JPH0582607B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般にジヨイステイツクと呼ばれる手
動の操作桿に変位信号装置を設けた構造に関する
ものである。

従来、この種の制御用操作桿は、位置に応答す
る制御用作動装置、即ちレバーの中立位置よりの
変位に応じて電気信号を提供する装置を附加する
必要がある。一般にこの様な装置は手動のレバー
に連動する種々の電気信号可変装置が用いられて
いた。最も簡単な方法は、ポテンシヨメータを使
い手動のレバーの操作角に連動して回転又は直線
的に前記ポテンシヨメータの接点を摺動し、可変
抵抗値を出力する方法である。この方法は電気的
接点を用いる為摩耗や腐蝕、振動による接触不確
実等の原因となつた。又差動変圧器や過電流を利
用した位置検出変圧器を用い、操作レバーの操作
角と連動して直線駆動する鉄芯の変位を電圧信号
として取り出す方法も広く用いられている。この
方法は無接触である為接点トラブルは生じない。
しかし原理的に鉄芯が直線駆動する長手方向に変
圧器を形成しなければならず、ジヨイステイツク
が長手方向に大きくなる欠点がある。

本発明は上記欠点を除去する為に無接点かつ、
微少容積である磁気抵抗素子と永久磁石を用いる
事により電気信号を提供する装置を附加すること
なくジヨイステイツクと同等の大きさにとどめる
事を可能にした汎用性あるジヨイステイツクを提
供するものである。

第１図は従来から汎用されている変位検出装置
付ジヨイステイツクの構造図、第２図は本発明に
関する変位検出装置付ジヨイステイツクの構造
図、第３図は本考案に係わる変位検出装置部（Ａ
部）の拡大図である。本発明の特徴を表す為に従
来の変位検出装置付ジヨイステイツクについて概
要を説明する。第１図に於いてグリツプ１により
レバー２を例えば左側すなわち図の鎖線の方向に
倒せばジヨイント３を支点としてデイスク４を介
して図の左方のピストン５を軸方向下方に移動さ
せる。ピストン５は非磁性体のシヤフト６及び磁
性体のロツド７に軸方向に直結しているのでロツ
ド７を下方に移動させる。

差動変圧器（LVDT）はボビン８の中央部に
１次コイル９ａ及びその両側に均等に２次コイル
９ｂ，９ｃが巻回され磁気遮蔽の為にシールドケ
ース１０及びシールド板１１に収納されている。
レバー２が中立位置の時、前記ロツド７は
LVDTコイルの中央部に位置しているが、前記
操作によりロツド７が下方に移動すると変位に比
例して２次コイル９ｂ，９ｃに差電圧が発生し、
増巾器１２を通してリード線１３、コネクタ１４
より出力される。レバー２を前記操作から中立方
向へ戻していくとスリーブ１５内に収納されてい
るスプリング１６によつてピストン５は上方に戻
り従つてロツド７も上方に移動する。さらにレバ
ー２を中立位置より右側に倒せば、ピストン５は
中立位置より上方向には移動しないが、スプリン
グ１７によつてロツド７はLVDTコイル内を上
方に移動する。従つてLVDTに発生する電圧は
前述とは逆電圧が発生しこれを増巾器１２を通し
て出力する。

１８は機構部分を保護する為のゴムブーツ、１
９はピストン５の軸受である。シヤーシ２０及び
ハウジング２１で全体を覆つている。２２はリー
ド線１３の出口を保護するグロメツトである。こ
の様に従来の変位検出装置付ジヨイステイツク
は、変位検出装置の部分だけ大きさ、特に長さが
大きくなり、構造的にも複雑となる欠点がある。

第２図は本発明の一実施例構造図で従来例と同
一番号は同一部分であり、ジヨイステイツク本体
の機構については従来例（第１図）とほぼ同様で
あるので、本発明に係わる部分のみについて説明
する。図に於いてピストン５には傾斜面５ａを設
けている。レバー２を左右に倒すことによつてピ
ストン５がスプリング１６に抗して上下する事は
従来型と同じである。第３図は同第２図の部分Ａ
の拡大図でこれについて説明するとシヤーシ２０
及びハウジング２１の間に配置された非磁性体の
ガイド２３内に可動片２４、永久磁石２５、ワツ
シヤ２６を移動可能な如く配置し、スプリング２
７で押圧している。２８はスプリング圧を調整す
る調整ネジである。ピストン５の上下移動によつ
て、ピストン傾斜面５ａにスライドして可動片、
従つて永久磁石２５が、ガイド２３内をピストン
方向と直角に移動する。又、永久磁石のＮ，Ｓ磁
極の方向はピストンの軸線方向に配置されてお
り、磁極の方向と対向位置に磁気抵抗素子２９が
ハウジング２１に固着されていて、リード線３０
から出力を取り出している。

左右のピストン５と共に上記の如く同じ構成で
組立てられている。

磁気抵抗素子２９はその電気抵抗が磁界によつ
て変化する素子で広く一般に使用されている。磁
気抵抗素子２９は無磁界の時、中心に対し左右均
等な抵抗となる様センタータツプを形成してお
り、永久磁石２５の磁極面を磁気抵抗素子２９の
受感面と対向させ、永久磁石２５と磁気抵抗素子
２９の相対移動によつて、磁気抵抗素子２９のセ
ンタータツプ両側の抵抗値が差動的に変化する。
従つて抵抗変位量と比例した出力信号を取り出す
ことが出来る。この様子は第４図に示し、後で詳
しく説明する。

しかし磁気抵抗素子は現有市場製品では最大±
３mm程度の変位検出のものしかなく、ピストンの
軸方向移動量は30〜60mm程度あるので磁気抵抗素
子による直接変位検出は出来ない。従つてピスト
ン傾斜面５ａを設け、可動片２４をピストン５の
軸方向移動と直角に移動させれば永久磁石２５の
変位量はピストンの変位量に対し傾斜面の勾配比
で減少する。例えば傾斜面の勾配を1/20とすれば
ピストンの60mmの移動に対し永久磁石の移動量は
60mm×1/20＝３mmとなり、３〜４mmのリニアリテ
イのある磁気抵抗素子で充分に間に合う。

ジヨイステイツクのレバー２を右側に倒した時
は右側のピストン５従つて永久磁石２５が変位し
前記と同様に変位出力を取り出すことが出来る。

第４図ａ，ｂは、ジヨイステイツクレバーを中
立位置より、一方方向に全角度倒した時の変位量
出力特性図及び等価回路図である。

磁気抵抗素子に9Vを印加した時の出力電圧特
性であり、直線性は０〜30度のレバー変位に対し
１％以下レバー変位往復のヒステリシスも１％以
下である。レバーを反対方向に倒した時も、ほぼ
同様の特性である。

変位方向をＸ（＋Ｘ、−Ｘ）方向のみの場合につ
いて説明したがＸ、Ｙ方向のジヨイステイツクに
ついては、前記説明と同様の構成の磁気抵抗素子
を４ケ配置する事によつて実現可能である。

以上の説明から明らかな如く、本発明によれ
ば、変位検出装置付ジヨイステイツクに於いて変
位検出装置部を付加する事により装置の大きさを
大きくする事なく、かつ無接点検出であり小型か
つ信頼性の高い汎用性あるジヨイステイツクを提
供し得るもので、実用上の効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来型変位検出装置付ジヨイステイツ
ク、第２図、第３図は発明の一実施例構造図及び
その部分的詳細図、第４図ａ，ｂは本発明の特性
図及び等価回路図である。図に於いて、１…グリ
ツプ、２…レバー、３…ジヨイント、４…デイス
ク、５…ピストン、５ａ…ピストン傾斜面、６…
シヤフト、７…ロツド、８…ボビン、９ａ…１次
コイル、９ｂ，９ｃ…二次コイル、１０…シール
ドケース、１１…シールド板、１２…増巾器、１
３…リード線、１４…コネクタ、１５…スリー
ブ、１６…スプリングＡ、１７…スプリングＢ、
１８…ゴムブーツ、１９…軸受、２０…シヤー
シ、２１…ハウジング、２２…グロメツト、２３
…ガイド、２４…可動片、２５…永久磁石、２６
…ワツシヤ、２７…スプリング、２８…調整ネ
ジ、２９…磁気抵抗素子、３０…リード線であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ レバーの操作角に連動して直線駆動するピス
   トンと、前記レバーを中立位置に保持し得る様
   に、前記ピストンを押圧するスプリングにより構
   成された手動の操作桿に於いて、前記ピストンの
   一部又は全部に傾斜面を形成すると共に、該傾斜
   面にスライドして前記ピストンの軸線方向駆動に
   対し直角に連動する可動片と、該可動片に連動
   し、磁極の方向がピストンの軸線方向に配置され
   た永久磁石と、該永久磁石の磁極と対向位置に、
   磁気抵抗素子を手動操作桿のハウジングに固着
   し、前記磁気抵抗素子は無磁界の時、中心に対し
   た左右均等な抵抗値となる様にセンタータツプを
   形成し、前記手動操作桿のレバーが中立位置にあ
   る時、前記永久磁石の磁極面の中央部分が前記磁
   気抵抗素子の中心部分に位置し、前記手動操作桿
   のレバー操作角の変位に連動して、前記永久磁石
   の磁極面が前記磁気抵抗素子の中心部分より左右
   に相対的に移動する事により、前記磁気抵抗素子
   のセンタータツプ両側の抵抗値が差動的に変化
   し、該抵抗値の変化量を出力する様に構成された
   事を特徴とする手動操作桿。