KR100480011B1 - 스트레인 게이지를 이용한 조이스틱 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조이스틱을 조작시 작동레버의 작동범위에 비례되어 탄성체의 변형이 이루어지고 그 변형에 따라 스트레인 게이지의 전기적 저항값이 변하는 변형률을 측정 및 검출하도록 형성된 스트레인 게이지를 이용한 조이스틱에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 작업자의 조작에 의해 전·후 2방향으로 작동되는 조작레버; 상기 조작레버의 하단에 형성된 상태에서 그 양측에 회전축이 형성되어 상기 조작레버의 조작에 따라 전·후 방향으로 회전되고, 상기 회전축의 일측에는 나사부가 형성된 가동구; 상기 가동레버의 양측에 기립 형성된 상태에서 결합공을 통해 회전축이 관통 결합되어 가동구를 지지하기 위한 고정판; 하부가 상기 고정판에 고정 결합된 상태에서 그 상부의 중앙에 형성된 나사공이 상기 회전축과 나사식 결합되어 조작레버의 조작에 의해 가동구가 회전시 내·외측으로 탄성 변형되는 탄성체; 상기 탄성체의 일면에 부설되어 상기 탄성체의 탄성 변형에 의해 전기적 저항이 변하는 것으로부터 변형률을 검출하는 스트레인 게이지; 및 상기 스트레인 게이지에 의해 측정된 값을 제어부로 출력하는 신호처리기; 를 포함하여 이루어진 것이 특징이다.

Description

스트레인 게이지를 이용한 조이스틱{Joystick for strain gage}

본 발명은 스트레인 게이지를 이용한 조이스틱에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 조이스틱을 조작시 작동레버의 작동범위에 비례되어 탄성체의 변형이 이루어지고 그 변형에 따라 스트레인 게이지의 전기적 저항값이 변하는 변형률을 측정 및 검출하도록 형성된 스트레인 게이지를 이용한 조이스틱에 관한 것이다.

일반적으로 조이스틱(joystick)은 막대(bar)모양의 레버(손잡이)를 원하는 방향으로 움직여 2차원 좌표값을 지정하는 장치로서, 이를 이용하여 게임기, 다관절 로봇 또는 굴삭기와 같은 중장비의 조정장치 등에 폭넓게 사용되고 있다.

이와 같은 조이스틱은 조작레버의 작동범위를 검출하기 위하여 슬라이드식 또는 회전식 가변저항을 이용하는 경우가 대부분이다. 그 일예로서 다관절로 이루어진 굴삭기와 같은 중장비에 사용되는 전기식 조이스틱에는 조작레버의 작동 정도에 따라 저항값이 변하는 가변저항이 장착됨으로서, 조작레버를 작동시 그 정도에 따라 배터리 등의 전원으로부터 공급되는 정전압이 가변저항의 저항값에 의해 소정크기로 분압된 후 각각의 제어대상으로 인가되어 중장비가 제어된다.

그러나 이와 같이 가변저항을 이용한 조이스틱은 저항체 위에 섭동자가 마찰되면서 움직이기 때문에 저항체와 섭동자의 마모현상이 발생될 뿐만 아니라, 그로부터 접촉 불량에 의한 오작동 등 여러 문제점이 발생된다.

한편, 상기와 같이 가변저항을 이용한 조이스틱의 문제점을 개선하기 위하여 광학식, 자기식, 정전용량식 등의 비접촉식 조이스틱이 제공되기도 하였으나, 이와 같은 비접촉식 조이스틱은 그 내부로 침투되는 이물질이나 분진 등에 의한 오염에 매우 취약하다는 문제점이 지적되고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 주된 목적으로는 조이스틱을 조작시 작동레버의 작동범위에 비례되어 탄성체의 변형이 이루어지고 그 변형에 따라 스트레인 게이지의 전기적 저항값이 변하는 변형률을 측정 및 검출하도록 형성된 스트레인 게이지를 이용한 조이스틱을 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 스트레인 게이지를 통해 오작동이나 잔 고장을 방지하여 조이스틱의 사용수명이 향상되도록 함과 아울러, 조작레버의 정확한 작동신호가 검출되도록 하여 장비의 정확한 조작이 가능하도록 형성된 스트레인 게이지를 이용한 조이스틱을 제공하려는 것이다.

나아가, 본 발명의 전술한 목적들 이외에 장비의 정확한 조작이 이루어짐에 따라 작업환경의 안전성이 보다 향상되도록 한 스트레인 게이지를 이용한 조이스틱을 제공하려는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은

작업자의 조작에 의해 전·후 2방향으로 작동되는 조작레버; 상기 조작레버의 하단에 형성된 상태에서 그 양측에 회전축이 형성되어 상기 조작레버의 조작에 따라 전·후 방향으로 회전되고, 상기 회전축의 일측에는 나사부가 형성된 가동구; 상기 가동레버의 양측에 기립 형성된 상태에서 결합공을 통해 회전축이 관통 결합되어 가동구를 지지하기 위한 고정판; 하부가 상기 고정판에 고정 결합된 상태에서 그 상부의 중앙에 형성된 나사공이 상기 회전축과 나사식 결합되어 조작레버의 조작에 의해 가동구가 회전시 내·외측으로 탄성 변형되는 탄성체; 상기 탄성체의 일면에 부설되어 상기 탄성체의 탄성 변형에 의해 전기적 저항이 변하는 것으로부터 변형률을 검출하는 스트레인 게이지; 및 상기 스트레인 게이지에 의해 측정된 값을 제어부로 출력하는 신호처리기; 를 포함하여 이루어진다.

즉, 가동구의 회전축과 탄성체의 나사공이 나사식 결합됨에 따라 조작레버를 작동시 회전축에 결합된 탄성체가 미소하게 변형되고, 그 변형값이 스트레인 게이지를 통해 검출됨으로서, 조작레버의 작동이 정확하게 검출된다.

이하, 본 발명에 따른 스트레인 게이지를 이용한 조이스틱을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 스트레인 게이지를 이용한 조이스틱을 보인 사시도이다.

이와 같은 스트레인 게이지를 이용한 조이스틱은 도 1에 도시한 바와 같이, 조작레버(11)의 하부에 가동구(12)가 형성된 상태에서 상기 가동구(12)의 중앙 양측에 회전축(13)이 돌출 형성된다.

이어, 상기 가동구(12)의 양측에는 결합공(15a)이 형성된 한 쌍의 고정판(15)이 기립 설치되는 바, 고정판(15)의 상부 양측에 형성된 결합공(15a)에 상기 가동구(12)의 회전축(13)이 결합된 상태에서 조작레버(11)의 작동에 따라 가동구(12)와 회전축(13)이 회전된다.

이때, 상기 조작레버(11)는 조이스틱(10)의 외부를 구성하는 하우징(도시하지 않음)의 외측으로 노출되게 설치된다.

또한, 상기 가동구(12)의 일측 회전축(13) 상에는 나사부(14)가 형성된다.

이어, 나사부(14)가 형성된 회전축(13)이 축 결합되는 고정판(15)의 하단에는 통공(15')이 형성되고, 상기 통공(15')에는 탄성체(16)의 하부가 통상의 고정수단(18)을 통해 고정판(15)에 고정된다.

이때, 고정판(15)의 일측에 고정 설치된 탄성체(16)의 상부에는 나사공(16')이 형성되어 상기 가동구(12)의 나사부(14)를 갖는 회전축(13)과 나사 결합된다.따라서 상기 조작레버(11)의 작동시 가동구(12)의 회전에 의해 탄성체(16)의 상부가 탄성 변형된다.

즉, 상기 탄성체(16)는 외력에 의해 탄성 변형되는 것으로서, 이와 같이 조작레버(11)의 조작에 따라 가동구(12)의 회전축(13)을 통해 탄성체(16)에 가해지는 힘은 조작레버(11)의 작동범위에 비례하게 되는 바, 상기 조작레버(11)에서의 큰 작동은 가동구(12)의 나사부(14)가 형성되는 회전축(13)을 통해 탄성체(16)에 전달되면서 상기 탄성체(16)를 미소하게 변형시킨다.

이어, 상기 탄성체(16)의 일면에는 탄성체(16)의 변형에 따른 전기적 저항의 변형률을 측정 및 검출하는 스트레인 게이지(17)가 설치되고, 상기 스트레인 게이지(17)의 일측에는 측정 및 검출된 저항값을 전기적인 신호로 변환하여 아날로그 신호 및 가동방향 신호 등의 출력값을 제어부(도시하지 않음)로 출력하는 신호처리기(19)가 설치된다.

이와 같은 구성의 본 발명에 따른 스트레인 게이지를 이용한 조이스틱(10)에 의하면 먼저, 작업자가 제어대상(굴삭기의 버켓이나 아암, 컴퓨터상의 커서 및 게임기 등의 대상물 등)을 작동시키기 위해 조작레버(11)를 밀면 상기 가동구(12)가 회전축(13)을 중심으로 고정판(15) 사이에서 회전된다.

이어, 상기 가동구(12)가 양측 고정판(15) 사이에서 회전시 탄성체(16)가 상기 가동구(12)의 회전축(13)과 나사식 결합된 상태에서 내측 또는 외측으로 일정범위 탄성 변형된다.

상기 작용으로 탄성체(16)가 일정범위 탄성 변형시 상기 탄성체(16)의 일면에 부설된 스트레인 게이지(17)에 의해 탄성체(16)의 변형에 따른 전기적 저항의 변형률을 검출하고, 검출된 변형률은 신호처리기(19)를 통해 제어부(도시하지 않음)로 출력하게 된다. 이처럼 탄성체(16)의 탄성변형에 따라 변화된 전기적 저항값을 출력 받은 제어부(도시하지 않음)는 변화된 저항값에 따라 제어대상물을 제어하게 된다.

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본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이와 같은 본 발명의 스트레인 게이지를 이용한 조이스틱에 의하면 조작레버를 조작시 조작레버의 작동범위가 탄성체의 변형에 의해 스트레인 게이지의 전기적 저항이 변하는 것으로부터 변형율을 측정 및 검출함으로서, 조이스틱 내부 구성 간의 상호 접촉에 의한 마모 및 오작동의 발생을 방지하는 매우 유용한 효과가 발휘된다.

또한, 본 발명은 마모 및 오작동을 방지함으로서 조이스틱의 사용수명이 향상되는 효과는 물론이고, 조작레버의 정확한 작동을 검출하여 보다 정확한 작업이 이루어지는 매우 유용한 효과가 발휘된다.

따라서 조작레버의 정확한 작동신호의 검출에 의해 정확한 작업이 이루어짐으로서 작업환경의 안전성이 보다 향상되는 매우 유용한 효과가 발휘된다.

도 1은 본 발명에 따른 스트레인 게이지를 이용한 조이스틱을 보인 사시도.

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* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 ; 조이스틱 11 ; 조작레버

12 ; 가동구 13 ; 회전축

14 ; 나사부 15 ; 고정판15a; 결합공 15'; 통공

16 ; 탄성체 17 ; 스트레인 게이지

18 ; 고정수단 19 ; 신호처리기

Claims (2)

1. 작업자의 조작에 의해 전·후 2방향으로 작동되는 조작레버(11);

   상기 조작레버(11)의 하단에 형성된 상태에서 그 양측에 회전축(13)이 형성되어 상기 조작레버(11)의 조작에 따라 전·후 방향으로 회전되고, 상기 회전축(13)의 일측에는 나사부(14)가 형성된 가동구(12);

   상기 가동레버(12)의 양측에 기립 형성된 상태에서 결합공(15a)을 통해 회전축(13)이 관통 결합되어 가동구(12)를 지지하기 위한 고정판(15);

   하부가 상기 고정판에 고정 결합된 상태에서 그 상부의 중앙에 형성된 나사공(16')이 상기 회전축(13)과 나사식 결합되어 조작레버(11)의 조작에 의해 가동구(12)가 회전시 내·외측으로 탄성 변형되는 탄성체(16);

   상기 탄성체(16)의 일면에 부설되어 상기 탄성체(16)의 탄성 변형에 의해 전기적 저항이 변하는 것으로부터 변형률을 검출하는 스트레인 게이지(17); 및

   상기 스트레인 게이지(17)에 의해 측정된 값을 제어부로 출력하는 신호처리기(19); 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지를 이용한 조이스틱.
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