JP2712204B2 - ジョイステック型コントローラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばロボットを教示するのに用いられる
ジョイステック型コントローラに関する。 〔従来の技術及びその問題点〕 第７図乃至第10図は従来例のジョイステック型コント
ローラを示すものであるが、図においてハンドル（１）
は下端部においてピン（４）によりユニバーサル軸受け
機構（３）に結合されている。ハンドル（１）の下端
（1b）は図に於て示すＡ方向の操作力を伝える操作伝達
部材（８）及び矢印Ａ方向と直交する方向の操作力Ｂ方
向の操作力を伝達する他方の操作力伝達部材（７）と係
合している。 これら操作力伝達部材（７）（８）には第７図及び第
８図で示すようにハンドルの下端（1b）とほゞ等しい幅
の切欠き（7a）及び（8a）が形成され、この切欠き（7
a）（8a）内においてハンドル（１）は矢印Ａ方向及び
Ｂ方向において操作可能であるが、操作力伝達部材
（８）はケーシング（20）に支持された軸ピン（5a）
（5b）に固定されており、これらの回動力が軸ピン（6
a）及び（6b）を介して第９図及び第10図で示すカム部
材（11）及びギヤ（13）を回動させるようになってい
る。カム部材（11）はマイクロスイッチ（10a）の作動
子（12a）とその凹部（11a）において通常は係合してい
る。またギヤ（13）は扇状の形を有し、その下縁部には
ギヤ（13a）が形成されており、ケーシング（20）に固
定されたポテンショメータ（10b）の回動軸に固定され
たギヤ（14a）と係合している。他方の操作力伝達部材
（７）についてもほゞ同じ幅の切欠き（7a）とハンドル
（１）の下端（1b）は係合しており、この範囲内でＢ方
向に回動可能であり、この回動力は第７図で示す軸ピン
（5a）（5b）に伝達されるようになっており、これらに
は第７図及び第８図に示すと同様のカム部材（11）、ギ
ヤ（13）が取付けられており、これらには同様にマイク
ロスイッチ（9a）やポテンショメータ（9b）の回転軸に
固定されたギヤ（21a）が係合している。 その他、第７図及び第８図において（15）は防塵用の
ゴムベローズであり、これはハンドル（１）とベローズ
取付部材（22）との間に固定されている。また（18）は
スペーサであってケーシング（20）とカバー（17）とを
一体的に結合しており、ケーシング（20）が安定にフレ
ーム（２）に振動しないように固定されている。（19）
はハーネスコード取出口であり、マイクロスイッチ（9
a）（10a）及びポテンショメータ（9b）（10b）のON、O
FF信号や抵抗に比例する電圧もしくは、これに反比例す
る電流を取出すようになっている。 従来のジョイステック型コントローラは以上のように
構成されるのであるが、第７図で示す一点鎖線または二
点鎖線で示すように、ハンドル（１）はその上端に固定
されたつまみ（1a）を作業者が手で持つ事により、矢印
Ａ方向またはＢ方向、あるいは、これらとは他の方向、
すなわちユニバーサルな方向に移動操作させる事が出来
るのであるが、ハンドル（１）を矢印Ａ方向に操作した
時にはマイクロスイッチ（10a）がONとなり、またポテ
ンショメータ（10b）がギヤの係合により回動させられ
る。また矢印Ａ方向と直交するＢ方向に操作した場合に
はマイクロスイッチ（9a）がONとなりポテンショメータ
（9b）が回動させられる。またＡ及びＢ以外のいわゆる
ユニバーサルな方向に操作した時には、マイクロスイッ
チ（9a）及び（10a）が共にONとなりポテンショメータ
（9b）（10b）も共に回動駆動されるようになってい
る。 従来例のジョイステック型コントローラは以上のよう
に構成され、以上のように作用するのであるが、以上か
ら明らかなように軸受部のような構成部品は非常に多
く、これらの組立が非常に困難であり、従ってその組立
精度もあまり良くない。また部品の点数が多い事とあい
まって組立て工数も多いのでコストは高くなる。また摩
擦部も多いので耐久性に劣る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は従来の以上の問題に鑑みて為され構成部材を
少くして簡単な構造とし、組立も容易でありコストを低
下させ又摩擦部も少くして耐久性を向上させ得るジョイ
ステック型コントローラを提供する事を目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 以上の目的は、操作棒の下端部に、少なくともばね支
持部及びポテンショメータ作動部から成る可動部材を固
定させ、該可動部材を静止部に対しユニバーサル軸受で
支持し、該軸受をほぼ中心として複数のコイルばねを圧
縮又は引張りの状態で前記ばね支持部と静止部との間に
配設し、前記静止部に設けられ、内蔵したボールが前記
可動部材の孔に係合することにより前記操作棒の中立位
置を保持する位置決めねじ体を２個配設し、前記ポテン
ショメータ作動部で前記操作棒の回動に応じて一対の直
線作動型ポテンショメータを作動させ、前記操作棒に力
が加わらないときには、前記操作棒をその中立位置にな
るように前記コイルばねのバネ力で自動復帰させ、かつ
前記ボールが前記孔に係合するようにしたことを特徴と
するジョイステック型コントローラによって達成され
る。 〔作用〕 一つの可動部材により一対のポテンショメータを作動
させることができるのでまたユニーバーサル軸受をほゞ
中心にして複数のばねが配設されているので部品点数を
従来より大巾に減少させることができながら、静止部に
設けられた位置決めねじ体に内蔵されたボールを、可動
部材の孔に嵌合させて、操作棒の中立位置を保持するよ
うにしているので、中立位置を確実に、確保することが
でき、組立も簡単でありコストを低下させることができ
る。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例によるジョイステック型コント
ローラの詳細について第１図乃至第６図を参照して説明
する。 図において本実施例のコントローラは全体として（3
0）で示され、ロッド状のハンドル（31）はフレーム（3
2）の開口（32a）を挿通しており、その下端部（31b）
はハンドル（31）のユニーバーサルな動きを許容するユ
ニーバーサル機構としての軸受け（33）が後述の各種部
材を介して嵌合している。この軸受け（33）はこれを支
持するための後述する各部材を介して固定枠もしくはフ
レーム（32）に対し固定されている。フレーム（32）は
第６図に示されるような形状を呈し、これは第１図及び
第２図に示される機枠（35）に図示しないボルトにより
固定される。このフレーム（32）は第１図、第２図及び
第４図から明らかなように下方突出部（36）（37）（3
8）及び（39）を有し、そのうち１つの下方突出部（3
6）からこれと一体的に水平方向に突出してユニーバー
サル軸受支持板部（40）が形成されている。ハンドル
（31）の下端部には第６図に明示されるようなハット形
状の可動部材（41）が固定されているが、これは主とし
て筒部（42）及び平板部（43）から成り、また平板部
（43）は一部が切欠かれており、この部分に角度間隔で
90゜離れて耳部（44）（45）が一体的に形成されてい
る。この相い対する面側は凸状の曲面となっており、こ
れに後述するように可動部材（41）の中立位置における
位置決めをするための開口（73）（73）が形成されてい
る。 ハンドル（31）には第６図に示すように、環状の溝
（31c）（31d）が形成され、またその上端部には球形の
つまみ（31a）が形成されている。溝（31c）にはＥリン
グ（56）がはめられ、ワッシヤ（57）を介在させて、ハ
ンドル（31）をゴムで成るダストカバー（54）の孔（54
a）に挿通させている。下段の溝（31d）にはワッシヤ
（59）を介在させてＥリング（58）がはめられる。つま
り、ダストカバー（54）の上壁部（54b）はワッシヤ（5
7）（59）を介してＥリング（56）（58）によってハン
ドル（31）に固定される。さらにハンドル（31）は上述
の可動部材（41）のハンドル取付部としての突出部（4
6）の孔（47）に挿通された上、ハンドル（31）の下端
のねじ部（31e）をユニーバーサル軸受部材（60）の筒
部（60a）に形成される垂直のねじ孔にワッシヤ（82）
を介して螺着、締めつけることによりハンドル（31）と
可動部材（41）及びユニーバーサル軸受部材（60）とは
一体化される。すなわちこれらがこのジョイステック型
コントローラの可動側を構成するものである。 フレーム（32）の上述の下方に形成されるユニーバー
サル軸受支持板部（40）には丸孔（62）が形成されてお
り、これに球軸受部材（61）のねじ部（61a）が第１図
及び第２図に示されるごとく挿通された上ワッシヤ（6
3）、ナット（64）によりフレーム（32）に一体化され
る。球軸受部材（61）の先端の軸受球部は上述のユニー
バーサル軸受部材（60）の下端に形成される半球状の凹
所（60b）に第１図及び第２図に示されるように嵌合さ
せられる。このようにして上述のユニバーサル軸受部
（33）が構成される。すなわちハンドル（31）はこのユ
ニバーサル軸受部（33）によりユニバーサルな方向に回
動自在に支持されることになる。 ダストカバー（54）はゴムで成りフレキシブルである
が、その下端部には金属で成る環状の取付部（55）が固
定されており、これをフレーム（32）の円柱状の突出部
（34）に当てゝ、かつダストカバー取付リング（52）を
取付部（55）に当て、ねじ孔を整列させた後、ねじ（5
3）を挿通し、取付部（34）のねじ孔に螺着させること
によりダストカバー（54）はフレーム（32）に取付けら
れる。ダストカバー（54）はフレーム（32）の開口（32
a）を塞いでいるので、この内部に外部から異物やゴミ
の入るのを防止する（機枠（35）は密閉ケーシング
状）。またこれはフレキシブルであるのでハンドル（3
1）の回動自在な動きを妨げるものではない。 上述の可動部材（41）の平板部（43）には第３図に示
すような角度配置、すなわちユニバーサル軸受部（33）
をほゞ中心として、この回りに90゜間隔でコイルばね
（48）（49）（50）（51）が圧縮状態で配設される。こ
れらは上端部及び下端部において明示せずともフレーム
（32）の上壁部の下面及び可動部材（41）の平板部（4
3）に形成された突起部により抜け止め及び位置決めさ
れている。またこれら４つのコイルばね（48）ないし
（51）の等しく圧縮された状態により第１図及び第２図
に示すようにハンドル（31）に中立位置としての直立状
態を自動的に取らせるようにしている。次に第５図に明
示される上述の可動部材（41）の中立位置を正確に位置
決めするための位置決めネジ体（67）及び（68）につい
て説明する。 これは第４図に明示されるような角度間隔で配置され
ているが、これは外壁部にネジを形成させた筒体（6
9）、この内孔に配設されたバネ（70）、このバネ（7
0）により付勢されるボール（71）及びバネ（70）のバ
ネ力を調整するための調整ネジ（72）から成っている。
なお筒体（69）の内周壁にもネジが形成されており、こ
れに調整ネジ（72）が螺着され、またボール（71）は筒
体（69）の先端部から第５図に示すように抜け出ないよ
うな構成となっており、調整ネジ（72）の調節によって
ボール（71）が第５図に示すように孔（73）に押圧され
る力を調節する。位置決めネジ体（67）（68）は全く同
様に構成され、これらはフレーム（32）の下方突出部
（36）（39）と一体的に形成されたネジ体取付部（65）
（66）に形成されたネジ孔に第４図に示すごとく螺着、
挿入されるようになっており、上述のボール（71）は可
動部材（41）に形成された耳部（44）（45）の孔（73）
（73）に中立状態では係合、押圧することにより可動部
材（41）、すなわちハンドル（31）は第１図及び第２図
に示すような中立状態を正確に位置決めするようにして
いる。 また、第１図及び第２図に示すように、可動部材（4
1）の耳部（44）（45）の外壁部にはくぼみ（80）（8
1）が形成され、これにマイクロスイッチ（78）（79）
の作動子（78a）（79b）のローラ部が中立状態では図示
するように係合するようになっている。ハンドル（31）
を図示の中立位置からいずれかの方向に回動させるとマ
イクロスイッチ（78）（79）の作動子（78a）（79a）の
いずれか、あるいはどちらもが図示の状態のくぼみ（8
0）（81）から抜け出ることにより、これらいずれか、
あるいは両方がスイッチONとなることにより、ハンドル
（31）はいずれかの方向に回動させたことを検出するよ
うになっている。あるいはまた、このマイクロスイッチ
（78）（79）の作動子（78a）（79a）のいずれもが、く
ぼみ（80）（81）に嵌合していることにより、スイッチ
がOFFであり、このアンド条件によって、ハンドル（3
1）が中立状態にあるということを検知している。 また、フレーム（32）の下方突出部（37）（38）には
ポテンショメータ作動板部（74）（75）がねじにより取
付けられており、この板部（74）（75）の丸孔に直線作
動型ポテンショメータ（76）（77）の本体が挿入された
上、取付部材により固定され、その作動ロッド（76a）
（77a）は上下に移動自在となっていて中立状態を示す
第１図及び第２図で可動部材（41）の平板部（43）に当
接している。明示せずとも直線作動型ポテンショメータ
（76）（77）は公知の構造を有し、内部にはばねを有し
これにより作動ロッド（76a）（77a）を付勢しており常
に可動部材（41）の平板部（43）と当接する状態を保つ
ようにしており、可動部材（41）の回動に応じて作動ロ
ッド（76a）（77a）は中立位置より上方に突出するか、
あるいは下方に押し込まれるかすることによりその抵抗
値を変えるようになっている。すなわち、中立状態では
ある抵抗値をとっているが、作動ロッド（76a）（77a）
が中立状態より上方に位置すると抵抗値は増大し、これ
により下方に位置すると抵抗値は減少するようにしてい
る。あるいはこれを逆にするように構成してもよい。 以上、本発明の実施例によるジョイステック型コント
ローラについて説明したが、この作用について説明す
る。 第１図及び第２図は、ハンドル（31）の直立状態を示
しているが、これは圧縮状態にある４つのばね（48）〜
（51）のばね力により自動的に中立位置を取られてい
る。また、位置決めねじ体（67）（68）が第５図に示す
ように、そのボール（71）が可動部材（41）の耳部（4
4）（45）の孔（73）に係合、押圧することにより正確
に中立位置を自動的に取るべく位置決めされている。ま
た第１図及び第２図に示すようにマイクロスイッチ（7
8）（79）の作動子（78a）（79a）は耳部（44）（45）
のくぼみ（80）（81）にはまり込むことにより、これら
両スイッチ（78）（79）が両方ともがOFFであるという
ことによりこのジョイステック型コントローラは中立位
置にあるということを検知している。またポテンショメ
ータ（76）（77）の抵抗値はハンドル（31）が中立位置
にあることにより、ある一定値をとっている。 以上の中立位置からハンドル（31）をいずれかの方向
に回動させたとすると、マイクロスイッチ（78）（79）
の作動子（78a）（79a）のいずれか、あるいは両者がく
ぼみ（80）（81）から離脱することにより中立位置から
変位したことを検知する。また、この時、中立位置を正
確に位置決めしている位置決めねじ体（67）（68）が耳
部（44）（45）の孔（73）から離脱する。なお、耳部
（44）（45）は第６図に明らかなように、凸面となって
いるので可動部材（41）の傾きに応じてボール（71）の
当りがこれにならい、すなわち、ばね（70）により当接
力が一定となるように耳部（44）（45）と当接状態を保
つことになる。 ハンドル（31）のユニバーサルな方向における回動に
応じてポテンショメータ（76）（77）の作動ロッド（76
a）（77a）が中立位置から上方か下方へと突出するか押
し込められることにより、これらの抵抗値が変わり、こ
の抵抗値によりハンドル（31）がどの方向に、どれだけ
傾けられているかを検知するようになっている。 そして、所望の操作を終えた後、ハンドル（31）への
操作力を解除すると圧縮ばね（48）ないし（51）のばね
力により自動的にハンドル（31）は直立状態を取り、ま
たこの時、位置決めねじ体（67）（68）のボール（71）
が可動部材（41）の耳部（44）（45）の孔（73）（73）
に第５図に示すようにはまり込むことにより正確に中立
位置に位置決めされる。さらにマイクロスイッチ（78）
（79）のくぼみ（80）（81）に第１図及び第２図に示す
ようにはまり込みいずれのスイッチ（78）（79）もOFF
状態となり、ハンドル（31）が確かに中立位置に戻った
ことを検知する。 本発明の実施例は以上のような作用を行うのである
が、さらに次のような効果を奏するものである。 すなわち、ハンドル（31）は１つのユニバーサル軸受
（33）によりユニバーサルな方向に回動自在に支持され
ていて、そしてこのユニバーサル軸受（33）を中心とし
てばね（48）〜（51）のばね力により自動的に復帰させ
るようにしているのであるが、この復帰機構及びユニバ
ーサルに支持するための機構が従来と比べて非常に簡単
であり、部品点数も従来と比べるとはるかに少なくなっ
ている。 また、本実施例によれば、位置決め用のねじ体（67）
（68）によりハンドル（31）は正確にその中立位置に位
置決めされるようになっている。 さらに本発明によれば、ポテンショメータとしては、
直線作動型ポテンショメータが用いられているのである
が、この作動が非常に簡単であることゝあいまって、こ
れを作動させるための構成も特に別に部材を必要とする
のではなく、可動部材（41）の平板部（43）の下面を利
用しており、これは他方ではばね（48）ないし（51）を
配設するために利用している。すなわち１つの部材をば
ね支持のためとポテンショメータ作動のために併用して
いるので、これによっても部品点数を少なくしている。 さらに本実施例によれば、可動部材（41）の耳部（4
4）（45）には位置決めねじ体（67）（68）のボール（7
1）が係合するための孔（73）が形成されているのであ
るが、これの上下において、この耳部（44）（45）は平
らではなくて凸面の形状となっているのでハンドル（3
1）が中立状態からユニバーサルな方向に移動したとき
に位置決めねじ体（67）（68）のボール（71）が耳部
（44）（45）と当接する力がほゞ一定となり、安定な当
接状態となり可動ハンドル（31）が直立状態に戻るとき
に容易に耳部（44）（45）の孔（73）に係合するように
なっている。 以上、本発明の実施例について説明したがもちろん本
発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に
基づいて種々の変形が可能である。 例えば、以上の実施例では可動部材（41）の平板部
（43）にばね（48）〜（51）が圧縮状態で配設された
が、これは引っ張り状態で配設するようにしても上述と
同様な効果が得られることは明らかである。 また、このばね（48）〜（51）の数も４つに限らず３
つであっても、あるいは４つ以上であってもよく、いず
れにしてもこれらのほゞ中央部にユニバーサル軸受（3
3）が位置するように配置される。 〔発明の効果〕 以上、述べたように本発明のジョイステック型コント
ローラによれば、部品点数を従来より少なくして、組み
立ても簡単であり、コストを低下させることができ、ま
たその耐久性を向上させることができる。また、操作棒
に力が加わらない場合には、操作棒を、その中立位置に
復帰させて、確実に、その中立状態を確保することがで
きる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例によるジョイステック型コント
ローラの縦断面図、第２図は同実施例の他方向から見た
縦断面図、第３図は第１図におけるIII−III線方向にお
ける断面図、第４図は第１図におけるIV−IV線方向断面
図、第５図は第４図におけるＶ−Ｖ線方向拡大断面図、
第６図は同実施例の分解斜視図、第７図は従来例のジョ
イステック型コントローラの断面図、第８図は第７図に
おけるVIII−VIII線方向の断面図、第９図は第８図にお
けるIX−IX線方向の断面図及び第10図は第８図における
Ｘ−Ｘ線方向の断面図である。 なお図において、 （31）……ハンドル （33）……ユニバーサル軸受部 （48）（49）（50）（51）……コイルばね （41）……可動部材 （76）（77）……直線作動型ポテンショメータ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．操作棒の下端部に、少なくともばね支持部及びポテ
   ンショメータ作動部から成る可動部材を固定させ、該可
   動部材を静止部に対しユニバーサル軸受で支持し、該軸
   受をほぼ中心として複数のコイルばねを圧縮又は引張り
   の状態で前記ばね支持部と静止部との間に配設し、前記
   静止部に設けられ、内蔵したボールが前記可動部材の孔
   に係合することにより前記操作棒の中立位置を保持する
   位置決めねじ体を２個配設し、前記ポテンショメータ作
   動部で前記操作棒の回動に応じて一対の直線作動型ポテ
   ンショメータを作動させ、前記操作棒に力が加わらない
   ときには、前記操作棒をその中立位置になるように前記
   コイルばねのバネ力で自動復帰させ、かつ前記ボールが
   前記孔に係合するようにしたことを特徴とするジョイス
   テック型コントローラ。