(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動用プレートと筐体ケースとを備える筐体と、
外部から操作力が加えられることにより回転中心部を中心として傾斜回動して変位可能で、前記回転中心部により前記筐体に支持されるシャフトと、
前記シャフトの前記回転中心部の上側で下部スプリングが下部可動側スプリング受けと前記シャフトに設けられた突起部によって挟持され、前記シャフトに外力が加えられた場合に前記下部可動側スプリング受けが前記摺動用プレートを摺動することにより、前記摺動用プレートによって前記下部スプリングを圧縮し、前記シャフトに外力が加えられていない場合に前記下部スプリングにより前記シャフトを前記摺動用プレートに垂直に保持する第１のスプリングリターン機構部と、
前記シャフトの前記第１のスプリングリターン機構部の上側で上部スプリングが上部可動側スプリング受けと固定側スプリング受けによって挟持され、前記シャフトに外力が加えられた場合に前記下部可動側スプリング受けが前記摺動用プレートを摺動して前記上部可動側スプリング受けが前記筐体ケースの上縁部に押し上げられることにより、前記上部スプリングが前記筐体ケースの上縁部により圧縮され、前記シャフトを変位させるために前記シャフトに外部から加える操作力を増加せる動作を行う第２のスプリングリターン機構部と、
前記第１のスプリングリターン機構部の下側に設けられ、前記シャフトの変位を検出する検出部と、
を備えることを特徴とするジョイスティックコントローラ。
【請求項２】
前記第２のスプリングリターン機構部により、前記シャフトを変位させるために前記シャフトに外部から加えるに操作力を増加せる動作がキックダウン動作である
ことを特徴とする請求項１に記載のジョイスティックコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作体であるシャフトの動きを検出し、それに応じて対象機器を制御するジョイスティックコントローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ジョイスティックコントローラは、操作体であるシャフトの変位に応じて対象機器を制御できることから、様々な分野で使用されている。図７は、このような従来技術に係るジョイスティックコントローラの動作を示す断面図、図８は、従来技術に係るジョイスティックコントローラを示す斜視図、図９は、従来技術に係るジョイスティックコントローラのポテンショメータの出力特性を示す図である。
【０００３】
図７に示される従来技術に係るジョイスティックコントローラ３７は、筐体４０と、筐体４０に傾斜回動可能に支持される操作体５０と、操作体５０の変位を検出し、それに応じた電圧を出力する検出部６０とを有する。
【０００４】
操作体５０は、操作体５０に操作力を加えない状態で操作体５０を直立させて保持し、操作体５０に操作力を加えて変位した状態で、操作力を除くことにより操作体５０をもとに戻すスプリングリターン機構部５８を備える。ジョイスティックコントローラ３７は、操作体５０の変位に応じて、対象機器（図示せず）を制御することができる。
【０００５】
このような従来技術に係るジョイスティックコントローラ３７では、操作体５０の変位に応じて操作体５０に必要とされる操作力は、スプリングリターン用スプリング５６のバネ定数に比例して操作体５０の変位に応じて直線的に増加する。そして、図９に示されるように、検出部６０は、操作体５０の変位に応じて所定の範囲で直線的に増加する出力電圧を出力する。
【０００６】
他方、ジョイスティックコントローラによって制御される対象機器について、対象機器の動作があるレベルまで達した際に、これ以上ジョイスティックコントローラの操作体を変位させる操作をすることにより、制御される対象機器に危険が生じる場合がある。このため、ある限界を超えて操作体を捜査すると、対象機器が危険状態に陥る場合があることを、操作者に注意喚起する必要がある。
【０００７】
操作者に注意を喚起するためには、操作体の変位がある値を超えたところから操作体の操作力が大きくなり、操作体が重くなるキックダウン機構を備えるジョイスティックコントローラが適している。
【０００８】
従来技術に係るキックダウン機構を備えるジョイスティックコントローラを図面に基づいて説明する。図１０は、従来技術に係るキックダウン機構を備えるジョイスティックコントローラの動作を示す断面図、図１１は、従来技術に係るキックダウン機構を備えるジョイスティックコントローラの動作を示す斜視図である。
【０００９】
図１０に示される従来技術に係るキックダウン機構を備えるジョイスティックコントローラ３８は、図７に示されるジョイスティックコントローラ３７と同様に、筐体４０と、筐体４０に傾斜回動可能に支持される操作体５０と、操作体５０の変位を検出し、それに応じた電圧を出力する検出部６０とを有する。
【００１０】
そして、ジョイスティックコントローラ３８では、操作体５０は、シャフト５１とシャフト５１を操作するための摘み５２を備え、シャフト５１は回転中心４７を中心に回動して変位する。また、操作体５０は、操作体５０に操作力を加えない状態で操作体５０を直立させて保持し、操作体５０に操作力を加えて変位した状態で、操作力を除くことにより操作体５０をもとの直立した状態に戻すスプリングリターン機構部５８を備える。
【００１１】
そして、図１０に示されるジョイスティックコントローラ３８は、キックダウン動作をするための複数枚の板バネ５９をさらに備える。それらの複数枚の板バネ５９として、例えば、４枚の板バネが使用される。操作体５０を操作した際に４方向の操作端で、操作体５０が筐体４０の開口部の縁にあるストッパ４５に当り、操作体５０をさらに倒して変位させようとすると、板バネ５９のバネ力により操作体５０の操作感が重くなる。それらにより、ジョイスティックコントローラ３８は、キックダウン動作を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−２５４５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のジョイスティックコントローラでは、キックダウン動作をするための板バネを操作体のシャフトに配置するために、シャフトにある程度長いスペースを必要とする。このため、スプリングリターン機構部をシャフトの回転中心（動作支点）の下側に配置することが必要となり、全体としてシャフトが長大化し、このため、ジョイスティックコントローラが大型化していた。
【００１４】
また、従来のジョイスティックコントローラでは、キックダウン動作を精度よく安定して実現するために、複数個の板バネの特性を揃える必要があった。そして、キックダウン動作の特性を変えようとする場合にも、複数個の板バネを交換し、併せて、複数個の板バネの特性を揃える必要があった。このため、キックダウン動作に必要とされるバネ力を得るために、時間と労力を要していた、
【００１５】
更に、従来のジョイスティックコントローラでは、板バネの変位方向がストッパの縁部と直角になる。このため、板バネをストッパの縁部と平行に当接するために、筐体の開口部を方形にする必要があり、その結果、操作体の操作方向の自由度が制約されていた。
【００１６】
本発明は、所望キックダウン特性を得るために時間と労力を要せず、操作体の操作方向の自由度が制約されることのない小型のジョイスティックコントローラ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】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明のジョイスティックコントローラは、摺動用プレートと筐体ケースとを備える筐体と、外部から操作力が加えられることにより回転中心部を中心として傾斜回動して変位可能で、前記回転中心部により前記筐体に支持されるシャフトと、前記シャフトの前記回転中心部の上側で下部スプリングが下部可動側スプリング受けと前記シャフトに設けられた突起部によって挟持され、前記シャフトに外力が加えられた場合に前記下部可動側スプリング受けが前記摺動用プレートを摺動することにより、前記摺動用プレートによって前記下部スプリングを圧縮し、前記シャフトに外力が加えられていない場合に前記下部スプリングにより前記シャフトを前記摺動用プレートに垂直に保持する第１のスプリングリターン機構部と、前記シャフトの前記第１のスプリングリターン機構部の上側で上部スプリングが上部可動側スプリング受けと固定側スプリング受けによって挟持され、前記シャフトに外力が加えられた場合に前記下部可動側スプリング受けが前記摺動用プレートを摺動して前記上部可動側スプリング受けが前記筐体ケースの上縁部に押し上げられることにより、前記上部スプリングが前記筐体ケースの上縁部により圧縮され、前記シャフトを変位させるために前記シャフトに外部から加える操作力を増加せる動作を行う第２のスプリングリターン機構部と、前記第１のスプリングリターン機構部の下側に設けられ、前記シャフトの変位を検出する検出部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、操作体のシャフトに備えるスプリングリターン機構部のスプリングバネの力でキックダウン動作を行うので、所望キックダウン特性を得るために時間と労力を要せず、操作体のシャフトの操作方向の自由度が制約されることのない小型のジョイスティックコントローラを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るジョイスティックコントローラの動作を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るジョイスティックコントローラの動作を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るジョイスティックコントローラの筐体を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るジョイスティックコントローラの操作体の詳細とその組み立てを示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るジョイスティックコントローラの検出部を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係るジョイスティックコントローラのポテンショメータの出力特性を示す図である。
【図７】従来技術に係るジョイスティックコントローラの動作を示す断面図である。
【図８】従来技術に係るジョイスティックコントローラを示す斜視図である。
【図９】従来技術に係るジョイスティックコントローラのポテンショメータの出力特性を示す図であるである。
【図１０】従来技術に係るキックダウン機構を備えるジョイスティックコントローラの動作を示す断面図である。
【図１１】従来技術に係るキックダウン機構を備えるジョイスティックコントローラの動作を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態に係るジョイスティックコントローラを図１〜図６に基づいて説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係るジョイスティックコントローラの動作を説明するための断面図であり、図２は、図１（ａ）〜（ｃ）に対応する斜視図である。
【００２１】
図１に示されるように、本発明の実施形態に係るジョイスティックコントローラ１は、筐体１０と、筐体１０によって傾斜回動可能に支持される操作体２０を備えている。そして、図１には図示されていないが、操作体２０の変位を検出し、変位に応じた電気信号を出力する検出部３０（図５参照）を有している。
【００２２】
筐体１０は、固定用フランジ１１と、固定用フランジ１１に設置される摺動用プレート１２と、筐体ケース１４とを有する。固定用フランジ１１は、フランジ面に開口を有する。摺動用プレート１２は、固定用フランジ１１の開口と対応する位置に開口を有する。筐体ケース１４は、ドーム形状に形成され、ドーム上部の固定用フランジ１１の開口と対応する位置に開口を有する。それらの開口内に、操作体２０が設置される。
【００２３】
筐体ケース１４は、その開口の縁辺部にストッパ１５を備え、ストッパ１５は、操作体２０の動作の終端で操作体２０を停止させる。ストッパ１５は、筐体ケース１４と一体に設けられても良く、筐体ケース１４と別体で筐体ケース１４に備えるようにしても良い。
【００２４】
操作体２０は、シャフト２１と、操作者がシャフト２１を操作しやすいようにシャフト２１に取り付けられる摘み２２とを有し、シャフト２１は、回転中心１７を中心に回動して変位する。また、操作体２０は、下から上に、下部可動側スプリング受け２３と、上部可動側スプリング受け２４と、固定側スプリング受け２５とを備える。
【００２５】
さらに、操作体２０は、下部可動側スプリング受け２３とシャフト２１に設けられた突起部２１ｃとの間に下部リターン用スプリング２６を備え、上部可動側スプリング受け２４と固定側スプリング受け２５との間に上部リターン用スプリング２７を備える。
【００２６】
そして、下部可動側スプリング受け２３と、シャフト２１に設けられた突起部２１ｃと、下部リターン用スプリング２６とにより、下部スプリングリターン機構部２８が構成される。また、上部可動側スプリング受け２４と、固定側スプリング受け２５と、上部リターン用スプリング２７とにより、上部スプリングリターン機構部２９が構成される。
【００２７】
ジョイスティックコントローラ１は、操作者が摘み２２を傾倒させて、回転中心１７を動作の支点としてシャフト２１を回動して変位させることにより動作する。
【００２８】
図１（ａ）に示すように、操作者が摘み２２を操作しないときは、下部リターン用スプリング２６のバネの力で、下部可動側スプリング受け２３が、摺動用プレート１２に押し付けられる。このため、操作体２０は、垂直に保持される。
【００２９】
図１（ｂ）に示すように、操作者が摘み２２を傾動して、上部可動側スプリング受け２４を筐体１０の開口の縁辺部に設けられたストッパ１５に押し付けるまでの間は、下部可動側スプリング受け２３が、摺動用プレート１２に押し上げられ、下部リターン用スプリング２６が押され圧縮される。
【００３０】
図１（ｃ）に示すように、操作者が摘み２２を更に傾動して、筐体１の開口の縁辺部のストッパ１５に押し上げられた上部可動側スプリング受け２４を、ストッパ１５の上に更に深く押し上げると、上部リターン用スプリング２７が更に押され圧縮される。
【００３１】
この際、操作者が摘み２２を傾動させる操作力が、上部リターン用スプリング２７について下部リターン用スプリング２６より重くなるように、上部リターン用スプリング２７と下部リターン用スプリング２６を選定し、上部リターン用スプリング２７と下部リターン用スプリング２６のバネ力を調整する。
【００３２】
従来のジョイスティックコントローラにおいて、キックダウン動作の特性を変えようとする場合には、複数個の板バネを交換し、併せて、複数個の板バネの特性を揃える必要があった。このため、キックダウン動作の特性を変えるために時間と労力を要していた。
【００３３】
本発明の実施形態に係るジョイスティックコントローラでは、上部スプリングリターン機構部２９が備える１個の上部リターン用スプリング２７について必要とされるバネの力を計算し、所望のバネの力を有するリターン用スプリングと交換することにより、複雑な計算と調整をすることなく、所望のキックダウン特性を得ることが可能となる。
【００３４】
従来のジョイスティックコントローラでは、板バネの変位方向がストッパの縁部と直角で、板バネがストッパの縁部と平行に当接する必要から、筐体の開口部を方形にする必要があり、操作体の操作方向の自由度が制約されていた。
【００３５】
しかしながら、本発明のジョイスティックコントローラでは、上部スプリングリターン機構部２９により、キックダウン動作を行う。したがって、図３に示されるように、筐体の開口部を方形に限らず、十字形、円形等とすることができ、操作体の操作方向の自由度の制約を解消することが可能となる。
【００３６】
次に、図４に基づいて、本発明の実施形態例のジョイスティックコントローラの組み立て方法の１例について説明する。
図４に示されるように、まず固定用フランジ１１の上に、筐体ケース１４が取り付けられる。この筐体ケース１４には、ストッパ１５が設けられている。そして、下部可動側スプリング受け２３（図１参照）が固定用フランジ１１の摺動用プレート１２（図１参照）に接触されてシャフト下部２１ａが仮固定される。
【００３７】
続いて、シャフト下部２１ａの外側に下部リターン用スプリング２６が挿入される。そして、シャフト下部２１ａの上にシャフト上部２１ｂが挿入され、シャフト下部２１ａとシャフト上部２１ｂとは、止めネジ３６によって固定される。これにより、シャフト２１が組み立てられる。
【００３８】
上部可動側スプリング受け２４、上部リターン用スプリング２７及び固定側スプリング受け２５が、シャフト上部２１ｂに挿入され、止め輪３７によって固定される。シャフト上部２１ｂの先端に、摘み２２が取り付けられる。これにより、操作体２０（図１参照）が組み立てられ、組み立てられた操作体２０は、筐体１０により支持される。
【００３９】
図５は、本発明の実施形態に係るジョイスティックコントローラの検出部３０を示す図である。図５に示されるジョイスティックコントローラの検出部３０は、操作体２０のシャフト２１と連結され、シャフト２１の操作によりＸ−Ｙ軸方向に揺動するアーム３１と、アーム３１の変位を検出するポテンショメータ３２を有する。ポテンショメータ３２は、Ｘ軸方向とＹ軸方向のそれぞれに1個ずつ設けられており、アーム３１のＸ軸方向とＹ軸方向の揺動角を電気信号としてＸ軸、Ｙ軸方向に独立に取り出すことができる。
【００４０】
図６は、本発明の実施形態に係るジョイスティックコントローラのポテンショメータの出力特性を示す図である。図６では、アナログ出力電圧を例に、ポテンショメータの出力特性を示す。図６に示される例では、アーム３１の通常の操作範囲が出力電圧２０〜８０％の範囲で設定され、キックダウン機構の稼働が出力電圧１０〜２０％及び８０〜９０％の範囲で設定される。
【００４１】
本発明の実施形態に係るジョイスティックコントローラでは、キックダウン機構の稼働する出力範囲が、例えば、制御速度について操作者に注意を促す範囲として設定され、操作体２０を操作する力が通常の操作範囲より重くなることで操作者に注意を促すようにする。
【００４２】
ここで、電源線又は接地（ＧＮＤ）線が断線すると、出力電圧が０又は１００％付近となるため、出力電圧の１０〜９０％の範囲を超える出力が検出された場合は、例えば、ポテンショメータの断線と判断し、出力電圧に応じて行われる制御動作を中止する。
【００４３】
以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変形例、応用例を含むことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４４】
１、３７、３８…ジョイスティックコントローラ、１０、４０…筐体、１１…固定用フランジ、１２、４３…摺動用プレート、１４、４４…筐体ケース、１５、４５…ストッパ、１７、４７…回転中心、２０、５０…操作体、２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、５１…シャフト、２２、５２…摘み、２３…下部可動側スプリング受け、２４…上部可動側スプリング受け、２５…固定側スプリング受け、２６…下部リターン用スプリング、２７…上部リターン用スプリング、２８…下部スプリングリターン機構部、２９…上部スプリングリターン機構部、３０、６０…検出部、３１、６１…アーム、３２…ポテンショメータ、３６…止めネジ、３７…止め輪、５３…可動側スプリング受け（従来例）、５５…固定側スプリング受け（従来例）、５６…リターン用スプリング（従来例）、５８…スプリングリターン機構部（従来例）、５９…板バネ、６２…ポテンショメータ
【図１】
0004810667.tif 000002
【図２】
0004810667.tif 000003
【図３】
0004810667.tif 000004
【図４】
0004810667.tif 000005
【図５】
0004810667.tif 000006
【図６】
0004810667.tif 000007
【図７】
0004810667.tif 000008
【図８】
0004810667.tif 000009
【図９】
0004810667.tif 000010
【図１０】
0004810667.tif 000011
【図１１】
0004810667.tif 000012