JPH03239912A - 操作フィーリング計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、スイッチ等の操作具の操作フィーリングを車
両等に装着したままで簡単に計測し得る操作フィーリン
グ計測装置に関する。

Ｂ、従来の技術 従来、車両用のスイッチ等における操作フィーリングを
計測する装置としては、例えば実開昭６１−５７８１１
号公報に記載の［荷重、変位測定具」がある。この装置
では、歪みゲージを用いて剛性の小さい操作具の荷重と
変位を同時に検出している。

また、これとは別に、ロボット等を用いて計算により操
作具の操作軌跡を生成し、操作具の操作軌跡をトレース
する方法もある。

さらに第６図は、本出願人が従来がら使用している回転
型操作具のトルク、角度計測装置の一例を示す。基台１
０１の上に押さえ具１０２を介して回転型操作具１０３
を取付ける。モータ１０４の回転中心軸は操作具１０３
の回転中心と同軸とされ、その回転力をトルクセンサ１
０５．延長棒１０．６を介して操作具１０３の操作ノブ
に伝えて操作具１０３を操作し、その時のトルクをトル
クセンサ１０５で、回転角を回転角センサ１０７で検出
する。

Ｃ１発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の操作フィーリング計測
装置にあっては、操作具の回転中心を計測装置の回転中
心と一致させて計測を行う構成となっていたため、両者
の回転中心を正確に一致させる構造が必要であるにもか
かわらず、操作具が車両等に装着されている状態におい
ては、操作具の回転中心は車両の内装材によって被覆さ
れていることから、内装材を撤去しなければ計測ができ
ず、第６図に示すように操作具を装着体より取り外して
計測しなければならなかった。

一方、ロボット等を用いた計測装置にあっては、機構が
複雑となり、移動が不可能であるため、やはり操作具を
単体で直接的に計測操作できるようにしなければ、計測
が簡単にできないという問題点があった。

本発明の技術的課題は、操作具が車両等に装着され、そ
の回転中心が不明であっても、簡単な構成で容易に操作
フィーリングを計測できるようにすることにある。

００課題を解決するための手段 一実施例である第１図および第２図に対応付けて本発明
を説明すると、本発明は、所定の回転軸心を中心に回転
操作される回転型操作具１９の操作力と回転角とを計測
する操作フィーリング計測装置に適用され、次のような
構成で、上述した技術的課題を達成するものである。

先端側１５が回転型操作具１９に連結され後端側１１か
ら操作されて操作具１９を回転操作する操作部材１００
と、この操作部材１０ｏをその軸芯方向に拘束しつつ回
転操作するための後端側１１の運動を案内する円弧状案
内部９ａを有し、円弧の径方向に回転軸心との距離を調
節可能な案内ガイド９と、操作部材１００を回転操作す
るときに生じる操作部材１００の軸芯方向の圧縮および
引っ張り荷重を検出する荷重検出手段１４とを具備する
。

８１作用 操作部材１００の先端側１５に操作具１９を装着し、後
端側１１を案内ガイド９の円弧９ａに沿って操作する。

円弧の中心が操作具１９の回転中心１９Ｘと一致してい
ない場合、荷重検出手段１４の出力が引張力あるいは圧
縮力を検出する。引張力が検出される場合は、円弧中心
が回転軸芯１９Ｘよりも第１図上左側に設定されている
ことになるから案内ガイド９を円弧径方向に外側にづら
して再度操作部材１００を回転操作して操作具１９を操
作し、その時の荷重検出手段１４の出力を読む。この出
力がほぼＯになるまで案内ガイド９の位置決めを行い、
その後、操作力と操作角を計測する。荷重検出手段１４
で圧縮力が検出されるときは案内ガイド９を内側にづら
してから再度荷重検出手段１４の出力を読めば良い。

なお、以上のＤ項およびＥ項では説明を判り易くするた
めに実施例の図を用いたが、本発明はこれに限定される
ものではない。

Ｆ、実施例 第１図〜第５図により本発明の一実施例を説明する。

第１図はこの実施例に係る操作フィーリング計測装置の
上面図、第２図は側面図である。これらの図において、
１は基台であり、基台１の先端には位置決めビン２が３
個取付けられるとともに基台１の後端にはハ、ンドル４
が取付けられている。

この計測装置はハンドル４を介して手で支持し、位置決
めピン２を内装材３に押圧して位置決めし、内装材３に
対する基台１の位置を固定して使用される。基台１の上
面には案内レール５が延設されており、この案内レール
５には不図示のリニアベアリングを介して基部スライダ
６が摺動可能に設けられている。スライダ６は、適切な
位置において固定ねじ７で案内レール５に固定される。

さらに、スライダ６には一対の固定ロッド８を介して案
内ガイド９が取付けられている。この案内ガイド９は、
適切な半径を有する円弧を有する基部９ａと、この円弧
基部９ａの内周面に刻設され後述する移動用モータ１０
に装着されたギア１０ａと噛合する内歯９ｂとから成り
、案内レール５に沿って直線移動させることができる。

１１は案内ガイド９に支持される移動台で、この移動台
１１には上記モータ１０が設置されるとともに、ロッド
１２が貫設されている。移動台１１はこのロッド１２上
を摺動して位置調整可能であり、位置決め後、固定ねじ
１３でロッド１２に固着される。ロッド１２の先端には
引張・圧縮荷重センサ１４が設置され、この引張・圧縮
荷重センサ１４の先端にはセンサ固定部材１５が取付け
られている。センサ固定部材１５は周方向に４分割され
て弾性力を有し、分割された４つの部材の外周面に加圧
ねじ１７を螺合することによりそれらは一体化され、加
圧ねじ１７を回転する二とにより４分割のセンサ固定部
材１５が開閉する構造となっている。

４つのセンサ固定部材１５の内面には操作力計測用の荷
重センサ１８と面ぶれ検出用の荷重センサ１６とが各２
個ずつ相対して配置され、各一対のセンサ出力の差から
操作力や面ぶれが検出されるようになっている。１９は
車室内の内装材３から突出し回動軸１９Ｘ回りに回動操
作される操作具（例えば、車両のウィンカスイッチ）で
あり、その操作部１９ａは各荷重センサ１６，１８の内
方に収容され、センサ加圧ねじ１７により適切な圧力で
各荷重センサ１６，１８と接触している。

また、モータ１０にはモータ回転量を検出する変位セン
サとしての回転センサ２０が設けられている。さらに、
基台１の上には、変位センサ２０゜荷重センサ１６，１
８の駆動回路、警報を発する比較演算回路、および各セ
ンサ出力信号を変調する変調回路が組み込まれている。

以上の構成により、このガイド９を適切に位置決めした
状態で、後述するように移動台１１をガイド９の円弧基
部９ａに案内させながら円弧運動させると、移動台１１
は操作具１９の回動軸１９Ｘを中心とする所定半径上を
運動することができる。

なお、以上の実施例の構成において、センサ固定部材１
５と、ロッド１２と、移動台１１とにより操作部材１０
０が構成され、引張・圧縮荷重センサ１４で操作部材１
００に作用する軸力を検出する。また、センサ固定部材
１５が操作部材１００の先端側、移動台１１が操作部材
１００の後端側である。

このように構成された計測装置の動作をつぎに説明する
。

回転中心が内装材３等により被覆されている車両の操作
具のフィーリングに関する物理量を計測する本装置は、
案内ガイド９の円弧中心を操作具１９の回転軸１９Ｘに
一致させて計測しなければならず、間接的に操作具の回
転中心を検出する必要がある。本実施例では第４図に示
す方法によりその回転軸中心を検出する。以下、第３図
に示す手順をも参照して説明する。

第４図において、０は操作具１９の回転中心位置、Ｐは
荷重計測点、Ｌｌは操作具１９の回転中心Ｏから計測点
Ｐまでの長さ、円弧Ｃ１はＰの軌跡、Ｏ′は案内ガイド
９により形成される円弧９ａの中心、ＰＬ５は内装材に
よって形成され操作部の回転軸に垂直な平面、Ｒ１はＯ
とＰＬ５との距離、Ｒ１′はＯ′とＰＬ５との距離（Ｒ
１の推定値）、Ｒ２は案内ガイド９により形成される円
弧９ａの半径、Ｃ２は案内ガイド９により形成される円
弧、Ｒ３は円弧Ｃ２から計測点Ｐまでの距離、Ｒ４は平
面ＰＬから円弧Ｃ２までの距離である。

ここで、説明を容易にするため、円弧Ｃ１’　を仮想す
る。円弧ＬＬ’は操作具１９と加圧ねじ１７とを一体化
せずに移動台１１を９８に沿って移動すると仮想したと
きの加圧ねじ１７側の計測点Ｐの軌跡である。第４図に
おいて、第４図（ａ）はＲ１＝Ｒ１’　（Ｏと○′とが
一致した状態）を表わす図、第４図（ｂ）は、Ｒ１＜Ｒ
１’の状態を表わす図、第４図（ｃ）はＲ１＞Ｒ１’の
状態を表わす図である。

まず、第３図においてステップＳ３までの手順について
説明する。ステップＳＯで操作具１９が内装材３に対し
て垂直になるように操作具１９の角度を調整する。ステ
ップＳ１で位置決めピン２を内装材３に当てて基台１の
位置決めを行う。ここでは、ロッド１２が案内ガイド９
上の移動中心に位置するよう移動台１１の位置をあらか
じめ調整しておく。ステップＳ２でガイド固定ねじ７お
よびロッド固定ねじ１３を緩める。ステップＳ３では荷
重センサ加圧ねじ１７を回して操作具１９に固定する。

次いで、移動台１１をロッド１２上で移動させることに
より案内ガイド９も一体に案内レール５上を移動させて
、案内ガイド９の中心○′が操作具１９の中心Ｏに一致
したと思われる所（Ｒ１’（Ｒ１の推定値）がＲ１と等
しいと思われる所）にて、ねじ７，１３で固定する。以
上の手順により、距離Ｌ４の値が設定される。

次に、案内ガイド９の円弧９ａの中心０′と操作具１９
の回転中心１９Ｘ（０）とが正しく一致しているかどう
かを次のようにして検出する。

ステップＳ４で移動用モータ１０により移動台１１を円
弧９ａに沿って円弧運動させ、ステップＳ５で引張・圧
縮荷重センサ１４の信号を読み込み、さらにステップＳ
６では読み込まれた荷重センサ１４の信号の正負を判別
する。ここで、Ｒ１の推定値Ｒ１’　が正しければ（第
４図（ａ））、移動用モータ１０により移動台１１を案
内ガイド９に沿って円弧運動させると、Ｒ１＋Ｌ４＝Ｌ
２、すなわち案内ガイド９の円弧中心０２が○と一致す
るから、Ｐ点における回転径方向（ロッド１２の軸方向
）の荷重はＯＫｇで一定であり、引張・圧縮荷重センサ
１４の出力はＯである。一方、Ｒ１の推定値Ｒ１’　が
実際より小さい場合（第４図（Ｃ））は、変位角θに従
い引張・圧縮荷重センサ１４は圧縮方向の信号を出力す
る。逆に、Ｒ１の推定値Ｒ１’　が実際より大きい場合
（第４図（ｂ））は、引張・圧縮荷重センサ１４は引張
方向の信号を出力する。したがって、ステップＳ６で引
張・圧縮荷重センサ１４の信号の正負を判別することに
より、Ｒ１の推定値が実際とどれだけ異なっているかが
判別可能となる。負（引張り）のとき（第４図（ｂ））
はステップＳ７において、Ｒ４が大きくなるように案内
ガイド９と移動台１１の位置を調節する。正（圧縮）の
とき（第４図（Ｃ））はステップＳ８において、Ｒ４が
小さくなるように案内ガイド９と移動台１１の位置を調
節する。このような操作を繰り返して行い、引張・圧縮
センサ１４の出力がＯになるようにして真の回転中心を
求めることができる。

なお、ロッド１２には予め目盛りが刻まれており、Ｒ３
が読み取れる。さらに、このＲ３から。

Ｒ２−Ｌ３＝Ｌ１が読み取れる。このＬｌは、後述する
ように荷重センサ１８の信号を回転軸１９Ｘまわりのト
ルク信号に変換するために使用する。

以上のように本実施例では、例えば車両のレバースイッ
チの回転中心を求めるような場合でも、引張・圧縮荷重
センサ１４の値が最小となるように計測装置を調整して
操作具１９の回転中心を正確に求めているから、操作フ
ィーリングの計測精度を格段に高めることができる。

なお、引張・圧縮荷重センサ１４の出力信号は表示装置
に直接入力し、Ｒ１推定誤差値として用いてもよいし、
比較回路に入力し、所定の誤差を越えると警報を発する
警報装置として用いてもよい。また、上述した目盛に代
えて直線変位計を用い上記各便を電気的に検出してもよ
い。

次に、上記処理でＲ４が求まった後、すなわち案内ガイ
ド９の円弧中心が操作具１９の回動中心１９Ｘ（換言す
ると第４図の中心Ｏ）に一致すると操作フィーリングの
計測処理を実行する。

最初に、面ぶれ検出用の荷重センサ１６の用途について
説明する。操作具１９の回転平面に対し垂直な方向（第
２図で上下方向）へ移動体１１が移動すると、上述と同
様に計測用の荷重センサ１８の計測精度を悪化させる要
因となる。例えば、位置決めピン２と内装材３との相対
位置関係が適切でなかったり、モータ１０の軸心が操作
具の回転面と垂直でない場合等である。本誤差を排除す
るために面ぶれ検出用の荷重センサ１６が配置され、荷
重センサ１６の差分出力が常に零になるように位置決め
ピン２を調整すればよく、比較回路により誤差増大によ
る警報を発してもよい。この処理はステップ８９〜ステ
ツプＳｌｌにおいて実行される。ステップＳ９で荷重セ
ンサ１６の差信号を読込み、ステップ５１０でこれがＯ
でないときはステップＳｌｌにおいて位置決めピン２の
位置を調節して基台１の角度を調整する。

次に、操作フィーリングの計測処理に移る。

ステップＳ１２で移動用モータ１０を作動し、荷重およ
び回転角を計測する。荷重は荷重センサ１８の信号から
読み込み、回転角はモータ１０に同軸に配設された回転
センサ２０の信号から読み込み、上記し２を用いて求め
る。なお角度センサとして、計測ロンドの先端を内装材
３の外面に挿入し、計測部本体を移動台１１に配置した
ものや、さらに内装材３の上ではあるが操作具の回転略
中心位置に回転角センサ本体を配置し、その計測ロッド
を移動台１１に固定する方式でもよい。また、磁気的、
光学的、音響的測距装置を用いて非接触的に案内ガイド
９と移動台１１との相対距離を計測してもよい。これら
の相対距離と前記Ｌ２とから操作具１９の回転角を演算
するようにしてもよい。

次いで、ステップＳ１３では荷重および回転角の計測信
号を電磁的および光学的な信号に変調し。

外部の記録装置に伝送し、ステップＳ１４でＬ２と回転
センサの信号から操作具１９の回転角を演算し、さらに
荷重信号とＬｌの値とから回転トルク値を演算する。ス
テップＳ１５ではこの演算結果および回転トルク値を画
面に表示する。

以上のような操作により荷重および回転角の計測が誤差
なく行われ、ハンドルを手で持つ簡便な方法でも高精度
の計測を行うことができる。

第５図は本装置の適用の具体例を示すもので、同図（ａ
）は装置本体１１１を車両のレバースイッチ１１２に、
同図（ｂ）は装置本体１１１を車両のシーソスイッチ１
１３に、同図（Ｃ）は装置本体１１１を車両のロータリ
スイッチ１１４に適用したものである。同図（ｂ）、（
ｃ）において、１１５．１１６は延長棒、１１７．１１
８はスイッチとの接触面である。

第７図〜第１６図により本発明の他の実施例を説明する
。

第７図は本装置の上面図、第８図は側面図である。まず
、構成を説明すると、第７図、第８図において、２１は
回転軸心２１Ｘを中心に回転操作される操作具、２１ａ
はその操作部で、例えば車両用のスイッチ等である。操
作部２１ａには糸状体２２がクリップ２３により固定さ
れ、糸状体２２は操作部２１ａに周回状に巻かれている
。糸状体２２の各端部は張力調整ピン２４にリング状に
縛られて係合しており、糸状体２２には伸びにくい材料
、例えばワイヤ、ピアノ線等が用いられる。

張力調整ピン２４は荷重センサ２５　（２５Ａ〜２５Ｄ
）にナツト２６で螺着され、その位置を変えることによ
り糸状体２２′の張力を調整可能な構造になっている６
荷重センサ２５には第９図、第１０図に拡大図を示すよ
うに歪みゲージ２７が設けられている。荷重センサ２５
は枠体としての固定板２８に、操作部２１ａの周囲に互
いに９０度の角度を有して４個又は８個配置される。固
定板２８には超音波を受信する２つの受信マイク２９Ａ
。

２９Ｂが固定されている。受信マイク２９Ａ、２９Ｂを
２つ用いたのは、指向性による検出機能の低下を防止す
るためで、計測精度に差支えなければ、１個でもよい。

また、固定板２８には一軸回りに回転可能なベアリング
を介してハンドル３０が固定され、その固定位置は操作
具２１に不要トルクが加わらないように操作部２１ａの
略直下にある。操作部２１ａの周囲には送信マイク３１
〜３４が互いに操作具２１の軸回りに９０度の角度を有
して配置され、これらの送信マイク３１〜３４は車両等
の内装材に固定される。また、この他にも送信マイク３
５が操作具２１の回転中心の近傍に配置されている。送
信マイク３１〜３５は操作部２１ａの操作変位と回転中
心からの距離を検出するためしこ必要なもので、超音波
を発生する解放型マイクであり、適度な指向性を有し、
発信周波数は例えば４０Ｋｈｚである。なお、受信マイ
ク２９Ａ、２９Ｂは送信マイク３１〜３５の発信周波数
に合わせたピークを持つ受信感度を有する無指向性マイ
クが用いられる。

第１１図は本装置の電気的回路構成を示す図であり、こ
の図において、受信マイク２９Ａ、２９Ｂの出力はスイ
ッチ４１によって時系列的に切り換えられ、コンパレー
タ４２、入力ボート４３を順次弁してマイクロコンピュ
ータ４４に入力される。また、４つの荷重センサ２５Ａ
〜２５Ｄからの信号はＡ／Ｄ変換器４５によりＡ／Ｄ変
換されてマイクロコンピュータ４４に入力され、マイク
ロコンピュータ４４からは出力ポート４６を経た後、駆
動アンプ４７〜５１をそれぞれ介して送信マイク３１〜
３５に信号が送られる。マイクロコンピュータ４４は時
間をずらして５個の送信マイク３１〜３５から超音波を
発射し、その信号を時系列的に受信マイク２９Ａ、２９
Ｂにより受信することにより、送信マイク３１〜３５の
識別を行って操作部２１ａの変位の検出および操作部２
１ａの回転中心からの距離を検出し、これらの情報およ
び荷重センサ２５からの信号に基づいて操作具２１の操
作フィーリングの計測を行う。

次に１作用を説明する。

操作具２１の操作フィーリングの計測は次の手順で行わ
れる。

ａ）計測の初期作業 まず、計測したい部位に糸状体２２を数回巻付けて、そ
の端部を張力調整ピン２４に繋ぐ６次いで、張力調整ピ
ン２４のナツト２６を回して糸状体２２に所定の張力を
付与する。このときの張力は計測荷重の最大値より大き
な値を設定する。これは、計測により張力が零となって
計測不能となることを防止するためである。糸状体２２
を操作部２１ａの上で数回摺動させ、一対の荷重センサ
の荷重信号がほぼ等しくなったところで糸状体２２をク
リップ２３により操作部２１ａに固定する。

この操作をもう１つの直交する荷重センサ２５について
も行う。

ｂ）操作具回転角度の割り出し 回転中心が内装材等により被覆されている車両等の操作
具の操作フィーリングに関する物理量を計測するこの装
置は、その性格上５間接的に操作具２１の回転中心を検
出する必要がある。ここでは第１２図に示す方法により
回転中心を検出する。

第１２図において、Ｏは操作部２１ａの回転中心位置（
未知）、Ｐは変位計測点（既知）、Ａは受信マイク２９
Ｂと送信マイク３１との距離、Ｂは受信マイク２９Ｂと
送信マイク３２との距離、Ｃは受信マイク２９Ａと送信
マイク３５との距離である。Ａ’　、Ｂ’　、Ｃ’　、
○ｌ　　　Ｐ＋はずれた場合の値である。一般に、異な
る３点からの距離がわかれば、３点と同一平面内にあっ
ては任意の１点の位置がわかる。しかし、送信マイク３
５は操作具の回転中心と完全に同一位置ではないので、
操作部２１ａにおける検出位置に誤差がでる。

そこで、このことを次のようにして解決している。送信
マイク３１．３２を中心とした半径ＡとＢの円弧の交点
は平面内において２つ存在する。

ＡとＢの測定精度は前述の問題はなく、きわめて正確に
計測が可能である。そこで、２つの交点のうち、送信マ
イク３５を中心とした半径Ｃの円弧に近い方を現在の位
置と定める。この過程を第１３図で説明する。○がずれ
ていても斜線で示す軌跡に内にあるＡとＢとの交点を位
置情報とすれば。

Ｏのずれは計測誤差に含まれず、０がＯ″にずれていで
も関係ない。

以上の位置情報はコンピュータにおける操作により、回
転座標に変換される。座標変換の方法は、原点Ｏと基準
点Ｐと現在点Ｐ′の３点がわがっているため、ＯＰとＯ
Ｐ′とのなす角θは一般の三角関数を用いればよい。ま
た、３点と操作具の回転中心が同一平面内にない場合は
、３点からの位置情報により存在する　点は２点となる
（２点からの位置情報による円軌跡と１点からの位置情
報による球軌跡との交点）が、操作軌跡を平面から極端
にはずして動かすことをしなければ、実用上問題はない
。

Ｃ）荷重の計測 操作部２１ａに固定された２本の糸状体２２は所定の張
力が付加されているため、第１４図に示すように、正規
の計測（操作具２１の軸と直交する平面内に４本の糸状
体２２が全て含まれるように操作具２１が操作される場
合で、図中Ｍ方向の荷重のみ作用するとき）においては
、２個の荷重センサ２５の信号の差を求めれば操作力が
計測できる、一方、第１４図Ｍ方向の荷重が各センサ２
５に作用するように検出荷重中に誤差要因の荷重成分が
含まれる場合は、２個の荷重センサ２５の信号の和が操
作具１９の軸力、つまり操作荷重の誤差量を示す信号と
なる。

このことを図示したのが第１５図および第１６図で、そ
のうち第１５図（ａ）は２個の荷重センサ２５の出力信
号に基づく正規の計測（第１４図Ｍ方向）を表したもの
、同図（ｂ）は和の信号、同図（ｃ）は差の信号を表し
たものであり、差信号により操作荷重の検出が可能なこ
とがわかる。

また、第１６図は誤差方向の計測を表しており、同図（
ａ）は２個の荷重センサ２５の出力信号、同図（ｂ）は
和の信号、同図（ｃ）は差の信号を表しており、和信号
により操作荷重の誤差分の検出が可能なことがわかる。

本実施例のように２組の荷重センサ対を計測方向に直交
させて配置することにより、直交方向の２種類の荷重お
よび操作具の軸方向の誤差荷重を同時に計測することが
でき、これから操作具の操作フィーリングを計測するこ
とができる。この場合、本実施例では操作具が車両等に
装着状態で操作具の回転中心が不明であっても１回転方
向の荷重、角度情報を容易に得て、操作具２１の操作フ
ィーリングを簡単に計測できる。また、操作具２１の形
状が大幅に異なっても、簡単に計測することができる。

したがって、車両のコンビネーションスイッチ、レバー
スイッチ等の多軸の動きをするスイッチの計測にはきわ
めて都合がよく、計測精度も向上させることが可能とな
る。

ｄ）ｔＡ差信号による警報の発令 この実施例においては手動で操作具を操作するため、操
作部２１ａの軌跡からの位置誤差が計測精度を悪化させ
る要因となる。そのため、所定の位置（軌跡）からはず
れると、警報を発する機能を具備している。この警報に
は前述の和の信号を用い、これが所定値を越えると、し
きい値比較器しこよりこの状態を検知して警報を発する
ようしこしている。

ｅ）信号の変調 本実施例では、荷重および変位信号を電磁波および光学
的な信号に変調し、外部の記録装置に信号を伝送するよ
うにしている。その目的は、車両等の操作具の周辺は複
雑な形状を有しており、大型の記録装置、計測装置、増
幅装置等を持込みにくい環境にあるから、外部に伝送可
能な信号に変調して外部で必要な記録を行うためである
。さらに、本装置が最も威力を発揮する展示品（車両）
等の操作具の計測を行う場合１周囲の人間に対し脅威を
与えるような装置は持ち込めない。また、計測装置から
出力される信号ケーブルは精密な計測の妨げとなる。し
たがって１以上のように操作具と接する装置はなるべく
小型にする方がよい。

さらに、計測精度的にも無理に小型にするよりも優れて
いる。

第１７図〜第２２図は本発明のさらに他の実施例として
各種の変形態様を示す図である。

まず、第１７図は変位検出手段として超音波センサ（受
信マイク）の代わりにポテンショに糸を巻付けた変位セ
ンサを用いた例である。同図において、５１は変位セン
サであり、変位センサ５１は固定板２８に連結されてい
る取付板５２に設置されている。なお、荷重センサとし
ては、水晶を用いた直流からの検出が可能な圧電式荷重
センサが用いられている。

変位センサ５１の詳細は第１８図に示される。

変位センサ５１は回転型ポテンショ５３．糸状体６ｏを
巻き取る糸巻き５４、リターンばね５５、糸巻き５４に
連結された歯車５６．歯車５６と噛み合う他の歯車５７
、ねじ棒５８および糸状体６０をむらなく巻き取るため
の送りガイド５９を有しており、送りガイド５９はねじ
棒５８に連動して左右に定速で動く。

したがって、糸状体６０の引き出された変位が回転型ポ
テンショ５３によって検出される。

第１９図は糸状体２２を用いずに荷重センサを直接操作
具に密着した例である。

同図において１円筒状の枠体６１の内部には８個の荷重
センサ２５が２個ずつ９０度おきに配置され、ロックね
じ６２によって枠体６１が操作部２１ａに固定される。

なお、荷重センサ２５を軸方向に２個配置したのは、モ
ーメント方向の応力をキャンセルするために２支点とし
たものである。

したがって、この構成では、操作具の形状に合わせて荷
重センサ２５を位置決めする必要があるが、小型化でき
るという利点がある。

第２０図は変位検出手段として磁気的手段を用いた例で
あり、取付板５２にはホール素子による磁気センサ７１
〜７３がｘ、ｙ、ｚ方向検出用として配置されている。

また、固定板２８の周囲には３次元的に磁場発生用のマ
グネット７４〜７７が配設されている。マグネット７４
〜７７による磁場の変化は磁気センサ７１〜７３により
取付板５２の変位として検出される。

第２１図は受信マイク２９Ａ、２９Ｂおよび操作部２１
ａを回転中心としたモーメントまわりの位置誤差を低減
するために、荷重センサ２５を操作部２１ａの軸方向に
２個配設し、図中Ｓ方向まわりの位置誤差を減少させた
例である。

固定板２８Ａ、２８Ｂも２つ設けられている。

誤差の検出には第２１図の正面から左右の荷重センサ２
５の差をみればよく、和をみれば誤差が低減された荷重
信号が得られる。なお、図中では示していないが、同じ
構成で９０度ずれてもう１対の荷重センサ２５があり、
合計で８個の荷重センサ２５により構成されている。

第２２図は変位センサにおけるｘ、ｙ、ｚ方向まわりの
回転方向モーメント誤差を低減するために、超音波マイ
ク８１〜８３を３個互いに操作部２１ａを中心に９０度
ずつずらして配設した構成である。中心まわりの回転角
度は３つの受信マイク（超音波マイク）８１〜８３によ
る定点からの距離を検出すればわかるから、本構成によ
れば、６構成分の全ての誤差が低減し、かつ誤差の度合
いも対のセンサ信号の差をとることにより知ることがで
きる。

Ｇ０発明の効果 本発明によれば、フィーリング計測対象である操作具に
計測装置を装着してからその回転軸心を割りだし、しか
る後に操作力や操作量を計測するようにしたので、内装
材などに隠れて回転中心が不明な操作具に対して計測を
行うときに事前に回転軸心の割りだしを行えば、操作具
を回転操作する際の案内となる円弧の中心を回転中心と
一致させた状態で操作具を回転操作しつつ計測でき、計
測精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明に係る操作フィーリング計測装
置の一実施例を説明するもので、第１図が装置の上面図
、第２図が装置の側面図、第３図が計測手順を示すフロ
ーチャート、第４図が円の中心を検知する方法を示す図
、第５図が本装置の適用の具体例を示す図、第６図が従
来の回転型の操作具のトルク、角度計測装置の一例を示
す図である。 第７図〜第１６図は本発明に係る操作フィーリング計測
装置の他の実施例を説明するもので、第７図が本装置の
上面図、第８図が本装置の側面図、第９図、第１０図が
荷重センサの拡大図、第１１図が電気的回路構成を示す
図、第１２図が回転中心を検出する方法を示す図、第１
３図が回転の軌跡を示す図、第１４図が荷重センサの計
測方向を示す図、第１５図が正規の計測を表した図、第
１６図が誤差方向の計測を表した図である。 第１７図〜第２２図は本発明に係る操作フィーリング計
測装置のさらに他の実施例として各種の変形態様を説明
するもので、第１７図が変位検出手段として超音波セン
サの代わりにポテンショに糸を巻付けた変位センサを用
いた例を示す図、第１８図が第１７図における変位セン
サの詳細な構成図、第１９図が糸状体を用いずに荷重セ
ンサを直接操作具に密着した例を示す図、第２０図が変
位検出手段として磁気的手段を用いた例を示す構成図、
第２１図が荷重センサを操作部の軸方向に２個配設した
例を示す図、第２２図が超音波マイクを３個互いに操作
部を中心に９ｏ度ずつずらして配設した構成を示す図で
ある。 に基台　　　　　　　２：位置決めピン３：内装材　　
　　　　４：ハンドル ５：位置決めガイド　　６：スライダ ７：ガイド固定ねじ　１ｏ：移動用モータ１１：移動台
　　　　　１２：ロッド １３：ロッド固定ねじ　１４：引張・圧縮荷重センサ１
５：センサ固定部　　１６：荷重センサ１８：計測用の
荷重センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の回転軸心を中心に回転操作される回転型操作具の
   操作力と回転角とを計測する操作フィーリング計測装置
   において、 先端側が回転型操作具に連結され後端側から操作されて
   前記操作具を回転操作する操作部材と、この操作部材を
   その軸芯方向に拘束しつつ回転操作するための前記後端
   側の運動を案内する円弧状案内部を有し、この円弧の径
   方向に前記回転軸心との距離を調節可能な案内ガイドと
   、 前記操作部材を回転操作するときに生じる操作部材の軸
   芯方向の圧縮および引っ張り荷重を検出する荷重検出手
   段とを具備することを特徴とする操作フィーリング計測
   装置。