JP4624720B2

JP4624720B2 - カウンタ

Info

Publication number: JP4624720B2
Application number: JP2004147757A
Authority: JP
Inventors: 元小野田
Original assignee: 元小野田
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-05-18
Also published as: JP2005332045A

Description

この発明は電力計、ガスメータ、水道メータ等の計器に適用される積算数字表示用の回転ドラムを備えたカウンタに関するものである。

電力計には計量された電力量を表示するカウンタがついており、またガスメータや水道メータ等には計量されたガスや水の積算量などを表示するカウンタがついているが、このカウンタの中の積算量の数字を表示する回転ドラムを利用して、オプチカルエンコーダ（発光素子と受光素子とからなる）から得られた信号で、回転ドラムの回転した位置を検出し、積算量を表す信号として外部に発信し、隔測するようなカウンタが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１０は従来例１のカウンタを示す。

この従来例１のカウンタは、回転ドラムＤを挟む両側の対向位置に、２対のオプチカルエンコーダ（発光素子Ａ１と受光素子Ｂ１の一対と、発光素子Ａ２と受光素子Ｂ２の一対とからなる）を発光素子Ａ１に対しては受光素子Ｂ１、発光素子Ａ２に対しては受光素子Ｂ２となり、且つ発光素子Ａ１とＡ２及び受光素子Ｂ１とＢ２が同心円上においてドラム回転方向に９０度変位している対向位置関係で配設し、回転ドラムＤの発光素子Ａ１，Ａ２からの光が通過する部分に軸方向に貫通した１個の光透過孔ｈを設けて、回転ドラムＤの回転に伴って発光素子Ａ１，Ａ２からの光が光透過孔ｈを透過して受光素子Ｂ１，Ｂ２に受光される信号を回転ドラムＤの回転角度を表す位置の信号として外部に送信して積算（隔測）するように構成されている。

また従来例２のカウンタは、図１１に示すように、回転ドラムＤを挟む両側の円周５等分の対向位置に、５対のオプチカルエンコーダ（発光素子Ａ１と受光素子Ｂ１の一対と、発光素子Ａ２と受光素子Ｂ２の一対と、発光素子Ａ３と受光素子Ｂ３の一対と、発光素子Ａ４と受光素子Ｂ４の一対と、発光素子Ａ５と受光素子Ｂ５の一対の合計５対からなる）を発光素子Ａ１に対しては受光素子Ｂ１、発光素子Ａ２に対しては受光素子Ｂ２、発光素子Ａ３に対しては受光素子Ｂ３、発光素子Ａ４に対しては受光素子Ｂ４、発光素子Ａ５に対しては受光素子Ｂ５となり、且つ各発光素子Ａ１乃至Ａ５及び受光素子Ｂ１乃至Ｂ５が同心円上においてドラム回転方向に７２度の等間隔をおいて離隔している対向位置関係で配設し、前記回転ドラムＤの発光素子Ａ１乃至Ａ５からの光が通過する部分に軸方向に貫通した１個の光透過孔ｈを設けている。
特開平５−１３３７２８号公報（図１及び図３）

しかし、前記従来例１のカウンタでは発光素子Ａ１，Ａ２と受光素子Ｂ１，Ｂ２の間にある回転ドラムＤが回転することにより、回転ドラムＤの光透過孔ｈが各々の光路を通過するごとに信号が受信され、光透過孔ｈのない部分では発光素子Ａ１，Ａ２が発光されても光は通過しないので、回転ドラム１回転に対して２つの異なる信号が受信されるにすぎなかった。

また、前記従来例２のカウンタでは、発光素子Ａ１乃至Ａ５と受光素子Ｂ１乃至Ｂ５の間にある回転ドラムＤが回転することにより、回転ドラムＤの光透過孔ｈが各々の光路を通過するごとに信号が受信され、光透過孔ｈのない部分では発光素子Ａ１乃至Ａ５が発光されても光は通過しないので、回転ドラム１回転に対して５つの異なる信号が受信されるにすぎなかった。

前記従来方式において、回転ドラムＤの回転角度の位置を細かく細分化して受信するためには、光が透過する光透過孔ｈの数を多くしても同一の信号となり、単純にパルス数を増加させるのみで位置検出には効果がない。現状では、位置検出を細分化するためには、オプチカルエンコーダの数を増やし、そのオプチカルエンコーダの数だけ受光する必要がある。

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、単純にオプチカルエンコーダの数を増やさずに、オプチカルエンコーダの数より多くの位置を検出することができるカウンタを提供することにある。

この発明は、前記の目的を達成するために、請求項１は、回転ドラムと、この回転ドラムにその軸方向に貫通して設けられた光透過孔と、前記回転ドラムの軸方向の一側に配設された５つの発光素子と他側に配設され前記発光素子からの光をそれぞれ受光する５つの受光素子とからなるオプチカルエンコーダとを備え、前記回転ドラムの回転に伴って発光素子からの光が光透過孔を透過して受光素子に受光される信号を積算するカウンタにおいて、前記光透過孔を回転ドラムの回転方向に沿って、同心円上の０度〜１０８度、１９２度〜２２８度、２７６度〜３１２度の角度範囲に設けられた３個の円弧状長孔とし、前記発光素子及び前記受光素子の組を前記回転ドラムの同心円上においてドラム回転方向に所定角度変位している対向位置関係で複数配設し、前記発光素子からの光を同時に又は選択的に前記受光素子に透過受光させることにより、回転ドラムの回転方向の位置を前記受光素子からの信号の組合せに基づいて細分化して検出することを特徴とする。

前記回転ドラムが桁数に対応する個数分並設されるカウンタにおいては、各桁の回転ドラムに前記円弧状長孔をそれぞれ設け、前記各桁の回転ドラムを挟む両側の対向位置に、円弧状長孔の回転通過部に向けて光を照射する発光素子と、該発光素子からの円弧状長孔を透過した光を受光する受光素子をそれぞれ対として配設する。

請求項１及び請求項２のカウンタは、光透過方式のオプチカルエンコーダを配設するものであるが、光反射方式のオプチカルエンコーダを適用する場合には、請求項３のように構成する。

すなわち請求項３では、回転ドラムと、この回転ドラムの一側面に設けられた光反射膜と、前記回転ドラムの軸方向の一側に光反射膜の回転通過部に向けて光を斜めに照射するように配設された５つの発光素子と該発光素子からの照射反射光をそれぞれ受光するように配設された５つの受光素子とからなるオプチカルエンコーダとを備え、前記回転ドラムの回転に伴って発光素子からの光が光反射膜で反射して受光素子に受光される信号を積算するカウンタにおいて、前記光反射膜を回転ドラムの回転方向に沿って、同心円上の０度〜１０８度、１９２度〜２２８度、２７６度〜３１２度の角度範囲に設けられた３個の円弧状長反射膜とし、前記発光素子及び前記受光素子の組を前記回転ドラムの同心円上においてドラム回転方向に所定角度変位している対向位置関係で複数配設し、前記発光素子からの光を同時に又は選択的に受光素子に反射受光させることにより、回転ドラムの回転方向の位置を前記受光素子からの信号の組合せに基づいて細分化して検出することを特徴とする。

前記回転ドラムが桁数に対応する個数分並設されるカウンタにおいては、各桁の回転ドラムに前記円弧状長反射膜をそれぞれ設け、前記各桁の回転ドラムの一側に円弧状長反射膜の回転通過部に向けて光を斜めに照射する発光素子と、該発光素子からの円弧状長反射膜で反射した光を受光する受光素子とからなるオプチカルエンコーダをそれぞれ配設する。

この発明のカウンタによれば、オプチカルエンコーダの数が少なくても、多くのオプチカルエンコーダを設置したと同等に回転ドラムの回転方向の位置を細分化して求めることができるので、オプチカルエンコーダの数よりも多くの信号を外部へ発信し隔測することが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を図面に従い具体的に説明する。

図１及び図２は、発光・受光素子（オプチカルエンコーダ）を２対用いる場合の第１の実施形態（図１０の従来例１に対応する実施形態）を示すものであって、回転ドラムＤを挟む両側の対向位置に、２対のオプチカルエンコーダＥ１，Ｅ２（発光素子Ａ１と受光素子Ｂ１の一対と、発光素子Ａ２と受光素子Ｂ２の一対との合計２対からなる）を発光素子Ａ１に対しては受光素子Ｂ１、発光素子Ａ２に対しては受光素子Ｂ２となり、且つ発光素子Ａ１とＡ２及び受光素子Ｂ１とＢ２が同心円上においてドラム回転方向に図２の如く９０度変位している対向位置関係で配設し、前記回転ドラムＤの発光素子Ａ１，Ａ２からの光が通過する部分に、軸方向に貫通した１個の光透過孔としてドラム回転方向に１８０度の角度範囲にわたる円弧状長孔Ｈを設けて、前記回転ドラムＤの回転に伴って発光素子Ａ１，Ａ２からの光が円弧状長孔Ｈを通過して受光素子Ｂ１，Ｂ２に受光される信号を回転ドラムＤの回転角度を表す位置の信号として外部に送信して積算（隔測）するように構成している。

なお、光透過孔を前記のような円弧状長孔Ｈにすると、この円弧状長孔Ｈを発光素子Ａ１，Ａ２からの光が通過する時には、受光素子Ｂ１，Ｂ２による受光状態が従来の光透過孔ｈの場合より長く継続するが、これを光透過孔ｈの場合と同様にソフト上で１パルスの信号として検出するものとする。

発光・受光素子Ａ１・Ｂ１，Ａ２・Ｂ２と光透過孔としての円弧状長孔Ｈを図１及び図２に示す実施例１のような位置及び大きさに配置することにより、図３に示すような異なる信号が受信されることになる。すなわち、図３の受信信号形態の欄に示すような４通りの信号となる。これは回転ドラム１回転に対して発光・受光素子Ａ１・Ｂ１，Ａ２・Ｂ２が２組であるにもかかわらず、４個の異なる信号が受信され、それぞれ識別が可能であるので、９０度おきに回転角度の位置検出が可能となる。

これは例えば１組の発光・受光素子があり、回転ドラムの光透過孔を単純に４個設けるものとは異なるものである。この場合には、回転ドラム１回転に対して同一の信号が４個受信されるだけで、それらの信号の間での区別がつかず、単純なパルス信号として外部に積算させるだけのものであれば利用可能であるが、回転ドラムの回転位置の検出にはならないからである。回転位置の検出には、回転位置に応じた異なるタイプの信号となる必要がある。つまり、この回転位置に応じた信号を表示装置の各桁に設ければ各桁の回転位置を細分化して求めることが可能となり、即座に回転ドラムの全桁の位置を４等分して求めることが可能となる（ただし、位置の不確定性は最大９０度となる）。

図４及び図５は、発光・受光素子（オプチカルエンコーダ）を５対用いる場合の第２の実施形態（図１１の従来例２に対応する実施形態）を示すものであって、回転ドラムＤを挟む両側の円周５等分の対向位置に、５対のオプチカルエンコーダＥ１乃至Ｅ５（発光素子Ａ１と受光素子Ｂ１の一対と、発光素子Ａ２と受光素子Ｂ２の一対と、発光素子Ａ３と受光素子Ｂ３の一対と、発光素子Ａ４と受光素子Ｂ４の一対と、発光素子Ａ５と受光素子Ｂ５の一対の合計５対からなる）を発光素子Ａ１に対しては受光素子Ｂ１、発光素子Ａ２に対しては受光素子Ｂ２、発光素子Ａ３に対しては受光素子Ｂ３、発光素子Ａ４に対しては受光素子Ｂ４、発光素子Ａ５に対しては受光素子Ｂ５となり、且つ各発光素子Ａ１乃至Ａ５及び受光素子Ｂ１乃至Ｂ５が同心円上においてドラム回転方向に７２度の等間隔をおいて図５の如く離隔している対向位置関係で配設し、前記回転ドラムＤの発光素子Ａ１乃至Ａ５からの光が通過する部分に、軸方向に貫通した光透過孔としてドラム回転方向に０度から１０８度の１０８度角度範囲にわたる円弧状長孔Ｈ１と、１９２度から２２８度の３６度角度範囲にわたる円弧状長孔Ｈ２と、２７６度から３１２度の３６度角度範囲にわたる円弧状長孔Ｈ３とを同心円上に位置させて図５の如く設けている。

発光・受光素子Ａ１・Ｂ１乃至Ａ５・Ｂ５と光透過孔としての円弧状長孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を図４及び図５に示す実施例２のような位置及び大きさに配置することにより、図６に示すような異なる信号が受信されることになる。すなわち、図６の受信信号形態の欄に示すような３０通りの信号となる。これは回転ドラム１回転に対して発光・受光素子Ａ１・Ｂ１乃至Ａ５・Ｂ５が５組であるにもかかわらず、３０個の異なる信号が受信され、それぞれ識別が可能であるので、１２度おきに回転角度の位置検出が可能となる。

これは例えば１組の発光・受光素子があり、回転ドラムの光透過孔を単純に３０個設けるものとは異なるものである。この場合には、回転ドラム１回転に対して同一の信号が３０個受信されるだけで、それらの信号の間での区別がつかず、単純なパルス信号として外部に積算させるだけのものであれば利用可能であるが、回転ドラムの回転位置の検出にはならないからである。回転位置の検出には、回転位置に応じた異なるタイプの信号となる必要がある。つまり、この回転位置に応じた信号を表示装置の各桁に設ければ各桁の回転位置を細分化して求めることが可能となり、即座に回転ドラムの全桁の位置を３０等分して求めることが可能となる（ただし、位置の不確定性は最大１２度となる）。

図７は前記回転ドラムＤが３桁の桁数に対応する個数分並設された請求項２に対応する実施態様を示す。この実施態様の場合には、外周に積算数字を表示した３個の回転ドラムＤ１，Ｄ２，Ｄ３を備え、この各桁の回転ドラムＤ１乃至Ｄ３に該ドラムの回転方向に長い１個もしくは複数個の円弧状長孔（図示例の場合には図５に示すものと同一の３個の円弧状長孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）がそれぞれ設けられていると共に、前記各桁の回転ドラムＤ１，Ｄ２，Ｄ３を挟む両側の対向位置に、円弧状長孔Ｈ１乃至Ｈ３の回転通過部に向けて光を照射する発光素子Ａ１乃至Ａ５と、該発光素子からの円弧状長孔Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を透過した光を受光する受光素子Ｂ１乃至Ｂ５がそれぞれ対となって配設されている。その他の構成と作用は、前述した第１、第２の実施例のものと同様であるから、詳細な説明は省略する。

図８は光反射方式のオプチカルエンコーダを適用した請求項３に対応する実施態様を示す。この実施態様に係るカウンタは、回転ドラムＤと、この回転ドラムの一側面に設けられた光反射膜ｆと、前記回転ドラムＤの軸方向の一側に光反射膜ｆの回転通過部に向けて光を斜めに照射するように配設された発光素子Ａ１，Ａ２と該発光素子からの照射反射光ｒを受光するように配設された受光素子Ｂ１，Ｂ２とからなる２対のオプチカルエンコーダＥ１，Ｅ２とを備え、前記回転ドラムＤの回転に伴って発光素子Ａ１，Ａ２からの光が光反射膜ｆで反射して受光素子Ｂ１，Ｂ２に受光される信号を積算するカウンタにおいて、前記光反射膜ｆを回転ドラムＤの回転方向に長い１個もしくは複数個の円弧状長反射膜Ｆ（図示例はドラム回転方向に１８０度の角度範囲にわたる１個の円弧状長反射膜Ｆとしている）とし、前記発光素子Ａ１，Ａ２からの光を同時に又は選択的に受光素子Ｂ１，Ｂ２に反射受光させることにより、回転ドラムＤの回転方向の位置を細分化して検出するようにしたものである。その他の構成と作用は、図２に示す実施態様のものと同様であるから、詳細な説明は省略する。

なお、光反射膜を前記のような円弧状長反射膜Ｆにすると、この円弧状長反射膜Ｆを発光素子Ａ１，Ａ２からの光が反射する時には、受光素子Ｂ１，Ｂ２による受光状態が長く継続するが、これをソフト上で１パルスの信号として検出するものとする。

図９は前記回転ドラムＤが３桁の桁数に対応する個数分並設された請求項４に対応する実施態様を示す。この実施態様の場合には、外周に積算数字を表示した３個の回転ドラムＤ１，Ｄ２，Ｄ３を備え、この各桁の回転ドラムＤ１乃至Ｄ３の片側に該ドラムの回転方向に長い１個もしくは複数個の円弧状長反射膜（図示せず）がそれぞれ設けられていると共に、前記各桁の回転ドラムＤ１，Ｄ２，Ｄ３の一側に円弧状長反射膜の回転通過部に向けて光を斜めに照射する発光素子Ａ１，Ａ２，Ａ３と、該発光素子からの光反射膜で反射した光を受光する受光素子Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３とからなる３対のオプチカルエンコーダＥ１，Ｅ２，Ｅ３がそれぞれ配設されている。その他の構成と作用は、前記実施態様のものと同様であるから、詳細な説明は省略する。

なお、この発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を組合わせてもよい。

この発明の第１の実施形態に係るカウンタの回転ドラムと発光・受光素子との位置関係を示した斜視図。図１に示すカウンタの回転ドラムと発光・受光素子との位置関係を示した側面図。第１の実施形態に係るカウンタの受信信号形態を示す作用説明図。この発明の第２の実施形態に係るカウンタの回転ドラムと発光・受光素子との位置関係を示した斜視図。図４に示すカウンタの回転ドラムと発光・受光素子との位置関係を示した側面図。第２の実施形態に係るカウンタの受信信号形態を示す作用説明図。回転ドラムが３桁数に対応する個数分並設された光透過式カウンタの構成説明図であって、分図（ａ）は側面図、分図（ｂ）は正面図。光反射方式のオプチカルエンコーダを適用したカウンタの構成説明図であって、分図（ａ）は側面図、分図（ｂ）は正面図。回転ドラムが３桁数に対応する個数分並設された光反射式カウンタの構成説明図。従来例１のカウンタにおける回転ドラムと発光・受光素子との位置関係を示した斜視図。従来例２のカウンタにおける回転ドラムと発光・受光素子との位置関係を示した斜視図。

符号の説明

Ａ１，Ａ２（Ａ３，Ａ４，Ａ５）…発光素子、
Ｂ１，Ｂ２（Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５）…受光素子、
Ｅ１，Ｅ２（Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５）…オプチカルエンコーダ、
Ｄ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）…回転ドラム、
Ｈ（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）…円弧状長孔（光透過孔）、
Ｆ…円弧状長反射膜（光反射膜）。

Claims

回転ドラムと、この回転ドラムにその軸方向に貫通して設けられた光透過孔と、前記回転ドラムの軸方向の一側に配設された５つの発光素子と他側に配設され前記発光素子からの光をそれぞれ受光する５つの受光素子とからなるオプチカルエンコーダとを備え、前記回転ドラムの回転に伴って発光素子からの光が光透過孔を透過して受光素子に受光される信号を積算するカウンタにおいて、
前記光透過孔を回転ドラムの回転方向に沿って、同心円上の０度〜１０８度、１９２度〜２２８度、２７６度〜３１２度の角度範囲に設けられた３個の円弧状長孔とし、前記発光素子及び前記受光素子の組を前記回転ドラムの同心円上においてドラム回転方向に所定角度変位している対向位置関係で複数配設し、前記発光素子からの光を同時に又は選択的に前記受光素子に透過受光させることにより、回転ドラムの回転方向の位置を前記受光素子からの信号の組合せに基づいて細分化して検出することを特徴とするカウンタ。
前記回転ドラムが桁数に対応する個数分並設され、この各桁の回転ドラムに該ドラムの回転方向に前記円弧状長孔がそれぞれ設けられていると共に、前記各桁の回転ドラムを挟む両側の対向位置に円弧状長孔の回転通過部に向けて光を照射する発光素子と、該発光素子からの円弧状長孔を透過した光を受光する受光素子がそれぞれ対となって配設されていることを特徴とする請求項１に記載のカウンタ。
回転ドラムと、この回転ドラムの一側面に設けられた光反射膜と、前記回転ドラムの軸方向の一側に光反射膜の回転通過部に向けて光を斜めに照射するように配設された５つの発光素子と該発光素子からの照射反射光をそれぞれ受光するように配設された５つの受光素子とからなるオプチカルエンコーダとを備え、前記回転ドラムの回転に伴って発光素子からの光が光反射膜で反射して受光素子に受光される信号を積算するカウンタにおいて、
前記光反射膜を回転ドラムの回転方向に沿って、同心円上の０度〜１０８度、１９２度〜２２８度、２７６度〜３１２度の角度範囲に設けられた３個の円弧状長反射膜とし、前記発光素子及び前記受光素子の組を前記回転ドラムの同心円上においてドラム回転方向に所定角度変位している対向位置関係で複数配設し、前記発光素子からの光を同時に又は選択的に受光素子に反射受光させることにより、回転ドラムの回転方向の位置を前記受光素子からの信号の組合せに基づいて細分化して検出することを特徴とするカウンタ。
前記回転ドラムが桁数に対応する個数分並設され、この各桁の回転ドラムに該ドラムの回転方向に前記円弧状長反射膜がそれぞれ設けられていると共に、前記各桁の回転ドラムの一側に円弧状長反射膜の回転通過部に向けて光を斜めに照射する発光素子と、該発光素子からの円弧状長反射膜で反射した光を受光する受光素子とからなるオプチカルエンコーダがそれぞれ配設されていることを特徴とする請求項３に記載のカウンタ。