(57)【要約】【課題】  ジョイスティックの異常を検出する異常検出装置を提供する。【解決手段】  操作手段としてのジョイスティック１の操作量に応じて変化する電圧をそれぞれ出力する第１、第２ポテンショメータ２、３と、第１、第２ポテンショメータ２、３の出力を入力するコントローラ１０を備えた操作手段の異常検出装置において、第１、第２ポテンショメータ２、３のそれぞれには基準電圧が供給され、第１ポテンショメータ２は、ジョイスティック１の操作量に比例して電圧を出力し、第２ポテンショメータ３は、ジョイスティック１の操作量に反比例して電圧を出力し、コントローラ１０は、第１、第２ポテンショメータ２、３のそれぞれの出力電圧の合計を演算し、演算した出力電圧の合計に基づいてジョイスティック１の異常を検出する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作手段の操作量に応じて変化する電圧をそれぞれ出力する第１、第２ポテンショメータと、
第１、第２ポテンショメータの出力を入力するコントローラを備えた操作手段の異常検出装置において、
前記第１、第２ポテンショメータのそれぞれには基準電圧が供給され、
前記第１ポテンショメータは、前記操作手段の操作量に比例して電圧を出力し、前記第２ポテンショメータは、前記操作手段の操作量に反比例して電圧を出力し、
前記コントローラは、前記第１、第２ポテンショメータのそれぞれの出力電圧の合計を演算し、演算した出力電圧の合計に基づいて前記操作手段の異常を検出することを特徴とする操作手段の異常検出装置。
【請求項２】
前記コントローラは、演算した出力電圧の合計が前記基準電圧を含む所定範囲にない場合に前記操作手段は異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載の操作手段の異常検出装置。
【請求項３】
前記第１ポテンショメータは、前記操作手段の操作範囲の最小値で０Ｖを、最大値で基準電圧を示し、
前記第２ポテンショメータは、前記操作手段の操作範囲の最小値で基準電圧を、最大値で０Ｖを示すことを特徴とする請求項１または２に記載の操作手段の異常検出装置。
【請求項４】
前記第１ポテンショメータの抵抗値は、前記操作手段の操作範囲の最小値で最大抵抗値を、操作範囲の最大値で最小抵抗値を示し、
前記第２ポテンショメータの抵抗値は、前記操作手段の操作範囲の最小値で最小抵抗値を、操作範囲の最大値で最大抵抗値を示すことを特徴とする請求項３に記載の操作手段の異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧機器の制御に用いられる操作手段の異常検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の操作手段の異常検出装置として特許文献１に記載の技術がある。この技術について図４を用いて説明する。
【０００３】
この従来技術は、操作手段としてのジョイスティック１１と、このジョイスティック１１と電気的に接続し、図示しないアクチュエータを制御するコントローラ２０からなる。
【０００４】
ジョイスティック１１には、ジョイスティック１１の操作に応じて抵抗値が変化するポテンショメータ１２が設けられる。ポテンショメータ１２は、抵抗体１２ａと、この抵抗体１２ａ上を摺動する摺動子１２ｂからなり、摺動子１２ｂの抵抗体１２ａに対する位置によりポテンショメータ１２の抵抗値が設定される。抵抗体１２ａの一端の端子１３には、電源用配線１５を介して基準電圧が供給され、他端の端子１４はアース用電線１６に接続する。電源用電線１５及びアース用電線１６には、それぞれ固定抵抗１５ａ、１６ａが設置される
摺動子１２ｂは信号用配線１７を介してコントローラ２０のＣＰＵ２１に接続する。ＣＰＵ２１には、摺動子１２ｂの位置に応じた電圧信号が入力され、図示しないアクチュエータを制御する。
【０００５】
ジョイスティック１１に異常が発生した場合、例えば、信号用配線１７が、電源用配線１５やアース用配線１６に短絡した場合には、コントローラ２０はジョイスティック１１の異常を検出して、ジョイスティック１１により制御を禁止する。このジョイスティック１１の異常を検出する方法を以下に説明する。
【０００６】
今、電源電圧を５Ｖ（ボルト）として、ポテンショメータ１２の最大抵抗を１ｋΩ、固定抵抗１５ａ、１６ａをそれぞれ５０Ωとすると、信号用配線１７からコントローラ２０に出力される電圧は、以下で示される。
最大電圧：（５Ｖ÷（５０Ω＋１ｋΩ＋５０Ω））×（５０Ω＋１ｋΩ）＝４．７７Ｖ
最小電圧：（５Ｖ÷（５０Ω＋１ｋΩ＋５０Ω））×５０Ω＝０．２３Ｖ
すなわち、固定抵抗１５ａ、１６ａが設けられていない場合のポテンショメータ１２の有効電圧範囲が０Ｖから５Ｖであるのに対して、固定抵抗１５ａ、１６ａを設けることにより、有効電圧範囲が０．２３Ｖから４．７７Ｖに狭まることになる。
【０００７】
信号用配線１７がグラウンドに短絡した場合には、ポテンショメータの出力電圧は０Ｖとなり、固定抵抗１５ａ、１６ａを備えた場合の有効電圧範囲から外れることになる。したがって、有効電圧範囲を外れる電圧が出力された場合にジョイスティック１１に異常が生じたと判断することができる。
【特許文献１】特開昭５８−１２７５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術の異常検出方法では、例えば、ポテンショメータ１２が固着したような場合にはジョイスティック１１を操作しても出力電圧は一定となり、出力電圧が有効電圧範囲内の場合にはコントローラ２０は異常を検出ができないという課題がある。また、固定抵抗１５ａ、１６ａを設けることにより、有効電圧範囲が狭まることになるため、操作領域が制限され、インチング操作等微小操作の操作性が低下する。
【０００９】
そこで本発明は、ポテンショメータの有効電圧範囲が制限されることなく、かつ有効電圧範囲内での異常検出を可能とするジョイスティックの異常検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のは、操作手段の操作量に応じて変化する電圧をそれぞれ出力する第１、第２ポテンショメータと、第１、第２ポテンショメータの出力を入力するコントローラを備えた操作手段の異常検出装置において、第１、第２ポテンショメータのそれぞれには基準電圧が供給され、第１ポテンショメータは、操作手段の操作量に比例して電圧を出力し、第２ポテンショメータは、操作手段の操作量に反比例して電圧を出力し、コントローラは、第１、第２ポテンショメータのそれぞれの出力電圧の合計を演算し、演算した出力電圧の合計に基づいて操作手段の異常を検出する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、ポテンショメータの一方が固着したような場合に出力電圧が一定となっても、操作手段の異常を検出することができる。また、ポテンショメータに供給される電圧の有効電圧範囲が狭まることがなく、操作領域が制限されず、インチング操作等微小操作の操作性が低下することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を用いて本発明の第１の実施形態の構成を説明する。本実施形態のジョイスティックの異常検出装置は、ジョイスティック１と、このジョイスティック１と電気的に接続し、ジョイスティックの出力に応じて図示しないアクチュエータを制御するコントローラ１０からなる。
【００１３】
ジョイスティック１には、このジョイスティック１のレバー操作に応じて抵抗値が変化する第１、第２ポテンショメータ２、３が設けられる。それぞれのポテンショメータ２、３は、同一抵抗値の抵抗体２ａ、３ａと、この抵抗体２ａ、３ａ上をジョイスティック１の操作に応じて摺動する摺動子２ｂ、３ｂからなる。それぞれの摺動子２ｂ、３ｂの抵抗体２ａ、３ａに対する位置により第１、第２ポテンショメータ２、３の抵抗値が設定される。抵抗体２ａ、３ａを接続したときの一端の端子４には、第１電源用配線７ａが接続し、他端の端子５には端子４と端子５間を結ぶ第２電源用配線７ｂが接続する。さらに第１ポテンショメータ２と第２ポテンショメータ３の間の中間端子６にはアース用電線９が接続され、端子４と中間端子６間及び端子５と中間端子６間に基準電圧が供給される。
【００１４】
摺動子２ｂは信号用配線８ａを介してコントローラ１０のＣＰＵ１０ａに接続する。ＣＰＵ１０ａには、摺動子２ｂの位置に応じた電圧信号が入力され、図示しないアクチュエータを制御する。同様に摺動子３ｂは信号用配線８ｂを介してコントローラ１０のＣＰＵ１０ａに接続する。ＣＰＵ１０ａには、摺動子３ｂの位置に応じた電圧信号が入力される。なお、これら２つの摺動子２ａ、３ａは常にジョイスティック１の操作量に応じて同一方向に同じだけ変位する。
【００１５】
ＣＰＵ１０ａには、図示しない入力インターフェース、Ａ／Ｄ変換器が備えられ、摺動子２ｂ、３ｂから入力された電圧信号はこれら入力インターフェースとＡ／Ｄ変換器を介してＣＰＵ１０ａに取り込まれる。
【００１６】
図２は、第１ポテンショメータ２および第２ポテンショメータ３の出力電圧と、ジョイスティック１のレバー操作量との関係を示す図である。基準電圧を５Ｖとした場合にジョイスティック１の操作範囲（例えば、最小角度−２０°から最大角度２０°）で出力電圧は０Ｖから５Ｖまで変化する。このとき、第１ポテンショメータ２の出力電圧と第２ポテンショメータ３の出力電圧は相反する傾向を示す。すなわち、第１ポテンショメータ２では、ジョイスティック１を−２０°から２０°まで操作させた場合の出力電圧は０Ｖから５．０Ｖに、ジョイスティック１の操作量に比例的に変化する（図中、信号１で示す）。つまり第１ポテンショメータ２の抵抗値は最大抵抗値から最小抵抗値に比例的に変化する。一方、第２ポテンショメータ３では、ジョイスティック１を−２０°から２０°まで操作させた場合の出力電圧は５．０Ｖから０Ｖに、ジョイスティック１の操作量に反比例的に変化する（図中、信号２で示す）。つまり第２ポテンショメータ３の抵抗値は、最小抵抗値から最大抵抗値に反比例的に変化する。したがって、第１ポテンショメータ２の出力電圧と第２ポテンショメータ３の出力電圧の合計値は、常に基準電圧と等しい５Ｖとなる。
【００１７】
図３は、本実施形態のジョイスティック１の異常検出制御を説明するフローチャートである。この異常検出制御はコントローラ１０により実施され、所定の時間間隔（例えば、５ｍｓｅｃ）で行なわれる。
【００１８】
本実施形態の異常検出方法は、第１ポテンショメータ２の出力電圧と第２ポテンショメータ３の出力電圧の合計が、図２に示したように正常時には常に基準電圧（５Ｖ）を示すことに着目し、この出力電圧の合計が５Ｖの場合には、ジョイスティック１は正常であると判定し、５Ｖを示さない場合にはジョイスティック１に異常が生じていると判定するものである。
【００１９】
以下、フローチャートを用いて本実施形態のジョイスティック１の異常検出方法について説明するが、図３に示すフローチャートは、部品バラツキを考慮して、ジョイスティック１の出力電圧の合計が基準電圧を含む所定の範囲（例えば、４．０Ｖから６．０Ｖの範囲）であればジョイスティック１は正常であると判定するフローチャートである。
【００２０】
まずステップ１（図中、Ｓ１で示す。以下同様。）では、ＣＰＵ１０ａに取り込まれた各ポテンショメータ２、３の出力電圧の合計が第１の所定値（４．０Ｖ）未満であるかどうかを判定する。第１の所定値以上であればステップ２に進み、第２の所定値（６．０Ｖ）を超えているかどうかの判定を実施する。出力電圧の合計が第２の所定値以下であれば制御を終了する。出力電圧の合計が、第１の所定値以上で第２の所定値以下であれば、ジョイスティック１の異常はないと判定する。
【００２１】
一方、ステップ１で出力電圧の合計が第１の所定値未満の場合、またはステップ２で合計の出力電圧が第２の所定値を越えている場合には、ステップ３に進む。ステップ３では、ジョイスティック１の異常判定の回数を計測するカウンタのカウント数をインクリメントする。
【００２２】
続くステップ４では、カウンタのカウント数が所定カウント数を超えたかどうかを判定し、超えた場合にはステップ５に進み、ジョイスティック１に異常が発生したとしてジョイスティック１による制御を禁止する。つまりステップ３とステップ４では、所定の範囲内にない出力電圧の合計が所定回数継続的に出力された場合に、ジョイスティック１の異常と判定するようにした。これによりジョイスティック１の異常の検出を精度よく実施することができる。
【００２３】
次に本実施形態の作用を説明する。
【００２４】
ジョイスティック１が作業者により操作され、その操作量に応じて第１、第２ポテンショメータ２、３の摺動子２ｂ、３ｂが抵抗体２ａ、３ａ上を摺動する。この摺動子２ｂ、３ｂの摺動により第１、第２ポテンショメータ２、３の抵抗値が変化して、ジョイスティック１の操作量に応じた出力電圧が、コントローラ１０に入力される。コントローラ１０は、入力された電圧に基づいて図示しないアクチュエータを制御する。
【００２５】
コントローラ１０は、第１ポテンショメータ２の出力電圧と第２ポテンショメータ３の出力電圧との合計を演算し、出力電圧の合計が、基準電圧を含む所定の範囲にあるかどうかを判定する。ここで、第１、第２ポテンショメータのそれぞれの出力電圧の合計は図２に示すように、正常時には一定値（基準電圧）となる。合計の出力電圧が基準電圧を含む所定の電圧の範囲にない場合にはジョイスティック１に異常が生じたと判定し、ジョイスティック１による制御を禁止する。
【００２６】
なお、一方のポテンショメータ２または３が固着したような場合でも、本実施形態では、所定時間間隔で異常検出制御を実施するため、ジョイスティック１を操作した時点で、異常を検出することができる。
【００２７】
したがって、本発明では、操作手段としてのジョイスティック１の操作量に応じて変化する電圧をそれぞれ出力する第１、第２ポテンショメータ２、３と、第１、第２ポテンショメータ２、３の出力を入力するコントローラ１０を備えた操作手段の異常検出装置において、第１、第２ポテンショメータ２、３のそれぞれには基準電圧が供給され、第１ポテンショメータ２は、ジョイスティック１の操作量に比例して電圧を出力し、第２ポテンショメータ３は、ジョイスティック１の操作量に反比例して電圧を出力し、コントローラ１０は、第１、第２ポテンショメータ２、３のそれぞれの出力電圧の合計を演算し、演算した出力電圧の合計に基づいてジョイスティック１の異常を検出するため、ポテンショメータの一方が固着したような場合に出力電圧が一定となっても、ジョイスティック１の異常を検出することができる。また、ポテンショメータ２、３に供給される電圧の有効電圧範囲が狭まることがなく、操作領域が制限されず、インチング操作等微小操作の操作性が低下することがない。
【００２８】
なお、本実施形態では、ポテンショメータとして接触式のポテンショメータを用いて説明したが、ホール素子を用いた非接触式のポテンショメータであってもよい。
【００２９】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、ポテンショメータを用いた操作手段の異常検出に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を説明する図である。
【図２】第１ポテンショメータおよび第２ポテンショメータの出力電圧と、ジョイスティックの操作量との関係を示す図である。
【図３】ジョイスティックの異常検出制御を説明するフローチャートである。
【図４】従来の構成を説明する図である図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ジョイスティック
２  第１ポテンショメータ
２ａ  抵抗体
２ｂ  摺動子
３  第２ポテンショメータ
３ａ  抵抗体
３ｂ  摺動子
４、５、６  端子
７ａ、７ｂ  電源用配線
８ａ、８ｂ  信号用配線
９  アース用配線
１０  コントローラ
１０ａ  ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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