ラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置
【課題】サーボモータの出力軸にサーボホーンを嵌合する単純構造で高い精度で中立位置を設定可能としたラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置を提供する。
【解決手段】サーボモータ1の出力軸20のサーボホーン40の嵌合穴50と嵌合する部分を角柱とし、該角柱の外側壁の少なくとも1面にサーボホーン40の嵌合穴50の挿入方向と平行に形成された凸条20Aを形成し、嵌合穴50の内側壁の少なくとも1面に出力軸20の外側壁に有する凸条20Aの形成方向と同方向に形成されて当該凸条に嵌合する凹条50Aを設け、筐体側に、サーボモータ1の出力軸20の一方向での最大回転角度と該一方向と逆の方向での最大回転角度を規制する制限する構造を設け、サーボモータ1の出力軸20が一方向と逆方向の最大回転角度位置にある時のポテンショメータの各出力値の中間値をサーボモータの出力軸の標準中立位置と定める。
【解決手段】サーボモータ1の出力軸20のサーボホーン40の嵌合穴50と嵌合する部分を角柱とし、該角柱の外側壁の少なくとも1面にサーボホーン40の嵌合穴50の挿入方向と平行に形成された凸条20Aを形成し、嵌合穴50の内側壁の少なくとも1面に出力軸20の外側壁に有する凸条20Aの形成方向と同方向に形成されて当該凸条に嵌合する凹条50Aを設け、筐体側に、サーボモータ1の出力軸20の一方向での最大回転角度と該一方向と逆の方向での最大回転角度を規制する制限する構造を設け、サーボモータ1の出力軸20が一方向と逆方向の最大回転角度位置にある時のポテンショメータの各出力値の中間値をサーボモータの出力軸の標準中立位置と定める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ラジコン模型の制御に用いるサーボ装置に係り、特にサーボモータの出力軸に取り付けたサーボホーンの中立位置を容易にかつ精密に設定可能としたラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
遠隔制御されるヘリコプタや車両などの無線操縦模型はラジコン模型あるいは単にラジコンと愛称され、ホビーの世界だけでなく、多くの産業分野で広く利用されている。ラジコン模型には、送信機から送信される指令信号を受信する受信機、サーボモータ、スピードコントローラ、ジャイロ、バッテリーなど、飛行または走行制御をするための複数の電子制御機器(操縦制御機器)が搭載されている。
【0003】
操縦制御にはサーボモータと、このサーボモータの出力軸に設置したサーボホーンと称する回動部材からなるサーボ装置が用いられる。サーボ装置はモータの回転をギアダウンして出力軸に伝達し、出力軸に取り付けたサーボホーンを回動して当該サーボホーンに連結されたリンケージロッドで被制御部材を制御するものである。モータの出力軸にはポテンショメータ(可変抵抗器)の回転軸が連結されており、このポテンショメータの抵抗値に応じて形成される信号と出力軸の回転角で表される受信信号とを比較して送信機側での操作量に応じてモータの回転を正確に制御する。
【0004】
このようなサーボ装置では、モータの出力軸とサーボホーンとの結合精度が直接制御性能に影響する。このようなサーボモータを用いたサーボ装置における中立位置の精密設定に関しては特許文献1に開示がある。
【特許文献1】特開2004−243026号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
図10は、従来のサーボ装置の構成例を説明する模式図である。図10に示した従来のサーボモータ1の出力軸2は円柱状であり、その周囲には、セレーション(又はスプライン)と称する外周縦溝(以下、外側セレーション)3が形成されている。一方、サーボホーン4には上記出力軸2の外側セレーション3に嵌合する内周縦歯(以下、内側セレーション)5を有する嵌合穴が形成されている。そして、サーボモータ1の出力軸2に有する外側セレーション3にサーボホーン4の内側セレーション5を嵌め込んでサーボホーン4がサーボモータ1の出力軸2の回りで所定の角度範囲内で回動するように固定する。なお、出力軸2と同軸にポテンショメータ1Aが内蔵されている。
【0006】
上記の角度範囲内での回動で、例えば操舵を行う制御では、左右舵取りの基準となるニュートラル位置(中立位置)を設定する必要がある。前記したように、サーボモータ1の中立位置は基準のニュートラル信号パルスに対応したポテンショメータの抵抗値で決まる。しかし、ポテンショメータと共に回転する出力軸2の回転角はポテンショメータの抵抗値の誤差で中立時に決まった位置とはならない。
【0007】
図11は、サーボモータの出力軸に取り付けたサーボホーンの中立位置ずれの説明図である。サーボモータ1の中立時の出力軸2にサーボホーンを最適位置に取り付けようとしても、外側セレーション3に内側セレーション5が嵌合する角度(回転面に平行な面内での角度)は不連続なセレーションのステップ(歯−溝の単位中心角度)で決まる。図7中、θCはセットしたい中心角度(中立位置)、θ0はセレーションの1つのステップで移動するサーボホーン4の回転面における中心線、θSは中心角度θCからずれる最小角度を示す。
【0008】
現在、広く使用されているサーボモータの出力軸に形成されているセレーションのステップは通常15°程度(=θ0)であり、この角度以下の精度でサーボホーンを取り付けることはできない。その結果、中心角度θCからのずれ角度θSは左右それぞれ(15/2)°程度である。そのため、サーボホーン4による被制御部との間のリンケージが左回転と右回転の動作ストロークに相違が生じ、もしくは中立パルスを移動させて最適な取り付け角度を得ても、左右の最大回転角度が異なったりする不具合が発生する。
【0009】
特許文献1では、サーボモータの出力軸とサーボホーンの間に角度調整機構と称する2段階のセレーション構造をもうけて、中立位置の精密設定を得るようにしている。しかし、この角度調整機構の構造は複雑で、多数の部品を必要とする。
【0010】
本発明の目的は、サーボモータの出力軸にサーボホーンを嵌合する単純構造で高い精度で中立位置を設定可能としたラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明のラジコン模型は、筐体内に所定の角度範囲内で回転する出力軸を有するサーボモータと、この出力軸に嵌合する嵌合穴と被制御部材に連結するリンケージロッドを係合する係合孔とを有するサーボホーンと、サーボモータの出力軸と同軸に回転する如く設置されたポテンショメータを有する。サーボモータの出力軸の少なくともサーボホーンの嵌合穴と嵌合する部分は角柱とし、当該角柱の外側壁の少なくとも1面に前記サーボホーンの嵌合穴の挿入方向と平行に形成された凸条を設ける。
【0012】
サーボホーンの嵌合穴は、サーボモータの角柱の出力軸と嵌合する角穴であり、角穴の内側壁の少なくとも1面に出力軸の外側壁に有する凸条の形成方向と同方向に形成されて当該凸条に嵌合する凹条を設けてある。
【0013】
そして、筐体側には、サーボモータの出力軸の一方向での最大回転角度と該一方向と逆の方向での最大回転角度を規制する固定側回転角度規制部材を有すると共に、出力軸側には、当該出力軸の一方向の最大回転角度位置と該一方向と逆の方向での最大回転角度を制限する回転側回転角度規制部材を有する。
【0014】
サーボモータの出力軸が上記一方向と逆方向との最大回転角度位置にある時のポテンショメータの各出力値の中間値をサーボモータの出力軸の標準中立位置と定める。
【0015】
また、前記角柱は四角柱とし、前記凸条は断面が円形状もしくは楕円形状で、前記角柱の外側壁に接する側の一部は当該外側壁内に埋没した形状とし、この凸条の断面を角柱の根元に向かって漸次大とすることができる。
【発明の効果】
【0016】
サーボモータとサーボホーンとの取り付け精度に起因する制御系リンケージの機械的精度が向上し、量産される組み立て完成済みの各種のラジコン模型における中立位置の設定が容易になり、固体差の無い、あるいは個体差が少なく、飛行あるいは走行性能の高いラジコン模型を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明の最良の実施形態につき、ラジコンヘリコプターに適用した実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【0018】
図1は、本発明に係るラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置の一実施例を説明する要部展開斜視図である。また、図2は、サーボモータの最大回転角度を規制するストッパ構造の一例を説明する図である。そして、図3は、ポテンショメータの外観例を示す図である。図1において、サーボモータ1はラジコンヘリコプターの機枠6に取り付けられている。この例では、サーボモータ1はエルロンコントロールサーボ装置を構成する。サーボモータ1にはポテンショメータ1A(図3)がサーボモータ1のギアダウンされた回転軸(あるいは、パルス駆動でステップ回転される回転軸)と同軸に取り付けられている。このポテンショメータ1Aはサーボモータ1の出力軸20とは反対側に突出する回転軸に交換可能に取り付けることができる。ポテンショメータ1Aはサーボモータ1の筐体に固定的に内蔵することもできることは言うまでもない。
【0019】
図1に示したように、本実施例のサーボモータ1の出力軸20は、サーボホーン40と係合する突出部の断面を四角形の角柱状として形成されている。そして、角柱状の出力軸20の一側壁面にはサーボホーン40の取り付け嵌合方向に延びる凸条20Aが形成されている。この凸条20Aは、中立位置の指標となると共に、サーボホーン40の取り付け方向を1つのみに規制する機能、および出力軸20とサーボホーン40の取り付け部のがたつき防止機能を有する。ここでは、出力軸20が四角形の角柱状で、凸条20Aは一側壁面のみに棒状体として設けているが、これに限るものではなく、出力軸20は断面が3角形、5角形あるいはそれ以上の多角形、若しくは非円形断面とすることができる。また、凸条20Aの形状、個数も任意である。
【0020】
サーボホーン40には、サーボモータ1の出力軸20に挿入して取り付ける嵌合穴50が形成されている。嵌合穴50の頂部にはネジ貫通孔50Dを形成した底壁を有し、出力軸20の天頂が当接してサーボホーン40の取り付け高さを規制する。この構成では、サーボホーン40の前記嵌合穴50から一定距離をもってコネクティングロッドの係合孔50B、50Cが設けられているが、サーボホーンはその制御対象によって、種々の形状と係合孔の配置がある。なお、出力軸20の天頂にネジ込み孔20Bが形成されており、嵌合穴50の頂部のネジ貫通孔50Dの外側から図示しないネジを通し、出力軸20のネジ込み孔20Bにねじ込んで両者を固定する。サーボモータ1の左右最大回転角度は、予めサーボモータの回転軸側に設けた回転側回転角度部材と、サーボモータのケース側に設けた固定側回転角度規制部材とで構成される機械的なストッパ構造で制限されるようになっている。
【0021】
図2において、このストッパ構造は、筐体80に設けた固定側回転角度規制部材60と、サーボモータ1の回転軸(出力軸)に固定した回転側回転角度部材70とで構成される。回転側回転角度部材70は固定側回転角度規制部材60の内側で回転可能に組み込まれる。固定側回転角度規制部材60には出力軸20の中心から外側に引き込んだ後退段差60Aが形成され、回転側回転角度部材70には出力軸20の中心から外側に飛び出した突出段差70Aが形成されている。
【0022】
サーボホーン20の嵌合穴50をサーボモータ1の出力軸20に取り付ける場合、その取り付け姿勢は当該出力軸20と嵌合穴50の断面形状で一意的に決まる。このとき、角柱状出力軸20の外側壁と嵌合穴50の内側壁との接合だけでなく、凸条20Aと凹状50Aの嵌合が行われることで、より正確な取り付け精度が得られる。なお、図4に示したように、凸条20Aの断面を出力軸20の根元に近づくにつれて漸次大とすることで出力軸20にサーボホーン40をより強固に固定することができる。このような考えを出力軸20に適用することもできる。図4は、説明のため、出力軸の長さを誇張して示した。
【0023】
図2に示したサーボモータの出力軸20の中立位置では、出力軸20の回転面内での一方向(左回転方向)とこの一方向とは逆方向(右回転方向)の回転角度範囲θは機械的に同一角度に設定される。サーボモータの筐体側にはサーボモータ1の出力軸20の一方向(例えば、図2の左方向)での最大回転角度と該一方向と逆の方向(例えば、図2の右方向)での最大回転角度を規制する固定側回転角度規制部材60を有する。この固定側回転角度規制部材60は適宜の板をプレスしたものでよく、筐体80に固定され、あるいは筐体80の一部に一体的に成形したものでも良い。
【0024】
また、サーボモータ1の出力軸20につながる回転軸に、当該出力軸の一方向の最大回転角度位置と該一方向と逆の方向での最大回転角度を制限する回転側回転角度規制部材70を有備える。この回転側回転角度規制部材70は、サーボモータ1の回転体(ロータ)とは別体に成形した部品でも、あるいは該回転体の一部を加工したものでもよい。固定側回転角度規制部材60と回転側回転角度規制部材70の構造は図示したものに限らず、単純な突起同志が当接する構成としたものでよい。また、回転角規制部材は、リンケージされた被操作部分に設けてもよい。
【0025】
上記のように機械的中立位置の設定後の標準的な中立位置の設定は、前記サーボモータ1の出力軸20が前記一方向と前記逆方向の最大回転角度位置にある時(上記した固定側回転角度規制部材60に回転側回転角度規制部材70が当接した位置)の前記ポテンショメータの各出力値の中間値を前記サーボモータの出力軸の標準中立位置を定める。この手順を以下に示す。
【0026】
サーボモータ1の出力軸20にサーボホーン40を取り付けた後、中立位置の簡易自動中立位置設定操作(標準自動キャリブレーション)を行う。簡易自動中立位置設定操作では、
(1)パーソナルコンピュータ(PC)又は機体に搭載された装置からキャリブレーションをスタートする。これにより、
(2)サーボモータの出力軸(回転軸)は任意の方向に回転を始める。
(3)最大回転角度を規制する固定側回転角度規制部材60と回転側回転角度規制部材70で構成される構造で回転軸が停止する。サーボモータが停止した位置のポテンショメータ1Aが示す抵抗値を読む。
【0027】
これを数回繰り返し、その都度読み取ったポテンショメータ1Aが示す抵抗値の平均値を最大回転位置での抵抗値と定める。この操作を左右各回転方向について行い、左右両端のポテンショメータの最大回転位置での抵抗値の中間を出力軸の中立位置(ニュートラル位置)と定める。なお、ここでは、最大回転位置をポテンショメータの抵抗値を用いたが、これに限るものではなく、電流値でもよく、あるいは光学的手段、磁気検出手段など、既知の検出手段を用いることができる。したがって、ここでは、具体的な最大回転位置の検出手段は省略した。
【0028】
図5は、簡易自動中立位置設定操作を行う際の送信機から出力パルスの内容とサーボホーンの位置を説明する図である。図5には送信機のスティックの操作角(左最大、中立、右最大)に対する送信機のデフォルトの規定パルス幅と実際のパルス幅(送信機を操作したときのパルス幅)、および実際に送信機のスティックを操作した時のサーボモータ回転角を示す。図5で、送信機のスティックの操作角の欄に(電源オフ:OFF)とあるのは、電波を発射しない状態とすることを示す。
【0029】
このようにして行った標準キャリブレーションによる中立位置の誤差は従来のサーボホーンのセレーションによる誤差より十分に小さく、実用上十分であるが、さらに厳密な精度を求めると、精密自動中立位置設定(精密自動キャリブレーション、以下単に精密自動設定)を行うことができる。精密自動設定は、送信機の各制御チャンネルの中立位置信号(ニュートラルパルス)の僅かな個体差を補正する操作である。この精密自動設定では、ラジコン模型と送信機を通信ケーブルで接続し、両者の電源を投入した状態で送信機から、ラジコン模型に対して電波を発射して行う。
【0030】
そして、標準自動設定操作と同様の手法で得られた中立点を送信機の各制御チャンネルの中立位置信号に一致させる。この一致操作の手順は次のとおりである。また、最大回転角操作時のポテンショメータの抵抗値と送信機の操作スティックの最大操作時の制御パルスを一致させることで、送信機の操作スティックの操作範囲の全域でサーボモータ出力とのリニアリテーを得ることができる。
【0031】
図6は、本実施例のラジコン模型の精密自動中立位置設定を行う際のシステム構成を説明する図である。本実施例では、ラジコンヘリコプター100に搭載する駆動制御回路101に、中央制御装置(CPU)3と、設定値格納部(メモリ)4、制御信号加工部5、その他の回路等を設けた。また、ラジコンヘリコプター100にはコネクタ12が設けられており、外部装置であるPCのコネクタ14との間を通信ケーブル13で接続されている。受信機2は、高周波(RF)処理部2A、検波部、デコーダ部2Bを有する。17はバッテリーである。
【0032】
図7は、本実施例のラジコン模型の精密自動中立位置設定を行う手順を説明する流れ図である。図6に示した構成において、先ず、送信機の電源をオン(ON)とする(P−1)。次に、ラジコンヘリコプター(RC)100の主電源を投入(P−2)し、PC200とラジコンヘリコプター(RC)100をケーブルで接続して(P−3)、PC200上で中立位置校正、すなわちキャリブレーションをスタートする(P−4)。
【0033】
送信機のスティックを操作してポテンショメータの値を読み取る(P−5)。先ず、右スティックを操作して(P−6)、左最大位置、右最大位置、上最大位置、下最大位置、および中立位置でのポテンショメータの値を読み取る(P−8)。次に、左スティックを操作して(P−7)、左最大位置、右最大位置、上最大位置、下最大位置、および中立位置でのポテンショメータの値を読み取る(P−8)。この読み取り結果をPCに収納する(P−9)。
【0034】
図8は、精密自動中立位置設定操作を行う際の送信機から出力パルスの内容とサーボホーンの位置を説明する図である。図8には送信機のスティックの操作角(左最大、中立、右最大)に対する送信機のデフォルトの規定パルス幅と実際のパルス幅(送信機を操作したときのパルス幅)、および実際に送信機のスティックを操作した時のサーボモータ回転角を示す。
【0035】
図9は、本発明を適用したラジコン模型の一例としてのラジコンヘリコプターの全体図である。このラジコンヘリコプターは、その胴体部に動力モータ7、バッテリー8、サーボモータ1やジャイロを含む操縦機構を搭載している。胴体部にはメインロータML、ギアGAなどが配置され、シャフトCSでティルロータTLが取り付けてある。操縦機構や動力モータはスタートボタン10デ活性化サレ、アンテナANTで受信した操縦指令で操縦機構を制御して飛行を行う。
【0036】
本発明は、ラジコンヘリコプターに限るものではなく、その他の各種ラジコン模型にも同様に適用できる。また、本発明は、ポテンショメータを交換した場合にも、使用者自身がサーボモータの中立状態を容易に再現することができる、等のメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明に係るラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置の一実施例を説明する要部展開斜視図である。
【図2】サーボモータの最大回転角度を規制するストッパ構造の一例を説明する図である。
【図3】ポテンショメータの外観例を示す図である。
【図4】サーボモータの出力軸の他の校正例を説明する斜視図である。
【図5】簡易自動中立位置設定操作を行う際の送信機から出力パルスの内容とサーボホーンの位置を説明する図である。
【図6】本実施例のラジコン模型の精密自動中立位置設定を行う際のシステム構成を説明する図である。
【図7】本実施例のラジコン模型の精密自動中立位置設定を行う手順を説明する流れ図である。
【図8】精密自動中立位置設定操作を行う際の送信機から出力パルスの内容とサーボホーンの位置を説明する図である。
【図9】本発明を適用したラジコン模型の一例としてのラジコンヘリコプターの全体図である。
【図10】従来のサーボ装置の構成例を説明する模式図である。
【図11】サーボモータの出力軸に取り付けたサーボホーンの中立位置ずれの説明図である。
【符号の説明】
【0038】
1・・・サーボモータ、6・・・機枠、2,20・・・出力軸、20A・・・凸条、40・・・サーボホーン、50・・・嵌合穴、50A・・・凹条、50B、50C・・・コネクティングロッドの係合孔、50D・・・ネジ貫通孔。
【技術分野】
【0001】
本発明は、ラジコン模型の制御に用いるサーボ装置に係り、特にサーボモータの出力軸に取り付けたサーボホーンの中立位置を容易にかつ精密に設定可能としたラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
遠隔制御されるヘリコプタや車両などの無線操縦模型はラジコン模型あるいは単にラジコンと愛称され、ホビーの世界だけでなく、多くの産業分野で広く利用されている。ラジコン模型には、送信機から送信される指令信号を受信する受信機、サーボモータ、スピードコントローラ、ジャイロ、バッテリーなど、飛行または走行制御をするための複数の電子制御機器(操縦制御機器)が搭載されている。
【0003】
操縦制御にはサーボモータと、このサーボモータの出力軸に設置したサーボホーンと称する回動部材からなるサーボ装置が用いられる。サーボ装置はモータの回転をギアダウンして出力軸に伝達し、出力軸に取り付けたサーボホーンを回動して当該サーボホーンに連結されたリンケージロッドで被制御部材を制御するものである。モータの出力軸にはポテンショメータ(可変抵抗器)の回転軸が連結されており、このポテンショメータの抵抗値に応じて形成される信号と出力軸の回転角で表される受信信号とを比較して送信機側での操作量に応じてモータの回転を正確に制御する。
【0004】
このようなサーボ装置では、モータの出力軸とサーボホーンとの結合精度が直接制御性能に影響する。このようなサーボモータを用いたサーボ装置における中立位置の精密設定に関しては特許文献1に開示がある。
【特許文献1】特開2004−243026号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
図10は、従来のサーボ装置の構成例を説明する模式図である。図10に示した従来のサーボモータ1の出力軸2は円柱状であり、その周囲には、セレーション(又はスプライン)と称する外周縦溝(以下、外側セレーション)3が形成されている。一方、サーボホーン4には上記出力軸2の外側セレーション3に嵌合する内周縦歯(以下、内側セレーション)5を有する嵌合穴が形成されている。そして、サーボモータ1の出力軸2に有する外側セレーション3にサーボホーン4の内側セレーション5を嵌め込んでサーボホーン4がサーボモータ1の出力軸2の回りで所定の角度範囲内で回動するように固定する。なお、出力軸2と同軸にポテンショメータ1Aが内蔵されている。
【0006】
上記の角度範囲内での回動で、例えば操舵を行う制御では、左右舵取りの基準となるニュートラル位置(中立位置)を設定する必要がある。前記したように、サーボモータ1の中立位置は基準のニュートラル信号パルスに対応したポテンショメータの抵抗値で決まる。しかし、ポテンショメータと共に回転する出力軸2の回転角はポテンショメータの抵抗値の誤差で中立時に決まった位置とはならない。
【0007】
図11は、サーボモータの出力軸に取り付けたサーボホーンの中立位置ずれの説明図である。サーボモータ1の中立時の出力軸2にサーボホーンを最適位置に取り付けようとしても、外側セレーション3に内側セレーション5が嵌合する角度(回転面に平行な面内での角度)は不連続なセレーションのステップ(歯−溝の単位中心角度)で決まる。図7中、θCはセットしたい中心角度(中立位置)、θ0はセレーションの1つのステップで移動するサーボホーン4の回転面における中心線、θSは中心角度θCからずれる最小角度を示す。
【0008】
現在、広く使用されているサーボモータの出力軸に形成されているセレーションのステップは通常15°程度(=θ0)であり、この角度以下の精度でサーボホーンを取り付けることはできない。その結果、中心角度θCからのずれ角度θSは左右それぞれ(15/2)°程度である。そのため、サーボホーン4による被制御部との間のリンケージが左回転と右回転の動作ストロークに相違が生じ、もしくは中立パルスを移動させて最適な取り付け角度を得ても、左右の最大回転角度が異なったりする不具合が発生する。
【0009】
特許文献1では、サーボモータの出力軸とサーボホーンの間に角度調整機構と称する2段階のセレーション構造をもうけて、中立位置の精密設定を得るようにしている。しかし、この角度調整機構の構造は複雑で、多数の部品を必要とする。
【0010】
本発明の目的は、サーボモータの出力軸にサーボホーンを嵌合する単純構造で高い精度で中立位置を設定可能としたラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明のラジコン模型は、筐体内に所定の角度範囲内で回転する出力軸を有するサーボモータと、この出力軸に嵌合する嵌合穴と被制御部材に連結するリンケージロッドを係合する係合孔とを有するサーボホーンと、サーボモータの出力軸と同軸に回転する如く設置されたポテンショメータを有する。サーボモータの出力軸の少なくともサーボホーンの嵌合穴と嵌合する部分は角柱とし、当該角柱の外側壁の少なくとも1面に前記サーボホーンの嵌合穴の挿入方向と平行に形成された凸条を設ける。
【0012】
サーボホーンの嵌合穴は、サーボモータの角柱の出力軸と嵌合する角穴であり、角穴の内側壁の少なくとも1面に出力軸の外側壁に有する凸条の形成方向と同方向に形成されて当該凸条に嵌合する凹条を設けてある。
【0013】
そして、筐体側には、サーボモータの出力軸の一方向での最大回転角度と該一方向と逆の方向での最大回転角度を規制する固定側回転角度規制部材を有すると共に、出力軸側には、当該出力軸の一方向の最大回転角度位置と該一方向と逆の方向での最大回転角度を制限する回転側回転角度規制部材を有する。
【0014】
サーボモータの出力軸が上記一方向と逆方向との最大回転角度位置にある時のポテンショメータの各出力値の中間値をサーボモータの出力軸の標準中立位置と定める。
【0015】
また、前記角柱は四角柱とし、前記凸条は断面が円形状もしくは楕円形状で、前記角柱の外側壁に接する側の一部は当該外側壁内に埋没した形状とし、この凸条の断面を角柱の根元に向かって漸次大とすることができる。
【発明の効果】
【0016】
サーボモータとサーボホーンとの取り付け精度に起因する制御系リンケージの機械的精度が向上し、量産される組み立て完成済みの各種のラジコン模型における中立位置の設定が容易になり、固体差の無い、あるいは個体差が少なく、飛行あるいは走行性能の高いラジコン模型を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明の最良の実施形態につき、ラジコンヘリコプターに適用した実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【0018】
図1は、本発明に係るラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置の一実施例を説明する要部展開斜視図である。また、図2は、サーボモータの最大回転角度を規制するストッパ構造の一例を説明する図である。そして、図3は、ポテンショメータの外観例を示す図である。図1において、サーボモータ1はラジコンヘリコプターの機枠6に取り付けられている。この例では、サーボモータ1はエルロンコントロールサーボ装置を構成する。サーボモータ1にはポテンショメータ1A(図3)がサーボモータ1のギアダウンされた回転軸(あるいは、パルス駆動でステップ回転される回転軸)と同軸に取り付けられている。このポテンショメータ1Aはサーボモータ1の出力軸20とは反対側に突出する回転軸に交換可能に取り付けることができる。ポテンショメータ1Aはサーボモータ1の筐体に固定的に内蔵することもできることは言うまでもない。
【0019】
図1に示したように、本実施例のサーボモータ1の出力軸20は、サーボホーン40と係合する突出部の断面を四角形の角柱状として形成されている。そして、角柱状の出力軸20の一側壁面にはサーボホーン40の取り付け嵌合方向に延びる凸条20Aが形成されている。この凸条20Aは、中立位置の指標となると共に、サーボホーン40の取り付け方向を1つのみに規制する機能、および出力軸20とサーボホーン40の取り付け部のがたつき防止機能を有する。ここでは、出力軸20が四角形の角柱状で、凸条20Aは一側壁面のみに棒状体として設けているが、これに限るものではなく、出力軸20は断面が3角形、5角形あるいはそれ以上の多角形、若しくは非円形断面とすることができる。また、凸条20Aの形状、個数も任意である。
【0020】
サーボホーン40には、サーボモータ1の出力軸20に挿入して取り付ける嵌合穴50が形成されている。嵌合穴50の頂部にはネジ貫通孔50Dを形成した底壁を有し、出力軸20の天頂が当接してサーボホーン40の取り付け高さを規制する。この構成では、サーボホーン40の前記嵌合穴50から一定距離をもってコネクティングロッドの係合孔50B、50Cが設けられているが、サーボホーンはその制御対象によって、種々の形状と係合孔の配置がある。なお、出力軸20の天頂にネジ込み孔20Bが形成されており、嵌合穴50の頂部のネジ貫通孔50Dの外側から図示しないネジを通し、出力軸20のネジ込み孔20Bにねじ込んで両者を固定する。サーボモータ1の左右最大回転角度は、予めサーボモータの回転軸側に設けた回転側回転角度部材と、サーボモータのケース側に設けた固定側回転角度規制部材とで構成される機械的なストッパ構造で制限されるようになっている。
【0021】
図2において、このストッパ構造は、筐体80に設けた固定側回転角度規制部材60と、サーボモータ1の回転軸(出力軸)に固定した回転側回転角度部材70とで構成される。回転側回転角度部材70は固定側回転角度規制部材60の内側で回転可能に組み込まれる。固定側回転角度規制部材60には出力軸20の中心から外側に引き込んだ後退段差60Aが形成され、回転側回転角度部材70には出力軸20の中心から外側に飛び出した突出段差70Aが形成されている。
【0022】
サーボホーン20の嵌合穴50をサーボモータ1の出力軸20に取り付ける場合、その取り付け姿勢は当該出力軸20と嵌合穴50の断面形状で一意的に決まる。このとき、角柱状出力軸20の外側壁と嵌合穴50の内側壁との接合だけでなく、凸条20Aと凹状50Aの嵌合が行われることで、より正確な取り付け精度が得られる。なお、図4に示したように、凸条20Aの断面を出力軸20の根元に近づくにつれて漸次大とすることで出力軸20にサーボホーン40をより強固に固定することができる。このような考えを出力軸20に適用することもできる。図4は、説明のため、出力軸の長さを誇張して示した。
【0023】
図2に示したサーボモータの出力軸20の中立位置では、出力軸20の回転面内での一方向(左回転方向)とこの一方向とは逆方向(右回転方向)の回転角度範囲θは機械的に同一角度に設定される。サーボモータの筐体側にはサーボモータ1の出力軸20の一方向(例えば、図2の左方向)での最大回転角度と該一方向と逆の方向(例えば、図2の右方向)での最大回転角度を規制する固定側回転角度規制部材60を有する。この固定側回転角度規制部材60は適宜の板をプレスしたものでよく、筐体80に固定され、あるいは筐体80の一部に一体的に成形したものでも良い。
【0024】
また、サーボモータ1の出力軸20につながる回転軸に、当該出力軸の一方向の最大回転角度位置と該一方向と逆の方向での最大回転角度を制限する回転側回転角度規制部材70を有備える。この回転側回転角度規制部材70は、サーボモータ1の回転体(ロータ)とは別体に成形した部品でも、あるいは該回転体の一部を加工したものでもよい。固定側回転角度規制部材60と回転側回転角度規制部材70の構造は図示したものに限らず、単純な突起同志が当接する構成としたものでよい。また、回転角規制部材は、リンケージされた被操作部分に設けてもよい。
【0025】
上記のように機械的中立位置の設定後の標準的な中立位置の設定は、前記サーボモータ1の出力軸20が前記一方向と前記逆方向の最大回転角度位置にある時(上記した固定側回転角度規制部材60に回転側回転角度規制部材70が当接した位置)の前記ポテンショメータの各出力値の中間値を前記サーボモータの出力軸の標準中立位置を定める。この手順を以下に示す。
【0026】
サーボモータ1の出力軸20にサーボホーン40を取り付けた後、中立位置の簡易自動中立位置設定操作(標準自動キャリブレーション)を行う。簡易自動中立位置設定操作では、
(1)パーソナルコンピュータ(PC)又は機体に搭載された装置からキャリブレーションをスタートする。これにより、
(2)サーボモータの出力軸(回転軸)は任意の方向に回転を始める。
(3)最大回転角度を規制する固定側回転角度規制部材60と回転側回転角度規制部材70で構成される構造で回転軸が停止する。サーボモータが停止した位置のポテンショメータ1Aが示す抵抗値を読む。
【0027】
これを数回繰り返し、その都度読み取ったポテンショメータ1Aが示す抵抗値の平均値を最大回転位置での抵抗値と定める。この操作を左右各回転方向について行い、左右両端のポテンショメータの最大回転位置での抵抗値の中間を出力軸の中立位置(ニュートラル位置)と定める。なお、ここでは、最大回転位置をポテンショメータの抵抗値を用いたが、これに限るものではなく、電流値でもよく、あるいは光学的手段、磁気検出手段など、既知の検出手段を用いることができる。したがって、ここでは、具体的な最大回転位置の検出手段は省略した。
【0028】
図5は、簡易自動中立位置設定操作を行う際の送信機から出力パルスの内容とサーボホーンの位置を説明する図である。図5には送信機のスティックの操作角(左最大、中立、右最大)に対する送信機のデフォルトの規定パルス幅と実際のパルス幅(送信機を操作したときのパルス幅)、および実際に送信機のスティックを操作した時のサーボモータ回転角を示す。図5で、送信機のスティックの操作角の欄に(電源オフ:OFF)とあるのは、電波を発射しない状態とすることを示す。
【0029】
このようにして行った標準キャリブレーションによる中立位置の誤差は従来のサーボホーンのセレーションによる誤差より十分に小さく、実用上十分であるが、さらに厳密な精度を求めると、精密自動中立位置設定(精密自動キャリブレーション、以下単に精密自動設定)を行うことができる。精密自動設定は、送信機の各制御チャンネルの中立位置信号(ニュートラルパルス)の僅かな個体差を補正する操作である。この精密自動設定では、ラジコン模型と送信機を通信ケーブルで接続し、両者の電源を投入した状態で送信機から、ラジコン模型に対して電波を発射して行う。
【0030】
そして、標準自動設定操作と同様の手法で得られた中立点を送信機の各制御チャンネルの中立位置信号に一致させる。この一致操作の手順は次のとおりである。また、最大回転角操作時のポテンショメータの抵抗値と送信機の操作スティックの最大操作時の制御パルスを一致させることで、送信機の操作スティックの操作範囲の全域でサーボモータ出力とのリニアリテーを得ることができる。
【0031】
図6は、本実施例のラジコン模型の精密自動中立位置設定を行う際のシステム構成を説明する図である。本実施例では、ラジコンヘリコプター100に搭載する駆動制御回路101に、中央制御装置(CPU)3と、設定値格納部(メモリ)4、制御信号加工部5、その他の回路等を設けた。また、ラジコンヘリコプター100にはコネクタ12が設けられており、外部装置であるPCのコネクタ14との間を通信ケーブル13で接続されている。受信機2は、高周波(RF)処理部2A、検波部、デコーダ部2Bを有する。17はバッテリーである。
【0032】
図7は、本実施例のラジコン模型の精密自動中立位置設定を行う手順を説明する流れ図である。図6に示した構成において、先ず、送信機の電源をオン(ON)とする(P−1)。次に、ラジコンヘリコプター(RC)100の主電源を投入(P−2)し、PC200とラジコンヘリコプター(RC)100をケーブルで接続して(P−3)、PC200上で中立位置校正、すなわちキャリブレーションをスタートする(P−4)。
【0033】
送信機のスティックを操作してポテンショメータの値を読み取る(P−5)。先ず、右スティックを操作して(P−6)、左最大位置、右最大位置、上最大位置、下最大位置、および中立位置でのポテンショメータの値を読み取る(P−8)。次に、左スティックを操作して(P−7)、左最大位置、右最大位置、上最大位置、下最大位置、および中立位置でのポテンショメータの値を読み取る(P−8)。この読み取り結果をPCに収納する(P−9)。
【0034】
図8は、精密自動中立位置設定操作を行う際の送信機から出力パルスの内容とサーボホーンの位置を説明する図である。図8には送信機のスティックの操作角(左最大、中立、右最大)に対する送信機のデフォルトの規定パルス幅と実際のパルス幅(送信機を操作したときのパルス幅)、および実際に送信機のスティックを操作した時のサーボモータ回転角を示す。
【0035】
図9は、本発明を適用したラジコン模型の一例としてのラジコンヘリコプターの全体図である。このラジコンヘリコプターは、その胴体部に動力モータ7、バッテリー8、サーボモータ1やジャイロを含む操縦機構を搭載している。胴体部にはメインロータML、ギアGAなどが配置され、シャフトCSでティルロータTLが取り付けてある。操縦機構や動力モータはスタートボタン10デ活性化サレ、アンテナANTで受信した操縦指令で操縦機構を制御して飛行を行う。
【0036】
本発明は、ラジコンヘリコプターに限るものではなく、その他の各種ラジコン模型にも同様に適用できる。また、本発明は、ポテンショメータを交換した場合にも、使用者自身がサーボモータの中立状態を容易に再現することができる、等のメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明に係るラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置の一実施例を説明する要部展開斜視図である。
【図2】サーボモータの最大回転角度を規制するストッパ構造の一例を説明する図である。
【図3】ポテンショメータの外観例を示す図である。
【図4】サーボモータの出力軸の他の校正例を説明する斜視図である。
【図5】簡易自動中立位置設定操作を行う際の送信機から出力パルスの内容とサーボホーンの位置を説明する図である。
【図6】本実施例のラジコン模型の精密自動中立位置設定を行う際のシステム構成を説明する図である。
【図7】本実施例のラジコン模型の精密自動中立位置設定を行う手順を説明する流れ図である。
【図8】精密自動中立位置設定操作を行う際の送信機から出力パルスの内容とサーボホーンの位置を説明する図である。
【図9】本発明を適用したラジコン模型の一例としてのラジコンヘリコプターの全体図である。
【図10】従来のサーボ装置の構成例を説明する模式図である。
【図11】サーボモータの出力軸に取り付けたサーボホーンの中立位置ずれの説明図である。
【符号の説明】
【0038】
1・・・サーボモータ、6・・・機枠、2,20・・・出力軸、20A・・・凸条、40・・・サーボホーン、50・・・嵌合穴、50A・・・凹条、50B、50C・・・コネクティングロッドの係合孔、50D・・・ネジ貫通孔。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体内に所定の角度範囲内で回転する出力軸を有するサーボモータと、前記出力軸に嵌合する嵌合穴と被制御部材に連結するリンケージロッドを係合する係合孔とを有するサーボホーンと、前記サーボモータの出力軸と同軸に回転する如く設置されたポテンショメータを有し、
前記サーボモータの出力軸の少なくとも前記サーボホーンの嵌合穴と嵌合する部分は、角柱であり、当該角柱の外側壁の少なくとも1面に前記サーボホーンの嵌合穴の挿入方向と平行に形成された凸条を有しており、
前記サーボホーンの嵌合穴は、前記サーボモータの角柱の出力軸と嵌合する角穴であり、前記角穴の内側壁の少なくとも1面に前記出力軸の外側壁に有する凸条の形成方向と同方向に形成されて当該凸条に嵌合する凹条を有し、
前記筐体側に、前記サーボモータの出力軸の一方向での最大回転角度と該一方向と逆の方向での最大回転角度を規制する固定側回転角度規制部材を有すると共に、前記出力軸側に、当該出力軸の一方向の最大回転角度位置と該一方向と逆の方向での最大回転角度を制限する回転側回転角度規制部材を有し、
前記サーボモータの出力軸が前記一方向と前記逆方向の最大回転角度位置にある時の前記ポテンショメータの各出力値の中間値を前記サーボモータの出力軸の標準中立位置と定めることを特徴とするラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置。
【請求項2】
請求項1において、
前記角柱は四角柱であり、前記凸条は断面が円形状もしくは楕円形状であり、前記角柱の外側壁に接する側の一部が当該外側壁内に埋没した形状であることを特徴とするラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置。
【請求項3】
請求項2において、
前記凸条の断面が前記角柱の根元に向かって漸次大であることを特徴とするラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置。
【請求項1】
筐体内に所定の角度範囲内で回転する出力軸を有するサーボモータと、前記出力軸に嵌合する嵌合穴と被制御部材に連結するリンケージロッドを係合する係合孔とを有するサーボホーンと、前記サーボモータの出力軸と同軸に回転する如く設置されたポテンショメータを有し、
前記サーボモータの出力軸の少なくとも前記サーボホーンの嵌合穴と嵌合する部分は、角柱であり、当該角柱の外側壁の少なくとも1面に前記サーボホーンの嵌合穴の挿入方向と平行に形成された凸条を有しており、
前記サーボホーンの嵌合穴は、前記サーボモータの角柱の出力軸と嵌合する角穴であり、前記角穴の内側壁の少なくとも1面に前記出力軸の外側壁に有する凸条の形成方向と同方向に形成されて当該凸条に嵌合する凹条を有し、
前記筐体側に、前記サーボモータの出力軸の一方向での最大回転角度と該一方向と逆の方向での最大回転角度を規制する固定側回転角度規制部材を有すると共に、前記出力軸側に、当該出力軸の一方向の最大回転角度位置と該一方向と逆の方向での最大回転角度を制限する回転側回転角度規制部材を有し、
前記サーボモータの出力軸が前記一方向と前記逆方向の最大回転角度位置にある時の前記ポテンショメータの各出力値の中間値を前記サーボモータの出力軸の標準中立位置と定めることを特徴とするラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置。
【請求項2】
請求項1において、
前記角柱は四角柱であり、前記凸条は断面が円形状もしくは楕円形状であり、前記角柱の外側壁に接する側の一部が当該外側壁内に埋没した形状であることを特徴とするラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置。
【請求項3】
請求項2において、
前記凸条の断面が前記角柱の根元に向かって漸次大であることを特徴とするラジコン模型のサーボモータ中立位置設定装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2008−206671(P2008−206671A)
【公開日】平成20年9月11日(2008.9.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−45460(P2007−45460)
【出願日】平成19年2月26日(2007.2.26)
【出願人】(591082340)田屋エンジニアリング株式会社 (4)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年9月11日(2008.9.11)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年2月26日(2007.2.26)
【出願人】(591082340)田屋エンジニアリング株式会社 (4)
【Fターム(参考)】
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