KR20020092240A - 조이스틱 장치 - Google Patents

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KR20020092240A
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야마모토료
무라오카히데야수
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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

비례제어가 가능한 액추에이터의 수를 종래보다 증가시킴으로써 높은 작업성을 얻을 수 있는 조이스틱 장치가 제공된다. 조이스틱 장치는 조작레버(2)의 그립부 표면에, 단면이 대략 T자형인 슬라이드 스위치(3a)를 구비하고 있다. 슬라이드 스위치(3a)의 웹부(3aw)는 조작패널(3)의 하부에 회전 가능하게 지지된 축(16)의 상면에 접속되어 있으며, 이 축(16)의 하면에는 자석(6a)이 매설되어 있다. 슬라이드 스위치(3a)가 조작자에 의하여 슬라이드 조작된 경우에, 슬라이드 스위치(3a)의 웹부(3aw)는 축(16)을 중심으로 요동하고, 그에 대응하여 축(16)이 회동하여 자석(6a)이 변위한다. 자기센서(6b)가 자석(6a)의 움직임에 따라 자기장 강도가 변화하는 것을 검출함으로써, 슬라이드 스위치(3a)의 이동량에 비례하는 전압이 출력된다.

Description

조이스틱 장치 {JOYSTICK DEVICE}
본 발명은 예를 들어 유압식 굴착기나 크레인과 같은 건설기계를 조작하는 조작장치로 사용되는 조이스틱 장치에 관한 것이다.
종래부터 조이스틱 장치는 유압 굴착기나 크레인과 같은 건설기계에 구비되는 각종 액추에이터(유압실린더, 모터 등)들을 제어하기 위하여 광범위하게 사용되어 왔다.
도 8에는 종래의 유압식 굴착기의 측면도가 도시되어 있다. 그리고 도 9에는 종래의 유압식 굴착기의 조작실의 내부의 측면도가 도시되어 있다. 도 8에 도시된바와 같이, 유압식 굴착기는 버킷(bucket)(102), 암(arm)(103) 및 붐(boom)(104)등을 구비하고 있다. 유압식 굴착기의 조작자는 조작실 내의 적절한 위치에 배치된 조이스틱 장치(201)의 조작레버(202)를 전후좌우로 움직임으로써 액추에이터의 동작을 제어한다. 이렇게 함으로써, 예를 들어 버킷(102)으로 푸고/버리는 것, 암(103)과 붐(104)을 내리고/올리는 것, 그리고 굴착기의 본체를 오른쪽 또는 왼쪽으로 회전시키는 것 등의 조작을 하는 것이 가능하다.
조이스틱 장치(201)의 그립(grip)부 표면에는 하나 또는 복수의 조작버튼(203)이 설치되어 있다. 조작자는 이 조작버튼(203)을 누름으로써 조이스틱 장치(201)에 내장된 스위치를 온/오프 할 수 있다. 그렇게 함으로써, 예를 들어 버킷(102)의 부속품(예를 들어, 분쇄기 및 그래플(grapple) 등)용 액추에이터인 유압실린더의 신축과, 모터의 좌우 회전 등을 제어할 수 있다.
이러한 조작버튼(203)은 통상 2개가 한 세트로 설치되어 있으며, 이들 2개의 조작버튼(203)의 각각에 대하여 하나의 상기 스위치가 대응하고 있다. 그리고, 각각의 조작버튼(203)에 대응하는 스위치의 온/오프 조작을 교대로 행함으로써, 유압실린더의 신장/수축 또는 모터의 좌/우회전을 선택적으로 전환할 수 있다.
그런데, 종래의 조이스틱 장치(201)는, 상술한 조작레버(202)가 기울어질 때, 조작레버(202)의 조작량에 비례하여 유압신호 또는 전기신호를 출력하는 기능을 갖는다. 따라서, 유압실린더의 신축 및 모터의 회전 등을 조작레버(202)의 기울어지는 각도에 비례하는 속도로 제어할 수 있는 등, 높은 조작성을 얻을 수 있다. 그 결과, 예를 들어 버킷(102)의 위치 결정 등의 세밀한 조작을 용이하게 수행할수 있다.
한편, 앞서 언급한 부속품들을 조작하는 경우, 조작버튼(203)을 눌러 스위치를 온/오프 조작함으로써 행하여지기 때문에, 이들 부속품용 액추에이터인 유압실린더의 신축 또는 모터의 회전은 일정한 속도로 제어할 수밖에 없었다. 따라서, 이들 부속품의 경우에는 위치 결정 등의 세밀한 조작을 하는 것이 곤란한 문제가 있다.
더욱이, 종래의 조이스틱 장치(201)에서는, 2개의 조작버튼(203)의 배치와 부속품을 변위시키는 방향이 일치하지 않기 때문에, 조작성이 좋지 않은 경우가 있다. 즉, 예를 들어 2개의 조작버튼(203)이 상하 일렬로 배치되어 있는 경우에, 이들 조작버튼(203)을 이용하여 좌우방향으로 회전하도록 부속품을 조작하는 경우, 2개의 조작버튼(203)의 배치(상하방향)와 부속품을 변위시키는 방향(좌우방향)이 일치하지 않기 때문에, 특히 조작에 익숙하지 않은 조작자는 조작할 때마다 그 차이를 의식하지 않으면 안 되는 등의 문제가 있다.
본 발명은 앞서 설명한 문제점의 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 조작레버의 선단부에 비례 제어를 가능하게 하는 조작수단을 설치한 것 또는 조작 대상을 변위시키는 방향에 따라서 조작수단의 배치를 변화시킴으로써, 종래에 비하여 조작성을 향상시킬 수 있는 조이스틱 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조이스틱 장치의 구성을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 조이스틱 장치의 구성을 도시한 정면도.
도 3은 도 2에서 III-III 선을 따라 자른 단면도.
도 4는 도 2에서 IV-IV 선을 따라 자른 단면도.
도 5는 도 2에서 V-V 선을 따라 자른 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 조이스틱 장치에 구비되는 제어기의 구성을 도시한 블록도.
도 7a 내지 도 7d는 조이스틱 장치에 구비되는 조작패널이 회전되어 결합될 수 있는 특징을 설명하기 위하여 도 3의 VII-VII 선의 화살표 방향에서 본 도면.
도 8은 종래의 유압식 굴착기를 도시한 측면도.
도 9는 종래의 유압식 굴착기의 조작실 내부를 도시한 측면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 조이스틱 장치1a : 기단
2 : 조작레버2a, 2b : 케이스
3 : 조작패널3a : 슬라이드 스위치
3b : 조작버튼4 : 조작버튼
6 : 전위차계6a : 자석
6b : 자기센서7 : 피스톤 부재
8 : 스프링9 : 제어기
9a : 증폭회로9b : 트리머
10 : 오목부11 : 돌출부
13 : 스위치13a : 구동부
16 : 축17 : 프레임
18 : 개구부
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 조이스틱 장치는, 그 기단(基端)이 요동(搖動) 가능하게 지지될 수 있도록 구성된 조작레버와, 상기 조작레버의 선단부에 설치되며 소정 방향으로 이동 가능하게 지지된 제 1 조작수단과, 상기 제 1 조작수단의 이동량에 비례하여 전압을 출력하는 전압출력수단을 구비한다.
본 발명에 의하면, 조작레버의 선단부에 설치된 제 1 조작수단을 조작하여 이동시킴으로써 제 1 조작수단의 이동량에 비례하여 전압을 출력하는 것이 가능하다. 따라서, 제 1 조작수단을 조작함으로써, 예를 들어 건설 기계에 구비되는 액추에이터의 비례제어 등을 가능하게 한다. 따라서, 예를 들어 유압식 굴착기에 구비된 버킷의 부속품용 액추에이터의 비례제어 등이 가능해지며, 종래에 비하여 조작성을 향상시킬 수 있다.
상술한 본 발명에 있어서, 상기 전압출력수단이 상기 제 1 조작수단의 움직임에 따라 변위하는 자석과, 상기 자석의 변위에 따라 변화하는 자기장 강도를 감지하는 센서를 구비하고 있으며, 상기 센서에 의해 검출된 자기장 강도의 변화량에 비례한 전압을 출력하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 이렇게 하면, 일반적으로 보급되어 있는 자기센서를 사용함으로써 제 1 조작수단의 이동량에 비례한 전압을 출력하는 것이 가능하다. 이 경우, 자기센서로는, 예를 들어 자기저항소자나 홀 소자 등이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제 1 조작수단에 연결되고 상기 조작레버에회동 가능하게 지지된 회동축을 더 구비하며, 상기 회동축에 상기 자석을 부착하여, 상기 제 1 조작수단의 이동에 따라 상기 회동축이 회동함으로써 상기 자석이 변위할 수 있게 구성하는 것도 가능하다. 이와 같이 회동축에 자석을 부착함으로써, 조이스틱 장치를 콤팩트하게 구성할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제 1 조작수단을 원위치로 복귀시키는 탄성 수단을 구비하도록 구성할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 조작자가 제 1 조작수단을 조작함에 따라서 상기 제 1 조작수단이 원위치로부터 이동한 경우에도, 용이하게 원위치로 복귀시킬 수 있다. 따라서, 조이스틱 장치의 조작성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 전압 출력 수단에 의해 출력되는 전압을 증폭하는 내장식 증폭회로를 구비하도록 구성할 수도 있다. 이와 같이 증폭회로를 내장함으로써, 예를 들어 전압출력 수단에 의한 출력이 매우 작은 경우에도 실용적인 크기로 증폭시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 전압 출력 수단에 의해 출력되는 전압을 조정하는 내장식 조정회로를 구비하도록 구성할 수도 있다. 이와 같이 조정회로를 내장함으로써, 예를 들어 제 1 조작수단의 중립위치와 출력되는 전압의 중립위치 사이에서 한쪽으로 치우침이 생기는 경우에도, 그러한 치우침을 해소하기 위한 보정을 용이하게 행할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 조이스틱 장치는, 그 기단이 요동 가능하게 지지되도록 구성된 조작레버와, 상기 조작레버의 선단부에 설치되며 소정 방향으로 이동 가능하게 지지된 제 1 조작수단과, 상기 제 1 조작수단과 상기 조작레버와의 사이에 개재되며 상기 조작레버에 착탈 가능하게 설치된 조작패널을 포함하고 있고, 상기 조작패널을 상기 제 1 조작수단과 함께 회전시켜 고정할 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 조작패널을 회전시키면 제 1 조작수단도 함께 회전하게 되므로, 제 1 조작수단의 이동방향을 변경할 수 있게 된다. 따라서, 조작 대상을 변위시키는 방향에 따라서 제 1 조작수단의 이동방향을 조절하는 것이 가능하다. 즉, 예를 들어, 조작 대상을 좌우로 회전시키는 데 사용되는 액추에이터인 모터의 회전을 제어하는 경우에는, 제 1 조작수단의 이동방향을 좌우방향으로 한다. 한편, 조작 대상을 상하방향으로 이동시키는 데 사용되는 액추에이터인 유압 실린더의 신축을 제어하는 경우에는, 제 1 조작수단의 이동방향을 상하방향으로 한다.
또한, 마찬가지로 조작패널을 회전시킴으로써 제 1 조작수단의 위치를 변경할 수 있다. 따라서, 조작 대상을 변위시키는 방향에 따라서 제 1 조작수단의 배치를 조절하는 것도 가능하다. 즉, 예를 들어 2개의 제 1 조작수단을 선택적으로 누름으로써, 조작 대상을 좌우로 회전시키는 데 사용되는 액추에이터인 모터의 회전을 제어하여야 할 경우에는, 그러한 2개의 제 1 조작수단이 좌우 일렬로 배열되도록 조절한다. 한편, 상기 조작 대상을 상하 방향으로 이동시키는 데 사용되는 액추에이터인 유압실린더의 신축을 제어하여야 할 경우에는, 2개의 제 1 조작수단이 상하 일렬로 배열되도록 조절한다.
이상에서와 같이, 조작 대상을 변위시키는 방향과 제 1 조작수단의 이동방향또는 배치를 서로 일치시킴으로써, 조작자가 직감적으로 알기 쉬운 조작이 가능하게 된다. 그 결과, 조이스틱 장치의 조작성을 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 발명에 있어서, 상기 조작레버는 중공체이며, 상기 조작패널이 결합 가능한 형상으로 이루어진 개구부를 구비하고 있고, 상기 개구부에 상기 조작패널을 삽입시켜 고정하도록 구성하는 것도 가능하다. 이렇게 하면, 조작패널을 확실하게 고정할 수 있다.
또한, 상술한 발명에 있어서, 상기 조작레버 측의 결합부에는 오목부 또는 볼록부가, 상기 조작패널 측의 결합부에는 상기 오목부 또는 볼록부와 결합 가능한 볼록부 또는 오목부가 각각 설치되어 있으며, 결합에 따른 오목부와 볼록부의 조합을 변경함으로써 상기 조작패널을 소정 각도로 회전시켜 고정하도록 구성하는 것도 가능하다. 이렇게 하면, 제 1 조작수단의 이동방향 또는 배치를 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 상술한 발명에 있어서, 상기 조작레버에 진퇴 가능하게 지지된 제 2 조작수단과, 상기 제 2 조작수단이 진퇴함에 따라서 작동하여 온/오프 되며 상기 제 2 조작수단에 고착된 스위치를 구비하며, 상기 스위치의 작동부를 상기 조작패널의 회전중심선 상에 배치하도록 구성하는 것도 가능하다. 이와 같이 구성하면, 조작패널이 회전하는 경우에도 상기 스위치의 작동부의 위치는 변화되지 않게 된다. 따라서, 제 1 조작수단의 이동방향을 변경하는 등의 이유로 조작패널을 회전시킨 경우에도, 상기 스위치의 온/오프 조작에 사용되는 제 2 조작수단의 위치를 바꾸는 것과 같은 대처가 필요하지 않게 된다.
또한, 상술한 발명에 있어서, 상기 제 1 조작수단의 이동량에 비례하는 전압을 출력하는 전압 출력 수단을 구비하도록 구성할 수도 있다. 이렇게 하면, 제 1 조작수단의 이동량에 비례하는 전압을 출력하는 것이 가능하게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 조이스틱 장치는 유압식 굴착기나 크레인과 같은 건설기계의 조작장치로써 사용된다. 상기 조이스틱 장치는 건설기계의 조작실 내에 구비되어 있으며, 조작자가 조작석에 착석한 때에 조작자와 마주하도록 배치되어 있다. 또한, 본 발명에 따른 상기 조이스틱 장치는 건설기계의 조작장치 이외에도, 예를 들어 컴퓨터 게임기 등의 조작장치로도 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조이스틱 장치의 구성을 나타낸 사시도이며, 도 2는 조이스틱 장치의 케이스의 일부를 절개하여 나타낸 정면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 조이스틱장치(1)는 기대(도시되지 않음)에 그 기단(基端)(1a)이 지지된 조작레버(2)를 구비하고 있다. 조작레버(2)는 중공체이며, 좌우로 2분할되는 케이스(2a, 2b)로 구성되어 있다. 하나의 케이스(2a)의 적절한 위치에는 좌우방향으로 관통된 나사구멍(14)이 형성되어 있다. 또한, 다른 케이스(2b)에는 상기 나사구멍(14)에 대응하는 위치에 암나사가 형성되어 있다. 그리고, 도 2의 절개부분에 도시된 바와 같이, 하나의 케이스(2a)에 형성된 나사구멍(14)을 통하여, 다른 케이스(2b)에 형성된 암나사에 수나사(15)를 나사결합 함으로써, 케이스들(2a, 2b)이 서로 체결된다.
조작자는 오른손(또는 왼손)의 엄지손가락이 조작레버(2)의 선단부의 정면 측에, 또 그 손의 나머지 손가락들이 조작레버(2)의 중앙부의 배면 측에 각각 위치하도록 조작레버(2)를 잡는다. 이와 같이 조작자의 손의 엄지손가락이 위치하는 조작레버(2)의 선단부 정면 측에는 사각형의 개구부(18)가 형성되어 있으며, 이 개구부(18)에는 조작패널(3)이 삽입되어 있다. 조작패널(3)에는, 이 조작패널(3) 상에서 슬라이드 가능하게 대략 사각형을 이루는 슬라이드 스위치(3a)가 지지되어 있다. 조작자는 조작레버(2)를 잡고 있는 손의 엄지손가락으로 슬라이드 스위치(3a)를 그 길이방향으로 미끄럼 이동되도록 조작한다. 또한, 도 1 및 도 2에서는 슬라이드 스위치 3a는 상하방향으로 슬라이드 가능하게 되어 있지만, 후술하는 것처럼, 상하방향 이외의 방향으로 슬라이드 가능하게 할 수도 있다. 또한, 조작패널(3)에는, 그 조작패널(3)에 대하여 진퇴 가능하게 두 개의 원형 조작버튼(3a, 3b)이 지지되어 있다. 조작자는 마찬가지로 엄지손가락 등으로 누름으로써 조작버튼(3a, 3b)들을 조작한다.
한편, 조작레버(2)의 중앙부 배면 측, 즉 조작패널(3)이 삽입되어 있는 쪽의 반대측에는, 조작레버(2)에 대하여 진퇴 가능하게 조작버튼(4)이 지지되어 있다. 조작자는 조작레버(2)를 잡고 있는 손의 집게손가락 등으로 누름으로써 조작버튼(4)을 조작한다.
도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 자른 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 슬라이드 스위치(3a)는 III-III 선을 따라 자른 단면에서 볼 때 대략 T자 형상으로 이루어져 있으며, 조작자의 슬라이드 조작에 의하여 그 플랜지부(3af)의 저면은 조작패널(3)의 표면 위를 슬라이드 스위치(3a)의 길이방향으로 미끄럼 이동한다. 플렌지부(3af)는 중앙부로부터 양단에 걸쳐서 소정 각도로 아래 방향으로 경사져 있으며, 조작패널(3)의 표면은 그 경사를 따라서 내부로 함몰된 형상을 이루고 있다.
슬라이드 스위치(3a)의 웹(web)부분(3aw)을 관통하도록 형성된 구멍에는 작은 나사(5)가 삽입되어 있다. 이 작은 나사(5)의 상부는 웹부(3aw) 내에 고정되어 있으며, 그 하단은 조작패널(3) 하부에 회전 가능하게 지지된(도 4 참조) 축(19)의 상면에 접속되어 있다. 따라서, 조작자에 의하여 슬라이드 스위치(3a)가 길이방향으로 슬라이드 조작된 경우, 슬라이드 스위치(3a)의 웹부(3aw)는 축(16)을 지점으로 하여, 그 길이방향과 동일한 방향으로 요동(搖動)하게 된다.
또한, 슬라이드 스위치(3a)의 웹부(3aw)에는, 위 방향 및 아래 방향으로부터 피스톤 부재(7, 7)가 맞닿게 되어 있다. 피스톤 부재(7, 7)는, 조작패널(3)을 아래 방향으로부터 덮는 프레임(17)에 부착된 스프링(8, 8)에 의해, 웹부(3aw)를 향하도록 바이어스 되어 있다. 따라서, 조작자의 슬라이드 조작에 의하여 슬라이드 스위치(3a)가 원위치인 중립위치로부터 이동한 상태에서, 조작자가 슬라이드 스위치(3a)를 놓으면, 슬라이드 스위치(3a)는 피스톤 부재(7, 7)에 의하여 상하 양방향으로 가압됨으로써 중립위치로 복귀하게 된다.
조작패널(3)의 내부에는 비접촉식 전위차계(6)가 설치되어 있다. 상기 전위차계(6)는 축(16)의 하면에 매설된 자석(6a)과, 직렬로 연결된 한 쌍의 자기저항소자로 이루어지는 자기센서(6b)로 구성되어 있다. 상기 자기센서(6b)는 축(16)으로부터 소정의 거리만큼 떨어져 프레임(17)의 적절한 위치에 부착되어 있다. 조작자에 의하여 슬라이드 스위치(3a)가 슬라이드 조작되면, 슬라이드 스위치(3a)의 웹부(3aw)가 요동하고, 그 요동에 따라 축(16)이 회동하여 자석(6a)이 이동하게 된다. 그리고, 이러한 자석(6a)의 변위에 따라서 자기장의 세기가 변화하고, 그 결과 자기센서(6b)를 구성하는 자기저항소자의 저항치가 변화한다. 자기센서(6b)의 일단에 전압을 인가하고 타단을 접지하면, 한 쌍의 자기저항소자의 접속점으로부터 자석(6a)의 변위에 비례한 전압이 출력된다. 이러한 방식으로 슬라이드 스위치(3a)의 이동량에 비례하는 전압을 출력할 수 있다.
이와 같이, 상기 축(16)에 자석(6a)을 결합시킴으로써, 콤팩트한 전위차계(6)를 실현할 수 있다. 따라서, 전위차계(6)를 조작레버(2)의 내부에 설치하더라도, 조이스틱 장치(1)의 크기가 종래의 경우에 비하여 매우 커지지는 않는다.
또한, 이상과 같은 전위차계(6)는 비접촉 방식이기 때문에, 접촉식 전위차계에 비하여 우수한 내구성을 가지며, 게다가 노이즈에 더 강하다는 장점이 있다.
본 실시예에서는 자기센서(6b)가 한 쌍의 자기저항소자로 구성되어 있지만, 자기저항소자 대신에, 예를 들어 홀 소자 등을 사용하는 것도 가능하다. 또한, 자기센서 대신에, PSD(position sensitive light detector: 반도체위치검출소자)를 사용하는 것도 가능하다. 이와 같이 PSD를 사용하는 경우에도 비접촉 방식으로 상기 축(16)의 회동 각도를 검출하고, 그에 대응한 전압을 출력할 수 있다.
또한, 조작레버(2) 내의 중앙부에는 제어기(9)가 설치되어 있다. 제어기(9)는, 후술하는 바와 같이, 전위차계(6)에서 출력되는 전압을 증폭 및 조정하는 기능을 한다.
도 4는 도 2의 IV-IV 선을 따라 자른 단면도이며, 도 5는 도 2의 V-V 선을 따라 자른 단면도이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 조작패널(3)에는 다수의 스위치(12, 12, 13)들이 고정되어 있다. 한 쌍의 스위치(12, 12)는, 상술한 조작버튼(3a, 3b)들이 눌려지면 각각의 작동부(12a, 12a)가 작동하여 온/오프 되도록 각각 배치되어 있다. 한편, 다른 스위치(13)는 전술한 조작버튼(4)이 눌려지면 그 작동부(13a)가 작동하여 온/오프 되도록 배치되어 있다. 또한, 상기 작동부(13a)는, 후술하는 것처럼 조작패널(3)이 회전하는 경우의 회전중심선(도 5에서 일점쇄선으로 도시된) 상에 배치되어 있다. 따라서, 작동부(13a)의 위치는 조작패널(3)이 회전하여도 변하지 않게 된다.
도 6은 상술한 제어기(9)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제어기(9)는 증폭회로(9a)와 트리머(9b)로 구성된다. 증폭회로(9a)는 전위차계(6)에서 출력되는 전압을 증폭하고, 트리머(9b)는 증폭회로(9a)에 의해 증폭된 전압의 바이어스 조정과 게인 조정을 수행한다. 이와 같이 증폭회로(9a)를 구비함으로써 자기센서(6b)로부터의 출력이 아주 낮더라도 실제로 사용할 수 있는 수준으로 증폭하는 것이 가능하다. 또한, 트리머(9b)를 구비함으로써, 예를 들어 슬라이드 스위치(3a)가 중립 위치에 있을 때에 전원으로부터 공급되는 전압의 절반의 전압을 출력하는 것과 같은 조정 등을 용이하게 수행할 수 있다.
상기 증폭회로(9a)와 상기 트리머(9b)로 구성되는 제어기(9)는, 앞서 설명되었듯이 조작레버(2)의 내부에 설치되어 있다. 따라서, 이러한 증폭회로(9a) 및 트리머(9b)를 조작레버(2)의 외부에 설치하는 경우에 비하여 취급이 용이하게 된다.
도 7a 내지 도 7d는, 슬라이드 스위치(3a)의 이동방향 및 조작버튼(3a, 3b)의 배치가 변경 가능하다는 것을 설명하기 위하여, 도 3에 VII-VII 선의 화살표로 지시된 방향에서 본 도면이다. 도 7a 내지 도 7d에 도시된 것과 같이, 사각형상인 조작패널(3)의 각 측면에는 바깥쪽으로 돌출된 돌출부(10)가 형성되어 있다. 또한, 케이스(2a, 2b)들에는 상기 돌출부(10)들과 결합 가능한 형상을 가지는 오목부(11)가 각각 형성되어 있다. 그리고, 이들 돌출부(10)와 오목부(11)가 서로 결합하도록 케이스(2a, 2b)들을 상술한 것과 같이 체결함으로써, 조작레버(2)에 조작패널(3)이 설치된다.
슬라이드 스위치(3a)의 이동방향과 조작버튼(3b, 3b)들의 배치의 변경은 다음과 같이 행하여 질 수 있다. 먼저, 케이스(2a, 2b)들을 분리하고, 돌출부(10)와 오목부(11)의 결합상태를 해제한다. 그리고, 조작패널(3)을 90°또는 180° 회전시킨 후에, 다시 돌출부(10)와 오목부(11)를 결합시키고, 케이스(2a, 2b)들을 체결하여 조작패널(3)을 고정한다. 조작패널(3)과 함께 슬라이드 스위치(3a)도 회전되기 때문에, 슬라이드 스위치(3a)의 이동방향과 조작버튼(3b, 3b)의 배치가 변하게 된다.
도 7a의 경우, 상하방향으로 슬라이드 가능한 슬라이드 스위치(3a)가 조이스틱 장치(1)의 정면에서 볼 때 우측에 배치되어 있으며, 상하 일렬로 배열된 조작버튼(3b, 3b)들은 좌측에 각각 배치되어 있다. 여기서, 화살표 방향으로 조작패널(3)을 90°회전시켜 고정하면, 도 7b에 도시된 것과 같이, 슬라이드 스위치(3a)는 좌우방향으로 슬라이드 가능하게 되며, 조작버튼(3b, 3b)들은 좌우 일렬로 배열되게 된다.
또한, 도 7b의 상태에서 마찬가지로 화살표 방향으로 조작패널(3)을 90°또는 180°더 회전시켜 고정하면, 도 7c 또는 도 7d에 도시된 상태로 조작패널(3)을 설치하는 것도 가능하다. 즉, 조작자가 선호하는 바에 따라 네 가지의 다른 상태로 조작패널(3)을 조작레버(2)에 설치할 수 있다.
이렇게 함으로써, 예를 들어 그래플(Grapple) 등을 좌우로 회전시키기 위하여 사용되는 액추에이터인 모터의 회전의 제어를, 슬라이드 스위치(3a)(또는 조작버튼(3b, 3b))를 사용하여 행하는 경우, 슬라이드 스위치(3a)가 좌우방향 슬라이드 가능하게 되도록(또는 조작버튼(3b, 3b)이 좌우 일렬로 배열되도록) 조작패널(3)을 회전시켜 고정한다(도 7b, 도 7d). 한편, 수직 방향으로 예를 들어 분쇄기 등을 상하방향으로 이동시키기 위하여 사용되는 액추에이터인 유압 실린더의 신축의 제어를, 슬라이드 스위치(3a)(또는 조작버튼(3b, 3b))를 사용하여 행하는 경우는, 슬라이드 스위치(3a)가 상하방향으로 슬라이드 가능하도록(또는 조작버튼(3b, 3b)이 상하 일렬로 배열되도록) 조작패널(3)을 회전시켜 고정한다(도 7a, 도 7c). 그 결과, 조작 대상인 그래플 또는 분쇄기 등을 변위시키는 방향과 슬라이드 스위치(3a)의 이동방향(또는 조작버튼(3b, 3b)의 배치)이 대응하게 된다. 따라서, 직감적으로 알기 쉬운 조작이 가능하게 되며, 조작성을 현저하게 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서는 조작패널(3)은 90°마다 회전시켜 고정할 수 있지만, 조작패널(3)의 형상과 함께 돌출부(10) 및 오목부(11)의 수를 변경함으로써, 조작패널(3)을 90°이외의 다른 각도로 회전시켜 고정하는 것도 물론 가능하다. 예를 들어, 조작패널(3)을 원형으로 형성하고, 돌출부(10)와 오목부(11)의 수를 가급적 많게 함으로써, 조작패널(3)을 임의의 각도로 회전시켜 고정하도록 구성하는 것도 가능하다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 스위치(13)의 구동부(13a)는 조작패널(3)의 회전중심선 상에 위치한다. 따라서, 조작패널(3)이 도 7a 내지 도 7d에 도시된 어떤 상태에 있더라도, 구동부(13a)의 위치는 변화되지 않는다. 따라서, 조작패널(3)을 회전시킨 경우에도, 조작버튼(4)의 위치를 바꿀 필요 없이 조작버튼(4)을 활용할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 조작레버의 선단부에 설치된 슬라이드 스위치를 조작하여 이동시킨 경우에, 그 이동량에 비례한 전압을 출력하도록 구성함으로써, 종래에 비하여 더욱 많은 수의 액추에이터의 비례제어 등이 가능하게 된다. 따라서, 예를 들어 유압 굴착기가 구비하는 버킷의 부속품용 액추에이터의 비례제어 등이 가능하게 되며, 조작성을 현저하게 상승시킬 수 있다.
또한, 조작패널을 회전시켜 조작레버에 부착함으로써 조작버튼의 배치를 변경할 수 있으므로, 조작 대상을 변위시키는 방향에 따라서 조작버튼의 배치를 조절할 수 있게 된다. 따라서, 조작 대상을 변위시키는 방향과 조작버튼의 배치를 일치시키는 것이 가능하며, 조작자가 직감적으로 알기 쉬운 조작을 실현할 수 있다.
게다가, 조작패널을 회전시켜 조작레버에 부착함으로써 슬라이드 스위치의 이동방향을 변경할 수 있으므로, 조작 대상을 변위시키는 방향에 따라서 슬라이드 스위치의 이동방향을 조절할 수 있게 된다. 따라서, 조작 대상을 변위시키는 방향과 슬라이드 스위치의 이동방향을 일치시켜, 직감적으로 알기 쉬운 조작을 실현할 수 있는 등, 본 발명은 우수한 효과를 발휘한다.

Claims (11)

  1. 그 기단이 요동 가능하게 지지될 수 있도록 구성된 조작레버와, 상기 조작레버의 선단부에 설치되며 소정 방향으로 이동 가능하게 지지된 제 1 조작수단과, 상기 제 1 조작수단의 이동량에 비례하여 전압을 출력하는 전압출력 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 출력 수단은, 상기 제 1 조작수단의 이동에 따라 변위하는 자석과, 상기 자석의 변위에 따라 변화하는 자기장의 강도를 검출하는 센서를 구비하며,
    상기 센서에 의해 검출된 자기장의 강도의 변화량에 비례하여 전압을 출력하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 조작수단과 연결되며, 상기 조작레버에 회동 가능하게 지지된 회동축을 더 포함하며,
    상기 회동축에 상기 자석이 부착되어 있으며, 상기 제 1 조작수단의 이동에 따라 상기 회동축이 회동함으로써 상기 자석이 변위할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 조작수단을 원위치로 복귀시키는 탄성수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 출력 수단에 의해 출력되는 전압을 증폭하는 내장식 증폭회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 출력 수단에 의해 출력되는 전압을 조정하는 내장식 조정회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  7. 그 기단이 요동 가능하게 지지될 수 있도록 구성된 조작레버와, 상기 조작레버의 선단부에 설치되며 소정 방향으로 이동 가능하게 지지된 제 1 조작수단과, 상기 제 1 조작수단과 상기 조작레버 사이에 개재되며 상기 조작레버에 착탈 가능하게 설치된 조작패널을 포함하며,
    상기 조작패널을 상기 제 1 조작수단과 함께 회전시켜 고정할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 조작레버는 중공체이며, 상기 조작패널이 결합 가능한 형상으로 형성된 개구부를 구비하고 있으며, 상기 개구부에 상기 조작패널을 삽입시켜 고정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 조작레버 측의 결합부에는 돌출부 또는 오목부가, 상기 조작패널 측의 결합부에는 상기 오목부 또는 돌출부와 결합 가능한 돌출부 또는 오목부가 각각 설치되어 있으며, 결합에 따른 오목부와 돌출부의 조합을 변경함으로써 상기 조작 패널을 소정 각도로 회전시켜 고정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조작레버에 진퇴 가능하게 지지된 제 2 조작수단과, 상기 제 2 조작수단이 진퇴함에 따라서 작동하여 온/오프 되며, 상기 제 2 조작수단에 고정된 스위치를 더 포함하며,
    상기 스위치의 작동부는 상기 조작패널의 회전중심선 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 조작수단의 이동량에 비례하여 전압을 출력하는 전압 출력 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
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