JP2007188414A - Haptic force feedback input device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、手動操作される操作レバーに電気制御された力覚を付与する力覚付与型入力装置に係り、特に、操作レバーを任意方向に揺動操作するジョイスティックタイプの力覚付与型入力装置に関するものである。 The present invention relates to a force imparting input device that imparts an electrically controlled force sense to a manually operated operation lever, and in particular, a joystick type force imparting input device that swings an operation lever in an arbitrary direction. It is about.
近年、エアコンやオーディオあるいはナビゲーション等の車載用制御機器の機能調整を1つの操作レバーに集約し、この操作レバーの手動操作によって機器の選択や機能調整等を行う際に、操作レバーの操作量や操作方向に応じた抵抗感や推力等の外力を付与することにより、操作フィーリングを良好にして操作性を確実にしたフォースフィードバック機能付きの力覚付与型入力装置が種々提案されている。かかる力覚付与型入力装置の一例として、従来より、操作レバーの揺動運動を直交する一対の駆動レバーの回転運動に変換する変換部と、これら両駆動レバーの回転量および回転方向を検出する一対のロータリエンコーダと、操作レバーに外力を付与する一対のモータとを備え、両ロータリエンコーダの出力信号に基づいて両モータの駆動をそれぞれ制御することにより、両駆動レバーを介して操作レバーに所望の外力を付与するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, function adjustments for in-vehicle control devices such as air conditioners, audio systems, navigation systems, etc. have been consolidated into one control lever, and when performing device selection and function adjustment by manual operation of this operation lever, Various force-sensing input devices with a force feedback function have been proposed in which an external feeling such as resistance and thrust according to the operation direction is applied to improve the operation feeling and ensure the operability. As an example of such a force imparting input device, conventionally, a converter that converts the swinging motion of the operation lever into the rotational motion of a pair of drive levers orthogonal to each other, and the rotation amount and rotation direction of both the drive levers are detected. Provided with a pair of rotary encoders and a pair of motors that apply external force to the operation lever, and by controlling the drive of both motors based on the output signals of both rotary encoders, the desired operation lever via both drive levers There is known one that applies an external force (see, for example, Patent Document 1).
図9は上記特許文献1に開示された力覚付与型入力装置の内部構造を示す平面図であり、同図に示すように、基台100上には第1および第2のモータ101,102と、これらモータ101,102の回転軸に連結された第1および第2のロータリエンコーダ103,104とが搭載されている。第1のモータ101の回転軸と第2のモータ102の回転軸とは互いに直交しており、第1および第2のロータリエンコーダ103,104は両モータ101,102の回転軸が交わる交点Pの近傍に配置されている。また、基台100に立設された支持体には第1および第2の駆動レバー105,106が回転可能に支持されており、これら駆動レバー105,106には駆動体107を介して操作レバー108が連結されている。第1の駆動レバー105は第1のモータ101の回転軸と平行な支軸105aを中心に回転可能であり、第1の駆動レバー105の先端には第1のモータ101の回転軸に固着した歯車109に噛合するギヤ部105bが形成されている。第2の駆動レバー106は第2のモータ102の回転軸と平行な支軸106aを中心に回転可能であり、第2の駆動レバー106の先端には第2のモータ102の回転軸に固着した歯車110に噛合するギヤ部106bが形成されている。なお、第1および第2のモータ101,102と第1および第2のロータリエンコーダ103,104は図示せぬ制御部に接続されており、この制御部は第1および第2のロータリエンコーダ103,104の出力信号を取り込んで第1および第2のモータ101,102に所望の制御信号を出力する。
FIG. 9 is a plan view showing the internal structure of the haptic input device disclosed in the above-mentioned
このように概略構成された力覚付与型入力装置において、操作者が操作レバー108を任意方向、例えば図9のY−Y方向へ揺動操作すると、第1の駆動レバー105が支軸105aを中心に回転し、それに伴って歯車109と第1のロータリエンコーダ103が回転駆動される。操作レバー108がX−X方向へ揺動操作された場合は、第2の駆動レバー106が支軸106aを中心に回転し、それに伴って歯車110と第2のロータリエンコーダ104が回転駆動される。また、操作レバー108がX方向とY方向の中間方向へ揺動操作された場合、第1および第2の駆動レバー105,106がそれぞれ回転して第1および第2のロータリエンコーダ103,104が回転駆動される。これらロータリエンコーダ103,104の出力信号は制御部に取り込まれ、制御部がこの出力信号に基づいて第1および第2の駆動レバー105,106の回転方向と回転量、すなわち操作レバー108の揺動方向と揺動量(揺動角度)を演算し、その演算結果に基づいて第1および第2のモータ101,102に制御信号を出力することにより、操作レバー108に所望の操作フィーリングが付与される。例えば、操作レバー108が任意方向へ所定角度だけ揺動操作されたとき、第1および第2のモータ101,102が第1および第2の駆動レバー105,106の回転と逆方向に動作されると、その回転力が歯車109,110とギヤ部105b,106bで減速されて操作レバー108に所定の大きさの作動力として付与され、この作動力が操作レバー108を手動操作する操作者にクリック感を伴って認識される。
In the haptic input device generally configured as described above, when the operator swings the operation lever 108 in an arbitrary direction, for example, the YY direction in FIG. 9, the
なお、上記特許文献1には操作レバーの揺動角度を規定するストッパ構造について明記されていないが、力覚付与機能を持たないジョイスティックタイプの入力装置においては、操作レバーを外装ケースの上面に開設した透孔から上方へ突出させ、操作者が中立位置に保持された操作レバーを任意方向へ揺動操作したとき、その揺動方向に位置する透孔の端部に操作レバーを当接させることにより、操作レバーの揺動角度を規定するようにしたストッパ構造が従来より知られている(例えば、特許文献2参照)。
ところで、前述した従来の力覚付与型入力装置において、駆動レバー105,106の先端に刻設されたギヤ部105b,106bとモータ101,102の回転軸に固着された歯車109,110は、モータ101,102側から見ると減速歯車機構を構成しているが、駆動レバー105,106側から見ると増速歯車機構を構成している。すなわち、モータ101,102が駆動されて高速回転するときの回転駆動力は、歯車109,110とギヤ部105b,106bで減速されて駆動レバー105,106から操作レバー108へと伝達されるが、操作レバー108が操作者によって手動操作されるときの回転力は、ギヤ部105b,106bと歯車109,110で増速されて駆動レバー105,106からモータ101,102の回転軸へと伝達される。ここで、モータ101,102の回転軸には電磁コアや電磁コイル等の重量物が取り付けられているため、操作レバー108の揺動操作に伴ってモータ101,102の回転軸が高速で回転駆動されると、モータ101,102に大きな慣性エネルギーが蓄えられることになる。
By the way, in the above-mentioned conventional force sense imparting type input device, the
したがって、このような力覚付与型入力装置に特許文献2等に開示された既知のストッパ構造を適用した場合、操作者によって揺動操作された操作レバー108がストッパに当接して駆動レバー105,106の回転動作が停止したときに、モータ101,102に蓄えられた慣性エネルギーによって駆動レバー105,106を回転させようとする力が歯車109,110とギヤ部105b,106bの噛合箇所に作用する。つまり、支持体に軸受部(支軸105a,106a)を中心として回転可能に支持された駆動レバー105,106は、一端側に連結された操作レバー108がストッパに当接することで位置規制された状態のまま、軸受部を介して操作レバー108と反対側の部位がモータ101,102からの大きな慣性エネルギーを受けて回転しようとするため、操作レバー108が揺動操作される度に駆動レバー105,106の軸受部に大きな荷重が掛かり、該軸受部の寿命が短くなるという問題があった。
Therefore, when the known stopper structure disclosed in
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、操作レバーの揺動操作に連動して回転する駆動体の軸受部に掛かる負荷を低減して長寿命を図ることができる力覚付与型入力装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the actual situation of the prior art, and an object of the present invention is to reduce the load applied to the bearing portion of the driving body that rotates in conjunction with the swinging operation of the operation lever, thereby extending the life. An object of the present invention is to provide a haptic input device that can be realized.
上記の目的を達成するために、本発明の力覚付与型入力装置は、操作者が手動で揺動操作する操作レバーと、この操作レバーの揺動操作に連動して回転する駆動体と、この駆動体を軸受部を支点として回転可能に支持する支持体と、前記駆動体に一体化され先端側に前記軸受部を中心として円弧状に延びるギヤ部を有する伝達板と、前記ギヤ部に噛合する歯車を介して前記操作レバーに外力を付与するモータとを備え、前記伝達板の回転平面内に該伝達板を介して対向するストッパを設け、前記操作レバーを任意方向へ揺動操作したときに前記伝達板が前記ストッパに当接することにより、該操作レバーの揺動角度が規定されるように構成した。 In order to achieve the above object, a force sense imparting type input device of the present invention includes an operation lever that is manually operated by an operator, a driver that rotates in conjunction with the operation of swinging the operation lever, A support body that rotatably supports the driving body with a bearing portion as a fulcrum, a transmission plate that is integrated with the driving body and has a gear portion that extends in an arc shape around the bearing portion on the tip side, and the gear portion And a motor for applying an external force to the operation lever via a meshing gear. A stopper is provided in the plane of rotation of the transmission plate so as to oppose the transmission plate, and the operation lever is swung in an arbitrary direction. When the transmission plate is in contact with the stopper, the swing angle of the operation lever is defined.
このように構成された力覚付与型入力装置では、操作レバーを任意方向へ揺動操作すると、それに連動して駆動体と伝達板が軸受部を中心に一体的に回転し、伝達板がその回転方向に対峙するストッパに当接した時点で、駆動体の回転動作が停止して操作レバーの揺動角度が規定される。この間、駆動体の回転がギヤ部で増速されてモータに伝達されるため、駆動体の回転が停止したときに、モータに蓄えられた慣性エネルギーが伝達板を回転しようとする力としてギヤ部に作用し、この回転力が伝達板に当接するストッパによって受け止められる。すなわち、操作レバーの揺動角度を規定するストッパとモータの慣性エネルギーを受けるギヤ部とがいずれも伝達板の同一回転平面内にあるため、駆動体と伝達板の回転中心である軸受部に掛かるモータからの負荷が低減され、軸受部の寿命を長くすることができる。 In the force sense input device configured as described above, when the operating lever is swung in an arbitrary direction, the driving body and the transmission plate rotate integrally around the bearing portion in conjunction with the operation lever. At the point of contact with the stopper facing the rotation direction, the rotation of the driving body stops and the swing angle of the operation lever is defined. During this time, since the rotation of the drive body is accelerated by the gear portion and transmitted to the motor, when the rotation of the drive body stops, the inertia energy stored in the motor is used as a force to rotate the transmission plate. This rotational force is received by a stopper that abuts against the transmission plate. That is, since both the stopper that defines the swing angle of the operation lever and the gear portion that receives the inertia energy of the motor are in the same rotation plane of the transmission plate, the drive member and the bearing portion that is the rotation center of the transmission plate are engaged. The load from the motor is reduced, and the life of the bearing portion can be extended.
上記の構成において、前記駆動体と前記伝達板および前記モータを1組とする2組の動力伝達機構が備えられ、これら両動力伝達機構に備えられる一対の前記駆動体を互いの回転軸が直交するように前記支持体に支持すると共に、該支持体に複数の前記ストッパを設けると、モータからの負荷で両駆動体がねじれることを防止できて好ましい。この場合において、一対の伝達板に対応する合計4つのストッパを支持体に個々に設けても良いが、これら各ストッパの1つを共用ストッパとなし、この共用ストッパを一対の伝達板の互いに直交する2つの回転平面の交差位置で支持体に設けると、1つの共用ストッパを用いて両伝達板の一方向側の回転角度を規定することができるため、必要とされるストッパの数を減らすことが可能になる。 In the above configuration, two sets of power transmission mechanisms, each including the drive body, the transmission plate, and the motor, are provided, and the pair of drive bodies provided in both the power transmission mechanisms are orthogonal to each other. Thus, it is preferable to support the support body and provide a plurality of the stoppers on the support body to prevent the two drive bodies from being twisted by a load from the motor. In this case, a total of four stoppers corresponding to the pair of transmission plates may be individually provided on the support, but one of each of these stoppers serves as a common stopper, and this common stopper is orthogonal to the pair of transmission plates. If the support is provided at the crossing position of the two rotation planes, the rotation angle on one direction side of both transmission plates can be defined using one common stopper, so the number of stoppers required is reduced. Is possible.
本発明の力覚付与型入力装置は、操作レバーの揺動操作に連動して回転する駆動体を支持体に軸受部を支点として回転可能に支持すると共に、この駆動体に一体化された伝達板の先端側に刻設したギヤ部をモータ側の歯車に噛合し、この伝達板をその回転平面内に対向設置したストッパに当接させることで操作レバーの揺動角度が規定されるように構成したので、操作レバーの揺動角度を規定するストッパとモータの慣性エネルギーを受けるギヤ部とをいずれも伝達板の同一回転平面内に設定することができ、その結果、駆動体と伝達板の回転中心である軸受部に掛かるモータからの負荷が低減されて、軸受部の寿命を長くすることができる。 The force sense input device of the present invention supports a drive body that rotates in conjunction with the swinging operation of the operation lever, and supports the support body so as to be rotatable about a bearing portion as a support, and a transmission integrated with the drive body. The gear part engraved on the front end side of the plate is engaged with the gear on the motor side, and this transmission plate is brought into contact with a stopper disposed opposite to the rotation plane so that the swing angle of the operation lever is defined. Since it is configured, both the stopper that defines the swing angle of the operation lever and the gear portion that receives the inertia energy of the motor can be set within the same rotation plane of the transmission plate. The load from the motor applied to the bearing portion that is the center of rotation is reduced, and the life of the bearing portion can be extended.
発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図1は本発明の実施形態例に係る力覚付与型入力装置の外観図、図2は該力覚付与型入力装置の分解斜視図、図3は該力覚付与型入力装置の斜視図、図4は該力覚付与型入力装置から支持体の一部を省略して示す斜視図、図5は該力覚付与型入力装置の平面図、図6は該力覚付与型入力装置に備えられるストッパ構造を示す説明図、図7と図8は該ストッパ構造の動作説明図である。 An embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external view of a haptic input device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the haptic input device. 3 is a perspective view of the haptic input device, FIG. 4 is a perspective view of the haptic input device with a part of the support omitted, and FIG. 5 is a plan view of the haptic input device. FIG. 6 is an explanatory view showing a stopper structure provided in the force sense imparting type input device, and FIGS. 7 and 8 are operation explanatory views of the stopper structure.
図1に示すように、本実施形態例に係る力覚付与型入力装置は、構成部品の一部である操作レバー2を透孔1aから突出させた状態で外装ケース1に内包されており、この外装ケース1は自動車のセンターコンソール等の適宜箇所に設置されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the haptic input device according to the present embodiment is included in the
図2〜図5に示すように、この力覚付与型入力装置はアルミニウム等の機械的強度の高い金属板で形成されメインフレーム3とサブフレーム4および下フレーム5を備えており、これらフレーム3,4,5によって支持体が構成されている。メインフレーム3には互いに直交する平面で連続する2つの起立壁3a,3bが一体形成されており、これら起立壁3a,3bが交差するメインフレーム3の上端隅部には共用ストッパ6がネジ7を用いて固定されている。また、起立壁3a,3bの上部内側面にはそれぞれ独立スペーサ8を介してサブフレーム4が複数本のネジ9を用いて固定されており、これら独立スペーサ8と共用ストッパ6との間には十分なスペースが確保されている。サブフレーム4には2つの支持壁4a,4bが平面視逆L字状に折曲形成されており、図5に示すように、支持体にはメインフレーム3の両起立壁3a,3bとサブフレーム4の両支持壁4a,4bによって平面視四角形の支持部が形成されている。この支持部の内部には第1および第2の駆動体11,12が互いの回転軸を直交するように配置されており、第1の駆動体11の上部両端の軸部11aは支持部の相対向する起立壁3aと支持壁4aに回転可能に支持され、第2の駆動体12の上部両端の軸部12aは支持部の相対向する起立壁3bと支持壁4bに回転可能に支持されている。これら第1および第2の駆動体11,12の交差部分に操作レバー2が連結されており、前述したように、この操作レバー2は透孔1aを挿通して外装ケース1の外部に突出している(図1参照)。第1および第2の駆動体11,12は操作レバー2の揺動運動を直交する2つの回転運動に変換する動力変換機構を構成しており、操作レバー2の中央部は第1の駆動体11の中央上部にピン13を用いて軸支され、操作レバー2は第2の駆動体12の下部に形成された長孔12aに挿通されている。したがって、操作レバー2を任意方向へ揺動操作すると、その揺動方向に応じて第1および第2の駆動体11,12がそれぞれ軸受部(軸部11a,12a)を支点に回転する。
As shown in FIGS. 2 to 5, this haptic input device includes a
第1の駆動体11の一側面には扇形の第1の伝達板14がネジ止めされており、この第1の伝達板14の先端には該駆動体11の軸受部(軸部11a)を中心として円弧状に延びるギヤ部14aが刻設されている。第1の伝達板14はメインフレーム3の起立壁3aに固定された独立スペーサ8と共用ストッパ6との間を該起立壁3aの内側面に沿って回転し、第1の伝達板14の回転方向の端面が共用ストッパ6または独立スペーサ8に当接した時点で第1の駆動体11の回転は停止する。また、第1の駆動体11の他側面には検出板15がネジ止めされており、この検出板15の下端に形成された遮蔽部は第1の伝達板14と逆方向へ突出している。同様に、第2の駆動体12の一側面には扇形の第2の伝達板16がネジ止めされており、この第2の伝達板16の先端には該駆動体12の軸受部(軸部12a)を中心として円弧状に延びるギヤ部16aが刻設されている。第2の伝達板16はメインフレーム3の起立壁3bに固定された独立スペーサ8と共用ストッパ6との間を該起立壁3bの内側面に沿って回転し、第2の伝達板16の回転方向の端面が共用ストッパ6または独立スペーサ8に当接した時点で第2の駆動体16の回転は停止する。また、第2の駆動体12の他側面には検出板17がネジ止めされており、この検出板17の下端に形成された遮蔽部は第2の伝達板16と逆方向へ突出している。
A fan-shaped
支持体の構成部材である前記下フレーム5には第1および第2のモータ18,19が搭載されており、これらモータ18,19は互いの回転軸が直交するように配置されている。第1のモータ18の回転軸には歯車20が固着されており、この歯車20はメインフレーム3の起立壁3aの内側で第1の駆動体11に一体化された第1の伝達板14のギヤ部14aに噛合している。第1のモータ18から見てこれら歯車20とギヤ部14aは減速ギヤ列を構成しており、第1のモータ18の回転駆動力はこの減速ギヤ列で減速されて第1の伝達板14から第1の駆動体11に伝達される。同様に、第2のモータ19の回転軸には歯車21が固着されており、この歯車21はメインフレーム3の起立壁3bの内側で第2の駆動体12に一体化された第2の伝達板16のギヤ部16aに噛合している。これら歯車21とギヤ部16aは第2のモータ19から見て減速ギヤ列を構成しており、第2のモータ19の回転はこの減速ギヤ列で減速されて第2の伝達板16から第2の駆動体12に伝達される。
First and
第1のモータ18の回転軸に固着された歯車20はメインフレーム3の起立壁3aを貫通して外方へ突出しており、この歯車20の先端には第1のコード板22が圧入・固定されている。前述した第1の伝達板14と歯車20は第1の駆動体11から見て増速ギヤ列を構成しており、第1の駆動体11の回転はこの増速ギヤ列で増速されて第1のコード板22に伝達される。同様に、第2のモータ19の回転軸に固着された歯車21はメインフレーム3の起立壁3bを貫通して外方へ突出しており、この歯車21の先端には第2のコード板23が圧入・固定されている。そして、前述した第2の伝達板16と歯車21は第2の駆動体12から見て増速ギヤ列を構成しており、第2の駆動体12の回転はこの増速ギヤ列で増速されて第2のコード板23に伝達される。
The
メインフレーム3の下端には回路基板24が取り付けられており、この回路基板24上には第1および第2のフォトインタラプタ25,26が実装されている。この第1のフォトインタラプタ25と第1のコード板22によって第1の光学式ロータリエンコーダが構成され、第2のフォトインタラプタ26と第2のコード板23によって第2の光学式ロータリエンコーダが構成されている。両フォトインタラプタ25,26にはそれぞれ図示せぬLED(発光素子)とフォトトランジスタ(受光素子)が備えられており、これらLEDとフォトトランジスタは凹部25a,26aを介して対向している。第1および第2のコード板22,23の外周部には多数のスリットが形成されており、これらコード板22,23はそれぞれ対応する第1および第2のフォトインタラプタ25,26の凹部25a,26a内を回転するようになっている。
A
また、回路基板24上には第1および第2のフォトインタラプタ25,26とは別に一対のフォトインタラプタ27,28が実装されており、一方のフォトインタラプタ27の凹部内を第1の駆動体11に固着された検出板15の遮蔽部が通過し、他方のフォトインタラプタ28の凹部内を第2の駆動体12に固着された検出板17の遮蔽部が通過するようになっている。したがって、両検出板15,17の遮蔽部がフォトインタラプタ27,28の凹部内に位置しているとき、LEDの光が検出板15,17の遮蔽部で遮断されてフォトインタラプタ27,28からオフ信号が出力され、遮蔽部が凹部から外れた位置にあるとき、LEDの光がフォトトランジスタで受光されてフォトインタラプタ27,28からオン信号が出力される。
In addition to the first and second photointerrupters 25 and 26, a pair of
前述した各フォトインタラプタ25,26,27,28から出力された検知信号は図示せぬ制御部に取り込まれ、この制御部はフォトインタラプタ27,28の検知信号に基づいて第1および第2の駆動体11,12の絶対位置を演算すると共に、この絶対位置を基準にして第1および第2のフォトインタラプタ25,26の検知信号から第1および第2の駆動体11,12の回転方向と回転量、すなわち操作レバー2の揺動方向と揺動量(揺動角度)を演算する。また、前記制御部はメモリに記憶されたデータやプログラムに基づいて制御信号を決定し、この制御信号を第1および第2のモータ18,19に出力する。この制御信号は操作レバー2に付与される操作フィーリングに対応する信号であり、信号の種類としては振動の発生や作動力(抵抗力または推力)の変更等がある。なお、制御部の回路構成部品は回路基板24の裏面や図示せぬ他の回路基板に実装されている。
The detection signals output from the
次に、このように構成された力覚付与型入力装置の動作を説明する。 Next, the operation of the force sense input device configured as described above will be described.
まず、力覚付与型入力装置のシステムを起動(電源オン)させると、前記制御部はフォトインタラプタ27,28の検知信号を取り込んで第1および第2のモータ18,19に制御信号を出力し、第1および第2のモータ18,19は第1および第2の駆動体11,12を回転駆動して操作レバー2を中立位置に自動復帰させる。この場合、第1および第2のモータ18,19はフォトインタラプタ27,28の出力がオフからオンに切り替わるように第1および第2の駆動体11,12を回転駆動すればよく、操作レバー2は両フォトインタラプタ27,28の出力が共にオフからオンに切り替わった時点で中立位置となり、制御部は当該位置を操作レバー2の基準位置(絶対位置)として記憶する。
First, when the system of the haptic input device is activated (powered on), the control unit takes in the detection signals of the
このように操作レバー2を中立位置に自動復帰させた状態で、操作者が外装ケース1の透孔1aから突出している操作レバー2を任意方向へ揺動操作すると、操作レバー2の揺動方向に応じて第1および第2の駆動体11,12がそれぞれの軸受部(軸部11a,12a)を中心に回転する。例えば、操作レバー2を図5のX−X方向へ揺動操作すると第1の駆動体11のみが同方向へ回転し、操作レバー2をY−Y方向へ揺動操作すると第2の駆動体12のみが同方向へ回転し、操作レバー2をX−Y方向(X方向とY方向の間)へ揺動操作すると第1および第2の駆動体11,12が共に回転する。そして、第1の駆動体11の回転が第1の伝達板14のギヤ部14aと歯車20で増速されて第1のコード板22に伝達され、第2の駆動体12の回転が第2の伝達板16のギヤ部16aと歯車21で増速されて第2のコード板23に伝達されるため、第1および第2の光学式ロータリエンコーダの各フォトインタラプタ28,26から連続的なオン/オフ信号が検知信号として制御部に入力される。
When the operator swings the
制御部は第1および第2のフォトインタラプタ25,26の検知信号から求められる相対位置と前述したフォトインタラプタ27,28の検知信号から求められる絶対位置とに基づいて、第1および第2の駆動体11,12の回転方向と回転量を演算すると共に、第1および第2のモータ18,19に所定の制御信号を出力する。一例を挙げると、操作レバー2が所定方向に所定量だけ揺動操作されたとき、第1および第2のモータ18,19の回転を歯車20,11と第1および第2の伝達板14,6のギヤ部14a,16aで減速させて第1および第2の駆動体11,12に伝達することにより、これら駆動体11,12を介して操作レバー2にその揺動方向に抵抗する作動力が付与されると、この作動力が操作レバー2を手動操作する操作者にクリック感として認識される。
Based on the relative position obtained from the detection signals of the first and
上記した操作レバー2の揺動操作において、該操作レバー2の中立位置からの揺動角度(揺動操作量)は、第1および第2の伝達板14,16が共用ストッパ6または独立スペーサ8に当接することによって規定される。これを図6〜図8に基づいて説明すると、図6に示すように、操作レバー2が中立位置にあるとき、第1のモータ18の回転軸に固着された歯車20は第1の伝達板14のギヤ部14aのほぼ中央に噛合しており、第1の伝達板14はメインフレーム3の起立壁3aに固定された独立スペーサ8と共用ストッパ6に対していずれも離反している。同様に、第2のモータ19の回転軸に固着された歯車21は第2の伝達板16のギヤ部16aのほぼ中央に噛合しており、第2の伝達板16はメインフレーム3の起立壁3bに固定された独立スペーサ8と共用ストッパ6に対していずれも離反している。
In the swinging operation of the operating
かかる中立位置から操作レバー2を例えばを図6の矢印X1方向(図5のX方向左側)へ揺動操作すると、第1の駆動体11と第1の伝達板14が軸部11aを中心に同図の反時計方向へ一体的に回転し、図7に示すように、一方の起立壁3aの内側面に沿って回転する第1の伝達板14がその回転方向に対峙する独立ストッパ8に当接した時点で、第1の駆動体11の回転動作が停止して操作レバー2のX1方向への揺動角度が規定される。この間、第1の駆動体11の回転が第1の伝達板14のギヤ部14aと歯車20で増速されて第1のコード板22に伝達されるが、同時に第1のモータ18の回転軸にも増速されて伝達されるため、操作レバー2の揺動角度が規定されたときに、第1のモータ18に蓄えられた慣性エネルギーが第1の伝達板14を回転しようとする力としてギヤ部14aに作用し、この回転力が第1の伝達板14に当接する独立ストッパ8によって受け止められる。これとは逆に中立位置から操作レバー2を図6の矢印X2方向(図5のX方向右側)へ揺動操作すると、第1の駆動体11と第1の伝達板14が軸部11aを中心に図の反時計方向へ一体的に回転し、図8に示すように、第1の伝達板14がその回転方向に対峙する共用ストッパ6に当接した時点で、第1の駆動体11の回転動作が停止して操作レバー2のX2方向への揺動角度が規定される。この場合も、操作レバー2の揺動角度が規定されたときに、第1のモータ18に蓄えられた慣性エネルギーが第1の伝達板14を回転しようとする力としてギヤ部14aに作用するが、この回転力は第1の伝達板14に当接する共用ストッパ6によって受け止められる。このように、操作レバー2の揺動角度を規定する一対のストッパ(共用ストッパ6と独立スペーサ8)と第1のモータ18の慣性エネルギーを受けるギヤ部14aとがいずれも第1の伝達板14の同一回転平面内に設置されているため、第1の駆動体11と第1の伝達板14の軸受部である軸部11aに掛かる第1のモータ18からの負荷が低減され、第1の駆動体11のねじれを防止できると共に、該第1の駆動体11の軸受部(軸部11a)の寿命を長くすることができる。
When the
図示せぬが操作レバー2を図5のY−Y方向へ揺動操作した場合も同様であって、操作レバー2の揺動操作に伴って第2の駆動体12と第2の伝達板16が軸部12aを中心に同方向へ一体的に回転し、他方の起立壁3bの内側面に沿って回転する第2の伝達板16がその回転方向に対峙する共用ストッパ6または独立ストッパ8に当接した時点で、第2の駆動体12の回転動作が停止して操作レバー2のY−Y方向への揺動角度が規定される。この場合も、操作レバー2の揺動角度が規定されたときに、第2のモータ19に蓄えられた慣性エネルギーが第2の伝達板16を回転しようとする力としてギヤ部16aに作用するが、この回転力が第2の伝達板14に当接する共用ストッパ6または独立ストッパ8によって受け止められるため、第2の駆動体12と第2の伝達板16の軸受部である軸部12aに掛かる第2のモータ19からの負荷が低減され、第2の駆動体12のねじれを防止できると共に、該第2の駆動体12の軸受部(軸部12a)の寿命を長くすることができる。
Although not shown, the same applies when the operating
なお、上記実施形態例では、第1および第2の駆動体11,12にそれぞれ第1および第2の伝達板14,16をネジ止めにて一体化した場合について説明したが、アルミダイカスト等によって第1の駆動体11と第1の伝達板14および第2の駆動体12と第2の伝達板16を予め一体化しておいても良い。
In the above-described embodiment, the case where the first and
また、上記実施形態例では、1つの共用ストッパ6によって第1および第2の伝達板14,16の一方向側の回転角度を規定するようにしたが、この共用ストッパ6の代わりに2つの独立ストッパを用いることも可能であり、この場合は、合計で4つの独立ストッパを用いて第1および第2の伝達板14,16の両方向側の回転角度が規定される。
In the above-described embodiment, the rotation angle on one direction side of the first and
2 操作レバー
3 メインフレーム
3a,3b 起立壁
4 サブフレーム
4a,4b 支持壁
5 下フレーム
6 共用ストッパ
8 独立スペーサ
11 第1の駆動体
12 第2の駆動体
11a,12a 軸部
14 第1の伝達板
16 第2の伝達板
14a,16a ギヤ部
18 第1のモータ
19 第2のモータ
20,21 歯車
2
Claims (3)
前記伝達板の回転平面内に該伝達板を介して対向するストッパを設け、前記操作レバーを任意方向へ揺動操作したときに前記伝達板が前記ストッパに当接することにより、該操作レバーの揺動角度が規定されるように構成したことを特徴とする力覚付与型入力装置。 An operation lever that is manually swung by an operator, a drive body that rotates in conjunction with the rocking operation of the operation lever, a support body that rotatably supports the drive body with a bearing portion as a fulcrum, and the drive A transmission plate having a gear portion integrated with the body and extending in an arc shape around the bearing portion on the tip side, and a motor for applying an external force to the operation lever via a gear meshing with the gear portion,
A stopper is provided in the plane of rotation of the transmission plate through the transmission plate. When the operation lever is swung in an arbitrary direction, the transmission plate abuts against the stopper, thereby swinging the operation lever. A force sense input device characterized in that a moving angle is defined.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006007505A JP2007188414A (en) | 2006-01-16 | 2006-01-16 | Haptic force feedback input device |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102043421A (en) * | 2009-10-16 | 2011-05-04 | 阿尔卑斯电气株式会社 | Variable operation sensation input device |
CN104467272B (en) * | 2014-11-19 | 2017-03-15 | 元一科技(北京)有限公司 | A kind of electric angle pendular motion device |
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2006
- 2006-01-16 JP JP2006007505A patent/JP2007188414A/en not_active Withdrawn
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