｂが形成される。また、スライダ２における突起部２ｂの隣接部分には、スライダ２の上面を矩形形状に切り欠くことにより凹状とされた切り欠き部２ｃが形成されている。スライダ２は、突起部２ｂと切り欠き部２ｃとによりレバー３に連結される。（詳細は後述する）
また、スライダ２の一方の側面には、円柱形状の突起からなるバネ保持部２ｄが形成されている。このバネ保持部２ｄには、圧縮バネ８の一端が取り付けられている。圧縮バネ８の他端は、本体１の内壁に当接されるように配置されている。スライダ２は、圧縮バネ８の作用により、圧縮バネ８の他端が当接される本体１の内壁から遠ざかる方向へ付勢されている（図６参照）。
圧縮バネ８は、ステンレス鋼やリン青銅等で作られた巻バネである。圧縮バネ８には、必要となる最大限の位置までスライダ２をスライドさせた場合でも、スライダ２が初期位置に自動復帰できるバネ荷重が設定されている。
レバー３は、図２、図３及び図４に示すように、円盤形状の基部と、その基部から一方向に延在する長方形状の延在部と、を有する形状である。延在部には、その長手方向に平行である直線形状のスリット３ｂが形成されている。また、基部の下面側には、円形形状の磁石４を収容するための円形状の凹部３ａが形成されている（図３参照）。凹部３ａ内に取り付けられた磁石４は、接着剤等により凹部３ａ内に固定される。
磁石４は、円盤形状のネオジウム磁石又はサマリウムコバルト磁石等である。磁石４は、図５に示すように、径方向に着磁されている。この磁石４は、レバー３の回転軸Ｍの中心に配置される。レバー３が回転することで、磁石４も回転する。すなわち、レバー３の回転に合わせて、磁界(Ｎ極とＳ極を結ぶ線)の角度が変化する。
磁気センサ５は、図５に示すように、磁気センサ５上に配置された磁石４の磁界の向きを検出する。磁気センサ５としては、例えば、磁気抵抗素子やホール素子、あるいは、それらを含むＩＣ等が使用される。磁気センサ５は、磁石４の回転による磁界の角度変化を電気信号として出力する。
回路基板６には、磁気センサ５の駆動等を行うための回路パターン（図示略）が形成されている。また、回路基板６には、磁気センサ５が実装されている。また、回路基板６には、磁気センサ５からの信号を出力するためのハーネス７が、例えば半田付けにより電気的に接続されている。なお、回路基板６には、必要に応じて、バイパスコンデンサやアンプ回路を搭載あるいは形成しても良い。
次に、図４を用いて実施の形態１におけるスライダ２とレバー３との連結部の構造を説明する。
図４に示すように、スライダ２に形成された突起部２ｂは、レバー３のスリット３ｂに嵌合する。これにより、スライダ２とレバー３とが連結されて第１の連結部が形成される。また、レバー３の延在部の下面には、スリット３ｂに隣接して円柱形状の突起である係合部３ｃが形成されている。突起部２ｂがスリット３ｂに嵌合するのと同時に、スライダ２に形成された矩形形状の切り欠き部２ｃには、レバー３の係合部３ｃが嵌合する。これにより、第２の連結部が形成される。以上のようにして、スライダ２とレバー３とは、２つの連結部により連結されることになる。
ここで、第１の連結部は、正規の連結部である。一方、第２の連結部は、正規の連結部に破損等が生じたときに、変位量検出装置としての機能を維持するための、いわゆる冗長機能（バックアップ機能）を持つ連結部である。
突起部２ｂがスリット３ｂに嵌合したときの状態（第１の連結部の状態）は、実質的に、突起部２ｂとスリット３ｂとの間に隙間がない状態である。ただし、円柱形状の突起部２ｂがスリット３ｂ内で自由に回動しうる程度の微少なクリアランスは、設けられる。
一方、係合部３ｃが切り欠き部２ｃに嵌合したときの状態（第２の連結部の状態）は、突起部２ｂとスリット３ｂとの相対的な動きを妨げないように適度の隙間が形成された状態である。よって、正常な状態において、スライダ２の直線的な動きがレバー３を回動させる動きにスムーズに変換される。
第１の連結部と第２の連結部とは、互いに異なる連結構造である。すなわち、第１の連結部が、スライダ２に形成された突起部２ｂと、レバー３に形成されたスリット３ｂにより構成されているのに対して、第２の連結部は、スライダ２に形成された切り欠き部２Ｃと、レバー３に形成された突起形状の係合部３ｃとにより構成されている。また、上述したとおり、第１の連結部が実質的に隙間の無い連結部であるのに対して、第２の連結部は適度な隙間を持った連結部である。
このように、第１の連結部と第２の連結部とを互いに異なる連結構造としたことにより、第１の連結部を破損させる事象が発生した場合でも、第２の連結部が同時に破損するということが起こりにくい。
また、第２の連結部が適度な隙間を有しているため、第１の連結部を破損させる事象の影響が第２の連結部に及びにくくなる。
次に、図６Ａ及び図６Ｂを用いて、実施の形態１における変位量検出装置の動作を説明する。尚、図６Ａ及び図６Ｂでは、スライダ２とレバー３との連結部の動きを示すために、本体１の内部の構造を破線により示している。
図６Ａに示すように、変位量検出装置１００におけるスライダ２の突出部２ａは、圧縮バネ８の付勢力により矢印Ｃ方向に付勢されて本体１に形成された長方形状の開口部１ａの一端に当接した位置（図６Ａおける開口部１ａの上端の位置）で係止された状態となっている。このときのスライダ２（突出部２ａ）の位置を、便宜上、スライダ２の初期状態の位置とする。
図６Ｂに示すように、スライダ２の突出部２ａが、図６Ａに示した状態から矢印Ｄ方向に直線的に変位すると、その変位量に応じてレバー３が凹部３ａの中心を回転軸Ｍ（図５参照）として時計回り方向に回転する。図６Ｂは、スライダ２が最大限変位した状態を示している。
レバー３の時計回り方向の回転により、レバー３に取り付けられている磁石４も所定量回転することになり、この回転量に応じた磁気の変化量は、磁気センサ５により検知される。このとき、レバー３の回転軸、磁石４の中心、および磁気センサ５の中心が一致していることが望ましい。
上述した磁気の変化量は、磁気センサ５によって電圧値に変換され、ハーネス７を介して、変位量検出装置１００の外部へ出力される。
図７は、スライダ２の変位量と、磁気センサ５から出力される電圧値の出力レベルとの関係を示すグラフである。横軸は、スライダ２の変位量（以下、単に変位量ともいう）を示している。スライダ２の最大変位量は、１００％としている。縦軸は、磁気センサ５からの電圧値の出力レベル（以下、単に出力レベルともいう）を示している。電圧値の最大出力レベルは、１００％としている。スライダ２の変位量と出力レベルとの関係は、直線的に変化する。
図７において、直線ａは、スライダ２とレバー３との連結が正常な状態（第１の連結部が機能している状態）であるときのスライダ２の変位量と出力レベルとの関係を示している。変位量が増加する方向に変化する場合には、出力レベルは、直線ａ上を図中の左下から右上に向かうように変化する。逆に、変位量が減少する方向に変化する場合には、出力レベルは、直線ａ上を図中の右上から左下に向かうように変化する。また、この増加方向及び減少方向の変化は可逆的であり、その変化率は一定であることから、増加方向及び減少方向の変化はともに同一の直線ａ上を行き来する。
次に、スライダ２の突起部２ｂとレバー３のスリット３ｂとの連結部が破損等により正常な連結状態ではなくなった場合の動作について、図６Ｃ及び図６Ｄを用いて説明する。
なお、図６Ｃは、上述した図６Ａに対応している。また、図６Ｄは、上述した図６Ｂに対応している。図６Ｃは、スライダ２が初期状態の位置にある状態を示している。また、図６Ｄは、スライダ２が初期状態の位置（図６Ｃ参照）から最大限変位した状態を示している。尚、図６Ｃ及び図６Ｄでは、本体１内のスライダ２とレバー３とが第２の連結部により連結されている状態を示すために、本体１の上面（カバー１２）の一部を取り除いた場合の図示としている。
スライダ２の突起部２ｂとレバー３のスリット３ｂとの連結部に破損等が発生した場合、スライダ２とレバー３とは、図６Ｃに示すように、レバー３の係合部３ｃがスライダ２の切り欠き部２ｃに嵌合することにより、連結される。この連結により、スライダ２の直線方向の変位（図６Ｃに示す位置から図６Ｄに示す位置への直線的な変位）は、レバー３の回転方向への変位に変換される。したがって、連結部が正常な状態（すなわち、第１の連結部により変位を検出していたとき）のときとほぼ同様にスリット２の直線方向の変位がレバー３の回転方向の変位に変換されることになり、変位量の検出を行う機能は維持される。
ただし、変位量と出力レベルとの関係が直線的に変化することに変わりはないものの、変位量の変化に対する出力レベルの値の変化については、若干のズレを生じる。
すなわち、スライダ２の切り欠き部２ｃとレバー３の係合部３ｃとの嵌合状態は、突起部２ｂとスリット３ｂとの嵌合状態に比べて、隙間の量が大きい。よって、スライダ２の移動に対してレバー３が動き出すタイミングは、隙間の量の分だけ遅れる。したがって、スライダ２の移動開始のタイミングとレバー３の移動開始のタイミングとには、ズレが生じることになる。そのため、スライダ２の変位量と出力レベルとの関係を示す直線は、図７における直線ｂ及び直線ｃのようになる。また、変位量が増加する方向に変化する場合（図７の直線ｂ）及び変位量が減少する方向に変化する場合（図７の直線ｃ）のそれぞれにおいても、隙間によるタイミングのズレが発生することとなるため、いわゆるヒステリシスを生じることになる。
しかしながら、この程度のズレは、実用上、問題のないレベルであることから、変位量検出装置としては、十分に機能しうるレベルの性能を確保できる。
したがって、スライダ２とレバー３との連結部に破損が発生した場合でも、変位量検出装置として実用上、問題とならないレベルでの機能を維持することが可能となり、信頼性の高い変位量検出装置を提供することが可能となる。
また、これにより、例えば、変位量検出装置が電動工具に使用されている場合には、例えば電動工具が突然使用不能になるといった不都合が生じるおそれがなくなる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る変位量検出装置について、図８、図９及び図１０を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態２に係る変位量検出装置の構成を示す分解斜視図である。図９は、本発明の実施の形態２に係るレバーの構造を示す斜視図である。図１０は、本発明の実施の形態２に係る抵抗体膜の一例を示す拡大図である。
本発明の実施の形態２に係る変位量検出装置について、図８、図９及び図１０を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態２に係る変位量検出装置の構成を示す分解斜視図である。図９は、本発明の実施の形態２に係るレバーの構造を示す斜視図である。図１０は、本発明の実施の形態２に係る抵抗体膜の一例を示す拡大図である。
実施の形態１の変位量検出装置では、変位量の検出手段として、磁石と磁気センサを用いたが、本実施の形態の変位量検出装置では、変位量の検出手段として、抵抗体と摺動子による可変抵抗器を用いる。本実施の形態の変位量検出装置は、変位量の検出手段以外については、実施の形態１の変位量検出装置と同じ構成であるため、以下では、共通する部分についての説明は省略する。
図９に示すように、スライダ２と連結されるレバー１４は、実施の形態１のレバー３（図２、図４等参照）と同様に、円盤形状の基部と、その基部から一方向に延在する長方形状の延在部と、を有する。図９に示すように、レバー１４の基部には、円盤形状の凸部１４ａが形成されている。この凸部１４ａの下面には、一対のボス１４ｄが形成されている。これらの点以外は、実施の形態１のレバー３と同様である。レバー１４に形成されたボス１４ｄには、図８に示す導電性のブラシ１０が取り付けられる。ブラシ１０は、レバー１４の回動に伴って、後述する回路基板１５上に形成された抵抗体膜１１上を回転方向に摺動する
回路基板１５には、図示しない回路パターンと、図１０に示す抵抗体膜１１のパターンとが形成されている。抵抗体膜１１のパターンは、図１０に示すように、円弧形状である。抵抗体膜１１のパターンは、抵抗体ペーストの印刷や導電性プラスチックの成形等により形成される。
スライダ２の直線方向の変位によりレバー１４が回転方向に変位すると、レバー１４の下面側に取り付けられたブラシ１０は、抵抗体膜１１上を回転方向に摺動しつつ変位する。これにより、レバー１４の変位量に応じて電気抵抗の値が変化する。この抵抗値の変化を電圧値の変化として検出することにより、変位量が検出される。
ブラシ１０は、例えば、バネ用金属材、または、バネ用金属材料と接点用金属材との複合体により、構成されている。
また、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、互いに異なる２つの連結部が形成される。すなわち、スライダ２に形成された突起部２ｂが、レバー１４に形成されたスリット１４ｂに嵌合する。これにより、スライダ２とレバー１４とを連結する第１の連結部が形成される。また、レバー１４に形成された係合部１４ｃが、スライダ２に形成された矩形形状の切り欠き部２ｃに嵌合する。これにより、スライダ２とレバー１４とを連結する第２の連結部が形成される。そのため、正規の連結部である第１の連結部に破損が発生した場合でも、第２の連結部が存在することになるため、変位量検出装置は、実用上問題とならないレベルの機能を維持することができる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る変位量検出装置について、図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の実施の形態３に係る変位検出装置の構成を示す分解斜視図である。
本発明の実施の形態３に係る変位量検出装置について、図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の実施の形態３に係る変位検出装置の構成を示す分解斜視図である。
本実施の形態の変位量検出装置は、実施の形態１の変位量検出装置と比べて、変位量を伝える手段であるレバー２における突出部の突出方向とその形状が異なっている。また、本実施の形態の変位量検出装置は、実施の形態１の変位量検出装置と比べて、本体１に形成される開口部の位置とその形状が異なっている。本実施の形態の変位量検出装置は、上述した点以外については、実施の形態１の変位量検出装置と同じ構成であるため、以下では、共通する部分についての説明は省略する。
図１１に示すよう、スライダ２には、スプリング８の一端が取り付けられる側面とは反対側の側面に、円柱状の突出部２ｅが形成されている。また、本体１に形成される開口部１６は、図１、図２に示した開口部１ａが形成された側面とは異なる側面に形成されている。開口部１６は、円柱形状の突出部２ｅの断面形状に対応する円形形状に形成されている。本体１外に突出した突出部２ｅがその突出方向と平行な方向に押圧されることにより、スライダ２は、圧縮バネ８が圧縮する方向に直線的に変位する。そして、スライダ２の変位がレバー３の回転方向に変位に変換されて、スライダ２の変位量、すなわち突出部２ｅの押し込み量に応じた出力値が出力される。
なお、本発明において、部材の種類、配置、個数等は、上述した実施の形態の説明に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
また、本発明の変位量検出装置は、各種電動工具のトリガースイッチ、医療用のフットスイッチ等の変位量の検出を必要とする各種機器の広く利用することができる。
２０１９年１１月２０日出願の特願２０１９－２０９５５５の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明は、変位量検出装置に好適である。
１ ケース
１ａ、１ｂ 開口部
２ スライダ
２ａ 突出部
２ｂ 突起部
２ｃ 切り欠き部
２ｄ バネ保持部
２ｅ 突出部
３ レバー
３ａ 凹部
３ｂ スリット
３ｃ 係合部
４ 磁石
５ 磁気センサ
６ 回路基板
７ ハーネス
８ 圧縮バネ
９ グリース
１０ ブラシ
１１ 抵抗体膜
１２ カバー
１３ 接着剤
１４ レバー
１４ａ 突出部
１４ｂ スリット
１４ｃ 係合部
１４ｄ ボス
１５ 回路基板
１６ 開口部
１００ 変位量検出装置
１ａ、１ｂ 開口部
２ スライダ
２ａ 突出部
２ｂ 突起部
２ｃ 切り欠き部
２ｄ バネ保持部
２ｅ 突出部
３ レバー
３ａ 凹部
３ｂ スリット
３ｃ 係合部
４ 磁石
５ 磁気センサ
６ 回路基板
７ ハーネス
８ 圧縮バネ
９ グリース
１０ ブラシ
１１ 抵抗体膜
１２ カバー
１３ 接着剤
１４ レバー
１４ａ 突出部
１４ｂ スリット
１４ｃ 係合部
１４ｄ ボス
１５ 回路基板
１６ 開口部
１００ 変位量検出装置
Claims (7)
- 直線方向に変位可能とされたスライダと、
前記スライダの直線方向の変位を回転方向の変位に変換するレバーと、
前記スライダと前記レバーとを連結する第１の連結部と、
前記レバーの回転方向の変位に応じた出力値を発生させる変位量検出部と、
前記第１の連結部に隣接して配置された冗長機能を持つ第２の連結部と、を有する、
変位量検出装置。 - 前記スライダには突出部が設けられており、前記突出部の突出する方向は前記スライダが変位する方向と直交する方向である、
請求項１に記載の変位量検出装置。 - 前記スライダには突出部が設けられており、前記突出部の突出する方向は前記スライダが変位する方向と平行な方向である、
請求項１に記載の変位量検出装置。 - 前記第１の連結部と前記第２の連結部とは、互いに異なる連結構造である、
請求項１に記載の変位量検出装置。 - 前記第２の連結部には、所定の隙間が形成されている
請求項１に記載の変位量検出装置。 - 前記変位量検出部は、磁気センサを有する、
請求項１に記載の変位量検出装置。 - 前記変位量検出部は、可変抵抗器からなる、
請求項１に記載の変位量検出装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019209555A JP7365868B2 (ja) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | 変位量検出装置 |
| JP2019-209555 | 2019-11-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2021100507A1 true WO2021100507A1 (ja) | 2021-05-27 |
Family
ID=75964895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2020/041658 WO2021100507A1 (ja) | 2019-11-20 | 2020-11-09 | 変位量検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7365868B2 (ja) |
| WO (1) | WO2021100507A1 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5686259A (en) * | 1979-12-17 | 1981-07-13 | Mitsumasa Sato | Reciprocating rotation apparatus |
| JP2014095462A (ja) * | 2012-11-12 | 2014-05-22 | Shimadzu Corp | 動力伝達機構及び操舵翼駆動装置 |
| JP2015061363A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | ナブテスコ株式会社 | 電動アクチュエータ |
| JP2016155483A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | アルプス電気株式会社 | 位置検出装置 |
-
2019
- 2019-11-20 JP JP2019209555A patent/JP7365868B2/ja active Active
-
2020
- 2020-11-09 WO PCT/JP2020/041658 patent/WO2021100507A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5686259A (en) * | 1979-12-17 | 1981-07-13 | Mitsumasa Sato | Reciprocating rotation apparatus |
| JP2014095462A (ja) * | 2012-11-12 | 2014-05-22 | Shimadzu Corp | 動力伝達機構及び操舵翼駆動装置 |
| JP2015061363A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | ナブテスコ株式会社 | 電動アクチュエータ |
| JP2016155483A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | アルプス電気株式会社 | 位置検出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021081325A (ja) | 2021-05-27 |
| JP7365868B2 (ja) | 2023-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6566619B2 (en) | Rocker switch with centering torsion spring | |
| JP4511479B2 (ja) | 複合操作スイッチ | |
| WO2021100507A1 (ja) | 変位量検出装置 | |
| JP3587693B2 (ja) | 回転型センサ | |
| WO2007119323A1 (ja) | 角度検出装置 | |
| US5634815A (en) | Battery receiving mechanism | |
| EP1583123B1 (en) | Safety switch assembly | |
| JP7147365B2 (ja) | フェーダー装置 | |
| JP2006214873A (ja) | 回転検出装置及び取付構造 | |
| JP5394361B2 (ja) | 車両用電動ロック装置 | |
| KR20070070089A (ko) | 회전형 전기 부품 | |
| JP2004362979A (ja) | スイッチ装置 | |
| JP2000155025A (ja) | 回転型センサ | |
| JP3713002B2 (ja) | プラグ可動式電源アダプタ | |
| JP2009009798A (ja) | 多方向入力装置 | |
| MXPA06010658A (es) | Mecanismo de indicacion. | |
| TWI636477B (zh) | 旋轉式電子零件 | |
| JP4084138B2 (ja) | 回転操作型電気部品 | |
| JP6284613B1 (ja) | 無接触式ポテンショメータ | |
| JP6395348B2 (ja) | 回転位置検出装置 | |
| JP5974955B2 (ja) | リニアアクチュエータ用センサ、リニアアクチュエータ、無段変速機及び自動二輪車 | |
| JPH0743977B2 (ja) | トリガースイッチ | |
| JP2000283749A (ja) | 回転検出装置及び回路基板 | |
| JPH0574271A (ja) | リミツトスイツチ | |
| JP2004281275A (ja) | ２方向操作スイッチ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20889777 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 20889777 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |