WO2022270055A1 - 被操作装置及び操作用装置 - Google Patents

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WO2022270055A1
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spherical body
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spherical
holding member
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智 高盛
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オムロン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an operated device provided with a spherical body that operates upon receiving an operation from the outside, and an operating device provided with such an operated device.
  • An operated device called a joystick is widely used as an operated device that operates various devices such as computer games, various toys, and industrial robots.
  • an operated device in the form of a joystick by tilting the stick in various directions, an operation target moves in the tilting direction, enabling intuitive operation.
  • Patent Document 1 proposes a variable resistance pointing device that detects tilt with variable resistances arranged on each of the XY axes.
  • an operated device that has a spherical body that operates upon receiving an operation and that detects the movement of the spherical body and outputs an operation signal is being studied.
  • An operated device using such a spherical body may have a problem that friction between the spherical body and a holding member that holds the spherical body reduces operability.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and a main object of the present invention is to provide an operated device capable of preventing deterioration in operability by providing a sliding portion on a holding member.
  • Another object of the present invention is to provide an operating device including such an operated device.
  • an operated device disclosed in the present application includes a spherical body that operates in response to an external operation, and a holding member that operably holds the spherical body from the outside.
  • the holding member has a sliding portion that abuts on the outer surface of the spherical body, and includes a pressing member that presses the spherical body to abut against the sliding portion, and the spherical body has the sliding portion. It is characterized in that it operates while in contact with the part.
  • the pressing member presses from the first hemispherical surface side of the spherical body, and the sliding portion presses from the second hemispherical surface side opposite to the first hemispherical surface side. It is characterized in that it is arranged so as to abut only on the
  • the inner surface of the holding member is formed in a concave spherical shape along the outer surface of the spherical body, and the inner surface of the holding member is configured to receive pressure from the pressing member. From the radius of the first concave spherical side facing the first hemispherical side, the radius of the second concave spherical side facing the second hemispherical side opposite to the first hemispherical side of the spherical body is shorter.
  • the sliding portion is formed of a spherical band-shaped member cut along two planes perpendicular to the pressing direction of the pressing member.
  • the sliding portion is formed using a material having a smaller coefficient of friction than other portions of the holding member.
  • the sliding portion is formed using polyacetal resin (POM), polyamide resin (PA), or polytetrafluoroethylene resin (PTFE).
  • POM polyacetal resin
  • PA polyamide resin
  • PTFE polytetrafluoroethylene resin
  • the motion of the spherical body is a tilting motion in which a central axis parallel to the pressing direction of the pressing member is tilted, and the sliding portion is arranged on a plane orthogonal to the pressing direction of the pressing member.
  • the elevation angle from the center of the spherical body is arranged to be the first angle, and the central axis is tilted to the second angle with respect to the plane orthogonal to the pressing direction of the pressing member by the tilting operation. It is possible, and the first angle is less than or equal to 1/2 of the second angle.
  • the sliding portion is formed as a rolling bearing.
  • the operating device described in the present application is characterized by comprising the operated device and an output unit that outputs an operation signal based on the motion of a spherical body provided in the operated device to the outside.
  • the operated device and the operating device disclosed in the present application slide on the spherical body at the sliding portion of the holding member.
  • the holding member that operably holds the spherical body has a sliding portion that abuts on the outer surface of the spherical body, and the spherical body slides while being in contact with the sliding portion. works like this. Further, by suppressing the frictional resistance of the sliding portion, it is possible to reduce the friction between the spherical body and the sliding portion, and to prevent deterioration of operability.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the appearance of an operating device incorporating an operated device disclosed in the present application;
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the appearance of an operating device according to the present application;
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of an operated device disclosed in the present application;
  • FIG. 1 is a schematic exploded perspective view showing an example of an operated device disclosed in the present application;
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an operated device disclosed in the present application;
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of a sliding member included in the operated device disclosed in the present application;
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an operated device disclosed in the present application;
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an operated device disclosed in the present application
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of an operated device disclosed in the present application
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an operated device disclosed in the present application
  • FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of a sliding member included in the operated device disclosed in the present application
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an operated device disclosed in the present application
  • FIG. FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of a sliding member included in the operated device disclosed in the present application
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an operated device disclosed in the present application
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an operated device disclosed in the present application
  • FIG. FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of a holding member included in the operated device disclosed in the present application
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an operated device disclosed in the present application
  • FIG. FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of a holding member included in the operated device disclosed in the present application
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an operated device disclosed in the present application
  • FIG. FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of a sliding member included in the operated device disclosed in the present application
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an operated device disclosed in the present application
  • FIG. FIG. 4 is a schematic perspective view showing an example of a holding member included in the operated device disclosed in the present application
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an operated device disclosed in the present application
  • FIG. FIG. 4 is a
  • the operated device described in the present application is a device that operates in response to an operator's operation.
  • the operated device is incorporated in an operation device such as a joystick controller that outputs an operation signal for operating an operation target.
  • the operation device described in the present application can be used, for example, as a joystick controller to operate various objects to be operated, such as computer games, various toys, various moving bodies, various measuring devices, and industrial robots. It is possible.
  • an operating device 1 applied to a joystick controller and an operated device 2 incorporated as an operating mechanism in the operating device 1 will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the appearance of an operating device 1 incorporating an operated device 2 disclosed in the present application.
  • the operation device 1 includes a housing 10, and the housing 10 is formed at both ends with grip portions 11 to be gripped with the right hand and the left hand, respectively. When the gripping portions 11 at both ends are gripped, the positions on the upper surface where the fingers touch are opened in a substantially circular shape. Protruding.
  • the operating unit 12 is attached to a shaft member 20 (see FIG. 3 and the like) provided in the operated device 2 incorporated in the operating device 1 . Furthermore, on the upper surface side, a plurality of operation buttons 13 are arranged at positions that can be pressed by the operator's fingers. In the operation device 1 illustrated in FIG.
  • an operated device 2 that detects an operation based on a right hand operation and an operated device 2 that detects an operation based on a left hand operation. It is built into one housing 10 .
  • the side positioned upward when the operator operates in a general posture, that is, the side where the operation button 13 is arranged and the operation section 12 protrudes will be described as the upper side. .
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of the appearance of the operating device 1 disclosed in the present application.
  • FIG. 2 shows another form of the operating device 1 .
  • the operating device 1 illustrated in FIG. 2 incorporates various mechanisms such as one operated device 2 in one housing 10, and is formed as a controller for one-handed operation.
  • one operated device 2 in one housing 10
  • It is also effective as a game controller in which different operating devices 1 are held with the left and right hands.
  • the operated device 2 can be realized in various forms. Various forms of the operated device 2 will be described below.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 4 is a schematic exploded perspective view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application. 3 to 5 illustrate the operated device 2 incorporated in the operating device 1 disclosed in the present application.
  • FIG. 5 shows a cross-section of the internal structure of the operated device 2 along a vertical plane passing through AB shown in FIG. 3 as a schematic cross-sectional view.
  • the operated device 2 includes various members such as a shaft member 20, a spherical body 21, a holding member 22, a sliding member 23 (sliding portion), a lower mechanism 24, a detection unit 25, and the like.
  • Various members such as a pressing member 26 and an urging member 27 are incorporated in the lower mechanism 24 .
  • a state in which an imaginary central axis parallel to the longitudinal direction of the shaft member 20 and passing through the center of the spherical body 21 is oriented in the vertical direction is assumed to be the reference posture. defined as
  • the shaft member 20 has a long rod shape, and the operating part 12 is attached to the upper end.
  • a lower portion of the shaft member 20 is inserted into a substantially cylindrical insertion portion 210 formed in the spherical body 21 and formed to protrude from the upper end of the spherical body 21 .
  • the upper portion of the shaft member 20 is processed into a shape to which the operating portion 12 can be attached.
  • the edge of the lower end of the shaft member 20 protrudes in the radial direction in a flange shape and is positioned near the inner surface of the spherical body 21 .
  • the overhanging edge portion of the lower end of the shaft member 20 is loosely fitted with a slight play in a cylindrical concave portion formed on the top surface of the spherical body 21 .
  • a substantially U-shaped metal stopper such as a C-ring or an E-ring is fitted.
  • a flange-like overhang at the lower end of the shaft member 20 is loosely fitted into a recess in the spherical body 21 to restrict upward movement, and a stopper near the center abuts the upper end of the insertion portion 210 of the spherical body 21 . It touches and is restricted from moving downward.
  • the spherical body 21 is a substantially spherical hollow member, and is formed in a shape in which a substantially cylindrical insertion portion 210 through which the shaft member 20 is inserted is attached to a substantially spherical spherical body portion 211 .
  • An opening 212 through which the connection line 250 of the detection unit 25 is passed is formed in the side surface of the spherical portion 211 , and the connection line 250 extends outside through the opening 212 .
  • the opening 212 has an oblong shape extending in the vertical direction.
  • a pressed portion 213 having a substantially disc shape is formed.
  • the spherical body 21 receives an operation from the outside (operator) via the operation part 12 and the shaft member 20, and operates according to the operation.
  • the motion of the spherical body 21 in response to the operator's operation is a motion with respect to a virtual central axis parallel to the longitudinal direction of the shaft member 20 and passing through the center of the spherical body 21 .
  • the movement of the shaft member 20 includes tilting of the central axis about the center of the spherical body 21 as a fulcrum, rotational movement around the central axis in the circumferential direction, and vertical movement (extending direction of the central axis). It is an action to do.
  • the spherical body 21 When the shaft member 20 performs a tilting motion, the spherical body 21 performs a tilting motion with the center as a fulcrum in conjunction with the motion of the shaft member 20 . When the shaft member 20 moves up and down, the spherical body 21 moves up and down in conjunction with the motion of the shaft member 20 . The spherical body 21 does not interlock with the rotation of the shaft member 20 .
  • the holding member 22 is a member arranged to cover the spherical body 21, and has a substantially spherical outer shape.
  • the inner surface of the holding member 22 is formed in a substantially concave spherical shape along the outer surface of the spherical body 21, and holds the spherical body 21 operably from the outside.
  • the retaining member 22 is assembled by joining two laterally separable halves 22a.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing an example of the sliding member 23 included in the operated device 2 disclosed in the present application.
  • the sliding member 23 will be described with reference to FIGS. 4 to 6.
  • FIG. The sliding member 23 is formed in a substantially annular shape in plan view. More specifically, it has a substantially spherical zone shape cut by two horizontal planes, and an arc-shaped notch is formed along the opening 212 of the spherical body 21 at a position corresponding to the opening 212 .
  • the sliding member 23 is made of resin having a low coefficient of friction, such as polyacetal resin (POM), polyamide resin (PA), polytetrafluoroethylene resin (PTFE).
  • POM polyacetal resin
  • PA polyamide resin
  • PTFE polytetrafluoroethylene resin
  • the distance is less than the distance from the center of the inner sphere to the inner surface of the lower hemisphere. That is, the radius of the upper hemispherical surface side (second hemispherical surface side) where the sliding member 23 is located is shorter than the radius of the lower hemispherical surface side (first hemispherical surface side). Further, the spherical body 21 is pressed upward from below by the pressing member 26 .
  • the spherical body 21 pressed from below contacts only the upper hemispherical surface side of the inner surface of the holding member 22 .
  • the spherical body 21 operates while being in contact with the sliding member 23 fitted on the upper hemispherical surface side of the holding member 22 . That is, the sliding member 23 is fitted in the holding member 22 as a sliding portion that contacts the outer surface of the spherical body 21, and the spherical body 21 is in contact with the sliding member 23 functioning as a sliding portion.
  • the lower mechanism 24 attached to the lower portion of the holding member 22 incorporates a pressing member 26 that presses the pressed portion 213 at the lower end of the spherical body 21 from below to above.
  • the pressing member 26 has a disk-shaped upper portion and a cylindrical lower portion extending downward.
  • the lower mechanism 24 is formed with an annular groove in plan view into which the pressing member 26 is loosely fitted with some play. The lower part of the pressing member 26 is loosely fitted in the groove and moves up and down.
  • a biasing member 27 using a return spring such as a compression coil spring is arranged in the groove.
  • the biasing member 27 has its lower end fixed to the inner bottom surface of the groove, and its upper end abuts against the pressing member 26 to bias the pressing member 26 upward.
  • the pressing member 27 urges the pressing member 26 upward, the pressing member 26 comes into contact with the pressed portion 213 formed at the lower end of the spherical body 21 on the upper surface, and presses the pressed portion 213 upward. do. As a result, even when the spherical body 21 receives an operation and performs a tilting motion, it operates so as to return to the reference posture.
  • the detection unit 25 detects the above-described connection line 250, a first magnet 251 fixed to the lower end of the shaft member 20, a second magnet 252 fixed to the inner bottom that is the lower end of the spherical body 21, and a magnetic field.
  • a member such as a magnetic field sensor 253 is provided.
  • the first magnet 251 is arranged so as to be positioned near the top inside the spherical body 21 .
  • the first magnet 251 is formed of a flat, substantially cylindrical permanent magnet, and is arranged so that the magnetic poles are oriented in a direction perpendicular to the central axis.
  • the second magnet 252 is formed of a flat, substantially cylindrical permanent magnet, and is arranged so that the magnetic poles are oriented parallel to the central axis.
  • the direction of the magnetic poles means the direction connecting the two magnetic poles. Therefore, for example, the placement of the first magnet 251 in the reference posture is such that the N pole is oriented in a first horizontal direction, such as leftward, and the S pole is directed in a second horizontal direction, such as rightward, which is the opposite side of the first direction. can be exemplified. Also, for example, the arrangement of the second magnet 252 can be exemplified by a form in which the N pole is directed upward and the S pole is directed downward.
  • the magnetic field sensor 253 is configured using an electronic element such as a Hall IC that detects a magnetic field and outputs an electric signal based on the detected magnetic field.
  • the magnetic field sensor 253 includes a first magnetic field sensor 253a that detects the magnetic field formed by the first magnet 251 in the upper hemisphere of the spherical body 21, and a second magnet 252 in the lower hemisphere of the spherical body 21. It is formed in combination with a second magnetic field sensor 253b that detects the formed magnetic field.
  • a shield that divides the inside of the spherical body 21 into upper and lower parts is provided near the center of the spherical body 21 . A magnetic plate is placed.
  • the arranged magnetic shielding plate allows the first magnetic field sensor 253a to detect the magnetic field formed by the first magnet 251 while suppressing the influence of the magnetic field formed by the second magnet 252 . Also, the second magnetic field sensor 253b can detect the magnetic field formed by the second magnet 252 while suppressing the influence of the magnetic field formed by the first magnet 251 .
  • the magnetic field detected by the magnetic field sensor 253 is output to the outside via the connection line 250 as an electrical signal.
  • FIG. 7 and 8 are schematic cross-sectional views showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 7 shows a state in which the shaft member 20 of the operated device 2 is in the reference posture.
  • the reference posture of the shaft member 20 indicates a state in which the operating device 1 is not operated by the operator and the longitudinal direction of the shaft member 20 is the vertical direction.
  • FIG. 8 shows a state in which the shaft member 20 and the spherical body 21 of the operated device 2 are tilted from the reference posture illustrated in FIG. 7 in response to the tilting operation of the operator.
  • the shaft member 20 and the spherical body 21 of the operated device 2 tilt with the center of the spherical body 21 as a fulcrum.
  • the shaft member 20 and the spherical body 21 are in the reference posture as illustrated in FIG. Since the shaft member 20 and the spherical body 21 are pressed toward each other, they assume a stable posture.
  • the pressed portion 213 presses the pressing member 26 downward at the periphery. In the state illustrated in FIG.
  • the pressing member 26 presses the periphery of the pressed portion 213 upward where the center of the spherical body 21 is located, so that the spherical body 21 rotates to return to the reference posture.
  • force acts in the direction As illustrated in FIG. 8, when the shaft member 20 and the spherical body 21 are tilted from the reference posture, a force acts in the direction of returning to the reference posture, resulting in an unstable state. Therefore, when the tilting force applied by the operator is released, the shaft member 20 and the spherical body 21 return to their reference positions.
  • the spherical body 21 of the operated device 2 is pressed against the pressing member 26 when performing a tilting motion in response to a tilting operation from the reference posture, and when performing a motion of returning to the reference posture from the tilted state. is in a state of being pressed upward. Therefore, the spherical body 21 operates with its outer surface in contact with the upper hemispherical surface of the inner surface of the holding member 22 which is formed in a substantially concave spherical shape.
  • a sliding member 23 is fitted in the upper hemispherical surface of the holding member 22 . The distance from the center of spherical body 21 to sliding member 23 is formed to be shorter than the distance from the center of spherical body 21 to other portions of holding member 22 .
  • the spherical body 21 is pressed upward. Therefore, the spherical body 21 performs a tilting motion and a returning motion while maintaining a contact state with the sliding member 23 fitted in the holding member 22 . Since the sliding member 23 is made of resin having a low coefficient of friction, it is possible to reduce the frictional resistance between the spherical body 21 and the holding member 22 against the movement of the spherical body 21 .
  • the sliding member 23 fitted on the upper side of the inner surface of the holding member 22 contacts the spherical body 21 with respect to the tilting motion of the spherical body 21 or the like. It functions as a contact sliding part, and has excellent effects such as reducing frictional resistance with the spherical body 21 . As a result, the operator who operates the operating device 1 can operate it with a small force.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view showing an example of the sliding member 23 included in the operated device 2 disclosed in the present application. In the schematic cross-sectional view illustrated in FIG.
  • the opening 212 of the holding member 22 is not opened, and the spherical shape is cut.
  • the insides of the body 21 and the shaft member 20 are shown with oblique lines that are omitted.
  • the holding member 22 of the operated device 2 has a substantially rectangular parallelepiped outer shape and a substantially concave spherical inner surface.
  • a sliding member 23 is fitted in the inner surface of the holding member 22 which is formed in a substantially concave spherical shape.
  • the sliding member 23 has a substantially annular shape in a plan view, and is formed in a substantially spherical belt shape cut by two planes perpendicular to the central axis.
  • the sliding member 23 covers the entire upper hemispherical surface of the inner surface of the holding member 22 .
  • the distance from the center of spherical body 21 to holding member 22 or sliding member 23 is shorter in the upper hemisphere than in the lower hemisphere.
  • the sliding member 23 functions as a sliding portion of the holding member 22 with which the spherical body 21 abuts, and the spherical body 21 performs various operations such as tilting while abutting on the sliding member 23 with a short distance. I do.
  • the sliding member 23 is made of resin with a low coefficient of friction. This makes it possible to reduce the frictional resistance compared to the case where the spherical body 21 and the holding member 22 are in direct contact with each other.
  • the sliding member 23 fitted on the upper side of the inner surface of the holding member 22 contacts the spherical body 21 with respect to the tilting motion of the spherical body 21 or the like. It functions as a contact sliding part, and has excellent effects such as reducing frictional resistance with the spherical body 21 . As a result, the operator who operates the operating device 1 can operate it with a small force.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing an example of the sliding member 23 included in the operated device 2 disclosed in the present application.
  • the schematic cross-sectional view illustrated in FIG. 12 is cut along a cross-section in which the opening 212 of the holding member 22 is not formed, and shows the inside of the spherical body 21 and the shaft member 20 with oblique lines.
  • the sliding member 23 has a substantially annular shape in a plan view, and is formed in a substantially spherical belt shape cut by two planes perpendicular to the central axis.
  • the sliding member 23 of the operated device 2 according to the third embodiment has a reduced height so as to cover only the lower portion of the upper hemispherical surface of the inner surface of the holding member 22 formed in a substantially concave spherical shape. .
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 14 shows the relationship between the arrangement of the sliding member 23 and the inclination angle of the central axis of the spherical body 21 in the operated device 2 .
  • the arrangement position of the sliding member 23 is defined as an elevation angle from a horizontal plane passing through the center of the spherical body 21 as a first angle ⁇ 1.
  • the arrangement position is the angle of the middle position in the range from the horizontal plane, which is the lower end of the range where the sliding member 23 contacts the spherical body 21, to the upper end.
  • the maximum tilt angle of the shaft member 20 at which the central axis of the spherical body 21 tilts is defined as a second angle ⁇ 1+ ⁇ 2 from the horizontal plane passing through the center of the spherical body 21 .
  • the first angle ⁇ 1 and the second angle ⁇ 1+ ⁇ 2 are defined in this way, the first angle ⁇ 1 is arranged to be less than or equal to 1/2 of the second angle ⁇ 1+ ⁇ 2. That is, ⁇ 2 ⁇ 1.
  • Frictional force ⁇ F ⁇ cos (90°- ⁇ 1) Formula 1
  • Rotational moment R ⁇ F ⁇ cos ⁇ 1 Equation 2
  • Equation 1 the smaller the first angle ⁇ 1, the smaller the frictional force between the spherical body 21 and the sliding member 23.
  • Equation 2 the smaller the first angle ⁇ 1, the smaller the rotational moment.
  • the sliding member 23 fitted on the upper side of the inner surface of the holding member 22 functions as a sliding portion that abuts against the spherical body 21 .
  • Reduce the frictional resistance between the operated device 2 according to the third embodiment can reduce frictional resistance and facilitate rotation by arranging the sliding member 23 at a low position.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 16 is a schematic perspective view showing an example of the holding member 22 included in the operated device 2 disclosed in the present application. The schematic cross-sectional view illustrated in FIG.
  • FIG. 15 is cut along a cross-section in which the opening 212 of the holding member 22 is not formed, and shows the inside of the spherical body 21 and the shaft member 20 with oblique lines.
  • FIG. 16 shows the appearance of the half body 22a with the holding member 22 separated.
  • the inner surface of the holding member 22 is formed in a substantially concave spherical shape, and an annular sliding portion 220 projecting inward (toward the spherical body 21) is formed on the upper hemispherical surface side.
  • An annular support portion 221 projecting inward is formed on the lower hemispherical surface side of the inner surface of the holding member 22 .
  • the elevation angle (first angle) of the arrangement position of the sliding portion 220 is set to be less than or equal to half the elevation angle (second angle) of the maximum tilt angle of the central axis of the spherical body 21 .
  • a sliding portion 220 formed on the upper hemispherical surface side of the holding member 22 is a portion with which the spherical body 21 abuts, and operates in a state in which the spherical body 21 abuts.
  • a support portion 221 formed on the lower hemispherical surface of the holding member 22 is formed to hold the spherical body 21 stably.
  • the distance from the center of the spherical body 21 to the sliding portion 220 is formed to be shorter than the distance from the center to the support portion 221 .
  • the sliding portion 220 is formed in the holding member 22 . Since the sliding portion 220 of the holding member 22 is arranged at a low position, it is possible to reduce frictional resistance.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 18 is a schematic perspective view showing an example of the holding member 22 included in the operated device 2 disclosed in the present application. The schematic cross-sectional view illustrated in FIG.
  • FIG. 17 is cut along a cross-section in which the opening 212 of the holding member 22 is not formed, and shows the inside of the spherical body 21 and the shaft member 20 with oblique lines.
  • FIG. 18 shows the appearance of the half body 22a with the holding member 22 separated.
  • the inner surface of the holding member 22 is formed in a substantially concave spherical shape, and a sliding portion 220 that contacts the spherical body 21 is formed on the upper hemispherical surface.
  • the sliding portion 220 according to the fifth embodiment is formed as a rolling bearing using rollers.
  • the rollers as the sliding portion 220 are formed at three locations, for example, at intervals of 120°. Since the spherical body 21 slides in contact with the rollers of the sliding portion 220, the frictional resistance between the spherical body 21 and the holding member 22 can be reduced.
  • the sliding portion 220 using rollers is formed in the holding member 22, so that the frictional resistance between the holding member 22 and the spherical body 21 can be reduced. is possible.
  • the sliding portion 220 according to the fifth embodiment can also be formed as a rolling bearing using balls.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 20 is a schematic perspective view showing an example of the sliding member 23 included in the operated device 2 disclosed in the present application.
  • the schematic cross-sectional view illustrated in FIG. 19 is cut along a cross-section in which the opening 212 of the holding member 22 is not formed, and shows the inside of the spherical body 21 and the shaft member 20 with oblique lines.
  • the sliding member 23 has a substantially annular shape in a plan view, and is formed in a substantially spherical belt shape cut by two planes perpendicular to the central axis. Three sliding portions 230 are formed on the inner surface of the sliding member 23 at intervals of 120°.
  • the sliding portion 230 is formed as a substantially semi-cylindrical projection so that the generatrix direction is substantially the vertical direction along the tangential line of the sliding member 23 .
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 22 is a schematic perspective view showing an example of the sliding member 23 included in the operated device 2 disclosed in the present application.
  • the schematic cross-sectional view illustrated in FIG. 21 is cut along a cross-section in which the opening 212 of the holding member 22 is not formed, and shows the inside of the spherical body 21 and the shaft member 20 with oblique lines.
  • the sliding member 23 has a substantially annular shape in a plan view, and is formed in a substantially spherical belt shape cut by two planes perpendicular to the central axis. Three sliding portions 230 are formed on the inner surface of the sliding member 23 at intervals of 120°. The sliding portion 230 is formed as a substantially hemispherical projection.
  • FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 23 shows the relationship between the arrangement of the sliding portion 230 of the sliding member 23 and the tilt angle of the central axis of the spherical body 21 .
  • the position of the sliding portion 230 formed as a protrusion is defined as a first angle A1 as an elevation angle from a horizontal plane passing through the center of the spherical body 21 .
  • the maximum value of the tilt angle of the shaft member 20, which is the tilt angle of the central axis of the spherical body 21, is defined as a second angle A1+A2, which is an elevation angle from a horizontal plane passing through the center of the spherical body 21.
  • FIG. When the first angle A1 and the second angle A1+A2 are defined in this way, the first angle A1 is arranged to be less than or equal to 1/2 of the second angle A1+A2. That is, A2 ⁇ A1.
  • the dynamic model when the tilted spherical body 21 is pressed by the pressing member 26 and returns to the reference posture is the same as the equations 1 and 2 of the third embodiment. That is, the smaller the first angle A1, the smaller the frictional force between the spherical body 21 and the sliding member 23, and the smaller the first angle A1, the smaller the rotational moment. Further, the lower the position where the sliding portion 230 abuts on the spherical body 21, the smaller the friction, and the more easily the tilted spherical body 21 rotates to return.
  • the operated device 2 according to the seventh embodiment such that the first angle A1 is less than or equal to half the second angle A1+A2, the frictional resistance is reduced and the rotational moment is also reduced.
  • the sliding portion 230 is formed on the sliding member 23 as a hemispherical protrusion, so the contact area between the sliding member 23 and the spherical body 21 can be reduced. , to reduce frictional resistance.
  • the operated device 2 disclosed in the present application has excellent effects, such as being able to reduce the frictional resistance and the rotational moment by lowering the arrangement position of the sliding portion 230 .
  • FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 25 is a schematic perspective view showing an example of the sliding member 23 included in the operated device 2 disclosed in the present application.
  • the schematic cross-sectional view illustrated in FIG. 24 is cut along a cross-section in which the opening 212 of the holding member 22 is not formed, and shows the inside of the spherical body 21 and the shaft member 20 with oblique lines.
  • the sliding member 23 has a substantially annular shape in a plan view, and is formed in a substantially spherical belt shape cut by two planes perpendicular to the central axis.
  • a sliding portion 230 having a substantially semicircular cross section in the radial direction is formed on the inner surface side of the sliding member 23 so as to protrude inward.
  • the sliding portion 230 formed on the inner surface side of the sliding member 23 goes around along the inner surface of the sliding member 23 and is formed to have a substantially annular shape in a plan view. That is, the sliding portion 230 is formed as a projection on the inner surface side of the sliding member 23 .
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 26 shows the relationship between the arrangement of the sliding portion 230 of the sliding member 23 and the tilt angle of the central axis of the spherical body 21 .
  • the position of the sliding portion 230 formed as a protrusion is defined as a first angle B1 of elevation from a horizontal plane passing through the center of the spherical body 21 .
  • the maximum value of the tilt angle of the shaft member 20, which is the tilt angle of the central axis of the spherical body 21, is defined as a second angle B1+B2, which is the elevation angle from the horizontal plane passing through the center of the spherical body 21.
  • FIG. When the first angle B1 and the second angle B1+B2 are defined in this way, the first angle B1 is arranged to be 1/2 or less of the second angle B1+B2. That is, B2 ⁇ B1.
  • the dynamic model when the tilted spherical body 21 is pressed by the pressing member 26 and returns to the reference posture is the same as the equations 1 and 2 of the third embodiment. That is, the smaller the first angle B1, the smaller the frictional force between the spherical body 21 and the sliding member 23, and the smaller the first angle B1, the smaller the rotational moment. Further, the lower the position where the sliding portion 230 abuts on the spherical body 21, the smaller the friction, and the more easily the tilted spherical body 21 rotates to return.
  • the operated device 2 according to the eighth embodiment is arranged such that the first angle B1 is less than or equal to 1/2 of the second angle B1+B2, thereby reducing the frictional resistance and the rotational moment.
  • the sliding portion 230 is formed on the sliding member 23 as a protrusion having a substantially semicircular cross section in the radial direction.
  • the contact area with 21 is reduced to reduce frictional resistance.
  • the operated device 2 disclosed in the present application has excellent effects, such as being able to reduce the frictional resistance and the rotational moment by lowering the arrangement position of the sliding portion 230 .
  • FIG. 27 is a schematic perspective view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 28 is a schematic exploded perspective view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application.
  • FIG. 29 is a schematic cross-sectional perspective view showing an example of the operated device 2 disclosed in the present application. The schematic cross-sectional perspective view illustrated in FIG. 29 shows the inside of the spherical body 21 and the shaft member 20 with oblique lines.
  • the holding member 22 of the operated device 2 has a substantially rectangular outer diameter.
  • the holding member 22 is assembled by connecting an upper half body 22b and a lower half body 22c that can be separated vertically.
  • the upper half 22b of the holding member 22 covers the upper hemispherical surface of the spherical body 21 from above, and the lower half 22c covers the lower hemispherical surface of the spherical body 21 from below.
  • the radius of curvature of the concave spherical surface of the upper half 22b is formed to be larger than the radius of curvature of the concave spherical surface of the lower half 22c.
  • the distance from the center of the spherical body 21 to the concave spherical surface of the upper half 22b is shorter than the distance from the center of the spherical body 21 to the concave spherical surface of the lower half 22c.
  • the upper half body 22b and the lower half body 22c are assembled as the holding member 22 in a state in which movement in directions other than the vertical direction is restricted by rod-shaped restricting shafts 222 arranged at the four corners of the opposing horizontal planes.
  • a substantially circular through-hole is formed in one side surface of the holding member 22 , and the through-hole is closed with a lid 28 .
  • the lid body 28 is formed with a tubular portion 280 extending into the holding member 22 and having a substantially cylindrical shape. The tip of the tubular portion 280 enters the inside from the opening 212 of the spherical body 21 and is formed so that the connection line 250 of the detection unit 25 is inserted therethrough.
  • the operated device 2 disclosed in the present application can be developed in various forms, such as by configuring the holding member 22 to be vertically separable.
  • FIG. 30 is a block diagram showing a functional configuration example of the operating device 1 disclosed in the present application.
  • the operation device 1 includes a control section 14 configured using electronic components such as various electronic elements, various electric circuits, and a microcomputer.
  • the control unit 14 has an input unit 140 and an output unit 141 .
  • the input section 140 receives an electrical signal input based on the movement of the spherical body 21 from the connection line 250 of the detection unit 25 of the operated device 2 .
  • the control unit 14 generates operation signals by performing various calculations on the electrical signals input from the input unit 140 .
  • the output unit 141 transmits the generated operation signal to a device to be operated, such as a game machine, a personal computer, an industrial robot, or the like. By transmitting the operation signal to the operation target, the operator can operate the operation target with the operation device 1 .
  • the operating device 1 and the operated device 2 disclosed in the present application can reduce the frictional resistance generated when the spherical body 21 moves due to the sliding portion 230 that contacts the spherical body 21 . There is an excellent effect.
  • the embodiments exemplified as the first to ninth embodiments are not limited to being implemented independently, but can be combined as appropriate.
  • a form applied to a game controller was described, but the embodiment is not limited to this, and can be applied to various operation objects such as various toys, various moving bodies, various measuring devices, industrial robots, and the like. It can be used for manipulation.
  • the operated device 2 described in the present application can be applied not only to the operating device 1 but also to various devices in which spherical joints such as joints of industrial robots can be incorporated.
  • the form in which the spherical body 21 does not interlock with the rotational movement of the shaft member 20 was illustrated, but the embodiment is not limited to this, and various forms such as the form in which the spherical body 21 interlocks are possible. It is possible to develop into a form. Friction between the spherical body 21 and the holding member 22 that occurs when the spherical body 21 is interlocked with the rotation of the shaft member 20 is also reduced by the structure of the sliding portion such as the sliding member 23 disclosed in the present application. It is possible to
  • the magnetic field sensor 253 is used to detect the motion of the spherical body 21, but the present invention is not limited to this, and can be developed into various modes for detecting the motion of the spherical body 21. It is possible to
  • the contact position is appropriately designed. It is possible to For example, the elevation angle from the horizontal plane passing through the center of the spherical body 21 is in the range of 0 to 30 degrees, 5 to 15 degrees, 30 to 45 degrees, etc. Various designs are possible, such as designing to contact the moving part 220 .
  • control unit 140 input unit 141 output unit 2 operated device 20 shaft member 21 spherical body 213 pressed portion 22 holding member 22a half body 22b upper half body 22c lower half body 220 sliding part 23 sliding member ( sliding part) 230 sliding portion 25 detection unit 26 pressing member

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Abstract

球状体を動作させて操作するゲームコントローラ等に使用可能な装置であって、球状体の動作の際の摩擦を低減することが可能な被操作装置及び操作用装置を提供する。　外部からの操作を受けて動作する球状体２１と、球状体２１を外側から動作可能に保持する保持部材２２とを備える被操作装置２及び被操作装置２を備える操作用装置を開示する。被操作装置２及び操作用装置が備える保持部材２２は、球状体２１の外面に当接する摺動部材２３を有し、球状体２１を押圧して、摺動部材２３に当接させる押圧部材２６を備え、球状体２１は、摺動部材２３に当接した状態で動作する。

Description

被操作装置及び操作用装置
　本発明は、外部からの操作を受けて動作する球状体を備える被操作装置、及びそのような被操作装置を備える操作用装置に関する。
　コンピュータゲーム、各種玩具、産業用ロボット等の各種装置を操作すべく動作させる被操作装置として、ジョイスティックと呼ばれる被操作装置が普及している。ジョイスティックと呼ばれる形態の被操作装置では、様々な方向にスティックを傾倒することにより、傾倒方向へ操作対象が動作するので、直感的な操作を可能としている。このような被操作装置として、例えば、特許文献１では、ＸＹ各軸に配置した可変抵抗で傾きを検知する可変抵抗式ポインティングデバイスが提案されている。
台湾実用新案第３７１５０３号公報
　特許文献１に例示するようなジョイスティックとして、操作を受けて動作する球状体を備え、球状体の動作を検出して操作信号を出力する被操作装置が検討されている。このような球状体を用いた被操作装置は、球状体と球状体を保持する保持部材との摩擦が操作性を低下させるという問題が生じ得る可能性がある。
　本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、保持部材に摺動部を設けることにより、操作性の低下を防止することが可能な被操作装置の提供を主たる目的とする。
　また、本発明は、そのような被操作装置を備える操作用装置の提供を他の目的とする。
　上記課題を解決するため、本願開示の被操作装置は、外部からの操作を受けて動作する球状体と、前記球状体を動作可能に外側から保持する保持部材とを備える被操作装置であって、前記保持部材は、前記球状体の外面に当接する摺動部を有し、前記球状体を押圧して、前記摺動部に当接させる押圧部材を備え、前記球状体は、前記摺動部に当接した状態で動作することを特徴とする。
　また、前記被操作装置において、前記押圧部材は、前記球状体の第１の半球面側から押圧し、前記摺動部は、第１の半球面側の反対となる第２の半球面側にのみ当接するように配置されていることを特徴とする。
　また、前記被操作装置において、前記保持部材の内面は、前記球状体の外面に沿った凹球面状に形成されており、前記保持部材の内面は、前記押圧部材から押圧を受ける前記球状体の第１の半球面側に相対する第１の凹球面側の半径より、前記球状体の第１の半球面側の反対となる第２の半球面側に相対する第２の凹球面側の半径の方が短いことを特徴とする。
　また、前記被操作装置において、前記摺動部は、前記押圧部材の押圧方向に直交する２つの平面で切断した球帯状をなす部材で形成されていることを特徴とする。
　また、前記被操作装置において、前記摺動部は、前記保持部材の他の部位より摩擦係数が小さい材料を用いて形成されていることを特徴とする。
　また、前記被操作装置において、前記摺動部は、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）又はポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を用いて形成されていることを特徴とする。
　また、前記被操作装置において、前記球状体の動作は、前記押圧部材の押圧方向と平行な中心軸が傾く傾倒動作であり、前記摺動部は、前記押圧部材の押圧方向に直交する面に対し、前記球状体の中心からの仰角が第１角度になるように配置されており、前記中心軸は、傾倒動作により、前記押圧部材の押圧方向に直交する面に対する角度が第２角度まで傾倒可能であり、前記第１角度は、前記第２角度の１／２以下であることを特徴とする。
　また、前記被操作装置において、前記摺動部は、転がり軸受として形成されていることを特徴とする被操作装置。
　更に、本願記載の操作用装置は、前記被操作装置と、前記被操作装置が備える球状体の動作に基づく操作信号を外部へ出力する出力部とを備えることを特徴とする。
　本願開示の被操作装置及び操作用装置は、保持部材が有する摺動部にて球状体と摺動する。
　本発明に係る被操作装置及び操作用装置は、球状体を動作可能に保持する保持部材が、球状体の外面に当接する摺動部を備え、球状体は摺動部に接しながら摺動するようにして動作する。そして、摺動部の摩擦抵抗を抑制することにより、球状体と摺動部との摩擦を軽減し、操作性の低下を防止することが可能である等、優れた効果を奏する。
本願開示の被操作装置を組み込んだ操作用装置の外観の一例を示す概略斜視図である。 本願記載の操作用装置の外観の一例を示す概略斜視図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略斜視図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略分解斜視図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略断面図である。 本願開示の被操作装置が備える摺動部材の一例を示す概略斜視図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略断面図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略断面図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略斜視図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略断面図である。 本願開示の被操作装置が備える摺動部材の一例を示す概略斜視図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略断面図である。 本願開示の被操作装置が備える摺動部材の一例を示す概略斜視図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略断面図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略断面図である。 本願開示の被操作装置が備える保持部材の一例を示す概略斜視図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略断面図である。 本願開示の被操作装置が備える保持部材の一例を示す概略斜視図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略断面図である。 本願開示の被操作装置が備える摺動部材の一例を示す概略斜視図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略断面図である。 本願開示の被操作装置が備える摺動部材の一例を示す概略斜視図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略断面図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略断面図である。 本願開示の被操作装置が備える摺動部材の一例を示す概略斜視図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略断面図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略斜視図である。 本願開示の被操作装置の一例を示す概略分解斜視図である。 本願開示の被操作装置を被操作装置の一例を示す概略断面斜視図である。 本願開示の操作用装置の機能構成例を示すブロック図である。
　以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。本願記載の被操作装置は、操作者の操作を受けて動作する装置である。被操作装置は、操作対象を操作する操作信号を出力するジョイスティック型のコントローラ等の操作用装置に組み込まれている。本願記載の操作用装置は、例えば、ジョイスティック型のコントローラとして用いることにより、コンピュータゲーム、その他、各種玩具、各種移動体、各種測定装置、産業用ロボット等の様々な操作対象の操作に用いることが可能である。以下では、図面を参照し、ジョイスティック型のコントローラに適用した操作用装置１及び操作用装置１に操作機構として組み込まれた被操作装置２を例示して説明する。
　＜操作用装置＞
　図１は、本願開示の被操作装置２を組み込んだ操作用装置１の外観の一例を示す概略斜視図である。操作用装置１は、筐体１０を備え、筐体１０には、右手及び左手でそれぞれ把持する把持部１１が両端に形成されている。両端の把持部１１をそれぞれ把持した場合において、上面の指が当たる位置は、略円形状に開口しており、開口を通って、操作対象を操作するための操作部１２が筐体１０内から突出している。操作部１２は、操作用装置１の内部に組み込まれた被操作装置２が備える後述の軸部材２０（図３等参照）に取り付けられている。更に、上面側には、操作者の指にて押下可能な位置に複数の操作ボタン１３が配置されている。図１に例示する操作用装置１内には、右手の操作に基づく動作を検出する被操作装置２及び左手の操作に基づく動作を検出する被操作装置２の２台の被操作装置２が、一つの筐体１０内に組み込まれている。なお、本願では、説明の便宜上、操作者が、一般的な姿勢で操作する場合に上方に位置する側、即ち、操作ボタン１３が配置され、操作部１２が突出している側を上側として説明する。
　図２は、本願開示の操作用装置１の外観の一例を示す概略斜視図である。図２は、操作用装置１の他の形態を示している。図２に例示する操作用装置１は、一つの筐体１０内に一つの被操作装置２等の各種機構が組み込まれており、片手操作用のコントローラとして形成されている。例えば、産業用ロボットのコントローラに適用する場合、一方の手で本発明に係る操作用装置１を操作し、他方の手で他の作業をする形態も考えられるため、このような形態は特に有効である。また、左右の手で異なる操作用装置１を把持するゲームのコントローラとしても有効である。
　＜被操作装置＞
　次に、被操作装置２について説明する。被操作装置２は、様々な形態で実現することが可能である。以降では、被操作装置２の様々な形態について説明する。
　　＜第１実施形態＞
　　　＜構造＞
　図３は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略斜視図である。図４は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略分解斜視図である。図５は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略断面図である。図３乃至図５は、本願開示の操作用装置１に組み込まれた被操作装置２を例示している。図５は、図３に示すＡ－Ｂを通る垂直面で切断した被操作装置２の内部構造の断面を概略断面図として示している。被操作装置２は、軸部材２０、球状体２１、保持部材２２、摺動部材２３（摺動部）、下部機構２４、検出ユニット２５等の各種部材を備えている。下部機構２４には、押圧部材２６、付勢部材２７等の各種部材が組み込まれている。以降の説明では、図３乃至図５に示すように、軸部材２０の長手方向に平行で、球状体２１の中心を通る仮想的な中心軸の向きが垂直方向となっている状態を基準姿勢と定義する。
　軸部材２０は、長尺の棒状をなし、上端には操作部１２が取り付けられる。軸部材２０の下部は、球状体２１に形成された略円筒状の挿通部２１０に挿通され、球状体２１の上端から突出するように形成されている。軸部材２０の上部は、操作部１２が取り付け可能な形状に加工されている。軸部材２０の下端の縁部は、径方向へフランジ状に張り出しており、球状体２１の内面近傍に位置している。軸部材２０の下端の縁部の張り出しは、球状体２１内の天面に形成された円柱形状の凹部に若干の遊びをもって遊嵌している。軸部材２０の中央近傍には、略Ｕ字形状をなすＣリング、Ｅリング等の金属製の止具が嵌められている。軸部材２０は、下端のフランジ状の張り出しが、球状体２１内の凹部に遊嵌して上方への移動を規制され、中央近傍の止具が、球状体２１の挿通部２１０の上端に当接して下方への移動を規制されている。
　球状体２１は、略球形状なす中空の部材であり、軸部材２０が挿通される略円筒状の挿通部２１０を、略球形状の球体部２１１に取り付けた形状に形成されている。球体部２１１の側面には、検出ユニット２５の接続線２５０を通す開口部２１２が開設されており、接続線２５０は、開口部２１２を通って外部に延伸されている。開口部２１２は、縦方向に延びる長円状に開設されている。球状体２１の下端には、略円板状をなす被押圧部２１３が形成されている。
　球状体２１は、操作部１２及び軸部材２０を介して外部（操作者）からの操作を受け付け、操作に応じて動作する。操作者の操作に応じた球状体２１の動作は、軸部材２０の長手方向に平行で球状体２１の中心を通る仮想上の中心軸に対する動作である。軸部材２０の動作は、具体的には、球状体２１の中心を支点に中心軸が傾倒する動作、中心軸を中心に周方向へ回転する動作及び上下方向（中心軸の延伸方向）へ移動する動作である。軸部材２０が傾倒する動作を行った場合、球状体２１は、軸部材２０の動作に連動して、中心を支点に傾倒する動作を行う。軸部材２０が上下に移動する動作を行った場合、球状体２１は、軸部材２０の動作に連動して、上下に移動する動作を行う。軸部材２０が回転する動作に対しては、球状体２１は連動しない。
　保持部材２２は、球状体２１を覆うように配置された部材であり、外形が略球形状に形成されている。保持部材２２の内面は、球状体２１の外面に沿った略凹球面状に形成されており、球状体２１を外側から動作可能に保持している。保持部材２２は、横方向に分離可能な２つの半体２２ａを結合して組み立てられている。
　図６は、本願開示の被操作装置２が備える摺動部材２３の一例を示す概略斜視図である。図４乃至図６を用いて摺動部材２３について説明する。摺動部材２３は、平面視で略環状に形成されている。より具体的には、２つの水平面で切断した略球帯状をなしており、球状体２１の開口部２１２に対応する位置に、開口部２１２に沿った弧状の切欠が形成されている。摺動部材２３は、摩擦係数が低いポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の樹脂にて形成されている。摺動部材２３は、略凹球面状に形成された保持部材２２の内側のうち、上側となる半球面側に嵌め込まれており、保持部材２２内に収容された球状体２１に当接する。
　略凹球面状に形成された保持部材２２の上側の半球面側に嵌め込まれた状態において、凹球面にて形成される内球の中心から上側に配置された保持部材２２の内側の表面までの距離は、内球の中心から下側の半球面の内側の表面までの距離より短い。即ち、下側の半球面側（第１の半球面側）の半径より、摺動部材２３が位置する上側の半球面側（第２の半球面側）の半径の方が短くなっている。また、球状体２１は、押圧部材２６にて下側から上方へ押圧を受ける。従って、下方から押圧された球状体２１は、保持部材２２の内面のうち上側の半球面側にのみ当接する。球状体２１は、保持部材２２の上側の半球面側に嵌め込まれた摺動部材２３に当接した状態で動作することになる。即ち、摺動部材２３は、球状体２１の外面に当接する摺動部として保持部材２２内に嵌め込まれており、球状体２１は、摺動部として機能する摺動部材２３に当接した状態で動作する。
　図３乃至図５に戻り、保持部材２２の下部に取り付けられた下部機構２４には、球状体２１下端の被押圧部２１３を下方から上方へ押圧する押圧部材２６が組み込まれている。押圧部材２６は、上部が円板状をなし、下部が円筒状に下方へ延びている。下部機構２４には、押圧部材２６が若干の遊びをもって遊嵌する平面視で環状の溝が形成されている。押圧部材２６は、下部が溝に遊嵌し、上下に移動する。また、溝には、圧縮コイルバネ等の復帰バネを用いた付勢部材２７が配置されている。付勢部材２７は、下端が溝の内底面に固定されており、上端で押圧部材２６に当接し、押圧部材２６を上方へ付勢する。付勢部材２７が押圧部材２６を上方へ付勢することにより、押圧部材２６は、上面で、球状体２１の下端に形成された被押圧部２１３に当接し、被押圧部２１３を上方へ押圧する。これにより、球状体２１は、操作を受けて傾倒動作を行った場合でも、基準姿勢に復帰するように動作する。
　検出ユニット２５は、前述の接続線２５０の他、軸部材２０の下端に固定された第１磁石２５１、球状体２１内の下端となる内底に固定された第２磁石２５２、磁界を検出する磁界センサ２５３等の部材を備えている。第１磁石２５１は、球状体２１内の上部近傍に位置するように配置されている。第１磁石２５１は、扁平な略円柱状の永久磁石にて形成されており、中心軸に対して直交する方向に磁極が向くように配置されている。第２磁石２５２は、扁平な略円柱状の永久磁石にて形成されており、中心軸に対して平行な方向に磁極が向くように配置されている。本願において、磁極の方向とは、両磁極を結ぶ方向のことを示す。従って、例えば、基準姿勢における第１磁石２５１の配置は、Ｎ極が左方等の水平の第１方向を向き、Ｓ極が第１方向の反対側となる右方等の水平の第２方向を向くように固定された形態を例示することができる。また、例えば、第２磁石２５２の配置は、Ｎ極が上方を向き、Ｓ極が下方を向くように固定された形態を例示することができる。磁界センサ２５３は、磁界を検出し、検出した磁界に基づく電気信号を出力するホールＩＣ等の電子素子を用いて構成されている。磁界センサ２５３は、球状体２１の上側の半球内で第１磁石２５１にて形成される磁界を検出する第１磁界センサ２５３ａと、球状体２１の下側の半球内で第２磁石２５２にて形成される磁界を検出する第２磁界センサ２５３ｂとを組み合わせて形成されている。なお、第１磁石２５１にて形成される磁界と、第２磁石２５２にて形成される磁界とが干渉しないように、球状体２１内の中心近傍には、球状体２１内を上下に分ける遮磁板が配置されている。配置された遮磁板により、第１磁界センサ２５３ａは、第２磁石２５２が形成する磁界の影響を抑えた状態で、第１磁石２５１が形成する磁界を検出することができる。また、第２磁界センサ２５３ｂは、第１磁石２５１が形成する磁界の影響を抑えた状態で、第２磁石２５２が形成する磁界を検出することができる。磁界センサ２５３にて検出された磁界は、電気信号として、接続線２５０を介して外部へ出力される。
　　　＜動作＞
　次に、本願開示の被操作装置２の動作について説明する。図７及び図８は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略断面図である。図７は、被操作装置２の軸部材２０が基準姿勢にある状態を示している。軸部材２０の基準姿勢とは、操作用装置１が操作者の操作を受けておらず、軸部材２０の長手方向が上下方向となる姿勢に位置する状態を示す。図８は、操作者の傾倒操作を受けて、被操作装置２の軸部材２０及び球状体２１が、図７に例示する基準姿勢から傾倒した状態を示している。
　操作部１２が傾倒操作を受けた場合、被操作装置２の軸部材２０及び球状体２１は、球状体２１の中心を支点として傾倒する。図７に例示するように軸部材２０及び球状体２１が、基準姿勢にある場合、押圧部材２６は、被押圧部２１３の平坦な中心近傍に対して、球状体２１の中心が位置する上方へ向けて押圧するため、軸部材２０及び球状体２１は安定した姿勢となる。図８に例示するように、軸部材２０及び球状体２１が傾倒すると、被押圧部２１３は、周縁部で押圧部材２６を下方へ押下する。図８に例示する状態において、押圧部材２６は、被押圧部２１３の周縁部に対して、球状体２１の中心が位置する上方へ向けて押圧するため、球状体２１が基準姿勢に復帰する回転方向に力が働く。図８に例示するように、軸部材２０及び球状体２１が基準姿勢から傾倒した場合、基準姿勢に復帰する方向に力が働き不安定な状態となる。このため操作者による傾倒させる力が解除されると軸部材２０及び球状体２１は基準位置に復帰する。
　軸部材２０及び球状体２１が傾倒した場合、磁界センサ２５３が検出する第１磁石２５１による磁界及び第２磁石２５２による磁界が変化し、変化した状態は、傾倒状態を示す電気信号として外部へ出力される。
　被操作装置２の球状体２１は、基準姿勢から傾倒操作を受けて傾倒する動作を行う場合、また傾倒している状態から基準姿勢に復帰する動作を行う場合のいずれにおいても、押圧部材２６にて上方へ押圧された状態となっている。従って、球状体２１は、その外面が、略凹球面状に形成された保持部材２２の内面のうち上側の半球面に当接した状態で動作することになる。保持部材２２の上側の半球面には、摺動部材２３が嵌め込まれている。球状体２１の中心から摺動部材２３までの距離は、球状体２１の中心から保持部材２２の他の部位までの距離と比べて短くなるように形成されている。また、球状体２１は上側へ押圧されている。従って、球状体２１は、保持部材２２に嵌め込まれた摺動部材２３に当接した状態を維持しながら、傾倒動作を行い、また復帰する動作を行うことになる。摺動部材２３は、摩擦係数が低い樹脂を用いて形成されているため、球状体２１の動作に対する球状体２１と保持部材２２との摩擦抵抗を低減することが可能となる。
　以上のように、本願開示の被操作装置２は、球状体２１の傾倒動作等の動作に対して、保持部材２２の内面のうち上側に嵌め込まれた摺動部材２３が、球状体２１に当接する摺動部として機能し、球状体２１との間の摩擦抵抗を低減する等、優れた効果を奏する。これにより、操作用装置１を操作する操作者にとっては、小さな力で操作することが可能となる。
　　＜第２実施形態＞
　被操作装置２の第２実施形態は、第１実施形態において、摺動部材２３が当接する部位を大きくした形態である。以降の説明において、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。図９は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略斜視図である。図１０は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略断面図である。図１１は、本願開示の被操作装置２が備える摺動部材２３の一例を示す概略斜視図である。図１０に例示する概略断面図は、球状体２１、保持部材２２及び摺動部材２３の形状を視認し易くするため、保持部材２２の開口部２１２が開設されていない断面で切断し、かつ球状体２１及び軸部材２０の内部の記載を省略した斜線で示している。
　第２実施形態に係る被操作装置２の保持部材２２は、外形が略直方体状に形成されており、内面が略凹球面状に形成されている。略凹球面状に形成された保持部材２２の内面には、摺動部材２３が嵌め込まれている。摺動部材２３は、平面視で略円環状をなし、中心軸に直交する２つの平面で切断した略球帯状に形成されている。摺動部材２３は、保持部材２２の内面のうち上側の半球面全体を覆っている。球状体２１の中心から保持部材２２又は摺動部材２３までの距離は、下半球と比べて上半球の方が短くなっている。このため、摺動部材２３は、球状体２１が当接する保持部材２２の摺動部として機能し、球状体２１は、距離が短い摺動部材２３に当接した状態で傾倒動作等の各種動作を行う。摺動部材２３は、摩擦係数が低い樹脂を用いて形成されている。これにより、球状体２１と保持部材２２とが直接接触した状態で回転する場合と比較して摩擦抵抗を低減することが可能となる。
　以上のように、本願開示の被操作装置２は、球状体２１の傾倒動作等の動作に対して、保持部材２２の内面のうち上側に嵌め込まれた摺動部材２３が、球状体２１に当接する摺動部として機能し、球状体２１との間の摩擦抵抗を低減する等、優れた効果を奏する。これにより、操作用装置１を操作する操作者にとっては、小さな力で操作することが可能となる。
　　＜第３実施形態＞
　被操作装置２の第３実施形態は、第２実施形態において、摺動部材２３が摺動部として球状体２１に当接する部位を小さくした形態である。以降の説明において、第２実施形態等と同様の構成については、第２実施形態等と同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。図１２は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略断面図である。図１３は、本願開示の被操作装置２が備える摺動部材２３の一例を示す概略斜視図である。図１２に例示する概略断面図は、保持部材２２の開口部２１２が開設されていない断面で切断し、かつ球状体２１及び軸部材２０の内部の記載を省略した斜線で示している。
　摺動部材２３は、平面視で略円環状をなし、中心軸に直交する２つの平面で切断した略球帯状に形成されている。第３実施形態に係る被操作装置２の摺動部材２３は、略凹球面状に形成された保持部材２２の内面のうち上側の半球面の下部のみを覆うように高さが抑えられている。
　図１４は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略断面図である。図１４は、被操作装置２において、摺動部材２３の配置と球状体２１の中心軸の傾倒角度との関係を示している。摺動部材２３の配置位置を、球状体２１の中心を通る水平面からの仰角で第１角度θ１と定義する。ここで、配置位置とは、摺動部材２３が球状体２１に当接する範囲の下端となる水平面から上端までの範囲の中間となる位置の角度である。また、球状体２１の中心軸が傾倒した角度となる軸部材２０の傾倒角度の最大値を、球状体２１の中心を通る水平面からの仰角で第２角度θ１＋θ２と定義する。このように第１角度θ１及び第２角度θ１＋θ２を定義した場合、第１角度θ１は、第２角度θ１＋θ２の１／２以下となるように配置されている。即ち、θ２≧θ１となる。
　傾倒した球状体２１が、押圧部材２６から押圧されて基準姿勢に復帰する場合の力学モデルについて説明する。球状体２１が押圧部材２６から上向きに受ける力をＦとし、球状体２１と摺動部材２３との間の摩擦係数をμとすると、摺動部材２３の仰角となる第１角度θ１の位置での摩擦力は下記の式１で示すことができる。また、球状体２１の中心から摺動部材２３と接する点までの半径をＲとすると、傾倒した球状体２１が基準姿勢に復帰する場合の回転モーメントは、下記の式２で示すことができる。
　摩擦力：μ・Ｆ・ｃｏｓ（９０°－θ１）　　　・・・式１
　回転モーメント：Ｒ・μ・Ｆ・ｃｏｓθ１　　　・・・式２
　式１より、第１角度θ１が小さくなるほど、球状体２１と摺動部材２３との間の摩擦力が小さくなり、式２より、第１角度θ１が小さくなるほど、回転モーメントが小さくなる。式１及び式２から明らかなように、摺動部材２３が球状体２１と当接する位置が低い位置になるほど、摩擦が小さく、また傾倒した球状体２１が復帰のための回転動作をし易いことが明らかである。第３実施形態に係る被操作装置２は、第１角度が第２角度の１／２以下となるよう配置することにより、摩擦抵抗が小さくなり、回転モーメントも小さくなる。
　以上のように、本願開示の被操作装置２は、保持部材２２の内面のうち上側に嵌め込まれた摺動部材２３が、球状体２１に当接する摺動部として機能し、球状体２１との間の摩擦抵抗を小さくする。特に、第３実施形態に係る被操作装置２は、摺動部材２３を低い位置に配置することにより、摩擦抵抗を小さくし、回転し易くすることが可能である。
　　＜第４実施形態＞
　被操作装置２の第４実施形態は、第３実施形態において、摺動部材２３を用いず、保持部材２２の一部を摺動部２２０とする形態である。以降の説明において、第３実施形態等と同様の構成については、第３実施形態等と同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。図１５は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略断面図である。図１６は、本願開示の被操作装置２が備える保持部材２２の一例を示す概略斜視図である。図１５に例示する概略断面図は、保持部材２２の開口部２１２が開設されていない断面で切断し、かつ球状体２１及び軸部材２０の内部の記載を省略した斜線で示している。図１６は、保持部材２２を分離した半体２２ａの外観を示している。
　保持部材２２の内面は、略凹球面状に形成されており、上側の半球面側に内側（球状体２１側）へ向けて突出する環状の摺動部２２０が形成されている。また、保持部材２２の内面の下側の半球面側には、内側へ向けて突出する環状の支持部２２１が形成されている。摺動部２２０の配置位置の仰角（第１角度）は、球状体２１の中心軸の傾倒角度の最大値の仰角（第２角度）の１／２以下となるように配置されている。保持部材２２の上側の半球面側に形成された摺動部２２０は、球状体２１が当接する部位であり、球状体２１が当接した状態で動作する。保持部材２２の下側の半球面に形成された支持部２２１は、球状体２１を安定して保持するように形成されている。球状体２１の中心から摺動部２２０までの距離は、中心から支持部２２１までの距離と比べて短くなるように形成されている。
　以上のように、本願開示の被操作装置２は、保持部材２２に摺動部２２０が形成されている。保持部材２２の摺動部２２０は、低い位置に配置されているため、摩擦抵抗を小さくすることが可能である。
　　＜第５実施形態＞
　被操作装置２の第５実施形態は、第４実施形態において、摺動部２２０として転がり軸受を用いた形態である。以降の説明において、第４実施形態等と同様の構成については、第４実施形態等と同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。図１７は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略断面図である。図１８は、本願開示の被操作装置２が備える保持部材２２の一例を示す概略斜視図である。図１７に例示する概略断面図は、保持部材２２の開口部２１２が開設されていない断面で切断し、かつ球状体２１及び軸部材２０の内部の記載を省略した斜線で示している。図１８は、保持部材２２を分離した半体２２ａの外観を示している。
　保持部材２２の内面は、略凹球面状に形成されており、上側の半球面に、球状体２１と当接する摺動部２２０が形成されている。第５実施形態に係る摺動部２２０は、コロを用いた転がり軸受として形成されている。摺動部２２０としてのコロは、例えば、１２０°の間隔で、３箇所に形成されている。球状体２１は、摺動部２２０のコロに当接した状態で摺動するため、球状体２１及び保持部材２２の間の摩擦抵抗を低減することができる。
　以上のように、本願開示の被操作装置２は、保持部材２２にコロを用いた摺動部２２０が形成されているため、保持部材２２と球状体２１との間の摩擦抵抗を小さくすることが可能である。なお、第５実施形態に係る摺動部２２０は、球を用いた転がり軸受として形成することも可能である。
　　＜第６実施形態＞
　被操作装置２の第６実施形態は、第３実施形態において、摺動部材２３の内面全体を摺動部とするのではなく、摺動部材２３に摺動部２３０として機能する突起を形成した形態である。以降の説明において、第３実施形態等と同様の構成については、第３実施形態等と同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。図１９は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略断面図である。図２０は、本願開示の被操作装置２が備える摺動部材２３の一例を示す概略斜視図である。図１９に例示する概略断面図は、保持部材２２の開口部２１２が開設されていない断面で切断し、かつ球状体２１及び軸部材２０の内部の記載を省略した斜線で示している。
　摺動部材２３は、平面視で略円環状をなし、中心軸に直行する２つの平面で切断した略球帯状に形成されている。摺動部材２３の内面には、１２０°の間隔で、３箇所に摺動部２３０が形成されている。摺動部２３０は、母線方向が、摺動部材２３の接線に沿った略上下方向となるように略半円柱形状の突起として形成されている。突起として形成された摺動部２３０を有する摺動部材２３を用いることにより、第６実施形態に係る被操作装置２は、摺動部材２３と球状体２１との接触面積を小さくし、摩擦抵抗を小さくすることが可能である等、優れた効果を奏する。
　　＜第７実施形態＞
　被操作装置２の第７実施形態は、第６実施形態において、摺動部２３０の形状を略半球状とした形態である。以降の説明において、第６実施形態等と同様の構成については、第６実施形態等と同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。図２１は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略断面図である。図２２は、本願開示の被操作装置２が備える摺動部材２３の一例を示す概略斜視図である。図２１に例示する概略断面図は、保持部材２２の開口部２１２が開設されていない断面で切断し、かつ球状体２１及び軸部材２０の内部の記載を省略した斜線で示している。
　摺動部材２３は、平面視で略円環状をなし、中心軸に直行する２つの平面で切断した略球帯状に形成されている。摺動部材２３の内面には、１２０°の間隔で、３箇所に摺動部２３０が形成されている。摺動部２３０は、略半球状の突起として形成されている。突起として形成された摺動部２３０を有する摺動部材２３を用いることにより、第６実施形態に係る被操作装置２は、摺動部材２３と球状体２１との接触面積を小さくし、摩擦抵抗を小さくする。
　図２３は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略断面図である。図２３は、摺動部材２３の摺動部２３０の配置と球状体２１の中心軸の傾倒角度との関係を示している。突起として形成された摺動部２３０の位置を、球状体２１の中心を通る水平面からの仰角で第１角度Ａ１と定義する。また、球状体２１の中心軸の傾倒角度となる軸部材２０の傾倒角度の最大値を、球状体２１の中心を通る水平面からの仰角で第２角度Ａ１＋Ａ２と定義する。このように第１角度Ａ１及び第２角度Ａ１＋Ａ２を定義した場合、第１角度Ａ１は、第２角度Ａ１＋Ａ２の１／２以下となるように配置されている。即ち、Ａ２≧Ａ１となる。
　傾倒した球状体２１が、押圧部材２６から押圧されて基準姿勢に復帰する場合の力学モデルは、第３実施形態の式１及び式２と同様である。即ち、第１角度Ａ１が小さくなるほど、球状体２１と摺動部材２３との間の摩擦力が小さくなり、第１角度Ａ１が小さくなるほど、回転モーメントが小さくなる。また、摺動部２３０が球状体２１と当接する位置が低い位置になるほど、摩擦が小さく、傾倒した球状体２１が復帰のための回転動作をし易くなる。第７実施形態に係る被操作装置２は、第１角度Ａ１が第２角度Ａ１＋Ａ２の１／２以下となるように配置することにより、摩擦抵抗が小さくなり、回転モーメントも小さくなる。
　以上のように、本願開示の被操作装置２は、摺動部２３０が半球状の突起として摺動部材２３に形成されているため、摺動部材２３と球状体２１との接触面積を小さくし、摩擦抵抗を小さくする。しかも本願開示の被操作装置２は、摺動部２３０の配置位置を低い位置とすることにより、摩擦抵抗及び回転モーメントを小さくすることが可能である等、優れた効果を奏する。
　　＜第８実施形態＞
　被操作装置２の第８実施形態は、第７実施形態において、摺動部２３０の形状を略円環状とした形態である。以降の説明において、第７実施形態の同様の構成については、第７実施形態等と同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。図２４は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略断面図である。図２５は、本願開示の被操作装置２が備える摺動部材２３の一例を示す概略斜視図である。図２４に例示する概略断面図は、保持部材２２の開口部２１２が開設されていない断面で切断し、かつ球状体２１及び軸部材２０の内部の記載を省略した斜線で示している。
　摺動部材２３は、平面視略円環状をなし、中心軸に直交する２つの平面で切断した略球帯状に形成されている。摺動部材２３の内面側には、径方向の断面が略半円形状となる摺動部２３０が内側に突出するように形成されている。摺動部材２３の内面側に形成された摺動部２３０は、摺動部材２３の内面に沿って内側を周回しており、平面視で略円環状をなすように形成されている。即ち、摺動部２３０は、摺動部材２３の内面側に突起として形成されている。突起として形成された摺動部２３０を有する摺動部材２３を用いることにより、第８実施形態に係る被操作装置２は、摺動部材２３と球状体２１との接触面積を小さくし、摩擦抵抗を小さくする。
　図２６は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略断面図である。図２６は、摺動部材２３の摺動部２３０の配置と球状体２１の中心軸の傾倒角度との関係を示している。突起として形成された摺動部２３０の位置を、球状体２１の中心を通る水平面からの仰角で第１角度Ｂ１と定義する。また、球状体２１の中心軸の傾倒角度となる軸部材２０の傾倒角度の最大値を、球状体２１の中心を通る水平面からの仰角で第２角度Ｂ１＋Ｂ２と定義する。このように第１角度Ｂ１及び第２角度Ｂ１＋Ｂ２を定義した場合、第１角度Ｂ１は、第２角度Ｂ１＋Ｂ２の１／２以下となるように配置されている。即ち、Ｂ２≧Ｂ１となる。
　傾倒した球状体２１が、押圧部材２６から押圧されて基準姿勢に復帰する場合の力学モデルは、第３実施形態の式１及び式２と同様である。即ち、第１角度Ｂ１が小さくなるほど、球状体２１と摺動部材２３との間の摩擦力が小さくなり、第１角度Ｂ１が小さくなるほど、回転モーメントが小さくなる。また、摺動部２３０が球状体２１と当接する位置が低い位置になるほど、摩擦が小さく、傾倒した球状体２１が復帰のための回転動作をし易くなる。第８実施形態に係る被操作装置２は、第１角度Ｂ１が第２角度Ｂ１＋Ｂ２の１／２以下となるように配置することにより、摩擦抵抗が小さくなり、回転モーメントも小さくなる。
　以上のように、本願開示の被操作装置２は、摺動部２３０が径方向の断面が略半円形状をなす突起として摺動部材２３に形成されているため、摺動部材２３と球状体２１との接触面積を小さくし、摩擦抵抗を小さくする。しかも本願開示の被操作装置２は、摺動部２３０の配置位置を低い位置とすることにより、摩擦抵抗及び回転モーメントを小さくすることが可能である等、優れた効果を奏する。
　　＜第９実施形態＞
　被操作装置２の第９実施形態は、第４実施形態において、保持部材２２を上下分離可能な形状とした形態である。以降の説明において、第４実施形態等と同様の構成については、第４実施形態等と同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。図２７は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略斜視図である。図２８は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略分解斜視図である。図２９は、本願開示の被操作装置２の一例を示す概略断面斜視図である。図２９に例示する概略断面斜視図は、球状体２１及び軸部材２０の内部の記載を省略した斜線で示している。
　第９実施形態に係る被操作装置２の保持部材２２は、外径が略長方形状に形成されている。保持部材２２は、上下に分離可能な上半体２２ｂ及び下半体２２ｃを結合して組み立てられている。保持部材２２の上半体２２ｂは、上方から球状体２１の上側の半球面を覆っており、下半体２２ｃは、下方から球状体２１の下側の半球面を覆っている。上半体２２ｂの凹球面の曲率半径は、下半体２２ｃの凹球面の曲率半径より大きくなるように形成されている。従って、球状体２１の中心から上半体２２ｂの凹球面までの距離は、球状体２１の中心から下半体２２ｃの凹球面までの距離より短くなる。上半体２２ｂ及び下半体２２ｃは、相対する水平面の四隅に配置された棒状の規制軸２２２にて上下方向以外の動きが規制された状態で保持部材２２として組み立てられている。保持部材２２の一の側面には、略円形状の貫通孔が開設されており、貫通孔は、蓋体２８にて塞がれている。蓋体２８は、保持部材２２の内部へ延びる略円筒状をなす筒状部２８０が形成されている。筒状部２８０の先端は、球状体２１の開口部２１２から内部へ入っており、検出ユニット２５の接続線２５０を挿通するように形成されている。
　以上のように、本願開示の被操作装置２は、保持部材２２を上下に分離可能に構成する等、様々な形態に展開することが可能である。
　＜機能構成例＞
　次に、本願開示の操作用装置１の機能構成例を説明する。図３０は、本願開示の操作用装置１の機能構成例を示すブロック図である。操作用装置１は、各種電子素子、各種電気回路、マイクロコンピュータ等の電子部品を用いて構成された制御部１４を備えている。制御部１４は、入力部１４０及び出力部１４１を備えている。入力部１４０は、被操作装置２の検出ユニット２５の接続線２５０から球状体２１の動作に基づく電気信号の入力を受け付ける。制御部１４は、入力部１４０から入力された電気信号に対して様々な演算を行うことで操作信号を生成する。出力部１４１は、生成した操作信号を、ゲーム機、パーソナルコンピュータ、産業用ロボット等の操作対象となる装置へ送信する。操作対象へ操作信号を送信することにより、操作者は、操作用装置１にて操作対象を操作することが可能となる。
　以上のように、本願開示の操作用装置１及び被操作装置２は、球状体２１と当接する摺動部２３０により、球状体２１が動作する際に発生する摩擦抵抗を軽減することが可能である等、優れた効果を奏する。
　本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、他の様々な形態で実施することが可能である。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の技術範囲は、請求の範囲によって説明するものであって、明細書本文には何ら拘束されない。更に、請求の範囲の均等範囲に属する変形及び変更は、全て本発明の範囲内のものである。
　例えば、第１実施形態乃至第９実施形態として例示したそれぞれの実施形態は、それぞれ独立して実施する場合に限らず、適宜組み合わせることが可能である。
　また、例えば、前記実施形態では、ゲームのコントローラに適用する形態について説明したが、実施形態はこれに限らず、各種玩具、各種移動体、各種測定装置、産業用ロボット等の様々な操作対象の操作に用いることが可能である。更に、本願記載の被操作装置２は、操作用装置１への適用に限らず、産業用ロボットの関節等の球状の関節を組込可能な様々な装置に適用することが可能である。
　また、例えば、前記実施形態では、軸部材２０の回転動作に対して、球状体２１が連動しない形態を例示したが、実施形態はこれに限らず、球状体２１が連動する形態等、様々な形態に展開することが可能である。軸部材２０の回転動作に球状体２１が連動する形態に適用した場合に生じる球状体２１と保持部材２２との摩擦についても、本願開示の摺動部材２３等の摺動部の構成により、低減することが可能である。
　また、例えば、前記実施形態では、磁界センサ２５３を用いて球状体２１の動作を検出する形態を示したが、本発明はこれに限らず、球状体２１の動作を検出する様々な形態に展開することが可能である。
　また、例えば、前記実施形態において、摺動部材２３の摺動部２３０又は保持部材２２の摺動部２２０が、球状体２１の上側の半球面に当接するのであれば、当接位置は適宜設計することが可能である。例えば、球状体２１の中心を通る水平面からの仰角が０～３０度の範囲、５～１５度の範囲、３０～４５度の範囲等の範囲で、球状体２１が、摺動部２３０又は摺動部２２０に当接するように設計する等、様々な設計が可能である。
　１　　　　　操作用装置
　１４　　　　制御部
　１４０　　　入力部
　１４１　　　出力部
　２　　　　　被操作装置
　２０　　　　軸部材
　２１　　　　球状体
　２１３　　　被押圧部
　２２　　　　保持部材
　２２ａ　　　半体
　２２ｂ　　　上半体
　２２ｃ　　　下半体
　２２０　　　摺動部
　２３　　　　摺動部材（摺動部）
　２３０　　　摺動部
　２５　　　　検出ユニット
　２６　　　　押圧部材

Claims (9)

  1. 　外部からの操作を受けて動作する球状体と、前記球状体を動作可能に外側から保持する保持部材とを備える被操作装置であって、
    　前記保持部材は、前記球状体の外面に当接する摺動部を有し、
    　前記球状体を押圧して、前記摺動部に当接させる押圧部材を備え、
    　前記球状体は、前記摺動部に当接した状態で動作する
    　ことを特徴とする被操作装置。
  2. 　請求項１に記載の被操作装置であって、
    　前記押圧部材は、前記球状体の第１の半球面側から押圧し、
    　前記摺動部は、第１の半球面側の反対となる第２の半球面側にのみ当接するように配置されている
    　ことを特徴とする被操作装置。
  3. 　請求項２に記載の被操作装置であって、
    　前記保持部材の内面は、前記球状体の外面に沿った凹球面状に形成されており、
    　前記保持部材の内面は、前記押圧部材から押圧を受ける前記球状体の第１の半球面側に相対する第１の凹球面側の半径より、前記球状体の第１の半球面側の反対となる第２の半球面側に相対する第２の凹球面側の半径の方が短い
    　ことを特徴とする被操作装置。
  4. 　請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の被操作装置であって、
    　前記摺動部は、前記押圧部材の押圧方向に直交する２つの平面で切断した球帯状をなす部材で形成されている
    　ことを特徴とする被操作装置。
  5. 　請求項４に記載の被操作装置であって、
    　前記摺動部は、
    　前記保持部材の他の部位より摩擦係数が小さい材料を用いて形成されている
    　ことを特徴とする被操作装置。
  6. 　請求項４又は請求項５に記載の被操作装置であって、
    　前記摺動部は、
    　ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）又はポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を用いて形成されている
    　ことを特徴とする被操作装置。
  7. 　請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の被操作装置であって、
    　前記球状体の動作は、前記押圧部材の押圧方向と平行な中心軸が傾く傾倒動作であり、
    　前記摺動部は、前記押圧部材の押圧方向に直交する面に対し、前記球状体の中心からの仰角が第１角度になるように配置されており、
    　前記中心軸は、傾倒動作により、前記押圧部材の押圧方向に直交する面に対する角度が第２角度まで傾倒可能であり、
    　前記第１角度は、前記第２角度の１／２以下である
    　ことを特徴とする被操作装置。
  8. 　請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の被操作装置であって、
    　前記摺動部は、転がり軸受として形成されている
    　ことを特徴とする被操作装置。
  9. 　請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の被操作装置と、
    　前記被操作装置が備える球状体の動作に基づく操作信号を外部へ出力する出力部と
    　を備えることを特徴とする操作用装置。
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