(57)【要約】【課題】成形型の作製費用を削減できる金属製のジンバルを備えた電気式操作装置の提供。【解決手段】本体２３に自在継手２７を介して揺動可能に支持される操作レバー２２と、操作レバー２２が挿通される長溝状のガイド部２４ａが設けられる第１ジンバル２４および第２ジンバル２５と、第１ジンバル２４の回転方向および回転角を検出し、これら回転方向および回転角に応じた信号を出力する第１ポテンショメータ３２と、第２ジンバル２５の回転角を検出し、これら回転方向および回転角に応じた信号を出力する第２ポテンショメータ３３とを備える電気式操作装置において、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５を、ワイヤを曲げ加工してリング状に形成するとともに、第１ジンバル２４、第２ジンバル２５を、第１回転軸３４、第２回転軸３６にかしめた。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作レバーと、この操作レバーが自在継手により揺動可能に支持されている本体と、両側に回転軸が設けられており前記本体に回転可能に支持されている第１ジンバルと、両側に回転軸が設けられており前記第１ジンバルに対して上側または下側で直交した状態で前記本体に回転可能に支持されている第２ジンバルとを備えており、前記第１ジンバルおよび前記第２ジンバルのそれぞれに長溝状のガイド部が設けられており、これらのガイド部に前記操作レバーが挿入されていることにより、前記第１ジンバルおよび前記第２ジンバルが前記操作レバーの揺動に伴って互いに直交する方向に回転する構造になっており、前記第１ジンバルの回転軸に第１ジンバルの回転角度を検出する第１角度検出器が連結されており、前記第２ジンバルの回転軸に第２ジンバルの回転角度を検出する第２角度検出器が連結されている電気式操作レバー装置において、
前記第１ジンバルおよび前記第２ジンバルが、棒状の金属部材から形成されており、
第１ジンバルの回転軸が第１ジンバルに固定されており、第２ジンバルの回転軸が第２ジンバルに固定されていることを特徴とする電気式操作装置。
【請求項２】
操作レバーと、この操作レバーが自在継手により揺動可能に支持されている本体と、両側に回転軸が設けられており前記本体に回転可能に支持されている第１ジンバルと、両側に回転軸が設けられており前記第１ジンバルに対して上側または下側で直交した状態で前記本体に回転可能に支持されている第２ジンバルとを備えており、前記第１ジンバルおよび前記第２ジンバルのそれぞれに長溝状のガイド部が設けられており、これらのガイド部に前記操作レバーが挿入されていることにより、前記第１ジンバルおよび前記第２ジンバルが前記操作レバーの揺動に伴って互いに直交する方向に回転する構造になっており、前記第１ジンバルの回転軸に第１ジンバルの回転角度を検出する第１角度検出器が連結されており、前記第２ジンバルの回転軸に第２ジンバルの回転角度を検出する第２角度検出器が連結されている電気式操作レバー装置において、
前記第１ジンバルおよび前記第２ジンバルが、ワイヤから形成されており、
第１ジンバルの回転軸が第１ジンバルに固定されており、第２ジンバルの回転軸が第２ジンバルに固定されていることを特徴とする電気式操作装置。
【請求項３】
前記第１ジンバルおよび前記第２ジンバルが、正面視両側が平行な上下連結部と、この上下連結部の上部と連続する中間部がアーチ状に形成されてなるガイド部とからなり、平面視リング状で、かつ、側面視上方に向かって開口する左右対象の二股形状に形成され、前記上下連結部の下部にて、前記回転軸に形成された溝の位置に巻き付けられ、かしめられていることを特徴とする請求項１または２記載の電気式操作装置。
【請求項４】
油圧ショベルのコンソールに設置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気式操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作レバーの傾倒方向を、２つの回転方向に分解するジンバル機構を備える電気式操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気式操作装置には、操作レバーを装置本体に自在継手でＸ方向、Ｙ方向に傾倒自在に設け、前記装置本体におけるＸ方向に１対の回転角度センサーを設けるとともにＹ方向に１対の第２回転角度センサーを設け、１対の前記第１回転角度センサの回転軸を第１ジンバルで連結し、１対の前記第２回転角度センサの回転軸を第２ジンバルで連結し、第１，第２ジンバルの長孔に前記操作レバーを挿通して、操作レバーをＸ方向に傾倒すると第２ジンバルが回転して１対の第２回転角度センサの回転軸が回転し、操作レバーをＹ方向に傾倒すると第１ジンバルが回転して１対の第１回転角度センサの回転軸が回転するようになっている。（特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
実開平６−４７７３５号公報（段落０００２、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の電気式操作装置に備えられる第１ジンバルおよび第２ジンバルには、樹脂材を射出成形して作製されるものと、ステンレス製、アルミ製、鉄製等の金属板をプレス成形して作製されるものがあるが、いずれのジンバルも作製個数が少ないほどジンバルの作製費用に対する成形型の作製費用の割合が大きくなり、大量生産する場合と比較して割高になるので、成形型の製作費用を削減することが要望されていた。
【０００５】
なお、樹脂製のジンバルでは、操作レバーから与えられる外力に耐えられる強度もたせるために肉厚で大型なものが作製される傾向にあるので、ジンバルの作動スペースが大きくなりやすく、このため、例えばミニショベルのように搭載機器の設置スペースの狭い機械では、他の搭載機器のレイアウトに制約を与えるという問題が生じる。また、風雨および日光にさらされるキャノピ仕様の油圧ショベルにおいて、ジンバルを形成する樹脂の種類の選択については、経年劣化のしやすさ、吸水性、磨耗性、紫外線による劣化のしやすさなどを考慮する必要がある。
【０００６】
これに対し、金属製のジンバルでは、樹脂製のものよりも小型で強度のあるものを作製できるとともに、経年劣化しにくく、吸水性、磨耗性、紫外線による劣化のしやすさなどを考慮しなくて済むので、ミニショベルやキャノピ仕様の油圧ショベルに適している。
【０００７】
本発明は、上述の現状を考慮してなされたものであり、その目的は、成形型の作製費用を削減できる金属製のジンバルを備えた電気式操作装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、操作レバーと、この操作レバーが自在継手により揺動可能に支持されている本体と、両側に回転軸が設けられており前記本体に回転可能に支持されている第１ジンバルと、両側に回転軸が設けられており前記第１ジンバルに対して上側または下側で直交した状態で前記本体に回転可能に支持されている第２ジンバルとを備えており、前記第１ジンバルおよび前記第２ジンバルのそれぞれに長溝状のガイド部が設けられており、これらのガイド部に前記操作レバーが挿入されていることにより、前記第１ジンバルおよび前記第２ジンバルが前記操作レバーの揺動に伴って互いに直交する方向に回転する構造になっており、前記第１ジンバルの回転軸に第１ジンバルの回転角度を検出する第１角度検出器が連結されており、前記第２ジンバルの回転軸に第２ジンバルの回転角度を検出する第２角度検出器が連結されている電気式操作レバー装置において、前記第１ジンバルおよび前記第２ジンバルが、棒状の金属部材から形成されており、第１ジンバルの回転軸が第１ジンバルに固定されており、第２ジンバルの回転軸が第２ジンバルに固定されていることを特徴としている。
【０００９】
このように構成した請求項１に係る発明では、操作レバーが操作されると、操作レバーの揺動に伴って第１ジンバルおよび第２ジンバルの少なくとも一方が、例えば両方が、それぞれの回転軸を中心に回転し、これにより、操作レバーの揺動方向が、直交する２方向の回転に分解される。そして、第１ジンバルの回転軸の回転方向および回転角度が、すなわち、直交する２方向の回転のうちの一方が、第１角度検出器により検出され、その回転方向および回転角度に応じた信号が出力される。また同時に、第２ジンバルの回転軸の回転方向および回転角度が、すなわち、直交する２方向の回転のうちの他方が、第２角度検出器により検出され、その回転方向および回転角度に応じた信号が出力される。
【００１０】
また、請求項１に係る発明では、第１ジンバルおよび第２ジンバルを棒状の金属部材を曲げ加工して形成できるので、第１ジンバルおよび第２ジンバルの成形型が簡単な形状で済む。これにより、第１ジンバルおよび第２ジンバルの成形型の作製費用を削減することができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、操作レバーと、この操作レバーが自在継手により揺動可能に支持されている本体と、両側に回転軸が設けられており前記本体に回転可能に支持されている第１ジンバルと、両側に回転軸が設けられており前記第１ジンバルに対して上側または下側で直交した状態で前記本体に回転可能に支持されている第２ジンバルとを備えており、前記第１ジンバルおよび前記第２ジンバルのそれぞれに長溝状のガイド部が設けられており、これらのガイド部に前記操作レバーが挿入されていることにより、前記第１ジンバルおよび前記第２ジンバルが前記操作レバーの揺動に伴って互いに直交する方向に回転する構造になっており、前記第１ジンバルの回転軸に第１ジンバルの回転角度を検出する第１角度検出器が連結されており、前記第２ジンバルの回転軸に第２ジンバルの回転角度を検出する第２角度検出器が連結されている電気式操作レバー装置において、前記第１ジンバルおよび前記第２ジンバルが、ワイヤから形成されており、第１ジンバルの回転軸が第１ジンバルに固定されており、第２ジンバルの回転軸が第２ジンバルに固定されていることを特徴としている。
【００１２】
このように構成した請求項２に係る発明では、第１ジンバルおよび第２ジンバルを、棒状の金属部材であるワイヤを曲げ加工して形成できるので、第１ジンバルおよび第２ジンバルの成形型が簡単な形状で済み、これにより、第１ジンバルおよび第２ジンバルの成形型の作製費用を削減することができる。
【００１３】
また、第１ジンバルおよび第２ジンバルの材料が、市販されている入手の容易なワイヤなので、第１ジンバルおよび第２ジンバルの材料の調達に関する諸費用を削減することができる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記第１ジンバルおよび前記第２ジンバルが、正面視両側が平行な上下連結部と、この上下連結部の上部と連続する中間部がアーチ状に形成されてなるガイド部とからなり、平面視リング状で、かつ、側面視上方に向かって開口する左右対象の二股形状に形成され、前記上下連結部の下部にて、前記回転軸に形成された溝の位置に巻き付けられ、かしめられていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに係る発明において、油圧ショベルのコンソールに設置されていることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の電気式操作装置の一実施形態を図に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の電気式操作装置の一実施形態を示す断面図、図２は、図１に示す実施形態の平面図、図３は、図１に示す実施形態に備えられる第１ジンバルおよび第２ジンバル、および第１，第２回転軸を示す縦断面図、図４は、図３のＡ矢視図、図５は、図３のＢ矢視図である。
【００１８】
本実施形態は、油圧ショベル、例えばミニショベルの運転室内に設置されている。図１の２点鎖線で示す１９は、運転室に設けられるコンソールの上部であり、このコンソールの上部が本実施形態の設置部である。
【００１９】
図１，２において、２０は、本実施形態の外殻を形成しており、設置部１９に固定されている固定部２０ａを有するハウジング２０である。このハウジング２０は、前記固定部２０ａが設けられている本体２３と、設置部１９から上方に突出している本体２３部分を覆っているカバー２１とからなっている。
【００２０】
本体２３の中央には、操作レバー２２が自在継手２７を介して３６０°方向に揺動可能に支持されている。自在継手２７に連結されている操作レバー２２の連結部２２ａには、操作レバー２２と一体的に揺動するカム２６が固定されている。このカム２６の下方には、プッシュロッド４５が上下動可能に設けられている。このプッシュロッド４５は、上端部がカム２５に当接しており、ばね４６により上方向に常時付勢されている。
【００２１】
なお、図１には、紙面の左右方向に突出している１対のカム２６部分と、この１対のカム２６部分の下方に配置されている１対プッシュロッド４５と、これらのプッシュロッド４５を付勢するばね４６とを描いてあるが、図１の紙面に直交する方向にも同様に１対のカム２６部分が突出しており、この１対のカム２６部分の下方にも１対のプッシュロッド４５およびばね４６が配置されている。
【００２２】
また、同図１，２において、２４は、前後方向すなわち図２に示すＹ方向に回転可能に本体２３に支持されている第１ジンバル２４、２５は、第１ジンバル２４の例えば外側で第１ジンバル２４と直交しており、左右方向すなわち図２に示すＸ方向に回転可能に本体２３に支持されている。また、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５には、幅寸法が操作レバー２２の連結部２２ａの径寸法とほぼ同じ寸法に設定された長溝状のガイド部２４ａが設けられており、これらのガイド部２４ａに操作レバー２２が挿通されている。つまり、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５は、操作レバー２２の揺動に伴って互いに直交する方向に回転するようになている。
【００２３】
また、第１ジンバル２４は、一端に第１回転軸３４が取付けられており、他端に第２回転軸３６が取付けられている。同様に、第１ジンバル２５も、一端に第１回転軸３４が取付けられており、他端に第２回転軸３６が取付けられている。
【００２４】
第１ジンバル２４に取付けられている第１回転軸３４は、本体２３の右側部に設けられている軸孔３７に回転可能に挿入されており、第１ジンバル２４に取付けられている第２回転軸３６は、本体２３の左側部に設けられている軸孔３８に回転可能に挿入されている。同様に、第２ジンバル２５に取付けられている第１回転軸３４は、本体２３の前側部に設けられている軸孔３９に回転可能に挿入されており、第２ジンバル２５に取付けられている第２回転軸３６は、本体２３の後側部に設けられている軸孔４０に回転可能に挿入されている。
【００２５】
また、図２に示すように、本体２３とカバー２１の間に形成されている右側の中空部には、第１ジンバル２４に設けられている第２回転軸３６の回転方向および回転角度を検出して、これら回転方向および回転角に応じて第１電気信号を出力する角度検出器、すなわち第１ポテンショメータ３２が配置され本体２３に固定されている。この第１ポテンショメータ３２の入力軸３２ａは、第２ジンバル２４に取付けられている第２回転軸３６に連結されている、つまり、入力軸３２ａは、第２回転軸の３６に設けられている孔３６ａに、回転しないように嵌合されている。
【００２６】
同様に、本体２３とカバー２１の間に形成されている後側の中空部には、第２ジンバル２５に取付けられている第２回転軸３６の回転方向および回転角度を検出して、これら回転方向および回転角に応じて第２電気信号を出力する角度検出器、すなわち第２ポテンショメータ３３が配置され本体２３に固定されている。第２ポテンショメータ３３の図示しない回転軸も、第１ポテンショメータ３２と同様に、第２ジンバル２５に取付けられている第２回転軸３６に設けられている孔３６ａに、回転しないように嵌合されている。
【００２７】
また、図３に示すように、第１ジンバル２４と第２ジンバル２５は、同形状であり、それぞれ棒状の金属部材、例えばステンレス製、アルミ製、鉄製等のワイヤ２４ｂを曲げ加工して形成されている。また、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の正面視形状は、両側の上下連結部が平行で、これら両側の上下連結部と連続する中間部分がアーチ状である。また、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の平面視形状は、図４に示すように、操作レバー２２を挿通可能な長溝状の前記ガイド部２４ａを形成するリング状である。また、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の側面視形状は、図５に示すように、上方に向かって開口する左右対象の二股形状である。また、ワイヤ２４ｂは、操作レバー２２から第１ジンバル２４および第２ジンバル２５に外力を与えられたときに、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の形状を維持するのに十分な強度を有するものである。
【００２８】
また、前記第１回転軸３４および第２回転軸３６には、外周に環状の溝５０が設けられている。そして、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５は、一端が第１回転軸３４の溝５０の位置に巻き付けられ、かしめられており、他端が第２回転軸３６の溝５０の位置にかしめられている。
【００２９】
このように構成した本実施形態は、次のように動作する。
【００３０】
オペレータが操作レバー２２を把持して例えば左右方向、すなわち図２に示すＸ方向に傾倒させると、操作レバー２２の揺動に伴って第２ジンバル２５、この第２ジンバル２５に取付けられている第２回転軸３６、および、第２ポテンショメータ３３の入力軸が回転する。これにより、操作レバー２２のＸ方向の傾倒角度が第２ポテンショメータ３３により検出されて、操作レバー２２のＸ方向の傾倒角度に応じた第２電気信号が出力される。そして、この第２電気信号に応じて、予め定められた図示しないアクチュエータ、例えばバケットシリンダが動作する。
【００３１】
また、操作レバー２２が前後方向、すなわち図２に示すＹ方向に操作されると、操作レバー２２の揺動に伴って第１ジンバル２４、この第１ジンバル２４に取付けられている第２回転軸３６、および、第１ポテンショメータ３２の入力軸３２ａが回転する。これにより、操作レバー２２のＹ方向の傾倒角度が第１ポテンショメータ３２により検出されて、操作レバー２２のＹ方向の傾倒角度に応じた第１電気信号が出力される。そして、この第１電気信号に応じて、予め定められた上述の旋回モータとは別の図示しないアクチュエータ、例えばブームシリンダが動作する。
【００３２】
また、操作レバー２２が図２のＸＹ方向の中間方向である左斜め前方または右斜め後方、あるいは右斜め前方または左斜め後方に操作されると、操作レバー２２の揺動に伴って、第１ジンバル２４、第１ジンバル２４に取付けられている第１回転軸３６、および、第１ポテンショポテンショメータ３２の入力軸３２ａが回転し、同時に、第２ジンバル２５、この第２ジンバル２５に取付けられている第２回転軸３６、および、第２ポテンショメータ３３の入力軸が回転する。これにより、操作レバー２２のＹ方向の傾倒角度が、第１ポテンショメータ３２により検出され、操作レバー２２のＹ方向の傾倒角度に応じた第１電気信号が出力され、同時に、操作レバー２２のＸ方向の傾倒角度が、第２ポテンショメータ３３により検出され、操作レバー２２のＸ方向の傾倒角度に応じた第２電気信号が出力される。そして、第１電気信号に応じてブームシリンダが動作し、同時に、第２電気信号に応じてバケットシリンダが動作する。
【００３３】
なお、操作レバー２２が操作されると、操作レバー２２と一体的にカム２６が揺動し、４つのプッシュロッド４５のうちの該当するものがカム２６により押圧されて下降し、ばね４６が押し縮められて、操作レバー２２の傾倒角度に応じた操作反力が発生する。そして、操作レバー２２が操作されなくなると、操作レバー２２は、前記操作反力により中立位置に自動的に復帰する。
【００３４】
本実施形態では、次の効果が得られる。
【００３５】
本実施形態では、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５をワイヤ２４ｂを曲げ加工して形成できるので、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の成形型が簡単な形状で済み、これにより、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の成形型の作製費用を削減することができる。また、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の材料が、市販されている入手の容易なワイヤ２４ｂなので、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の材料の調達に関する諸費用を削減することができる。これらのことから、本実施形態では、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の作製費用を削減することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、上述したように第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の成形型の作製費用を削減することができることから、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の形状変更に伴う費用も削減できる。
【００３７】
また、本実施形態では、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５がワイヤ２４ｂからなるので、ワイヤ２４ｂの弾性を利用して、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５に挿通された状態にある操作レバー２２に、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５を圧接させておくことができる。これにより、操作レバー２２と第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の間に生じるがたを小さくすることができる。また、操作レバー２２の連結部２２ａの径寸法に対して第１ジンバル２４および第２ジンバル２５のガイド部２４ａの幅寸法の精度を下げることができ、この点においても第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の作製費用を削減できる。
【００３８】
また、本実施形態では、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５をワイヤ２４ｂにより形成したことにより、小型のジンバルを作製することが可能であり、他の搭載機器の設置スペースに余裕ができる。
【００３９】
また、本実施形態では、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５を、第１，第２回転軸３４，３６にかしめるので、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５と第１，第２回転軸３４，３６の組付けが容易である。
【００４０】
なお、本実施形態では、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５が、操作レバー２２から外力を与えられたときに形状を維持するのに十分な強度を有するワイヤ２４ｂから形成されているので、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５を特に補強する必要はないが、本発明はこれに限るものではない。例えば、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の材料となるワイヤが、ワイヤ２４ｂほどの強度を有しておらず、操作レバー２２から外力を与えられたときに、形状が維持されないことが懸念される場合には、図６，７に示すように、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５に、回転方向の強度を補強する補強材５１を取付けてもよい。この補強材５１は、例えば、金属板からなり、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５のガイド部２４ａを横切るように架け渡され、両端部が第１ジンバル２４および第２ジンバル２５に掛け回されてかしめられている。
【００４１】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１に係る発明では、第１ジンバルおよび第２ジンバルを棒状の金属部材を曲げ加工して形成できるので、第１ジンバルおよび第２ジンバルの成形型が簡単な形状で済み、第１ジンバルおよび第２ジンバルの成形型の作製費用を削減することができる。したがって、第１ジンバルおよび第２ジンバルの作製費用を削減できる。
【００４２】
請求項２に係る発明では、第１ジンバルおよび第２ジンバルをワイヤを曲げ加工して形成できるので、第１ジンバルおよび第２ジンバルの成形型が簡単な形状で済み、これにより、第１ジンバル２４および第２ジンバル２５の成形型の作製費用を削減することができる。また、第１ジンバルおよび第２ジンバルの材料が市販されている入手の容易なワイヤなので、第１ジンバルおよび第２ジンバルの材料の調達に関する諸費用を削減することができる。これらのことから、請求項２に係る発明では、第１ジンバルおよび第２ジンバルの作製費用を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気式操作装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す実施形態の平面図である。
【図３】図１に示す実施形態に備えられる第１ジンバルおよび第２ジンバル、および第１，第２回転軸を示す縦断面図
【図４】図３のＡ矢視図である。
【図５】図３のＢ矢視図である。
【図６】図３に示す第１ジンバルおよび第２ジンバルに補強材を取付けた状態を示す縦断面図である。
【図７】図６に示す第１ジンバルおよび第２ジンバルの平面図である。
【符号の説明】
１９      設置部（コンソール）
２０      ハウジング
２０ａ    固定部
２１      カバー
２２      操作レバー
２２ａ    連結部
２３      本体
２４      第１ジンバル
２５      第２ジンバル
２６      カム
２７      自在継手
３２      第１ポテンショメータ（角度検出器）
３２ａ    入力軸
３３      第２ポテンショメータ（角度検出器）
３４      第１回転軸（回転軸）
３６      第２回転軸（回転軸）
３６ａ    孔
３７      軸孔
３８      軸孔
３９      軸孔
４０      軸孔
４５      プッシュロッド
４６      ばね
５０      環状の溝
５１      補強材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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