(57)【要約】      （修正有）【課題】限られたスペースしかない電車の運転台周辺に主幹制御器を配置するため、主幹制御器を小型化する技術を提供する。【解決手段】回転軸４を中心として回転する主ハンドル２と、前記主ハンドルの回転角度位置に対応するノッチ指令を出力する光学式ロータリエンコーダ１とを具備することにより、従来のコード信号（角度情報）をノッチ指令に変換する制御基板が不要となり、主幹制御器の小型化および軽量化を実現すると共に、部品削減により故障率を下げることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電車用の主幹制御器であって、
軸を中心として回転する主ハンドルと、
前記主ハンドルの回転角度位置に対応するノッチ指令を出力する光学式ロータリエンコーダと、
を具備することを特徴とする主幹制御器。
【請求項２】
前記光学式ロータリエンコーダは、
前記主ハンドルの回転と共に回転し、複数のスリットを有するスリット円板と、
前記スリット円板に光を照射する発光手段と、
前記スリットを透過した光を受光する複数の受光手段と、を具備し
前記スリットは、前記主ハンドルの回転角度位置に対応するノッチ指令が前記複数の受光手段から発生するように、前記ノッチ指令に対応するパターンを有していることを特徴とする請求項１記載の主幹制御器。
【請求項３】
前記光学式ロータリエンコーダは、前記複数の受光手段から発生されるノッチ指令に、誤り検出符号を付加する手段を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の主幹制御器。
【請求項４】
前記スリット円板には、前記ノッチ指令の受信側装置にノッチ指令取り込みタイミングを提供するストローブ信号を発生するためのスリットが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の主幹制御器。
【請求項５】
前記光学式ロータリエンコーダは、前記受光手段から出力される信号を増幅する増幅手段を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の主幹制御器。
【請求項６】
前記光学式ロータリエンコーダは、前記受光手段の出力信号を増幅する増幅手段を具備することを特徴とする請求項２記載の主幹制御器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道用電気車両の速度指令を伝送する主幹制御器に関する。
【背景技術】
【０００２】
主幹制御器には一般に、運転士が車両の加減速を調節するためのノッチハンドル（以下、主ハンドルと記載）が設けられている。主ハンドルの回転位置に応じて車両は加減速運転を行う。主ハンドルの回転位置検出装置としてアブソリュートロータリエンコーダ（以下、アブソリュートエンコーダと記載）を使用した主幹制御器が知られている。このような主幹制御器は、主ハンドルの回転角度を光学的に検知するので、無接点主幹制御器と呼ばれる。この無接点主幹制御器は、主ハンドルの回転角度に対応するコードを出力する。このコードは例えば２進数を示すバイナリー形式データあるいはグレイコード形式データである。
【０００３】
アブソリュートエンコーダから出力されたコードは、制御装置にてノッチ演算してノッチ指令に変換される。このノッチ指令は電動機駆動装置及びブレーキ装置に直接伝送されるか、もしくは、これら装置への指令伝送を行う伝送装置へ送信される。
【０００４】
図５は従来の無接点主幹制御器の構成概略図である。
【０００５】
主ハンドル２の回転軸とアブソリュートエンコーダ１１の回転軸４は機械的に接続されていて、主ハンドル２を操作すると、その回転位置（ノッチ）に応じてアブソリュートエンコーダ１１から角度情報がコード信号１０として出力される。このコード信号１０は主ハンドル２の絶対角度位置を示し、例えば８ビットバイナリー形式の場合、「０００００００１（＝０１Ｈ）」、「００００００１０（＝０２Ｈ）」等の値であって、１回転を２５６分解能で表すことができる。
【０００６】
エンコーダ１１からのコード信号１０は、制御回路を有する制御基板３に入力される。制御基板３では、エンコーダから入力されたコード信号１０（角度情報）をノッチ指令５に変換して出力する。ノッチ指令５は例えば５段階つまり分解能が「５」の信号であって、５本の信号線あるいはバイナリ形式では３線（３ビット）で伝送される。
【０００７】
図６はノッチ指令のカムパターンの一例を示す図である。ここでは、エンコーダ１１から出力されるコード（角度情報）はバイナリ形式コード、制御基板３から出力されるノッチ指令が５線の信号線により伝送される場合を説明する。
【０００８】
エンコーダ１１からのコードとして例えば００Ｈ−６０Ｈの範囲の数値が制御基板３に伝送される。ここでは、主ハンドル２が最も右側に傾いたＰ２の角度位置にあるとき、エンコーダ１１はコード００Ｈを出力するものとする。制御基板３は、このコードをノッチ指令に変換する。例えば制御基板３は、主ハンドル２が図のＮの角度位置（垂直位置）にあるとき入力されるコードＣＮを、ノッチ指令「００１００」に変換して出力する。ここから主ハンドルが例えば右方向にＰ１の位置まで回転すると、入力されるコードはＣＰ１に変化する。制御基板３は、コードＣＰ１をノッチ指令「１１０００」に変換して出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２４４７０７号公報
【特許文献２】特開平７−０５９２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した無接点主幹制御器では、ノッチ指令を駆動装置及びブレーキ装置に出力するために、エンコーダから出力されたコード（角度情報）を、ノッチ指令に変換するための制御基板が必要となる。この制御基板は演算により、又は予めデータベースとして保持したコード／ノッチ指令変換テーブル等を参照することにより、エンコーダから出力されたコードをノッチ指令に変換する。このように、限られたスペースしかない運転台周辺に制御基板を配置するスペースが必要であった。
【００１１】
従って実施形態は、主幹制御器の小型化を主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一実施形態は、電車用の主幹制御器であって、軸を中心として回転する主ハンドルと、前記主ハンドルの回転角度位置に対応するノッチ指令を出力する光学式ロータリエンコーダとを具備する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る無接点主幹制御器の構成概略図である。
【図２】第１実施形態に係るカムパターンエンコーダ１の内部構成を示す図である。
【図３】第２実施形態に係るカムパターンエンコーダ１の内部構成を示す図である。
【図４】第３実施形態に係る主幹制御器に適用されるスリット円板１２を示す図である。
【図５】従来の無接点主幹制御器の構成概略図である。
【図６】ノッチ指令のカムパターンの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施形態に係る主幹制御器について、図面を参照して説明する。
【００１５】
[第１実施形態]
図１は、第１実施形態に係る無接点主幹制御器の構成概略図である。
【００１６】
この無接点主幹制御器は、ノッチ指令のカムパターンと同様なスリットが設けられたスリット円板を有するエンコーダを使用する。
【００１７】
主ハンドル２の回転軸とカムパターンロータリーエンコーダ（以下、カムパターンエンコーダ又は単にエンコーダと記載）１の回転軸４は機械的に固定されていて、主ハンドル２を操作すると、その回転位置（ノッチ）に応じてノッチ指令５が出力される。このとき、カムパターンロータリーエンコーダとは光学式ロータリエンコーダである。
【００１８】
このように、本実施形態に係る無接点主幹制御器は、従来のように、エンコーダからのコード（角度情報）をノッチ指令に変換する制御基板は設けられていない。図２は、カムパターンエンコーダ１内に設けられるスリット円板１２及びスリット円板１２付近の構成を示す図である。
【００１９】
図２（ａ）は、スリット円板１２の正面図である。このようにスリット円板１２には、ノッチ指令に対応するスリット３（Ｓ１−Ｓ５）が設けられている。スリット３は図６で示した従来のカムパターンに対応するパターンを有している。
【００２０】
図２（ｂ）は、スリット円板１２付近の概略構成を示す図であり、スリット円板１２を真横から見たときの図である。
【００２１】
スリット円板１２の図中左側には、複数のＬＥＤ発光体６が設けられ、右側にはスリット円板１２のスリットＳ１−Ｓ５の半径方向位置にそれぞれ対応する位置に、５つのフォトトランジスタ（以下、受光素子と記載）７ａ−７ｅが設けられる。受光素子７ａ−７ｅの出力信号はアンプ（信号増幅器）８ａ−８ｅを介して、エンコーダ１の外部へ出力される。このようにアンプ８を用いて受光素子７ａ−７ｅの出力信号を増幅することで、ノッチ信号の信号品質（Ｓ／Ｎ）が確保される。
【００２２】
ここで、受光素子７ａ−７ｅが図２（ａ）における半径ＲＮに沿って垂直に並んで配置されているとする。受光素子７ａ−７ｅの位置は固定されており、スリット円板１２が主ハンドルの回転と共に軸４を中心として回転する。この図の場合、スリットＳ３をＬＥＤ光が透過し、受光素子７ｃのみがＨレベル信号を出力する。この結果、カムパターンエンコーダ１から出力される信号は、受光素子７ａ−７ｅの出力に対応して、「００１００」となり、ノッチ信号Ｎとして出力される。ここから主ハンドルが右方向に回転すると、半径ＲＰ１が垂直方向に位置し、スリットＳ４、Ｓ５をＬＥＤ光が透過し、受光素子７ｄ、７ｅがＨレベル信号を出力する。この結果、カムパターンエンコーダ１から出力される信号は、受光素子７ａ−７ｅの出力に対応して、「０００１１」となり、ノッチ信号Ｐ１として出力される。このようにして出力されるノッチ信号Ｐ２，Ｐ１，Ｎ，Ｂ１，Ｂ２，ＥＢは、従来と同一の信号形式であるので、従来システムにそのまま適用できる。
【００２３】
このように、実施形態に係るカムパターンエンコーダ１は、従来のような回転角度情報を示すコード信号を出力するのではなく、ノッチ信号を直接出力する。従って、従来のコード信号（角度情報）をノッチ指令に変換する制御基板が不要となり、主幹制御器の小型化および軽量化を実現すると共に、部品削減により故障率を下げることができる。
【００２４】
[第２実施形態] 
図３は、第２実施形態に係るカムパターンエンコーダ１の内部構成を示す図である。
【００２５】
このカムパターンエンコーダ１は、図１、２の第１実施形態に加え、受光素子７ａ−７ｅから出力されるノッチ信号に、誤り検出符号（たとえばパリティビット）を付加する誤り検出符号付加部９を有している。誤り検出符号をノッチ指令と共に出力信号として出力することにより、主幹制御器からのノッチ指令を受信する駆動装置及びブレーキ装置側で、ノッチ信号の誤り検出が可能となる。
【００２６】
[第３実施形態]
図４は、第３実施形態に係る主幹制御器に適用されるスリット円板１２を示す図である。  
本実施形態は、ノッチパターンを読み込むタイミングとしてストローブビットを付加した例である。このスリット円板１２には、円板中の各ノッチ位置Ｐ２，Ｐ１，Ｎ，Ｂ１，Ｂ２，ＥＢに対応して、最外周側にスリットＳＴ１−ＳＴ６が設けられる。
【００２７】
スリットＳＴ１−ＳＴ６は、第１実施形態で説明したノッチ指令、及び第２実施形態で説明した誤り検出信号を含むノッチ指令を取り込むためのタイミング信号（たとえばストローブ信号）を発生するために設けられる。尚、スリットＳＴ１−ＳＴ６を透過したＬＥＤ光を受光する受光素子（図示せず）及び受光素子出力信号を増幅して出力するアンプ（図示せず）が更に設けられる。
【００２８】
駆動装置及びブレーキ装置側では、このタイミング信号がＨレベルのとき、ノッチ指令を取り込むので、ノッチ指令を正確に受信することが可能である。
【００２９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３０】
１…カムパターンエンコーダ、２…主ハンドル、３…制御基板、６…ＬＥＤ、７ａ−７ｅ…フォトダイオード、８ａ−８ｅ…信号増幅器、１１…アブソリュートロータリーエンコーダ、１２…スリット円板。
【図１】
2013135569.tif 000003
【図２】
2013135569.tif 000004
【図３】
2013135569.tif 000005
【図４】
2013135569.tif 000006
【図５】
2013135569.tif 000007
【図６】
2013135569.tif 000008