JPH0777402A - 操作レバー装置 - Google Patents
操作レバー装置Info
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- JPH0777402A JPH0777402A JP5172507A JP17250793A JPH0777402A JP H0777402 A JPH0777402 A JP H0777402A JP 5172507 A JP5172507 A JP 5172507A JP 17250793 A JP17250793 A JP 17250793A JP H0777402 A JPH0777402 A JP H0777402A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 操作レバー装置の耐振性や耐久性を向上させ
て高信頼性を確保すると共に、部品点数の削減や構造の
簡略化に基づいて大幅なコストダウンを計る。 【構成】 操作レバー３の操作量を、所定間隔を存して
対向する電極１０、１１間の静電容量変化に基づいて検
出すると共に、周波数信号に変換して出力する操作レバ
ー装置。
て高信頼性を確保すると共に、部品点数の削減や構造の
簡略化に基づいて大幅なコストダウンを計る。 【構成】 操作レバー３の操作量を、所定間隔を存して
対向する電極１０、１１間の静電容量変化に基づいて検
出すると共に、周波数信号に変換して出力する操作レバ
ー装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、操作レバーの操作量に
応じた電気信号を出力する操作レバー装置に関するもの
である。
応じた電気信号を出力する操作レバー装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】一般に、
この種操作レバー装置は、操作レバーの操作量を直接出
力する機械式のものと、操作レバーの操作量を電気信号
に変換して出力する電気式のものとに分類されるが、近
来では、マイクロコンピユータ等の普及に伴つて電気式
のものが増加する傾向にある。しかるに、従来の電気式
操作レバー装置は、内部に電気的摺接部分（摺動子と抵
抗体との接触部分）が存在するポテンシヨメータを用い
て操作レバーの操作量を電気信号に変換していたため、
耐振性や耐久性に劣つて高信頼性を確保することができ
ず、しかも、多方向に操作可能な操作レバー装置におい
てはポテンシヨメータが複数必要になるため、部品点数
の増加や構造の複雑化に伴つてコストアツプを招来する
という欠点を有していた。さらに、従来の電気式操作レ
バー装置では、前記ポテンシヨメータが出力する電圧信
号をそのまま出力すべく構成されていたため、操作レバ
ー装置から制御装置に至る信号伝達経路で、コネクタ接
続不良、絶縁不良、ノイズ等の影響を受け易く、この結
果、信頼性をさらに低下させているのが実状であつた。
この種操作レバー装置は、操作レバーの操作量を直接出
力する機械式のものと、操作レバーの操作量を電気信号
に変換して出力する電気式のものとに分類されるが、近
来では、マイクロコンピユータ等の普及に伴つて電気式
のものが増加する傾向にある。しかるに、従来の電気式
操作レバー装置は、内部に電気的摺接部分（摺動子と抵
抗体との接触部分）が存在するポテンシヨメータを用い
て操作レバーの操作量を電気信号に変換していたため、
耐振性や耐久性に劣つて高信頼性を確保することができ
ず、しかも、多方向に操作可能な操作レバー装置におい
てはポテンシヨメータが複数必要になるため、部品点数
の増加や構造の複雑化に伴つてコストアツプを招来する
という欠点を有していた。さらに、従来の電気式操作レ
バー装置では、前記ポテンシヨメータが出力する電圧信
号をそのまま出力すべく構成されていたため、操作レバ
ー装置から制御装置に至る信号伝達経路で、コネクタ接
続不良、絶縁不良、ノイズ等の影響を受け易く、この結
果、信頼性をさらに低下させているのが実状であつた。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの欠点を一掃することができる操作レバ
ー装置を提供することを目的として創案されたものであ
つて、操作レバーの操作量に応じた電気信号を出力する
操作レバー装置であつて、該操作レバー装置は、操作レ
バーに連動する可動電極と、該可動電極に所定間隔を存
して対向する固定電極と、操作レバーの操作量に応じて
変化する両電極間の静電容量を電気信号に変換して出力
する信号出力回路とを備えていることを特徴とするもの
である。そして本発明は、この構成によつて、操作レバ
ー装置の耐振性や耐久性を向上させて高信頼性を確保す
ると共に、部品点数の削減や構造の簡略化に基づいて大
幅なコストダウンを計ることができるようにしたもので
ある。
情に鑑みこれらの欠点を一掃することができる操作レバ
ー装置を提供することを目的として創案されたものであ
つて、操作レバーの操作量に応じた電気信号を出力する
操作レバー装置であつて、該操作レバー装置は、操作レ
バーに連動する可動電極と、該可動電極に所定間隔を存
して対向する固定電極と、操作レバーの操作量に応じて
変化する両電極間の静電容量を電気信号に変換して出力
する信号出力回路とを備えていることを特徴とするもの
である。そして本発明は、この構成によつて、操作レバ
ー装置の耐振性や耐久性を向上させて高信頼性を確保す
ると共に、部品点数の削減や構造の簡略化に基づいて大
幅なコストダウンを計ることができるようにしたもので
ある。
【０００４】
【実施例】次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図面において、１は建設機械等に設けられる操
作レバー装置であつて、該操作レバー装置１は、中空箱
形状のケース２と、該ケース２の上板部に貫通状に組付
けられる操作レバー３と、該操作レバー３を傾倒操作自
在に支持するレバー支持機構４と、操作レバー３の操作
方向および操作量を検出するレバー操作検出機構５と、
該レバー操作検出機構５の出力に基づいて操作方向およ
び操作量に応じた電気信号を出力する信号出力回路６と
を備えている。
明する。図面において、１は建設機械等に設けられる操
作レバー装置であつて、該操作レバー装置１は、中空箱
形状のケース２と、該ケース２の上板部に貫通状に組付
けられる操作レバー３と、該操作レバー３を傾倒操作自
在に支持するレバー支持機構４と、操作レバー３の操作
方向および操作量を検出するレバー操作検出機構５と、
該レバー操作検出機構５の出力に基づいて操作方向およ
び操作量に応じた電気信号を出力する信号出力回路６と
を備えている。
【０００５】前記レバー支持機構４は、操作レバー３の
中間部に一体的に設けられるボール体７と、該ボール体
７を回動自在に支持すべくケース２の上板部に設けられ
る軸受８とで構成されている。つまり、操作レバー３
は、前後方向（±Ｙ方向）や左右方向（±Ｘ方向）のみ
ならず、斜め方向を含む任意方向（３６０°）への傾倒
操作が許容されている。尚、９は操作レバー３の下端と
ケース２の底面との間に介設される中立復帰用のコイル
弾機である。
中間部に一体的に設けられるボール体７と、該ボール体
７を回動自在に支持すべくケース２の上板部に設けられ
る軸受８とで構成されている。つまり、操作レバー３
は、前後方向（±Ｙ方向）や左右方向（±Ｘ方向）のみ
ならず、斜め方向を含む任意方向（３６０°）への傾倒
操作が許容されている。尚、９は操作レバー３の下端と
ケース２の底面との間に介設される中立復帰用のコイル
弾機である。
【０００６】１０は前記レバー操作検出機構５を構成す
る略正方形の可動電極であつて、該可動電極１０は、ケ
ース２の底面に対向する水平姿勢で操作レバー３の下端
部に一体的に固着されている。一方、ケース２の底面に
は、左半部が可動電極１０の右辺部に所定間隔を存して
対向するＸ方向検出用の固定電極１１Ｘと、後半部が可
動電極１０の前辺部に所定間隔を存して対向するＹ方向
検出用の固定電極１１Ｙとがそれぞれ絶縁材１２を介し
て一体的に固着されている。このため、操作レバー３を
±Ｘ方向に操作した場合には、固定電極１１Ｙの対向面
積が変化せずに固定電極１１Ｘの対向面積のみが増減す
る一方、操作レバー３を±Ｙ方向に操作した場合には、
固定電極１１Ｘの対向面積が変化せずに固定電極１１Ｙ
の対向面積のみが増減するようになつている。
る略正方形の可動電極であつて、該可動電極１０は、ケ
ース２の底面に対向する水平姿勢で操作レバー３の下端
部に一体的に固着されている。一方、ケース２の底面に
は、左半部が可動電極１０の右辺部に所定間隔を存して
対向するＸ方向検出用の固定電極１１Ｘと、後半部が可
動電極１０の前辺部に所定間隔を存して対向するＹ方向
検出用の固定電極１１Ｙとがそれぞれ絶縁材１２を介し
て一体的に固着されている。このため、操作レバー３を
±Ｘ方向に操作した場合には、固定電極１１Ｙの対向面
積が変化せずに固定電極１１Ｘの対向面積のみが増減す
る一方、操作レバー３を±Ｙ方向に操作した場合には、
固定電極１１Ｘの対向面積が変化せずに固定電極１１Ｙ
の対向面積のみが増減するようになつている。
【０００７】さらに、前記信号出力回路６は、可動電極
１０と固定電極１１Ｘとの間の静電容量に応じて発振周
波数を変化させる第一発振器１３と、可動電極１０と固
定電極１１Ｙとの間の静電容量に応じて発振周波数を変
化させる第二発振器１４と、各発振器１３、１４が出力
する周波数信号をそれぞれ増幅する第一および第二増幅
器１５、１６とで構成されている。
１０と固定電極１１Ｘとの間の静電容量に応じて発振周
波数を変化させる第一発振器１３と、可動電極１０と固
定電極１１Ｙとの間の静電容量に応じて発振周波数を変
化させる第二発振器１４と、各発振器１３、１４が出力
する周波数信号をそれぞれ増幅する第一および第二増幅
器１５、１６とで構成されている。
【０００８】次に、前記レバー操作検出機構５および信
号出力回路６の作用を説明するが、Ｘ方向操作時とＹ方
向操作時の作用は略同一であるため、Ｘ方向操作時の作
用についてのみ説明する。但し、電極の対向距離変化は
無視するものとする。さて、電圧が印加された可動電極
１０と固定電極１１Ｘとの間には静電容量が生じる。こ
こで、レバー中立状態における両電極の対向面積をＡ
（ｍ2）、対向距離をｄ（ｍ）、空気の比誘電率（８．
８５４×１０-12）をεとすると、操作レバー３の中立
状態における電極間の静電容量Ｃxは、 Ｃx＝ε・Ａ／ｄ となる。
号出力回路６の作用を説明するが、Ｘ方向操作時とＹ方
向操作時の作用は略同一であるため、Ｘ方向操作時の作
用についてのみ説明する。但し、電極の対向距離変化は
無視するものとする。さて、電圧が印加された可動電極
１０と固定電極１１Ｘとの間には静電容量が生じる。こ
こで、レバー中立状態における両電極の対向面積をＡ
（ｍ2）、対向距離をｄ（ｍ）、空気の比誘電率（８．
８５４×１０-12）をεとすると、操作レバー３の中立
状態における電極間の静電容量Ｃxは、 Ｃx＝ε・Ａ／ｄ となる。
【０００９】そして、操作レバー３を＋Ｘ方向に操作し
た場合には、前述の如く両電極の対向面積Ａが増加す
る。ここで、対向面積の増加量をＡ1とすると、両電極
間の静電容量Ｃxは、 Ｃx＝ε・（Ａ＋Ａ1）／ｄ となる。つまり、操作レバー３を＋Ｘ方向に操作した場
合には、両電極間の静電容量Ｃxがレバー操作量に応じ
て増加し、これに反比例して第一発振器１３の発振周波
数が減少することになる。
た場合には、前述の如く両電極の対向面積Ａが増加す
る。ここで、対向面積の増加量をＡ1とすると、両電極
間の静電容量Ｃxは、 Ｃx＝ε・（Ａ＋Ａ1）／ｄ となる。つまり、操作レバー３を＋Ｘ方向に操作した場
合には、両電極間の静電容量Ｃxがレバー操作量に応じ
て増加し、これに反比例して第一発振器１３の発振周波
数が減少することになる。
【００１０】一方、操作レバー３を−Ｘ方向に操作した
場合は、両電極の対向面積Ａが減少する。ここで、対向
面積の減少量をＡ1とすると、両電極間の静電容量Ｃx
は、 Ｃx＝ε・（Ａ−Ａ1）／ｄ となる。つまり、操作レバー３を−Ｘ方向に操作した場
合には、両電極間の静電容量Ｃxがレバー操作量に応じ
て減少し、これに反比例して第一発振器１３の発振周波
数が増加することになる。従つて、信号出力回路６にお
いては、図５に示す如く、操作レバー３の操作方向に応
じて周波数の増減が切換り、かつ操作量に応じて周波数
が変化する周波数信号を出力することになる。
場合は、両電極の対向面積Ａが減少する。ここで、対向
面積の減少量をＡ1とすると、両電極間の静電容量Ｃx
は、 Ｃx＝ε・（Ａ−Ａ1）／ｄ となる。つまり、操作レバー３を−Ｘ方向に操作した場
合には、両電極間の静電容量Ｃxがレバー操作量に応じ
て減少し、これに反比例して第一発振器１３の発振周波
数が増加することになる。従つて、信号出力回路６にお
いては、図５に示す如く、操作レバー３の操作方向に応
じて周波数の増減が切換り、かつ操作量に応じて周波数
が変化する周波数信号を出力することになる。
【００１１】叙述の如く構成された本発明の実施例にお
いて、操作レバー３を任意の方向に操作すると、可動電
極１０と固定電極１１Ｘ、１１Ｙとの対向面積変化に伴
つて電極間の静電容量が変化する。そして、レバー操作
量に対応する静電容量変化は、第一および第二発振器１
３、１４において周波数信号に変換された後、出力され
ることになる。
いて、操作レバー３を任意の方向に操作すると、可動電
極１０と固定電極１１Ｘ、１１Ｙとの対向面積変化に伴
つて電極間の静電容量が変化する。そして、レバー操作
量に対応する静電容量変化は、第一および第二発振器１
３、１４において周波数信号に変換された後、出力され
ることになる。
【００１２】この様に、本発明にあつては、操作レバー
３の操作量に応じた電気信号を出力することになるが、
操作レバー３の操作量を、所定間隔を存して対向する電
極１０、１１間の静電容量変化に基づいて検出すべく構
成したため、電気的摺接部分を無くすことができる。従
つて、電気的摺接部分が存在するポテンシヨメータを用
いて操作レバーの操作量を電気信号に変換するものに比
して、耐振性や耐久性を著しく向上させることができ、
この結果、極めて信頼性の高い操作レバー装置を提供で
きることになる。
３の操作量に応じた電気信号を出力することになるが、
操作レバー３の操作量を、所定間隔を存して対向する電
極１０、１１間の静電容量変化に基づいて検出すべく構
成したため、電気的摺接部分を無くすことができる。従
つて、電気的摺接部分が存在するポテンシヨメータを用
いて操作レバーの操作量を電気信号に変換するものに比
して、耐振性や耐久性を著しく向上させることができ、
この結果、極めて信頼性の高い操作レバー装置を提供で
きることになる。
【００１３】しかも、任意方向に傾倒操作自在な操作レ
バー３の操作量を検出するにあたり、レバー操作検出機
構５を、単一の可動電極１０と、一対の固定電極１１
Ｘ、１１Ｙとで構成し得るため、ポテンシヨメータで検
出するものに比して、構造を著しく簡略化できるうえ
に、部品点数も削減できることになり、この結果、操作
レバー装置の大幅なコストダウンを計ることができる。
バー３の操作量を検出するにあたり、レバー操作検出機
構５を、単一の可動電極１０と、一対の固定電極１１
Ｘ、１１Ｙとで構成し得るため、ポテンシヨメータで検
出するものに比して、構造を著しく簡略化できるうえ
に、部品点数も削減できることになり、この結果、操作
レバー装置の大幅なコストダウンを計ることができる。
【００１４】さらに、操作レバー３の操作量を、コネク
タ接続不良、絶縁不良、ノイズ等の影響を受け難い周波
数信号に変換して出力するため、電圧信号を出力する操
作レバー装置に比して、信頼性を著しく向上させること
ができる。
タ接続不良、絶縁不良、ノイズ等の影響を受け難い周波
数信号に変換して出力するため、電圧信号を出力する操
作レバー装置に比して、信頼性を著しく向上させること
ができる。
【００１５】尚、本発明は、前記実施例に限定されない
ものであることは勿論であつて、例えば図６に示す第二
実施例の如く、可動電極１０および固定電極１１を、対
向面がレバー支点を中心とする球面に形成することもで
きる。つまり、このものでは、仮令レバー操作時であつ
ても電極間の対向距離を常に一定に維持できるため、対
向距離変化に基づく検出誤差（電極間の静電容量は対向
距離に反比例する）を無くして極めて精度の高い検出を
行うことができる。また、可動電極１０あるいは固定電
極１１に比誘電率の高い物質を付加した場合には、大き
な静電容量が得られるため、電極を小さくすることがで
き、延ては操作レバー装置をさらに小型化することが可
能になる。
ものであることは勿論であつて、例えば図６に示す第二
実施例の如く、可動電極１０および固定電極１１を、対
向面がレバー支点を中心とする球面に形成することもで
きる。つまり、このものでは、仮令レバー操作時であつ
ても電極間の対向距離を常に一定に維持できるため、対
向距離変化に基づく検出誤差（電極間の静電容量は対向
距離に反比例する）を無くして極めて精度の高い検出を
行うことができる。また、可動電極１０あるいは固定電
極１１に比誘電率の高い物質を付加した場合には、大き
な静電容量が得られるため、電極を小さくすることがで
き、延ては操作レバー装置をさらに小型化することが可
能になる。
【００１６】
【作用効果】以上要するに、本発明は叙述の如く構成さ
れたものであるから、操作具の操作量に応じた電気信号
を出力するものでありながら、操作レバーに連動する可
動電極と、該可動電極に所定間隔を存して対向する固定
電極との間の静電容量変化に基づいて操作レバーの操作
量を検出して電気信号を出力することになる。即ち、電
気的摺接部分が存在しないため、耐振性や耐久性が著し
く向上することになり、この結果、操作レバー装置の信
頼性を飛躍的に向上させることができる。
れたものであるから、操作具の操作量に応じた電気信号
を出力するものでありながら、操作レバーに連動する可
動電極と、該可動電極に所定間隔を存して対向する固定
電極との間の静電容量変化に基づいて操作レバーの操作
量を検出して電気信号を出力することになる。即ち、電
気的摺接部分が存在しないため、耐振性や耐久性が著し
く向上することになり、この結果、操作レバー装置の信
頼性を飛躍的に向上させることができる。
【００１７】しかも、多方向に操作可能な操作レバーの
操作量を検出する場合であつても、固定電極の数を増や
すだけで対応できるため、構造の簡略化および部品点数
の削減を可能にして大幅なコストダウンを計ることがで
きる。
操作量を検出する場合であつても、固定電極の数を増や
すだけで対応できるため、構造の簡略化および部品点数
の削減を可能にして大幅なコストダウンを計ることがで
きる。
【００１８】また、両電極間の静電容量を周波数信号に
変換して出力するようにした場合には、電圧信号を出力
するものに比して、コネクタ接続不良、絶縁不良、ノイ
ズ等の影響を受け難いものとでき、このため、信頼性の
著しい向上を計ることができる。
変換して出力するようにした場合には、電圧信号を出力
するものに比して、コネクタ接続不良、絶縁不良、ノイ
ズ等の影響を受け難いものとでき、このため、信頼性の
著しい向上を計ることができる。
【００１９】またさらに、可動電極および固定電極を、
対向面がレバー支点を略中心とする球面に形成されたも
のとした場合には、電極間の対向距離を常に一定に維持
できるため、対向距離変化に基づく検出誤差を無くして
検出精度を著しく向上させることができる
対向面がレバー支点を略中心とする球面に形成されたも
のとした場合には、電極間の対向距離を常に一定に維持
できるため、対向距離変化に基づく検出誤差を無くして
検出精度を著しく向上させることができる
【図１】操作レバー装置の縦断面図である。
【図２】同上横断面図である。
【図３】信号出力回路を示す回路図である。
【図４】静電容量変化を示すグラフ図である。
【図５】出力周波数変化を示すグラフ図である。
【図６】第二実施例を示す操作レバー装置の縦断面図で
ある。
ある。
１ 操作レバー装置 ２ ケース ３ 操作レバー ４ レバー支持機構 ５ レバー操作検出機構 ６ 信号出力回路 １０ 可動電極 １１ 固定電極
Claims (3)
- 【請求項１】 操作レバーの操作量に応じた電気信号を
出力する操作レバー装置であつて、該操作レバー装置
は、操作レバーに連動する可動電極と、該可動電極に所
定間隔を存して対向する固定電極と、操作レバーの操作
量に応じて変化する両電極間の静電容量を電気信号に変
換して出力する信号出力回路とを備えていることを特徴
とする操作レバー装置。 - 【請求項２】 請求項１の信号出力回路は、両電極間の
静電容量を周波数信号に変換して出力することを特徴と
する操作レバー装置。 - 【請求項３】 請求項１の可動電極および固定電極は、
対向面がレバー支点を略中心とする球面に形成されてい
ることを特徴とする操作レバー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5172507A JPH0777402A (ja) | 1993-06-19 | 1993-06-19 | 操作レバー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5172507A JPH0777402A (ja) | 1993-06-19 | 1993-06-19 | 操作レバー装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0777402A true JPH0777402A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=15943251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5172507A Withdrawn JPH0777402A (ja) | 1993-06-19 | 1993-06-19 | 操作レバー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0777402A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007073030A (ja) * | 2005-08-12 | 2007-03-22 | Ricoh Co Ltd | 入力装置、制御装置、及び入力方法 |
| JP2007287117A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Jae Woo Yang | 単一ホールセンサーを利用した球形関節構造の非接触式電子ジョイステック｛ＣｏｎｔａｃｔｌｅｓｓＥｌｅｃｔｒｏｎＪｏｙｓｔｉｃｋｏｆＵｎｉｖｅｒｓａｌＪｏｉｎｔＳｔｒｕｃｔｕｒｅＵｓｉｎｇＳｉｎｇｌｅＨｏｌｅＳｅｎｓｏｒ｝ |
| EP2551644A3 (en) * | 2011-07-26 | 2017-04-12 | Alps Electric Co., Ltd. | Position detection device |
-
1993
- 1993-06-19 JP JP5172507A patent/JPH0777402A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007073030A (ja) * | 2005-08-12 | 2007-03-22 | Ricoh Co Ltd | 入力装置、制御装置、及び入力方法 |
| JP2007287117A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Jae Woo Yang | 単一ホールセンサーを利用した球形関節構造の非接触式電子ジョイステック｛ＣｏｎｔａｃｔｌｅｓｓＥｌｅｃｔｒｏｎＪｏｙｓｔｉｃｋｏｆＵｎｉｖｅｒｓａｌＪｏｉｎｔＳｔｒｕｃｔｕｒｅＵｓｉｎｇＳｉｎｇｌｅＨｏｌｅＳｅｎｓｏｒ｝ |
| EP2551644A3 (en) * | 2011-07-26 | 2017-04-12 | Alps Electric Co., Ltd. | Position detection device |
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