JPH08722Y2 - 電気式ジョイスティック装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、例えば油圧ショベルやクレーン等の建設機
械において、油圧コントロールバルブを制御するために
用いられる電気式ジョイスティック装置に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来のジョイスティック装置のうち、電気式のものと
して、例えば第８図および第９図のような構造のものが
あった。すなわちケース61に、操作レバー62を任意の方
向に傾斜可能に取付けると共に、アーム63,64をピン65,
66とポテンショメータ67,68の入力軸67a,68aとにより回
動自在に取付け、アーム63,64に長孔69,70を形成して、
操作レバー62を長孔69,70に貫通させている。したがっ
て操作レバー62を任意の方向に傾斜させることにより、
アーム63,64が回動し、アーム63,64と一体にポテンショ
メータ67,68の入力軸67a,68aが回動するので、操作レバ
ー62のX,Y軸方向の傾斜角度に応じてポテンショメータ6
7,68の出力が変化する（実開昭60-31103号公報参照）。

また他の電気式のジョイスティック装置として、例え
ば第10図のような構造のものがあった。すなわちアーム
63,64として上向きに凸状のものを用い、操作レバー62
の下端部に受け板72を取付けて、受け板72の下面４隅に
各々プッシュロッド73の上端を当接させ、プッシュロッ
ド73をコイルばね74により上向きに付勢している。した
がって操作レバー62はコイルばね74により常に中立位置
を保持するように付勢され（実開昭62-140636号公報参
照）。また第８図および第９図の従来例と同様に、操作
レバー62を任意の方向に傾斜させることによりアーム6
3,64が回動し、アーム63,64と一体にポテンショメータ6
7,68の入力軸67a,68aが回動するので、操作レバー62の
X,Y軸方向の傾斜角度に応じてポテンショメータ67,68の
出力が変化する。なお第10図にはポテンショメータ67は
表れていない。

（考案が解決しようとする課題） 上記第８図〜第10図の従来装置では、第12図のように
操作レバー62とアーム63,64との嵌合部にがたδがある
と、第13図のようにポテンショメータ67,68の出力にヒ
ステリシスが発生し、結果的にインチング操作性が悪く
なる。

また上記第10図の従来装置では、操作レバー62の中立
位置からのX,Y軸方向の傾斜角度と操作力との関係が第1
4図のようになり、操作レバー62の中立位置からのY,Y軸
方向の傾斜角度とポテンショメータ67,68の出力電圧と
の関係が第15図のようになる。すなわち第11図の従来例
のような油圧式のジョイスティック装置の場合、第16図
のように２次圧力（パイロット圧）が立上がるとその分
が操作レバー62の操作力に上乗せされるため、その操作
力の急増が油圧アクチュエータの作動し始める前ぶれと
なり、オペレータにとって好ましい操作感覚であった
が、第10図の従来例では、操作力に不連続点がないた
め、特にインチング操作のような場合、操作がしにく
い。なお第16図の横軸はレバー変位すなわち操作レバー
62の中立位置からのX,Y軸方向の傾斜角度、縦軸は操作
力、第17図の横軸はレバー変位すなわち操作レバー62の
中立位置からのX,Y軸方向の傾斜角度、縦軸は２次圧力
である。

（課題を解決するための手段） 第１の請求項は、支点を中心として任意の方向に傾斜
可能に支持された操作レバー３と、この操作レバー３の
中立位置における軸芯と直交する第１の直線に沿って形
成されて前記操作レバー３が嵌合する第１の長孔16を有
しかつ両端部が前記第１の直線を中心として回動自在に
支持された円弧板状の第１の回動アーム14と、この第１
の回動アーム14の回動角度に応じた電圧を出力する第１
のポテンショメータ18と、前記操作レバー３の中立位置
における軸芯と前記第１の直線との双方に直交する第２
の直線に沿って形成されて前記操作レバー３が嵌合する
第２の長孔17を有しかつ両端部が前記第２の直線を中心
として回動自在に支持された円弧板状の第２の回動アー
ム15と、この第２の回動アーム15の回動角度に応じた電
圧を出力する第２のポテンショメータ19と、前記操作レ
バー３を付勢して非操作時に前記操作レバー３を中立位
置に保持する複数の第１のばね13と、前記第１および第
２の回動アーム14、15を付勢して前記操作レバー３の傾
斜角度にかかわらず常に前記第１および第２の回動アー
ム14、15を前記操作レバー３に当接させる複数の第２の
ばね28、29とを設け、前記第１のばね13の付勢力による
前記操作レバー３への作用力を前記第２のばね28、29の
付勢力による前記操作レバー３への作用力よりも大きく
設定したことを特徴とする電気式ジョイスティック装置
である。

また第２の請求項は、支点を中心として任意の方向に
傾斜可能に支持された操作レバー３と、この操作レバー
３の中立位置における軸芯と直交する第１の直線に沿っ
て形成されて前記操作レバー３が嵌合する第１の長孔16
を有しかつ両端部が前記第１の直線を中心として回動自
在に支持された円弧板状の第１の回動アーム14と、この
第１の回動アーム14の回動角度に応じた電圧を出力する
第１のポテンショメータ18と、前記操作レバー３の中立
位置における軸芯と前記第１の直線との双方に直交する
第２の直線に沿って形成されて前記操作レバー３が嵌合
する第２の長孔17を有しかつ両端部が前記第２の直線を
中心として回動自在に支持された円弧板状の第２の回動
アーム15と、この第２の回動アーム15の回動角度に応じ
た電圧を出力する第２のポテンショメータ19と、前記操
作レバー３を付勢して非操作時に前記操作レバー３を中
立位置に保持する複数の第１のばね13と、前記操作レバ
ー３が所定角度以上傾斜したときに前記操作レバー３を
傾斜方向とは反対側に付勢する複数の第３のばね50とを
設けたことを特徴とする電気式ジョイスティック装置で
ある。

（作用） 請求項１の電気式ジョイスティック装置においては、
第２のばね28、29により操作レバー３と第1,第２の回動
アーム14、15との嵌合部のがたが吸収される。

請求項２の電気式ジョイスティック装置においては、
電気式のジョイスティック装置でありながら第３のばね
50により操作レバー３の操作力に不連続点が生じる。

（実施例） 以下、請求項１の一実施例を第１図〜第３図に基づい
て説明する。

第１図は一実施例における電気式ジョイスティック装
置の横断平面図、第２図は同縦断正面図で、ケーシング
１の上面中心部には継手２を介して操作レバー３が任意
の方向に所定角度傾斜可能に設置されている。すなわち
継手２は、ケーシング１の上面中心部に取付けられた断
面ほぼＵ字状の継手部材４と、調整ナット８により操作
レバー３の軸部3aと連結された断面ほぼＵ字状の継手部
材５と、継手部材４と継手部材５とを連結する十字ピン
６とにより操作されており、操作レバー３の軸部3aは十
字ピン６を中心として任意の方向に傾斜自在である。継
手部材５の上端部外周には上端から所定長さにわたって
雄ねじが螺設させており、この雄ねじにはほぼ円盤状の
受け板部７が螺合し、さらにその上側に調整ナット８が
螺合している。操作レバー３の下端部外周には下端から
所定長さにわたって雄ねじが螺設されており、この雄ね
じには調整ナット８が螺合し、さらにその上側にはロッ
クナット９が螺合している。すなわち軸部3aと受け板部
７と調整ナット８とロックナット９とにより操作レバー
３が構成されており、受け板部７は調整ナット８により
操作レバー３の軸芯方向の螺合位置を調整可能である。
ケーシング１の上面には中心部の周囲に４個の所定深さ
の穴が形成されており、これらの穴には案内筒10により
上下方向に案内されて先端が受け板部７の下面に当接す
るプッシュロッド11と、ばね座12を介してプッシュロッ
ド11を上方へ付勢する第１のばねの一例としてのコイル
ばね13とが各々設置されている。すなわち操作レバー３
の非操作状態においては、第２図のように４本のプッシ
ュロッド11が各々コイルばね13によりばね座12が案内筒
10に当接するまで上方に付勢され、受け板部７を介して
操作レバー３を中立位置に保持している。操作レバー３
を操作すれば、操作方向に対応する１個または２個のプ
ッシュロッド11が受け板部７によりコイルばね13の付勢
力に抗してばね座12と共に押し下げられる。ケーシング
１の上面には中心部の周囲に４個の平板状の突出部1aが
突設されており、これら突出部1aによりほぼ円弧板状の
第1,第２の回動アーム14,15が互いに直交する方向に回
動自在に支持されている。第1,第２の回動アーム14,15
には長手方向に沿う第1,第２の長孔16,17が形成されて
おり、操作レバー３は双方の長孔16,17を貫通してい
る。すなわち第1,第２の回動アーム14,15の一端部は突
出部1aに取付けられた第1,第２のポテンショメータ18,1
9の回動自在な入力軸18a,19aの外周に嵌合固定され、第
1,第２の回動アーム14,15の他端部は突出部1aに回動自
在に取付けられたピン20,21の外周に嵌合固定されてい
る。第1,第２のポテンショメータ18,19は複数のボルト2
2,23により突出部1aに固定されている。ピン20,21の取
付けられた突出部1aにはさらにブラケット24,25が複数
のボルト26,27により取付けられており、ブラケット24,
25とピン20,21との間には第２のばねの一例としてのコ
イルばね28,29が介装されている。コイルばね28,29の一
端部28a,29aおよび他端部28b,29bは第３図のように直線
状であり、一端部28a,29aはピン20,21の頭部の溝20a,21
aに嵌合し、他端部28b,29bはブラケット24,25の溝24a,2
5aに嵌合している。コイルばね28,29は、操作レバー３
の傾斜角度にかかわらず常に第1,第２の回動アーム14,1
5が操作レバー３の調整ナット８に当接するように、予
め捩じった状態で装着されており、コイルばね28,29が
第1,第２の回動アーム14,15を介して操作レバー３を傾
斜させようとする力は、コイルばね13がばね座12とプッ
シュロッド11とを介して操作レバー３を中立位置に保持
しようとする力よりも非常に小さい。

次に動作を説明する。操作レバー３に操作力を加えて
いないときは、プッシュロッド11はコイルばね13により
上方に付勢されて上昇限の位置にあり、プッシュロッド
11により受け板部７が上向きに押圧されて操作レバー３
は中立位置を保持されている。コイルばね13の付勢力に
抗して操作レバー３を任意の方向に傾斜させると、第1,
第２の回動アーム14,15がピン20,21を中心として回動す
る。ここで、第１の回動アーム14の回動角度は操作レバ
ー３のＸ軸方向の傾斜角度に対応しており、第１のポテ
ンショメータ18の入力軸18aは第１の回動アーム14と一
体に回動する。したがって操作レバー３のＸ軸方向の傾
斜角度に応じて第１のポテンショメータ18の抵抗値が変
化し、出力電圧が変化する。同様に、第２の回動アーム
15の回動角度は操作レバー３のＹ軸方向の傾斜角度に対
応しており、第２のポテンショメータ19の入力軸19aは
第２の回動アーム15と一体に回動する。したがって操作
レバー３のＹ軸方向の傾斜角度に応じて第２のポテンシ
ョメータ19の抵抗値が変化し、出力電圧が変化する。

ここで、第1,第２の回動アーム14,15はコイルばね28,
29の付勢力により常に操作レバー３に所定の方向から押
し付けられているので、第1,第２の回動アーム14,15と
操作レバー３との嵌合部に例えがたがあったとしても、
第1,第２のポテンショメータ18,19の出力にヒステリシ
スを生じることはなく、インチング操作が容易になる。

このように、第1,第２の回動アーム14,15を付勢して
操作レバー３の傾斜角度にかかわらず常に第1,第２の回
動アーム14,15を操作レバー３の調整ナット８に当接さ
せるコイルばね28,29を設けたので、第1,第２の回動ア
ーム14,15と操作レバー３との嵌合部のがたを吸収で
き、第1,第２のポテンショメータ18,19の出力にヒステ
リシスを生じることはない。またこのことから、がたを
少なくするために第1,第２の回動アーム14,15の第1,第
２の長孔16,17を精密に加工するという必要がなくな
り、製作コストを低減できる。またコイルばね13の付勢
力による操作レバー３への作用力をコイルばね28,29の
付勢力による操作レバー３への作用力よりも大きく設定
したので、非操作時にコイルばね28,29の付勢力により
操作レバー３の中立位置が変位するようなことがない。

第４図のように、入力軸32a,33aが両側に突出した第
1,第２のポテンショメータ32,33を用いて、第1,第２の
ポテンショメータ32,33に各々ブラケット34を取付け、
第1,第２のポテンショメータ32,33の入力軸32a,33aとブ
ラケット34との間に第２のばねとしてのコイルバネ36を
介装するように構成してもよい。この実施例では、コイ
ルばね36の付勢力により第1,第２のポテンショメータ3
2,33の入力軸32a,33aを介して第1,第２の回動アーム14,
15が操作レバー３の調整ナット８に押付けられる。

また第５図は第２の請求項による電気式ジョイスティ
ック装置を介しており、ばね座49をケーシング１の４個
の穴に上下方向摺動自在に嵌合させると共に、ばね座12
をばね座49に上下方向摺動自在に嵌合させ、ばね座49を
第３のばねの一例としてのコイルばね50の付勢力により
案内筒10の底面に押付けるように構成している。操作レ
バー３の非操作状態では、ばね座12の上面はばね座49の
上面よりも上方に突出している。したがって操作レバー
３を中立位置から傾斜させた場合、傾斜角度が非常に小
さいときは、操作力はコイルばね13の反発力だけである
が、傾斜角度が所定値を越えるとコイルばね50の反発力
が加わる。すなわち操作レバー３の中立位置からの傾斜
角度と操作力との関係は第６図のようになり、操作レバ
ー３の中立位置からの傾斜角度と第1,第２のポテンショ
メータ18,19の出力電圧との関係は第７図のようにな
る。なおコイルばね50の反発力が加わる操作レバー３の
傾斜角度は、アクチュエータが作動し始める僅か手前に
設定されている。またこの実施例においては、コイルば
ね28,29が設けられていない。

このように、操作レバー３が所定角度以上傾斜したと
きに操作レバー３を傾斜方向とは反対側に付勢するコイ
ルばね50を設けたので、電気式のジョイスティック装置
でありながら、油圧式のジョイスティック装置のように
第16図のような操作レバー３の操作力に不連続点を有す
る操作感覚を得られ、特にインチング操作等において操
作が非常に容易になる。

（考案の効果） 以上説明したように請求項１の電気式ジョイスティッ
ク装置によれば、第1,第２の回動アーム14、15を付勢し
て操作レバー３の傾斜角度にかかわらず常に第1,第２の
回動アーム14、15を操作レバー３に当接させる第２のば
ね28、29を設けたので、第1,第２の回動アーム14、15と
操作レバー３との嵌合部のがたを吸収でき、第1,第２の
ポテンショメータ18、19の出力にヒステリシスを生じる
ことがなくなり、インチング操作が容易になる。またこ
のことから、がたを少なくするために第1,第２の回動ア
ーム14、15の第1,第２の長孔16、17を精密に加工すると
いう必要がなくなり、製作コストを低減できる。また第
１のばね13の付勢力による操作レバー３への作用力を第
２のばね28、29の付勢力による操作レバー３への作用力
よりも大きく設定したので、非操作時に第２のばね28、
29の付勢力により操作レバー３の中立位置が変位するよ
うなことがない。

また請求項２によると、電気式のジョイスティック装
置において、操作レバー３が所定角度以上傾斜したとき
に操作レバー３を傾斜方向とは反対側に付勢する第３の
ばね50を設けることにより、電気式のジョイスティック
装置でありながら、油圧式のジョイスティック装置のよ
うに操作レバー３の操作力に不連続点を有する操作感覚
を得られ、特にインチング操作等において操作が非常に
容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における電気式ジョイスティ
ック装置の横断平面図、第２図は同縦断正面図、第３図
は同ジョイスティック装置における第２のばね部分の拡
大斜視図、第４図は別の実施例におけるジョイスティッ
ク装置の要部拡大断面図、第５図はさらに別の実施例に
おけるジョイスティック装置の縦断正面図、第６図は同
ジョイスティック装置における操作レバーの中立位置か
らの傾斜角度と操作力との関係の説明図、第７図は同ジ
ョイスティック装置における操作レバーの中立位置から
の傾斜角度と出力電圧との関係の説明図、第８図は従来
の電気式のジョイスティック装置の縦断正面図、第９図
は同横断平面図、第10図は別の従来の電気式のジョイス
ティック装置の縦断正面図、第11図は従来の油圧式のジ
ョイスティック装置の縦断正面図、第12図は従来の電気
式のジョイスティック装置における操作レバーと回動ア
ームとの嵌合部のがたの説明図、第13図は同ジョイステ
ィック装置における操作レバーの傾斜角度と出力電圧と
の関係の説明図、第14図は従来の電気式のジョイスティ
ック装置における操作レバーの中立位置からの傾斜角度
と操作力との関係の説明図、第15図は同ジョイスティッ
ク装置における操作レバーの中立位置からの傾斜角度と
出力電圧との関係の説明図、第16図は従来の油圧式のジ
ョイスティック装置における操作レバーの中立位置から
の傾斜角度と操作力との関係の説明図、第17図は同ジョ
イスティック装置における操作レバーの中立位置からの
傾斜角度と出力電圧との関係の説明図である。 ３……操作レバー、13……コイルばね（第１のばね）、
14……第１の回動アーム、15……第２の回動アーム、16
……第１の長孔、17……第２の長孔、18……第１のポテ
ンショメータ、19……第２のポテンショメータ、28,29,
36……コイルばね（第２のばね）、50……コイルばね
（第３のばね）。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】支点を中心として任意の方向に傾斜可能に
   支持された操作レバー（３）と、この操作レバー（３）
   の中立位置における軸芯と直交する第１の直線に沿って
   形成されて前記操作レバー（３）が嵌合する第１の長孔
   （16）を有しかつ両端部が前記第１の直線を中心として
   回動自在に支持された円弧板状の第１の回動アーム（1
   4）と、この第１の回動アーム（14）の回動角度に応じ
   た電圧を出力する第１のポテンショメータ（18）と、前
   記操作レバー（３）の中立位置における軸芯と前記第１
   の直線との双方に直交する第２の直線に沿って形成され
   て前記操作レバー（３）が嵌合する第２の長孔（17）を
   有しかつ両端部が前記第２の直線を中心として回動自在
   に支持された円弧板状の第２の回動アーム（15）と、こ
   の第２の回動アーム（15）の回動角度に応じた電圧を出
   力する第２のポテンショメータ（19）と、前記操作レバ
   ー（３）を付勢して非操作時に前記操作レバー（３）を
   中立位置に保持する複数の第１のばね（13）と、前記第
   １および第２の回動アーム（14、15）を付勢して前記操
   作レバー（３）の傾斜角度にかかわらず常に前記第１お
   よび第２の回動アーム（14、15）を前記操作レバー
   （３）に当接させる複数の第２のばね（28、29）とを設
   け、前記第１のばね（13）の付勢力による前記操作レバ
   ー（３）への作用力を前記第２のばね（28、29）の付勢
   力による前記操作レバー（３）への作用力よりも大きく
   設定したことを特徴とする電気式ジョイスティック装
   置。
2. 【請求項２】支点を中心として任意の方向に傾斜可能に
   支持された操作レバー（３）と、この操作レバー（３）
   の中立位置における軸芯と直交する第１の直線に沿って
   形成されて前記操作レバー（３）が嵌合する第１の長孔
   （16）を有しかつ両端部が前記第１の直線を中心として
   回動自在に支持された円弧板状の第１の回動アーム（1
   4）と、この第１の回動アーム（14）の回動角度に応じ
   た電圧を出力する第１のポテンショメータ（18）と、前
   記操作レバー（３）の中立位置における軸芯と前記第１
   の直線との双方に直交する第２の直線に沿って形成され
   て前記操作レバー（３）が嵌合する第２の長孔（17）を
   有しかつ両端部が前記第２の直線を中心として回動自在
   に支持された円弧板状の第２の回動アーム（15）と、こ
   の第２の回動アーム（15）の回動角度に応じた電圧を出
   力する第２のポテンショメータ（19）と、前記操作レバ
   ー（３）を付勢して非操作時に前記操作レバー（３）を
   中立位置に保持する複数の第１のばね（13）と、前記操
   作レバー（３）が所定角度以上傾斜したときに前記操作
   レバー（３）を傾斜方向とは反対側に付勢する複数の第
   ３のばね（50）とを設けたことを特徴とする電気式ジョ
   イスティック装置。