特開 2022-72724 フットコントローラ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022072724

(43)【公開日】2022-05-17

(54)【発明の名称】フットコントローラ装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20220510BHJP

【ＦＩ】

G01B7/00 101H

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020182322

(22)【出願日】2020-10-30

(71)【出願人】

【識別番号】000120489

【氏名又は名称】栄通信工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000925

【氏名又は名称】特許業務法人信友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】下田 達郎

(72)【発明者】

【氏名】丸山 正二

【テーマコード（参考）】

2F063

【Ｆターム（参考）】

2F063AA02

2F063BA30

2F063BC05

2F063DA01

2F063DA05

2F063GA52

(57)【要約】

【課題】部品数の削減が可能なフットコントローラ装置を提供する。
【解決手段】筐体と、筐体に対向した状態で回転自在に支持された平板状のペダルと、ペダルの筐体側に保持された磁石と、ペダルの回転量を検出する検出部とを備えるフットコントローラ装置を構成する。検出部は、筐体に設けられた、ペダルの回転によって移動する磁石と対向する位置に配置された磁石の磁束の変化を検出する第１検出部と、ペダルの予め設定された所定回転量を検知する第２検出部とを備える。
【選択図】図１３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体と、
前記筐体に対向した状態で回転自在に支持された平板状のペダルと、
前記ペダルの前記筐体側に保持された磁石と、
前記ペダルの回転量を検出する検出部と、を備えたフットコントローラ装置であって、
前記検出部は、
前記筐体に設けられた、前記ペダルの回転によって移動する前記磁石と対向する位置に配置された前記磁石の磁束の変化を検出する第１検出部と、前記ペダルの予め設定された所定回転量を検知する第２検出部と、を備える
フットコントローラ装置。

【請求項2】

前記筐体側に突出するように前記ペダルに形成された突出部材を備え、前記突出部材の先端側に前記磁石が保持されている
請求項１に記載のフットコントローラ装置。

【請求項3】

前記ペダルの回転によって前記突出部材が移動する方向の前記筐体側に前記第２検出部が設けられれている
請求項２に記載のフットコントローラ装置。

【請求項4】

前記第１検出部が、前記所定回転量の検知によるスイッチ出力を制御するスイッチ基板である
請求項１から３のいずれかに記載のフットコントローラ装置。

【請求項5】

前記第２検出部が、前記磁石の磁束の変化によるアナログ出力を制御するアナログ基板である
請求項１から４のいずれかに記載のフットコントローラ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フットコントローラ装置に係わる。

【背景技術】

【0002】

一般的に、フットコントローラ装置（以下、単にフットコントローラとも表記する）は、足でペダルを踏み込んで操作する制御機器である。フットコントローラは、ペダルの踏み込み角度を内部機構を介してポテンショメータのシャフト回転角度に変換し、シャフト回転角度（踏み込み量）を、電気的出力（電流、電圧等）に変換する。すなわち、フットコントローラは、ペダルの踏み込み角度に応じた電気的出力を取り出すための制御機器である（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、フットコントローラは、使用環境から耐振動、長寿命などが求められる。このため、フットコントローラに使用されるポテンショメータには、抵抗体と接点で構成される接触式ではなく、無接触式が広く採用されている。
従来の無接触式ポテンショメータを用いたフットコントローラは、ペダルの踏み込みをポテンショメータのシャフト回転に変換するための連結機構を有する。そして、このフットコントローラでは、意図する電気的出力を得るために、ポテンショメータを取り付ける際の調整や、連結機構部の調整が必要となる。

【0004】

また、上記の無接触式ポテンショメータを用いたフットコントローラでは、安全性機構を独立した機能として備える構成が知られている。安全性機構としては、例えば、ぺダル踏み込み最大位置（端末位置）の手前で、ペダルが端末位置に接近していることを知らせるための電気的信号を出力する構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－５７４９７号公報

【特許文献2】特開２００６－１９８０４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、無接触式ポテンショメータを用いたフットコントローラでは、コストの低減のために、上記の連結機構の部品削減や、調整作業の軽減化が求められている。
また、上記のフットコントローラの安全性機構では、この安全機構を構成する部品を追加する必要があるため、さらに安全機構の組立や、調整作業が必要となる。このため、コストの低減のために、安全機構を備える無接触式フットコントローラ装置においても、部品数の削減が求められている。

【0007】

上述した問題の解決のため、本発明においては、部品数の削減が可能なフットコントローラ装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のフットコントローラ装置は、筐体と、筐体に対向した状態で回転自在に支持された平板状のペダルと、ペダルの筐体側に保持された磁石と、ペダルの回転量を検出する検出部とを備える。そして、検出部は、筐体に設けられた、ペダルの回転によって移動する磁石と対向する位置に配置された磁石の磁束の変化を検出する第１検出部と、ペダルの予め設定された所定回転量を検知する第２検出部とを備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、部品数の削減が可能なフットコントローラ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】従来のフットコントローラ装置の概略構成を示す図である。

【図2】図１に示すフットコントローラ装置の上面図である。

【図3】図２に示すフットコントローラ装置のＡ－Ａ線断面図である。

【図4】図１に示すフットコントローラ装置の側面図（フリー状態）である。

【図5】図１に示すフットコントローラ装置の側面図（角度最大位置）である。

【図6】従来のフットコントローラ装置におけるペダル踏み込み角度と出力電圧との関係を示すグラフである。

【図7】実施形態のフットコントローラ装置の概略外観図である。

【図8】図７に示すフットコントローラ装置の上面図である。

【図9】図７に示すフットコントローラ装置の正面図である。

【図10】図７に示すフットコントローラ装置の底面図である。

【図11】図８及び図９に示すフットコントローラ装置のＢ－Ｂ線断面図である。

【図12】図１１に示すフットコントローラ装置のＣ部分の拡大図である。

【図13】フットコントローラ装置の全体構成を示す分解斜視図である。

【図14】図１３に示すフットコントローラ装置のＤ部分の拡大図である。

【図15】フットコントローラ装置の全体構成を示す分解斜視図である。

【図16】ペダルの筐体側の構成を示す分解斜視図である。

【図17】フットコントローラ装置の底面側の構成を示す分解斜視図である。

【図18】図１１に示すフットコントローラ装置の側面図（フリー状態）である。

【図19】図１８に示すフットコントローラ装置のＥ部分の拡大図である。

【図20】図１１に示すフットコントローラ装置の側面図（中間位置）である。

【図21】図２０に示すフットコントローラ装置のＥ部分の拡大図である。

【図22】図１１に示すフットコントローラ装置の側面図（角度最大位置）である。

【図23】図２２に示すフットコントローラ装置のＥ部分の拡大図である。

【図24】ペダル踏み込み角度（°）と電気的出力との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

〈フットコントローラ装置の実施の形態〉
以下、本発明を実施するための具体的な実施の形態について説明する。
［従来技術の説明］
まず、本発明のフットコントローラ装置の説明に先立ち、従来技術のの無接触式フットコントローラ装置（以下、単に無接触式フットコントローラ、フットコントローラとも表記する）の概要について説明する。図１、図２及び図３に、従来の無接触式フットコントローラ装置の概略構成を示す。図１は、フットコントローラ装置の概略外観図である。図２は、図１に示すフットコントローラ装置の上面図である。図３は、図２に示すフットコントローラ装置のＡ－Ａ線断面図である。

【0012】

図１～３に示す無接触式フットコントローラ装置は、筐体１０、ペダル１１、ケーブル１２、圧縮コイルばね１３、シャフト１４、レバー１５、レバーピン１６、レバー受け１７、無接触式ポテンショメータ１８を主要部品として備える。なお、図１～３において、無接触式ポテンショメータ１８とケーブル１２とを接続する配線は記載を省略している。

【0013】

ペダル１１と筐体１０とはシャフト１４によって連結されている。ペダル１１とシャフト１４とは、ピン打ち等によって機械的に結合されている。これにより、ペダル１１に結合したシャフト１４は、筐体１０の左右側面の貫通穴を軸受として回転可能に結合される。すなわち、ペダル１１は、シャフト１４を軸として回動可能である。筐体１０は、ペダル１１が回動する際の回動範囲を制限するストッパの役割を有する。

【0014】

また、筐体１０とペダル１１との間には、２つの圧縮コイルばね１３が配置されている。圧縮コイルばね１３は、ペダル１１に対して常に外方向（開く方向）に与圧を与えている。このため、ペダル１１は、踏み込みが解除されると、所定の位置（フリー状態）に戻る。

【0015】

筐体１０の内部には、一方の端部がシャフト１４との組み付けによって結合され、他方の端部にレバーピン１６が取り付けられた、レバー１５が配置されている。
また、筐体１０の内部には、シャフト１４から離れた位置に、取付板１９を介して無接触式ポテンショメータ１８が組み付けられている。無接触式ポテンショメータ１８のシャフト１８ａにはレバー受け１７が組み付けられる。レバー受け１７はＵ字形状を有し、そのＵ字の先端部分に上記のレバーピン１６が係合され、中央部に無接触式ポテンショメータ１８のシャフト１８ａが接合されている。

【0016】

上記の構成により、レバー１５、レバーピン１６及びレバー受け１７を介して、ペダル１１のシャフト１４と、無接触式ポテンショメータ１８のシャフト１８ａとが連結されている。このようにペダル１１のシャフト１４と無接触式ポテンショメータ１８のシャフト１８ａとを連結することにより、ペダル１１の踏み込み角度（ペダル踏み込み角度）を無接触式ポテンショメータ１８のシャフト１８ａの回転角度（シャフト回転角度）に変換することができる。これにより、無接触式ポテンショメータ１８において、ペダル１１の踏み込み角度（踏み込み量）を、電気的出力（電流、電圧等）に変換することができる。

【0017】

尚、この連結方式では、ペダル踏み込み角度と無接触式ポテンショメータ１８のシャフト回転角度とは一致せず、シャフト回転角度の方がペダル踏み込み角度より大きく（増速）なる。ただし、ペダル踏み込み角度と電気的出力とは１対１の関係となる。

【0018】

次に、図４、図５、及び、図６に、従来の無接触式フットコントローラ装置における、ペダル踏み込み角度と電気的出力との関係の一例を示す。図４は、図１に示す無接触式フットコントローラ装置の側面図であり、ペダル踏み込み角度が０°の状態（フリー状態）を示している。図５は、図１に示す無接触式フットコントローラ装置の側面図であり、ペダル踏み込み角度が２０°の状態（踏み込み角度最大位置）を示している。

【0019】

図６は、ペダル踏み込み角度（°）と電気的出力との関係を示すグラフである。図６に示すグラフは、横軸にペダル踏み込み角度（°）、縦軸に出力電圧比（％）を示している。図６に示す例では、ペダルの回動範囲での電気的出力を１０％～９０％としている。尚、ペダル回動範囲である踏み込み角度最大位置２０°は、説明上の一例である。

【0020】

図６に示すように、図４に示すペダル踏み込み角度０°からペダル１１を踏み始めて３°までの間に、電気的出力が変化しないあそび部分が設けられている。そして、図６に示すように、ペダル踏み込み角度３°から１７°までの間において、ペダル踏み込み角度が出力電圧比１０％～９０％の電気的出力に変換されている。この電気的出力の出力電圧比は、ペダル踏み込み角度に対応して、直線状に変化している。

【0021】

さらに、ペダル１１が筐体１０に当たる少し手前のペダル踏み込み角度１７°から、図５に示すペダル１１を踏み終わり２０°までの間に、電気的出力が変化しない３°のあそび部分が設けられている。このような、ペダルの踏み始めと、踏み終わりの間で、電気的出力が変化しないあそび部分を設ける構成は、フットコントローラの特徴の一つである。なお、あそび部分の角度（３°）は説明上の一例である。

【0022】

［フットコントローラ装置の構成］
次に、本実施形態のフットコントローラ装置の構成について説明する。図７、図８、図９、図１０、図１１及び図１２に、本実施形態の無接触式フットコントローラ装置の概略構成を示す。図７は、フットコントローラ装置の概略外観図である。図８は、図７に示すフットコントローラ装置の上面図である。図９は、図７に示すフットコントローラ装置の正面図である。図１０は、図７に示すフットコントローラ装置の底面図である。図１１は、図８及び図９に示すフットコントローラ装置のＢ－Ｂ線断面図である。図１２は、図１１に示すＣ部分の拡大図である。

【0023】

図７～１２に示すフットコントローラ装置は、筐体２０、ペダル２１、ケーブル２２、圧縮コイルばね２３、シャフト２４、磁石２６、アナログ基板２７、及び、スイッチ基板２８を主要部品として備える。なお、図８～１２において、外部と接続するためのケーブル２２、並びに、筐体２０の内部でのアナログ基板２７、及び、スイッチ基板２８とケーブル２２とを配線接続するリード線は省略している。

【0024】

ペダル２１は、平板状の踏板２１ａと、踏板２１ａの側面に接続された側板のシャフト貫通穴３５とを有する。ペダル２１は、シャフト貫通穴３５に挿入されたシャフト２４によって筐体２０に連結されている。ペダル２１とシャフト２４とは、ピン打ち等によって機械的に結合されている。これにより、ペダル２１と結合したシャフト２４は、筐体２０の左右側面の貫通穴を軸受として、筐体２０に対して対抗した状態で、回転可能に結合されている。すなわち、ペダル２１は、シャフト２４を軸として回動可能である。筐体２０は、ペダル２１が回動する際の回動範囲を制限するストッパの役割を有する。

【0025】

また、図１１に示すように、筐体２０とペダル２１との間には、２つの圧縮コイルばね２３が配置されている。圧縮コイルばね２３は、ペダル２１に対して常に外方向（開く方向）に与圧を与えている。このため、ペダル２１は、踏み込みが解除されると、所定の位置（フリー状態）に戻る。

【0026】

また、図１１及び図１２に示すように、ペダル２１の筐体２０側には、突出部材２５が設けられている。突出部材２５は、シャフト２４の接続部分と圧縮コイルばね２３との間に設けられている。また、突出部材２５は、ペダル２１が回転移動した際に、シャフト２４や筐体２０のシャフト２４の軸受け部分等の他の構成と干渉（接触）しない位置に配置されている。

【0027】

ペダル２１の突出部材２５の先端側（筐体２０側）には、所定の深さに凹部３０が形成されている。ペダル２１の突出部材２５の凹部３０には、磁石２６が保持されている。凹部は、磁石２６の形状に合わせて形成される。また、凹部３０は、保持された磁石２６が筐体２０側に突出しない深さに形成されている。例えば、凹部３０は、突出部材２５の先端部分と磁石２６の端部とが一致する深さ、又は、磁石２６の端部がわずかに突出部材２５の先端部分よりも凹部３０の内部に位置する深さに形成される。

【0028】

また、図１２に示すように、筐体２０の内部には、ペダル２１によって移動する磁石２６の磁束の変化を検出するための検出部として、第１検出部及び２検出部を備える。図１２に示すフットコントローラ装置では、ペダル２１の回転によって移動する磁石２６の磁束の変化を検出する第１検出部として、アナログ基板２７を備える。また、図１２に示すフットコントローラ装置では、ペダル２１の予め設定された所定回転量を検知する第２検出部として、スイッチ基板２８とを備える。アナログ基板２７は、アナログ基板取付凹部４４に取り付けられてる。スイッチ基板２８は、スイッチ基板取付凹部４５に取り付けられてる。

【0029】

アナログ基板２７は、アナログ信号を出力（アナログ出力）とする磁気検出センサが実装されている。図１２に示すフットコントローラ装置では、アナログ出力の磁気検出センサとしてホールＩＣ３８がアナログ基板２７に実装されている。また、スイッチ基板２８は、Ｈレベル／Ｌレベルのスイッチ信号を出力（スイッチ出力）する磁気検出センサが実装される。図１２に示すフットコントローラ装置では、スイッチ出力の磁気検出センサとしてホールＩＣ３９がスイッチ基板２８に実装されている。なお、本例では、磁気検出センサとしてホールＩＣ３８及びホールＩＣ３９を用いる構成を説明しているが、本技術の意図を逸脱しない範囲において、ホールＩＣに限定するものではない。
アナログ基板２７、及び、スイッチ基板２８において、いずれの磁気検出センサも磁石２６の磁束密度を感知して作動し、電気的信号を出力する。

【0030】

アナログ基板取付凹部４４は、筐体２０内において、突出部材２５の側面側に配置されている。具体的には、アナログ基板取付凹部４４は、ペダル２１の回転に伴う磁石２６の移動方向に沿うように形成され、ペダル２１の突出部材２５と略平行となる位置に設けられている。
また、アナログ基板２７は、アナログ基板取付凹部４４に取り付けた状態で、ホールＩＣ３８の実装面と磁石２６の対向面とが、ペダル２１の回転量（踏み込み角度）の中間位置で平行になるように設けられている。これにより、中間位置でのアナログ基板２７からのアナログ出力値が５０％になる。

【0031】

スイッチ基板取付凹部４５は、筐体２０内において、ペダル２１が最も筐体２０側に近づいた際に突出部材２５の先端部分が近接する位置に設けられている。また、スイッチ基板２８は、ペダル２１の回転に伴う突出部材２５の移動方向の延長線上に設けられている。さらに、ペダル２１の回転に伴う突出部材２５の移動方向の延長線上において、スイッチ基板２８のホールＩＣ３９の実装面が、磁石２６の先端部分（筐体２０側の端部）と対向する位置に設けられている。これにより、スイッチ基板２８のホールＩＣ３９によって、ペダル２１に設けれた磁石２６の近接を検出する。

【0032】

また、図１１に示すように、筐体２０の底部は、ゴムパッキン３１を介して底蓋２９が取り付けられている。
また、図１０に示すように、底蓋２９は、底蓋固定ねじ３３によって筐体２０に取り付けられている。そして、筐体２０の底部側の側端部には、フットコントローラ装置を床等に固定するための筐体取付穴３４が設けられている。筐体取付穴３４は、筐体２０の底部側の両側端部の前後方向にそれぞれ２個づつ設けられている。
筐体２０の内部では、接続された電気的信号をフットコントローラ装置の外部に出力するためのケーブル（図示省略）がアナログ基板２７やスイッチ基板２８に接続されている。そして、筐体２０のシャフト２４の組付け位置と反対側の端部に、ケーブルを外部に引き出すためのケーブルクランプ３２が設けられている。

【0033】

上述のように、フットコントローラ装置は、電気的出力として、ペダル踏み込み角度に応じた電圧を出力するアナログ出力と、ペダル踏み込み最大位置より少し手前の所定の位置でＨレベル（又はＬレベル）となる信号を出力するスイッチ出力との２系統の出力機構を有する。このアナログ出力とスイッチ出力とは互いに独立しており、一方の出力がもう一方の出力に影響を与えることはない。

【0034】

このため、上記構成のフットコントローラ装置は、ぺダル２１に取り付けられた磁石２６の移動を、アナログ基板２７及びスイッチ基板２８で検出する。すなわち、アナログ基板２７のホールＩＣ３８において、ペダル２１の踏み込み角度（ペダル踏み込み角度）を、磁石２６の移動による磁束の変化として検出することができる。さらに、スイッチ基板２８において、ペダル踏み込み角度の変化によって磁石２６がスイッチ基板２８に近接したことを検出することができる。これにより、アナログ基板２７において、ペダル２１の回転量を、電気的出力（電流、電圧等）に変換して出力することができる。そして、スイッチ基板２８において、予め設定されたペダル２１の所定回転量を検知して出力することができる。

【0035】

［フットコントローラ装置の組み立て順］
次に、フットコントローラ装置の構造を組み立て順に沿って説明する。図１３、図１４、図１５、図１６、及び、図１７に、フットコントローラ装置の組み立て順を説明するための分解斜視図を示す。図１３は、フットコントローラ装置の全体構成を示す分解斜視図である。図１４は、図１３に示すＤ部分の拡大図である。図１５は、図１３の反対側のフットコントローラ装置の構成を示す分解斜視図である。図１６は、ペダル２１の筐体２０側の構成を示す分解＝斜視図である。図１７は、フットコントローラ装置の底面側の構成を示す分解斜視図である。なお、図１３～１７に示す分解斜視図は、上述の図７～１１に示すフットコントローラ装置と同様の構成である。このため、図７～１１と共通する構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0036】

まず、ペダル２１に設けられた突出部材２５の凹部３０内に磁石２６を挿入する。そして、磁石２６の長手面を凹部３０の側面に密着させて接着剤で仮固定する。さらに、突出部材２５の凹部３０の全体に接着剤を流し込んで封止し、接着剤を硬化させる。

【0037】

接着剤の硬化後、ペダル２１のシャフト貫通穴３５と筐体２０の軸受部３７とを揃えた状態で、シャフト貫通穴３５と軸受部３７とにシャフト２４を挿入する。これにより、シャフト２４を用いてペダル２１を筐体２０に組み付ける。この組み付けは、図１５及び図１６に示すように、ペダル２１に設けられた圧縮コイルばね用ザグリ穴４２と、筐体２０に設けた圧縮コイルばね用凸部４１で圧縮コイルばね２３を挟みながら行う。
また、図１３に示すように、シャフト２４は、両端２箇所にＯリング溝４３を有し、このＯリング溝４３にそれぞれＯリング３６が取り付けている。Ｏリング３６は筐体２０の内部の密封性を確保するために設けられている。

【0038】

シャフト２４を挿入してペダル２１と筐体２０を組み付けた後、ピン打ち（図示は省略）によってペダル２１とシャフト２４を機械的に結合する。これにより、ペダル２１と結合したシャフト２４は、筐体２０の左右側面を軸受として回転可能であり、すなわちペダル２１が回動可能となる。さらに、筐体２０が、ペダル２１の回動範囲を制限するストッパの役割を有する。

【0039】

また、ペダル２１と筐体２０の間に配置された２つの圧縮コイルばね２３により、ペダル２１に常に外方向（開く方向）に与圧がかかる。このため、ペダル２１を踏み込んだ際に、踏み込み量に応じてペダル２１の踏み込みが重くなる。また、ペダル２１の踏み込みを解除すると、ペダル２１が所定の位置（フリー状態）に戻る。

【0040】

次に、図１４に示すように、アナログ基板２７、及び、スイッチ基板２８を、それぞれ筐体２０のアナログ基板取付凹部４４、及び、スイッチ基板取付凹部４５に取り付ける。そして、アナログ基板２７、及び、スイッチ基板２８を、取り付け面に密着させて接着剤で仮固定する。さらに、アナログ基板取付凹部４４、及び、スイッチ基板取付凹部４５に接着剤を流し込み、接着剤を硬化してアナログ基板２７、及び、スイッチ基板２８を封止する。この封止によって、アナログ基板２７、及び、スイッチ基板２８が確実に固定される。また、筐体２０の材質が金属である場合は、アナログ基板２７、及び、スイッチ基板２８と、筐体２０との電気的な絶縁性が向上する。
次に、図１３に示すように、アナログ基板２７、及び、スイッチ基板２８を封止した接着剤を硬化させた後、筐体２０に組み付けたケーブルクランプ３２にケーブルを通し、アナログ基板２７、及び、スイッチ基板２８のそれぞれに接続するリード線（スイッチ基板のリード線の図示は省略）とケーブル２２（図７参照）とを接続する。

【0041】

次に、ゴムパッキン３１を挟む形で底蓋２９を筐体２０の底面に底蓋固定ねじ３３で固定する。ケーブルクランプ３２は、ケーブル２２の根本の固定と筐体２０の内部の密封性を確保するために配置されている。また、ゴムパッキン３１も筐体２０の内部の密封性を確保するために設けられている。

【0042】

以上の工程によってフットコントローラ装置が組み上げられて後、ペダル２１の踏み込み角度に応じた電気的出力が意図したものになるように、アナログ基板２７のホールＩＣ３８（アナログ出力）に書込みを行う。
また、スイッチ基板２８のホールＩＣ３９は、磁石２６が意図した位置でＨレベル（又はＬレベル）になるようにスイッチ基板２８が予め設定されている。また、スイッチ基板２８のホールＩＣ３９にも、アナログ出力用のホールＩＣ３８と同様のプログラムタイプのホールＩＣ３９を用いることにより、書込みで対応することも可能である。

【0043】

［ペダルの踏み込み角度と電気的出力の関係］
次に、フットコントローラ装置における、ペダル踏み込み角度と電気的出力の関係について説明する。図１８、図１９、図２０、図２１、図２２、図２３、及び、図２４に、フットコントローラ装置における、ペダル踏み込み角度と電気的出力の関係の一例を示す。

【0044】

図１８は、図１１に示す無接触式フットコントローラ装置の側面図であり、ペダル踏み込み角度が０°の状態（フリー状態）を示している。図１９は、図１８に示すＥ部分の拡大図である。図２０は、図１１に示す無接触式フットコントローラ装置の側面図であり、ペダル踏み込み角度が１０°の状態（踏み込み中間位置）を示している。図２１は、図１９に示すＥ部分の拡大図である。図２２は、図１１に示す無接触式フットコントローラ装置の側面図であり、ペダル踏み込み角度が２０°の状態（踏み込み角度最大位置）を示している。図２３は、図２０に示すＥ部分の拡大図である。
図２４は、ペダル踏み込み角度（°）と電気的出力との関係を示すグラフである。図２４に示すグラフは、横軸にペダル踏み込み角度（°）、縦軸に出力電圧比（％）を示している。図２４に示す例では、ペダルの回動範囲での電気的出力を１０％～９０％としている。尚、ペダル回動範囲である踏み込み角度最大位置２０°は、説明上の一例である。

【0045】

図１８及び図１９に示すペダルを踏み込んでいないフリー状態では、ペダル２１に設けられた磁石２６が、アナログ基板２７、及び、スイッチ基板２８から最も離れた位置にある。このとき、図２４に示すように、フットコントローラ装置では、ペダルを踏み込んでいないフリー状態（図１８、図１９）では、電気的出力が下限値の１０％となるように、ナログ基板２７のホールＩＣ３８（アナログ出力）に書込みを行う。

【0046】

また、図２４に示すグラフでは、フリー状態の０°から３°までの区間は、アナログ出力値が変化しないあそび区間である。このため、踏み込み角度０°～３°の間は、電気的出力が下限値の１０％を維持する。そして、踏み込み角度が３°を超えると電気的出力が上昇し、踏み込み角度に応じた電圧がアナログ出力される。

【0047】

図２０及び図２１に示すように、ペダル踏み込み角度が最大角度の半分である中間位置では、アナログ基板２７を取り付けられた状態のホールＩＣ３８の実装面と、磁石２６の対向面とが、中間位置で平行になるように設けられている。このとき、図２４に示すように、ペダル踏み込み角度の中間位置でのアナログ出力値が５０％となるように、ナログ基板２７のホールＩＣ３８（アナログ出力）に書込みを行う。

【0048】

図２２及び図２３に示すぺダル踏み込み角度が最大位置（２０°）では、ペダル２１の突出部材２５の先端が、ストッパとなる筐体２０に接触した状態となる。このとき、図２４に示すように、ペダル踏み込み角度の最大位置でのアナログ出力値が上限値の９０％となるように、ナログ基板２７のホールＩＣ３８（アナログ出力）に書込みを行う。また、ぺダル踏み込み角度の最大位置から３°手前までの区間、すなわちぺダル踏み込み角度１７°～２０°は、アナログ出力値が９０％を維持するあそび区間が設定されている。

【0049】

次に、アナログ基板２７から出力されるアナログ出力の直線性精度に関係する、ホールＩＣ３８の内部の磁束感受素子と磁石２６との位置関係について説明する。
ホールＩＣ３８の磁束感受素子の感受面と磁石２６の対向面は、中間位置（図２０、図２１）では平行である。しかし、ペダル２１がシャフト２４を軸として回動するため、磁石２６は円弧の動きとなる。このため、ペダル２１が、中間位置（図２０、図２１）からフリー状態（図１８、図１９）、又は、角度最大位置（図２２、図２３）への移動に従って、磁束感受素子の感受面と磁石２６の対向面には、角度が付くことになる。

【0050】

アナログ基板２７からのアナログ出力の直線性に高精度を求める場合、ホールＩＣ３８の磁束感受素子の感受面と磁石２６の位置関係は、常に平行となることが好ましい。しかしながら、足で操作するフットコントローラ装置では、高精度な直線性を必要としない場合がほとんどであるため、磁石２６が円弧状に動くことは実用上問題はない。また、高精度な直線性を要求される場合には、ホールＩＣ３８として直線性の補正機能を有するものを使用することにより、直線性の精度を改善することが可能である。

【0051】

次に、ペダル２１の踏み込み角度と、スイッチ基板２８からのスイッチ出力の関係について説明する。
ペダル２１を過剰に踏み込んだ際に、ペダル２１（突出部材２５）が筐体２０に勢いよく突き当たってしまうことを防止するため、スイッチ基板２８からのスイッチ出力が、安全装置として機能する。具体的には、ペダル２１の踏み込み角度最大位置の手前で、スイッチ出力がＬレベル→Ｈレベルに（又はＨレベル→Ｌレベルに）切り替わる。図２４では、アナログ出力が９０％となる１７°が、スイッチ基板２８からのスイッチ出が切り替わりポイントとして設定されている。これにより、ペダル２１の踏み込み角度が１７°となったとき、スイッチ基板２８のホールＩＣ３９が、磁石２６の近接を検出し、スイッチ出力がＬレベル→Ｈレベルに（又はＨレベル→Ｌレベルに）切り替わる。この結果、スイッチ基板２８は、ペダル２１が筐体２０に極接近していることを、フットコントローラ装置の制御側に伝達することができる。

【0052】

上述のように、本形態のフットコントローラ装置は、ペダル２１に１個以上の磁石２６が取り付けられている。そして、筐体２０に磁気検出センサとしてホールＩＣ３８及びホールＩＣ３９の２個を１組としたものが１組以上取り付けられている。そして、磁気検出センサが、磁石２６の移動方向に沿う位置と、磁石２６が保持された突出部材２５の可動端に対向する位置とに取り付けられている。すなわち、本形態のフットコントローラ装置は、ペダル２１に取り付けた１個の磁石２６対して、アナログ出力（ホールＩＣ３８）とスイッチ出力（ホールＩＣ３９）との１組以上（２個以上）の磁気検出センサを同時に制御する機構を有する。

【0053】

上記構成のフットコントローラ装置では、従来構成のフットコントローラ装置のようなペダルの踏み込み角度を検出するポテンショメータや、シャフトの回転をポテンショメーターに伝達するための各種の連結機構が不要となる。このため、フットコントローラ装置において、部品削減が可能となる。また、ポテンショメータを備えないため、ポテンショメータを取り付ける際に要求される、意図する電気的出力を得るための調整や、連結機構部の調整が不要となる。このため、フットコントローラ装置において、調整作業の軽減化が可能となる。

【0054】

なお、上述のフットコントローラ装置では、磁石１個に対してアナログ出力の磁気検出センサ（第１検出部）とスイッチ出力の磁気検出センサ（第２検出部）との各１個を１組の検出部として制御する構成としている。しかしながら、基板にホールＩＣを２個以上実装することで、出力系統を増やすことも可能である。例えば、アナログ基板に実装するホールＩＣ（アナログ出力）を２重出力タイプにし、かつスイッチ基板にホールＩＣ（スイッチ出力）を２個実装することで、磁石１個で２つのアナログ出力と、２つのスイッチ出力を同時に制御することもできる。

【0055】

上述のフットコントローラ装置では、磁石の形状は限定されない。上述の磁気検出センサの同時制御が可能な構成であれば、構成や形状を限定せずに磁石を適用することができる。また、ペダルに磁石保持部（突出部分）を２箇所以上設け、磁石を２個以上備える構成とすることもできる。この場合には、各磁石に対し、それぞれ磁気検出センサの組を対応させてもよい。
また、第１検出部及び第２検出部の構成も、上述のアナログ基板やスイッチ基板に限られず、上述の磁石の移動による磁束の変化を検出することができれば、構成を限定せずに適用することができる。

【0056】

上述の説明では、アナログ出力の出力電圧比を１０％～９０％としたが、出力電圧比の範囲は任意である。そして、アナログ出力の出力電圧比は、ペダルの踏み込み角度を増やすとアナログ出力が減少する逆の傾斜であってもよい。
また、上述の説明では、アナログ出力を直線変化としているが、スイッチ出力や方形波出力、放物線のように変化する関数出力であってもよい。
さらに、上述の説明においてアナログ出力に設けたあそび区間は無くてもよい。

【0057】

なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明の構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。

【符号の説明】

【0058】

１０，２０ 筐体、１１，２１ ペダル、１２，２２ ケーブル、１３，２３ 圧縮コイルばね、１４，１８ａ，２４ シャフト、１５ レバー、１６ レバーピン、１７ レバー受け、１８ 無接触式ポテンショメータ、１９ 取付板、２１ａ 踏板、２５ 突出部材、２６ 磁石、２７ アナログ基板、２８ スイッチ基板、２９ 底蓋、３０ 凹部、３１ ゴムパッキン、３２ ケーブルクランプ、３３ 底蓋固定ねじ、３４ 筐体取付穴、３５ シャフト貫通穴、３６ Ｏリング、３７ 軸受部、３８，３９ ホールＩＣ、４１ 圧縮コイルばね用凸部、４２ 圧縮コイルばね用ザグリ穴、４３ Ｏリング溝、４４ アナログ基板取付凹部、４５ スイッチ基板取付凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【手続補正書】

【提出日】2021-12-06

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体と、
前記筐体と対向した状態で、当該筐体に近づくように回転自在に支持された平板状のペダルと、
前記ペダルの筐体側に設けられた突出部材と、
前記突出部材の先端側に形成された凹部に保持された磁石と、
前記筐体の当該筐体に近づいた前記突出部材の側面側と平行となる位置に設けられ、前記磁石の磁束の変化を検出する第１検出部と、
前記筐体の当該筐体に近づいた前記突出部材の先端側と対向する位置に設けられ、前記ペダルの回転量を検知する第２検出部と、を備える
フットコントローラ装置。

【請求項2】

前記第１検出部が、前記磁石の磁束の変化によるアナログ出力を制御するアナログ基板である
請求項１に記載のフットコントローラ装置。

【請求項3】

前記第２検出部が、前記ペダルの回転量の検知によるスイッチ出力を制御するスイッチ基板である
請求項１または２に記載のフットコントローラ装置。