JP3693434B2 - ジョイスティック装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一本の操作レバーの複合操作（前後左右の傾動操作及びレバー頭部の回転操作）により作業装置の作動制御を行うためのジョイスティック（復号操作レバー）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
作業装置として、例えばブームを備えた高所作業車では、操作装置を構成する複数の操作レバーを動かして操作信号を発生させ、この操作信号に基づいてブームを旋回、起伏、伸縮作動させる制御を行う。これにより、ブーム先端のバケットを所望の高所に移動して作業を行うことができる。これに対し、操作レバー数を減らして操作装置の構成を簡略化し、かつレバー操作を片手でも行えるように（すなわち、簡単に操作できるように）するために、操作装置の操作を操作装置の基部に前後左右に揺動自在に設けられた一本の操作レバーの操作により行えるようにしたものとしてジョイスティック装置（複合操作レバー装置）がある。この種のジョイスティック装置では、例えばレバーを前後左右に傾動させてブームの起伏及び伸縮制御を行うことができ、つまみを回転させてブームの旋回制御を行うことができる。
【０００３】
このつまみの回転操作によるブームの旋回制御は、つまみを回転させることによりポテンショメータを作動させ、このポテンショメータからの作動信号により旋回モータを作動させることにより行われている。このつまみは操作性を考慮してレバー頭部に設けられる。このため、つまみをレバーシャフトに一体とし、レバーシャフトによりつまみの回転を装置下部のポテンショメータに伝達する構成が用いられている。このレバーシャフトには装置の外側からネジを用いて回り止めがなされており、これにより非操作時には、つまみが中立位置とされて旋回モータの作動が規制される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この回り止めにはネジが用いられるため、このネジが装置外部に露出してしまうという問題がある。高所作業車が配電工事用に用いられる場合などでは、バケット部での操作装置は可能な限り絶縁されていることが好ましく、ネジなどの金属物は装置外部に露出していないことが望ましい。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、外部に金属部が露出することのないジョイスティック装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のジョイスティック装置は、基部部材と、
この基部部材に枢支されて上方に突出し、シャフト軸を中心とする回転が規制されたレバーシャフトとを有する。このレバーシャフトの上端部には、非導電性部材からなるグリップ部が設けられる。このグリップ部は、レバーシャフト上端部を包囲してこのレバーシャフトに一体結合されており、下方には開放した空間が形成されている。
【０００７】
このグリップ部の下側には、レバーシャフトを包囲してつまみ部が設けられる。このつまみ部は、レバーシャフトに対して相対回転可能となっており、装置外部に露出する部分は非導電性部材となっている。このつまみ部は、つまみ部材と、下側部材と、最下部部材とを有している。詳細には、つまみ部材は、レバーシャフトに対して相対回転自在にレバーシャフトを包囲し、上端部がグリップの下方に開放した空間内に配置され、下方に開放した空間を形成する非導電性部材である。また、下側部材は、つまみ部材の下方に開放した空間内に配置され、上方に開放した空間を形成してレバーシャフトに結合される非導電性部材である。さらに、最下部部材は、上端部が下側部材の下端部との間に所望の隙間を有してネジ結合されており、レバーシャフトに対して回転規制されている。また、このジョイスティック装置には作動信号出力手段が設けられており、この作動信号出力手段は、つまみ部材の下方に開放した空間と下側部材の上方に開放された空間とで形成された空間内に設けられ、下側部材に対するつまみ部材の相対回転に応じて作動信号が出力され、作業装置の作動制御が行われる。
【０００８】
さらに、本発明のジョイスティック装置は、グリップ部の下方に開放した空間とつまみ部材の上端部とで形成される空間内に中立復帰手段が設けられ、未操作時においてつまみ部材は、回転の中立位置へ復帰されるようになっている。また、本ジョイスティック装置は、非導電性部材からなり、上端部を下側部材と最下部部材とをネジ結合するときに両部材の間に形成された前記隙間に介挿され、最下部部材から基部部材までの間で最下部部材およびレバーシャフトを包囲するブーツとを備えている。以上のような構成によれば、つまみ部を回転の中立位置へ復帰するための中立復帰手段は、グリップ部の下方に開放した空間内に設けられ、この復帰手段を設けるためにネジなどが装置外部に露出することがない。そして、基部部材より上側において、装置外部に露出するのは上から順にグリップ部、つまみ部、ブーツとなり、何れも非導電性部材であるため、装置内外の電気的な絶縁が維持される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施の形態について図を参照して説明する。まず、本発明に係るジョイスティック装置を備えた高所作業車について図７を用いて説明する。この高所作業車では、車体１上に旋回台２が設けられ、この旋回台２にはブーム３が起伏シリンダ４により起伏自在に枢支されており、旋回台２はブーム３を枢支したまま旋回モータ５により車体１に対して旋回可能となっている。
【００１０】
ブーム３は、基端ブーム３ａ、中間ブーム３ｂ、先端ブーム３ｃからなり、これら３段のブームは入れ子式に伸縮自在に構成され、伸縮シリンダ６により伸縮作動が可能となっている。先端ブーム３ｃの先端には、レベリング機構によって常時垂直に保持される垂直ポスト７が設けられており、この垂直ポスト７に作業者が搭乗するための作業台８が軸支され、この作業台８は首振りモータ（不図示）により垂直ポスト７を中心として首振り（水平旋回）可能となっている。そして、この作業台８にブーム３の旋回、起伏、伸縮操作を行うための操作装置であるジョイスティック装置１５を備えたコントロールボックスが設けられる。
【００１１】
図４には、このジョイスティック装置１５の外観が示されている。ジョイスティック装置１５は図に示されるようにレバー１６を有している。ジョイスティック装置１５は、このレバー１６を基部部材１７に対して前後に傾動させてブーム３の起伏制御を行い、左右に傾動させてブーム３の伸縮制御を行い、レバー１６のつまみ１８を回してブーム３の旋回制御を行うものである。ここで、ジョイスティック装置１５の前後方向及び左右方向を図４に示した方向とする。そして、ジョイスティック装置１５の左右方向のＩ−Ｉ線による断面を図１に示し、前後方向のＩＩ−ＩＩ線による断面を図２に示し、矢視ＩＩＩを図３に示し、以下図１乃至図３を加えて説明を行う。
【００１２】
レバー１６の内部にはレバーシャフト３０が設けられている。このレバーシャフト３０の下方には円周溝３０ａが形成されており、この円周溝３０ａに表面が球面状のベアリング部材３１が装着されている。一方基部部材１７には、ベアリング部材３１の外周形状に合わせて軸受け部４１が形成されており、レバーシャフト３０は軸受け部４１に枢支されて基部部材１７に対して揺動自在となっている。
【００１３】
この基部部材１７の下側の前後左右の側方に、レバーシャフト３０の揺動量に対応する作動信号を出力するためのポテンショメータ６０が、前後方向に２個、左右方向に２個の合計４個配設される。図５には、図１及び図２の矢視Ｖによるポテンショメータ６０の図が示されており、以下図５を加えて説明を行う。ポテンショメータ６０は基部部材１７に対して着脱可能なユニットとなっており、基部部材１７に形成されたリブ６１にネジ６２を用いて装着されている。このポテンショメータ６０にはメータ軸６０ａが設けられており、このメータ軸６０ａの中心は、ユニットのネジ止めによりレバーシャフト３０の枢支点にほぼ一致するようになっている。ここで、ポテンショメータ６０は、このメータ軸６０ａの回転によりメータ軸に連結した内部構成（不図示）を作動し、メータ軸６０ａの回転に対応した作動信号を出力するものである。メータ軸６０ａには、孔６３ａを有する長方形状の板材からなる回転板６３が繋がっており、この回転板６３の回転によりレバーシャフト６０ａが回転するようになっている。
【００１４】
レバーシャフト３０とポテンショメータ６０との間にはレバーシャフト３０の揺動をポテンショメータ６０に伝達する伝達手段が設けられており、以下この伝達手段について説明を行う。まず、レバーシャフト３０の前後方向の揺動を左右のポテンショメータ６０，６０に伝達する手段について説明する。この伝達手段は、平板をＵ字状に形成してなる第１係合板４２を有し、この第１係合板４２の左右には平板をＬ字状に形成してなる２個の第１連結板４３が溶着されている。これらは、ピン４５によりレバーシャフト３０の枢支点と交わる軸上で、基部部材１７に対して図の前後方向に回転自在に軸支されている。第１連結板４３の側方端部は、幅がポテンショメータ６０の回転板６３の孔６３ａの幅ｔに合わせて形成されており、この第１連結板４３の側方端部は回転板６３の孔６３ａに係合している。
【００１５】
一方、第１係合板４２には、図の左右方向に延びた長孔４２ａが形成されており、この長孔４２ａにレバーシャフト３０が貫通している。レバーシャフト３０は、長孔４２ａを貫通する部分において、断面が長孔４２ａの形状と同様に図の左右方向が長手方向とされた長方形状に形成された第１係合部３０ｂとされる。この第１係合部３０ｂの長方形状断面の短辺の幅は長孔４２ａの短辺の幅に合わせて設定されている。
【００１６】
このため、レバーシャフト３０を前後方向に揺動すると、第１係合部３０ｂは長孔４２ａと係合し、第１係合板４２は第１連結板４３と共にピン４５を中心に前後方向に回転する。これにより、第１連結板４３と係合した左右のポテンショメータ６０，６０の回転板６３が回転し、レバーシャフト３０の揺動量に応じた作動信号が左右のポテンショメータ６０，６０から出力される。なお、レバーシャフト３０の左右方向の揺動操作においては、第１係合部３０ｂは長孔４２ａ内を左右方向に移動できるようになっている。
【００１７】
さらに、この第１係合部３０ｂと長孔４２ａの係合によりレバーシャフト３０の回転が規制されている。
【００１８】
次に、レバーシャフト３０の左右方向の揺動を前後のポテンショメータ６０，６０に伝達する手段について説明する。この伝達手段は、同様に平板をＵ字状に形成してなる第２係合板５２を有し、この第２係合板５２の前後には平板をＬ字状に形成してなる２個の第２連結板５３が溶着されている。これらは、ピン５５によりレバーシャフト３０の枢支点と交わる軸上で、基部部材１７に対して図の左右方向に回転自在に軸支されている。第２連結板５３の側方端部も、幅がポテンショメータ６０の回転板６３の孔６３ａの幅ｔに合わせて形成されており、この第２連結板５３の側方端部も回転板６３の孔６３ａに係合している。
【００１９】
一方、第２係合板５２にも、図の前後方向に延びた長孔５２ａが設けられており、この長孔５２ａにレバーシャフト３０の下端部が配置され、この下端部は断面が円形状に形成された第２係合部３０ｃとされる。この第２係合部３０ｃの径は第２係合板５２の長孔５２ａの短辺の幅に合わせて設定されている。
【００２０】
このため、レバーシャフト３０を左右方向に揺動すると、第２係合部３０ｃは長孔５２ａと係合し、第２係合板５２は第２連結板５３と共にピン５５を中心に左右方向に回転する。これにより、第２連結板５３と係合した前後のポテンショメータ６０，６０の回転板６３が回転し、レバーシャフト３０の揺動量に応じた作動信号が前後のポテンショメータ６０，６０から出力される。なお、レバーシャフト３０の前後方向の揺動においては、第２係合部３０ｃは長孔４２ａ内を前後方向に移動できるようになっている。
【００２１】
次にレバー１６の構成について説明する。レバーシャフト３０の上端部には、レバー１６の操作時に手で把持されるグリップ７０が配設されている。このグリップ７０は樹脂を円筒状に形成してなり、下方に開放した中空部７０ａを有する。このグリップ７０はピン７１によりレバーシャフト３０に対する回転が規制され、ネジ７２によりレバーシャフト３０に一体結合される。そして、このグリップ７０の上部には樹脂製の円板からなる蓋７３が接着剤を用いて装着されおり、レバーシャフト３０上端及びネジ７２が装置外に露出しないようになっている。一方、グリップ７０が一体結合されるレバーシャフト３０は、上述したように基部部材１７に対して回転が規制されている。そして、このレバーシャフト３０は、第１連結板４３及び第２連結板５３にそれぞれ１個ずつ設けられた復帰バネ３５により前後及び左右の揺動中心に付勢されている。これにより、レバーシャフト３０は未操作時においては鉛直方向に起立して中立位置に固定されている。
【００２２】
グリップ７０の下側には、ブーム３の旋回制御を行うための回転操作を行うつまみ１８が設けられている。このつまみ１８は、レバーシャフト３０に対して回転自在なつまみ部材８１と、レバーシャフト３０に結合されて回転が規制された下側部材８２と、両者の間に配置されつまみの回転に対応する作動信号を出力するポテンショメータ８５とから構成されている。
【００２３】
つまみ部材８１は樹脂からなり、上端部８１ａをグリップ７０の中空部７０ａ内に配置して、ベアリング８１ｂによりレバーシャフト３０に対して回転自在となっている。一方下側部材８２も樹脂からなり、この下側部材８２は、最下部部材８３とネジ８４により連結しており、この最下部部材８３がピン８３ａによりレバーシャフト３０に対して回転規制されていることから、レバーシャフト３０に対して回転が規制されている。このつまみ部材８１と下側部材８２との間に配置されるポテンショメータ８５は、下側部材８２に固定された本体部とつまみ部材８１に固定された回転部からなり、つまみ部材８１の回転により内部構成（不図示）を作動して、つまみ部材８１の回転に応じた作動信号を出力するものである。
【００２４】
このつまみ部材８１を未操作時において回転の中立位置に保持するために、付勢手段が、グリップ７０の中空部７０ａ内におけるつまみ部材８１の上端部８１ａが配設されない空間に設けられる。図６には、この付勢手段が図４（Ｂ）のＶＩ−ＶＩ線による断面により示されており、以下図６を加えて付勢手段の説明を行う。
【００２５】
この付勢手段は、グリップ７０に一体結合して設けられた第１係合部材７０ｂと、つまみ部材８１に一体結合して設けられた第２係合部材８１ｃと、この第１係合部材７０ｂ及び第２係合部材８１ｃを挟持する第１回転板９０及び第２回転板９１から構成されている。第１回転板９０および第２回転板９１はレバーシャフト３０外周のグリップ７０に回転自在に設けられており、第１回転板９０の上に第２回転板９１が重ねて配設されている。この第１回転板９０に設けられたフック部９０ａと第２回転板９１に設けられたフック部９１ａとの間には、バネ９５が設けられている。
【００２６】
一方、第１回転板９０において、レバーシャフト３０を挟んだフック部９０ａの反対側には、切り込み９０ｂが形成されている。同様に、第２回転板９１において、レバーシャフト３０を挟んだフック９１ａの反対側には、切り込み９１ｂが形成されており、この切り込み９０ｂ，９１ｂの円周方向の幅は同一に設定されている。第１係合部材７０ｂと第２係合部材８１ｃは、この切り込み９０ｂ，９１ｂ内に配置されるようになっている。この第１係合部材７０ｂ及び第２係合部材８１ｃは、共に同径の円柱状に形成されており、それぞれねじ込みもしくは打ち込み等の方法を用いて取り付けられている。前述したバネ９５により第１回転板９０は、図６において時計方向に回転し、第２回転板９１は、反時計方向に回転するようになっており、第１係合部材７０ｂ及び第２係合部材８１ｃは、第１回転板９０の切り込み９０ｂの内端面９０ｃと第２回転板９１の切り込み９１ｂの内端面９１ｃとにより挟持される。
【００２７】
従って、第２係合部材８１ｃは、第１回転板９０及び第２回転板９１を介して第１係合部材７０ｂに固定されることになるので、第２係合部材８１ｃと一体結合したつまみ部材８１は、第１係合部材７０ｂと一体結合したグリップ７０に対して回転が規制されることになる。これにより、つまみ部材８１は、未操作時において回転の中立位置に保持される。
【００２８】
そして、前記のつまみ部材８１と下側部材８２との間には、樹脂製のＯリング８６が設けられる。また、最下部部材８３の外側面８３ｂには、樹脂からなるブーツ８７の上端部が封着されており、このブーツ８７の下端部は基部部材１７上面に形成されたフランジ１７ａに封着されている。なお、このジョイスティック装置１５は、取付面１００に取り付けられるようになっている。
【００２９】
本発明は以上の構成からなり、次にジョイスティック装置１５の作動を、図１乃至図６を用いて説明する。まずレバー１６の揺動操作を行う場合について説明する。揺動操作は、グリップ７０を握りながら行われる。この操作が前後方向の操作である場合、レバーシャフト３０は図の前後方向に揺動され、第１係合板４２と共に第１連結板４３が前後方向に回転する。これにより、回転板６３を介して左右のポテンショメータ６０，６０が作動し、揺動量に応じた作動信号が出力される。一方、レバーシャフト１６の操作が左右方向の操作である場合、レバーシャフト３０は図の左右方向に揺動され、第２係合板５２と共に第２連結板５３が左右方向に回転する。これにより、回転板６３を介して前後のポテンショメータ６０，６０が作動し、揺動量に応じた作動信号が出力される。
【００３０】
このとき、レバー１６の揺動操作はグリップ７０を把持しながら行われ、このグリップ７０はつまみ１８と独立して設けられているので、揺動操作によりつまみ１８が回転することはない。
【００３１】
次に、つまみ１８の操作について説明する。つまみ部材８１を回転させると、つまみ部材８１の回転に伴ってポテンショメータ８５の回転部が回転する。一方、レバーシャフト３０は基部部材１７に対して回転が規制されており、このレバーシャフト３０に対して本体部は下側部材８２により回転が規制されているので、回転部と本体部は相対回転する。これにより、つまみ１８の回転に応じた作動信号がポテンショメータ８５から出力される。
【００３２】
このつまみ１８の回転操作時には、中立復帰手段により適度な回転反力が生じており、またこの中立復帰手段により、回転操作を終了してつまみ部材８１を開放するとつまみ部材８１が中立位置へ復帰し、つまみ１８が中立状態となる。以下この中立復帰手段による回転反力とつまみ部材８１の中立復帰について説明する。
【００３３】
前述のつまみ部材８１の回転方向が図６の時計回転方向だった場合、このつまみ部材８１の回転により、つまみ部材８１に一体結合された第２係合部材８１ｃが第２回転板９１の内端面９１ｃを押し込み、第２回転板９１を時計方向に回転させる。このとき、この第２回転板９１は他方でバネ９５による反力を受けるため、つまみ部材８１に適度な回転反力が与えられる。さらにつまみ部材８１を回転させると、第２係合部材８１ｃが第１回転板９０の内端面９０ｄに係止されると共に、第２回転板９１の切り込み９１ｂの他方の内端面９１ｄが第１係合部材７０ｂに係止され、それ以上の回転が規制される。そして、つまみ部材８１の回転操作を終了し、つまみ部材８１を開放すると、バネ９５の付勢力により第２回転板９１が第２係合部材８１ｃを元の位置に戻し、つまみ部材８１が回転の中立位置に復帰される。
【００３４】
一方、つまみ部材８１の回転方向が反時計方向だった場合も同様に、つまみ部材８１の回転により、第２係合部材８１ｃが第１回転板９０の内端面９０ｃを押し込み、第１回転板９０を反時計方向に回転させる。このとき、この第１回転板９０も他方でバネ９５による反力を受けるため、つまみ部材８１に適度な回転反力が与えられる。さらにつまみ部材８１を回転させると、第２係合部材８１ｃが第２回転板９１の内端面９１ｄに係止されると共に、第１回転板９０の切り込み９０ｂの他方の内端面９０ｄが第１係合部材７０ｂに係止され、それ以上の回転が規制される。そして、つまみ部材８１の回転操作を終了すると、同様にバネ９５の付勢力により第１回転板９０が第２係合部材８１ｃを元の位置に戻し、つまみ８１が回転の中立位置に復帰される。
【００３５】
以上のような本発明によれば、つまみ１８の中立復帰手段はグリップ７０の下方に開放して設けられた中空部７０ａに設けられ、この中立復帰手段を配設するためにネジなどの金属が装置外部に露出することがない。そして、取付面１００より上側において、装置外部に露出するのは上から順に蓋７３、グリップ７０、つまみ部材８１、下側部材８２、ブーツ８７となる。これらの部材は何れも樹脂であるため、装置内外の電気的な絶縁を維持することができるので安全である。
【００３６】
また、つまみ１８の中立復帰手段がグリップ７０の内部に設けられ、またこの中立復帰手段を配設するためにグリップ７０の外側からネジ止めなどがされないので、グリップ７０のデザインの自由度が増すという利点もある。なお、グリップ７０上端に設けられた蓋７３には、レバー１６の傾動操作方向を示す銘板を貼ることができ、これにより操作ミスの防止にも役立つ。
【００３７】
なお、当該例では、ポテンショメータ６０を前後方向及び左右方向に各２個ずつ設けたが、各１個ずつ設けるようにしたのでもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明のジョイスティック装置では、つまみ部材を回転の中立位置へ復帰するための中立復帰手段も、つまみ部材の相対回転に応じて作業装置の作動制御を行うための作動信号を出力する作動信号手段も、装置外部に露出しない。このため、基部部材より上側において、装置外部に露出する部材はグリップ部、つまみ部材、下側部材、ブーツとなる。従って、これらの部材を何れも非導電性部材とすれば、装置内外の電気的な絶縁を維持することができ、レバーシャフトに導電性部材が用いられて、このレバーシャフトが帯電したような場合においても感電することがなく安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図４のＩ−Ｉ線による断面図である。
【図２】図４のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。
【図３】図４の矢視ＩＩＩによる図面である。
【図４】本発明の実施の形態に係るジョイスティック装置の外観を示し、図（Ａ）は平面図を示し、図（Ｂ）は正面図を示す。
【図５】図１乃至図４のポテンショメータの構成を図１及び図２の矢視Ｖにより示す図である。
【図６】図４のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るジョイスティック装置を備える高所作業車の構成を示す図である。
【符号の説明】
１８ つまみ
７０ グリップ
７０ａ 中空部
７０ｂ 第１係合部材
７３ 蓋
８１ つまみ部材
８１ｃ 第２係合部材
８２ 下側部材
８７ ブーツ
９０ 第１回転板
９１ 第２回転板
９５ バネ

Claims (1)

1. 基部部材と、
   この基部部材に枢支されて上方に突出し、シャフト軸を中心とする回転が規制されたレバーシャフトと、
   非導電性部材からなり、前記レバーシャフト上端部を包囲してこのレバーシャフトに一体結合されて設けられ、下方には開放した空間が形成されたグリップ部と、
   装置外部に露出する部分が非導電性部材とされ、前記グリップ部の下側に前記レバーシャフトを包囲して設けられ、このレバーシャフトに対して相対回転するつまみ部とを備え、該つまみ部は、前記レバーシャフトに対して相対回転自在に該レバーシャフトを包囲し、上端部が前記グリップの下方に開放した空間内に配置され、下方に開放した空間を形成する非導電性のつまみ部材と、前記つまみ部材の下方に開放した空間内に配置され上方に開放した空間を形成して前記レバーシャフトに結合される非導電性の下側部材と、上端部が該下側部材の下端部との間に所望の隙間を有してネジ結合され前記レバーシャフトに対して回転規制される最下部部材と、を有し、
   さらに、前記つまみ部材の下方に開放した空間と前記下側部材の上方に開放された空間とで形成された空間内に設けられ、前記下側部材に対する前記つまみ部材の相対回転に応じて、作業装置の作動制御を行うための作動信号を出力する作動信号出力手段と、
   前記グリップ部の下方に開放した空間と前記つまみ部材の上端部とで形成される空間内に設けられ、前記つまみ部材を回転の中立位置に復帰させる中立復帰手段と、
   非導電性部材からなり、上端部を前記下側部材と前記最下部部材とをネジ結合するときに両部材の間に形成された前記隙間に介挿させ、前記最下部部材から前記基部部材までの間で前記最下部部材および前記レバーシャフトを包囲するブーツとを備え、
   これによって前記基部部材より上側において、装置内外を電気的に絶縁した、ことを特徴とするジョイスティック装置。

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