力覺賦予型操作裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及力覺賦予型操作裝置，在對起重機等工程機械進行操作時，這種裝置能夠通過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】
[0002]以往，專利文獻I記載的力覺賦予型操作裝置(以下也簡稱為“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c旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)部101、對旋轉(zhuǎn)部101進行旋轉(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c向固定部104延伸的磁極部102。該磁極部102用永久磁鐵來形成。固定部104具有:向著中心點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定子105、105、...、以及將導線分布卷繞在這多個定子105、105、…上形成的勵磁線圈106。
[0005]該操作裝置100通過控制向勵磁線圈106供應的勵磁電流，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c周圍的轉(zhuǎn)矩作為操作者在操作操作桿103時能夠感知的力覺來利用。
[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，短時間內(nèi)額定地在勵磁線圈106流過過電流而形成強磁場，因而可能會導致永久磁鐵102減磁。另外，過電流流入勵磁線圈106會引起發(fā)熱，或操作裝置100在高溫環(huán)境下使用，導致永久磁鐵102處于高溫下，有時會導致永久磁鐵102減磁或消磁。
[0007]專利文獻1:美國專利公告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，無須使用永久磁鐵即能對操作部件施加力覺。
[0009]本發(fā)明一個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)矩來產(chǎn)生力覺，具備:固定部;能夠相對于所述固定部旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)部；以及對所述旋轉(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磁線圈以及在被所述勵磁線圈勵磁時磁感應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置方向上與所述第一磁極部相對向的第二磁極部，所述勵磁線圈具有與所述第二磁極部相對向的對置部位，所述第一磁極部具有如下形狀:在與勵磁電流在所述勵磁線圈流動的方向垂直的斷面留出所述對置部位地包圍所述勵磁線圈，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向時，在所述第二磁極部與所述勵磁線圈以及所述第一磁極部之間形成所述對置方向上的間隔；在所述第二磁極部與所述第一磁極部相對向的狀態(tài)下，通過讓所述第二磁極部被所述勵磁線圈勵磁而與所述第一磁極部共同形成在所述斷面包圍所述勵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。
【附圖說明】
[0010][圖1]圖1是本發(fā)明一實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)磁極部相對向時磁感應線的分布。
[0013][圖4]圖4用于說明轉(zhuǎn)子部。
[0014][圖5]圖5是圖1的V-V位置剖視圖。
[0015][圖6A]圖6A用于說明轉(zhuǎn)子部與中立位置返回部的動作。
[0016][圖6B]圖6B用于說明轉(zhuǎn)子部與中立位置返回部的動作。
[0017][圖7]圖7是本發(fā)明另一實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用于說明另一實施方式的力覺賦予型操作裝置上限制轉(zhuǎn)子部的旋轉(zhuǎn)范圍的機構(gòu)。
[0020][圖9B]圖9B用于說明另一實施方式的力覺賦予型操作裝置上限制轉(zhuǎn)子部的旋轉(zhuǎn)范圍的機構(gòu)。
[0021 ][圖10]圖10是又一實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對應的圖。
[0028][圖17A]圖17A是用于說明定子側(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是用于說明分布卷繞在上述過去的力覺賦予型操作裝置的固定部的勵磁線圈的局部放大立體圖。
【具體實施方式】
[0032]以下結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明一實施方式。
[0033]力覺賦予型操作裝置(以下也簡稱為“操作裝置”)是用于工程機械等的操作的裝置。在進行操作桿等操作部件的操作時，操作裝置通過操作部件對操作者等執(zhí)行力覺提示。即，使操作者等感知到力覺信息。本實施方式的操作裝置用于起重機的卷揚操作等。
[0034]該操作裝置通過利用開關磁阻電動機(Switch Reluctance Motor)的驅(qū)動原理產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩來執(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)角檢測部14、負荷檢測部16、以及控制部18。在以下的說明中，將轉(zhuǎn)子部30的旋轉(zhuǎn)軸C簡稱為“旋轉(zhuǎn)軸C”，將轉(zhuǎn)子30的旋轉(zhuǎn)方向簡稱為“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]勵磁線圈21是將銅線等導線單純卷繞后形成的線圈。勵磁線圈21通過勵磁電流的流過(供應)來將定子22加以磁化。不過，勵磁線圈21也可以是將帶狀的導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和一對大直徑部24、24。這些軸部23與一對大直徑部24、24形成一體，并且用例如軟鋼等導磁率高的材料(軟磁性材料)來形成。
[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)突出的多個突出部26。而各突出部26則相當于相鄰的缺口 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。一對大直徑部24上對應的突出部26彼此在旋轉(zhuǎn)軸C方向上相對向(并排)。在本實施方式的各大直徑部24上，例如各設置八個突出部26。
[0039]在如此構(gòu)成的定子22上，勵磁線圈21以圍住軸部23的方式配置在一對大直徑部
24、24之間。該勵磁線圈21在徑向具有與轉(zhuǎn)子部30相對向的部位。在如上述那樣配置勵磁線圈21的狀態(tài)下，若向勵磁線圈21供應勵磁電流，由軟磁性材料形成的定子22就被磁化。這時，磁感應線就會集中在定子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相對向的一對突出部26、26且留出勵磁線圈21的所述對置部位、將該勵磁線圈21的三方圍住的區(qū)域。這個特定區(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和一對側(cè)面板32、32。該轉(zhuǎn)子部30被安裝成能夠相對于支架部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例如用軟鋼等導磁率高的材料(軟磁性材料)來形成。
[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。本實施方式的轉(zhuǎn)子主體33具有圓筒形狀。另外，本實施方式的轉(zhuǎn)子主體33在旋轉(zhuǎn)軸C方向的長度尺寸與定子部20在旋轉(zhuǎn)軸C方向的長度尺寸大致相同。
[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相對向時，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，轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部34在穿過旋轉(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共同圍住勵磁線圈21的四方。穿過旋轉(zhuǎn)軸C、定子側(cè)磁極部28以及轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部34的平面相當于這樣一個平面:該平面包含與勵磁電流流向勵磁線圈21的方向垂直的斷面。由此，在用勵磁線圈21使定子側(cè)磁極部28及轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部34被勵磁時，在所述平面上形成圍住勵磁線圈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)設置相同數(shù)量，并沿著圓周方向等間隔設置。通過將轉(zhuǎn)子側(cè)磁極部34這樣配置，在一個轉(zhuǎn)子側(cè)磁極面35與對應