CN113906231A

CN113906231A - 操作装置

Info

Publication number: CN113906231A
Application number: CN202080040796.7A
Authority: CN
Inventors: 安原隆一郎; 后藤厚志
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2022-01-07
Anticipated expiration: 2040-03-13
Also published as: CN113906231B; DE112020003109T5; US12013716B2; JP7201807B2; WO2020261663A1; US20220113752A1; JPWO2020261663A1

Abstract

本发明的一方式相关的操作装置，按照旋转检测部按基准时间检测的信息制动设定部设定基于制动转矩模式的目标制动转矩，旋转转矩设定部设定基于旋转转矩模式的目标旋转转矩，控制部具有时间变化调整部，时间变化调整部针对制动转矩和旋转转矩中的至少任一方，使制动转矩变化为以比基准时间长的给定时间从当前制动转矩到达目标制动转矩、和/或使旋转转矩变化为比基准时间长的给定时间从当前旋转转矩到达目标旋转转矩，因此能够得到更多样的操作触感，并能够减小对操作者带来的不适感。

Description

操作装置

技术领域

本发明涉及能够对旋转体施加制动转矩和旋转转矩的操作装置。

背景技术

专利文献1所记载的操作触感赋予型输入装置具备：产生相对于被旋转操作的操作部的旋转操作的旋转阻力的制动机构；和使上述操作部旋转而产生独立旋转力的电动机机构。由于具备制动机构和电动机机构这两个驱动源，因此能够实现包括更强力的旋转阻力在内的多样的操作触感，并且能够将耗电抑制得较小。

专利文献1：JP特开2010-211270号公报

发明内容

发明想要解决的课题

在操作触感赋予型输入装置中，谋求更多样的操作触感。然而，专利文献1所记载的操作触感赋予型输入装置中，没有考虑根据旋转操作的方向、速度的不同而使转矩模式不同这样的操作触感的过渡。此外，在使转矩模式在操作者的操作中变化的情况下，有可能使操作者产生意料之外的不适感。

因此，本发明的目的在于提供一种能够得到更多样的操作触感，并能够能够减少给操作者带来的不适感的操作装置。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的操作装置具备：固定部；旋转体，旋转自如地支承于固定部；旋转检测部，按每个基准时间检测至少包括旋转角度在内的、与旋转体的旋转相关的信息；制动赋予部，对旋转体赋予制动转矩；旋转转矩赋予部，对旋转体赋予旋转转矩；和控制部，控制制动赋予部以及旋转转矩赋予部，控制部具有：制动设定部，控制制动赋予部；旋转转矩设定部，控制旋转转矩赋予部；以及存储部，存储作为制动转矩的角度变化的制动转矩模式、以及作为旋转转矩的角度变化的旋转转矩模式，按每个基准时间向制动设定部和旋转转矩设定部输出控制信号，根据该控制信号以及旋转检测部按每个基准时间检测的所述信息，制动设定部设定基于制动转矩模式的目标制动转矩，旋转转矩设定部设定基于旋转转矩模式的目标旋转转矩，控制部具有时间变化调整部，时间变化调整部针对制动转矩和旋转转矩中的至少任一方，以比基准时间长的给定时间，使制动转矩变化，使得从当前制动转矩到达目标制动转矩，和/或使旋转转矩变化，使得从当前旋转转矩到达目标旋转转矩。

根据该结构，即使存在从当前制动转矩向目标制动转矩的急剧的变化、从当前旋转转矩向目标旋转转矩的急剧的变化也能够缓和该情况，由此能够抑制操作者不期望的转矩变动的产生，能够减小对操作者带来的不适感。

在本发明的操作装置中，优选时间变化调整部针对制动转矩和旋转转矩中的至少任一方，使制动转矩变化以使得每基准时间的变化量与目标制动转矩的值无关地成为大致固定，和/或使旋转转矩变化以使得每基准时间的变化量与目标旋转转矩的值无关地成为大致固定。

由此，即使在从当前制动转矩向目标制动转矩的变化较大的情况、从当前旋转转矩向目标旋转转矩的变化较大的情况下，也能够减小对操作者带来的不适感。

本发明的操作装置中，优选时间变化调整部使制动转矩变化，以使得制动转矩和旋转转矩中的至少任一方以相对于从当前制动转矩向目标制动转矩的变化量的各一定比率的量阶梯状地变化，和/或使旋转转矩变化，以使得以相对于从当前旋转转矩向目标旋转转矩的变化量的各一定比率的量阶梯状地变化。

进而，优选上述一定比率被设定在0.5％以上且5％以下的范围。

由此，针对从当前制动转矩向目标制动转矩的变化、从当前旋转转矩向目标旋转转矩的变化，能够容易且迅速地进行设定。

在本发明的操作装置中，优选上述给定时间被设定在50ms以上且200ms以下的范围。

由此，由于比人感受到延迟的时间短，因此，能够在操作者没有感到延迟的时间内执行制动转矩、旋转转矩的急剧的变化的抑制。

在本发明的操作装置中，优选制动转矩模式以及旋转转矩模式分别至少具有根据旋转体的旋转方向而每单位角度的变化量不同的第1转矩模式和第2转矩模式。

由此，能够按照旋转体的旋转方向对操作者提供不同的触感，有助于供给多样的操作触感。

在本发明的操作装置中，优选制动转矩模式以及旋转转矩模式分别至少具有根据旋转体的旋转速度而每单位角度的变化量不同的第3转矩模式和第4转矩模式。

由此，能够按照旋转体的旋转速度对操作者提供不同的触感，有助于供给多样的操作触感。

在本发明的操作装置中，优选上述制动赋予部具备磁响应性材料和产生穿过上述磁响应性材料的磁场的磁场产生部。

由此，由于能够通过磁场产生部所产生的磁场穿过磁响应性材料而产生制动转矩，因此能够容易地通电进行控制以成为目标大的制动转矩，并且能够产生大的制动转矩。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够得到更多样的操作触感，且减小对操作者带来的不适感的操作装置。

附图说明

图1的(a)是表示本发明的实施方式所涉及的操作装置的概略结构的立体图，图1的(b)是图1的(a)的操作装置的分解立体图。

图2是本发明的实施方式的制动赋予部的沿着旋转轴的剖视图。

图3是本发明的实施方式所涉及的操作装置的功能框图。

图4是表示在本发明的实施方式中显示于设定值输入部的显示器的输入画面的一例的图。

图5是表示在本发明的实施方式中显示于设定值输入部的显示器的输入画面的一例的图。

图6是表示在旋转操作的中途变更了旋转方向时的状态的图。

图7的(a)是表示在改变了旋转方向的情况下，使从当前旋转转矩向目标旋转转矩增加旋转转矩的情况的设定例的图表，图7的(b)是表示使从当前旋转转矩向目标旋转转矩减少旋转转矩的情况的设定例的图表，图7的(c)是表示在改变了旋转方向的情况下，不进行基于时间变化调整部的调整的情况下的转矩的变化的图表。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式所涉及的操作装置进行详细说明。图1的(a)是表示本实施方式所涉及的操作装置10的概略结构的立体图，图1的(b)是图1的(a)的操作装置10的分解立体图。图2是本实施方式中的制动赋予部40的沿着旋转轴AX的剖视图，图3是操作装置10的功能框图。

另外，在以下的说明中，有时将沿着旋转轴AX的方向设为上下方向，将从上侧观察下侧的状态称作俯视。

如图1的(a)、(b)所示那样，操作装置10具有固定部11、和旋转自如地支承于固定部11的旋转体12。另外，在图1的(a)、(b)中，省略了控制部80(参照图3)、电源电路等的图示。

旋转体12固定有沿着其旋转轴AX延伸的操作轴13(参照图2)，旋转体12和操作轴13设置为能够以旋转轴AX为中心旋转。

另外，在图1的(b)中省略了操作轴13的图示。

如图1的(a)所示，固定部11具备旋转检测部20、旋转转矩赋予部30和制动赋予部40。

在操作轴13固定有设置于旋转检测部20的检测板(未图示)、设置于旋转转矩赋予部30的转子(未图示)和设置于制动赋予部40的旋转板14(参照图2)。如图2所示那样，旋转板14被固定于操作轴13的底面。旋转板14是具有磁性的盘，配置为其中心轴与旋转轴AX一致，其上表面和下表面与旋转轴AX垂直。操作轴13通过在旋转体12的内部设置的径向轴承(未图示)支承，由此，操作轴13以及旋转体12能够相对于固定部11相对地旋转。

在旋转检测部20中，在其内部空间配置有上述检测板(未图示)和与检测板对置的旋转检测元件(未图示)，由此构成非接触式的旋转检测装置。旋转检测元件是光学探测器、磁探测器，检测与在操作轴13固定的检测板的旋转相对应的旋转角信号(A相与B相的编码器脉冲)，由此每隔预定的基准时间检测与旋转体12的旋转相关的信息、例如旋转角度、检测时刻、旋转方向。

虽然在图1中未图示，但在旋转转矩赋予部30的内部固定有A相的转矩赋予线圈31A和与A相不同的B相的转矩赋予线圈31B。A相的转矩赋予线圈31A与B相的转矩赋予线圈31B分别提供互相不同的相位的控制电流。在旋转转矩赋予部30中设置圆柱形状的转子(磁铁)(未图示)，配置为其中心轴位于旋转轴AX上。为了对该转子提供旋转转矩，对A相的转矩赋予线圈3旋转转矩1A与B相的转矩赋予线圈31B施加与旋转角度相对应的控制电流。由此，对旋转体12赋予旋转转矩。

另外，旋转转矩赋予部30为一例，除了A相的转矩赋予线圈31A与B相的转矩赋予线圈31B之外，还可以具备C相的转矩赋予线圈等。此外，也可以使用2相电动机、3相电动机等作为旋转转矩赋予部30。

如图2所示那样，制动赋予部40具备磁粘性流体44(磁响应性材料)、第一磁轭50、第二磁轭60、第三磁轭70、环状构件42以及制动赋予线圈41，经由旋转板14对操作轴13赋予制动转矩。

另外，图2所示的制动赋予部40为一例，只要能够对旋转体12赋予制动转矩也可为除此以外的结构。

配置于制动赋予部40内的旋转板14通过第一磁轭50、第二磁轭60、第三磁轭70、以及环状构件42包围其四周。第一磁轭50配置为覆盖旋转板14的上侧，第二磁轭60配置于旋转板14的下侧，进而第三磁轭70配置为覆盖第一磁轭50的上侧和旋转板14的径向外侧。第一磁轭50、第二磁轭60、以及第三磁轭70例如为铁、钢且由具有磁性的材料构成。

第一磁轭50具备：圆环部51；和从圆环部51的上表面与圆环部51同心状地向上侧延伸地一体设置的圆筒部52。圆环部51和圆筒部52在俯视时构成以旋转轴AX为中心的圆形状，圆筒部52的外径小于圆环部51的外径。由于圆环部51与圆筒部52的外径的不同而在圆筒部52的外周面的外侧形成有台阶部53。

第一磁轭50的下表面54与旋转板14的上表面对置。该下表面54在径向上扩展至与旋转板14的外周缘15相对应的位置而形成。

第二磁轭60呈大致圆板状，配置在旋转板14的下表面的下方。第二磁轭60的上表面61与旋转板14的下表面对置。

在第二磁轭60的径向的中央设置有收容旋转板14的下表面的枢转部16的轴承部63。虽然在图2中进行了简化，但轴承部63优选为与枢转部16的形状相对应且从第二磁轭60的上表面61向下方凹陷的凹部、或者上下地贯通第二磁轭60的孔部。通过旋转板14的枢转部16支承于轴承部63，从而操作轴13和旋转板14在轴向上被支承。

第三磁轭70具备：覆盖第一磁轭50且与第一磁轭50的上表面接触的上壁部71；和从上壁部71的外围向下延伸的侧壁部72。

第三磁轭70具有在上下方向上贯通第三磁轭70的贯通孔73，在其内部插入操作轴13。

在第三磁轭70的侧壁部72的内表面连接有第二磁轭60的径向的外缘部62。由此，旋转板14被第一磁轭50和第二磁轭60夹持，并且通过第三磁轭70包围径向外侧。

在径向上，在第一磁轭50与第三磁轭70的侧壁部72之间配置有包括非磁性构件且呈圆环状的环状构件42。该环状构件42在俯视时具有与配设在台阶部53的制动赋予线圈41大致相同的外径的圆形状。环状构件42通过作为非磁性材料的热固化性材料等在径向上被固定于第一磁轭50与第三磁轭70之间。环状构件42的下表面42a配置为在轴向上构成与第一磁轭50的下表面54呈相同的高度。

旋转板14的上表面与第一磁轭50的下表面54对置并且分离，另一方面，外周缘15与第三磁轭70的侧壁部72对置并且分离。进而，旋转板14的下表面也配置为除了轴承部63以外与第二磁轭60的上表面61对置并且分离。

由此，在旋转板14与包围该旋转板14的第一磁轭50、环状构件42、第三磁轭70以及第二磁轭60之间形成有连续的间隙43。在该间隙43配置作为磁响应性材料的磁粘性流体44。间隙43内也可仅填充磁粘性流体44，但只要能够确保对操作轴13的阻力也可进入空气。在此，虽然没有图示，但设置O型圈(Oring)以使得填充到间隙43的磁粘性流体44不浸入操作轴13与第一磁轭50之间。

在第一磁轭50的台阶部53上且在径向上第一磁轭50与第三磁轭70之间配置有以旋转轴AX为中心缠绕的圆环状的制动赋予线圈41。制动赋予线圈41在径向上配置在与包括旋转板14的外周缘15在内的旋转板14的外侧部分以及环状构件42相对应的范围内。此外，制动赋予线圈41在轴向上经由第一磁轭50以及环状构件42与旋转板14对置。

制动赋予线圈41作为磁场产生部通过来自基于控制部80的控制的作为PWM通电部的制动通电部91(参照图3)的通电而产生穿过磁粘性流体44的磁场。

另外，在图2中省略了对制动赋予线圈41的配线。

制动赋予线圈41由第一磁轭50和第三磁轭70从径向的内外包围，并且在下方由第二磁轭60包围，在上方由第三磁轭70包围。因此，制动赋予线圈41产生的磁场通过由第一磁轭50、第二磁轭60以及第三磁轭70形成的路径而被感应，从而形成磁路。

如果对制动赋予线圈41施加电流，则在图2中产生由箭头所示的具有磁力线的磁场，在第二磁轭60产生沿着径向的磁力线，在第三磁轭70的侧壁部72产生沿着上下方向的方向的磁力线。进而，在第三磁轭70的上壁部71中，产生与第二磁轭60中的磁力线方向相反的方向且沿着径向的方向的磁力线，进而，在第一磁轭50中，产生与侧壁部72中的磁力线方向相反的方向且沿着上下方向的方向的磁力线。由此，磁力线上下地穿过旋转板14。

在此，通过配置了环状构件42，从而第一磁轭50的圆环部51和第三磁轭70的侧壁部72在制动赋予线圈41的下方被磁分离。因此，磁力线不会在它们之间沿径向穿过，在第一磁轭50沿着上下方向流动，该磁力线上下地高效地横切旋转板14。

另外，如果将相对制动赋予线圈41的通电方向设为相反，则产生与图2所示的磁力线相反方向的磁力线。

在此，磁粘性流体44为当施加磁场时粘度产生变化的物质，例如为在非磁性的液体(溶剂)中分散有由磁性材料构成的粒子(磁性粒子)的流体。作为在磁粘性流体44中包括的磁性粒子，例如优选含有碳的铁系的粒子、铁氧体粒子。磁性粒子的直径例如优选为0.5μm以上，进一步优选为1μm以上。期望磁粘性流体44选定溶剂和磁性粒子以使得磁性粒子由于重力而难以沉淀。进而，期望磁粘性流体44包括防止磁性粒子的沉淀的耦合材料。

在磁粘性流体44中，如果对制动赋予线圈41施加电流而产生磁场，则对磁粘性流体44提供沿着上下方向的磁场。通过该磁场，在磁粘性流体44中分散的磁性粒子沿着磁力线聚集，沿着上下方向排列的磁性粒子被互相磁性连结，形成团簇(cluster)。在该状态下，如果操作者对操作装置10进行旋转操作而提供使操作轴13以旋转轴AX为中心旋转的力，则剪切力作用在所连接的磁性粒子上，产生由这些磁性粒子引起的阻力(制动转矩)。因此，与没有产生磁场的状态相比，能够使操作者感受到阻力。该阻力的大小按照所产生的磁场的强度而发生变化。即、通过对施加到制动赋予线圈41的电流进行控制，能够控制为感受到期望的大小的阻力。

另一方面，在没有产生制动由赋予线圈41引起的磁场时，磁性粒子被分散在溶剂内。因此，如果操作者对操作装置10进行旋转操作，则旋转体12不会受到大的阻力而相对于固定部11相对地进行旋转。

图3是表示本实施方式的操作装置10中的电路结构的模块图。

在操作装置10中设置有控制部80、旋转检测部20、A相的转矩赋予线圈31A、B相的转矩赋予线圈31B、制动赋予线圈41、A/D变换部87、A相的PWM通电部89A、B相的PWM通电部89B、以及制动通电部91。

控制部80构成为以CPU、存储器为主体，根据从上述存储器读出的程序进行各种处理。

在控制部80中设置有运算部81、当前角度检测部86、A相调制部88A、B相调制部88B、制动调制部90以及分割角度设定部92。运算部81具有旋转转矩设定部82、制动设定部83、时间变化调整部84、以及存储部85。

在操作装置10中设置有设定值输入部93。设定值输入部93具有键盘等操作装置和显示器。通过操作设定值输入部93，在运算部81和分割角度设定部92中输入设定值。另外，设定值输入部93也可组装在与控制部80一体的设备中，或者也可为能够分离成仅在输入时进行连接的结构。

设置于旋转检测部20的旋转检测元件(未图示)按每个上述基准时间检测到的探测输出在A/D变换部87被变换为数字值而提供给控制部80的当前角度检测部86。控制部80将与所提供的探测输出相应的控制信号按每个基准时间向旋转转矩设定部82和制动设定部83输出。此外，当前角度检测部86中，基于来自A/D变换部87的数据按每个基准时间算出与旋转体12的旋转相关的信息，并向运算部81输出。

如以下说明的那样，在控制部80中，旋转转矩设定部82控制旋转转矩赋予部30，制动设定部83控制制动赋予部40。

在旋转转矩设定部82中，根据从控制部80提供的控制信号、以及当前角度检测部86按每个基准时间向运算部81输出的信息来设定基于预先设定的旋转转矩模式的目标旋转转矩。该旋转转矩模式为作为旋转转矩的角度变化的模式。目标旋转转矩向时间变化调整部84输出。从控制部80提供的控制信号是基于与旋转体12的旋转相关的信息生成的，因此例如成为与旋转角度、检测时刻、旋转方向相对应的信号。因此，目标旋转转矩也能够与旋转体12的旋转相关的信息相对应地随时变更。例如，在设定目标旋转转矩后旋转体12没有被旋转的情况下，根据控制信号停止目标旋转转矩的设定，在旋转体12的旋转再次开始之后，根据控制信号再次开始目标旋转转矩的设定。此外，也能够根据目标旋转转矩的设定后的旋转体12的旋转状況，根据控制信号重新地设定目标旋转转矩。

另一方面，在制动设定部83中，根据从控制部80提供的控制信号、以及当前角度检测部86按每个基准时间向运算部81输出的信息设定基于预先设定的制动转矩模式的目标制动转矩。该制动转矩模式为作为制动转矩的角度变化的模式。目标制动转矩向时间变化调整部84输出。如上所述，从控制部80提供的控制信号基于与旋转体12的旋转相关的信息而生成，因此，目标制动转矩也能够与旋转体12的旋转相关的信息对应地随时变更。

<时间变化调整部>

在时间变化调整部84中，针对制动转矩和旋转转矩中的至少任一方，使制动转矩变化以使得在比基准时间长的给定时间从当前制动转矩到达目标制动转矩、和/或使旋转转矩变化以使得在比基准时间长的给定时间从当前旋转转矩到达目标旋转转矩。即，时间变化调整部84具有以下调整功能：使从当前制动转矩到达目标制动转矩的给定时间、和/或从当前旋转转矩到达目标旋转转矩的给定时间变化得比基准时间长。

在此，在基准时间使从当前制动转矩到达目标制动转矩的给定时间、和/或从当前旋转转矩到达目标旋转转矩的给定时间变化的情况下，控制为跳过时间变化调整部84。

在使制动转矩变化以使得在比基准时间长的给定时间从当前制动转矩到达目标制动转矩的情况下，时间变化调整部84针对制动转矩，使制动转矩变化以使得每基准时间的变化量与目标制动转矩的值无关地成为大致固定。同样地在使旋转转矩变化以使得在比基准时间长的给定时间从当前旋转转矩到达目标旋转转矩的情况下，时间变化调整部84针对旋转转矩，使旋转转矩变化以使得每基准时间的变化量与目标旋转转矩的值无关地成为大致固定。

在此，为了以每基准时间的变化量大致固定的方式使制动转矩和/或旋转转矩变化，时间变化调整部84使制动转矩每次以相对于从当前制动转矩向目标制动转矩的变化量的一定比率的量阶梯状地变化、和/或使旋转转矩变化每次以相对于从当前旋转转矩向目标旋转转矩的变化量的一定比率的量阶梯状地变化。

如果在相对于当前旋转转矩与目标旋转转矩的差(从当前旋转转矩向目标旋转转矩的变化量)、或者当前制动转矩与目标制动转矩的差(从当前制动转矩向目标制动转矩的变化量)为0.5％以上且5％以下的范围设定上述一定比率，则能够使操作者不会感受到转矩的阶梯状的变化地使制动转矩和旋转转矩变化。此外，关于使制动转矩和旋转转矩变化的给定时间，为了抑制对操作者带来的不适感，而优选在50ms以上且200ms以下的范围内进行设定。在小于50ms的时间，由于与人的触觉的分辨率的关系，而带来一瞬间发生变化这样的触感，因此不能够充分地抑制对操作者带来的不适感。另一方面，在超过200ms的时间，由于作为对操作的时间滞后(延迟)而存在操作者感知的可能性，因此不优选。与此相对，通过设为200ms以下，由于比人能够延迟地感知的时间短，因此能够在不使操作者延迟地感知的时间内执行制动转矩与旋转转矩的急剧的变化的抑制。在此，在给定时间为50ms的情况下，如果将上述一定比率设为2％，则阶梯状的变化的单位时间为1ms，在给定时间为200ms的情况下，如果设一定比率为0.5％，则阶梯状的变化得单位时间为1ms。此外，由于人的触感因人而异，因此作为给定时间更加优选在80ms以上且170ms以下的范围内设定。

A相调制部88A根据由时间变化调整部84设定的旋转转矩的变化，控制A相的PWM通电部89A，同样地，B相调制部88B根据由时间变化调整部84设定的旋转转矩的变化，控制B相的PWM通电部89B。更具体地来说，A相调制部88A基于由时间变化调整部84设定的旋转转矩的变化来算出控制值，将与该控制值相应的占空比的控制电流提供给A相的转矩赋予线圈31A，B相调制部88B基于由时间变化调整部84设定的旋转转矩来算出控制值，将与该控制值相应的占空比的控制电流提供给B相的转矩赋予线圈31B。

此外，制动调制部90根据由时间变化调整部84设定的制动转矩的变化控制制动通电部91。更具体地来说，制动调制部90基于由时间变化调整部84设定的制动转矩来算出控制值，将与该控制值相应的占空比的控制电流提供给制动通电部91。

在此，优选制动转矩模式以及旋转转矩模式分别至少具有根据旋转体12的旋转方向而每单位角度的变化量不同的第1转矩模式和第2转矩模式。例如，在检测出顺时针方向的旋转的情况下，设为第1转矩模式，在检测出逆时针的旋转的情况下，制动转矩模式以及旋转转矩模式中的至少一方设为与第1转矩模式不同的第2转矩模式即可。

此外，优选制动转矩模式以及旋转转矩模式分别至少具有根据旋转体12的旋转速度而每单位角度的变化量不同的第3转矩模式和第4转矩模式。例如，在计算出正在以第1阈值以下的速度旋转时设为第3转矩模式，在计算出正在以超过了第1阈值的速度旋转时，制动转矩模式以及旋转转矩模式中的至少一方设为与第3转矩模式不同的第4转矩模式即可。

在此，也可将第3转矩模式和第4转矩模式中的一方设为与上述第1转矩模式和第2转矩模式相同。此外，在设定了比上述第1阈值大的第2阈值、计算出以超过第2阈值的速度旋转时，也可使用与第3转矩模式以及第4转矩模式中的任一个都不同的转矩模式。

接下来，说明所述操作装置10的动作。

图4的(a)、(b)和图5是表示在设定值输入部93的显示器所显示的输入画面的一例的图。图4的(a)表示用于在顺时针(CW)方向旋转旋转体12的情况下而设定的转矩模式(第1转矩模式)，图4的(b)表示用于在逆时针(CCW)方向旋转旋转体12的情况下而设定的转矩模式(第2转矩模式)。图5表示在将图4的(a)所示的转矩模式设为第3转矩模式时，对其设定为赋予摩擦触感的转矩模式(第4转矩模式)。

图4的(a)、(b)、以及图5所示的转矩模式的设定值的输入使用在设定值输入部93设置的键盘装置、其他操作装置来进行。

在设定值输入部93输入设定值并设定使操作轴13旋转时的作为触感控制的1个单位的分割角度

如图4的(a)所示那样，在设定值输入部93的显示器中显示分割角度设定画面101，能够确认所设定的1个旋转内的分割数和分割角度

分割角度

能够自由地设定，在图4的(a)所示的分割角度设定画面101中，旋转体12的1个旋转被分割为12个，分割角度

被设定为30度的均等的角度。1个旋转内的分割数能够自由地选择为6、24等。此外，能够将多个分割角φ设置为不同的角度而不是均等的角度。进而，分割角度也可为一个角度。即，旋转体12也可仅在一个分割角度的范围内转动。

进而，作为转矩模式在设定值输入部93的显示器中显示制动设定画面102、104(图4的(a)、(b)的上侧的图表)和旋转转矩设定画面103、105(图4的(a)、(b)的下侧的图表)。或者，显示制动设定画面102、106(图4的(a)、图5的上侧的图表)和旋转转矩设定画面103、107(图4的(a)、图5的下侧的图表)。

在制动设定画面102、104、106中，由分割角度设定部92设定的1个分割角度

(在图4的(a)所示的例子中为

)进一步被细分为31个角度(横轴)，能够使30分割的各个角度位置的制动转矩的大小(纵轴)可变地进行设定。

同样地，在旋转转矩设定画面103、105、107中，由分割角度设定部92设定的1个分割角度

进一步被细分为31个角度，能够使旋转转矩的朝向和大小在30分割的各个角度位置可变地进行设定。

作为所设定的制动转矩的角度变化的制动转矩模式、以及作为旋转转矩的角度变化的旋转转矩模式、分割角度

等被存储于存储部85。

在此，参照图4的(a)、(b)对使触感由于旋转方向而发生变化的情况进行说明。

图4的(a)、(b)所示的设定例分别表示：在用手保持在操作轴13固定的旋转体12，进行向顺时针(CW)方向(图4的(a))或者逆时针(CCW)方向(图4的(b))旋转的操作时，在一个分割角度

内设定的制动转矩和旋转转矩的变化。

在图4的(a)所示的制动设定画面102和旋转转矩设定画面103中，左端为分割角度的开始点As，右端成为终点Ae，与此相对，在图4的(b)所示的制动设定画面104和旋转转矩设定画面105中，右端为分割角度的开始点As，左端成为终点Ae。

在图4的(a)、(b)所示的制动设定画面102、104中，在1个分割角度

(＝30度)的开始点As和终点Ae中，制动转矩被设定为给定的大小。另一方面，在开始点As与终点Ae之间的中间期间，制动转矩变得极低。在制动设定画面102、104中显示的各角度位置的制动转矩的设定值被从图3所示的制动设定部83提供给制动调制部90，由制动调制部90控制制动通电部91，决定提供给制动赋予线圈41的脉冲状的控制电流的占空比。

这样设定了制动转矩模式的结果是，在1个分割角度

的开始点As和终点Ae对制动赋予线圈41提供大的电流，在由制动赋予线圈41感应的制动磁场中被填充于间隙43内的磁粘性流体44内的磁性粉成为凝聚构造、桥梁构造，旋转体12的旋转阻力增大。在分割角度

的开始点As与终点Ae之间的中间期间，在制动赋予线圈41中几乎不通电，制动磁场不被感应。在该期间中，磁粘性流体44的粘度不会变高，提供给旋转体12的制动转矩变小。

在图4的(a)所示的旋转转矩设定画面103中，设定为旋转转矩的朝向和大小从1个分割角度

(＝30度)的开始点As朝向终点Ae大致沿着正弦曲线变化。在分割角度

的开始点As和终点Ae，提供给旋转体12的旋转转矩大致为零。在从分割角度

的开始点As到分割角度

的中间点为止的期间，对旋转体12提供逆时针方向(CCW)的旋转转矩(阻力转矩)，该旋转转矩的大小也逐渐产生变化。在从分割角度

的中间点到分割角度

的终点Ae为止的期间，设定为对旋转体12提供顺时针方向(CW)的旋转转矩(牵引转矩)，其大小逐渐产生变化。

在图4的(b)所示的旋转转矩设定画面105中，与上述旋转转矩设定画面103(图4的(a))在顺时针方向和逆时针方向上相反，但设定为旋转转矩的朝向和大小从一个分割角度

的开始点As朝向终点Ae大致沿着正弦曲线变化。此外，旋转转矩的大小的最大值被设定为比上述旋转转矩设定画面103的情况小。因此，在从分割角度

的中间点到分割角度

的终点Ae为止的期间，对旋转体12提供顺时针方向的旋转转矩(牵引转矩)，其大小逐渐产生变化，但旋转转矩变得比上述旋转转矩设定画面103的情况小。

如果设定在图4的(a)中的制动设定画面102中所示的制动转矩模式、和该图中的旋转转矩设定画面103中所示的旋转转矩模式，则对想要保持旋转体12并使其向顺时针方向旋转的手的操作反馈力发生变化。在分别设定了图4的(b)的制动设定画面104所示的制动转矩模式、和该图中所示的旋转转矩设定画面105中表示的旋转转矩模式的情况下，在想要使旋转体12向逆时针方向旋转时对进行旋转操作的手的操作反馈力发生变化。在此，由于在旋转转矩设定画面105中设定的旋转转矩模式与在旋转转矩设定画面103中设定的旋转转矩模式相比将旋转转矩的大小设定得较小，因此对手的操作反馈力变小，操作者能够以反馈力的不同来实际感受旋转方向的不同。因此，通过改变旋转方向而能够进行操作触感的过渡，因此能够提供更多样的操作触感。

更具体地来说，如果使旋转体12向顺时针方向旋转，则如图4的(a)所示那样，在分割角度

的开始点As，由制动赋予部40对旋转体12作用制动转矩，因此旋转阻力变高。如果使操作部稍微旋转则制动转矩被解除，但在从分割角度

的开始点As到中间点为止，提供作为向逆时针方向(CCW)的阻力转矩的旋转转矩，如果超过中间点，则提供作为向顺时针方向(CW)的牵引转矩的旋转转矩，并在分割角度

的终点Ae再次作用制动转矩。其结果，在使旋转体12旋转360度的期间，按每个分割角度

间歇地作用制动转矩，在分割角度

内阻力转矩和牵引转矩产生作用，能够得到好像使具有机械的触点的旋转开关旋转那样的操作触感。

关于使旋转体12向逆时针方向旋转的情况，也如图4的(b)所示那样，在分割角度

的开始点As由制动赋予部40对旋转体12作用制动转矩，因此旋转阻力变高。如果使操作部稍微旋转则制动转矩被解除，但从分割角度

的开始点As到中间点为止，提供作为向顺时针方向(CW)的阻力转矩的旋转转矩，如果超过中间点，则提供作为向逆时针方向(CCW)的牵引转矩的旋转转矩，并在分割角度

的终点Ae再次作用制动转矩。其结果，在使旋转体12旋转360度的期间，按每个分割角度φ间歇地作用制动转矩，在分割角度φ内阻力转矩和牵引转矩产生作用，能够得到好像使具有机械的触点的旋转开关旋转那样的操作触感。

接下来，参照图4的(a)和图5对通过旋转速度改变触感的情况进行说明。

图5所示的设定例分别表示在进行使在操作轴13固定的旋转体12向逆时针(CCW)方向旋转的操作时，通过提供给定的制动转矩而赋予摩擦触感的情况下的、在1个分割角度

内设定的制动转矩和旋转转矩的变化。在图5所示的制动设定画面106和旋转转矩设定画面107中，与图4的(b)同样地右端为分割角度的开始点As，左端成为终点Ae。

在图5所示的制动设定画面106中，在1个分割角度

(＝30度)的开始点As和终点Ae中，制动转矩被设定为给定的大小。此外，在开始点As与终点Ae之间的中间期间，设定有开始点As与终点Ae时的制动转矩的一半的力。在制动设定画面106中显示的各角度位置处的制动转矩的设定值被从图3所示的制动设定部83提供到制动调制部90，由制动调制部90控制制动通电部91，决定提供给制动赋予线圈41的脉冲状的控制电流的占空比。

另外，图5所示的旋转转矩设定画面107与图4的(b)所示的旋转转矩设定画面105相同，旋转转矩的朝向和大小被设定为从1个分割角度

的开始点As朝向终点Ae大致沿着正弦曲线变化。

这样设定了制动转矩模式的结果为在1个分割角度

的开始点As和终点Ae对制动赋予线圈41提供大的电流，在由制动赋予线圈41感应的制动磁场中被填充于间隙43内的磁粘性流体44内的磁性粉成为凝聚构造、桥梁构造，旋转体12的旋转阻力增大。

在分割角度

的开始点As与终点Ae之间的中间期间，也与图4的(b)所示的制动转矩模式不同，对制动赋予线圈41持续提供给定的电流，因此，通过由制动赋予线圈41感应的制动磁场而磁粘性流体44内的磁性粉成为凝聚构造、桥梁构造，对旋转体12持续提供给定的旋转阻力，由此在向逆时针(CCW)方向进行旋转的操作下，由于第1速度和第2速度而得到不同的触感。从而，由于操作者的旋转操作的旋转速度而操作触感不同，因此能够提供更多样的操作触感。

如上所述，由于根据旋转操作的方向、旋转速度而应用不同的转矩模式，因此能够实现多样的操作触感，另一方面，例如在旋转操作的中途进行了向相反方向的操作的情况、在变更为旋转速度不同的转矩模式的情况下，有时在旋转转矩、制动转矩中产生较大的偏差。

例如，在图4的(a)、(b)所示的角度A1中，在将旋转方向从逆时针方向(图4的(b))变更为顺时针方向(在图4的(a))的情况下，制动转矩所引起的阻力在变更的前后没有差异，另一方面，如图6所示那样，在旋转转矩中，从逆时针旋转时的旋转转矩P11较大增加到顺时针旋转时的旋转转矩P12。

在操作装置10中，时间变化调整部84使旋转转矩从作为当前旋转转矩的上述旋转转矩P11向作为目标旋转转矩的上述旋转转矩P12以比基准时间长的给定时间增加。更具体地来说，如图7的(a)所示那样，从变更了旋转方向的当前时刻t1到经过了比基准时间长的时间后的时刻t2为止使旋转转矩相对于时间的经过而阶梯状地逐渐增加。即，按每个单位时间DT，使旋转转矩每次增加差分DP。在此，图7的(a)是表示在改变了旋转方向的情况下，使旋转转矩从当前旋转转矩向目标旋转转矩增加的情况下的设定例的图表。

如图7的(a)所示那样，旋转转矩相对于时间的经过每次以一定比率(DP/DT)的量阶梯状地增加，通过如上那样阶梯状地增加，从而每基准时间的旋转转矩的变化量大致固定。如果将该一定比率设定在给定的范围、例如相对于当前旋转转矩与目标旋转转矩的差为0.5％以上且5％以下的范围，则由于与人的触感的速度的关系，能够将对操作者提供的不适感、即基于旋转转矩的急剧的变化的不适感抑制得较小。在将使制动转矩与旋转转矩变化的给定时间设为50ms的情况下，如果将一定比率(DP/DT)设为2％，则阶梯状的变化的单位时间DT成为1ms，在将上述给定时间设为200ms的情况下，如果将一定比率(DP/DT)设为0.5％，则单位时间DT成为1ms。

优选每基准时间的变化量与目标旋转转矩的值无关而成为大致固定。因此，目标旋转转矩与当前旋转转矩的差越大，旋转转矩增加的阶梯状的阶梯数越多。

此外，每基准时间的旋转转矩的变化量设定为在鉴于人的触感的速度而不产生操作者的不适感的程度的时间(给定时间)达到目标转矩。作为给定时间的下限值，优选设为根据与人的触感的分辨率的关系而不会带来一瞬间产生变化的触感的时间、例如50ms。此外，作为给定时间的上限值可以为操作者不会感知到相对于操作的时间滞后的时间、例如200ms。

另一方面，在不进行基于时间变化调整部84的调整的情况下，如图7的(c)所示那样，从逆时针旋转时的旋转转矩P11向顺时针旋转时的旋转转矩P12急剧地增加，因此，操作者感知到与旋转转矩模式不同的、旋转转矩的大的变化，具有预料不到的不适感。

以上，对旋转转矩伴随着旋转方向的变更而大幅地增加的情况进行了说明，但在图4的(a)、(b)所示的例子中，在角度A2中，如果将旋转方向从顺时针方向(图4的(a))向逆时针方向(图4的(b))变更，则制动转矩所引起的阻力在变更的前后没有差异，另一方面，旋转转矩从顺时针旋转时的旋转转矩P21向逆时针旋转时的旋转转矩P22大幅地减小。

在该情况下，与图7的(a)所示的例子相反，如图7(b)所示那样，使旋转转矩以比基准时间长的给定时间从作为当前旋转转矩的上述旋转转矩P21向作为目标旋转转矩的上述旋转转矩P22减少。即，如图7(b)所示那样，使旋转转矩从变更了旋转方向的当前时刻t3到经过了比基准时间长的时间后的时刻t4为止相对于时间的经过阶梯状地逐渐减少。在此，图7(b)是表示在改变了旋转方向的情况下，使旋转转矩从当前旋转转矩向目标旋转转矩减少的情况下的设定例的图表。

该情况下的旋转转矩与图7的(a)所示的情况正负相反，但相对于时间的经过每次以一定比率(DP/DT)的量阶梯状地减少，通过如上那样阶梯状地减少，从而每基准时间的旋转转矩的变化量大致固定。如果将该一定比率设定在给定的范围、例如相对于当前旋转转矩与目标旋转转矩的差为0.5％以上且5％以下的范围，则能够根据与人的触感的速度的关系，将对操作者带来的不适感、即基于旋转转矩的急剧的变化的不适感抑制得较小。

关于每基准时间的变化量大致固定的点、每基准时间的旋转转矩的变化量，也与图7的(a)所示的情况相同。

在此，在图4的(a)和图4的(b)所示的例子中，在任意的旋转方向上，在开始点As与终点Ae之间的中间期间中使制动转矩极低，在这一点上是相同的，但如图4的(a)所示的从转矩模式向图5所示的转矩模式变更的情况那样，即使中间期间中的制动转矩根据旋转方向而不同的情况，也与图7的(a)、(b)中的旋转转矩的变化同样地使制动转矩变化为以比基准时间长的给定时间从当前制动转矩达到目标制动转矩。

如上所述，伴随着旋转体12的旋转方向、旋转速度的算出结果等，即使从当前制动转矩或者当前旋转转矩产生了向目标制动转矩或者当前旋转转矩的急剧的变化，也能够使制动转矩变化为以比基准时间长的给定时间从当前制动转矩到达目标制动转矩、和/或使旋转转矩变化为以比基准时间长的给定时间从当前旋转转矩到达目标旋转转矩，由此能够缓和以上述急剧的变化不明显化为操作者的触感，由此，能够抑制操作者不期望的转矩变动的产生，能够减小给操作者带来的不适感。

参照上述实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够在改良的目的或者本发明的思想的范围内进行改良或者变更。

产业上的可利用性

如上所述，本发明所涉及的操作装置在得到更多样的操作触感、能够减小对操作者带来的不适感这一点上是有用的。

符号的说明

10 操作装置

11 固定部

12 旋转体

13 操作轴

14 旋转板

15 外周缘

16 枢转部

20 旋转检测部

30 旋转转矩赋予部

31A A相的转矩赋予线圈

31B B相的转矩赋予线圈

40 制动赋予部

41 制动赋予线圈

42 环状构件

42a 环状构件的下表面

43 间隙

44 磁粘性流体(磁响应性材料)

50 第一磁轭

51 圆环部

52 圆筒部

53 台阶部

54 下表面

60 第二磁轭

61 上表面

62 外缘部

63 轴承部

70 第三磁轭

71 上壁部

72 侧壁部

73 贯通孔

80 控制部

81 运算部

82 旋转转矩设定部

83 制动设定部

84 时间变化调整部

85 存储部

86 当前角度检测部

87 A/D变换部

88A A相调制部

88B B相调制部

89A A相的PWM通电部

89B B相的PWM通电部

90 制动调制部

91 制动通电部

92 分割角度设定部

93 设定值输入部

101 分割角度设定画面

102、104、106 制动设定画面

103、105、107 旋转转矩设定画面

AX 旋转轴。

Claims

1.一种操作装置，其特征在于，具备：

固定部；

旋转体，旋转自如地支承于所述固定部；

旋转检测部，按每个基准时间检测至少包括旋转角度在内的、与所述旋转体的旋转相关的信息；

制动赋予部，对所述旋转体赋予制动转矩；

旋转转矩赋予部，对所述旋转体赋予旋转转矩；和

控制部，控制所述制动赋予部以及所述旋转转矩赋予部，

所述控制部具有：制动设定部，控制所述制动赋予部；旋转转矩设定部，控制所述旋转转矩赋予部；以及存储部，存储作为所述制动转矩的角度变化的制动转矩模式、以及作为所述旋转转矩的角度变化的旋转转矩模式，按每个所述基准时间向所述制动设定部和所述旋转转矩设定部输出控制信号，根据该控制信号以及所述旋转检测部按每个所述基准时间检测的所述信息，所述制动设定部设定基于所述制动转矩模式的目标制动转矩，所述旋转转矩设定部设定基于所述旋转转矩模式的目标旋转转矩，

所述控制部具有时间变化调整部，所述时间变化调整部针对所述制动转矩和所述旋转转矩中的至少任一方，以比所述基准时间长的给定时间，使所述制动转矩变化，使得从当前制动转矩到达所述目标制动转矩，和/或使所述旋转转矩变化，使得从当前旋转转矩到达所述目标旋转转矩。

2.根据权利要求1所述的操作装置，其中，

所述时间变化调整部针对所述制动转矩和所述旋转转矩中的至少任一方，使所述制动转矩变化以使得每所述基准时间的变化量与所述目标制动转矩的值无关地成为大致固定，和/或使所述旋转转矩变化以使得每所述基准时间的变化量与所述目标旋转转矩的值无关地成为大致固定。

3.根据权利要求2所述的操作装置，其中，

所述时间变化调整部使所述制动转矩变化，以使得所述制动转矩和所述旋转转矩中的至少任一方以相对于从所述当前制动转矩向所述目标制动转矩的变化量的各一定比率的量阶梯状地变化，和/或使所述旋转转矩变化，以使得以相对于从所述当前旋转转矩向所述目标旋转转矩的变化量的各一定比率的量阶梯状地变化。

4.根据权利要求3所述的操作装置，其中，

所述一定比率被设定在0.5％以上且5％以下的范围。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的操作装置，其中，

所述给定时间被设定在50ms以上且200ms以下的范围。

6.根据权利要求2～5中任一项所述的操作装置，其中，

所述制动转矩模式以及所述旋转转矩模式分别至少具有根据所述旋转体的旋转方向而每单位角度的变化量不同的第1转矩模式和第2转矩模式。

7.根据权利要求2～6中任一项所述的操作装置，其中，

所述制动转矩模式以及所述旋转转矩模式分别至少具有根据所述旋转体的旋转速度而每单位角度的变化量不同的第3转矩模式和第4转矩模式。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的操作装置，其中，

所述制动赋予部具备磁响应性材料和产生穿过所述磁响应性材料的磁场的磁场产生部。