JP2960787B2 - ２次元変位検出器 - Google Patents
２次元変位検出器Info
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- dimensional displacement
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims description 34
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 25
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 8
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Mechanical Control Devices (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に制御機械の動作や
ＣＲＴ等の表示装置への多方向操作用の入力器として主
に使用される２次元変位検出器に関する。
ＣＲＴ等の表示装置への多方向操作用の入力器として主
に使用される２次元変位検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、制御機械の動作やＣＲＴ等の表示
装置への多方向操作用の入力器としてポテンショメータ
を２個用いたジョイスティックと呼ばれる２次元変位検
出器が使用されてきた。図７はジョイスティックの一例
を示す斜視図であり、ポテンショメータ３５は可動部３
１に固定され、レバー３０のＸ方向の動きに連動してそ
の入力軸が動くように結合されている。これによってポ
テンショメータ３５はレバー３０のＸ方向の動きをその
抵抗変化で示すことができる。
装置への多方向操作用の入力器としてポテンショメータ
を２個用いたジョイスティックと呼ばれる２次元変位検
出器が使用されてきた。図７はジョイスティックの一例
を示す斜視図であり、ポテンショメータ３５は可動部３
１に固定され、レバー３０のＸ方向の動きに連動してそ
の入力軸が動くように結合されている。これによってポ
テンショメータ３５はレバー３０のＸ方向の動きをその
抵抗変化で示すことができる。
【０００３】可動部３１は台３３に固定されている固定
部３２によってレバー３０のＹ方向の動きに連動して動
くように支持され、また、ポテンショメータ３４は固定
部３２に固定され、可動部３１の動きに連動してその入
力軸が動くように結合されている。これによってポテン
ショメータ３４はレバー３０のＹ方向の動きをその抵抗
変化で示すことができる。以上から、このジョイスティ
ックを用いてレバー３０の倒しかたで２つの変位を同時
に抵抗変化で示すことができ、方向など２つのパラメー
タの入力器として使用することができる。
部３２によってレバー３０のＹ方向の動きに連動して動
くように支持され、また、ポテンショメータ３４は固定
部３２に固定され、可動部３１の動きに連動してその入
力軸が動くように結合されている。これによってポテン
ショメータ３４はレバー３０のＹ方向の動きをその抵抗
変化で示すことができる。以上から、このジョイスティ
ックを用いてレバー３０の倒しかたで２つの変位を同時
に抵抗変化で示すことができ、方向など２つのパラメー
タの入力器として使用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したジョイスティ
ックに用いられているポテンショメータの内部には一般
に入力軸に連動して抵抗体と摺動する電極を備えてい
る。そのため、電極が摩耗し易く、２次元変位検出器と
しての寿命が短くなるという問題があった。
ックに用いられているポテンショメータの内部には一般
に入力軸に連動して抵抗体と摺動する電極を備えてい
る。そのため、電極が摩耗し易く、２次元変位検出器と
しての寿命が短くなるという問題があった。
【０００５】本発明は上述した事情から成されたもので
あり、本発明の目的は、長寿命な２次元変位検出器を提
供することにある。
あり、本発明の目的は、長寿命な２次元変位検出器を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、特に制御機械
の動作やＣＲＴ等の表示装置への多方向操作用の入力器
として主に使用される２次元変位検出器に関するもので
あり、本発明の上記目的は、同一平面上に４個の歯を持
った磁性体の板から成り、前記４個の歯のうち隣合う歯
の磁極が通電時に逆相の状態になるように前記４個の歯
全てに第１の巻線が巻装され、前記４個の歯のうち隣合
わない歯を組合わせて２組とし、各組の対向する歯の磁
極が通電時に逆相の状態になるように前記２組のそれぞ
れに第２の巻線及び第３の巻線が巻装されたステータ
と、前記４個の歯に囲まれた領域内を２自由度で移動可
能であって、前記４個の歯と対向する各部分が同一形状
である磁性体から成るスライダーとを具備することによ
って、また、上記構成に前記４個の歯から等距離上にあ
るジョイントを支点として、前記スライダーの中央部を
貫装するレバーを追加具備することによって、さらに上
記構成に前記第１の巻線に励磁信号を印加する励磁手段
と、前記励磁信号の印加中に前記第２及び第３の巻線か
ら出力される信号をそれぞれ数値化するアナログ／デジ
タル変換手段と、前記アナログ／デジタル変換手段によ
り数値化された２つの数値を前記スライダーの２方向の
変位量に変換する数値変換手段とを追加具備することに
よって達成される。
の動作やＣＲＴ等の表示装置への多方向操作用の入力器
として主に使用される２次元変位検出器に関するもので
あり、本発明の上記目的は、同一平面上に４個の歯を持
った磁性体の板から成り、前記４個の歯のうち隣合う歯
の磁極が通電時に逆相の状態になるように前記４個の歯
全てに第１の巻線が巻装され、前記４個の歯のうち隣合
わない歯を組合わせて２組とし、各組の対向する歯の磁
極が通電時に逆相の状態になるように前記２組のそれぞ
れに第２の巻線及び第３の巻線が巻装されたステータ
と、前記４個の歯に囲まれた領域内を２自由度で移動可
能であって、前記４個の歯と対向する各部分が同一形状
である磁性体から成るスライダーとを具備することによ
って、また、上記構成に前記４個の歯から等距離上にあ
るジョイントを支点として、前記スライダーの中央部を
貫装するレバーを追加具備することによって、さらに上
記構成に前記第１の巻線に励磁信号を印加する励磁手段
と、前記励磁信号の印加中に前記第２及び第３の巻線か
ら出力される信号をそれぞれ数値化するアナログ／デジ
タル変換手段と、前記アナログ／デジタル変換手段によ
り数値化された２つの数値を前記スライダーの２方向の
変位量に変換する数値変換手段とを追加具備することに
よって達成される。
【０００７】
【作用】本発明の２次元変位検出器は、変位の検出に磁
気の変化を利用しているため、検出部を非接触構造とし
て２次元変位検出器自体の長寿命化を図ることができ
る。
気の変化を利用しているため、検出部を非接触構造とし
て２次元変位検出器自体の長寿命化を図ることができ
る。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の２次元変位検出器の一例を示
す斜視図、図３はその平面図、図４はそのＩ−Ｉ断面図
である。
す斜視図、図３はその平面図、図４はそのＩ−Ｉ断面図
である。
【０００９】ステータ１６は硅素鋼板等の軟磁性体から
成り、４方向に同一平面上に設けられた４個の歯１２，
１３，１４，１５がケーシング２０に固定されている。
さらに、それぞれの歯１２，１３，１４，１５には、通
電時に図３の矢印で示すような４つのループの磁束を発
し、隣合う歯の磁極が逆相となるように巻線１がボビン
４，５，６，７を介して巻装されている。また、４個の
歯のうち隣合わない１２，１４の組及び１３，１５の組
には、上記磁束に対して起電圧を打ち消す方向に巻線２
及び３がボビン８，１０及び９，１１を介して巻装され
ている。つまり、巻線２及び３に通電した場合、対向す
る歯１２，１４及び１３，１５の磁極が逆相となるよう
に巻線２及び３が巻装されている。
成り、４方向に同一平面上に設けられた４個の歯１２，
１３，１４，１５がケーシング２０に固定されている。
さらに、それぞれの歯１２，１３，１４，１５には、通
電時に図３の矢印で示すような４つのループの磁束を発
し、隣合う歯の磁極が逆相となるように巻線１がボビン
４，５，６，７を介して巻装されている。また、４個の
歯のうち隣合わない１２，１４の組及び１３，１５の組
には、上記磁束に対して起電圧を打ち消す方向に巻線２
及び３がボビン８，１０及び９，１１を介して巻装され
ている。つまり、巻線２及び３に通電した場合、対向す
る歯１２，１４及び１３，１５の磁極が逆相となるよう
に巻線２及び３が巻装されている。
【００１０】スライダー１７は珪素鋼板等の軟磁性体か
ら成り、歯１２，１３，１４，１５と対向する各部分が
常に同一形状となる円形を成している。そして、ガイド
１９によってスライダー１７は常に水平に保つように支
持されており、また、スライダー１７の中央部には歯１
２，１３，１４，１５から等距離上にあるジョイント２
６を支点とするレバー１８が貫装されている。従って、
スライダー１７はレバー１８の倒された方向へ水平に動
くようになっており、スライダー１７はレバー１８の動
きに合わせてＸ方向とＹ方向へ２自由度で動くようにな
っている。
ら成り、歯１２，１３，１４，１５と対向する各部分が
常に同一形状となる円形を成している。そして、ガイド
１９によってスライダー１７は常に水平に保つように支
持されており、また、スライダー１７の中央部には歯１
２，１３，１４，１５から等距離上にあるジョイント２
６を支点とするレバー１８が貫装されている。従って、
スライダー１７はレバー１８の倒された方向へ水平に動
くようになっており、スライダー１７はレバー１８の動
きに合わせてＸ方向とＹ方向へ２自由度で動くようにな
っている。
【００１１】図２は上述した本発明の２次元変位検出器
を用いた検出装置の一例を示すブロック図であり、マイ
クロコンピュータ４０は一定周期のタイミング、もしく
は外部からのシリアル通信によるデータ要求コマンドＳ
ＣＯＭをシリアルコミニュケーションインターフェース
４４を経て受けたタイミングで、励磁回路４１へ励磁指
令信号ＰＯを出力する。励磁回路４１は励磁指令信号Ｐ
Ｏを受けるとステータ１６の歯１２，１３，１４，１５
に巻かれた巻線１を方形波状のパルス信号Ｐ１で励磁す
る。このとき４個の歯から等距離にある位置を直交座標
ＸＹの原点とし、スライダー１７の中心の位置を直交座
標ＸＹの座標（ＸＣ，ＹＣ）で示すと、巻き線２及び３
から出力される起電圧信号Ｐ２及びＰ３は、歯１２，１
３，１４，１５とスライダー１７の間のエアーギャップ
の違いによる磁気抵抗の違いから、ほぼ巻線１を励磁し
た信号Ｐ１をＸＣとＹＣで振幅変調した信号となる。
を用いた検出装置の一例を示すブロック図であり、マイ
クロコンピュータ４０は一定周期のタイミング、もしく
は外部からのシリアル通信によるデータ要求コマンドＳ
ＣＯＭをシリアルコミニュケーションインターフェース
４４を経て受けたタイミングで、励磁回路４１へ励磁指
令信号ＰＯを出力する。励磁回路４１は励磁指令信号Ｐ
Ｏを受けるとステータ１６の歯１２，１３，１４，１５
に巻かれた巻線１を方形波状のパルス信号Ｐ１で励磁す
る。このとき４個の歯から等距離にある位置を直交座標
ＸＹの原点とし、スライダー１７の中心の位置を直交座
標ＸＹの座標（ＸＣ，ＹＣ）で示すと、巻き線２及び３
から出力される起電圧信号Ｐ２及びＰ３は、歯１２，１
３，１４，１５とスライダー１７の間のエアーギャップ
の違いによる磁気抵抗の違いから、ほぼ巻線１を励磁し
た信号Ｐ１をＸＣとＹＣで振幅変調した信号となる。
【００１２】巻線２及び３から出力された起電圧信号Ｐ
２及びＰ３は、それぞれＡ／Ｄ変換器４２及び４３で数
値信号ＤＸ及びＤＹに数値化され、マイクロコンピュー
タ４０へ出力される。マイクロコンピュータ４０は数値
信号ＤＸ及びＤＹに含まれる検出誤差等を補正した後、
単位変換や座標変換等を行ってスライダー１７の変位を
示す２つの数値信号Ｄ１及びＤ２としてシリアルコミニ
ュケーションインターフェース４４へ出力する。シリア
ルコミニュケーションインターフェース４４はこのスラ
イダー１７の変位を示す２つの数値信号Ｄ１及びＤ２を
シリアル化した数値信号ＳＤ１及びＳＤ２として外部へ
出力するようになっている。
２及びＰ３は、それぞれＡ／Ｄ変換器４２及び４３で数
値信号ＤＸ及びＤＹに数値化され、マイクロコンピュー
タ４０へ出力される。マイクロコンピュータ４０は数値
信号ＤＸ及びＤＹに含まれる検出誤差等を補正した後、
単位変換や座標変換等を行ってスライダー１７の変位を
示す２つの数値信号Ｄ１及びＤ２としてシリアルコミニ
ュケーションインターフェース４４へ出力する。シリア
ルコミニュケーションインターフェース４４はこのスラ
イダー１７の変位を示す２つの数値信号Ｄ１及びＤ２を
シリアル化した数値信号ＳＤ１及びＳＤ２として外部へ
出力するようになっている。
【００１３】図５は本発明の２次元変位検出器の別の一
例を示す平面図、図６はそのＩ−Ｉ断面図であり、図３
及び図４と同一構成箇所は同一符号を付してその説明を
省略する。
例を示す平面図、図６はそのＩ−Ｉ断面図であり、図３
及び図４と同一構成箇所は同一符号を付してその説明を
省略する。
【００１４】ステータ２４は硅素鋼板等の軟磁性体から
成り、４方に同一平面上に設けられた４個の歯１２，１
３，１４，１５がケーシング２３に固定されている。さ
らに、それぞれの歯１２，１３，１４，１５には、巻線
１がボビン４，５，６，７を介して図１の２次元変位検
出器と同様に巻装されている。また、４個の歯のうち隣
合わない１２，１４の組及び１３，１５の組には、巻線
２及び３がボビン８，１０及び９，１１を介して図１の
２次元変位検出器と同様に巻装されている。
成り、４方に同一平面上に設けられた４個の歯１２，１
３，１４，１５がケーシング２３に固定されている。さ
らに、それぞれの歯１２，１３，１４，１５には、巻線
１がボビン４，５，６，７を介して図１の２次元変位検
出器と同様に巻装されている。また、４個の歯のうち隣
合わない１２，１４の組及び１３，１５の組には、巻線
２及び３がボビン８，１０及び９，１１を介して図１の
２次元変位検出器と同様に巻装されている。
【００１５】スライダー２５は珪素鋼板等の軟磁性体か
ら成り、歯１２，１３，１４，１５と対向する各部分が
常に同一形状となる正方形を成している。そして、スラ
イダー２５の中央部には歯１２，１３，１４，１５から
等距離上にあるユニバーサルジョイント２２を支点とす
るレバー２１が貫装され結合されている。従って、スラ
イダー２５はレバー２１の倒された方向へ常に歯１２，
１３，１４，１５と対面する面のＸＹ平面内の向きが変
化せず動くようになっており、スライダー２５はレバー
２１の動きに合わせてほぼＸ方向とＹ方向へ２自由度で
動くようになっている。
ら成り、歯１２，１３，１４，１５と対向する各部分が
常に同一形状となる正方形を成している。そして、スラ
イダー２５の中央部には歯１２，１３，１４，１５から
等距離上にあるユニバーサルジョイント２２を支点とす
るレバー２１が貫装され結合されている。従って、スラ
イダー２５はレバー２１の倒された方向へ常に歯１２，
１３，１４，１５と対面する面のＸＹ平面内の向きが変
化せず動くようになっており、スライダー２５はレバー
２１の動きに合わせてほぼＸ方向とＹ方向へ２自由度で
動くようになっている。
【００１６】このような２次元変位検出器においても４
個の歯から等距離にある位置を直交座標ＸＹの原点と
し、スライダー２５の中心の位置を直交座標ＸＹの座標
（ＸＣ，ＹＣ）で示すと、巻線１を励磁したときに巻線
２及び３から出力される２つの起電圧信号は、歯１２，
１３，１４，１５とスライダー２５の間のエアーギャッ
プの違いよる磁気抵抗の違いから、ほぼ巻線１を励磁し
た信号をＸＣとＹＣで振幅変調した信号となる。従っ
て、図２に示した検出装置などと接続すればスライダー
２５の変位を数値化して検出することができる。
個の歯から等距離にある位置を直交座標ＸＹの原点と
し、スライダー２５の中心の位置を直交座標ＸＹの座標
（ＸＣ，ＹＣ）で示すと、巻線１を励磁したときに巻線
２及び３から出力される２つの起電圧信号は、歯１２，
１３，１４，１５とスライダー２５の間のエアーギャッ
プの違いよる磁気抵抗の違いから、ほぼ巻線１を励磁し
た信号をＸＣとＹＣで振幅変調した信号となる。従っ
て、図２に示した検出装置などと接続すればスライダー
２５の変位を数値化して検出することができる。
【００１７】なお、ステータの４個の歯を外側に向け、
スライダーがステータを取り囲むような構造でも本発明
を実現できる。また、検出装置による巻線の励磁もパル
スだけでなく、正弦波等の交流でも行なうことができ
る。
スライダーがステータを取り囲むような構造でも本発明
を実現できる。また、検出装置による巻線の励磁もパル
スだけでなく、正弦波等の交流でも行なうことができ
る。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明の２次元変位検出器
によれば、従来のジョイスティックのような検出部の接
触部分、即ち摩擦部分を無くすることができるので、長
寿命で耐環境性に優れ、高い検出信頼性を維持すること
ができる。また、構造も簡単なためローコスト化するこ
とができる。さらに、４個の歯が同一平面上にあるの
で、スライダーを介する各歯との間で短い磁気ループが
形成され、磁気抵抗の減少により効率のよい変位検出が
可能となる。 また、４個の歯はステータと共に硅素鋼板
等の軟磁性体の板から打ち抜き加工等で精度よく形成さ
れ、かつ配置され、製造も容易である。
によれば、従来のジョイスティックのような検出部の接
触部分、即ち摩擦部分を無くすることができるので、長
寿命で耐環境性に優れ、高い検出信頼性を維持すること
ができる。また、構造も簡単なためローコスト化するこ
とができる。さらに、４個の歯が同一平面上にあるの
で、スライダーを介する各歯との間で短い磁気ループが
形成され、磁気抵抗の減少により効率のよい変位検出が
可能となる。 また、４個の歯はステータと共に硅素鋼板
等の軟磁性体の板から打ち抜き加工等で精度よく形成さ
れ、かつ配置され、製造も容易である。
【図１】本発明の２次元変位検出器の一例を示す斜視図
である。
である。
【図２】図１に示す２次元変位検出器を用いた検出装置
の一例を示すブロック図である。
の一例を示すブロック図である。
【図３】図１に示す２次元変位検出器の平面図である。
【図４】図３に示す２次元変位検出器のＩ−Ｉ断面図で
ある。
ある。
【図５】本発明の２次元変位検出器の別の一例を示す平
面図である。
面図である。
【図６】図５に示す２次元変位検出器のＩ−Ｉ断面図で
ある。
ある。
【図７】従来の２次元変位検出器であるジョイスティッ
クの一例を示す斜視図である。
クの一例を示す斜視図である。
１ 巻線 ２ 巻線 ３ 巻線 １２ 歯 １３ 歯 １４ 歯 １５ 歯 １６ ステータ １７ スライダー ２４ ステータ ２５ スライダー ４０ マイクロコンピュータ ４１ 励磁回路 ４２ Ａ／Ｄ変換器 ４３ Ａ／Ｄ変換器 ４４ シリアルコミニュケーションインターフェース
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G06F 3/033 G01B 7/00 G05G 9/047
Claims (4)
- 【請求項１】 同一平面上に４個の歯を持った磁性体の
板から成り、前記４個のうち隣合う歯の磁極が通電時に
逆相の状態になるように前記４個の歯全てに第１の巻線
が巻装され、前記４個の歯のうち隣合わない歯を組合わ
せて２組とし、各組の対向する歯の磁極が通電時に逆相
の状態になるように前記２組のそれぞれに第２の巻線及
び第３の巻線が巻装されたステータと、前記４個の歯に
囲まれた領域内を２自由度で移動可能であって、前記４
個の歯と対向する各部分が同一形状である磁性体から成
るスライダーとを備えたことを特徴とする２次元変位検
出器。 - 【請求項２】 前記スライダーの形状が円である請求項
１に記載の２次元変位検出器。 - 【請求項３】 前記４個の歯から等距離上にあるジョイ
ントを支点とするレバーが、前記スライダーの中央部に
貫装されている請求項１に記載の２次元変位検出器。 - 【請求項４】 前記第１の巻線に励磁信号を印加する励
磁手段と、前記励磁信号の印加中に前記第２及び第３の
巻線から出力される信号をそれぞれ数値化するアナログ
／デジタル変換手段と、前記アナログ／デジタル変換手
段により数値化された２つの数値を前記スライダーの２
方向の変位量に変換する数値変換手段とを備えた請求項
１に記載の２次元変位検出器を用いた検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3031603A JP2960787B2 (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | ２次元変位検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3031603A JP2960787B2 (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | ２次元変位検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04245521A JPH04245521A (ja) | 1992-09-02 |
| JP2960787B2 true JP2960787B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=12335779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3031603A Expired - Lifetime JP2960787B2 (ja) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | ２次元変位検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2960787B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07160413A (ja) * | 1993-12-09 | 1995-06-23 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd | ジョイスティック型操作レバー装置 |
| GB2416826A (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-08 | P G Drives Technology Ltd | Control input device with two magnetic sensors for fail-safe sensing |
| JP4800762B2 (ja) * | 2005-09-07 | 2011-10-26 | 株式会社東海理化電機製作所 | シフトセレクタ |
| JP5427057B2 (ja) * | 2010-02-09 | 2014-02-26 | パナソニック株式会社 | センサ装置と検出対象物との連結構造 |
-
1991
- 1991-01-31 JP JP3031603A patent/JP2960787B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04245521A (ja) | 1992-09-02 |
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