(57)【要約】【課題】  構成及び製造が簡単かつ容易であり、安価に製造可能なジョイスティック、及びその製造方法を提供する。【解決手段】  ジョイスティック１０を構成する可動部材１４は、シャフト部３４及び球状部３６を備え、駆動部材１２は、可動部材１４のシャフト部３４に固定され、可動部材１４を駆動させる。磁石１６が、可動部材１４の球状部３６内において、３軸センサ１８の近傍に配置され、駆動部材１２の操作により、この磁石１６は、３軸センサ１８に沿って半球状パターンで移動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端のシャフト部から第２端で終端する球状部へ延び、前記シャフト部は前記球状部よりも小さい直径を有する可動部材と、
前記可動部材のシャフト部に取付けられた駆動部材と、
前記可動部材の前記球状部の第２端から、前記球状部内へ延びるように配置された磁石と、
前記可動部材の球状部の下方で、可動部材の第２端の下方近傍に配置された３軸センサとを備え、
前記駆動部材の移動により、前記磁石を前記３軸センサに沿って、半球上パターンで移動させるようになっていることを特徴とするジョイスティック。
【請求項２】
前記可動部材は一体構造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。
【請求項３】
プラスチックをインジェクションモールドして、第１端にシャフト部を有すると共に球状部で終端する第２端を有し、前記シャフト部が前記球状部より小さい直径を有する可動部材を形成するステップと、
前記可動部材のインジェクションモールド中に、前記球状部に磁石をオーバーモールドするステップと、
前記可動部材の第１端に駆動部材を固定するステップと、
前記可動部材の第２端の下方かつ近傍に、３軸センサを配置し、前記駆動部材の移動により、前記磁石を前記３軸センサに沿って半球状パターンで移動させるステップ
とを備えることを特徴とするジョイスティックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジョイスティックに関し、特に３軸ホール効果センサを使用して、装置の動作指示を行うジョイスティック、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジョイスティックは、種々の動作のために長年使用されている。ジョイスティックは、ゲーム機のみならず、クレーン及びフォークリフト等の油圧機器の操作等に関連して、広く使用されている。
【０００３】
特に、ジョイスティックは、装置の多次元駆動を行うコンパクトな装置である。ジョイスティックには、種々のタイプが知られており、その１つに、「ジンバル」機構に基づくタイプがある。これは、ＩＣ（センサ）を中心とする半球形上を磁石が運動するように構成されている。特に、軸方向磁化が行われ、その磁束密度は、次式のようになっている。
Bx  ＝  Sin(α)  Cos(β)
By  ＝  Cos(α)  Sin(β)
Bz  ＝  Cos(α)  Cos(β)
【０００４】
既存の他のタイプのジョイスティックは、「ボール及びソケット」ジョイントであり、旋回点を中心とする半球形上を、磁石が移動するものである。特に軸方向の磁化が行われ、その磁束密度は、一層複雑な次式で与えられる。
α  ＝  Tan-1(Vx/(KzVz)2 ＋ (KtVy)2)1/2)
β  ＝  Tan-1(Vy/((KzVz)2 ＋ (KtVx)2)1/2)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した両方の場合において、ジョイスティックの製造には、多くのコンポーネント、即ち部品が使用されている。例えば、前者では、「ジンバル」機構の主シャフトの一端に磁石が設けられ、このシャフトは、３軸センサと整合された中心軸を有する可動デバイスに取り付けられている。従って、シャフトが軸の周りに旋回すると、磁石の移動は、３軸センサにより検出される。このジョイスティックの製造には、多数の部品を備えているため、高価となるという課題を有する。
【０００６】
本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、比較的簡単な構成で、３軸方向の運動を検出しうるジョイスティックを提供することを主要目的としている。
【０００７】
本発明の他の目的は、比較的安価にジョイスティックを製造する方法を提供することである。
【０００８】
本発明の上記した以外の目的、特徴及び効果は、特許請求の範囲、および添付図面を参照して行う以下の実施の形態に関する詳細な説明により理解しうると思う。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ジョイスティックを構成する可動部材は、一体部品からなり、シャフト部から球状部へ延び、シャフト部は、球状部より小さい直径を有する。駆動部材は、可動部材のシャフト部に固定され、可動部材を駆動する。磁石が可動部材の球状部内の底部に、上向きに設けられており、球状部の中心点から離間した位置に配置されている。３軸センサが、球状部の下方の近くに離間して配置され、駆動部の移動により、磁石を３軸センサに沿って、半球状パターンで移動させるようになっている。
【発明の効果】
【００１０】
上述の如き特徴的な構成を採用する本発明のジョイスティック及びその製造方法によると、可動部をシャフト部と共にプラスチック材料のインジェクションモールド技法により製造し、かつ磁石をオーバーモールドして一体構造とすることにより、必要な構成部品を最小限とし、信頼性を改善することが可能である。また、組立を、簡単かつ迅速に行うことができるので、安価に製造が可能である。更に、これら可動部材及び駆動部材を光透過性材料により形成したので、内部の磁石をオペレータが見ることが可能である。更に、可動部材の球状部の内部に、ＬＥＤ等の発光素子を設けたことにより、オペレータに対し、これらの光透過性部材を介して、外部から動作状態を監視するという付加機能を提供することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるジョイスティックの一実施形態の全体構成を、一部を切り欠き断面で示す斜視図である。
【図２】図１に示すジョイスティックの中央縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明によるジョイスティックの一実施形態の構成及び動作を詳細に説明する。なお、この実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。
【００１３】
図１及び図２に示す本発明によるジョイスティック１０は、可動部材１４の駆動に使用されるつまみ状の駆動部材１２を備えている。可動部材１４の内部には、磁石又はマグネット１６が設けられ、可動部材１４の運動は、３軸センサ１８により検出される。
【００１４】
この３軸センサ１８は、ＰＣＢ（プリント回路基板）２０に電気的に接続され、その構成部品は、ハウジング２２内に収容され、ハウジング２２は、円錐状ばね２４により、可動部材１４に接続されている。３軸センサ１８は、３軸方向の運動を検出可能な如何なるセンサでもよい。好適実施形態では、３軸センサ１８は、３軸ホール効果センサである。駆動部材１２は、任意の軸方向へ運動可能であり、円錐状ばね２４により、非駆動位置、すなわち中立位置に付勢され、この位置では、駆動部材１２には力は全く加えられない。
【００１５】
駆動部材１２は、円錐状であり、上面の中央に凹み部２６を有している。その頂壁２８は、中央の凹み部２６から外方向に、かつ下方向に延びている。駆動部材１２の下面中央には、筒部３０が下方向へ延び、これに可動部材１４が支持されている。シール３２が、駆動部材１２の底面、及びハウジング２２の周囲と接触し、ハウジング２２を駆動部材１２に接続している。この構成により、駆動部材１２は、あらゆる方向へ運動可能である。
【００１６】
可動部材１４は、シャフト部３４、及びこのシャフト部３４から下方へ延びる球状部３６を備えている。シャフト部３４の直径は、球状部３６の直径よりも小さい。シャフト部３４及び球状部３６の両方は、中心軸３８を中心としており、可動部材１４は、この中心軸３８を中心として回転可能である。シャフト部３４は、回転部材１４の第１端４０において、円形部４２を有し、円形部４２は、駆動部材１２の筒部３０内に、回転可能に係合している。球状部３６は、中心軸３８上に中心点４４を有し、かつ磁石１６が配置されている第２端４６へ延びている。磁石１６は、第２端４６から、球状部３６の中心点４４へ向けて延びている。好適な実施形態では、磁石１６は筒状磁石であり、中心点４４までは延びておらず、中心点４４から離間している。
【００１７】
磁石１６の下方には、互いに離間する３軸センサ１８が配置されている。この３軸センサ１８は、上述した如くＰＣＢ２０に電気的に接続されている。このＰＣＢ２０には、ＬＥＤ（ダイオード）４８が接続されている。ＬＥＤ４８の作動は、独立して制御される。ＬＥＤ４８は、特定の動作モードを示すために、トリガすることができるか、又はバックライト、即ち背面照明用として連続的にＯＮ状態とすることもできる。好適な実施形態においては、駆動部材１２及び可動部材１４の両方は、透明な材料で製造され、ＬＥＤ４８が放射する光を、ユーザが検知しうるようになっている。更に、好適な実施形態においては、透明な材料は、プラスチック、特にインジェクションモールドされたプラスチックである。
【００１８】
ハウジング２２は、第１端５０から、ＰＣＢ２０の近傍の第２端５４まで延びている。円錐ばね２４は、第１端５０及び可動部材１４のシャフト部３４の周りの間へ延び、駆動部材１２にバイアス力を加えている。従って、円錐状ばね２４は、駆動部材１２を常時非駆動又は中立位置に保持している。更に、ハウジング２２の周りにおける、ハウジング２２の第２端５４の近傍には、リテーナ５６が設けられ、ジョイスティック１０をデバイス内に配置し、かつ保持しうるようになっている。
【００１９】
このジョイスティック１０の製造中に、プラスチックをインジェクションモールドして、可動部材１４は形成される。プラスチックをモールドして、シャフト部３４及び球状部３６は形成される。シャフト部３４の直径は、球状部３６のそれより小さい。このプラスチックのインジェクションモールド工程において、磁石１６は、球状部３６にオーバーモールドされる。これにより、シャフト部３４、球状部３６及び磁石１６は、単一部品となる。好適な実施形態では、プラスチックは透明プラスチックであり、インジェクションモールド中に、観察者は磁石１６を見ることができる。
【００２０】
次に、製造工程中において、駆動部材１２は、可動部材１４の円形部４２に取り付けられる。次に、３軸センサ１８をＰＣＢ２０上に配置し、発光ダイオード（ＬＥＤ）４８を、この３軸センサ１８の近傍に配置する。この時点で、ＰＣＢ２０は、可動部材１４の第２端４６の下部で、かつその近傍に配置され、駆動部材１２を運動させると、磁石１６が、球形パターン内で３軸センサ１８に沿って移動するようになっている。
【００２１】
ＰＣＢ２０及び可動部材１４は、ハウジング２２内に配置され、ＰＣＢ２０は、ハウジング２２の第２端５４に隣接している。円錐状ばね２４が、ハウジング２２の第１端５０及び可動部材１４のシャフト部３４の間に装着され、必要なバイアス力を付与する。この時点で、シール３２を駆動部材１２及びハウジング２２の間に固定する。これにより、ジョイスティック１０の製造が完了する。
【００２２】
上述の如く製造されたジョイスティック１０は、可動部材１４内に埋め込まれた磁石１６を有し、ジョイスティック１０のアプリケーションに応じて、３軸センサ１８のトリガに使用される。３軸センサ１８は、その表面中央に対する磁石１６の相対位置を検知する。磁石１６の位置の移動は、ボール及びソケットタイプのデザインにより行われる。
【００２３】
インジェクションモールド工程を採用しているため、磁石１６、球状部３６及びシャフト部３４の３つのエレメントを、一体部品とすることができる。磁石１６は、シャフト部３４の中心軸３８に沿って軸方向に、球状部３６の中心点４４から離れた位置に配置されている。これにより磁石１６を、３軸センサ１８の表面に沿って、可動部材１４の球状部３６の中心点４４の周りに、無限球形パターン状に位置させることができる。
【００２４】
また、このデザイン又は構成を使用することにより、磁石の軸方向の回転を、ジョイスティック１０の他の潜在的な機能に使用できる。他方、駆動部材１２及び可動部材１４に透明材料を使用すると共に、ＰＣＢ２０を使用するシステムにＬＥＤ４８を組み込むことにより、光をオペレータのインタフェースに使用できる。プラスチック材料、インジェクションモールド工程及び部分組み込みの使用により、ジョイスティック１０全体のコストを低減させることが可能である。可動部材、特にシャフト部３４及び球状部３６を、磁石１６と共に、全て単一工程又は作業でオーバーモールドにより、インジェクションモールドするのが好ましい。
【００２５】
上述したジョイスティック１０及びその製造方法は、従来技術に比して優れた、幾つかの特有の効果を奏する。特に、シャフト部３４及び球状部３６の両方を有する可動部材１４を、単一コンポーネントとして、オーステナイト材料よりなる一体物とするという特徴により、製造コストを大幅に低減し、かつＬＥＤ４８が点灯した時、その光を見ることができる。更に、磁石１６を球状部３６内に配置し、シャフト部３４の中心軸３８に沿う軸方向かつ球状部３６の内部に配置することは、新たな構成であり、検知及び動作を改善させることができる。
【００２６】
本発明の他の特徴及び効果は、球状部３６の軸方向回転機能と、駆動シャフト組立体との結合である。更に、円錐状ばね２４の使用により、このばね２４が上部ハウジング及び可動部材１４に作用して、可動部材１４を中立位置へ復帰させることができる。特に、円錐状ばね２４は、駆動中に曲げ負荷を生じ、この負荷の解放後の反力を使用することにより、可動部材１４及び駆動部材１２を中立位置へ復帰させることができる。
【００２７】
本発明の更に他の効果は、ジョイスティック１０内にＬＥＤ４８を使用していることである。これにより、可動部材１４及び駆動部材１２を透明又は光透過性材料で製造する場合には、ＬＥＤ４８からの発光を、オペレータのインタフェース位置へ移動させることができる。従って、少なくとも、上述した本発明の目的のすべてが達成される。
【００２８】
以上、本発明によるジョイスティック及びその製造方法の好適な実施形態について詳述した。しかし、この実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。本発明の精神や範囲から逸脱することなく、種々の変形変更が可能であることは、当業者には容易に理解できると思う。従って、これらすべての変更変形も、本発明に包含されるものであることは勿論である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  ジョイスティック
１２  駆動部材
１４  可動部材
１６  磁石
１８  ３軸センサ
２０  ＰＣＢ（回路基板）
２２  ハウジング
２４  円錐状ばね
２６  凹み部
２８  頂壁
３０  筒部
３２  シール
３４  シャフト部
３６  球状部
３８  中心軸
４０  第１端
４２  円形部
４４  中心点
４６  第２端
４８  ＬＥＤ
５０  ハウジングの第１端
５４  ハウジングの第２端
５６  リテーナ
【図１】
2009245421.tif 000003
【図２】
2009245421.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月28日(2009.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
ジョイスティックは、種々の動作のために長年使用されている。ジョイスティックは、ゲーム機のみならず、クレーン及びフォークリフト等の油圧機器の操作等に関連して、広く使用されている。
【特許文献１】欧州特許公開第１３１０８５４号公報
【特許文献２】英国特許公開第２４５０３４２号公報
【外国語明細書】
2009245421000001.pdf