JPH07259132A

JPH07259132A - ジョイスティック装置

Info

Publication number: JPH07259132A
Application number: JP7148594A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Tei; 暁明程; Shinya Hirose; 晋也広瀬; Teiji Okuda; 禎爾奥田
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 1994-03-16
Filing date: 1994-03-16
Publication date: 1995-10-09

Abstract

(57)【要約】【目的】アクチュエータの負荷をレバー操作力にフィ
ードバックするジョイスティック装置において、該装置
の著しいコンパクト化や部品点数の大幅な削減を可能に
する。【構成】油圧アクチュエータの負荷に対応してブレー
キ力が制御される電磁ブレーキ２４を、レバー操作に伴
って回動する回動軸１３、１４に直接連結したジョイス
ティック装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建設機械、船舶、ロボ
ット遠隔操作装置等に用いられるジョイスティック装置
に関するものである。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】今日、こ
の種ジョイスティック装置は、アクチュエータの操作装
置として建設機械、船舶、ロボット遠隔操作装置等に広
く採用されているが、従来のジョイスティック装置はレ
バー操作力が略一定であるため、操作対象であるアクチ
ュエータの負荷変動を直接感知することが不可能であ
り、そのため負荷状態を把握しつつ操作をする場合に比
して操作効率や操作精度に劣る許りでなく、過負荷状態
のアクチュエータを強引に動かして部品の破損等を生じ
る惧れもあった。そこで、実公平５−３７３０１号公報
に示されるものの如く、ジョイスティック装置のレバー
操作力にアクチュエータの負荷をフィードバックするこ
とが提案されるが、このものは、レバー操作に伴う回転
運動を、磁石部を有するロッドを用いて直線運動に変換
すると共に、前記磁石部を囲むように設けられる電磁コ
イルの磁力によってレバー操作力を制御すべく構成され
るため、ロッド等の運動変換部品が別途必要になって部
品点数の増加や装置の大型化を招来し、しかも前記ロッ
ドのジョイント部は、レバー操作に伴って円弧軌跡を描
くため、ロッドが電磁コイルに対して偏芯しながら直線
運動をし、その結果、ロッドが電磁コイルに摺接してロ
ッドや電磁コイルが破損する惧れがあるうえに、摺接抵
抗に基づいて円滑なレバー操作が阻害される不都合があ
った。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの欠点を一掃することができるジョイス
ティック装置を提供することを目的として創案されたも
のであって、アクチュエータを操作するためのジョイス
ティック装置であって、該ジョイスティック装置のレバ
ー操作に伴って回動する回動軸に、前記アクチュエータ
の負荷に対応してブレーキ力が制御されるブレーキ装置
を直接連結したことを特徴とするものである。また、ア
クチュエータを操作するためのジョイスティック装置で
あって、該ジョイスティック装置のレバー基端部を囲む
ケース体に、レバー操作に伴って回動する回動軸を軸承
すると共に、ケース体の外側面から突出する回動軸の一
端部に、回動軸の回動角を検知する回動角センサと、前
記アクチュエータの負荷に対応してブレーキ力が制御さ
れる電磁ブレーキとを直接連結するにあたり、前記ケー
ス体の外側面に、回動軸の一端部を囲むブラケットを設
け、該ブラケットの先端面に回動角センサを配設する一
方、ブラケットで囲まれる空間に電磁ブレーキを配設し
たことを特徴とするものである。そして本発明は、この
構成によって、アクチュエータの負荷をレバー操作力に
フィードバックするジョイスティック装置において、該
装置の著しいコンパクト化や部品点数の大幅な削減を可
能にするものである。

【０００４】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図面において、１は油圧ショベルであって、該油
圧ショベル１は、クローラ型の走行部２、該走行部２の
上部に旋回自在に支持される旋回部３、該旋回部３の前
端部に連結される作業部４等で構成されており、そして
前記各部は、旋回部３の後部に搭載される図示しないエ
ンジンの動力で油圧作動するようになっている。即ち、
旋回部３に設けられる旋回モータ６、作業部４に設けら
れるブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシ
リンダ９等の油圧供給経路には、それぞれコントロール
バルブ６ａ、７ａ、８ａ、９ａが介在し、その油圧切換
作動に基づいて前記各油圧アクチュエータが油圧作動す
ることになるが、各コントロールバルブ６ａ、７ａ、８
ａ、９ａには、それぞれパイロット操作用の電磁バルブ
６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂが接続されるため、各電磁バル
ブ６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂを電流値制御することによっ
て油圧アクチュエータの作動速度を自由に制御すること
ができるようになっている。

【０００５】１０は前記旋回部３の運転室３ａに設けら
れる左右一対の電気式ジョイスティック装置であって、
該ジョイスティック装置１０は、操作レバー１１の傾倒
操作（３６０°）に基づいて前記旋回モータ６、ブーム
シリンダ７、アームシリンダ８およびバケットシリンダ
９を独立的もしくは複合的に操作できるように構成され
ており、その構成を以下に詳述する。尚、左右のジョイ
スティック装置１０は略同じ構成であるため、左右何れ
か一方についてのみ説明をし、また、操作レバー１１の
Ｘ方向操作に伴って作動する構成部品と、Ｙ方向操作に
伴って作動する構成部品とが同一である場合には、Ｙ方
向構成部品の説明を省略する。

【０００６】さて、前記操作レバー１１の基端部は、四
角筒形状に形成されるケース体１２に囲まれると共に、
Ｙ方向（図３に図示）を向く第一回動軸１３を介してケ
ース体１２に支持されるため、操作レバー１１のＸ方向
（図３に図示）の傾倒操作が許容されるが、第一回動軸
１３によるレバー基端部の支持は、Ｘ方向を向く回動支
持ピン１３ａを介して行われるため、操作レバー１１の
Ｙ方向の傾倒操作も許容されるようになっている。さら
に、前記ケース体１２には、Ｘ方向を向く第二回動軸１
４が回動自在に軸承されるが、第一回動軸１３を迂回す
べく円弧状に形成される第二回動軸１４の中間部は、レ
バー基端部を挟む状態で対向する一対の対向板１４ａを
有するため、レバー基端部に押されてＹ方向のレバー操
作に連動するようになっている。即ち、操作レバー１１
をＸ方向に傾倒操作した場合には第一回動軸１３が一体
的に回動する一方、操作レバー１１をＹ方向に傾倒操作
した場合には第二回動軸１４が一体的に回動すべく構成
されている。尚、１５は操作レバー１１を常に中立位置
に向けて付勢するための中立復帰弾機であって、該中立
復帰弾機１５は、レバー中間部に上下摺動自在に外嵌す
る筒状部材１６の円形フランジ部１６ａを、ケース体１
２の上部に設けられる円盤状の接当板１７に向けて付勢
することにより操作レバー１１を中立復帰させるもので
ある。

【０００７】また、１８は前記ケース体１２の外側面に
スイッチブラケット１９を介して組付けられる中立検知
スイッチであって、該中立検知スイッチ１８の検知レバ
ー１８ａに設けられるローラ１８ｂは、前記回動軸１
３、１４の一端部に設けられるカム体２０の外周面に弾
圧状に接当しており、このため操作レバー１１の傾倒操
作に伴ってカム体２０の外周面を転動することになる
が、カム体２０の中立対応位置には中立検知溝２０ａが
切欠き形成され、この中立検知溝２０ａに対するローラ
１８ｂの嵌入に基づいて操作レバー１１の中立検知がな
されるようになっている。

【０００８】一方、前記回動軸１３、１４の他端側が突
出するケース体１２の外側面には、冂字形状部分を有す
るハット形状のポテンショブラケット２１が一体的に組
付けられており、その先端面には、回動軸１３、１４に
連結されるポテンショメータ２２が組付けられている。
そしてポテンショメータ２２は、レバー操作に伴う回動
軸１３、１４の回動角を検知し、その検知信号を後述す
る制御装置２３に入力するようになっている。

【０００９】さらに、２４は前記ポテンショブラケット
２１によって囲まれる空間に配設される電磁ブレーキで
あって、該電磁ブレーキ２４は、ポテンショブラケット
２１（中間プレート２１ａ）に固定される筒状のフィー
ルドコア２５、該フィールドコア２５に内装されるコイ
ル２６およびブレーキディスク２７、前記回動軸１３、
１４に直接固定されるアーマチュアハブ２８、該アーマ
チュアハブ２８に板状弾機２９を介して支持されるアー
マチュア３０、該アーマチュア３０と前記ブレーキディ
スク２７との間に介装されるフェーシング３１等で構成
されている。即ち、前記コイル２６に通電すると、アー
マチュア３０が板状弾機２９に抗して吸引されてフェー
シング３１とブレーキディスク２７との間に摩擦が生
じ、この摩擦力を、レバー操作に抗するブレーキ力とし
て回動軸１３、１４に作用させるが、前記ブレーキ力
は、コイル２６の電流値制御に基づいて無段階に変化さ
せることができるようになっている。

【００１０】一方、前記制御装置２３は、前述した中立
検知スイッチ１８およびポテンショメータ２２に加え、
油圧供給経路の圧力に基づいて前記各油圧アクチュエー
タの負荷を検知する負荷検知センサ３２等から信号を入
力する一方、前述した電磁バルブ６ｂ、７ｂ、８ｂ、９
ｂ、電磁ブレーキ２４等に作動信号を出力すべく構成さ
れている。そして制御装置２３は、中立検知スイッチ１
８およびポテンショメータ２２の検知信号に基づいて、
レバー操作の有無、レバー操作方向およびレバー操作量
を判断すると共に、レバー操作方向に対応する油圧アク
チュエータを、レバー操作量に応じた速度で作動させる
べく電磁バルブ６ｂ、７ｂ、８ｂ、９ｂを電流値制御す
ることになるが、さらに制御装置２３は、前記負荷検知
センサ３２の検知信号に基づいて電磁ブレーキ２４を電
流値制御するようになっている。即ち、電磁ブレーキ２
４に通電する電流値を、負荷検知センサ３２の検知値に
比例すべく制御して、油圧アクチュエータの負荷に応じ
たブレーキ力をフィードバック的にレバー操作力に作用
させるようになっている。尚、本実施例では、前記ブレ
ーキ力の制御範囲を、中立復帰弾機１５の付勢力を越え
ない範囲に設定することにより、操作レバー１１が傾倒
状態のまま停止することを防止している。

【００１１】叙述の如く構成された本発明の実施例にお
いて、操作レバー１１を傾倒操作すると、レバー操作方
向に対応する油圧アクチュエータがレバー操作量に応じ
た速度で作動することになるが、この作動に伴って油圧
アクチュエータが負荷を受けると、その負荷が負荷検知
センサ３２で検知されて制御装置２３に入力され、そし
て負荷検知信号を入力した制御装置２３は、負荷に比例
する電流を電磁ブレーキ２４に通電することになる。つ
まり、操作レバー１１の操作力に油圧アクチュエータの
負荷がフィードバックされることになり、このためオペ
レータは操作レバー１１の操作力変化に基づいて油圧ア
クチュエータの負荷を直接感知できることになる。

【００１２】この様に、本発明にあっては、レバー操作
力に油圧アクチュエータの負荷をフィードバックして、
操作効率および操作精度を向上させると共に、強引な操
作に基づく油圧アクチュエータの破損等を防止するもの
であるが、油圧アクチュエータの負荷に対応してブレー
キ力が制御される電磁ブレーキ２４を、レバー操作に伴
って回動する回動軸１３、１４に直接連結したため、レ
バー操作に伴う回転運動を直線運動に変換してからブレ
ーキ力を作用させるものの如く、殊更ロッド等の運動変
換部品を設ける必要がなく、従って、部品点数を削減で
きる許りでなく、ジョイスティック装置１０のコンパク
ト化も可能にすることができる。

【００１３】しかも、前記電磁ブレーキ２４は、偏芯状
に運動する惧れのない回動軸１３、１４にブレーキを作
用させるため、偏芯状に運動するロッドにブレーキを作
用させる従来の様に、ロッドとブレーキ装置との干渉に
基づいて部材が破損したり、レバー操作を阻害するよう
な不都合がなく、この結果、信頼性を大いに向上させる
ことができるうえに、操作性も著しく向上させることが
できる。

【００１４】さらに、ポテンショブラケット２１に囲ま
れる空間に電磁ブレーキ２４を配設したため、電磁ブレ
ーキ２４を有効に保護することができ、しかも、電磁ブ
レーキ２４を保護するポテンショブラケット２１は、ポ
テンショメータ２２を取り付けるための部材であるた
め、殊更専用の保護部材を設ける場合に比して部品点数
を削減できると共に、構造の簡略化を可能にすることが
できる。

【００１５】また、本実施例では、電磁ブレーキ２４の
ブレーキ力を、中立復帰弾機１５の付勢力よりも常に小
さくなるように制御しているため、ブレーキ力が中立復
帰力に勝った場合の如く、操作レバー１１が傾倒状態の
まま停止してしまうことを確実に防止でき、この結果、
オペレータが操作レバー１１から手を離しているにも拘
らず油圧アクチュエータが動き続けてしまうような不都
合を悉皆解消することができる。

【００１６】尚、本発明は、前記実施例に限定されない
ものであることは勿論であって、例えば油圧バルブ（パ
イロットバルブ等）を直接操作する油圧式ジョイスティ
ック装置でも実施することが可能である。また、電気式
ジョイスティック装置に設けられる回転角センサとして
は、ポテンショメータ以外にエンコーダ等を採用しても
よいものである。またさらに、操作レバー１１をＺ軸回
りに回動操作可能なジョイスティック装置においては、
レバー回動操作力にもアクチュエータの負荷をフィード
バックすることができる。即ち、図７および図８に示す
第二実施例の如く、外筒部材３３に操作レバー１１を回
動自在に挿通して操作レバー１１のＺ軸回りの回動操作
を許容したものでは、レバー基端部に電磁ブレーキ２４
を直接連結し、該電磁ブレーキ２４のブレーキ力をアク
チュエータの負荷に対応して制御することでアクチュエ
ータ負荷のフィードバックが可能になるが、さらに第二
実施例では、前記電磁ブレーキ２４を、ポテンショブラ
ケット３４で囲まれる空間に配設しているため、第一実
施例と同様に電磁ブレーキ２４を保護することができ
る。

【００１７】

【作用効果】以上要するに、本発明は叙述の如く構成さ
れたものであるから、レバー操作力にアクチュエータの
負荷をフィードバックすべく構成されるものであるが、
レバー操作力にアクチュエータ負荷に応じたブレーキ力
を作用させるブレーキ装置は、レバー操作に伴って回動
する回動軸に直接連結されている。即ち、レバー操作に
伴う回転運動を直線運動に変換してからブレーキ力を作
用させるものの様に、ロッド等の運動変換部品をわざわ
ざ設けることが不要になり、この結果、負荷感知式ジョ
イスティック装置の部品点数を大いに削減できる許りで
なく、装置の著しいコンパクト化も可能にすることがで
きる。

【００１８】また、ケース体の外側面から突出する回動
軸の一端部に、回動軸の回動角を検知する回動角センサ
と、前記アクチュエータの負荷に対応してブレーキ力が
制御される電磁ブレーキとを直接連結するにあたり、前
記ケース体の外側面に、回動軸の一端部を囲むブラケッ
トを設け、該ブラケットの先端面に回動角センサを配設
する一方、ブラケットで囲まれる空間に電磁ブレーキを
配設するようにした場合には、電磁ブレーキを有効に保
護できる許りか、回動角センサを取り付けるためのブラ
ケットを電磁ブレーキの保護部材に兼用できることにな
り、この結果、電磁ブレーキの耐久性を向上できるうえ
に、部品点数の削減および構造の簡略化にも貢献するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】油圧ショベルの斜視図である。

【図２】ジョイスティック装置の側面図である。

【図３】同上内部平面図である。

【図４】電磁ブレーキの一部切欠き側面図である。

【図５】制御部の入出力を示すブロック回路図である。

【図６】アクチュエータの負荷と電磁ブレーキの電流値
との関係を示すグラフ図である。

【図７】他例を示すジョイスティック装置の側面図であ
る。

【図８】同上底面図である。

【符号の説明】

１油圧ショベル１０ジョイスティック装置１１操作レバー１２ケース体１３第一回動軸１４第二回動軸１５中立復帰弾機１８中立検知スイッチ２１ポテンショブラケット２２ポテンショメータ２３制御装置２４電磁ブレーキ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクチュエータを操作するためのジョイ
スティック装置であって、該ジョイスティック装置のレ
バー操作に伴って回動する回動軸に、前記アクチュエー
タの負荷に対応してブレーキ力が制御されるブレーキ装
置を直接連結したことを特徴とするジョイスティック装
置。
【請求項２】アクチュエータを操作するためのジョイ
スティック装置であって、該ジョイスティック装置のレ
バー基端部を囲むケース体に、レバー操作に伴って回動
する回動軸を軸承すると共に、ケース体の外側面から突
出する回動軸の一端部に、回動軸の回動角を検知する回
動角センサと、前記アクチュエータの負荷に対応してブ
レーキ力が制御される電磁ブレーキとを直接連結するに
あたり、前記ケース体の外側面に、回動軸の一端部を囲
むブラケットを設け、該ブラケットの先端面に回動角セ
ンサを配設する一方、ブラケットで囲まれる空間に電磁
ブレーキを配設したことを特徴とするジョイスティック
装置。