JPH0643732U - ジョイスティック操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】実特性に拘わらず、簡略な作業を実施するだけ
で、設計仕様に極めて近い特性を実現できるジョイステ
ィック操作装置の提供を目的とする。 【構成】このジョイスティック操作装置は、レバー手段
１と、レバー手段１の変位量Ｘに応じて比例的に変化す
るデジタル信号Ｅｘを出力する変位検出手段２と、作業
者の指示に基づき、レバー手段１の中立点及び最大変位
点での変位検出手段２の出力信号Ｅｘを、第１記憶手段
３に実データＥ₀ ，Ｅ'mとして取り込むデータ取込手段
４と、最大変位点で出力するべき設計仕様上のデジタル
信号が設計データＥm として予め記憶された第２記憶手
段５と、補正手段６とを備えている。補正手段６は、
Ｅ'x＝Ｅm ＊（Ｅx −Ｅ₀ ）／（Ｅ'm−Ｅ₀ ）なる補正
演算を実施し、補正後のデジタル信号Ｅ'xを出力する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ジョイスティック操作装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ジョイスティック操作装置は、レバー等を操作することにより、その操作量（ 変位量）をデジタル信号に変換して、コンピュータ等に入力するための座標入力 装置の一つであり、リモコン操縦装置やその他の装置に広く採用されている。

【０００３】 図６に従来のジョイスティック操作装置の概略的な構成を示す。同図において 、１１はポテンショメータ（可変抵抗器）であり、このポテンショメータ１１に は図示は省略しているが、手動操作されるレバーが機械的に連結されている。

【０００４】 このレバーが操作（一般には回動）されることにより、ポテンショメータ１１ の可動軸が移動又は回転され、その抵抗値の変化が増幅器１２により電圧変化に 変換され、アナログ信号が出力される。なお、ポテンショメータ１１には、可動 軸が直線的に動作するもの、あるいは可動軸が回転的に動作するものがある。

【０００５】 増幅器１２は、調整用のポテンショメータ１３を有する零点調整器及び調整用 のポテンショメータ１４を有する利得（傾き）調整器を備えている。零点調整器 及び利得調整器は、ポテンショメータ１１の変位に対する増幅器１２の出力であ るアナログ信号の特性を調整するためのものである。

【０００６】 増幅器１２のアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）を介してデジタル信 号に変換された後、マイクロコンピュータ１５に入力される。また、このジョイ スティック操作装置は、例えば、ホーン鳴動を指示するためのスイッチ１６やレ バーが中立点にあることを検出するスイッチ１７を備え、これらのスイッチ１６ ，１７の設定はマイクロコンピュータ１５により検出される。

【０００７】 マイクロコンピュータ１５は、増幅器１２からのＡ／Ｄ変換されたデジタル信 号や各種スイッチ１６，１７の設定等を、外部の主装置（このジョイスティック 操作装置を座標入力装置とする装置）とのプロトコルに従って所定のフォーマッ トに変換し、この信号はシリアル又はパラレル通信を行う通信装置１８を介して 主装置に送られる。

【０００８】 一般には、ポテンショメータ１１に変位量に応じて出力される増幅器１２のア ナログ信号の特性は、図５中に直線で示されているように、縦軸に増幅器１２ が出力するアナログ信号を、横軸にポテンショメータ１１の変位量Ｘをとったと きに、原点対称の直線、即ち、レバー中立点（Ｘ＝０）においてゼロとなり、レ バーの変位量Ｘに応じて比例的（直線的）に変化し、レバープラス側最大変位点 （Ｘ＝Ｘｍａｘ）又はレバーマイナス側最大変位点（Ｘ＝Ｘｍｉｎ）において、 設計仕様上決められた所定の値（Ｅｍａｘ，Ｅｍｉｎ）となるのが理想的である 。

【０００９】 ところが、ポテンショメータ１１の製造上の誤差に基づく特性のバラツキ、ポ テンショメータ１１の取り付け誤差やレバーとの連結機構部の整合誤差等により 、上記のような理想的な特性とはならず、図５中に直線〜で示されるような 特性となってしまうことが多い。

【００１０】 そこで、従来は増幅器１２が備える零点調整器及び利得調整器により、これを 調整して良好な特性を実現するようにしていた。即ち、増幅器１２からの出力を モニタしながら、零点調整器及び利得調整器の各ポテンショメータ１３，１４に 連動する調整ネジをドライバ等で回転させて、上記理想的な特性（図５中の直線 参照）となるような適宜な位置を見出し、ロックペイント等で該調整ネジを固 定することが行われていた。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】 しかし、従来技術による特性の調整作業は全て手作業であるとともに、零点の 調整と利得の調整は互いに影響し合うため、例えば、零点の調整後、利得を調整 すると、零点の位置が変動してしまう等、その調整作業は熟練した技能を要し、 調整に長時間を要するとともに、作業が非常に煩雑であるという問題があった。 また、ロックペイント等で調整ネジを固定する等、作業工数が多いという問題が あった。

【００１２】 さらに、利得調整器はコストや小型化等の観点から通常は一個しか設けないの で、プラス側とマイナス側の利得（傾き）が異なる場合に、調整に限界があると いう問題もあった。

【００１３】 本考案はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは 、簡略な作業を実施するだけで、設計仕様に極めて近い特性を実現できるジョイ スティック操作装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

上述した課題を解決するため、図１にその原理構成を示すようなジョイスティ ック操作装置を提供する。

【００１５】 即ち、本考案によるジョイスティック操作装置は、中立点(X=0) を中心として 変位されるレバー手段１と、レバー手段１の変位量(X) に応じて比例的に変化す るデジタル信号(Ex)を出力する変位検出手段２と、作業者の指示に基づき、レバ ー手段１の中立点(X=0) 及び最大変位点(X=Xm)での変位検出手段２の出力信号(E x)を、第１記憶手段３に実データ(Ex=E₀,E'm) として取り込むデータ取込手段４ と、最大変位点(X=Xm)で出力するべき設計仕様上のデジタル信号が設計データ(E m)として予め記憶された第２記憶手段５とを備えている。

【００１６】 そして、変位検出手段２の出力信号をＥx とし、中立点(X=0) 及び最大変位点 (X=Xm)での実データをそれぞれＥ₀ 、Ｅ'mとし、最大変位点(X=Xm)での設計デー タをＥm として、 Ｅ'x＝ｆ(Ex)＝Ｅm ＊（Ｅx −Ｅ₀ ）／（Ｅ'm−Ｅ₀ ） …(1) なる補正演算を実施し、変位検出手段２の出力信号(Ex)を補正したデジタル信号 (E'x) を出力する補正手段６とを備えている。

【００１７】

【作用】

図５に示されるように、縦軸に補正手段６に入力されるデジタル信号Ｅx 又は 補正手段６から出力されるデジタル信号Ｅ'xを、横軸にレバー手段１の変位量Ｘ をとった正規直交座標系を考える。

【００１８】 このジョイスティック操作装置の実特性（例えば、直線参照）は、レバー中 立点の座標を（Ｘ＝０，Ｅx ＝Ｅ₀ ）、最大変位点の座標を（Ｘ＝Ｘｍ，Ｅx ＝ Ｅ’ｍ）として、この２点を通る直線の式で表される。即ち、 Ｘ＝Ｘｍ＊（Ｅx −Ｅ₀ ）／（Ｅ’ｍ−Ｅ₀ ） …(2) である。

【００１９】 一方、ジョイスティック操作装置の設計仕様上の特性（直線参照）は、中立 点の座標を（Ｘ＝０，Ｅ'x＝０）、最大変位点の座標を（Ｘ＝Ｘｍ，Ｅ'x＝Ｅｍ ）として、この２点を通る直線の式で表される。即ち、 Ｅ'x＝Ｘ＊Ｅｍ／Ｘｍ …(3) である。

【００２０】 (3) 式に(2) 式を代入して、 Ｅ'x＝Ｅｍ＊（Ｅx −Ｅ₀ ）／（Ｅ’ｍ−Ｅ₀ ）…(1) となる。

【００２１】 上記補正演算に必要なデータとしてのＥ₀ はレバー手段１を中立点にした状態 でデータ取込手段４に指示することにより第１記憶手段３に取り込まれ、Ｅ’ｍ はレバー手段１を最大変位点に設定した状態でデータ取込手段４に指示すること により第１記憶手段３に取り込まれる。Ｅｍは設計仕様上、予め決められていて 第２記憶手段５に記憶されている。

【００２２】 補正手段６は上記の(1) 式に基づき、変位検出手段２が出力するデジタル信号 Ｅｘを補正し、補正後のデジタル信号としてＥ'xを出力する。このような補正演 算を実施することにより、実特性が直線〜に示すようなものであっても、直 線に示すような設計仕様に極めて近い特性を有するジョイスティック操作装置 となるのである。

【００２３】 本考案によると、従来の如き調整作業を全く必要とせず、単に、レバー手段を 中立点及び最大変位点に設定して、データ取込手段４に指示するという極めて簡 略な作業を行うだけで良く、その他に何らの作業をする必要もない。従って、熟 練技能者でなくとも、短時間で作業を終了することができる。

【００２４】 なお、プラス側とマイナス側でそれぞれ独立的に補正を行うようにすれば、実 特性のプラス側とマイナス側のそれぞれの利得（傾き）が異なる場合であっても 精度の良い補正を行うことができる。

【００２５】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細に説明する。 図２は本発明が適用されたジョイスティック操作装置の全体構成を示す図であ る。同図において、２１はポテンショメータ（可変抵抗器）であり、このポテン ショメータ２１には図示は省略しているが、手動操作されるレバーが機械的に連 結されている。

【００２６】 このレバーが操作（一般には回動）されることにより、ポテンショメータ２１ の可動軸が変位され、その抵抗値の変化が増幅器２２により電圧変化に変換され 、アナログ信号（Ｅｏｕｔ）が出力される。ポテンショメータ２１には、可動軸 が直線的に動作するもの、あるいは可動軸が回転的に動作するものがある。なお 、増幅器２２は、従来技術の如き零点調整器や利得（傾き）調整器は備えていな い。

【００２７】 増幅器２２の出力であるアナログ信号（Ｅｏｕｔ）は、Ａ／Ｄ変換器（図示せ ず）を介してデジタル信号（Ｅｘ）に変換された後、マイクロコンピュータ２３ に入力される。また、このジョイスティック操作装置は、例えば、ホーン鳴動を 指示するためのスイッチ２４やレバーが中立点にあることを検出するスイッチ２ ５を備え、これらのスイッチ２４，２５の設定はマイクロコンピュータ２３によ り検出される。

【００２８】 さらに、このジョイスティック操作装置は、本発明の補正手段６が補正演算を するために必要とする各種データの取り込みを指示するための３つのスイッチ（ ＳＷ０）２６，（ＳＷ１）２７，（ＳＷ２）２８を備えており、これらのスイッ チ２６，２７，２８の設定もマイクロコンピュータ２３により検出され、マイク ロコンピュータ２３はこれらの設定に基づき、後述するデータ取込処理を実施す る。

【００２９】 これらのスイッチ２６，２７，２８はジョイスティック筐体内部の回路基板上 に設けることができ、また、カバーの着脱作業を省略するためジョイスティック 筐体外部でコネクタを介して接続されるようにすることができる。

【００３０】 マイクロコンピュータ２３は、増幅器２２からＡ／Ｄ変換器を介して送られた デジタル信号（Ｅｘ）を補正した後、該補正したデジタル信号（Ｅ'x）や各種ス イッチ２４，２５の設定等を、外部の主装置（このジョイスティック操作装置を 座標入力装置とする装置）とのプロトコルに従って所定のフォーマットに変換し 、この信号はシリアル又はパラレル通信を行う通信装置２９を介して主装置に送 られる。

【００３１】 マイクロコンピュータ２３の図示しないメモリには、設計データが記憶される 領域が確保されており、設計データとしては、レバープラス側最大変位点（Ｘ＝ Ｘｍａｘ）で出力するべき設計仕様上のデジタル信号（Ｅ'x＝Ｅｍａｘ）及びレ バーマイナス側最大変位点（Ｘ＝Ｘｍｉｎ）で出力するべき設計仕様上のデジタ ル信号（Ｅ'x＝Ｅｍｉｎ）が予め記憶保持されている。

【００３２】 また、マイクロコンピュータ２３の図示しないメモリには、実データが記憶さ れる領域が確保されており、この実施例では、中立点でのＡ／Ｄ変換された増幅 器２２からのデジタル信号Ｅ₀ 、レバープラス側最大変位点でのＡ／Ｄ変換され た増幅器２２からのデジタル信号Ｅ’ｍａｘ、及びレバーマイナス側最大変位点 でのＡ／Ｄ変換された増幅器２２からのデジタル信号Ｅ’ｍｉｎの３つのデータ が以下のようなデータ取込処理を経て記憶保持される。

【００３３】 図３はマイクロコンピュータ２３によるデータ取込処理を示すフローチャート 、図４はスイッチ（ＳＷ０）２６，（ＳＷ１）２７，（ＳＷ２）２８の設定と処 理内容との関係を表した図である。

【００３４】 まず、図３を参照する。マイクロコンピュータ２３は、ＳＷ０の設定を常に検 出しており（ＳＴ２）、ＳＷ０の設定が「０」である場合には、通常処理（詳細 は後述する）を実施している（ＳＴ１）。ＳＷ０の設定が「１」である場合には 、次いでＳＷ１の設定を検出し（ＳＴ３）、ＳＷ１の設定が「０」である場合に は、さらにＳＷ２の設定を検出し（ＳＴ４）、ＳＷ２の設定が「０」である場合 には、処理を実行して（ＳＴ５）、ＳＴ１に戻る。

【００３５】 ＳＴ４において、ＳＷ２の設定が「１」である場合には、処理を実行して（ ＳＴ６）、ＳＴ１に戻る。ＳＴ３において、ＳＷ１の設定が「１」である場合に は、処理を実行して（ＳＴ７）、ＳＴ１に戻る。

【００３６】 上記の処理〜においては、Ａ／Ｄ変換された増幅器２２からのデジタル信 号Ｅx がマイクロコンピュータ２３のメモリの実データ記憶領域に取り込まれる 。即ち、処理では中立点Ｘ＝０でのデジタル信号Ｅx ＝Ｅ₀ が、処理ではレ バープラス側最大変位点Ｘ＝Ｘｍａｘでのデジタル信号Ｅx ＝Ｅ’ｍａｘが、処 理ではレバーマイナス側最大変位点Ｘ＝Ｘｍｉｎでのデジタル信号Ｅx ＝Ｅ’ ｍｉｎがそれぞれ取り込まれる。

【００３７】 次いで、調整作業者による調整作業（データ取込作業）からみた処理を、図４ を参照して説明する。調整作業者は調整作業を実施する場合には、レバーを中立 点Ｘ＝０に位置させた状態でＳＷ０の設定を「１」、ＳＷ１の設定を「０」、Ｓ Ｗ２の設定を「０」とする。マイクロコンピュータ２３はこのときの増幅器２２ からのデジタル信号Ｅx ＝Ｅ₀ をメモリの所定の領域に記憶保持する。

【００３８】 そして、レバーをプラス側最大変位点Ｘ＝Ｘｍａｘに位置させた状態で、ＳＷ ０及びＳＷ１の設定はそのままで、ＳＷ２の設定を「１」とする。マイクロコン ピュータ２３はこのときの増幅器２２からのデジタル信号Ｅx ＝Ｅ’ｍａｘをメ モリの所定の領域に記憶保持する。

【００３９】 さらに、レバーをマイナス側最大変位点Ｘ＝Ｘｍｉｎに位置させた状態でＳＷ ０の設定はそのままで、ＳＷ１の設定を「１」とする。マイクロコンピュータ２ ３はこのときの増幅器２２からのデジタル信号Ｅx ＝Ｅ’ｍｉｎをメモリの所定 の領域に記憶保持する。上記の作業が終了したならば、ＳＷ０の設定を「０」に 戻すことにより、通常処理が実行され、調整作業が終了する。

【００４０】 図３のＳＴ１に示したマイクロコンピュータ２３による通常処理について説明 する。マイクロコンピュータ２３は増幅器２２からのＡ／Ｄ変換されたデジタル 信号Ｅx を常に読み込んでおり、メモリに予め記憶保持されている設計データと してのＥｍａｘ，Ｅｍｉｎ及び上記の調整作業を経てメモリに記憶保持されてい る実データとしてのＥ₀ ，Ｅ’ｍａｘ，Ｅ’ｍｉｎを読み出し、以下の補正演算 を実施して、補正後のデジタル信号Ｅ’x を所定のフォーマットに変換し、通信 装置２９に送る。

【００４１】 即ち、レバープラス側においては、 Ｅ'x＝Ｅｍａｘ＊（Ｅx −Ｅ₀ ）／（Ｅ’ｍａｘ−Ｅ₀ ） レバーマイナス側においては、 Ｅ'x＝Ｅｍｉｎ＊（Ｅx −Ｅ₀ ）／（Ｅ’ｍｉｎ−Ｅ₀ ） である。

【００４２】 この補正演算を実施することにより、実特性に拘わらず、レバー中立点で出力 されるデジタル信号Ｅ'xはゼロとなり、レバープラス側最大変位点で出力される デジタル信号Ｅ'xは設計仕様上決められたＸｍａｘとなり、同じくレバーマイナ ス側最大変位点で出力されるデジタル信号Ｅ'xは設計仕様上決められたＸｍｉｎ となる。

【００４３】 本実施例によると、実特性がポテンショメータ２１の製造上の誤差に基づく特 性のバラツキ、ポテンショメータ２１の取り付け誤差やレバーとの連結機構部の 整合誤差等により、図５中の直線〜に示すようなものであっても、図５中の 直線に示すような設計仕様上の理想的な特性を忠実に再現するジョイスティッ ク操作装置が得られる。しかも、補正を行うために実施する必要がある作業は、 極めて簡単であり、従来の如き調整ネジの調整作業やロックペイント等による固 定作業等は無く、熟練技能者によらなくても一律に良好な特性を有するジョイス ティック操作装置が得られる。

【００４４】 また、プラス側とマイナス側でそれぞれ独立的に補正を行うようにしているの で、実特性のプラス側とマイナス側のそれぞれの利得（傾き）が異なる場合であ っても精度の良い補正を行うことができる。

【００４５】

【考案の効果】

本考案は以上説明したように構成したので、従来の如き調整作業を全く必要と せず、単に、レバー手段を中立点及び最大変位点に設定して、データ取込手段に データの取り込みを指示するという極めて簡単な作業を行うだけで、設計仕様に 極めて近い特性のジョイスティック操作装置を実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の原理構成を示すブロック図である。

【図２】本考案実施例の全体構成を示す図である。

【図３】本考案実施例のマイクロコンピュータによるデ
ータ取込処理を示すフローチャートである。

【図４】本考案実施例のデータ取込用スイッチの設定と
処理内容との関係を表した図である。

【図５】ジョイスティック操作装置の特性を示す図であ
る。

【図６】従来技術の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ レバー手段 ２ 変位検出手段 ３ 第１記憶手段 ４ データ取込手段 ５ 第２記憶手段 ６ 補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 田村 学 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 中立点(X=0) を中心として変位されるレ
   バー手段(1) と、該レバー手段(1) の変位量(X) に応じ
   て比例的に変化するデジタル信号(Ex)を出力する変位検
   出手段(2) とを備えたジョイスティック操作装置におい
   て、 作業者の指示に基づき、前記レバー手段(1) の中立点(X
   =0) 及び最大変位点(X=Xm)での前記変位検出手段(2) の
   出力信号(Ex)を、第１記憶手段(3) に実データ(Ex=E₀,
   E'm) として取り込むデータ取込手段(4) と、 最大変位点(X=Xm)で出力するべき設計仕様上のデジタル
   信号が設計データ(Em)として予め記憶された第２記憶手
   段(5) と、 前記変位検出手段(2) の出力信号をＥx とし、中立点(X
   =0) 及び最大変位点(X=Xm)での実データをそれぞれ
   Ｅ₀ 、Ｅ'mとし、最大変位点(X=Xm)での設計データをＥ
   m として、 Ｅ'x＝Ｅm ＊（Ｅx −Ｅ₀ ）／（Ｅ'm−Ｅ₀ ） なる補正演算を実施し、該変位検出手段(2) の出力信号
   (Ex)を補正したデジタル信号(E'x) を出力する補正手段
   (6) とを備えたことを特徴とするジョイスティック操作
   装置。