(57)【要約】  【課題】  永久磁石の磁場信号を制御の主体とし、高い正確度と解析度を備え、小型のポインタ装置への応用に適した、磁性計量制御器の提供。  【解決手段】    ホイールカバー、ホイール座体及びホイール等の部品から成るホイール機構及びその側面内部に設けた永久磁石、嵌合座体、ホールセンサ及び回路板から成る磁場信号取り込み装置の二大部分から構成され、該ホイールは、側面方向に軸を備え、該軸がホイール座体の軸挿入槽内に軸設され、上方はホイールカバーにより覆われ、さらに、該ホイールの一部が該ホイールカバーの面上に設けた開口部から露出されると共に、該磁場信号取り込み装置は、該永久磁石がホイール側面の槽内に嵌置され、該回路板が嵌合座体の一側面に収納され、同時に、該嵌合座体はホイール座体内に嵌置され、回路板上に設けたホールセンサが永久磁石の磁極位置に対応し、永久磁石の回転時に発生する磁場変動信号を取り込む。  【選択図】    図１
0003110871.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
主に回転計量制御に対する設計であり、回転動作により永久磁石の磁極を変位させ磁場変化信号を発生し、磁場センサ部品により該磁場変化信号データを取り込み、計量制御の目的を達する磁性計量控制器であって、主にホイール機構及びその内部に設けた磁場信号取り込み装置の二大部分から構成され、そのうち、該ホイール機構は、ホイールカバー、ホイール座体及びホイール等の部品から成り、ホイール機構側面内部に設けた該磁場信号取り込み装置は、永久磁石、嵌合座体、ホールセンサ及び回路板から構成され、該ホイール機構におけるホイールは、側面方向に軸が延伸して設けられ、該軸がホイール座体両側の軸挿入槽内に軸設され、上方はホイールカバーにより覆われ、さらに、該ホイールの一部が該ホイールカバーの面上に設けた開口部から露出されると共に、ホイール機構側面位置内部に設けた該磁場信号取り込み装置は、該永久磁石がホイール側面の槽内に嵌置され、該回路板が嵌合座体の一側面に収納され、同時に、該嵌合座体はホイール座体内に嵌置され、回路板上に設けたホールセンサが永久磁石の磁極位置に対応し、永久磁石の回転時に発生する磁場変動信号を取り込むことを特徴とする、磁性計量控制器。  
【請求項２】
前記のうち、該磁場信号取り込み装置のホールセンサが、少なくとも２つ以上設けられた、請求項１に記載の磁性計量控制器
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、磁性計量制御器に関し、特に、従来の計量制御器における制御構造を革新し、回転方式で永久磁石を変位させることにより磁場変化信号を発生させ、該変化信号を取り込んで計量制御力を形成する、磁性計量制御器に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの発展早期はキーボードを利用してポインタ操作が行われていたが、操作速度が遅く非常に不便であり、使用者はポインタ機能に速さと利便性を求め、後にマウスが発明された。現在に至るまで、マウスは使用者に最も好まれるポインタ装置として利用されているが、早期または現在の各種ポインタ装置には、以下に示すような多くの制限や欠点が存在する。
【０００３】
１．従来のポインタ装置のスクロール計量制御は、スイッチエンコーダを利用して行われているが、その移動計量制御は機械動作であるため、使用寿命が短い。
２．現在の最新式ポインタ装置の回転計量制御は、光グレーティングセンサ部品を用いることで使用寿命と操作における使用感を向上しているが、光グレーティングの原理を利用した設計は、操作・制御上の不安定性と誤作動が発生しやすいという問題がある。
３．現在の最新式ポインタ装置の回転計量制御は、光グレーティング感知の原理を利用して設計されているが、その解析度を向上することができず、高速・正確なスクロール機能を得ることができない。
４．現在の最新式ポインタ装置は、光グレーティングセンサによる感知の原理を利用して回転計量制御を行っているが、光グレーティングセンサ部品及びその構造体の体積が大きすぎ、小型のポインタ装置への応用に不向きである。
５．現在の最新式ポインタ装置における回転計量制御器の構造は、光グレーティングセンサをその制御主体としているが、組立てが複雑であり、部品コストの増加を招くだけでなく、組立て作業にも労力と時間がかかるため、必然的にコスト高になってしまう。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の問題に鑑みて、本考案は磁性計量制御器を設計したものであり、本考案の目的は、高い正確度と解析度を備えているだけでなく、同時に光グレーティングセンサによる感知方式に起因する各種不良要素を排除することができ、小型のポインタ装置への応用に適した、磁性計量制御器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案の磁性計量制御器は、主に回転計量制御に対する設計であり、回転動作により永久磁石の磁極を変位させ磁場変化信号を発生し、磁場センサ部品により該磁場変化信号データを取り込み、計量制御の目的を達する磁性計量控制器であって、ホイール機構及びその内部に設けた磁場信号取り込み装置の二大部分から構成され、そのうち、該ホイール機構は、ホイールカバー、ホイール座体及びホイール等の部品から成り、ホイール機構側面内部に設けた該磁場信号取り込み装置は、永久磁石、嵌合座体、ホールセンサ及び回路板から構成され、該ホイール機構におけるホイールは、側面方向に軸が延伸して設けられ、該軸がホイール座体両側の軸挿入槽内に軸設され、上方はホイールカバーにより覆われ、さらに、該ホイールの一部が該ホイールカバーの面上に設けた開口部から露出されると共に、ホイール機構側面位置内部に設けた該磁場信号取り込み装置は、該永久磁石がホイール側面の槽内に嵌置され、該回路板が嵌合座体の一側面に収納され、同時に、該嵌合座体はホイール座体内に嵌置され、回路板上に設けたホールセンサが永久磁石の磁極位置に対応し、永久磁石の回転時に発生する磁場変動信号を取り込むことを特徴とする。
【考案の効果】
【０００６】
上述のように、従来のポインタ計量制御構造とその欠点についての理解を経て、本考案は磁性計量制御器を設計したものであり、高い正確度と解析度を備えているだけでなく、同時に光グレーティングセンサによる感知方式に起因する各種不良要素を排除することができるため、従来製品と比較分析を行うと、本考案には以下のような利点があることが分かる。
【０００７】
１．本考案で実施する制御は、磁場センサ部品で従来のスイッチエンコーダまたは光グレーティングセンサに取って代わり、永久磁石の磁場信号は安定性が高く、且つ外界のノイズの干渉を受けにくいため、操作上の安定性と信頼性、正確性が高い。
２．本考案で実施する制御は、永久磁石の磁場信号を主体としており、取り込まれる連続変化信号は、マイクロプロセッサのプログラム演算によりその操作制御の敏感度と解析度を調整・設定すること可能であり、制御機能を調整することができる。
３．本考案で実施する制御は、隙間のない電子方式で実施されるため、その操作上の敏感性は使用者の設定により調整可能であるため、使用者のさまざまな操作習慣を満足させることができる。
４．本考案で実施する制御は、永久磁石とホールセンサを利用してスクロール計量制御を行うため、その構造設計が簡単であるだけでなく、その構造体の体積を大幅に縮小することができ、小型のポインタ装置への応用に有利である。
５．本考案は、永久磁石を信号発生装置としているため、材料費が安く、生産組立て作業が容易であるという特性があり、材料コスト及び製造コストを抑えることができる。
６．上述の利点を統合し、本考案の構造設計は、現在の電子製造技術と組み合わせ、関連部品の体積及びサイズを必要な応用状況に応じて調整でき、現在の各種計量及び制御が必要な情報製品に対応することができる点が、本考案の最大の利点である。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に示すように、本考案の主な訴求は、計量制御器１におけるホイール機構２に対するものであり、その運用標的上は制限がない。
【０００９】
図２に示すように、本考案はホイール機構２及び内部の磁場信号取り込み装置３の二大部分を含み、そのうち、該ホイール機構２は、ホイールカバー２１、ホイール座体２２、ホイール２３等の部品から構成される。該ホイール機構２側面内部に設けた磁場信号取り込み装置３は、永久磁石３１、嵌合座体３２、ホールセンサ３３及び回路板３４から構成される。
【００１０】
図３に示すように、該ホイール機構２内のホイール２３は、側面から軸２３１が延出され、該ホイール座体２２両側の軸挿入槽２２１上に軸支され、ホイール２３は自由に該ホイール座体２２上で回転動作を行うことができる。その上方にはホイールカバー２１が被せられ、ホイール座体２２と嵌合されて一体となり、ホイール２３をホイールカバー２１とホイール座体２２の両者が形成する空間内に包覆し、同時に、ホイール２３の一部をホイールカバー２１の面上に設けた開口部２１１から露出し、操作者により回転及び移動制御に用いられる。
【００１１】
ホイール機構２側面内部に磁場信号取り込み装置３が設置され、永久磁石３１がホイール２３側面位置の槽内に嵌置され、ホイールと同時に回転する。該嵌合座体３２内側に回路板３４が設置され、同時に、嵌合座体３２をホイール座体２２上に嵌置し、回路板３４上に設けたホールセンサ３３が永久磁石３１の磁極位置に相対し、永久磁石３１の回転により発生する磁場変動信号を取り込む。
【００１２】
図４に示すように、本考案のホールセンサ３３の位置設計は、円の径上１２０度ごとに１つホールセンサ３３が設置される。さらに図５に示すように、３つのホールセンサ３３が選別器を介してホイール２３の回転時における磁場変化信号をそれぞれ取り込み、信号は拡大回路を経た後、マイクロプロセッサ内の信号処理ユニットにより取り込まれ、信号が数値データに変換され、さらにマイクロプロセッサの演算処理プログラムにより該ホイール２３の回転ベクトル値(方向及び変位量)が算出される。      
【００１３】
上述の磁場信号の発生と取り込みの設計は、永久磁石とホールセンサから構成され、ここで用いられるホールセンサの数量は設計上の必要に応じて決定される。本実施例は３つのホールセンサを利用してホイール回転時に発生する磁場変動信号を取り込み、信号処理及びプログラム演算を経てホイールの回転ベクトルが計算される。この原理及び方法を以下で説明する。
【００１４】
ホイール機構２内のホイール２３が回転されるとき、ホイール２３内に嵌置された永久磁石３１も同時に回転し、磁場変化信号が発生され、３つのホールセンサ３３により、異なる相位の磁場変化信号が取り込まれる。信号の波形は図６に示すように、図中のＨ1、Ｈ2、Ｈ3はそれぞれ３つのホールセンサが連続して取り込む信号の波形を示し、各相隣する信号波形の相位はそれぞれ１２０度の相互差を示す。ｔ1'、ｔ0、ｔ1はそれぞれサンプリング時間を示し、次の方法を用い、ホイールの回転ベクトル値を計量することができる。
【００１５】
１．Δt1がt0とt1の時間間隔とし、Δt1がt1'とt0の時間間隔とし、3つのホールセンサのt0時におけるサンプリング信号をそれぞれＨ1(Ｐt0)、Ｈ2(Ｐt0)及びＨ3(Ｐt0)とし、t1時におけるサンプリング信号をそれぞれＨ1(Ｐt1)、Ｈ2(Ｐt1)及びＨ3(Ｐt1)とし、さらにt1'時におけるサンプリング信号をそれぞれＨ1(Ｐt1')、Ｈ2(Ｐt1')及びＨ3(Ｐt1')とする。
２．ΔＰ＝Ｐt0−Ｐt1とすると、Δt1時間内のサンプリング差値はそれぞれΔＰ(Ｈ1)＝
Ｈ1(Ｐt0)−Ｈ1(Ｐt1)、ΔＰ(Ｈ2) ＝ Ｈ2(Ｐt0)−Ｈ2(Ｐt1)、ΔＰ(Ｈ3)＝Ｈ3 (Ｐt0)−Ｈ3
(Ｐt1)となる。
３．ΔＰ'＝Ｐt1'−Ｐt0とすると、Δt1' 時間内のサンプリング差値はそれぞれΔＰ'(Ｈ1)＝Ｈ1
(Ｐt1') − Ｈ1 (Ｐt0)、ΔＰ'(Ｈ2)＝Ｈ2(Ｐt1')−Ｈ2(Ｐt0)、ΔＰ'(Ｈ3) ＝Ｈ3 (Ｐt1')
−Ｈ3 (Ｐt0)となる。
４．仮定函数ΔMin(Ｈx) ＝ min (ΔＰ(Ｈ1)，ΔＰ(Ｈ2)，ΔＰ(Ｈ3))、またはΔMin(Ｈx)＝min
(ΔＰ'(Ｈ1)，ΔＰ'(Ｈ2)，ΔＰ'(Ｈ3))、そのうちx＝(1，2，3)とすると、ΔMin(Ｈx)がすべてのホールセンサの連続サンプリング信号最小差値（線形度が最も低い信号）となり、変位量のサンプル信号にするには適さないが、回転方向判断の条件に用いることができる。
５．仮定函数ΔMax(Ｈx) ＝ max (ΔＰ(Ｈ1)，ΔＰ(Ｈ2)，ΔＰ(Ｈ3))、またはΔMax(Ｈx)
＝ max (ΔＰ'(Ｈ1)，ΔＰ'(Ｈ2)，ΔＰ'(Ｈ3))、そのうちx＝(1，2，3)とすると、ΔMax(Ｈx)がすべてのホールセンサの連続サンプリング信号最大差値(線形度が最も高い信号)となり、回転ベクトルの変位量信号とすることができる。
６．図６を例にとると、ΔMin(Ｈx)＝ΔＰ(Ｈ1) でΔＰ(Ｈ1)が線形度の最も低いサンプリング信号差値となり、回転方向判断の条件として用いることができる。ΔMax(Ｈx)＝ΔＰ(Ｈ2)で、ΔＰ(Ｈ2)が線形度の最も高いサンプリング信号差値となり、回転ベクトルの変位量信号とすることができる。このため、ΔＰ(Ｈ2)
＞0の場合、Ｈ2(Ｐt0) ＞Ｈ2(Ｐt1)となり、ホイールは右方向へ移動または正方向に回転していることを示し、ΔＰ(Ｈ2) ＜
0のばあい、Ｈ2(Ｐt0) ＜Ｈ2(Ｐt1)となり、ホイールは左方向へ移動または逆方向に回転していることを示す。
【００１６】
このため、１から６の方法説明に基づき類推すると、あらゆるサンプリング区間内でホイール回転ベクトルの方向及び変位量を計量することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案の最良の実施例を示す立体外観斜視図である。
【図２】本考案の立体分解図である。
【図３】本考案の断面図である。
【図４】本考案のホールセンサの配置状態を示す平面図である。
【図５】本考案の本考案の磁場信号取り込み装置の回路図である。
【図６】本考案のホールセンサの磁場信号取り込みにおける波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【００１８】
１        磁性計量制御器
２        ホイール機構
２１      ホイールカバー
２１１    開口部
２２      ホイール座体
２２１    軸挿入槽
２３      ホイール
２３１    軸
３        磁場信号取り込み装置
３１      永久磁石
３２      嵌合座体
３３      ホールセンサ
３４      回路板    
【図１】
0003110871.tif 000003
【図２】
0003110871.tif 000004
【図３】
0003110871.tif 000005
【図４】
0003110871.tif 000006
【図５】
0003110871.tif 000007
【図６】
0003110871.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月10日(2005.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
回転動作により永久磁石の磁極を変位させ磁場変化信号を発生し、磁場センサ部品により該磁場変化信号データを取り込み、計量制御の目的を達する磁性計量控制器であって、ホイール機構及びその内部に設けた磁場信号取り込み装置の二大部分から構成され、そのうち、該ホイール機構は、ホイールカバー、ホイール座体及びホイール等の部品から成り、ホイール機構側面内部に設けた該磁場信号取り込み装置は、永久磁石、嵌合座体、ホールセンサ及び回路板から構成され、該ホイール機構におけるホイールは、側面方向に軸が延伸して設けられ、該軸がホイール座体両側の軸挿入槽内に軸設され、上方はホイールカバーにより覆われ、さらに、該ホイールの一部が該ホイールカバーの面上に設けた開口部から露出されると共に、ホイール機構側面位置内部に設けた該磁場信号取り込み装置は、該永久磁石がホイール側面の槽内に嵌置され、該回路板が嵌合座体の一側面に収納され、同時に、該嵌合座体はホイール座体内に嵌置され、回路板上に設けたホールセンサが永久磁石の磁極位置に対応し、永久磁石の回転時に発生する磁場変動信号を取り込むことを特徴とする磁性計量控制器。