力覺賦予型操作裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及力覺賦予型操作裝置，在對(duì)起重機(jī)等工程機(jī)械進(jìn)行操作時(shí)，這種裝置能夠通過(guò)操作部件給予操作該操作部件的操作者等力覺提示。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，專利文獻(xiàn)I記載的力覺賦予型操作裝置(以下也簡(jiǎn)稱為“操作裝置”)已為公眾所知。
[0003]如圖18及圖19所示，操作裝置100具備:受到支承而能夠圍繞中心點(diǎn)c旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)部101、對(duì)旋轉(zhuǎn)部101進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作的操作桿103、以及以旋轉(zhuǎn)部101能夠旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)來(lái)圍住該旋轉(zhuǎn)部101周圍的固定部104。
[0004]旋轉(zhuǎn)部101具有從中心點(diǎn)c向固定部104延伸的磁極部102。該磁極部102用永久磁鐵來(lái)形成。固定部104具有:向著中心點(diǎn)c延伸且沿著旋轉(zhuǎn)部101的旋轉(zhuǎn)方向空開間隔排列的多個(gè)定子105、105、...、以及將導(dǎo)線分布卷繞在這多個(gè)定子105、105、…上形成的勵(lì)磁線圈106。
[0005]該操作裝置100通過(guò)控制向勵(lì)磁線圈106供應(yīng)的勵(lì)磁電流，使各定子105構(gòu)成固定部104—側(cè)的磁極。結(jié)果是，磁吸引力作用于旋轉(zhuǎn)部101的磁極(永久磁鐵)102。因該磁吸引力而在旋轉(zhuǎn)部101產(chǎn)生的中心點(diǎn)c周圍的轉(zhuǎn)矩作為操作者在操作操作桿103時(shí)能夠感知的力覺來(lái)利用。
[0006]然而，上述操作裝置100為了獲得較大的力覺(轉(zhuǎn)矩)，要采用釹磁鐵等高價(jià)磁鐵作為永久磁鐵102。因此成本非常高。而且上述操作裝置100中，短時(shí)間內(nèi)額定地在勵(lì)磁線圈106流過(guò)過(guò)電流而形成強(qiáng)磁場(chǎng)，因而可能會(huì)導(dǎo)致永久磁鐵102減磁。另外，過(guò)電流流入勵(lì)磁線圈106會(huì)引起發(fā)熱，或操作裝置100在高溫環(huán)境下使用，導(dǎo)致永久磁鐵102處于高溫下，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致永久磁鐵102減磁或消磁。
[0007]專利文獻(xiàn)1:美國(guó)專利公告US6664666

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種力覺賦予型操作裝置，無(wú)須使用永久磁鐵即能對(duì)操作部件施加力覺。
[0009]本發(fā)明一個(gè)方案的力覺賦予型操作裝置利用由磁力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生力覺，利用由磁力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩來(lái)產(chǎn)生力覺，具備:固定部;能夠相對(duì)于所述固定部旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)部；以及對(duì)所述旋轉(zhuǎn)部執(zhí)行旋轉(zhuǎn)操作的操作部件，其中，所述固定部與所述旋轉(zhuǎn)部中的其中一方具有勵(lì)磁線圈以及在被所述勵(lì)磁線圈勵(lì)磁時(shí)磁感應(yīng)線所集中的第一磁極部，所述固定部與所述旋轉(zhuǎn)部中的另一方具有能夠在特定的對(duì)置方向上與所述第一磁極部相對(duì)向的第二磁極部，所述勵(lì)磁線圈具有與所述第二磁極部相對(duì)向的對(duì)置部位，所述第一磁極部具有如下形狀:在與勵(lì)磁電流在所述勵(lì)磁線圈流動(dòng)的方向垂直的斷面留出所述對(duì)置部位地包圍所述勵(lì)磁線圈，所述第二磁極部具有如下形狀:在所述第二磁極部與所述第一磁極部相對(duì)向時(shí)，在所述第二磁極部與所述勵(lì)磁線圈以及所述第一磁極部之間形成所述對(duì)置方向上的間隔；在所述第二磁極部與所述第一磁極部相對(duì)向的狀態(tài)下，通過(guò)讓所述第二磁極部被所述勵(lì)磁線圈勵(lì)磁而與所述第一磁極部共同形成在所述斷面包圍所述勵(lì)磁線圈的周圍的磁路，所述第二磁極部被配置為隨著所述旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)而離開所述第一磁極部。
【附圖說(shuō)明】
[0010][圖1]圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式的力覺賦予型操作裝置的立體圖。
[0011][圖2]圖2是所述實(shí)施方式的力覺賦予型操作裝置的分解立體圖。
[0012][圖3]圖3表示定子側(cè)磁極部與轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部相對(duì)向時(shí)磁感應(yīng)線的分布。
[0013][圖4]圖4用于說(shuō)明轉(zhuǎn)子部。
[0014][圖5]圖5是圖1的V-V位置剖視圖。
[0015][圖6A]圖6A用于說(shuō)明轉(zhuǎn)子部與中立位置返回部的動(dòng)作。
[0016][圖6B]圖6B用于說(shuō)明轉(zhuǎn)子部與中立位置返回部的動(dòng)作。
[0017][圖7]圖7是本發(fā)明另一實(shí)施方式的力覺賦予型操作裝置的立體圖。
[0018][圖8]圖8是本發(fā)明另一實(shí)施方式的力覺賦予型操作裝置的分解立體圖。
[0019][圖9A]圖9A用于說(shuō)明另一實(shí)施方式的力覺賦予型操作裝置上限制轉(zhuǎn)子部的旋轉(zhuǎn)范圍的機(jī)構(gòu)。
[0020][圖9B]圖9B用于說(shuō)明另一實(shí)施方式的力覺賦予型操作裝置上限制轉(zhuǎn)子部的旋轉(zhuǎn)范圍的機(jī)構(gòu)。
[0021 ][圖10]圖10是又一實(shí)施方式的力覺賦予型操作裝置的立體圖。
[0022][圖11]圖11是圖10的X1-XI位置斷面的模式圖。
[0023][圖12]圖12是作為變形例的力覺賦予型操作裝置的立體圖。
[0024][圖13]圖13是圖12的XI1-XII位置剖視圖。
[0025][圖14]圖14是作為變形例的力覺賦予型操作裝置的定子部與轉(zhuǎn)子部的分解立體圖。
[0026][圖15]圖15是圖13中XV部分的放大圖。
[0027][圖16]圖16是作為又一變形例的力覺賦予型操作裝置的與圖14對(duì)應(yīng)的圖。
[0028][圖17A]圖17A是用于說(shuō)明定子側(cè)磁極部與轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部之間的另一配置例的模式圖。
[0029][圖17B]圖17B是用于說(shuō)明定子側(cè)磁極部與轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部之間的另一配置例的模式圖。
[0030][圖18]圖18是過(guò)去的力覺賦予型操作裝置的縱向剖視圖。
[0031][圖19]圖19是用于說(shuō)明分布卷繞在上述過(guò)去的力覺賦予型操作裝置的固定部的勵(lì)磁線圈的局部放大立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下結(jié)合【附圖說(shuō)明】本發(fā)明一實(shí)施方式。
[0033]力覺賦予型操作裝置(以下也簡(jiǎn)稱為“操作裝置”)是用于工程機(jī)械等的操作的裝置。在進(jìn)行操作桿等操作部件的操作時(shí)，操作裝置通過(guò)操作部件對(duì)操作者等執(zhí)行力覺提示。即，使操作者等感知到力覺信息。本實(shí)施方式的操作裝置用于起重機(jī)的卷?yè)P(yáng)操作等。
[0034]該操作裝置通過(guò)利用開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(Switch Reluctance Motor)的驅(qū)動(dòng)原理產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩來(lái)執(zhí)行力覺提示。如圖1所示，操作裝置10具備:定子部(固定部)20、能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸C旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子部(旋轉(zhuǎn)部)30、操作桿(操作部件)12、支架部40、旋轉(zhuǎn)角檢測(cè)部14、負(fù)荷檢測(cè)部16、以及控制部18。在以下的說(shuō)明中，將轉(zhuǎn)子部30的旋轉(zhuǎn)軸C簡(jiǎn)稱為“旋轉(zhuǎn)軸C”，將轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)方向簡(jiǎn)稱為“旋轉(zhuǎn)方向”或“圓周方向”。另外，將如圖1那樣以操作桿12向垂直上方延伸的狀態(tài)配置時(shí)的轉(zhuǎn)子部30以及操作桿12和能夠與它們一同旋轉(zhuǎn)的各構(gòu)成部件的位置作為中立位置。
[0035]定子部20具有勵(lì)磁線圈21和定子(固定部主體)22。定子部20固定在支架部40上。
[0036]勵(lì)磁線圈21是將銅線等導(dǎo)線單純卷繞后形成的線圈。勵(lì)磁線圈21通過(guò)勵(lì)磁電流的流過(guò)(供應(yīng))來(lái)將定子22加以磁化。不過(guò)，勵(lì)磁線圈21也可以是將帶狀的導(dǎo)線卷繞在扁平件上形成的所謂扁形線圈等。
[0037]定子22具有軸部23和一對(duì)大直徑部24、24。這些軸部23與一對(duì)大直徑部24、24形成一體，并且用例如軟鋼等導(dǎo)磁率高的材料(軟磁性材料)來(lái)形成。
[0038]軸部23具有以旋轉(zhuǎn)軸C為中心軸的圓柱形狀。該軸部23的外徑與勵(lì)磁線圈21的內(nèi)徑相同。大直徑部24是從軸部23的在旋轉(zhuǎn)軸C方向上的兩端部向徑向外側(cè)擴(kuò)展的部位。而旋轉(zhuǎn)軸C方向就是旋轉(zhuǎn)軸C的延伸方向。另外，徑向就是軸部23的徑向或轉(zhuǎn)子部30的徑向。在各大直徑部24上分別形成沿圓周方向等間隔排列的多個(gè)缺口 25。換言之，在各大直徑部24上沿圓周方向等間隔地排列著向徑向外側(cè)突出的多個(gè)突出部26。而各突出部26則相當(dāng)于相鄰的缺口 25、25之間的部位。從旋轉(zhuǎn)軸C方向看，各突出部26的前端面27位于以旋轉(zhuǎn)軸C為中心的共同的圓上。各大直徑部24上突出部26的數(shù)量相同。一對(duì)大直徑部24上對(duì)應(yīng)的突出部26彼此在旋轉(zhuǎn)軸C方向上相對(duì)向(并排)。在本實(shí)施方式的各大直徑部24上，例如各設(shè)置八個(gè)突出部26。
[0039]在如此構(gòu)成的定子22上，勵(lì)磁線圈21以圍住軸部23的方式配置在一對(duì)大直徑部
24、24之間。該勵(lì)磁線圈21在徑向具有與轉(zhuǎn)子部30相對(duì)向的部位。在如上述那樣配置勵(lì)磁線圈21的狀態(tài)下，若向勵(lì)磁線圈21供應(yīng)勵(lì)磁電流，由軟磁性材料形成的定子22就被磁化。這時(shí)，磁感應(yīng)線就會(huì)集中在定子22的特定區(qū)域。如圖3所示，該定子22的特定區(qū)域是包含隔著軸部23相對(duì)向的一對(duì)突出部26、26且留出勵(lì)磁線圈21的所述對(duì)置部位、將該勵(lì)磁線圈21的三方圍住的區(qū)域。這個(gè)特定區(qū)域構(gòu)成作為定子22的磁極部的定子側(cè)磁極部28。而且，各突出部26的前端面構(gòu)成定子側(cè)磁極部28的磁極面、亦即定子側(cè)磁極面。
[0040]轉(zhuǎn)子部30具有轉(zhuǎn)子31和一對(duì)側(cè)面板32、32。該轉(zhuǎn)子部30被安裝成能夠相對(duì)于支架部40而圍繞旋轉(zhuǎn)軸C旋轉(zhuǎn)。即，轉(zhuǎn)子部30能夠相對(duì)于固定在支架部40上的定子部20而旋轉(zhuǎn)。
[0041]如圖4及圖5所示，轉(zhuǎn)子31具有轉(zhuǎn)子主體33和多個(gè)轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部(第二磁極部)34、34、...。轉(zhuǎn)子31例如用軟鋼等導(dǎo)磁率高的材料(軟磁性材料)來(lái)形成。
[0042]轉(zhuǎn)子主體33以在軸部23的徑向與定子部20空開間隔的狀態(tài)沿圓周方向從外側(cè)圍住該定子部20。本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子主體33具有圓筒形狀。另外，本實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子主體33在旋轉(zhuǎn)軸C方向的長(zhǎng)度尺寸與定子部20在旋轉(zhuǎn)軸C方向的長(zhǎng)度尺寸大致相同。
[0043]各轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部34具有從轉(zhuǎn)子主體部33向著定子22(旋轉(zhuǎn)軸C)突出、同時(shí)沿著旋轉(zhuǎn)軸C方向延伸的突條形狀。各轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部34在其前端(旋轉(zhuǎn)軸C 一側(cè)的端部)具有轉(zhuǎn)子側(cè)磁極面35，在與定子側(cè)磁極部28相對(duì)向時(shí)，該轉(zhuǎn)子側(cè)磁極面35與定子側(cè)磁極面27之間空開一定間隔而與該定子側(cè)磁極面27平行。從而，當(dāng)轉(zhuǎn)子31旋轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)子側(cè)磁極面35處于定子側(cè)磁極面27的正面位置時(shí)，轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部34在穿過(guò)旋轉(zhuǎn)軸C、定子側(cè)磁極部28、以及轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部34的平面上與定子側(cè)磁極部28及勵(lì)磁線圈21在徑向上空開間隔，且在此狀態(tài)下與定子側(cè)磁極部28共同圍住勵(lì)磁線圈21的四方。穿過(guò)旋轉(zhuǎn)軸C、定子側(cè)磁極部28以及轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部34的平面相當(dāng)于這樣一個(gè)平面:該平面包含與勵(lì)磁電流流向勵(lì)磁線圈21的方向垂直的斷面。由此，在用勵(lì)磁線圈21使定子側(cè)磁極部28及轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部34被勵(lì)磁時(shí)，在所述平面上形成圍住勵(lì)磁線圈21的磁路。
[0044]如此構(gòu)成的轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部34與定子側(cè)磁極部28(定子部20的突出部26)設(shè)置相同數(shù)量，并沿著圓周方向等間隔設(shè)置。通過(guò)將轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部34這樣配置，在一個(gè)轉(zhuǎn)子側(cè)磁極面35與對(duì)應(yīng)