JPH0592750U - オープンループ制御の指示計器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 指示誤差の累積を防止して指示精度を向上さ
せたオープンループ制御の指示計器の提供を目的とす
る。 【構成】 指針軸１７の中央部のギヤ１９に導電性突起
５を固着し、ケース１２側にも導電性突起６を設ける。
モータ制御回路５０によって、計器の作動停止が検出さ
れたときモータ駆動回路３０を介してモータを回動さ
せ、指針１８を零点位置に戻す。突起５，６及び指針軸
１７、スプリング１０等からなる零点位置センサ４によ
り、指針１８が零点位置に戻り突起６，５が当接して、
突起６とスプリング１０間が短絡するとモータ制御回路
５０はモータ１３を停止させる。また、モータ１３の起
動時に、モータ駆動回路３０が指針１８が零点位置にな
いことを零点位置センサ４の信号により検出したときは
モータ１３を回動させて指針１８を零点位置に戻す。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、オープンループ制御の指示計器に係り、詳しくは指針の帰零をモー タ自身でおこなうようにしたオープンループ制御の指示計器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、オープンループ制御の指示計器として、指針の駆動源にパルスモー タ（ステッピングモータ）を使用したものがある。近年のディジタル技術の発達 に伴い、各種の制御機器がディジタル化されてきており、サーボ系もディジタル 化されてその操作機器として使用されるのがパルスモータである。パルスモータ はパルス信号で駆動され、パルスモータの動作原理上、パルス数に応じた回転角 が得られるため、必ずしもフィードバック制御を設けなくても充分な精度が得ら れるので回路構成が簡単なオープンループ制御がおこなわれることが多い。

【０００３】 図４には、従来のオープンループ制御の指示計器の一例が示されており、該指 示計器はムーブメント１１と電気回路３０，４０等とで構成されている。該ムー ブメント１１はケース１２を有しており、該ケース１２の中にパルスモータ１３ が収納されていて、該パルスモータ１３の回動軸１５にはギヤ１６が嵌合されて いる。また、該ケース１２内には該ケース１２の前後面から両端を外部に突出し た状態で指針軸１７が軸支されており、指針軸１７の中央部にはギヤ１９が嵌合 固定されているとともに、ケース１２の前面から突出した指針軸１７の前端部に は指針１８が取り付けられている。また、ケース１２の後面から突出した指針軸 １７の後端部には指針１８を帰零させるための渦巻状のリターンスプリング２０ の一端が取り付けられていて、該リターンスプリング２０の他端はケース１２に 固定されている。

【０００４】 また更に、ケース１２内には該ケース１２に対して回動自在に軸２１が軸支さ れており、該軸２１には大小からなるギヤ２２、２３が嵌合固定されている。大 ギヤ２２は前記パルスモータ１３の回動軸１５に嵌合されたギヤ１６と噛み合わ されており、小ギヤ２３は前記指針軸１７の中央部に嵌合固定されたギヤ１９と 噛み合わされている。また、該ギヤ１９の周辺部には下方に向けて突起２５が固 着されており、ケース１２側にも上方に向けて突起２６が設けられている。

【０００５】 この構成で、指針１８の指示角度に対応する指示指令がモータ制御回路４０に 入力すると、モータ制御回路４０は、その時点で指針１８が指示している表示角 度と、入力された指令角度との差を求め、指針１８を指令角度まで動かすのに必 要なパルス数と回動方向とを算出し、このパルス数と回動方向とからなる入力パ ルス信号をモータ駆動回路３０へ供給する。モータ駆動回路３０は供給された入 力パルス数および回動方向にしたがってパルスモータ１３を駆動し、パルスモー タ１３の回動軸１５の動きはギヤ１６からギヤ２２、２３を介してギヤ１９に伝 達される。該ギヤ１９の回動に伴い、該ギヤ１９と一体になっている指針軸１７ に取り付けられた指針１８は指令角度まで回動する。その後、入力パルスがない とその位置でモータ１３の回動軸１５はホールドされる。

【０００６】 この状態で計器の作動が停止したとき、すなわち電源がＯＦＦされた場合、モ ータ１３のホールドが解除されるので、リターンスプリング２０の作用により指 針軸１７は元の零点へと回動していく。このとき、指針軸１７に嵌合固定されて いるギヤ１９に固着された突起２５とケース１２に設けられている突起２６とが 当接すると指針軸１７の回動は停止し、指針１８は目盛の零点を指示する。すな わち、これらの突起２５、２６はストッパの役割を果たしている。そして、新に モータ１３にパルス信号が入力すると、指針１８はそのパルス数に応じた位置ま で再び回動する。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上述のような構成で、指針軸とモータ間の摩擦が増大したり、ある いは何らかの原因でひっかかりが生じると、脱調が発生して、例えば速度計等で 車両の運転終了時に実際の速度が０となっているのに指針は不正確な数字を示し ている場合がある。この状態で、電源をオフしても、リターンスプリングの付勢 力では指針を零点位置まで復帰させることができないことがある。指針が零点位 置に復帰していない状態で、新に入力パルス信号がモータに加わると、オープン ループ制御のため、その位置を原点としてモータが作動してしまい指示誤差が生 じるという問題がある。また、このような指示計器で使用されるリターンスプリ ングは、ギヤを介してモータを逆転させる必要があるため、かなり強力なトルク を必要とし、大型となるためムーブメントの小型化が難しいという問題がある。

【０００８】 本考案は、指示誤差の累積を防止して指示精度を向上させたオープンループ制 御の指示計器の提供を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案に係るオープンループ制御の指示計器は、入力値に応じた位置まで軸が 回動するモータと、該軸の回動動作に連動する指針と、前記モータを駆動するモ ータ駆動回路と、入力信号に基づき前記モータ駆動回路に制御信号を送るモータ 制御回路とを備えたオープンループ制御の指示計器であって、計器の作動終了時 に前記モータ制御回路によりモータ駆動回路を介して前記モータを回動し、指針 を零点位置に戻すように構成するとともに、零点位置センサを配置して、指針が 零点位置に戻るとこれを検出してモータを停止させるようにしたことを特徴とし ている。

【００１０】 また、本考案に係るオープンループ制御の指示計器は、上述構成に加えてモー タ起動時に、前記零点位置センサの検出信号により指針が零点位置にないとき、 前記モータ制御回路によりモータ駆動回路を介してモータを回動し、指針を零点 位置に戻すように構成したことを特徴としている。

【００１１】

【作用】

上述構成に基づき、モータ駆動回路からモータにパルス信号が入力すると、入 力パルス信号の数に応じてモータの軸が所定角回動し、この動きに連動して指針 は入力パルス信号の数に応じた目盛等を指示する。この状態から、計器の作動終 了すると、すなわち電源がオフされると、モータ制御回路はモータ駆動回路を介 してモータを回動し、指針を零点位置に戻す。指針が零点位置までくると、零点 位置センサがこの状態を検出してモータを停止させるための信号をモータ制御回 路に送りモータは停止する。

【００１２】 モータが停止していた状態で、新にモータ制御回路に入力信号が入ると、該モ ータ制御回路は零点位置センサの信号に基づき指針が現在零点位置に有るか無い かを判断して、指針が零点位置にないときはモータ駆動回路に信号を送りモータ を回動させて指針を零点位置に戻す。これは、上述したように計器の作動終了時 に強制的にモータを回動させて指針を零点位置に戻すようになっているが、なん らかの理由で指針が動いてしまったりした場合に生じるオープンループ制御の指 示計器の指示誤差の累積を防止するためである。

【００１３】

【実施例】

以下、図面に基づき本考案の実施例について説明する。なお、従来の技術のと ころで説明したものと同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００１４】 図１には、本考案に係るオープンループ制御の指示計器１の一実施例が示され ている。図４に示した従来のものと異なるところは、ムーブメント１１のケース １２側に設けられた従来の突起２６が導電性突起６に変わり、指針軸１７に嵌合 固定されているギヤ１９に固着された突起２５も導電性突起５となっているとと もに、リターンスプリング２０は導電性機能があればよいのでリターン力の非常 に小さいリターンスプリング１０を用いた点にある。これらの突起５、６とギヤ １９と指針軸１７およびリターンスプリング１０によって零点位置センサ４が構 成されており、突起５と突起６とが接触すると突起６とリターンスプリング１０ とが短絡された状態になる。

【００１５】 また、電気回路については、図４で示した従来のモータ制御回路４０の代わり に、従来の機能に加えて新に以下に示す機能をも有するモータ制御回路５０を用 いた点にある。すなわち、計器の作動終了時（電源ＯＦＦ時）に前記モータ制御 回路５０によりモータ駆動回路３０を介して前記モータ１３を回動し、指針１８ を零点位置に戻すように構成するとともに、前記零点位置センサ４によって指針 １８が零点位置に戻ったことが検出されると、その信号を受けてモータ１３を停 止させるようにした点と、更にモータ１３の起動時に、前記零点位置センサ４の 検出信号により指針１８が零点位置にないとき、前記モータ制御回路５０により モータ駆動回路３０を介してモータ１３を回動し、指針１８を零点位置に戻すよ うにした点にある。

【００１６】 図２には、本実施例における電源回路の構成が示されている。図において、Ｉ ＧＮスイッチをＯＮすると、すなわちモータ１３を起動すると、ダイオードＤ₁ ，Ｄ₃ を介してモータ制御回路５０にバッテリ電圧Ｖが印加され、モータ制御回 路５０はトランジスタＴｒをＯＮにしてＤ₂ を介して各回路にバッテリ電圧Ｖを 供給する。このとき、零点位置センサ４がＯＮ状態にないと、モータ制御回路５ ０はモータ駆動回路３０を介してモータ１３を回動し、指針１８を零点位置に戻 す。

【００１７】 次に、指示指令の入力信号がモータ制御回路５０に入ると、モータ駆動回路３ ０を介してモータ１３にパルス信号が入力し、入力パルス信号の数に応じてモー タ１３の回動軸１５が所定角回動し、この動きに連動して指針１８は入力パルス 信号の数に応じた目盛等を指示する。

【００１８】 この状態から、計器の作動終了すると、すなわちＩＧＮスイッチがオフされる と、モータ制御回路５０はダイオードＤ₃ を介してＩＧＮスイッチがＯＦＦであ ることを確認するが、トランジスタＴｒおよびダイオードＤ₂ を介してモータ制 御回路５０自身を含む各回路に電源を供給し続ける。このとき、モータ制御回路 ５０はモータ駆動回路３０を介してモータ１３を回動し、指針１８を零点位置に 戻す。そして、零点位置センサ４がＯＮとなって指針１８が零点位置に戻ったこ とをモータ制御回路５０が検出したら、該モータ制御回路５０はトランジスタＴ ｒをＯＦＦにしてモータ制御回路５０を含む各回路への電源供給をＯＦＦとする 。

【００１９】 このように、指針１８の零点復帰をモータ１３でおこなうようにしたので、従 来のリターンスプリングによる復帰力に比して格段にトルクが大となるため、確 実な零点復帰が可能となる。したがって、ムーブメント１１駆動終了時および起 動時に指針１８を確実に零点に合わせることができ、零点ずれによる指示誤差が 発生しない。

【００２０】 次に、上述の電気回路はそのまま用いてムーブメント１１のみを薄型化したも のについて説明する。該ムーブメント１１は、図３に示すように、上述した例と 同様にパルスモータ１３を有しており、該モータ１３の回動軸１５にウォームギ ヤ２７が取り付けられている。また、指針軸１７にはウォームホイールギヤ２９ が取り付けられており、該ウォームホイールギヤ２９とウォームギヤ２７とが噛 み合わされている。なお、導電性突起５，６、リターンスプリング１０等につい ては上述実施例と同様であるので省略する。このように構成すると、モータ１３ が横置きとなり、更に指針の分解能から必要な減速比を１段のギヤ構成で実現可 能となってムーブメント１１の薄型化が図れる。

【００２１】 この構成の場合は、ギヤの特性上、指針の付いたウォームホイールギヤ２９か らリターンスプリング等の力で指針を零点に戻すことはできないので、本実施例 のようにモータによって指針を零点位置に戻すようにした場合のみこのような薄 型な構成が可能となる。なお、上述実施例では動力源としてパルスモータを用い たが、オープンループ制御できるものであれば、他のモータ、例えば直流サーボ モータ等を用いることもできる。

【００２２】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によると、オープンループ制御の指示計器の指示 誤差の累積が防止できるため指示精度の向上が図れるととともに、ムーブメント を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案実施例のオープンループ制御の指示計器
を示す図である。

【図２】本考案実施例のオープンループ制御の指示計器
に用いる電源回路を示す図である。

【図３】図１で示した指示計器のムーブメントの構成を
変更した実施例である。

【図４】従来のオープンループ制御の指示計器のムーブ
メント部分を示す図である。

【符号の説明】

１ オープンループ制御の指示計器 ４ 零点位置センサ １１ ムーブメント １３ パルスモータ １８ 指針 ３０ モータ駆動回路 ５０ モータ制御回路

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力値に応じた位置まで軸が回動するモ
   ータと、該軸の回動動作に連動する指針と、前記モータ
   を駆動するモータ駆動回路と、入力信号に基づき前記モ
   ータ駆動回路に制御信号を送るモータ制御回路とを備え
   たオープンループ制御の指示計器であって、 計器の作動終了時に前記モータ制御回路によりモータ駆
   動回路を介して前記モータを回動し、指針を零点位置に
   戻すように構成するとともに、零点位置センサを配置し
   て、指針が零点位置に戻るとこれを検出してモータを停
   止させるようにしたことを特徴とするオープンループ制
   御の指示計器。
2. 【請求項２】 入力値に応じた位置まで軸が回動するモ
   ータと、該軸の回動動作に連動する指針と、前記モータ
   を駆動するモータ駆動回路と、入力信号に基づき前記モ
   ータ駆動回路に制御信号を送る制御回路とを備えたオー
   プンループ制御の指示計器であって、 計器の作動終了時に前記モータ制御回路によりモータ駆
   動回路を介して前記モータを回動し、指針を零点位置に
   戻すように構成し、かつ零点位置センサを配置して、指
   針が零点位置に戻るとこれを検出してモータを停止させ
   るように構成するとともに、モータ起動時に、前記零点
   位置センサの検出信号により指針が零点位置にないと
   き、前記モータ制御回路によりモータ駆動回路を介して
   モータを回動し、指針を零点位置に戻すように構成した
   ことを特徴とするオープンループ制御の指示計器。