WO2020250515A1 - 制御装置および操作システム - Google Patents

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Abstract

制御装置は、操作装置を制御する制御装置であって、操作装置は、操作者による押し込み操作可能な操作部材と、操作部材を復帰方向に付勢する付勢手段と、操作部材の移動量を検知して、当該移動量を示す検出信号を出力する検出手段と、操作部材の移動を制動する制動手段と、を有し、制御装置は、検出信号に基づいて、操作部材が所定の押し込み位置まで押し込まれたことを検出した場合、操作部材が押し込まれた状態を制動手段に保持させ、検出信号に基づいて、操作部材と制動手段との間の駆動伝達系に存在するクリアランスにより、操作部材が復帰する方向に移動したことを検出した場合、制動手段による保持動作を解除させる。

Description

制御装置および操作システム
　本発明は、制御装置および操作システムに関する。
　従来、ゲーム機のコントローラ等に用いられる操作装置として、操作者による押し込み操作可能な操作部材と、操作部材を付勢することにより、操作部材の押し込み操作が解除されたときに、操作部材を初期位置に復帰させる付勢手段（例えば、コイルスプリング等）とを備えたものが知られている。
　このような操作装置に関し、例えば、下記特許文献１には、押し込み操作可能な操作部を備えたゲーム用コントローラにおいて、操作部に力を与えるモータを設け、当該モータの動作を制御することによって、操作部の移動量を制限できるようにした技術が開示されている。
特開２０１６－０６７６６７号公報
　しかしながら、従来の操作装置では、制動手段によって操作部材が押し込まれた状態を保持することが可能な構成を採用した場合、押し込み操作が解消されたときに操作部材を初期位置に復帰させるためには、操作者による押し込み操作が解消されたことを検知するための接触センサ（例えば、静電センサ等）を追加で設ける必要がある。
　一実施形態の制御装置は、操作装置を制御する制御装置であって、操作装置は、操作者による押し込み操作可能な操作部材と、操作部材を復帰方向に付勢する付勢手段と、操作部材の移動量を検知して、当該移動量を示す検出信号を出力する検出手段と、操作部材の移動を制動する制動手段と、を有し、制御装置は、検出信号に基づいて、操作部材が所定の押し込み位置まで押し込まれたことを検出した場合、操作部材が押し込まれた状態を制動手段に保持させ、検出信号に基づいて、操作部材と制動手段との間の駆動伝達系に存在するクリアランスにより、操作部材が復帰する方向に移動したことを検出した場合、制動手段による保持動作を解除させる。
　一実施形態によれば、追加の接触センサを設けることなく、操作者による押し込み操作が解消されたことを検知して、制動手段によって操作部材が保持された状態を解除することができる。
一実施形態に係る操作装置の外観斜視図 一実施形態に係る操作装置の外観斜視図 一実施形態に係る操作装置の外観斜視図 一実施形態に係る操作装置の左側面図 一実施形態に係る連結機構の外観斜視図 一実施形態に係る連結機構の分解斜視図 一実施形態に係る連結機構の斜視断面図 一実施形態に係る操作システムのシステム構成を示すブロック図 一実施形態に係る制御装置による処理の手順を示すフローチャート 一実施形態に係る操作装置の動作を説明するための図 一実施形態に係る制御装置による制御の一例を示すグラフ 他の実施形態に係る操作装置の構成を示す斜視図
　以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。
　（操作装置１００の構成）
　図１～図３は、一実施形態に係る操作装置１００の外観斜視図である。但し、図２は、フレーム１０１が取り除かれた状態の操作装置１００を表している。また、図３は、図２に示す操作装置１００の底面側（Ｚ軸負側）を表している。また、図４は、一実施形態に係る操作装置１００の左側面図である。但し、図４では、フレーム１０１、基板１０５、および回転角度検出センサ１０６が取り除かれた状態の操作装置１００を表している。なお、以降の説明では、便宜上、図中Ｘ軸方向を、前後方向とし、図中Ｙ軸方向を、左右方向とし、図中Ｚ軸方向を、上下方向とする。但し、Ｘ軸正方向を前、Ｙ軸正方向を右、Ｚ軸正方向を上とする。
　図１～図４に示すように、操作装置１００は、フレーム１０１、ギヤボックス１０２、操作部材１０３、圧縮コイルバネ１０４、基板１０５、回転角度検出センサ１０６、ブレーキ機構１０７、および連結機構１１０を備えている。
　フレーム１０１は、各構成部品を支持する部材である。例えば、フレーム１０１は、当該フレーム１０１の左側（Ｙ軸負側）に配置されている基板１０５および回転角度検出センサ１０６を支持する。また、例えば、フレーム１０１は、当該フレーム１０１の右側（Ｙ軸正側）に配置されているギヤボックス１０２を支持する。
　ギヤボックス１０２は、空間１０２Ａ、前壁面１０２Ｂ、ギヤ１０２Ｃ、およびピニオン軸１０２Ｄを有する。空間１０２Ａの内部には、ギヤ１０２Ｃ、ピニオン軸１０２Ｄ、操作部材１０３、および圧縮コイルバネ１０４が配置される。ギヤ１０２Ｃおよびピニオン軸１０２Ｄは、「回転部材」の一例であり、空間１０２Ａの内部において、Ｙ軸に平行な回転軸ＡＸ（図４参照）の軸周りに回転可能に設けられる。ギヤ１０２Ｃは、ピニオン軸１０２Ｄと同軸上に設けられており、且つ、ピニオン軸１０２Ｄに固定されている。これにより、ギヤ１０２Ｃは、ピニオン軸１０２Ｄとともに回転する。前壁面１０２Ｂは、空間１０２Ａに露出した壁面であり、操作部材１０３の前端面１０３Ｂと対向する壁面である。
　操作部材１０３は、ギヤボックス１０２に形成された空間１０２Ａ内において、前後方向（図中Ｘ軸方向）へスライド自在に設けられている。操作部材１０３は、前後方向（図中Ｘ軸方向）に延在する、概ね四角柱状（但し、これに限らない）の部材である。操作部材１０３は、操作者による押し込み操作により、ギヤボックス１０２の空間１０２Ａ内を前方（Ｘ軸正方向）に移動可能である。操作部材１０３の上面には、前後方向に複数の歯が配列されてなるラックギヤ１０３Ａが形成されている。ラックギヤ１０３Ａは、ギヤボックス１０２の空間１０２Ａに設けられたギヤ１０２Ｃと噛み合っており、ギヤ１０２Ｃとラックアンドピニオン機構を構成する。これにより、操作部材１０３は、前後方向（図中Ｘ軸方向）への移動に伴って、ラックアンドピニオン機構を介して、ギヤ１０２Ｃを回転させることができるようになっている。
　圧縮コイルバネ１０４は、「付勢手段」の一例である。圧縮コイルバネ１０４は、操作部材１０３の前端面１０３Ｂと、ギヤボックス１０２の前壁面１０２Ｂとの間において、前後方向（図中Ｘ軸方向）に弾性変形するように設けられている。圧縮コイルバネ１０４は、操作部材１０３を、後方（図中Ｘ軸負方向）へ付勢する。これにより、操作部材１０３は、押し込み操作から解放されたときに、後方へ自動的に復帰することが可能となっている。
　基板１０５は、各種電気部品（例えば、回転角度検出センサ１０６等）が実装される平板状の部材である。基板１０５は、回転軸ＡＸ上に設けられており、フレーム１０１の左側（Ｙ軸負側）に固定される。基板１０５としては、例えば、ＰＷＢ（Printed Wiring Board）等のリジッド基板が用いられる。
　回転角度検出センサ１０６は、「検出手段」の一例である。回転角度検出センサ１０６は、回転軸ＡＸ上に設けられており、ギヤ１０２Ｃおよびピニオン軸１０２Ｄの回転角度を検出する。回転角度検出センサ１０６は、基板１０５の表面（Ｙ軸負側の表面）に実装される。回転角度検出センサ１０６は、ケース１０６ａおよびロータ部１０６ｂを有する。ケース１０６ａは、基板１０５の表面（Ｙ軸負側の表面）に固定され、ロータ部１０６ｂを収容する。ロータ部１０６ｂは、ケース１０６ａの内部で回転自在に設けられている。ロータ部１０６ｂは、基板１０５を貫通するピニオン軸１０２Ｄの先端部と嵌合している。これにより、ロータ部１０６ｂは、操作部材１０３の押し込み操作にともなって、ギヤ１０２Ｃおよびピニオン軸１０２Ｄとともに回転するようになっている。回転角度検出センサ１０６は、回転角度を検出すると、当該回転角度を示す回転角度検出信号を、制御装置１２０へ出力する。回転角度検出センサ１０６によって検出される回転角度は、操作部材１０３の押し込み量に比例したものとなっている。したがって、制御装置１２０は、回転角度検出センサ１０６によって検出された回転角度を、所定の変換式によって、操作部材１０３の押し込み量に変換することができる。なお、回転角度検出センサ１０６としては、抵抗式、磁気式、光学式、機械式等のセンサを用いることができる。また、回転角度検出センサ１０６の代わりに、操作部材２０２の押し込み量（すなわち、操作部材１０３の前後方向の移動量）を直接検出するリニアポジションセンサを用いてもよい。
　ブレーキ機構１０７は、「制動手段」の一例である。ブレーキ機構１０７は、回転軸ＡＸ上に設けられており、連結機構１１０を介して、ピニオン軸１０２Ｄと連結されている。ブレーキ機構１０７は、外部から供給される制御信号に応じて動作することにより、ギヤ１０２Ｃおよびピニオン軸１０２Ｄの回転を制動する。本実施形態では、ブレーキ機構１０７として、いわゆる電磁ブレーキを用いている。
　連結機構１１０は、回転軸ＡＸ上、且つ、ピニオン軸１０２Ｄとブレーキ機構１０７との間に設けられている。連結機構１１０は、ブレーキ機構１０７をピニオン軸１０２Ｄに連結させる。本実施形態では、連結機構１１０として、いわゆるカップリング継手を用いている。
　なお、図１では、操作装置１００が有する外部との電気的な接続構成（例えば、フレキシブル配線基板等）については、図示を省略している。実際には、操作装置１００は、少なくとも、外部からブレーキ機構１０７に制御信号を供給するための電気的な接続構成と、回転角度検出センサ１０６から外部に回転角度検出信号を出力するための電気的な接続構成とを有する。
　図５は、一実施形態に係る連結機構１１０の外観斜視図である。図６は、一実施形態に係る連結機構１１０の分解斜視図である。図７は、一実施形態に係る連結機構１１０の斜視断面図である。
　図５～図７に示すように、連結機構１１０は、第１継手１１１および第２継手１１２を有する。
　第１継手１１１は、ピニオン軸１０２Ｄの先端に取り付けられ、ピニオン軸１０２Ｄとともに回転する。第１継手１１１は、第２継手１１２と対向する面１１１Ａに、第２継手１１２側に突出した３つの爪部１１１Ｂを有する。３つの爪部１１１Ｂは、回転軸ＡＸを中心とする同心円上に１２０°間隔で配置されている。また、３つの爪部１１１Ｂの各々は、回転軸ＡＸの軸方向から見て所定の中心角θ１を有する扇形状を有する。各爪部１１１Ｂは、第１継手１１１および第２継手１１２が互いに繋ぎ合わされたとき、第２継手１１２の２つの爪部１１２Ｂの間に形成されている空間１１２Ｃ内に嵌め込まれる。
　第２継手１１２は、ブレーキ機構１０７が備えるシャフトの先端に取り付けられ、当該シャフトとともに回転する。第２継手１１２は、第１継手１１１と対向する面１１２Ａに、第１継手１１１側に突出した３つの爪部１１２Ｂを有する。３つの爪部１１２Ｂは、３つの爪部１１１Ｂと同様に、回転軸ＡＸを中心とする同心円上に１２０°間隔で配置されている。また、３つの爪部１１２Ｂの各々は、回転軸ＡＸの軸方向から見て所定の中心角θ１を有する扇形状を有する。
　このように構成された連結機構１１０は、第１継手１１１の３つの爪部１１１Ｂと、第２継手１１２の３つの爪部１１２Ｂとが互いに噛み合うことにより、第１継手１１１とともに第２継手１１２が回転するようになっている。
　具体的には、操作部材１０３が押し込まれる方向（Ｘ軸正方向）に移動することに対応して、第１継手１１１がＹ軸負側から見て時計回り（図５に示すＤ１方向）に回転するとき、３つの爪部１１１Ｂの各々の時計回り方向側の側面が、時計回り方向にある３つの爪部１１２Ｂの各々の側面と当接することにより、第２継手１１２を時計回りに回転させる。
　反対に、操作部材１０３が復帰する方向（Ｘ軸負方向）に移動することに対応して、第１継手１１１がＹ軸負側から見て反時計回り（図５に示すＤ２方向）に回転するとき、３つの爪部１１１Ｂの各々の反時計回り方向側の側面が、反時計回り方向にある３つの爪部１１２Ｂの各々の側面と当接することにより、第２継手１１２を反時計回りに回転させる。
　ここで、図７に示すように、互いに隣接する２つの爪部１１２Ｂの間の空間１１２Ｃがなす扇形の中心角θ２は、当該空間１１２Ｃ内に嵌め込まれる爪部１１１Ｂがなす扇形の中心角θ１よりも大きくなっている。
　これにより、回転方向において互いに隣り合う爪部１１１Ｂと爪部１１２Ｂとの間には、クリアランスΔθ（Δθ＝θ２－θ１）が形成されている。このため、爪部１１１Ｂは、空間１１２Ｃ内において、このクリアランスΔθ分、回転移動することができる。
　すなわち、本実施形態の連結機構１１０は、第２継手１１２の回転がブレーキ機構１０７によって制動されている状態であっても、互いに隣り合う爪部１１１Ｂと爪部１１２Ｂとの間にクリアランスΔθが設けられていることにより、このクリアランスΔθ分、第１継手１１１が回転できるようになっている。
　例えば、図５～７に示す例は、操作部材１０３が押し込まれたときの連結機構１１０を表しており、３つの爪部１１１Ｂの各々の時計回り方向側の側面が、その進行方向にある３つの爪部１１２Ｂの各々の側面と当接した状態となっている。このため、３つの爪部１１１Ｂの各々の反時計回り方向側の側面と、反時計回り方向にある３つの爪部１１２Ｂの各々の側面との間に、クリアランスΔθが存在する状態となっている。よって、第２継手１１２の回転がブレーキ機構１０７によって制動されている状態であっても、第１継手１１１は、このクリアランスΔθ分、反時計回り方向に回転できるようになっている。
　（操作システム１０のシステム構成）
　図８は、一実施形態に係る操作システム１０のシステム構成を示すブロック図である。図８に示すように、操作システム１０は、操作装置１００および制御装置１２０を備えて構成されている。
　制御装置１２０は、操作装置１００が備えるブレーキ機構１０７の制動動作を制御することが可能な装置である。図８に示すように、制御装置１２０は、検出信号取得部１２１、押し込み量判定部１２２、制動制御部１２３、および操作信号出力部１２４を備えている。
　検出信号取得部１２１は、操作装置１００が備える回転角度検出センサ１０６から出力された回転角度検出信号を取得する。
　押し込み量判定部１２２は、検出信号取得部１２１によって取得された回転角度検出信号に基づいて、操作部材１０３の押し込み量を判定する。例えば、回転角度検出センサ１０６から出力される回転角度検出信号は、ギヤ１０２Ｃおよびピニオン軸１０２Ｄの回転角度（すなわち、操作部材１０３の押し込み量）に応じて、当該回転角度検出信号の電圧値が変化するものである。このため、押し込み量判定部１２２は、所定の変換式または所定の変換テーブルにより、回転角度検出信号の電圧値から、操作部材１０３の押し込み量を導出することができる。
　制動制御部１２３は、検出信号取得部１２１によって取得された回転角度検出信号、および、押し込み量判定部１２２によって判定された操作部材１０３の押し込み量に基づいて、操作装置１００が備えるブレーキ機構１０７の制動動作を制御する。
　例えば、制動制御部１２３は、押し込み量判定部１２２によって判定された押し込み量に基づいて、操作部材１０３が所定の押し込み位置まで押し込まれたことを検知した場合、ブレーキ機構１０７にギヤ１０２Ｃおよびピニオン軸１０２Ｄの回転を制動させることにより、操作部材１０３が押し込まれた状態をブレーキ機構１０７に保持させることができる。
　また、例えば、ブレーキ機構１０７によって操作部材１０３が押し込まれた状態が保持されているときに、操作者による押し込み操作が解除されると、制動制御部１２３は、連結機構１１０に存在するクリアランスによりギヤ１０２Ｃおよびピニオン軸１０２Ｄが逆回転したことを、検出信号取得部１２１によって取得された回転角度検出信号に基づいて検知し、ブレーキ機構１０７による保持動作を解除させることができる。
　なお、制御装置１２０は、操作部材１０３の所定の押し込み位置を任意にメモリ等に設定可能である。これにより、例えば、制御装置１２０は、当該制御装置１２０の利用目的や利用状況（例えば、ゲームの種類，シーン，設定等）に応じて、所定の押し込み位置を変化させることができる。
　操作信号出力部１２４は、押し込み量判定部１２２によって判定された操作部材１０３の押し込み量を示す操作信号を、操作対象装置２０に出力する。操作対象装置２０としては、例えば、ゲーム機、車載機（例えば、ナビゲーション装置）等が挙げられるが、これらに限らず、如何なる装置であってもよい。
　上記した制御装置１２０の各機能は、例えば、制御装置１２０において、メモリ（例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等）に記憶されているプログラムを、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（「コンピュータ」の一例）が実行することによって実現される。
　なお、制御装置１２０は、物理的に操作装置１００の内部に設けられている装置（例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）等）であってもよく、物理的に操作装置１００の外部に設けられている装置であってもよい。また、制御装置１２０は、操作装置１００と有線（例えば、通信ケーブル）によって接続されてもよく、無線（例えば、Bluetooth（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、赤外線通信等）によって接続されてもよい。
　また、制御装置１２０は、物理的に操作対象装置２０の内部に設けられている装置（例えば、ＩＣ等）であってもよく、物理的に操作対象装置２０の外部に設けられている装置であってもよい。また、制御装置１２０は、操作対象装置２０と有線（例えば、通信ケーブル）によって接続されてもよく、操作対象装置２０と無線（例えば、Bluetooth（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、赤外線通信等）によって接続されてもよい。
　（制御装置１２０による処理の手順）
　図９は、一実施形態に係る制御装置１２０による処理の手順を示すフローチャートである。
　まず、検出信号取得部１２１が、操作装置１００の回転角度検出センサ１０６から出力された回転角度検出信号を取得する（ステップＳ９０１）。次に、押し込み量判定部１２２が、ステップＳ９０１で取得された回転角度検出信号に基づいて、操作部材１０３の押し込み量を判定する（ステップＳ９０２）。そして、制動制御部１２３が、ステップＳ９０２で判定された押し込み量に基づいて、操作部材１０３が所定の押し込み位置まで押し込まれたか否かを判断する（ステップＳ９０３）。
　ステップＳ９０３において、操作部材１０３が所定の押し込み位置まで押し込まれてないと判断された場合（ステップＳ９０３：Ｎｏ）、制御装置１２０は、ステップＳ９０１へ処理を戻す。
　一方、ステップＳ９０３において、操作部材１０３が所定の押し込み位置まで押し込まれたと判断された場合（ステップＳ９０３：Ｙｅｓ）、制動制御部１２３が、ブレーキ機構１０７にギヤ１０２Ｃおよびピニオン軸１０２Ｄの回転を制動させることにより、操作部材１０３が押し込まれた状態を保持する（ステップＳ９０４）。
　続いて、検出信号取得部１２１が、操作装置１００の回転角度検出センサ１０６から出力された回転角度検出信号を取得する（ステップＳ９０５）。そして、制動制御部１２３が、ステップＳ９０５で取得された回転角度検出信号に基づいて、操作部材１０３が復帰方向に所定量以上移動したか否かを判断する（ステップＳ９０６）。
　ステップＳ９０６において、操作部材１０３が復帰方向に所定量以上移動してないと判断された場合（ステップＳ９０６：Ｎｏ）、制御装置１２０は、ステップＳ９０５へ処理を戻す。
　一方、ステップＳ９０６において、操作部材１０３が復帰方向に所定量以上移動したと判断された場合（ステップＳ９０６：Ｙｅｓ）、制動制御部１２３が、ブレーキ機構１０７による制動を解除することにより、操作部材１０３が押し込まれた状態の保持を解除する（ステップＳ９０７）。そして、制御装置１２０は、図９に示す一連の処理を終了する。
　（操作装置１００の動作）
　図１０は、一実施形態に係る操作装置１００の動作を説明するための図である。図１０（ａ）は、操作部材１０３の押し込み操作がなされていない状態の操作装置１００を表している。図１０（ｂ）は、操作部材１０３が所定の押し込み位置まで押し込まれた状態の操作装置１００を表している。図１０（ｃ）は、操作者による操作部材１０３の押し込みが解除された状態の操作装置１００を表している。図１０（ｄ）は、操作部材１０３が初期位置に復帰した状態の操作装置１００を表している。
　図１０（ａ）に示すように、操作者によって操作部材１０３が前方（図中Ｘ１方向）に押し込まれると、これに伴って、ギヤ１０２Ｃおよびピニオン軸１０２ＤがＹ軸負側から見て時計回り方向（図中Ｄ１方向）に回転する。
　そして、図１０（ｂ）に示すように、操作者によって操作部材１０３が所定の押し込み位置まで押し込まれると、制御装置１２０が、回転角度検出センサ１０６からの回転角度検出信号に基づいて、操作部材１０３が所定の押し込み位置まで押し込まれたことを検知し、制動動作を行うようにブレーキ機構１０７を制御する。これにより、ブレーキ機構１０７は、制動動作を行い、ギヤ１０２Ｃおよびピニオン軸１０２Ｄの回転を制動する。その結果、操作部材１０３は、所定の押し込み位置で保持される。
　ここで、ブレーキ機構１０７による制動がなされている状態において、操作者による操作部材１０３の押し込みが解除されると、ギヤ１０２Ｃは、図１０（ｃ）に示すように、連結機構１１０に設けられているクリアランスΔθ分、圧縮コイルバネ１０４からの付勢力により、Ｙ軸負側から見て反時計回り方向（図中Ｄ２方向）に僅かに逆回転することができる。その結果、操作部材１０３は、図１０（ｃ）に示すように、クリアランスΔθ分、後方（図中Ｘ２方向）に僅かに移動することができる。制御装置１２０は、回転角度検出センサ１０６からの回転角度検出信号に基づいて、操作部材１０３が僅かに後方へ移動したことを検知すると、ブレーキ機構１０７によるギヤ１０２Ｃおよびピニオン軸１０２Ｄの制動を解除させる。これにより、操作部材１０３は、所定の押し込み位置で保持されている状態が解除され、図１０（ｄ）に示すように、圧縮コイルバネ１０４からの付勢力により、初期位置に復帰することができる。
　（制御装置１２０による制御の一例）
　図１１は、一実施形態に係る制御装置１２０による制御の一例を示すグラフである。図１１に示すグラフにおいて、縦軸は、回転角度検出信号の電圧値を示す。また、図１１に示すグラフにおいて、横軸は、時間を示す。
　図１１に示すように、操作部材１０３の押し込みを開始してから（タイミングｔ１）、操作部材１０３の押し込み位置が、所定の押し込み位置に達するまで（タイミングｔ２）の間は、押し込み量が徐々に増加するにつれて、回転角度検出信号の電圧値が徐々に増加する。
　そして、操作部材１０３の押し込み位置が、所定の押し込み位置に達すると（タイミングｔ２）、制動制御部１２３の制御により、ブレーキ機構１０７による制動がかかり、操作部材１０３が所定の押し込み位置で保持される。このため、操作者は、操作部材１０３をそれ以上押し込むことができなくなる。したがって、操作部材１０３の押し込みが解除されるまでの間（タイミングｔ２～ｔ３）は、回転角度検出信号の電圧値は一定である。
　その後、操作者による操作部材１０３の押し込みが解除されると（タイミングｔ３）、操作部材１０３は、圧縮コイルバネ１０４からの付勢力により、連結機構１１０が有するクリアランスΔθ分、復帰する方向に僅かに移動する。これにより、回転角度検出信号の電圧値は僅かに低下する。
　そして、回転角度検出信号の電圧値の低下量が所定の閾値ΔＶに達したとき（タイミングｔ４）、制御装置１２０によるブレーキ機構１０７の制御により、ブレーキ機構１０７による制動が解除される。その結果、操作部材１０３は、所定の押し込み位置で保持されている状態が解除され、圧縮コイルバネ１０４からの付勢力により、初期位置に復帰する。
　以上説明したように、一実施形態に係る制御装置１２０は、回転角度検出センサ１０６から出力される回転角度検出信号に基づいて、操作部材１０３が所定の押し込み位置まで押し込まれたことを検出した場合、操作部材１０３が押し込まれた状態をブレーキ機構１０７に保持させることができる。そして、一実施形態に係る制御装置１２０は、回転角度検出信号に基づいて、操作部材１０３とブレーキ機構１０７との間の駆動伝達系に設けられた連結機構１１０に存在するクリアランスΔθにより、操作部材１０３が復帰する方向に移動したことを検出した場合、ブレーキ機構１０７による操作部材１０３の保持を解除させることができる。このため、一実施形態に係る制御装置１２０によれば、追加の接触センサを設けることなく、操作者による押し込み操作が解消されたことを検知して、ブレーキ機構１０７によって操作部材１０３が保持された状態を解除することができる。
　（他の実施形態）
　図１２は、他の実施形態に係る操作装置２００の構成を示す斜視図である。図１２に示すように、操作装置２００は、フレーム２０１、操作部材２０２、圧縮コイルバネ２０３、モータ２０４、回転角度検出センサ２０５、ギヤ２０６Ａ～２０６Ｄ、およびピニオン軸２０７を備えている。
　フレーム２０１は、各構成部材を収容および支持する部材である。フレーム２０１は、左側壁部２０１ａと、右側壁部２０１ｂと、前壁部２０１ｃとを有しており、例えば、金属板が折り曲げられることによって形成される。
　操作部材２０２は、フレーム２０１に対して、前後方向（図中Ｘ軸方向）へスライド自在に設けられている。操作部材２０２は、操作者によって押し込み操作が可能であり、当該押し込み操作により、フレーム２０１から後方（図中Ｘ軸負方向）に突出した状態から前方（図中Ｘ軸正方向）に移動して、フレーム２０１内へ押し込まれた状態へと変化することが可能である。操作部材２０２の上面には、前後方向に複数の歯が配列されてなるラックギヤ２０２ａが形成されている。ラックギヤ２０２ａは、ギヤ２０６Ｄと噛み合っており、ギヤ２０６Ｄとラックアンドピニオン機構を構成する。これにより、操作部材２０２は、前後方向（図中Ｘ軸方向）への移動に伴って、ラックアンドピニオン機構を介して、ギヤ２０６Ｄを回転させることができるようになっている。
　圧縮コイルバネ２０３は、操作部材２０２の前端部と、フレーム２０１の前壁部２０１ｃとの間において、前後方向（図中Ｘ軸方向）に弾性変形するように設けられている。圧縮コイルバネ２０３は、操作部材２０２を、後方（図中Ｘ軸負方向）へ付勢する。これにより、操作部材２０２は、押し込み操作から解放されたときに、後方へ自動的に復帰することが可能となっている。
　モータ２０４は、「制動手段」の一例である。モータ２０４は、その回転軸２０４ａが、右側壁部２０１ｂを貫通して、フレーム２０１内に至るように、フレーム２０１の右側壁部２０１ｂの外側表面に固定されている。回転軸２０４ａの先端には、ギヤ２０６Ａが取り付けられている。モータ２０４は、制御装置２２０から供給された制御信号によって、その回転軸２０４ａが回転することにより、複数枚のギヤ２０６Ａ～２０６Ｄを介して、操作部材２０２を前後方向（図中Ｘ軸方向）に付勢することができる。例えば、モータ２０４は、操作部材２０２が所定の押し込み位置まで押し込まれたときに、ギヤ２０６Ａの回転を制動することにより、操作部材２０２の移動を停止させて、操作部材２０２が所定の押し込み位置まで押し込まれた状態を保持することができる。モータ２０４としては、例えば、ＤＣモータ、ステッピングモータ等を用いることができる。
　回転角度検出センサ２０５は、「検出手段」の一例である。回転角度検出センサ２０５は、フレーム２０１の左側壁部２０１ａの外側表面、且つ、ギヤ２０６Ｄおよびピニオン軸２０７と同軸上に設けられており、ギヤ２０６Ｄおよびピニオン軸２０７の回転角度を検出する。に取り付けられている。回転角度検出センサ２０５は、ケース２０５ａと、ロータ部２０５ｂとを有している。ロータ部２０５ｂは、ケース２０５ａに対して回転自在に設けられている。ロータ部２０５ｂは、左側壁部２０１ａを貫通するピニオン軸２０７の先端部２０７ａと嵌合している。これにより、ロータ部２０５ｂは、操作部材２０２の押し込み操作にともなって、ギヤ２０６Ｄおよびピニオン軸２０７とともに回転するようになっている。回転角度検出センサ２０５は、回転角度を検出すると、当該回転角度を示す回転角度検出信号を、制御装置２２０へ出力する。回転角度検出センサ２０５によって検出される回転角度は、操作部材２０２の押し込み量に比例したものとなっている。したがって、制御装置２２０は、回転角度検出センサ２０５によって検出された回転角度を、所定の変換式によって、操作部材２０２の押し込み量に変換することができる。なお、回転角度検出センサ２０５としては、抵抗式、磁気式、光学式、機械式等のセンサを用いることができる。回転角度検出センサ２０５の代わりに、操作部材２０２の押し込み量（すなわち、操作部材２０２の前後方向の移動量）を直接検出するリニアポジションセンサを用いてもよい。
　なお、制御装置２２０は、制御装置１２０と同様の構成を有する。このため、制御装置２２０の詳細な説明は省略する。
　このように構成された操作装置２００は、操作部材２０２が所定の押し込み位置まで押し込まれたときに、モータ２０４によってギヤ２０６Ａの回転を制動することにより、操作部材２０２の移動を停止させて、操作部材２０２が所定の押し込み位置まで押し込まれた状態を保持することができる。ここで、複数のギヤ（ギヤ２０６Ａ～２０６Ｄおよびラックギヤ２０２ａ）の各々においては、噛合する他のギヤとの間にバックラッシが存在する。このため、操作装置２００では、操作部材２０２が所定の押し込み位置で保持されているとき、操作者による操作部材２０２の押し込みが解除されると、全てのバックラッシの合計分、圧縮コイルバネ２０３からの付勢力により、操作部材２０２が僅かに後方（図中Ｘ軸負方向）に移動することができる。制御装置２２０は、回転角度検出センサ２０５から出力された回転角度検出信号に基づいて、操作部材２０２が僅かに後方へ移動したことを検知すると、モータ２０４によるギヤ２０６Ａの制動を解除させる。これにより、操作部材２０２は、所定の押し込み位置で保持されている状態が解除され、圧縮コイルバネ２０３からの付勢力により、初期位置に復帰することができる。
　以上説明したように、他の実施形態に係る制御装置２２０は、回転角度検出センサ２０５から出力される回転角度検出信号に基づいて、操作部材２０２が所定の押し込み位置まで押し込まれたことを検出した場合、操作部材２０２が押し込まれた状態をモータ２０４に保持させることができる。そして、他の実施形態に係る制御装置２２０は、回転角度検出信号に基づいて、操作部材２０２とモータ２０４との間の駆動伝達系に存在するバックラッシにより、操作部材２０２が復帰する方向に移動したことを検出した場合、ブレーキ機構１０７による操作部材２０２の保持を解除させることができる。このため、他の実施形態に係る制御装置２２０によれば、追加の接触センサを設けることなく、操作者による押し込み操作が解消されたことを検知して、ブレーキ機構１０７によって操作部材１０３が保持された状態を解除することができる。
　以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
　本国際出願は、２０１９年６月１４日に出願した日本国特許出願第２０１９－１１１５３１号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。
　１０　操作システム
　２０　操作対象装置
　１００　操作装置
　１０１　フレーム
　１０２　ギヤボックス
　１０２Ｃ　ギヤ
　１０２Ｄ　ピニオン軸
　１０３　操作部材
　１０４　圧縮コイルバネ（付勢手段）
　１０５　基板
　１０６　回転角度検出センサ（検出手段）
　１０７　ブレーキ機構（制動手段）
　１１０　連結機構（カップリング継手）
　１１１　第１継手
　１１２　第２継手
　１２０　制御装置
　１２１　検出信号取得部
　１２２　押し込み量判定部
　１２３　制動制御部
　１２４　操作信号出力部
　２００　操作装置
　２０１　フレーム
　２０２　操作部材
　２０３　圧縮コイルバネ（付勢手段）
　２０４　モータ（制動手段）
　２０５　回転角度検出センサ（検出手段）
　２０６Ａ～２０６Ｄ　ギヤ
　２０７　ピニオン軸
　２２０　制御装置

Claims (8)

  1. 　操作装置を制御する制御装置であって、
    　前記操作装置は、
    　操作者による押し込み操作可能な操作部材と、
    　前記操作部材を復帰方向に付勢する付勢手段と、
    　前記操作部材の移動量を検知して、当該移動量を示す検出信号を出力する検出手段と、
    　前記操作部材の移動を制動する制動手段と、
    　を有し、
    　前記制御装置は、
    　前記検出信号に基づいて、前記操作部材が所定の押し込み位置まで押し込まれたことを検出した場合、前記操作部材が押し込まれた状態を前記制動手段に保持させ、
    　前記検出信号に基づいて、前記操作部材と前記制動手段との間の駆動伝達系に存在するクリアランスにより、前記操作部材が復帰する方向に移動したことを検出した場合、前記制動手段による前記保持動作を解除させる
    　ことを特徴とする制御装置。
  2. 　前記駆動伝達系は、
    　前記操作部材の移動とともに回転する第１継手と、前記制動手段の回転軸とともに回転する第２継手とを有し、前記第１継手および第２継手が互いに噛み合うことによって、前記第１継手および第２継手がともに回転するカップリング継手を備え、
    　前記制御装置は、
    　前記検出信号に基づいて、前記第１継手と前記第２継手との間に存在する回転方向のクリアランスにより、前記操作部材が復帰する方向に移動したことを検出した場合、前記制動手段による前記保持動作を解除させる
    　ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記駆動伝達系は、
    　互いに噛み合う少なくとも２つのギヤを有し、
    　前記制御装置は、
    　前記検出信号に基づいて、前記少なくとも２つのギヤの間に存在するバックラッシにより、前記操作部材が復帰する方向に移動したことを検出した場合、前記制動手段による前記保持動作を解除させる
    　ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  4. 　前記操作部材の押し込み操作に伴って回転する回転部材をさらに備え、
    　前記検出手段は、
    　前記操作部材の移動量に応じた前記回転部材の回転角度を検知する回転角度検出センサである
    　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
  5. 　前記回転部材は、
    　前記操作部材と前記回転部材との間に設けられたラックアンドピニオン機構を介して、前記操作部材の押し込み操作に伴って回転する
    　ことを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
  6. 　前記検出手段は、
    　前記操作部材の移動量を検知するリニアポジションセンサである
    　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
  7. 　前記所定の押し込み位置が任意に設定可能である
    　ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置。
  8. 　請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置と、
    　前記操作装置と
    　を備えることを特徴とする操作システム。
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