JP4454710B2

JP4454710B2 - 位置検出装置付き回転装置およびこれを用いた電子機器

Info

Publication number: JP4454710B2
Application number: JP00137599A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　誠; 政雄春日; 朗弘飯野
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1999-01-06
Filing date: 1999-01-06
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2019-01-06
Also published as: JP2000199718A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体を薄型化できるような位置検出装置付き回転装置およびこれを用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の超音波モータを用いた回転装置を示す概念説明図である。この回転装置５は、駆動部１０と、超音波モータ２０と、位置検出部３１と、出力表示部４０とから構成されている。駆動部１０は、ある物理パラメータ（例えば、車の走行速度）の変化量を表す変化量信号と位置検出部３１からの位置信号とを受け取り、これらの信号に基づく駆動信号を超音波モータ２０に供給する。
【０００３】
超音波モータ２０は、圧電体を有するステータとなる振動体２１と、ロータとなる移動体２２と、これら振動体２１および移動体２２を押え付ける加圧部２３と、軸２４とから構成されている。この超音波モータ２０では、駆動部１０から受け取った駆動信号に基づいて振動体２１が振動し、その振動が摩擦によって回転運動に変換され、移動体２２を回転させる。なお、超音波モータの原理は公知であるので、説明を省略する。
【０００４】
出力表示部４０は、超音波モータ２０の軸２４に固定されており、前記軸２４の回転に伴い、回転する。位置検出部３１は、出力表示部４０の現在の位置を検出してその位置に応じた位置信号を駆動部１０に供給する。駆動部１０は、この位置信号に基づいて出力表示部４０の現在の位置を特定し、その位置を考慮した駆動信号を超音波モータ２０に供給する。
【０００５】
図１０は、回転装置５を車の走行速度メータに利用した場合を示す断面図である。このようなメータの他の従来例として、例えば特開昭６３−３００９９５号に開示のものが知られている。このメータ５００では、ステータ５９１上には出力取り出し用の突起５９２が設けられており、この突起５９２に接触するようにロータ５９３が配置されている。ロータ５９３の上方には、位置検出センサ５９４が設けられている。ロータ５９３の中心には、軸５９５が設けられており、その先端には、指示針５９６が取り付けられている。同図において、ステータ５９１と突起５９２は、図９に示す振動体２１と、ロータ５９３は、図９に示す移動体２２と、位置検出センサ５９４は、図９に示す位置検出部３１と、指示針５９６は、図９に示す出力表示部４０に対応する。
【０００６】
位置検出センサ５９４は、指示針５９６の現在の位置を検出してその位置に応じた位置信号を駆動回路（図示省略）に出力する。駆動回路は、車の走行速度に応じた変化量信号と位置検出センサ５９４からの位置信号に基づく駆動信号をステータ５９１に供給する。この駆動信号に基づいてステータ５９１が振動し、突起５９２との摩擦によってロータ５９４が回転する。これにより、指示針５９６は車の走行速度を表す位置まで回転する。なお、図１０では指標板を省略している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来は、出力表示部４０（または指示針５９６）と位置検出部３１（または位置検出センサ９４）とを重ねて配置している。しかしながら、出力表示部４０と位置検出部３１とを重ねて配置すると、当該位置検出部３１を配置する空間を確保する必要が生じるから、回転装置５全体が厚くなってしまうという問題点があった。また、回転装置５が厚いと、その回転装置５を用いた電子機器自体が厚くなってしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、全体を薄型化できるような位置検出装置付き回転装置およびこれを用いた電子機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決しようとするための手段】
以上の目的を達成するために、請求項１に係る位置検出装置付き回転装置は、軸の周りを回転することで所定の値を表示するか又は出力する出力表示手段と、その出力表示手段を回転駆動させる駆動手段と、前記出力表示手段の位置を検出してその位置に応じた位置検出信号を出力する位置検出手段とを有する位置検出装置付き回転装置において、前記出力表示手段と連動して回転する連動回転手段を設けると共に前記駆動手段または出力表示手段と重ならない位置に前記位置検出手段を配置し、当該位置検出手段により前記連動回転手段の位置を検出するようにしたものである。
【００１０】
位置検出手段を駆動手段または出力表示手段と重ならない位置、例えば出力表示手段と並べて配置するようにすれば、装置全体を薄くできる。連動回転手段は、出力表示手段に設けられており、具体例としては、出力表示手段たる指示針に回転スリット板を取り付けた構成を挙げることができる。この連動回転手段の位置を検出すれば、出力表示手段の回転位置を検出できる。
【００１１】
つぎに、請求項２に係る位置検出装置付き回転装置は、軸の周りを回転することで所定の値を表示するか又は出力する出力表示手段と、その出力表示手段を回転駆動させる駆動手段と、前記出力表示手段の位置を検出してその位置に応じた位置検出信号を出力する位置検出手段と、所定の変化量に応じた信号を受け取ってその信号と前記位置信号とに基づく駆動信号により前記駆動手段の回転制御を行う駆動信号供給手段とを有する位置検出装置付き回転装置において、前記出力表示手段と連動して回転する連動回転手段を設け、前記位置検出手段を、前記軸を中心とした出力表示手段の反対側であって前記駆動手段または出力表示手段と重ならないように配置し、前記位置検出手段により前記連動回転手段の位置を検出し、その位置に応じた位置信号を前記駆動信号供給手段に供給するものである。
【００１２】
すなわち、この位置検出装置付き回転装置では、駆動手段または出力表示手段と位置検出手段とが重ならないように配置している。このため、位置検出手段を配置する空間を確保する必要がなくなるから、回転装置全体を薄くすることができる。
【００１３】
つぎに、請求項３に係る位置検出装置付き回転装置は、上記位置検出装置付き回転装置において、前記出力表示手段と前記連動回転手段とが略平面的に一体化されているものである。
【００１４】
このように、出力表示手段と連動回転手段を略平面的に一体化すれば、回転装置全体をさらに薄くすることができる。また、部品点数を少なくできるから、構造簡単になる。
【００１５】
つぎに、請求項４に係る位置検出装置付き回転装置は、上記位置検出装置付き回転装置において、前記位置検出手段は、光、磁気または機械的接点を利用して前記連動回転手段の位置を検出するものである。
【００１６】
連動回転手段の位置を検出するために光、磁気または機械的接点を利用することにより、連動回転手段の位置を正確かつ容易に検出することができる。
【００１７】
つぎに、請求項５に係る位置検出装置付き回転装置は、ロータとステータとを有する回転手段と、ロータ軸に設けた指示針と、ロータ軸に対して指示針の反対側端に設けられ当該指示針と連動して回転する回転スリット板と、この回転スリット板の回転位置を検出する位置検出手段と、を設けたものである。
【００１８】
指示針の反対側端に回転スリット板を設け、この回転スリット板の回転位置を位置検出手段により検出するようにしたので、位置検出手段を回転手段に重ねて配置する必要がなくなる。
【００１９】
つぎに、請求項６に係る位置検出装置付き回転装置は、一面に出力取り出し用の突起を設け、他面に圧電体を展着すると共に当該圧電体に分極処理を施した駆動部と、前記突起に接触するように配置された移動体と、移動体に設けた指示針と、回転中心に対して指示針の反対側端に設けられ当該指示針と連動して回転する回転スリット板と、この回転スリット板の回転位置を検出する位置検出手段と、を設けたものである。
【００２０】
指示針の反対側端に回転スリット板を設け、この回転スリット板の回転位置を位置検出手段により検出するようにしたので、位置検出手段を回転手段に重ねて配置する必要がなくなる。また、回転手段として駆動体と移動体からなる超音波モータを用いたので、装置を薄型化することができる。
【００２１】
つぎに、請求項７に係る電子機器は、請求項１乃至６の何れかに記載の位置検出装置付き回転装置と、当該位置検出装置付き回転装置の位置検出手段からの位置信号を取得し、位置検出装置付き回転装置の回転を制御する回転制御手段とを備えたものである。
【００２２】
位置検出装置付き回転装置を電子機器に内蔵し、この位置検出装置付き回転装置からの信号に基づいて当該回転装置の回転を制御するようにしたので、位置検出装置付き回転装置の薄型化に伴い電子機器自体を薄型にできる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の位置検出装置付き回転装置およびこれを用いた電子機器について、〔実施の形態１〕〜〔実施の形態４〕の順で、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００２４】
〔実施の形態１〕
図１は、本発明の実施の形態１に係る超音波モータを用いた回転装置を示す概念説明図である。この回転装置１は、駆動部１０と、超音波モータ２０と、位置検出部３０と、出力表示部４０とから構成されている。駆動部１０は、ある物理パラメータ（例えば、車の走行速度）の変化量を表す変化量信号と位置検出部３０からの位置信号を受け取って、それらの信号に基づく駆動信号を超音波モータ２０に供給する。
【００２５】
超音波モータ２０は、ステータとなる振動体２１と、ロータとなる移動体２２と、これらの振動体２１および移動体２２を押え付ける加圧部２３と、軸２４とから構成されている。この超音波モータ２０では、駆動部１０から受け取った駆動信号に基づいて振動体２１が振動し、その振動が摩擦により伝達して、移動体２２が回転する。そして、移動体２２の回転に伴い軸２４が回転する。
【００２６】
出力表示部４０は超音波モータ２０の軸２４に固定されており、軸２４が回転すると出力表示部４０もが回転するようになっている。位置検出部３０は、出力表示部４０に重ならないよう配置されており、出力表示部４０の現在の位置を検出してその位置に応じた位置信号を駆動部１０に供給する。駆動部１０は、この位置信号に基づいて出力表示部４０の現在の位置を算出し、その位置を考慮した駆動信号を超音波モータ２０に供給する。
【００２７】
以上のように、この回転装置１では、位置検出部３０を出力表示部４０と並べて、すなわち駆動部１０や出力表示部４０と重ねることなく配置するので、回転装置を薄型化することができる。なお、上記では超音波モータを例に挙げたが、通常のモータでも同様の効果を得ることができる。以上が本発明に係る回転装置の概念であるが、これらを具体化した例を以下に説明する。
【００２８】
図２の（ａ）は、上記回転装置１００を車の走行速度メータに応用した場合を示す断面図、（ｂ）は、平面図である。ステータ９１は、その裏面に圧電素子が展着されており、この圧電素子表面には分極処理が施されている（いずれも図示省略）。ステータ９１には、出力取り出し用の突起９２が複数設けられている。また、ステータ９１の中心には、回転軸９３が設けられている。ロータ９４は、この回転軸を中心として回転する。このロータ９４は、指示針９５と一体構成であり、更にその後端には、回転スリット板９６が形成されている（同図（ｂ）参照）。回転スリット板９６の回転位置は、位置検出センサ９７により検出する。
【００２９】
なお、ステータ９１と突起９２は、図１に示す振動体２１に、ロータ９４は、図１に示す移動体２２に、位置検出センサ９７は、図１に示す位置検出部３１に、指示針９５は、図１に示す出力表示部４０に対応する。
【００３０】
位置検出センサ９７は、回転スリット板９６の現在の位置を検出し、その位置から指示針９６の現在の位置を算出し、指示針９６の位置に応じた位置信号を駆動回路（図示省略）に出力する。駆動回路は、車の走行速度に応じた変化量信号と位置検出センサ９７からの位置信号とに基づく駆動信号をステータ９１に供給する。なお、位置検出センサ９７は、光、磁気または機械的接点を利用して回転スリット板９７の現在の位置を検出する。
【００３１】
この駆動信号に基づいてステータ９１と突起９２が振動し、突起９２との摩擦によってロータ９４が回転する。これにより、指示針９５が車の走行速度を表す位置まで回転する。また、指示針９５と連動して回転スリット板９６も回転する。なお、図２では指標板を省略している。
【００３２】
このように、実施の形態１の回転装置１００では、駆動部１０（ステータ９１およびロータ９４）や出力表示部４０（指示針９５）と位置検出部３０（位置検出センサ９７）とが重ならないように配置されているため、位置検出部３０を配置する空間を確保する必要がなくなり、回転装置１００を薄くすることが可能となる。
【００３３】
なお、図２では位置検出センサ９７をコ字型としてその凹部分に回転スリット板９６の端部を位置させるようにしているが、回転スリット板９６の端部の厚みを利用して回転位置を検出するようにすれば、位置検出センサ９７と回転錘りっと板９６とが重ならないよう配置できる。このため、回転装置１００をさらに薄くすることが可能となる。
【００３４】
また、上記では、車の走行速度メータに本発明を利用するように説明したが、揺動により所定の値を表示するか又は出力する全ての電子機器に当該発明を適用することができる。また、出力表示部を回転させるために超音波モータを用いるように説明したが、通常の電気モータや、その他のモータを用いてもよい。また、移動体２２に軸２４を設け、当該軸２４に出力表示部４０を固定するように説明したが、出力表示部４０を移動体２２に直接取りつけるようにしてもよい。
【００３５】
〔実施の形態２〕
図３は、本発明の実施の形態２に係る超音波モータを用いた回転装置を示す断面図である。また、図４は、図３に示した回転装置を示す平面図である。図３および図４において、符号５０は支持台、符号６０は支持台５０に固定されている軸を示す。また、符号５２はステータを示し、当該ステータ５２は突起５３を有している。符号５１は駆動信号を伝達するリード基板を示す。また、符号５４は軸６０により支持されるロータを示す。このロータ５４には、指示針５５と回転スリット板５６が固定されている。回転スリット板５７は半円形であり、当該回転スリット板５７には、所定の間隔で複数のスリットＳが形成されている。
【００３６】
ロータ５４は、スプリング５８とねじ５９によってステータ５２の突起５３に対して加圧されている。符号６１は、ロータ５４を軸６０の周りに回転可能に支持するベアリングを示す。位置検出センサ５７は、回転スリット板５６の位置を検出する。位置検出センサ５７はコ字型であり、その検出センサ５７の凹部分に回転スリット板５６の端部が配置されている。位置検出センサ５７は、回転スリット板５６の一方側に発光素子と他方側に受光素子とを有し、回転スリット板５６のスリットＳを通過する光を検出して回転位置を決定する。
【００３７】
指示針５５と回転スリット板５６はロータ５４に固定されているため、回転スリット板５６の位置から指示針５５の位置を決定することができる。そこで、位置検出センサ５７は、指示針５５の位置に応じた位置信号を図示しない駆動回路に供給する。なお、本実施例では回転スリット板５６が半円形であるため、指示針５５の回転角度は、０°〜１８０°になる。ここで、回転角度の大小は回転スリット板の開角を増減すれば良い。
【００３８】
駆動回路（図示省略）は、車の走行速度に応じた変化量信号と位置検出センサ５７からの位置信号とに基づく駆動信号をステータ５２に供給する。この駆動信号に基づいてステータ５２と突起５３が振動し、突起５３との摩擦によってロータ５４が軸６０を中心に回転する。これにより、指示針５５は、車の走行速度を表す位置まで回転する。また、指示針５５と連動して回転スリット板５６が回転する。なお、図３では指標板を省略している。
【００３９】
このように、実施の形態２の回転装置２では、指示針５５と位置検出センサ５７とが重ならないように配置されているため、位置検出センサ５７を配置するための空間を確保する必要がなくなる。このため、回転装置２を薄くすることが可能となる。
【００４０】
〔実施の形態３〕
図５は、本発明の実施の形態３に係る超音波モータを用いた回転装置を示す断面図である。また、図６は、図５に示した回転装置を示す平面図である。この回転装置３では、指示針５５と回転スリット板６６とを重ねた構成としている。図６に示すように、回転スリット板６６は円形であり、その回転スリット板６６には、所定の間隔で複数のスリットＳが形成されている。この実施の形態３に係る回転装置３は、回転スリット板６６を円形としたため、指示針５５の回転角度を実施の形態２の回転装置よりも大きくできる。これ以外の構成は、図３および図４に示した実施の形態２の回転装置２と同じであるから、説明を省略する。
【００４１】
〔実施の形態４〕
図７は、本発明の回転装置を用いた電子機器を示す断面図である。また、図８は、図７に示した電子機器を示す平面図である。この電子機器４は、回転装置５と発光部７７とからなる。
【００４２】
図７および図８において、符号５０は支持台、符号６０は支持台５０に固定されている軸を示す。また、符号５２はステータを示し、ステータ５２は突起５３を有している。符号５１は駆動信号を伝達するリード基板を示す。また、符号５４は軸６０により支持されるロータを示す。ロータ５４には、プレート７５が固定されている。プレート７５は円形であり、その一方の半分には大きさが異なる複数の貫通孔Ｈと、他方の半分には所定の間隔で複数のスリットＳが形成されている。
【００４３】
ロータ５４は、スプリング５８とねじ５９とによってステータ５２の突起５３上に加圧接触されている。符号５８は、ロータ５４を軸６０の周りに回転可能に支持するベアリングを示す。
【００４４】
また、符号５７は位置検出センサを示し、当該位置検出センサ５７によりプレート７５の位置を検出する。位置検出センサ５７はコ字型であり、当該位置検出センサ５７の凹部分にプレート７５の端部が位置する。位置検出センサ５７は、プレート７５の一方側に発光素子と、他方側に受光素子とを有し、プレート７５のスリットＳを通過する光を検出してプレート７５の位置を決定する。位置検出センサ５７は、プレート７５の位置を検出してその位置に応じた位置信号を駆動回路（図示省略）に供給する。
【００４５】
プレート７５の一方側には、発光部７７が設けられている。この発光部７７からの光はプレート７５の貫通孔Ｈを通過するようになっている。発光部７７からの光を調整するには、プレート７５を回転させることによって、所定の貫通孔Ｈを選択する。プレート７５の回転量はスリットＳにより制御できるから、駆動回路からの選択信号に基づいて貫通孔Ｈを選択可能になる。
【００４６】
上記電子機器４は、例えば、目の検査や光通信に利用することができる。このように、実施の形態４の電子機器４では、薄型の回転装置５を用いることにより、電子機器全体を薄くすることが可能となる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の位置検出装置付き回転装置（請求項１および請求項２）では、位置検出手段を駆動手段または出力表示手段と重ならないようにしたので、位置検出手段を配置する空間を確保する必要がなくなる。このため、回転装置全体を薄くすることができる。
【００４８】
また、本発明の位置検出装置付き回転装置（請求項３）では、出力表示手段と前記連動回転手段とを略平面的に一体化したので、回転装置全体をさらに薄くすることができる。また、部品点数を少なくできるから、構造が簡単になる。
【００４９】
また、本発明の位置検出装置付き回転装置（請求項４）では、位置検出手段として、光、磁気または機械的接点を利用して前記連動回転手段の位置を検出するようにしたので、連動回転手段の位置を正確かつ容易に検出することができる。
【００５０】
また、本発明の位置検出装置付き回転装置（請求項５）では、指示針の反対側端に回転スリット板を設け、この回転スリット板の回転位置を位置検出手段により検出するようにしたので、位置検出手段を回転手段に重ねて配置する必要がなくなる。
【００５１】
また、本発明の位置検出装置付き回転装置（請求項６）では、指示針の反対側端に回転スリット板を設け、この回転スリット板の回転位置を位置検出手段により検出するようにしたので、位置検出手段を回転手段に重ねて配置する必要がなくなる。このため、装置を薄型化することができる。また、回転手段として駆動体と移動体からなる超音波モータを用いたので、装置を更に薄型化することができる。
【００５２】
また、本発明の電子機器（請求項７）では、位置検出装置付き回転手段と、当該位置検出装置付き回転手段の位置検出手段からの位置信号を取得し、位置検出装置付き回転手段の回転を制御する回転制御手段とを備えたので、位置検出装置付き回転手段の薄型化に伴い電子機器自体を薄型にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る超音波モータを用いた回転装置を示す概念説明図である。
【図２】（ａ）は、上記回転装置１００を車の走行速度メータに応用した場合を示す断面図、（ｂ）は、平面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る超音波モータを用いた回転装置を示す断面図である。
【図４】図３に示した回転装置を示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る超音波モータを用いた回転装置を示す断面図である。
【図６】図５に示した回転装置を示す上面図である。
【図７】本発明の回転装置を用いた電子機器を示す断面図である。
【図８】図７に示した電子機器を示す平面図である。
【図９】従来の超音波モータを用いた回転装置を示す概念説明図である。
【図１０】回転装置を車の走行速度メータに利用した場合を示す断面図である。
【符号の説明】
１００回転装置
９１ステータ
９２突起
９３回転軸
９４ロータ
９５指示針
９６回転スリット板
９７位置検出センサ

Claims

軸の周りを回転することで所定の値を表示するか又は出力する出力表示手段と、その出力表示手段を回転駆動させる駆動手段と、前記出力表示手段の位置を検出してその位置に応じた位置検出信号を出力する位置検出手段とを有する位置検出装置付き回転装置において、
前記出力表示手段と連動して回転する連動回転手段を設けると共に前記駆動手段または出力表示手段と重ならない位置に前記位置検出手段を配置し、当該位置検出手段により前記連動回転手段の位置を検出するようにしたことを特徴とする位置検出装置付き回転装置。
軸の周りを回転することで所定の値を表示するか又は出力する出力表示手段と、その出力表示手段を回転駆動させる駆動手段と、前記出力表示手段の位置を検出してその位置に応じた位置検出信号を出力する位置検出手段と、所定の変化量に応じた信号を受け取ってその信号と前記位置信号とに基づく駆動信号により前記駆動手段の回転制御を行う駆動信号供給手段とを有する位置検出装置付き回転装置において、
前記出力表示手段と連動して回転する連動回転手段を設け、
前記位置検出手段を、前記軸を中心とした出力表示手段の反対側であって前記駆動手段または出力表示手段と重ならないように配置し、
前記位置検出手段により前記連動回転手段の位置を検出し、その位置に応じた位置信号を前記駆動信号供給手段に供給することを特徴とする位置検出装置付き回転装置。
前記出力表示手段と前記連動回転手段とが略平面的に一体化されていることを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置付き回転装置。
前記位置検出手段は、光、磁気または機械的接点を利用して前記連動回転手段の位置を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の位置検出装置付き回転装置。
ロータとステータとを有する回転手段と、
ロータ軸に設けた指示針と、
ロータ軸に対して指示針の反対側端に設けられ当該指示針と連動して回転する回転スリット板と、
この回転スリット板の回転位置を検出する位置検出手段と、を設けたことを特徴とする位置検出装置付き回転装置。
一面に出力取り出し用の突起を設け、他面に圧電体を展着すると共に当該圧電体に分極処理を施した駆動部と、
前記突起に接触するように配置された移動体と、
移動体に設けた指示針と、
回転中心に対して指示針の反対側端に設けられ当該指示針と連動して回転する回転スリット板と、
この回転スリット板の回転位置を検出する位置検出手段と、
を設けたことを特徴とする位置検出装置付き回転装置。
請求項１乃至６の何れかに記載の位置検出装置付き回転装置と、前記位置検出装置付き回転装置の位置検出手段からの位置信号を取得し、前記位置検出装置付き回転装置の回転を制御する回転制御手段とを備えたことを特徴とする電子機器。