JPS6237732A - 3次元ジヨイステイツク・コントロ−ラ - Google Patents

3次元ジヨイステイツク・コントロ−ラ

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JPS6237732A
JPS6237732A JP60177256A JP17725685A JPS6237732A JP S6237732 A JPS6237732 A JP S6237732A JP 60177256 A JP60177256 A JP 60177256A JP 17725685 A JP17725685 A JP 17725685A JP S6237732 A JPS6237732 A JP S6237732A
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shaft
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angle converter
rotation
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Eitaro Shimoda
下田 栄太郎
Kiyoshi Yamashita
清 山下
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SAKAE TSUSHIN KOGYO CO Ltd
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SAKAE TSUSHIN KOGYO CO Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機械的(角度又は位置の生仲)偏位を電気信
号に変換する角度変換器を有するジョイスティック・コ
ントローラに関するものである。
〔従来の技術〕
機械的偏位を電気信号に変換する角度変換器としては、
可変抵抗器、エンコーダ、トランスジューサ、ロータリ
スインチなど種々のものがあるが、その中で最も汎用性
の高いのは可変抵抗器である。
第1O図は、可変抵抗器を角度変換器として用いた従来
のジョイスティック・コントローラの例を示す側面図で
あり、第11図はその断面図である。これらの図に示す
ように、操作軸(2)は、筐体(1)の内部に、球状体
(3)、内側アーム扱(4)及び外側アーム板(5)を
貫通して任意方向の傾斜及び旋回が可能に設けられてい
る。球状体(3)は、筐体(11の中心部に支持体機構
(6)で回動自在に保持されている。内側及び外側アー
ム板(4,)、 +5)の一端は、筐体側面に互いに直
角をなす位置に取付けられた第1及び第2可変抵抗器(
7)、 +8)の回動軸(91,(9’)  (ただし
、(9′)は図示せず)に固定し、その他端は、第1及
び第2可変抵抗器(7)、 (81と対向する筐体の各
側面に螺着したブッシングカラーQO1,(10’) 
 ((10’)は図示せず)に回転自在に枢着された回
動軸(11)(11’)  ((11’)は図示せず)
に固定しである。すなわち、各可変抵抗器(7)、+8
)の回動軸(9) 、  (9’)は、内側及び外側ア
ーム板(41,(5)の回動と連動して回動する。した
がって、操作軸(2)を傾斜・旋回させると、その偏位
方向・角度に応じて第1及び第2可変抵抗器(力、(8
)の回動軸(91,(9’)が回動して、それぞれの可
変抵抗器から偏位方向・角度に応じた電気信号が得られ
る。この場合、操作軸(2)の前後方向(Y軸方向とす
る)の操作に対しては第1の可変抵抗器(7)がその大
きさに応じて回動し、左右方向(X軸方向とする)の操
作に対しては第2の可変抵抗器(8)がその大きさに応
じて回動する。したがって、操作軸(2)の任意方向の
傾斜及び旋回操作に対し、第1及び第2可変抵抗器(7
)。
(8)がその方向・大きさに応じてそれぞれ回動するこ
とになる。
第12図は、操作軸(2)の方向・角度の大きさに対す
る第1及び第2可変抵抗器の出力信号をXY直角座標軸
上にプロットしたものである。+Vx。
−VXはX軸方向の最大偏位角度に対する最大出力信号
であり、+Vヶ、−vyはY軸方向の最大偏位角度に対
する最大出力信号である。したがって、破線で囲まれた
部分が、操作軸(2)の任意方向の傾斜・旋回角度に対
する出力信号の範囲となる。
よって、操作軸(2)のX又はY軸方向における偏位角
度の大きさを、第1及び第2の可変抵抗器(7)。
(8)によりXY軸平面上の電気的信号に変換すること
ができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
最近、マイクロコンピュータがあらゆる分野で利用され
、機械的偏位の測定にも取入れられてきた。これに伴い
、従来のXY軸方向のみの平面的(2次元)計測からX
YZ軸方向の立体的(3次元)計測法が用いられること
が多くなり、また、その結果をブラウン管面上で立体的
にディスプレイして解析する手法も用いられるようにな
った。
更に、計測器の小型化及び操作性の点から、1本の操作
軸によりできるだけ多くの操作能力をもたせることが要
求されている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上述の点に鑑み、従来のような1本の操作軸
の傾斜・旋回により2次元的出力を得る構造のものを、
その操作軸の延長上に第3の回転型又は摺動型角度変換
器を取付けることにより、3次元的出力が得られる構造
とした。この第3の角度変換器の型式により、本発明は
2つに分けられる。
〔作用〕
操作軸の軸回転又は軸方向摺動により第3の角度変換器
が回転又は摺動をするので、操作軸の回転角度又は摺動
距離に応した第3の出力信号を取出すことができる。
〔実施例〕
第1図は本発明の第1の発明の好適な実施例を示す側面
図、第2図はその要部を示す分解斜視図、第3図及び第
4図はその動作を示す断面図、第5図はその一部拡大断
面図である。これらの図において、第1O図及び第11
図と対応する部分には同一の符号を付しである。
筐体(11の」=下両側は、それぞれ凹部を有する開放
端である。上側の凹部には化粧パネル(12)及びスト
ッパー1(13)を装着し、下側の四部には底面中央に
環状突起(14)を設け、その内側に球状体(3)の支
持体機構(6)(第11図)用ネジ穴(15)を形成す
る。筐体(1)の側面には、従来と同様に、互いに対称
で直角をなす位置にそれぞれネジ穴(16) 、  (
16’)を設け、これに第1及び第2可変抵抗器(71
,+81及びブッシングカラーQo) 、  (10’
)を螺着する。操作軸(2)は、上端に嫡子(17)を
装着し、中間部の直径を僅かに小として段部(18)を
設け、この中間小径部に、一定の間隔をおいてボール(
19) 、  (19’)が嵌合する上下2か所の凹リ
ング状溝(20) 、  (21)を設けると共に操作
軸(2)の上下運動を制限するための挾み座金(22)
用の凹リング状溝(図示せず)を設ける。
球状体(3)は、表面を平滑とし、球心を通って操作軸
(2)が回転自在に貫通する回通孔(23)を設けると
共に、これと直角の球心を通る方向に、操作軸(2)の
上下2か所の凹リング状/R(20) 、  (2]、
)に嵌合させるボール(19) 、  (19’)を押
圧するスプリング(24) 、  (24’)を固定す
るだめの押ネジ(25) 、  (25’)用のネジ穴
(26)を設ける。球状体(3)を回動自在に抱持する
支持体機構(6)は、筐体(1)中心部に形成したネジ
穴(15)に螺着した上下2個の円盤状ナンド(27)
  、  (28)から成り、各ナツトは中心部に向か
って内径がi余々に大きくなる穴を有し、両ナツトの内
面は皿状の滑らかな球状体(3)と同一曲率の凹曲面を
なす。そして、中心部に近い穴の内径は球状体(3)の
直径より小さくしであるので、球状体(3)は、上下2
個の円盤状ナンド(27) 、  (28)で両側から
抱持され、円盤状ナツト(27) 、  (28)の位
置を調整することにより、ガタが少なく円滑な回動が得
られるように支持される。
第2図は、上記実施例の要部を分かり易く上下逆にして
示した分解斜視図である。この図からよく分かるように
、半円弧形の内側及び外側アーム板+41. (5)の
中央部に操作軸(2)が遊貫する長孔(45)(46)
をアーム板の長手方向に沿って設け、従来と同様に、各
アーム板の一端は第1及び第2可変抵抗器(7)、 (
81の回動軸(91,(9’)に、他端はブッシングカ
ラー00)、  (10’)に枢着された回動軸(11
)(11’)に装着し固定する。この場合、内側アーム
板(4)と外側アーム板(5)は、両者間に成る程度の
間隙をもたせてあり、互いに直角に保った状態でそれぞ
れの回動軸の固定点を支点として一定範囲内で両方向回
動(揺動)が可能な状態に保持しである。
(29)は、操作軸(2)の延長上に第3の可変抵抗器
を取付けるためのアダプタである。アダプタ(29)は
、はぼU字形の断面形状とし、両側腕部の中間部(30
) 、  (30’)を肉薄にしてその開放側画先端部
の内側にそれぞれ凸部(31) 、  (31’)を形
成させ、更にこれらの凸部(31) 、  (31’)
には落下防止用の引っ掛は部(311) 、  (3h
’)を設ける。アダプタ(29)は、これらの凸部(3
1) 。
(31’)により外側アーム板(5)を摺動自在に挟持
する。アダプタ(29)の他端部には、第3の可変抵抗
器(32)のパイロット部(33)を嵌合しネジ・ブッ
シング部(34)を螺着するためのネジ穴(35)が設
けである。第3の可変抵抗器(32)の回動軸(36)
は、操作軸(2)を貫通させるためパイプ状とし可変抵
抗器(32)の両端より突出させて、外側の挾み座金(
37)及び内側の挾み座金(図示せず)でネジ・ブッシ
ング部(34)に回動自在に枢着する。
(38)は、操作軸(2)に2つの操作位置を取らせる
ためのクラッチ機構である。クラッチ機構(38)は、
上下2個の対向する面にフェイス・ギヤを有するフェイ
ス・ギヤ体(39) 、  (40)と、これらフェイ
ス・ギヤ体をそれぞれ回動軸(36)及び操作軸(2)
に固定するためのネジ(41) 、  (42)とから
成る。上下ギヤ体(39) 、  (40)は、これら
の歯(43) 、  (44)が操作軸(2)を引いた
とき互いに噛み合うようにするため、操作軸(2)を押
した状態で一定の間隔をおいて回動軸(36)及び操作
軸(2)に取付ける(第3図参照)。
次に、上述した実施例の動作を述べる。
第3図は操作軸(2)を押した場合、第4図は操作軸(
2)を引いた場合の動作を示す。第3図においては、操
作軸(2)の段部(18)が球状体(3)の上面と当接
し、球状体(3)内のスプリング(24) 、  (2
4’)に押圧されたボール(19) 、  (19’)
が操作軸(2)の上側に凹リング状ti(20)に嵌合
し、1桑作軸(2)の上下方向における位置が固定され
る。このとき、操作軸(2)の先端に取付けられたフェ
イス・ギヤ体(40)は、第3の可変抵抗器(32)の
回動軸(36)に固定されたフェイス・ギヤ体(39)
から外れており、操作軸(2)を軸回転させても第3の
可変抵抗器(32)は回転しない。また、アダプタ(2
9)の引っ掛は部(311)と(3h’)が外側アーム
板(5)を挟持しているため、第3の可変抵抗器(32
)が操作軸(2)から外れることもない。したがって、
この場合は、前述の従来例と同様に2次元ジョイスティ
ック・コントローラとして使用することができる。
第4図においては、[榮作軸(2)に挟着された挾み座
金(22)が球状体(3)の下面に当接し、球状体(3
)内のスプリング(24) 、  (24’)に押圧さ
れたポール(19) 、  (19’)が操作軸(2)
の下側の凹リング状溝(21)に嵌合し、操作軸の上下
方向における位置が固定される。このとき、操作軸(2
)の先端に取イ」けられたフェイス・ギヤ体(40)が
第3i1J変抵抗器(32)の回動軸(36)に固定さ
れたフェイス・ギヤ体(39)と噛み合い、操作軸(2
)の軸回転により第3の可変抵抗器(32)が回転し、
これより軸回転角度に応じた第3の電気的出力を得るこ
とができる。なお、この場合、第3の可変抵抗器(32
)が嵌合・螺着されたアダプタ(29)は、外側アーム
板(5)の側面上を操作軸(2)の傾斜・旋回により摺
動自在に円弧状のアームに沿って移動する。
ただし、アダプタ(29)は、外側アーム板(5)を挟
持しているため、操作軸(2)の軸回転に連動して回転
することはない。また、操作軸(2)の傾斜・旋回によ
り、第1及び第2の可変抵抗器(71,(81も従来例
と同様に偏位に応じた第1及び第2の電気的出力を発生
する。
第6図は、上記の操作軸(2)の軸回転をZ軸方向とし
て、従来の2次元のものと組み合わせXYZ座標を用い
て出力変換範囲を図示したものである。
この図において、十vz、−Vzは操作軸(2)の軸回
転による最大出力である。したがって、1本の操作軸の
傾斜・旋回及び軸回転により、第6図の破線範囲の出力
が得られることになる。
第7図及び第8図は、前述とは逆に、操作軸を押したと
きフェイス・ギヤ体が噛み合って第3の可変抵抗器が回
動するクラッチ機構の例を示すもので、第7図はクラッ
チ機構が開(可変抵抗器が回動不能)の状態を示し、第
8図はクラッチ機構が閉(可変抵抗器が回動可能)の状
態を示す。また、クラッチ機構は、フェイス・ギヤを用
いるものに限らず、対接面に突起状の形成物があればど
んなものでもよく、磁石等を用いたものでもよい。
このようなりラッチ機構を設けることにより、操作軸の
軸回転ミスに基づく誤動作が防止される。
しかし、場合によっては、クラッチ機構を省略してもよ
い。
上記の実施例では、第3の角度変換器として回転型再度
抵抗器を使用したが、他の種類の角度変換器を使用する
こともできる。
第9図は、本発明の第2発明の実施例の要部を示す斜視
図である。同図において、(49)はアダプタ、(50
)は摺動型角度変換器を示す。この場合、アダプタ(4
9)の構造は多少変わるものの、アダプタが外側アーム
板(5)を挟持する点は同じである。その他の部分の構
成は第1発明の場合と同様であるので、重複説明は省略
する。
〔発明の効果〕
以上説明したとおり、本発明によれば、ただ1本の操作
軸で3次元の計測表示が可能であり、また、必要に応じ
てクラッチ機構を取付けることにより、操作軸の軸回転
ミスに基づく誤動作を防ぐと共に従来通りの2次元の計
測表示も可能となって、操作性が著しく向上した3次元
ジョイスティック・コントローラを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1発明の実施例を示す側面図、第2
図はその要部を示す分解斜視図、第3図はその操作軸を
押したときの動作を示す断面図、第4図はその操作軸を
引いたときのUJ作を示す断面図、第5図はその一部拡
大断面図、第6図はその3次元的出力範囲を示す説明図
、第7図は操作軸を引いたときに開(クラッチの例を示
す断面図、第8図は同クラッチが操作軸を押したときに
閉じる動作を示す断面図、第9図は本発明の第2発明の
実施例の要部を示す斜視図、第10図は従来例を示す側
面図、第11図はその断面図、第12図はその2次元的
出力範囲を示す説明図である。 (11・・・筐体、(2)・・・1桑作頓、(3)・・
・球状体、(4)・・・内側アーム坂、(5)・・・外
側アート板、(6)・・・支持体機構、f7]、 (8
)・・・1組の角度変橡器、(9)・・・角度変換器(
7)の回動軸、(29)(49)・・・アダプタ、(3
2)・・・!3の回転型角度変換器、(50)・・・第
3の摺動型角度変換器。 、A′1 代理人 伊藤 貞21、・1、。 同  松隈秀盛、゛ 第10図 第11図 γ 第12図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、筐体内部に、球状体を貫通し任意方向の傾斜、旋回
    及び軸回転が可能な操作軸と、上記球状体を回動自在に
    抱持する支持体機構と、上記操作軸が貫通し該操作軸の
    傾斜・旋回運動に対し互いに直角方向に回動する内側及
    び外側アーム板とを設け、 これらのアーム板のそれぞれの一端を上記筐体側面に取
    付けた少なくとも1組の回転型角度変換器の回動軸に装
    着し、上記各アーム板の回動に連動して上記角度変換器
    の回動軸が回動する構造とし、 上記操作軸を上記外側アーム板より突出させ、その延長
    軸上に、上記外側アーム板を摺動自在に挟持するアダプ
    タと、該アダプタに固定され上記操作軸が中心を貫通す
    る第3の回転型角度変換器とを取付け、 上記操作軸の傾斜、旋回及び軸回転に応じて第1、第2
    及び第3の電気的出力を取出しうるようにした3次元ジ
    ョイスティック・コントローラ。 2、筐体内部に、球状体を貫通し任意方向の傾斜、旋回
    及び軸方向摺動が可能な操作軸と、上記球状体を回動自
    在に抱持する支持体機構と、上記操作軸が貫通し該操作
    軸の傾斜・旋回運動に対し互いに直角方向に回動する内
    側及び外側アーム板とを設け、 これらのアーム板のそれぞれの一端を上記筺体側面に取
    付けた少なくとも1組の回転型角度変換器の回動軸に装
    着し、上記各アーム板の回動に連動して上記角度変換器
    の回動軸が回動する構造とし、 上記操作軸を上記外側アーム板より突出させ、その延長
    軸上に、上記外側アーム板を摺動自在に挟持するアダプ
    タと、該アダプタに固定され上記操作軸が軸方向に貫通
    する第3の摺動型角度変換器とを取付け、 上記操作軸の傾斜、旋回及び軸方向摺動に応じて第1、
    第2及び第3の電気的出力を取出しうるようにした3次
    元ジョイスティック・コントローラ。
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