WO2019182344A1 - 조이스틱 장치 - Google Patents

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WO2019182344A1
WO2019182344A1 PCT/KR2019/003226 KR2019003226W WO2019182344A1 WO 2019182344 A1 WO2019182344 A1 WO 2019182344A1 KR 2019003226 W KR2019003226 W KR 2019003226W WO 2019182344 A1 WO2019182344 A1 WO 2019182344A1
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WO
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hole
joint
shaft
rotation
operating shaft
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/003226
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
신재중
윤은석
Original Assignee
(주)피엔아이컴퍼니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020190030812A external-priority patent/KR102328557B1/ko
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks

Definitions

  • the present invention relates to a joystick device, and more particularly, to a stable operation of a control lever operated to be tilted in an arbitrary direction in a vertical neutral position with a relatively simple configuration, but with respect to the repeated operation of the control lever.
  • the present invention relates to a joystick device capable of greatly increasing durability and greatly extending a lifespan.
  • a joystick is a type of position input device that moves a bar-shaped operating lever in an arbitrary direction to designate a two-dimensional coordinate value.
  • Such joysticks are widely used for adjusting devices of heavy equipment such as video game machines, articulated robots, or excavators according to convenient operability.
  • Joysticks are classified into various types such as electric, optical, magnetic, and capacitive, depending on the method of detecting the operating range of the operating lever.Either method moves the operating lever to correspond to the position of the operation target according to its coordinates. Except for the detailed technical characteristics of each detection method, the basic operation mechanism has a similar structure.
  • the operating lever when tilting the operating lever perpendicular to the neutral point using a variable resistor volume, rotary encoder, or piezoelectric element, it operates on the data output in proportion to the two sets of angles perpendicular to the operating lever from the neutral point.
  • the position of the lever is detected, and the output value is associated with, for example, a moving direction and a moving speed of a cursor or a character on a video game machine screen.
  • This technique supports the upper body part so that the second control link through which the second shaft rotation part is formed, and the two arcuate bars surrounding the second control link, intersect the first control link forming the first shaft rotation part.
  • the shaft coupled to the handle portion is inserted into the first and second shaft pivots and hinged to the second control link, and the shaft is arbitrarily interposed between springs between the inner wall of the upper body and both ends of the first and second control links. It can be tilted in the direction of and the external force is removed so that the shaft returns to its initial neutral position.
  • the first shaft pivoting part for ensuring the rotation of the shaft is formed by two arcuate bars spaced apart from each other, there is a high possibility that the shaft is damaged by repeated tilting of the shaft.
  • the joystick frequently repeats the operation of rotating the shaft in an arbitrary direction for manipulation, and often a excessive force is applied along with the sudden operation, and the rotation of the first control link to guide the rotation of the shaft is performed. Since two parts of the arcuate bar are separated from each other, there is a high risk of breakage due to collision with the shaft, thereby shortening the life of the joystick.
  • the conventional general joystick device is limited to the operation by hand, and in various game devices and simulation devices, when the user uses the hand as well as the foot, more various operations can be performed. Difficult to withstand the pressure or shock caused by the problem was not actually applied.
  • the present invention has been devised to solve the above-mentioned conventional problems, thereby minimizing the risk of damage due to repetitive operation of the operation lever operated to incline in a vertical direction at a vertical neutral position, thereby prolonging lifespan by increasing durability. It is an object of the present invention to provide a joystick device.
  • Another object of the present invention is a joystick device that can be applied to various game devices or simulation devices that can be operated by hands as well as a device operated by a hand, and can be operated safely without being damaged by pressure or shock caused by the foot. To provide.
  • Still another object of the present invention is to provide a joystick device capable of minimizing a risk of malfunction by ensuring an accurate output value without worrying that the operating lever is shifted from a neutral position even when the operating lever is repeatedly operated.
  • the body having a receiving space therein, and having an operation guide hole on the upper surface (body);
  • a joint installed in the accommodation space of the body and coupled to the handle through the operation guide hole, and having a rotation allowable side and a hinge hole formed on the side to be orthogonal to the rotation allowable hole;
  • a first operating shaft having both ends rotatably supported by the body through a rotation allowable hole of the joint, and a coupling hole formed at one end in a radial direction;
  • a second operating shaft having both ends rotatably supported by a hinge hole of the joint through the coupling hole of the first operating shaft;
  • First and second volumes connected to the first and second working shafts to detect rotational displacement of the working shafts;
  • a neutral position return means for positioning the joint vertically and returning to an initial state after the operation.
  • the pivoting allowable hole is formed long up and down so that the first operating shaft can be rotated for a certain period, and the hinge hole and the engaging hole are concentric.
  • the handle is coupled to the upper shaft of the joint is provided with at least one function button to maximize the convenience of operation.
  • the neutral position return means the conical return groove is formed in the bottom of the receiving space of the body, coupled to the elastic bias downward (elestic bias) in the lower portion of the joint is in sliding contact with the return groove It consists of a movable pin.
  • the body having a receiving space therein, the upper surface having an operation guide hole;
  • a joint installed in the accommodation space of the body and coupled to the handle through the operation guide hole, and having a rotation hole at a side thereof and a hinge hole formed to be orthogonal to the rotation hole;
  • a first operating shaft having both ends rotatably supported by the body through a rotation allowable hole of the joint, and a coupling hole formed at one end in a radial direction;
  • a second operating shaft having both ends rotatably supported by a hinge hole of the joint through the coupling hole of the first operating shaft;
  • a fixed magnet installed at the bottom of the receiving space of the body;
  • a poppet pin connected to the lower side of the joint, the movable magnet having a different polarity and spaced apart from the stator magnet at a lower end thereof;
  • a sensor for generating an electrical signal by detecting a rotational displacement of the poppet pin It is made to include.
  • the senor is composed of a plurality of limit switches having a connection ring provided on the outer peripheral surface of the poppet pin, and a connection terminal disposed proximate to the outside of the connection ring, the rotation of the poppet pin by the contact of the connection ring and the connection terminal Can be detected.
  • the upper shaft that is coupled to the handle and constitutes the operating lever is integrally formed with the joint, and the joint has a rotation allowable hole and a coupling hole, Since the first and second operating shafts connected to each other are orthogonal to each other, there is no possibility of structurally colliding when the operating lever is operated, and there is almost no risk of damage due to repeated operation of the conventional operating lever.
  • the joystick device of the present invention can be used in a variety of game devices and simulations that can be manipulated by the foot, as well as the device to be manipulated by hand as a solid and durable configuration is possible.
  • the joint since the joint has elastic pins at the bottom of the conical return groove formed in the body with a movable pin at the bottom, there is no fear that the operating lever will deviate from the neutral position even when the operating lever is repeatedly operated. By ensuring (coordinate values), the risk of malfunction can be minimized.
  • the present invention can greatly extend the life of the joystick and has an excellent effect that can greatly contribute to the improvement of reliability.
  • FIG. 1 is a perspective view of a joystick device according to the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the joystick device according to the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view of the joint state of the joint portion according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the joint and the handle according to the present invention.
  • FIG. 7 is a bottom perspective view of the joystick device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a bottom perspective view showing another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a bottom perspective view of FIG. 8;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a working state of FIG. 8.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a working state of FIG. 8.
  • a joystick device includes a body 10 having an accommodating space 10a therein and an accommodating space 10a of the body 10.
  • Joint 20 installed in the c
  • first and second working shafts 30 and 40 supported so as to be perpendicular to each other, and the first and second working shafts 30 and 40.
  • the first and second volumes 51 and 52 which detect and output the rotation range of the motor and the operating lever (handle) are positioned perpendicular to the neutral point, and are removed when the external force applied to the operating lever is removed. It comprises a neutral position return means 60 for returning.
  • Body 10 is composed of an upper body 11 and the lower body 12 is fastened with a screw (not shown).
  • the upper body 11 is provided with the first side wall 13 and the second side wall 14 to be spaced apart on the lower surface to form an accommodation space 10a therebetween.
  • cable holes 14b and 12b are formed in the second side wall 14 and the lower body 12 for power supply and signal transmission.
  • An operation guide hole 11a is formed in the center of the upper body 11 so that the upper shaft 21 of the joint 20 described later can be rotated freely, and a plurality of fastening holes for mounting the joystick in the peripheral portion thereof. 11b are formed radially.
  • the joint 20 has an upper shaft 21 protruding upward through the operation allowable hole 11a of the upper body 11, and the handle 26 is coupled to the upper shaft 21 to constitute an operating lever. .
  • the handle 26 may be provided with at least one function button 27, and for this purpose, the handle 26 and the upper shaft 21 have a hollow shape so that a cable (not shown) can pass therein.
  • the joint 20 is provided with a pivoting hole 22 through which the first operating shaft 30 to be described later and a hinge hole 23 rotatably inserting both ends of the second operating shaft 40 are perpendicular to each other.
  • the rotation allowable hole 22 is formed long in the vertical direction so that the joint 20 can rotate freely by a predetermined angle about the second operation shaft 40 to avoid the interference by the first operation shaft 30. .
  • one side of the joint 20 is provided with a cable hole 24 for wiring of the cable, the lower portion of the hollow shaft for engaging the movable pin 62 of the neutral position return means 60 described later ( 25) is formed to protrude to the appropriate length.
  • the first and second working shafts 30 penetrate through the pivoting holes 22 of the joint 20 so that both ends are coaxially formed on the first and second side walls 13 and 14 of the upper body 11. It is rotatably fitted in and supported by two support holes 13a and 14a.
  • a coupling hole 31 coaxial with the hinge hole 23 of the joint 20 is formed in the first operation shaft 30 in the radial direction thereof.
  • the first operation shaft 30 is also provided with a cable hole 31 for wiring.
  • the second operating shaft 40 penetrates through the coupling hole 31 of the first operating shaft 30 and is rotatably inserted and supported by the hinge hole 23 of the joint 20.
  • the first volume 51 is coupled to one end of the first operating shaft 30 is fixed to the second side wall 14 of the upper body 11
  • the second volume 52 is the second operating shaft ( It is coupled to one end of the 40 is fixed to the first side wall 13 of the upper body (11).
  • the first and second operating shafts 30 and 40 are rotated, respectively, or simultaneously by the operation of tilting the knob 26 in an arbitrary direction, so that the coordinate values of the corresponding positions can be detected.
  • the neutral position return means 60 is inserted into the conical return groove 61 formed on the upper surface of the lower body 12 and the lower shaft 25 of the joint 20 so as to be movable, hemispherical head ( 62a) comprises a movable pin 62 in sliding contact with the bottom of the return groove 61.
  • the movable pin 62 is elastically biased downward by the compression coil spring 63 interposed between the head portion 62a and the joint 20, ie, toward the bottom of the return groove 61, thereby preventing the operation lever from tilting.
  • the operating lever is always located at the vertical neutral point.
  • the joystick device according to the present invention having such a structural feature is arranged so as to be orthogonal to each other so that the first and second working shafts 30 and 40 are connected to the first and second volumes 51 and 52, respectively.
  • the handle 26 Supported by one joint 20 that can be rotated in the direction of the handle, the handle 26 is coupled to the upper shaft 21 integrally formed with the joint 20 to form an operating lever, so that the joint 20 rotates during operation.
  • a collision phenomenon according to the rotation of the control lever as in the prior art does not occur at all.
  • the joint 20 is coupled to the lower shaft 5 thereof in a neutral position by the movable pin 62 slidingly contacting the conical return groove 61 of the lower body 12 by the compression coil spring 63. Since there is no room for the occurrence of elastic deviation, unlike the related art, the joystick of the present invention can maintain the vertical neutral state at all times, and there is little fear of malfunction.
  • a plate 70 having a through-hole 71 formed in the center is further installed, the plate 70 is a lower body 12 by a plurality of supports (72) At the bottom of the plate 70, a plurality of limit switches 73 are installed as sensors.
  • the volume installed on the first operating shaft 30 and the second operating shaft 40 functions as a sensor for detecting a coordinate value, but in the present embodiment, the coordinate value is set by the limit switch 73. Will be detected.
  • the lower end of the movable pin 62 to be assembled to the lower side of the joint 20 is to maintain a close spaced state facing the upper surface of the lower body 12, the bottom of the movable pin 62 and the corresponding lower body ( 12, the movable magnet (M1) and the fixed magnet (M2) is installed on the upper surface, respectively, for this purpose, a recess is formed at the corresponding position of the movable pin (62) and the lower body (12), the movable magnet (M1) ) And the opposing face of the stator magnet M2 are provided with different polarities so that the movable pin 62 is always positioned at the center of the upper surface of the lower body 12 by magnetic force.
  • the plurality of limit switches 73 are provided with connection terminals 74 on respective inner surfaces, and a connection ring 65 is provided on an outer circumferential surface of the movable pin 62, and the connection ring 65 is connected to the connection. It is located inside the terminals 74.
  • connection ring 65 maintains a spaced apart state from each connection terminal 74 when the handle 26 and the movable pin 62 are vertically positioned.
  • the handle 26 is tilted, the handle 26 is Tilting generates electrical signals by contacting the connection terminals in the opposite direction.
  • each connection terminal 74 is provided at intervals, such as to surround the connection ring 65 from the outside is to give an electrical signal according to the program by the touch of the operation of the handle 26.
  • the operating lever as the handle 26 is always maintained in a neutral state by the magnetic force of the movable magnet M1 and the stationary magnet M2.
  • the connection ring 65 and The electrical signal is generated by the contact of the connection terminal 74, and when the handle 26 is released, the operation lever is automatically returned to the neutral state by the magnetic force of the movable magnet M1 and the stationary magnet M2.
  • the joystick device is securely connected to a handle, a joint, and the like, and detects displacement by a sensor while being in sliding contact with a conical groove, thereby generating an electrical signal. It can be applied to various simulations that require manipulation, and it is possible to use it stably by providing accurate coordinate values according to the solid device.

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Abstract

본 발명은 조이스틱 장치에 관한 것으로서, 내부에 수용공간을 가지며, 상면에 작동안내구멍을 갖는 바디(body); 상기 바디의 수용공간에 설치되어 상기 작동안내구멍을 통하여 손잡이와 결합되고, 측면에는 회동허용구멍 및 상기 회동허용구멍과 직교되게 형성되는 힌지구멍(hinge hole)을 갖는 조인트(joint); 상기 조인트의 회동허용구멍을 관통하여 양단이 상기 바디에 회전가능하게 지지되며, 일단에 결합구멍이 반경방향으로 형성되어 있는 제1작동축; 상기 제1작동축의 결합구멍을 관통하여 양단이 상기 조인트의 힌지구멍에 회전가능하게 지지되는 제2작동축; 상기 제1 및 제2작동축에 각각 연결되어 당해 작동축의 회동변위를 검출하는 제1 및 제2볼륨(volume); 상기 조인트를 수직으로 위치시킴과 함께 조작 후 초기상태로 복귀시키는 중립위치 리턴수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

조이스틱 장치
본 발명은 조이스틱(joystick) 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수직한 중립위치에서 임의 방향으로 기울어지도록 작동되는 조작레버를 비교적 간단한 구성으로 안정되게 지지할 수 있으면서도 조작레버의 반복적인 조작행위에 대한 내구성을 크게 증대시켜 수명을 대폭 연장시킬 수 있도록 된 조이스틱 장치에 관한 것이다.
주지하디시피 조이스틱은 위치 입력장치의 일종으로 막대 모양의 조작레버를 원하는 임의의 방향으로 움직여 2차원 좌표값을 지정하는 장치이다. 이러한 조이스틱은 편리한 조작성에 따라 비디오 게임기나 다관절 로봇 또는 굴삭기와 같은 중장비의 조정장치 등에 폭넓게 사용되고 있다.
조이스틱은 조작레버의 작동범위를 검출하는 방식에 따라 전기식, 광학식, 자기식 및 정전용량식 등 여러 형태로 분류되기도 하는데, 어느 방식이든 조작레버를 움직여 그 좌표값에 따라 조작대상의 위치 등을 대응시킨다는 점에서 각각의 검출방식이 갖는 세부적인 기술적 특성을 제외하고 기본적인 작동 메커니즘은 대동소이한 구조를 취하고 있다.
즉, 가변저항 볼륨이나 로터리 엔코더 또는 압전소자 등을 이용하여 중립점에 수직으로 세워진 조작레버를 기울였을 때, 중립점으로부터 조작레버에 서로 직교하는 방향의 2조의 각도에 비례하여 출력되는 데이터에서 조작레버 위치를 검출하고, 이 출력값을 예컨대 비디오 게임기 화면상에서의 커서나 캐릭터의 이동방향 및 이동속도 등에 대응시키는 구조를 갖는 것이다.
한편, 이와 같은 조이스틱의 종래 기술로 특허문헌 1에 개시된 전자식 조이스틱 장치를 예로 들 수 있다.
이 기술은 제2샤프트회동부가 관통형성된 제2제어링크와, 이 제2제어링크를 감싸는 2개의 아치형 바가 제1샤프트회동부를 형성하는 제1제어링크를 상호 직교하도록 상부바디부에 지지하고 있다. 그리고 손잡이부가 결합된 샤프트를 제1 및 제2샤프트회동부에 끼워서 제2제어링크에 힌지연결하고, 상부바디부의 내벽과 제1 및 제2제어링크의 양단 사이에 각각 스프링을 개재시킴으로써 샤프트를 임의의 방향으로 기울일 수 있고 외력을 제거하면 샤프트가 다시 초기의 중립위치로 복귀하도록 되어 있다.
그런데, 이러한 종래의 조이스틱은 다음과 같은 여러 가지 문제점을 내포하고 있다.
첫째, 샤프트의 회동을 보장하기 위한 제1샤프트회동부가 이격된 2개의 아치형 바에 의해 형성되어 있기 때문에 샤프트의 반복적인 틸팅동작에 의해 파손될 우려가 높다.
즉, 조이스틱은 조작을 위해 샤프트를 임의의 방향으로 회동시키는 동작을 수없이 반복할 뿐 아니라 급격한 조작과 함께 다소 무리한 힘이 가해지는 경우가 빈발하는데, 샤프트의 회동을 안내하는 제1제어링크의 회동부가 이격된 2개의 아치형 바로 이루어져 있으므로 샤프트와의 충돌로 파손우려가 높고, 이에 따라 조이스틱의 수명이 단축되는 것이다.
둘째, 제1 및 제2제어링크의 양단에 각각 설치된 복수의 스프링에 의해서 샤프트가 중립위치에 수직으로 세팅되는 구성인 바, 반복되는 조작으로 각 스프링의 탄성에 편차가 발생될 우려가 상존하고, 이 경우 출력값의 정확도를 보장하기 어려워 오작동이 야기될 수도 있다.
특히 종래 일반적인 조이스틱 장치는 손으로 조작하는 것에 국한되었는 바, 각종 게임장치나 시뮬레이션 장치에 있어서 손은 물론 발을 이용해서 조작을 하게 되면 더욱 다양한 경우의 조작이 가능하게 되는데, 종래 조이스틱 장치는 발의 조작에 따른 압력이나 충격을 감당하기 어려워서 실제로 적용되지 못한 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 수직한 중립위치에서 임의 방향으로 기울어지도록 작동되는 조작레버의 반복적인 조작행위로 인한 파손 우려를 최소화 함으로써 내구성 증대에 따른 수명연장을 도모할 수 있는 조이스틱 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 손으로 조작하는 장치는 물론 발에 의해 조작이 이루어지는 각종 게임장치나 시뮬레이션 장치 등에도 적용할 수 있고, 발에 의한 압력이나 충격에도 파손됨이 없이 안전하게 동작할 수 있는 조이스틱 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 반복되는 조작레버의 작동에도 조작레버가 중립위치로부터 어긋날 우려가 없어 항상 정확한 출력값을 보장함으로써 오작동 우려를 최소화 할 수 있는 조이스틱 장치를 제공하는 것이다.
이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 조이스틱 장치는, 내부에 수용공간을 가지며, 상면에 작동안내구멍을 갖는 바디(body); 상기 바디의 수용공간에 설치되어 상기 작동안내구멍을 통하여 손잡이와 결합되고, 측면에는 회동허용구멍 및 상기 회동허용구멍과 직교되게 형성되는 힌지구멍(hinge hole)을 갖는 조인트(joint); 상기 조인트의 회동허용구멍을 관통하여 양단이 상기 바디에 회전가능하게 지지되며, 일단에 결합구멍이 반경방향으로 형성되어 있는 제1작동축; 상기 제1작동축의 결합구멍을 관통하여 양단이 상기 조인트의 힌지구멍에 회전가능하게 지지되는 제2작동축; 상기 제1 및 제2작동축에 각각 연결되어 당해 작동축의 회동변위를 검출하는 제1 및 제2볼륨(volume); 상기 조인트를 수직으로 위치시킴과 함께 조작 후 초기상태로 복귀시키는 중립위치 리턴수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 회동허용구멍은 상하로 길게 형성되어 제1작동축이 일정구간 회동될 수 있도록 되어 있고, 상기 힌지구멍과 결합구멍은 동심을 이루도록 되어 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 조인트의 상부축에 결합되는 손잡이에 적어도 하나의 기능버튼이 구비되어 조작의 편의를 극대화시킨다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 중립위치 리턴수단이, 바디의 수용공간 바닥에 형성되는 원추형의 리턴홈과, 조인트의 하부에 하방으로 탄성바이어스(elestic bias) 되도록 결합되어 리턴홈에 미끄럼 접촉하는 가동핀으로 구성되는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은, 내부에 수용공간을 가지며, 상면에 작동안내구멍을 갖는 바디; 상기 바디의 수용공간에 설치되어 상기 작동안내구멍을 통하여 손잡이와 결합되고, 측면에는 회동허용구멍 및 상기 회동허용구멍과 직교되게 형성되는 힌지구멍을 갖는 조인트; 상기 조인트의 회동허용구멍을 관통하여 양단이 상기 바디에 회전가능하게 지지되며, 일단에 결합구멍이 반경방향으로 형성되어 있는 제1작동축; 상기 제1작동축의 결합구멍을 관통하여 양단이 상기 조인트의 힌지구멍에 회전가능하게 지지되는 제2작동축; 상기 바디의 수용공간 바닥에 설치되는 고정자석; 상기 조인트의 하측으로 포핏핀이 연결되어 그 하단에 상기 고정자석과 간격을 두고 다른 극성으로 마주하는 가동자석; 및 상기 포핏핀의 회동변위를 감지하여 전기적 신호를 발생하는 센서; 를 포함하여 이루어지는 것이다.
여기서 상기 센서는, 상기 포핏핀의 외주면에 설치되는 접속링과, 상기 접속링의 외곽에서 근접 배치되는 접속단자를 갖는 다수의 리미트스위치로 이루어져서 접속링과 접속단자의 접촉에 의해 포핏핀의 회동변위를 검출하도록 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의한 조이스틱 장치에 의하면, 손잡이와 결합되어 조작레버를 구성하는 상부축이 조인트와 일체로 구성될 뿐 아니라 이 조인트가 회동허용구멍과 결합구멍을 구비하여 제1 및 제2볼륨과 연결되는 제1,2작동축을 상호 직교하도록 삽입 지지하는 바, 조작레버의 작동 시 구조적으로 충돌이 발생할 가능성이 전혀 없어 종래와 같은 조작레버의 반복 작동으로 인한 파손 우려가 거의 없다.
이러한 본 발명의 조이스틱 장치는 견고하고 튼튼한 구성이 가능하여 손으로 조작하는 장치는 물론, 발로써 조작하게 되는 각종 게임장치나 시뮬레이션에도 무리없이 적용하여 사용할 수 있게 된다.
또, 조인트가 하부에 가동핀을 구비하여 바디에 형성된 원추형 리턴홈의 바닥에 탄성적으로 미끄럼 접촉되기 때문에 반복되는 조작레버의 작동에도 조작레버가 중립위치로부터 어긋날 염려가 없으며, 이에 따라 항상 정확한 출력값(좌표값)을 보장함으로써 오작동 발생 우려도 최소화 할 수 있게 된다.
그러므로 본 발명은, 조이스틱의 수명을 대폭 연장시킬 수 있음은 물론이고 신뢰성 제고에도 크게 기여할 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 조이스틱 장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 조이스틱 장치의 분리 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 조인트부분의 결합상태 사시도.
도 4는 도 1의 A-A선 단면도.
도 5는 도 1의 B-B선 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 손잡이와 조인트의 결합 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 조이스틱 장치의 저면 사시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 저면 사시도.
도 9는 상기 도 8의 분리 사시도.
도 10은 상기 도 8의 저면 분리 사시도.
도 11은 상기 도 8의 작용상태를 나타내는 결합 단면도.
본 발명의 구체적인 내용을 첨부된 실시예로서의 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
도 1 내지 도 7는 본 발명의 제1실시예를 나타내는 것으로서, 본 발명에 의한 조이스틱 장치는, 내부에 수용공간(10a)을 갖는 바디(10)와, 이 바디(10)의 수용공간(10a)에 설치되는 조인트(20)와, 이 조인트(20)에 서로 직교하도록 지지되는 제1 및 제2작동축(30)(40)과, 이들 제1 및 제2작동축(30)(40)의 회동범위를 검출하여 출력하는 제1 및 제2볼륨(51)(52)과, 조작레버(손잡이)를 중립점에 수직하게 위치시킴과 함께 조작레버에 가해진 외력을 제거할 경우 이를 초기위치로 복귀시켜주는 중립위치 리턴수단(60)을 포함하여 구성된다.
바디(10)는 상부바디(11)와 하부바디(12)로 이루어져 스크루(도시하지 않음)로 체결된다. 상부바디(11)는 하면에 간격을 두고 제1측벽(13)과 제2측벽(14)를 대향되게 구비하여 양자간에 수용공간(10a)을 형성한다. 그리고 예를 들어 제2측벽(14)과 하부바디(12)에는 전원공급과 신호전달을 위한 케이블구멍(14b)(12b)이 형성된다.
상부바디(11)의 중앙부에는 후술한 조인트(20)의 상부축(21)이 관통하여 자유롭게 회동될 수 있도록 작동안내구멍(11a)이 형성되고, 이의 주변부에는 조이스틱의 장착을 위한 다수의 체결구멍(11b)들이 방사상으로 형성된다.
또, 상부바디(11)의 제1측벽(13)과 제2측벽(14)에는 후술한 제1작동축(30)의 양단을 회전 가능하게 삽입 지지하는 제1 및 제2지지구멍(13a)(14a)이 동축을 이루도록 형성된다.
조인트(20)는 상부바디(11)의 작동허용구멍(11a)을 통해 상부로 돌출되는 상부축(21)을 가지며, 이 상부축(21)에 손잡이(26)가 결합됨으로써 조작레버를 구성한다.
손잡이(26)에는 적어도 하나의 기능버튼(27)이 구비될 수 있고, 이를 위해 손잡이(26)와 상부축(21)은 케이블(도시하지 않음)이 내부로 지나갈 수 있도록 중공형태를 취한다.
조인트(20)에는 후술하는 제1작동축(30)이 관통하는 회동허용구멍(22)과, 제2작동축(40)의 양단을 회전 가능하게 삽입하는 힌지구멍(23)이 서로 직교하도록 구비되며, 회동허용구멍(22)은 제2작동축(40)을 중심으로 조인트(20)가 일정각도만큼 자유롭게 회동할 수 있도록 상하로 길게 형성되어 제1작동축(30)에 의한 간섭을 회피한다.
그리고 이러한 조인트(20)의 일측에도 케이블의 배선을 위한 케이블구멍(24)이 구비되고, 하부에는 후술한 중립위치 리턴수단(60)의 가동핀(62)을 결합하기 위한 중공형태의 하부축(25)이 적정길이로 돌출 형성된다.
제1작동축(30)은 조인트(20)의 회동허용구멍(22)을 관통하여 양단이 상부바디(11)의 제1 및 제2측벽(13)(14)에 동축으로 형성된 제1 및 제2지지구멍(13a)(14a)에 회전 가능하게 끼워져 지지된다. 제1작동축(30)에는 조인트(20)의 힌지구멍(23)과 동축을 이루는 결합구멍(31)이 그 반경방향으로 관통 형성된다. 그리고 이러한 제1작동축(30)에도 배선을 위한 케이블구멍(31)이 구비됨은 물론이다.
제2작동축(40)은 제1작동축(30)의 결합구멍(31)을 관통하여 조인트(20)의 힌지구멍(23)에 양단이 회전 가능하게 삽입 지지된다.
상기 제1볼륨(51)은 제1작동축(30)의 일단에 연동되도록 결합되어 상부바디(11)의 제2측벽(14)에 고정되고, 제2볼륨(52)은 제2작동축(40)의 일단에 연동되도록 결합되어 상부바디(11)의 제1측벽(13)에 고정된다.
이에 따라 손잡이(26)를 임의의 방향으로 기울여주는 동작에 의해 제1 및 제2작동축(30)(40)이 각각 또는 동시에 회동됨으로써 대응하는 위치의 좌표값을 검출할 수 있게 된다.
한편, 중립위치 리턴수단(60)은 하부바디(12)의 상면에 형성되는 원추형의 리턴홈(61)과, 조인트(20)의 하부축(25)에 이동 가능하게 끼워져서 반구형의 머리부(62a)가 리턴홈(61) 바닥에 미끄럼 접촉하는 가동핀(62)으로 이루어진다.
가동핀(62)은 그 머리부(62a)와 조인트(20) 사이에 개재되는 압축코일 스프링(63)에 의해 하방, 즉 리턴홈(61)의 바닥 쪽으로 탄성바이어스 됨으로써 조작레버의 기울어지는 동작에 따라 하부축(25)에 대해 신축되면서 조작레버를 항상 수직한 중립점에 위치시킨다.
이와 같은 구조적 특징을 가지는 본 발명에 의한 조이스틱 장치는, 서로 직교하도록 배치되어서 제1 및 제2볼륨(51)(52)에 각각 연결되는 제1 및 제2작동축(30)(40)이 임의의 방향으로 회동 가능한 하나의 조인트(20)에 지지되고, 조인트(20)와 일체로 구성된 상부축(21)에 손잡이(26)가 결합되어 조작레버를 구성하고 있으므로 조작 시 조인트(20)가 회동하게 되어 종래와 같은 조작레버의 회동에 따른 충돌현상이 전혀 발생되지 않는다.
따라서 반복되는 조작레버의 회동에도 충돌에 의한 파손의 우려가 거의 없을 뿐 아니라 급격한 조작이나 무리한 힘이 가해지더라도 작동축(30)(40)에 별다른 영향을 끼치지 않는다.
또한, 조인트(20)가 그의 하부축(5)에 결합되어 압축코일 스프링(63)에 의해 하부바디(12)의 원추형 리턴홈(61)에 미끄럼 접촉하는 가동핀(62)에 의해서 중립위치에 세팅되기 때문에 종래와 달리 탄성편차의 발생 여지가 전혀 없으며, 이에 따라 본 발명 조이스틱은 조작레버가 항상 수직한 중립상태를 유지할 수 있게 되어 오작동이 발생될 우려도 거의 없다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제2실시예를 나타내는 것으로서 이들 도면을 참조하면, 손잡이(26)와 조인트(20) 및 각 작동축(30)(40)의 구성은 앞서 설명한 제1실시예의 내용과 동일함을 알 수 있으며, 그에 따라 동일 부호를 적용하였고, 중복적인 설명은 생략하였다.
상부바디(11)와 하부바디(12)의 사이에는 중앙에 통공(71)이 형성되어 있는 플레이트(70)가 더 설치되는데 이 플레이트(70)는 다수의 서포트(72)에 의해 하부바디(12)와 간격을 두고 있으며, 플레이트(70)의 하측에는 센서로서 다수의 리미트스위치(73)가 설치된다.
상기 제1실시예에서는 제1작동축(30)과 제2작동축(40)에 설치되는 볼륨이 좌표값을 검출하는 센서 기능을 하였으나, 본 실시예에서는 상기 리미트스위치(73)에 의해 좌표값을 검출하게 된다.
조인트(20)의 하측으로 조립되는 가동핀(62)의 하단은 하부바디(12)의 윗면과 마주하여 근접한 이격 상태를 유지하도록 되어 있고, 가동핀(62)의 저면과 이에 대응되는 하부바디(12)의 윗면에는 각각 가동자석(M1)과 고정자석(M2)이 매입 설치되는데, 이를 위해 가동핀(62)과 하부바디(12)의 해당 위치에는 매입홈이 형성되어 있으며, 가동자석(M1)과 고정자석(M2)의 마주하는 면은 서로 다른 극성으로 설치되어서 자력에 의해 항상 가동핀(62)이 하부바디(12)의 윗면 중앙으로 위치되도록 되어 있다.
상기 다수의 리미트스위치(73)는 각 내측면에 접속단자(74)가 구비되고, 상기 가동핀(62)의 외주면에는 접속링(65)이 설치되어 있으며, 이 접속링(65)은 상기 접속단자(74)들의 내측에 위치된다.
접속링(65)은 손잡이(26) 및 가동핀(62)이 수직으로 위치된 상태에서는 각 접속단자(74)와 이격된 상태를 유지하게 되며, 손잡이(26)를 기울이게 되면 손잡이(26)가 기우는 반대 방향의 접속단자와 접촉하여 전기적 신호를 발생하게 된다.
따라서 각 접속단자(74)들은 접속링(65)을 외곽에서 감싸듯이 간격을 두고 설치되어 손잡이(26)의 조작에 의한 접촉으로 프로그램에 따른 전기적 신호를 부여하는 것이다.
손잡이(26)로서의 조작레버는 상기 가동자석(M1)과 고정자석(M2)의 자력에 의해 항상 중립 상태를 유지하게 되며, 손잡이(26)를 사방으로 기울여서 조작하게 되면, 접속링(65)과 접속단자(74)의 접촉에 의한 전기적 신호를 발생하게 되고, 손잡이(26)를 놓으면, 가동자석(M1)과 고정자석(M2)의 자력에 의해 조작레버는 자동으로 중립 상태로 복귀된다.
이와 같은 본 발명에서는 조작레버의 조작에 의한 기계적 마찰이 거의 없어서 조작이 더욱 원활하게 이루어질 수 있으며, 기계적 접속이나 마찰이 없어서 조이스틱의 내구성을 크게 향상시켜 그 수명을 대폭 연장시킬 수 있음은 물론이고, 항상 정확한 위치값을 검출할 수 있어 조이스틱의 정확성과 신뢰성 제고에도 크게 이바지할 수 있게 된다.
본 발명에 의한 조이스틱 장치는, 손잡이와 조인트 등이 견고하게 고정 연결되고, 원추형 홈에 미끄럼 접촉되면서 센서에 의해 변위를 검출하여 전기적 신호를 발생시키는 것으로서 조작레버의 반복 사용에도 파손의 우려가 없어서 거친 조작이 요구되는 각종 시뮬레이션에도 무리없이 적용하여 사용할 수 있으며, 견고한 장치에 따른 정확한 좌표값을 제공함으로써 안정적인 사용이 가능한 것이다.

Claims (6)

  1. 내부에 수용공간을 가지며, 상면에 작동안내구멍을 갖는 바디;
    상기 바디의 수용공간에 설치되어 상기 작동안내구멍을 통하여 손잡이와 결합되고, 측면에는 회동허용구멍 및 상기 회동허용구멍과 직교되게 형성되는 힌지구멍을 갖는 조인트;
    상기 조인트의 회동허용구멍을 관통하여 양단이 상기 바디에 회전가능하게 지지되며, 일단에 결합구멍이 반경방향으로 형성되어 있는 제1작동축;
    상기 제1작동축의 결합구멍을 관통하여 양단이 상기 조인트의 힌지구멍에 회전가능하게 지지되는 제2작동축;
    상기 제1 및 제2작동축에 각각 연결되어 당해 작동축의 회동변위를 검출하는 제1 및 제2볼륨;
    상기 조인트를 수직으로 위치시킴과 함께 조작 후 초기상태로 복귀시키는 중립위치 리턴수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회동허용구멍은 상ㆍ하로 길게 형성되어 상기 제1작동축이 일정 구간 회동될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조인트의 상부축에 결합되는 손잡이에 적어도 하나의 기능버튼이 구비되는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 중립위치 리턴수단은,
    상기 바디의 수용공간 바닥에 형성되는 원추형의 리턴홈과, 상기 조인트의 하부에 하방으로 탄성바이어스 되도록 결합되어 상기 리턴홈에 미끄럼 접촉하는 가동핀으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  5. 내부에 수용공간을 가지며, 상면에 작동안내구멍을 갖는 바디;
    상기 바디의 수용공간에 설치되어 상기 작동안내구멍을 통하여 손잡이와 결합되고, 측면에는 회동허용구멍 및 상기 회동허용구멍과 직교되게 형성되는 힌지구멍을 갖는 조인트;
    상기 조인트의 회동허용구멍을 관통하여 양단이 상기 바디에 회전가능하게 지지되며, 일단에 결합구멍이 반경방향으로 형성되어 있는 제1작동축;
    상기 제1작동축의 결합구멍을 관통하여 양단이 상기 조인트의 힌지구멍에 회전가능하게 지지되는 제2작동축;
    상기 바디의 수용공간 바닥에 설치되는 고정자석;
    상기 조인트의 하측으로 가동핀이 연결되어 그 하단에 상기 고정자석과 간격을 두고 다른 극성으로 마주하는 가동자석; 및
    상기 가동핀의 회동변위를 감지하여 전기적 신호를 발생하는 센서;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 가동핀의 외주면에 설치되는 접속링과, 상기 접속링의 외곽에서 근접 배치되는 접속단자를 갖는 다수의 리미트스위치로 이루어져서 접속링과 접속단자의 접촉에 의해 가동핀의 회동변위를 검출하도록 된 것을 특징으로 하는 조이스틱 장치.
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