JP2008135078A - Joy stick device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば油圧ショベル及びクレーン等の建設機械を操作する場合の操作装置として用いられるジョイスティック装置に関する。 The present invention relates to a joystick device used as an operation device when operating a construction machine such as a hydraulic excavator and a crane.
油圧ショベル及びクレーン等の建設機械が備える各種のアクチュエータ(油圧シリンダ、モータ等)の動作を制御するために、ジョイスティック装置が従来から広く利用されている。 In order to control the operation of various actuators (hydraulic cylinders, motors, etc.) provided in construction machines such as hydraulic excavators and cranes, joystick devices have been widely used.
図8は油圧ショベルの側面図であり、図9はその油圧ショベルの操作室の側面図である。図8に示すとおり、油圧ショベルはバケット102、アーム103及びブーム104等を備えている。油圧ショベルの操作者は、操作室の適宜の位置に備えられたジョイスティック装置201の操作レバー202を前後左右に傾動することによってアクチュエータの作動の制御を行う。これにより、例えばバケット102の掘削/ダンプ、アーム103及びブーム104の上げ/下げ、並びに本体の旋回の左/右回転等の操作を行うことができる。
FIG. 8 is a side view of the excavator, and FIG. 9 is a side view of the operation chamber of the excavator. As shown in FIG. 8, the excavator includes a
また、ジョイスティック装置201のグリップ部表面には、一又は複数の操作ボタン203が設けられている。操作者は、この操作ボタン203を押下することによって、ジョイスティック装置201に内蔵されたスイッチのオン/オフ操作を行うことができる。これにより、例えばバケット102のアタッチメント(例えば、圧砕機及びグラップル等)用のアクチュエータである油圧シリンダの伸縮、モータの左右回転等を制御することができる。
Further, one or a plurality of
かかる操作ボタン203は、通常2個を1組として設けられており、これら2個の操作ボタン203の夫々に対して1個の前記スイッチが対応している。そして、それぞれの操作ボタン203に係るスイッチのオン/オフ操作を交互に行うことにより、油圧シリンダの伸/縮又はモータの左/右回転の切り替えを行う。
ところで、従来のジョイスティック装置201は、前述した操作レバー202が傾動された場合、操作レバー202の操作量に比例した油圧信号又は電気信号を出力する機能を有している。そのため、油圧シリンダの伸縮、モータの回転等を操作レバー202を傾動する角度と比例する速度で制御することができる等、高い操作性を得ることができる。その結果、例えばバケット102の位置決め等の微妙な操作を容易に行うことが可能となる。
Meanwhile, the
一方、前述したようなアタッチメントの操作の場合、操作ボタン203の押下によるスイッチのオン/オフ操作によって行われるため、これらのアタッチメント用のアクチュエータである油圧シリンダの伸縮又はモータの回転は一定の速度でしか制御することができなかった。そのため、これらのアタッチメントの場合は、位置決め等の微妙な操作をすることが困難であるという問題があった。
On the other hand, since the attachment operation as described above is performed by turning on / off the switch by pressing the
また、従来のジョイスティック装置201では、2個の操作ボタン203の配置とアタッチメントを変位させる方向とが対応していないために、操作性が良くない場合があった。すなわち、例えば2個の操作ボタン203が上下一列に配されている場合において、これらの操作ボタン203を用いて左右方向に回転するようなアタッチメントを操作するときは、2個の操作ボタン203の配置(上下方向)とアタッチメントを変位させる方向(左右方向)とが対応していないために、特に操作に不慣れな操作者にとっては操作する都度その差異を意識しなければならない等の問題があった。
Further, in the
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作対象を変位させる方向に応じて操作手段の配置を変えることによって、従来に比して操作性を向上させることができるジョイスティック装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a situation, The objective can improve operativity compared with the past by changing arrangement | positioning of an operation means according to the direction which displaces an operation target. It is to provide a joystick device.
前述した課題を解決するために、本発明に係るジョイスティック装置は、揺動可能に軸視され、かつ把持可能に形成された中空体の操作レバーと、前記操作レバーの先端部に設けられ、所定方向に移動可能に支持された操作手段と、前記操作手段の移動量に比例した電圧を出力する電圧出力手段と、前記電圧出力手段から出力された電圧を増幅する増幅回路とを備え、前記増幅回路は、前記操作レバーの内部に設けられている。 In order to solve the above-described problems, a joystick device according to the present invention is provided with a hollow body operating lever that is pivotally viewed and configured to be gripped, and a distal end portion of the operating lever. Operating means supported movably in a direction, voltage output means for outputting a voltage proportional to the amount of movement of the operating means, and an amplifier circuit for amplifying the voltage output from the voltage output means, the amplification The circuit is provided inside the operation lever.
本発明によれば、操作レバーの先端部に設けた操作手段を操作して移動させることによって、その操作手段の移動量に比例した電圧を出力することが可能になる。そのため、操作手段を操作することによって、例えば建設機械が備えるアクチュエータの比例制御等を行うことができる。よって、例えば油圧ショベルが備えるバケットのアタッチメント用のアクチュエータの比例制御等が可能になり、従来に比して操作性を向上させることができる。また増幅回路が操作レバーの内部に設けられることで、操作レバーの外部に設けられる場合に比し、取り扱いが容易になる。 According to the present invention, it is possible to output a voltage proportional to the amount of movement of the operating means by operating and moving the operating means provided at the tip of the operating lever. Therefore, by operating the operation means, for example, proportional control of an actuator provided in the construction machine can be performed. Therefore, for example, proportional control of an actuator for attaching a bucket included in a hydraulic excavator is possible, and operability can be improved as compared with the conventional case. Further, since the amplification circuit is provided inside the operation lever, handling is easier than in the case where the amplification circuit is provided outside the operation lever.
また、上記発明において、前記電圧出力手段によって出力される電圧を調整する調整回路を更に備え、前記調整回路は、前記操作レバーの内部に設けられていることも可能である。このように調整回路が前記操作レバーの内部に設けられていることにより、操作レバーの外部に設けられる場合に比し、取り扱いが容易になる。 In the above invention, an adjustment circuit for adjusting a voltage output by the voltage output means may further be provided, and the adjustment circuit may be provided inside the operation lever. Since the adjustment circuit is provided inside the operation lever in this way, handling is easier than in the case where the adjustment circuit is provided outside the operation lever.
本発明のジョイスティック装置は、操作対象を変位させる方向に応じて操作手段の配置を変えることによって、従来に比して操作性を向上させることができる。 The joystick device of the present invention can improve the operability as compared with the prior art by changing the arrangement of the operation means in accordance with the direction in which the operation target is displaced.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明のジョイスティック装置は、例えば油圧ショベル及びクレーン等の建設機械の操作装置として用いられるものである。このジョイスティック装置は、建設機械の操作室内に備えられており、操作者が操作席に着席したときに操作者と対面するように配設されている。なお、本発明のジョイスティック装置は、建設機械の操作装置以外にも、例えばコンピュータゲーム機等の操作装置として用いることも可能である。 The joystick device of the present invention is used as an operation device for construction machines such as a hydraulic excavator and a crane. This joystick device is provided in the operation room of the construction machine, and is arranged to face the operator when the operator is seated in the operation seat. Note that the joystick device of the present invention can be used as an operating device for a computer game machine, for example, in addition to the operating device for a construction machine.
図1は、本発明のジョイスティック装置の構成を示す斜視図であり、図2はそのケーシングの一部を破断して示す正面図である。図1及び図2に示すとおり、ジョイスティック装置1は、基台(図示せず)にその基端1aが枢支された操作レバー2を備えている。操作レバー2は中空体であり、左右に2分割されるケーシング2a,2bにより構成されている。ケーシング2aの適宜の箇所には左右方向に貫通するネジ孔14が形成されてている。また、ケーシング2bには、前記ネジ孔と対応する位置に雌ネジが形成されている。そして、図2の破断部分が示すように、ケーシング2aに形成されたネジ孔14を介し、ケーシング2bに形成された雌ネジに雄ネジ15を螺合することによりケーシング2aと2bとが締結される。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a joystick device of the present invention, and FIG. 2 is a front view showing a part of a casing thereof being broken. As shown in FIGS. 1 and 2, the joystick device 1 includes an
操作者は、右手(又は左手)の親指が操作レバー2の先端部の正面側に、またその手の他の指が操作レバー2の中央部の背面側に夫々位置するように操作レバー2を把持する。このように操作者の手の親指が位置する操作レバー2の先端部の正面側には、正方形状の開口部18が形成されており、該開口部18には操作パネル3が嵌合されている。操作パネル3には、該操作パネル3上を一方向にスライド可能に略長方形状をなしたスライドスイッチ3aが支持されている。操作者は、操作レバー2を把持している手の親指でスライドスイッチ3aの長手方向にスライドさせることによりスライドスイッチ3aを操作する。なお、図1及び図2ではスライドスイッチ3aは上下方向にスライド可能となっているが、後述するように、上下方向以外の方向にスライド可能とすることもできる。また、操作パネル3には、該操作パネル3に対して進退自在に2個の円形状の操作ボタン3b,3bが支持されている。操作者は、同じく親指等で押下することにより操作ボタン3b,3bを操作する。
The operator moves the
一方、操作レバー2の中央部の背面側、すなわち操作パネル3が嵌合されている側とは反対側には、操作レバー2に対して進退自在に操作ボタン4が支持されている。操作者は、操作レバー2を把持している手の人指し指等で押下することにより操作ボタン4を操作する。
On the other hand, on the back side of the central portion of the
図3は、図2に示すIII−III線における断面図である。図3に示すとおり、スライドスイッチ3aはIII−III線断面視で略T字状をなしており、操作者のスライド操作によって、そのフランジ部3afの底面は操作パネル3の表面上をスライドスイッチ3aの長手方向に摺動する。フランジ部3afは、中央部から両端にかけて所定の角度下方へ傾斜しており、操作パネル3の表面はこの傾斜に沿って内部に窪んだ形状をなしている。
3 is a cross-sectional view taken along line III-III shown in FIG. As shown in FIG. 3, the
スライドスイッチ3aのウェッブ部3awを貫通するように穿設された孔には小ネジ5が挿通されている。このピン5の上部はウェッブ部3aw内に固設されており、その下端は操作パネル3の下部に軸支された(図4参照)軸16の上面に接続されている。これにより、操作者によってスライドスイッチ3aが長手方向にスライド操作された場合、スライドスイッチ3aのウェッブ部3awは軸16を支点として、その長手方向と同一の方向に揺動することになる。
A
また、スライドスイッチ3aのウェッブ部3awには、上方向及び下方向からピストン部材7,7が当接されている。ピストン部材7,7は、操作パネル3を下方から覆うフレーム17に取り付けられたスプリング8,8により、ウェッブ部3awに向けて付勢されている。これにより、操作者のスライド操作によってスライドスイッチ3aが原位置である中立位置から移動した場合であって、その操作が解除されたとき、スライドスイッチ3aはピストン部材7,7によって上下両方向から押圧されて中立位置に復帰する。
Piston
操作パネル3の内部には、非接触式のポテンショメータ6が設けられている。このポテンショメータ6は、軸16の下面に埋設された磁石6aと、直列に接続された一対の磁気抵抗素子からなる磁気センサ6bとから構成される。この磁気センサ6bは、軸16と所定距離離されてフレーム17の適宜の位置に取り付けられている。操作者によってスライドスイッチ3aがスライド操作された場合、スライドスイッチ3aのウェッブ部3awが揺動し、その揺動に伴って軸16が回動して磁石6aが変位する。そして、その磁石6aの変位に応じて磁界の強度が変化し、その結果磁気センサ6bを構成する磁気抵抗素子の抵抗値が変化する。磁気センサ6bの一端に電圧を印加して他端を接地すると、一対の磁気抵抗素子の接続点から磁石6aの変位に比例した電圧が出力される。これにより、スライドスイッチ3aの移動量に比例した電圧を出力することができる。
A
このように、軸16に磁石6aを取り付ける構成とすることによって、コンパクトなポテンショメータ6を実現することができる。したがって、ポテンショメータ6を操作レバー2の内部に設けたとしても、ジョイスティック装置1の大きさが従来の場合に比して特段大きくなるようなことはない。
Thus, the
また、かかるポテンショメータ6は非接触式であるため、接触式の場合に比して耐久性に優れており、しかもノイズに強いという利点をも有している。
Further, since the
なお、本実施の形態では磁気センサ6bは一対の磁気抵抗素子により構成されているが、この磁気抵抗素子の代わりに、例えばホール素子等を用いてもよい。また、磁気センサではなく、PSD(Position Sensitive Light Detector:半導体位置検出素子)を用いるような構成であってもよい。このようにPSDを用いる場合も、非接触で軸16の回動角度を検出し、これに応じた電圧を出力することが可能である。
In the present embodiment, the
また、操作レバー2内の中央部には、コントローラ9が取り付けられている。コントローラ9は、後述するようにして、ポテンショメータ6から出力される電圧の増幅及び調整等を行う。
A controller 9 is attached to the center of the
図4は図2に示すIV−IV線における断面図であり、図5は同じくV−V線における断面図である。図4及び図5に示すように、操作パネル3にはスイッチ12,12及びスイッチ13が固着されている。スイッチ12,12は、前述した操作ボタン3b,3bが押下された場合に作動部12a,12aが作動し、オン/オフされるように夫々配設されている。一方、スイッチ13は前述した操作ボタン4が押下された場合に作動部13aが作動し、オン/オフされるように配設されている。さらに、かかる作動部13aは、後述するようにして操作パネル3が回転された場合の回転中心線(図5に示す一点鎖線)上に配されている。そのため、操作パネル3が回転された場合であっても、作動部13aの位置は変わらないことになる。
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV shown in FIG. 2, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV. As shown in FIGS. 4 and 5, switches 12, 12 and a
図6は、前述したコントローラ9の構成を示すブロック図である。図6に示すように、コントローラ9は増幅回路9a及びトリマ9bにより構成される。増幅回路9aは、ポテンショメータ6から出力される電圧を増幅し、トリマ9bは増幅回路9aによって増幅された電圧のバイアス調整及びゲイン調整を実行する。このように増幅回路9aを備えることにより、磁気センサ6bからの出力が微小な場合であっても、実用的な大きさに増幅することができる。また、トリマ9bを備えることにより、例えばスライドスイッチ3aが中立位置にあるときに電源から供給される電圧の半分の電圧を出力するような調整等を容易に行うことができる。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the controller 9 described above. As shown in FIG. 6, the controller 9 includes an amplifier circuit 9a and a
これらの増幅回路9a及びトリマ9bから構成されるコントローラ9は、前述したように操作レバー2の内部に設けられている。したがって、このような増幅回路及びトリマを操作レバーの外部に設けるような場合に比し、取り扱いが容易となる。
The controller 9 including the amplifier circuit 9a and the
図7は、スライドスイッチ3aの移動方向及び操作ボタン3b,3bの配置が変更可能であることを説明するための図3に示すVII−VII線矢視図である。図7に示すように、正方形状の操作パネル3の各辺には、凸部10が外方へ向けて夫々設けられている。また、ケーシング2a,2bには、これらの凸部10と係合可能な形状をなした凹部11が夫々設けられている。そして、これらの凸部10と凹部11とが互いに係合するようにケーシング2a,2bを前述したとおりに締結することによって、操作レバー2に操作パネル3が取り付けられる。
FIG. 7 is a view taken along the line VII-VII shown in FIG. 3 for explaining that the moving direction of the
スライドスイッチ3aの移動方向及び操作ボタン3b,3bの配置の変更は次のようにして行うことができる。まずケーシング2aと2bとを分離し、凸部10と凹部11との係合状態を解除する。そして、操作パネル3を90°又は180°回転させた後に再度凸部10と凹部11とを係合させ、ケーシング2a,2bを締結することによって操作パネル3を固定する。操作パネル3と共にスライドスイッチ3aも回転するため、スライドスイッチ3aの移動方向及び操作ボタン3b,3bの配置が変わることになる。
The movement direction of the
図7(a)に示す場合、上下方向にスライド可能なスライドスイッチ3aがジョイスティック装置1の正面に向かって右側に、上下一列に配された操作ボタン3b,3bが同じく左側に夫々位置している。ここで矢符方向に操作パネル3を90°回転させて固定することによって、図7(b)に示すように、スライドスイッチ3aは左右方向にスライド可能となり、操作ボタン3b,3bは左右一列に配されることになる。
In the case shown in FIG. 7A, the
また、同様にして矢符方向に操作パネル3を90°回転させて固定することによって、図7(c)又は(d)に示すような状態で操作パネル3を取り付けることも可能である。すなわち、操作者の好みによって4種類の異なる状態で操作パネル3を操作レバー2に取り付けることができる。
Similarly, the
これにより、例えばグラップル等を左右に回転させるために用いられるアクチュエータであるモータの回転の制御を、スライドスイッチ3a(操作ボタン3b,3b)を用いて行う場合、スライドスイッチ3aが左右方向にスライド可能となるように(操作ボタン3b,3bが左右一列に配されるように)操作パネル3を回転させて固定する(図7(b),(d))。一方、例えば圧砕機等を上下方向に移動させるために用いられるアクチュエータである油圧シリンダの伸縮の制御を、スライドスイッチ3a(操作ボタン3b,3b)を用いて行う場合は、スライドスイッチ3aが上下方向にスライド可能となるように(操作ボタン3b,3bが上下一列に配されるように)操作パネル3を回転させて固定する(図7(a),(c))。その結果、操作対象であるグラップル又は圧砕機等を変位させる方向とスライドスイッチ3aの移動方向(操作ボタン3b,3bの配置)とが対応付けられる。よって直感的に分かり易い操作が可能となり、操作性を著しく向上させることができる。
Thereby, for example, when controlling the rotation of the motor, which is an actuator used to rotate the grapple or the like, using the
なお、本実施の形態では操作パネル3は90°毎に回転させて固定することができるが、操作パネル3の形状並びに凸部10及び凹部11の数を変更することによって、90°とは異なる角度回転させて固定することができることは勿論である。例えば、操作パネル3を円形状とし、凸部10及び凹部11の数を可及的に多くすることによって、操作パネル3を任意の角度回転させて固定するような構成とすることも可能である。
In the present embodiment, the
また、前述したように、スイッチ13の作動部13aは、操作パネル3が回転するときの回転中心線上に配されている。したがって、操作パネル3が図7(a)乃至(d)に示す何れの状態においても、作動部13aの位置は変化しない。したがって、操作パネル3を回転させた場合であっても、操作ボタン4の位置を変更することなく操作ボタン4を活用することができる。
Further, as described above, the operating
1 ジョイスティック装置
1a 基端
2 操作レバー
2a,2b ケーシング
3 操作パネル
3a スライドスイッチ
3b 操作ボタン
4 操作ボタン
6 ポテンショメータ
6a 磁石
6b 磁気センサ
7 ピストン部材
8 スプリング
9 コントローラ
9a 増幅回路
9b トリマ
10 凸部
11 凹部
13 スイッチ
13a 作動部
16 軸
17 フレーム
18 開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記操作レバーの先端部に設けられ、所定方向に移動可能に支持された操作手段と、
前記操作手段の移動量に比例した電圧を出力する電圧出力手段と、
前記電圧出力手段から出力された電圧を増幅する増幅回路とを備え、
前記増幅回路は、前記操作レバーの内部に設けられていることを特徴とするジョイスティック装置。 A hollow body operating lever that is swingably supported and formed to be gripped by an operator;
Operating means provided at the tip of the operating lever and supported so as to be movable in a predetermined direction;
Voltage output means for outputting a voltage proportional to the amount of movement of the operating means;
An amplification circuit for amplifying the voltage output from the voltage output means,
The joystick device, wherein the amplification circuit is provided inside the operation lever.
前記調整回路は、前記操作レバーの内部に設けられてい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装置。 An adjustment circuit for adjusting the voltage output by the voltage output means;
The joystick device according to claim 1, wherein the adjustment circuit is provided inside the operation lever.
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