JP4424598B2 - 制御機構 - Google Patents

Description

本発明は、フォークリフトや土木・建設機械或いはクレーン等の操作用として使用することのできる制御レバー、詳しくは制御スイッチ等に用いられ中立位置等の定位置がオペレータに感覚的に明確に判り、誤操作を防止することのできる制御機構に関する。

制御スイッチは、通常Ｕ字型のリンクを直角に交差配置し、パネルボックスのプレートに球状支点を設けた操作レバーの先端部をこれらのリンクの交差位置に通して、前後および左右に傾動させた構造とするものが多い。Ｕ字型のリンクの一方にはポテンショメータ等の電気信号変換手段を取り付け、操作レバーの傾斜に比例して被制御対象の動作も大きくなるようにしてある。そして操作レバーを一方向へ傾動させると、例えばフォークリフト等の被制御対象は一方向（Ｘ方向）へ移動し、他の方向へ傾動させるとＹ方向へ移動し、操作レバーを回転させると回転移動する、というように制御される（特許文献１）。
また、操作レバーを傾動させる際リンクの回転抵抗を硬くしたり、緩やかにしたりして操作レバーの操作感触を変更できるようにしたものもある（特許文献２）。

特許文献１ 特願平０９−３２９８９９号
特許文献２ 実公平０７−０４５９２６号

フォークリフトや土木・建設機械等を操作制御するオペレータにとっては、被制御対象を常に見ながら操作レバーを操作するため、制御スイッチは殆ど見ない所謂ブラインドタッチであることが多い。したがって、操作レバーを見なくても、オペレータがこの操作レバーが中立位置状態（定位置状態）にあることを知ることは極めて重要な事項である。従来は、図８に示すような制限保持手段１７，１７を組み込んだ制御機構が用いられていた。即ち、この制御機構は、軸方向に長穴を設けたＵ字型のリンク２，３を交差配置して操作レバー１の先端部を通し、該操作レバー１を傾動させ前記Ｕ字型のリンク２，３を回動させる構造になっている。そして、前記Ｕ字型のリンク２，３の回転軸の端部（穴１０，１１となっている位置）に、ポテンショメータ等の電気信号変換手段（図示省略）が取り付けられ、もう一方の端部には、中立位置等の制限保持手段１７，１７が取り付けられている。該制限保持手段１７には、後述するように、内部に凹部付きプレート１７３が配置されているが（図８（Ａ）、（Ｂ）参照）、操作レバー１とともに回転する駆動部材１７８ａにより回転駆動される。すなわち、凹部付きプレート１７３に設けた爪１７３ｃと爪１７３ｃの間に該駆動部材１７８ａが入り、該凹部付きプレート１７３を回転駆動させる。操作レバー１を離すか或いは力を抜くと、復帰用のコイルばね１２，１３の付勢力の作用で該操作レバー１は定位置に戻るように構成されている。

図９（Ａ）は、従来の前記制限保持手段１７の定位置状態の内部の構造を示す図であり、図９（Ｂ）はＱ部拡大図である。この制限保持手段は、パネル（固定部材）４の一面のプレート４ａに支柱２０，２０と共に固定されるケース１７２と、溝や切欠き等の凹部１７３ａ（以下、単に凹部１７３ａとする）を設け前記ケース１７２の内部でプレート４ａに対して移動（回転）可能な凹部付きプレート１７３と、前記ケース１７２に固定されたハウジング１７４に収容されたコイルばね１７５と、前記プレート１７３の凹部１７３ａに嵌め込んだ硬球（鋼球）７２（以下、鋼球７２とする）と、で構成されている。前記凹部１７３ａを設けたプレート１７３は、Ｕ字型リンク２の軸１７７の端部に配置されている。また、通常、凹部１７３ａに嵌まっているコイルばね１７５は、鋼球７２に付勢力をかけて押した状態となっている。

図１０（Ａ）は、従来の前記制限保持手段１７の操作レバー１を傾動させた状態の内部の構造を示す図であり、図１０（Ｂ）はＱ部拡大図である。上記構成とした制御機構において、操作レバー１を傾動させると、軸１７７回りに回転する駆動部材１７８ａが凹部付きプレート１７３を回転させる。そして、前記凹部１７３ａに嵌まっている鋼球７２は該凹部１７３ａから外れ、該凹部付きプレート１７３の上に乗り、その分コイルばね１７５と鋼球７２との間に作用する付勢力は大きくなる。また、操作レバー１を定位置状態（直立状態）に戻すと、再び鋼球７２はプレート１７３の凹部１７３ａに嵌まるが、操作者はこれを手の感触で嵌まったのを知り、定位置状態となっていることを知ることができる。

前記凹部１７３ａから外れた鋼球７２には、より大きな圧縮力がかかり、鋼球７２への荷重が増大しプレート１７３との摩擦力も増し、プレート１７３及び鋼球７２両方の表面を傷つけることになる。更に、コイルばね１７５を収容するケースハウジング１７４は嵩高となっているため、コンパクト化しずらいという種々の問題がある。

この発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、全体をコンパクトに構成することが可能で、オペレータにも定位置状態が一層明確に判り、誤操作を防止し鋼球やプレートも傷つけることのない制御機構を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、パネル等の固定部に通した軸を回転させる操作レバーと、前記軸回りに取り付けた制限保持手段とを備えた制御機構において、
前記制限保持手段が、前記パネル等の固定部に通した軸に固定された溝等の凹部を設けた凹部付きプレートと、該凹部に嵌脱可能に嵌め入れる硬球と、該硬球を嵌め入れる貫通穴を穿設すると共に磁石を嵌め入れる凹穴を穿設しパネル等の固定部側面に固定されたプレートと、前記硬球を押し付けるよう磁石により引きつけられ前記軸に対しスライド及び回動できる押圧プレートと、を備えて成ることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、パネル等の固定部に通した軸を回転させる操作レバーと、前記軸回りに取り付けた制限保持手段とを備えた制御機構において、
前記制限保持手段が、前記パネル等の固定部に通した軸に固定された溝等の凹部を設けた凹部付きプレートと、該凹部に嵌脱可能に嵌め入れる硬球と、該硬球を嵌め入れる貫通穴を穿設すると共に磁石を嵌め入れる貫通穴を穿設し前記パネル等の固定部に固定されたプレートと、該プレートの背面に接して、硬球を嵌め入れる貫通穴を穿設したプレートと、前記硬球を押し付けるよう磁石により引きつけられ前記軸に対しスライド及び回動できる押圧プレートと、を備えて成ることを特徴とする。

更に、請求項３に記載の発明は、制御機構が、一本の操作レバーの傾動によって、直交する２本の回転軸を各々適正に回動させ、片方或いは各々の端部に制限保持手段を設けることを特徴とする。

本発明の制御機構を上記手段とすると、操作レバーを傾動させると、硬球は凹部から外れ、プレートの上に乗るが、この時、磁石と押圧プレートとの距離が大きくなり、磁力が急速に小さくなる。従って、操作レバーの動きは軽くなるので作業状態に入ったことを明確に知ることができる。また、操作レバーが定位置に戻る際、硬球が凹部に入ると，押圧プレートと磁石の間の磁力は急速に大きくなる。従って、操作レバーが定位置状態となっているのをオペレータは明確に知ることができる。この構成により被制御対象を操作する際誤作動を防止することが出来る。また、硬球がプレート７１と押圧プレートの間で「転がり関係」となるので、硬球にかかる摩擦力は小さくなり、硬球および押圧プレートのいずれの摩耗も著しく軽減することができる。このことから耐久性も著しく向上させることができる。更に、磁石の使用により嵩高でなくなり、全体の大きさをコンパクトにすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の制御機構の全体斜視図である。本発明の制御機構は、パネル（固定部）４等の１面のプレート４ａに架設支持したＵ字型（別にＵ字型でなくても他の形状のものでもよい）のリンク２を配置して操作レバー１の先端部をその長穴２ａに通し、該操作レバー１を傾動させ前記リンク２をプレート４ａに対して回動させる構造になっている。即ち、操作レバー１は、その中間点１ａを球状支点として傾動するとリンク２がプレート４ａ回りに回転する。前記リンク２の一方には、軸部２ｓが形成されており該軸部２ｓは軸１５が連結され、他方には軸１７が固定されている。尚、軸１５は前途プレート４ａ等の固定部に通してある。そして、前記リンク２の該一方の軸１５の端部には、制限保持手段７，７が取り付けられ、前記軸１７の端部に、例えばポテンショメータ等の電気信号変換手段が取り付けられる。尚、軸部２ｓには駆動部材１８が固定され、軸部２ｓの回転により軸１５回りに後述する凹部７１ａを設けた凹部付きプレート７１を回転（回動）させる。

図２は後述する制限保持手段７の具体的構成の分解斜視図である。また、図３（Ａ）は前記制限保持手段７の内部の構造を示す図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＰ部拡大図である。この制限保持手段７は、パネル４の一面のプレート４ａに通したリンク２の端部の軸１５回りに設ける。即ち、この制限保持手段７は、リンク２の軸部２ｓに直結する軸１５に固定され、溝７１ａ等の凹部（以下、単に凹部７１ａとする）を設けたプレート７１と、該凹部７１ａに嵌脱可能に嵌め入れる硬球（例えば鋼球或いはセラミック製球）７２（以下、単に鋼球７２とする）と、前記パネル４の一面のプレート４ａに固定された短い支柱に固定され前記鋼球７２を嵌め入れたプレート７３と、前記鋼球７２を嵌め入れる穴７４ａを穿設すると共に磁石７５を嵌め入れる穴７４ｂを穿設したプレート７４と、前記凹部７１ａに鋼球７２が位置しているとき該鋼球７２にほぼ接すると共に前記磁石７５にもほぼ接触している押圧プレート７６と、前記凹部付きプレート７１を回転駆動する駆動部材１８と、で構成されている。１６はスペーサであり、凹部付きプレート７１とプレート４ａとを所定間隔あけるためのものである。

前記駆動部材１８は軸方向に突起１８ａが形成され、前記凹部付きプレート７１に設けた爪７１ｃと爪７１ｃとの間に入り、操作レバー１の傾動により軸１５回りに回転して前記凹部付きプレート７１を回転させる。なお、駆動部材１８は、図の実施の形態通りでなくても、凹部付きプレート７１を回転駆動するものであれば他の駆動部材でもよい。また、該駆動部材１８は必須のものではないが、前記軸１５と凹部付きプレート７１とが相対回転する際必要となる。なお、前記軸１５と凹部付きプレート７１とを固定し一体回転させる場合は不要となる。

次に、前記鋼球７２を嵌め入れたプレート７３と、前記鋼球７２および磁石７５を嵌め入れたプレート７４とは、前記パネル４の一面のプレート４ａに固定された短い支柱７７，７７に雄ねじ７８で固定される。また、リンク２の軸部２ｓと直結する軸１５の端部には鍔部１５ａが形成され、押圧プレート７６は、該軸１５に対して所定距離（鋼球７２が凹部７１ａから外れプレート７４の平坦面に乗っても該押圧プレート７６が移動可能な距離）軸方向にスライド可能に嵌め入れてある。

本発明の制御機構の制限保持手段７は、上記構成から成り、鋼球７２は凹部７１ａに嵌め入れられ、磁石７５，７５は、押圧プレート７６をその磁力により強く引きつけた状態となっている。なお、軸１５の端部は、図２に示すように、前記リンク２の軸部２ｓに直結する軸１５にワッシャ７９ａ一体とした雄ねじ７９を軸１５に通して固定してもよい。即ち、該該ワッシャ７９ａに、鋼球７２が凹部７１ａから外れてプレート７４の上に乗ったとき、押圧プレート７６がスライドして少しの隙間ができるようにしても良い。

本発明の制御機構は、以上のような構成からなるが、次にその作用について説明する。
図４（Ａ）は、操作レバー１を傾動させたときの制限保持機構７部分の内部の構造を示す図であり、図４（Ｂ）はＰ部拡大図である。操作レバー１を傾動させると、リンク２の軸部２ｓは一方に回転すると共に、駆動部材１８の突起１８ａにより凹部７１ａを設けたプレート７１も回転し、凹部７１ａから鋼球７２が外れ、押圧プレート７６を押して上方へ移動させる。このとき磁石７５の磁力に抗して押圧プレート７６は移動することになるが、この時押圧プレート７６と磁石７５との間に作用する磁力は距離の二乗に反比例して小さくなる。従って、オペレータは、操作レバー１を傾動させたとき鋼球７２が凹部７１ａから外れると操作レバー１の回転抵抗が急速に小さくなるので、明確に定位置（中立位置）から作業状態に入ったことを知ることができる。

次に、オペレータが操作レバー１を直立状態（定位置状態）へ戻すと、鋼球７２は凹部７１ａに入ると共に、押圧プレート７６と磁石７５とはほぼ接触するので、これらの間には磁力が強く作用する。このためオペレータは、制御スイッチが定位置状態、即ち、例えば中立状態となったことを明確に知ることができる。従って、作業状態に入るときにも、或いは定位置に戻すときにもオペレータは明確に、それぞれの状態を知ることができるので、被制御対象の制御を間違えることが殆どなくなる。

なお、本発明の実施の形態では、図３において、鋼球７２を嵌めると共に磁石７５を収容するプレート７４と、凹部７１ａを設けたプレート７１との間のプレート７３とは別体としたが、図５に示すように、穴部７３ａを設けたプレート７３とプレート７４とは一体のプレート７４とすると、プレート７３は不要となる。また、凹部７１ａを設けたプレート７１の該凹部７１ａは、図６に示すように下部を小さくして鋼球７２が嵌まるようにしても良い。

本発明の制御機構は、操作レバー１を１方向に回転させることにより制限保持手段７の凹部付きプレート７１がリンク２の軸部２ｓに連結される軸１５回りに回転する場合について説明したが、図７に示すように、リンク２とリンク３を交差配置させ、操作レバー１の先端部を交差位置に通しＸ方向およびＹ方向に被制御対象を制御する場合についても利用することが可能である。即ち、一本の操作レバー１の傾動によって、直交するリンク２，３の２本の軸を各々適正に回動させ、片方或いは各々の端部に制限保持手段を設けた制御機構とすることも可能である。

即ち、リンク（２，３）を交差配置して中間部に支点を設けた操作レバー１の先端部を通し、該操作レバー１を傾動させ前記リンク（２，３）を回転させると共に、レバー（８ａ，８ｂ）及びレバー（９ａ，９ｂ）の間に復帰ばね（１２，１３）を配置して前記リンク（２，３）を元の定位置に戻るように構成し、前記リンク（２，３）の回転軸の一方の端部（穴１０，１１を設けた部分）に、例えば電気信号変換手段が取り付けられ、もう一方の端部には、制限保持手段７，７が取り付けられてなる制御機構にも用いることができる。そして、前記制限保持手段７は、パネル４の４面のプレート（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に通したリンク（２，３）の軸部２ｓに直結する軸１５に固定され、或いは軸１５回りに相対回転する凹部付きプレート７１と、鋼球７２と、該鋼球７２や磁石７５を嵌め入れる穴を穿設したプレート７４と、前記鋼球７２にほぼ接する押圧プレート７６で構成する。

また、プレート７１に形成する凹部７１ａは周方向に２〜４箇所等複数箇所均等に配置するのが好ましい。更に、溝（凹部）７１ａの断面形状はＶ字形としたが、凹部の形状は任意に種々の断面形状とすることができる。また、この凹部７１ａには鋼球７２を嵌めるようにしたが、鋼製の円筒ころ状のものを使用してもよい。本発明の実施の形態では、磁力は比較的磁束密度の大きい磁石とするが、電磁石としてもよい。特に、電磁石とすると外部から制御が可能となる。

本発明の制御機構は、リンク２の軸部２ｓの端部に軸１５に固定された凹部付きプレート７１と、鋼球７２を嵌め入れたプレート７３と、鋼球７２及び磁石７５を嵌め入れるプレート７４と、押圧プレート７６と、よりなる制限保持手段７を設けた点に特徴がある。そして、制御機構の操作レバー１を操作するに際して、磁石の磁力を利用して操作レバーの定位置（中立位置）状態と作業状態とをオペレータに明確に知らせて誤作動を防止すると共に、制限保持手段７の設置スペースをコンパクトにしたことに特徴がある。本発明の制御機構は、遠隔操作する制御スイッチに使用して、フォークリフトやクレーン、建設土木機械を制御する目的に使用する産業の分野に広く利用することが出来る。

本発明の制御機構の構成を示す斜視図である。 本発明の制御機構に設ける制限保持手段の分解斜視図を含む全体斜視図である。 図３（Ａ）は、本発明の制御機構に設ける制限保持機構の内部の構造を示す図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＰ部拡大図である。 図４（Ａ）は、操作レバーを傾動させた時の本発明の制御機構に設ける制限保持手段部分の内部の構造を示す図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＰ部拡大図である。 本発明の制御機構に設ける制限保持手段を構成する磁石と鋼球を嵌め入れるプレートと下側の鋼球を嵌め入れる穴を設けたプレートとを一体としたプレート部分の図である。 本発明の制御機構に設ける制限保持手段を構成する凹部を設けるプレートの溝（凹部）の変形例を示す図である。 本発明の制御機構を、２つのリンクを交差配置させ、操作レバーの先端部を交差位置に通しＸ方向およびＹ方向に被制御対象を制御する制御スイッチに利用した場合の斜視図である。 従来の制御スイッチの全体斜視図である。 図９（Ａ）は、本発明の制御スイッチに設ける制限保持機構の内部の構造を示す図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＱ部拡大図である。 図１０（Ａ）は、操作レバーを傾動させた時の従来の制御スイッチに設ける制限保持機構部分の内部の構造を示す図であり、図１０（Ｂ）はＱ部拡大図である。

符号の説明

１ 操作レバー
２，３ リンク
２ｓ 軸部
４ パネル
７ 制限保持手段
１５ 軸
１８ 駆動部材
７１ 凹部付きプレート
７１ａ 溝等の凹部
７１ｃ 爪
７２ 硬球（鋼球）
７３ 硬球（鋼球）を嵌め入れるプレート
７４ 硬球（鋼球）と磁石を嵌め入れるプレート
７４ａ 硬球（鋼球）を嵌め入れる穴
７４ｂ 磁石を嵌め入れる穴
７５ 磁石
７６ 押圧プレート
７９ ワッシャ付き雄ねじ

Claims (3)

1. パネル等の固定部に通した軸を回転させる操作レバーと、前記軸回りに取り付けた制限保持手段とを備えた制御機構において、
   前記制限保持手段が、前記パネル等の固定部に通した軸に固定された溝等の凹部を設けた凹部付きプレートと、該凹部に嵌脱可能に嵌め入れる硬球と、該硬球を嵌め入れる貫通穴を穿設すると共に磁石を嵌め入れる凹穴を穿設しパネル等の固定部側面に固定されたプレートと、前記硬球を押し付けるよう磁石により引きつけられ前記軸に対しスライド及び回動できる押圧プレートと、を備えて成ることを特徴とする制御機構。
2. パネル等の固定部に通した軸を回転させる操作レバーと、前記軸回りに取り付けた制限保持手段とを備えた制御機構において、
   前記制限保持手段が、前記パネル等の固定部に通した軸に固定された溝等の凹部を設けた凹部付きプレートと、該凹部に嵌脱可能に嵌め入れる硬球と、該硬球を嵌め入れる貫通穴を穿設すると共に磁石を嵌め入れる貫通穴を穿設し前記パネル等の固定部に固定されたプレートと、該プレートの背面に接して、硬球を嵌め入れる貫通穴を穿設したプレートと、前記硬球を押し付けるよう磁石により引きつけられ前記軸に対しスライド及び回動できる押圧プレートと、を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載の制御機構。
3. 一本の操作レバーの傾動によって、直交する２本の軸を各々適正に回動させ、片方或いは各々の端部に制限保持手段を設けることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御機構。

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