JP2000226198A - ジョイスティック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ，Ｙ軸の制御状態から必要に応じて迅速に
Ｚ軸の制御に移行することができ、かつ、Ｘ，Ｙ軸とＺ
軸の操作を誤る恐れの少ないジョイスティック装置を提
供する。 【解決手段】 軸回りへの回動が規制された操作レバー
１の頂部に設けられるグリップ３を、全体として略一様
な直径を有する円柱形状とするとともに、その円柱形の
グリップ３を、操作レバー１に対する回動がそれぞれ規
制された 側固定ノブ３１ａおよび下側固定ノブ３１ｂ
と、その中間に配置されて操作レバー１に対する回動が
許容された可動ノブ３２によって構成することにより、
Ｘ，Ｙ軸の制御を行うべく操作レバー１の傾動操作状態
からグリップ３の握り位置を変更することなく迅速に可
動ノブ３２を回動させてＺ軸制御を行うことを可能とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はジョイスティック装
置に関し、更に詳しくは、３軸操作用のジョイスティッ
ク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械や高所作業用ロボット等を３軸
操作するためのジョイスティック装置おいては、一般
に、球状支点により多方向に傾動自在に操作レバーを支
持し、その操作レバーの中立位置に対する傾斜状態を前
後および左右方向にそれぞれ個別に検出してＸ軸および
Ｙ軸方向への操作出力信号を発生するとともに、操作レ
バーに設けられたグリップには、軸回りへの回動が規制
された固定部と許容された回動部を併設し、その回動部
の回動状態を別途検出して、Ｚ軸方向への操作出力信号
を発生するように構成されている。

【０００３】このようなジョイスティック装置のグリッ
プとしては、例えば図７に斜視図を示すような構成のも
のが提案されている（特開平９−１２８０８５号）。こ
の提案におけるグリップ７０は、レバーシャフト７１の
頂部に固定される固定グリップ７２と、この固定グリッ
プ７２の下側に配置される可動グリップ７３によって構
成され、可動グリップ７３の径を固定グリップ７２より
も大きくしてこれら両者間に段部を設けている。このよ
うな構成により、作業者がグリップを把持したときに、
固定グリップ７２と可動グリップ７３とを触感的に確実
に判別することができるとともに、Ｘ軸もしくはＹ軸方
向への操作出力を発生したい場合には固定グリップ７２
のみを握ってレバーシャフト７１を傾動させ、また、Ｚ
軸方向への操作出力を発生したい場合には可動グリップ
７３のみを握って回動させることで、Ｘ，Ｙ軸方向への
操作時に意図せずにＺ軸方向への操作出力が発生するこ
とを防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のジ
ョイスティック装置を操作する作業者は、通常、制御対
称である作業用ロボット等の被駆動装置を見ながらステ
ィックを操作する関係上、ジョイスティック装置自体を
見ずに操作する。従って、上記した提案のように触感に
より固定グリップと可動グリップとを直ちに判別可能と
することは、Ｘ，Ｙ軸の操作とＺ軸の操作を誤る恐れを
少なくするうえで有効であるが、この提案技術によれ
ば、Ｘ，Ｙ軸のみを制御すべく固定グリップのみを握っ
てレバー操作をしている状態において急遽Ｚ軸の操作が
必要な場合、あるいは、Ｚ軸のみを制御すべく可動グリ
ップのみを握って操作している状態において急遽Ｘ，Ｙ
軸の制御が必要となった場合に、グリップの握り位置を
変更する必要があり、操作に時間遅れが生じるという問
題がある。

【０００５】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、Ｘ，Ｙ軸とＺ軸の操作を誤る恐れが少なく、し
かもＸ，Ｙ軸の制御中に必要に応じて迅速にＺ軸の制御
に移行することができ、あるいはＺ軸の制御中に必要に
応じて迅速にＸ，Ｙ軸の操作に移行することのできるジ
ョイスティック装置の提供を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のジョイスティック装置は、頂部にグリップ
を備えるとともに、球状支点の回りに多方向に傾動自在
の操作レバーと、その操作レバーの傾斜状態を２方向で
個別に検出する第１および第２の検出手段を備えるとと
もに、上記操作レバーはその軸回りの回動が規制され、
上記グリップはその操作レバーに対する軸回りの回動が
規制された固定ノブと、回動が許容された可動ノブとか
らなり、その可動ノブの回動状態を検出する第３の検出
手段を備え、各検出手段の検出結果に応じた出力信号を
発生するジョイスティック装置において、上記グリップ
が略一様な直径を有する円柱形をなし、その円柱形の上
部および下部が上記固定ノブを形成し、かつ、その中間
部が上記可動ノブを形成していることによって特徴づけ
られる（請求項１）。

【０００７】ここで、本発明においては、上記可動ノブ
の外周面に、周方向に凹凸を形成した構成（請求項２）
を好適に採用することができる。なお、ここで言う凹凸
は、その具体的形状については限定されるものではな
く、任意の形状とすることができ、単純な凹凸のほか、
ローレット加工によるもの、シボ加工によるものなどを
も含む。また、本発明においては、円柱形の軸方向中間
に可動ノブを設け、その上下両側に固定ノブを設けたグ
リップ構成で、その可動ノブの回動状態を第３の検出手
段に伝達する具体的構成として、操作レバーの中心を通
ってその軸回りに回動自在の回動軸を設け、その回動軸
に可動ノブを固定して、第１および第２の検出手段より
も下方に配置された第３の検出手段によりその回動軸の
回動状態を検出する構成（請求項３）を採用することが
できる。

【０００８】本発明は、ジョイスティック装置の操作レ
バーの頂部に設けられるグリップの全体を握った状態
で、その握り位置を変えずに、必要に応じて指で回動部
を回動させることにより、誤操作なく迅速に各軸に対す
る操作を行うことを可能とするものである。

【０００９】すなわち、グリップの形状を略一様な直径
を持つ円柱形としてその全体を人の手により把持しやす
くするとともに、その円柱形の中間部分にＺ軸制御用の
可動ノブを設けることにより、例えば、掌をグリップ上
部の固定ノブの上端面に当てた状態で各指を下方に伸ば
し、Ｘ，Ｙ軸のみの制御に際しては指の先端部分をグリ
ップ下部の固定ノブに当てるか浮かすことにより、中間
の可動ノブには触れずに、もしくは力を加えずに操作レ
バーの傾動操作を行い、その状態でＺ軸の制御が必要と
なった場合には指の中間部分もしくは先端部近傍を可動
ノブに当接させて回動させることで、直ちにＺ軸の制御
が可能となる。また、以上のような手の握り状態でＺ軸
制御を行っているとき、Ｘ，Ｙ軸の制御が必要になれば
掌部分で操作レバーを容易に傾動させることが可能とな
って、各軸の制御に際してグリップの握り位置を実質的
に何ら変化させる必要がない。また、可動ノブの上下両
側に、これと同等の直径を有する固定ノブを設けた構成
は、固定ノブに対する可動ノブの相対的な回動の触感に
よる認識が確実化され、誤操作を防止することができ
る。

【００１０】ここで、請求項２に係る発明のように、グ
リップ中間の可動ノブの外周面に、周方向に凹凸を形成
しておけば、固定ノブと可動ノブの触感による判別が容
易化されると同時に、回動操作を容易化するうえで有利
である。

【００１１】また、請求項３に係る発明のように、グリ
ップ中間に配置された可動ノブを、操作レバーの中心で
相対的に回動自在の回動軸に固定して、可動ノブの回動
操作を回動軸に伝達して、その回動状態を第１およひ第
２の検出手段よりも下方に配置された第３の検出手段に
より検出するように構成すれば、ある種の従来装置のよ
うに、Ｚ軸操作用の第３の検出手段をグリップ内への配
置を余儀なくされてグリップの大きさが制約される等の
不具合を生じることがなく、グリップの大きさを握りや
すさのみを考慮して設計を行うことができるという利点
がある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
好適な実施の形態について説明する。図１は本発明の実
施の形態の構成を示す部分縦断面図であり、図２はその
グリップ３の近傍の正面図である。また、図３は操作レ
バー１の支持機構およびその傾動の検出機構を示す斜視
図である。なお、図１においては、図面の煩雑を避ける
ために一部の部材の図示を省略している。

【００１３】操作レバー１は、その支持機構および傾動
検出機構を含む基体部２から上方に突出して設けられ、
中間部分が基体部２内のピボット軸受２１によって前後
および左右（ＸおよびＹ方向）に傾動自在の金属製のレ
バーシャフト１１と、その上端部に固着された樹脂製の
ボス部材１２を主体として構成されている。また、この
操作レバー１の頂部にはグリップ３が装着されている。
なお、基体部２の上部と操作レバー１との間には、水分
や塵埃等の侵入を防止するための蛇腹状のカバー１３が
装着されている。

【００１４】基体部２内には、また、図３に示すよう
に、長孔を設けたＵ字形のリンク２２および２３が、互
いに直交した状態でそれぞれの両端に固着された軸部に
おいて回動自在に支承されており、その各リンク２２，
２３の長孔の交差部分をレバーシャフト１１が貫通して
いる。この構成により、レバーシャフト１１のＸ方向お
よびＹ方向への傾動量にそれぞれ応じた分だけリンク２
２，２３の両端の軸部が回動する。各リンク２２，２３
は、ばね２４，２５によってその回動変位が元に戻る向
きに付勢されており、従って、レバーシャフト１１は、
傾動させた後に手を放すことによって元の直立状態の中
立位置に自動復帰するようになっている。

【００１５】各リンク２２，２３の両端に固着されて基
体２に対して回動自在に支承された前記した軸部のう
ち、それぞれの一方側は第１および第２のポテンショメ
ータ４１および４２のメータ軸であり、従って、レバー
シャフト１１を傾動させることにより、リンク２２，２
３を介して第１，第２のポテンショメータ４１，４２の
メータ軸が回動し、これにより、レバーシャフト１１の
ＸおよびＹ方向への傾斜量と向きにそれぞれ応じたＸ軸
およびＹ軸制御用の電気信号が出力されるようになって
いる。

【００１６】レバーシャフト１１およびボス部材１２は
基体部２に対して軸回りへの回動が規制されているとと
もに、これらの軸心には、その軸心を中心として回動自
在の回動軸５が貫通している。そして、この回動軸５の
回動は、基体部２の下方に設けられた回動検出機構６に
よって検出される。回動検出機構６は、その全体がレバ
ーシャフト１１の下端部に固着された支持板２６によっ
て支持され、回動軸５の回動量および回動の向きに応じ
たＺ軸制御用の電気信号が第３のポテンショメータ４３
から出力されるようになっている。すなわち、回動軸５
の下端部および第３のポテンショメータ４３のメータ軸
には、それぞれ水平に伸びるアーム５１および４３１の
基端部が固着されているとともに、この各アーム５１，
４３１の先端部がねじ５１ａによって相互に締結固定さ
れている。これにより、回動軸５の回動が第３のポテン
ショメータ４３のメータ軸に伝達されて、上記したＺ軸
制御用の電気信号が出力される。

【００１７】また、この回動軸５は、前記したリンク２
２，２３と同様に、ばね５２によってその回動変位が元
に戻る向きに付勢されており、従って、以下に示すグリ
ップ３の可動ノブ３２を回動操作した後に手を放せば、
元の中立回動位置に自動復帰するようになっている。

【００１８】さて、操作レバー１の頂部に設けられたグ
リップ３は、全体として略一様な直径を有する円柱形を
しており、軸方向上・中・下に３つに分割され、上部お
よび下部がそれぞれ固定ノブ３１ａ，３１ｂ、その中間
部が可動ノブ３２を構成している。下側固定ノブ３１ｂ
は操作レバー１のボス部材１２に直接的に固定されてい
るとともに、上側固定ノブ３１ａはその下側固定ノブ３
１ｂに対して、可動ノブ３２を貫通するねじ７１ａ，７
１ｂにより固定されている。

【００１９】一方、可動ノブ３２は、操作レバー１の中
心を回動自在に貫通する回動軸５の上端部に保持部材７
２を介して固定されている。なお、図１において７２ａ
は保持部材７２を回動軸５に固定するためのピンであ
り、７３は可動ノブ３２および保持部材７２を貫通する
ように設けられてこれら両者の相対的な回動を防止する
ためのピンである。前記した上側固定ノブ３１ａを下側
固定ノブ３１ｂに固定するためのねじ７１ａ，７１ｂ
は、図４に上側固定ノブ３１ａを取り外した状態での平
面図を示すように、可動ノブ３２に形成された円弧状の
貫通長孔７１ｃ，７１ｄを貫通している。この構成によ
り、可動ノブ３２は上下の固定ノブ３１ａ，３１ｂの間
で操作レバー１の軸心の回りに回動させることができ、
その回動により、回動軸５を回動させて第３のポテンシ
ョメータからＺ軸制御用の電気信号を出力させることが
できる。

【００２０】グリップ３の上側固定ノブ３１ａと下側固
定ノブ３１ｂの外周面は滑らかな円筒面であり、その直
径は互いに等しく、また、可動ノブ３２の外周面には周
方向に凹凸が形成されており、その谷部Ｖの底面の径は
上下の固定ノブ３１ａ，３１ｂの径と同一であり、山部
Ｍの高さは約１〜２ｍｍ程度である。そして、このグリ
ップ３の円柱形の具体的な直径および長さは、人の手に
よってその全体を握ることのできる大きさとされ、例え
ば直径が４５〜５０ｍｍ程度、長さが約５０ｍｍ程度で
ある。

【００２１】以上の本発明の実施の形態によれば、グリ
ップ３を握り直すことなく、Ｘ，Ｙ軸の制御状態から速
やかにＺ軸の制御を行うことができる。すなわち、Ｘ，
Ｙ軸のみを制御する場合には、例えば図５に示すように
グリップ３の上側固定ノブ３１ａの上端面部分に掌を当
て、指を下方に伸ばしてその先端部近傍を下側固定ノブ
３１ｂの側面部分に当てる等により、可動ノブ３２には
触れずに、もしくは触れても力を作用させることなく操
作レバー１を傾動させることができる。そして、その状
態でＺ軸の制御が必要となった場合には、図６に示すよ
うに、握りを変えることなく指の姿勢のみを変化させて
可動ノブ３２の外周面に当接させて回動させることで、
時間遅れを伴うことなく可及的速やかにＺ軸制御に移行
することができる。また、そのＺ軸制御状態からＸ，Ｙ
軸制御への以降は、同じく握りを変えることなく上記と
逆の動作を行えばよい。あるいは、別の方法として、グ
リップ３の側面全体を握り、Ｚ軸の制御が必要になった
場合にのみ可動ノブ３２の指を外周面に当てて回動して
もよい。

【００２２】そして、以上のような可動ノブ３２の回動
操作に際しては、可動ノブ３２の外周面に形成された凹
凸の存在によって回動力を作用させることが容易とな
り、また、指による触感によって可動ノブ３２と上下の
固定ノブ３１ａ，３１ｂとを確実かつ迅速に識別するこ
とができる。また、可動ノブ３２にはその上下両側に、
略同等の直径の上下の固定ノブ３１ａ，３１ｂが設けら
れているため、グリップ３全体を握った状態において可
動ノブ３２の固定ノブ３１ａ，３１ｂに対する相対的な
回動の有無を触感によって確実に認識することができ、
意図せずに可動ノブ３２を回動させてしまうといった誤
操作が生じにくい。

【００２３】なお、以上の実施の形態においては、操作
レバー１の軸心に沿って回動軸５を設けてその上端部分
に可動ノブ３２を固定するとともに、回動軸５の回動を
当該回動軸５の下方に設けた第３のポテンショメータ４
３によって検出するように構成したが、本発明はこのよ
うな構成に限定されることなく、第３のポテンショメー
タ４３を基体部２よりも上方、例えばグリップ３内に設
けてもよい。ただし、この場合、グリップ３の大きさに
制約が生じ、上記した実施の形態のように回動軸５を設
けてその下方に第３のポテンショメータ４３を設けた構
成を採用することにより、グリップ３の大きさを専ら人
の手により握りやすい寸法に合わせることが可能とな
り、グリップ３に関しての設計の自由度がより向上す
る。

【００２４】また、操作レバー１の傾動を第１および第
２のポテンショメータ４２および４３に伝達する機構と
しては、上記した実施の形態の構成に限定されることな
く、他の任意の公知の機構を採用し得ることは勿論であ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ジョイ
スティック装置の操作レバーの頂部に設けられるグリッ
プを、全体として略一様な直径の円柱形とするととも
に、その円柱形を上下に３つに分割し、そのうちの上部
および下部を操作レバーに対して回動が規制された固定
ノブとし、その中間部を回動自在の可動ノブとしたか
ら、操作レバーの傾動操作によるＸ，Ｙ軸制御状態か
ら、可動ノブの回動操作によるＺ軸制御への移行を、グ
リップを握り変えることなく速やかに行うことが可能と
なった。また、可動ノブの上下両側にこれと同等の直径
の固定ノブを設けた構成により、可動ノブの固定ノブに
対する相対的な回動を触感的に確実に認識することが可
能となり、意図せずに可動ノブを回動させる等の誤操作
を防止することができる。

【００２６】また、可動ノブの外周面に周方向への凹凸
を形成した請求項２に係る発明によると、可動ノブの回
動操作が容易となるとともに、上下の固定ノブとそれら
に挟まれた可動ノブとを触感によって確実に識別するこ
とができる。

【００２７】更に、軸回りへの回動が規制された操作ノ
ブの軸心に沿って回動軸を配置し、その回動軸の上端部
に可動ノブを固定するとともに、Ｚ軸制御信号発生用の
検出機構はＸ，Ｙ軸制御信号発生用の検出機構の下方に
配置して回動軸の回動を検出するようにした請求項３に
係る発明の採用により、Ｚ軸制御信号発生用の検出機構
の設計の自由度が増し、その検出機構をグリップ内に配
置する場合に比してグリップ自体の寸法上の設計の自由
度が増大し、専ら人手により握りやすい寸法とすること
ができるといった利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示す部分縦断面図
である。

【図２】そのグリップ３の近傍の正面図である。

【図３】本発明の実施の形態の操作レバー１の支持機構
およびその傾動の検出機構を示す斜視図である。

【図４】本発明の実施の形態の上側固定ノブ３１ａを取
り外した状態で示す可動ノブ３２の平面図である。

【図５】本発明の実施の形態のＸ，Ｙ軸の制御時におけ
るグリップ３の握り方の一例の説明図である。

【図６】図５の状態からＺ軸制御を行う場合のグリップ
３の握り方の一例の説明図である。

【図７】従来のジョイスティック装置の操作レバーのグ
リップの構成例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 操作レバー １１ レバーシャフト １２ ボス部材 ２ 基体部 ２１ ピボット軸受 ２２，２３ リンク ２４，２５ ばね ３ グリップ ３１ａ 上側固定ノブ ３１ｂ 下側固定ノブ ３２ 可動ノブ ４１，４２，４３ ポテンショメータ ５ 回動軸 ６ 回動検出機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 頂部にグリップを備えるとともに、球状
   支点の回りに多方向に傾動自在の操作レバーと、その操
   作レバーの傾斜状態を２方向で個別に検出する第１およ
   び第２の検出手段を備えるとともに、上記操作シャフト
   はその軸心の回りへの回動が規制され、上記グリップは
   その操作レバーに対する軸回りの回動が規制された固定
   ノブと、回動が許容された可動ノブとからなり、その可
   動ノブの回動状態を検出する第３の検出手段を備え、各
   検出手段による検出結果に応じた出力信号を発生するジ
   ョイスティック装置において、 上記グリップが略一様な直径を有する円柱形をなし、そ
   の円柱形の上部および下部が上記固定ノブを形成し、か
   つ、その中間部が上記可動ノブを形成していることを特
   徴とするジョイスティック装置。
2. 【請求項２】 上記可動ノブの外周面に、周方向に凹凸
   が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のジ
   ョイスティック装置。
3. 【請求項３】 上記可動ノブは、上記操作レバーの中心
   を通ってその軸回りに回動自在の回動軸に固定され、上
   記第３の検出手段は上記第１および第２の検出手段より
   も下方に配置されて上記回動軸の回動状態を検出するよ
   うに構成されていることを特徴とする請求項１または２
   に記載のジョイスティック装置。