專利名稱：力回饋裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種力回饋裝置，尤其是涉及游戲或車輛等使用搖桿，用以操作多軸控制的輸入界面。
背景技術：
力回饋裝置(Force Feedback Device)主要利用搖桿操作多軸的位移,需要精確的移動控制及滑順的操作手感，才能正確控制物件到達定位。如圖1所示，為美國公告的US4733214專利案，揭露先前技術的力回饋裝置10，在底座11上形成槽穴12，槽穴12周邊設置感測器13，并置入一圓球14，圓球14的外徑與槽穴12的外形相配合。再覆上頂蓋15在圓球14上，頂蓋15具有頂罩16，頂罩16中心設操作孔17，頂罩16內側外形配合圓球14的外徑。通過組合螺栓18將頂蓋15鎖固在底座11上，使底座11的槽穴12與頂蓋15的頂罩16，由上下支撐圓球14轉動。搖桿19穿過頂蓋15的操作孔17連接在圓球14，經由搖桿19帶動圓球14轉動，利用感測器13偵測圓球14的位移，并傳送搖桿19的操作位移，以控制物件移動。然而，先前技術的力回饋裝置10的槽穴12與頂罩16，需球形包覆支撐圓球14轉動。由于真圓度的制造困難及公差，組裝完成后，圓球14與槽穴12、頂16的間隙可能太大或過于緊密。間隙太大使圓球14無法精確定位，降低搖桿19移動精密度，而間隙過于緊密則使圓球14不易滑動，影響搖桿19的操作手感。尤其對多軸控制的力回饋裝置，因需多層軸堆疊，前述問題更加嚴重。因此，力回饋裝置在組裝結構上，仍有問題亟待解決。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種力回饋裝置，通過在組合螺栓與頂蓋間預留一吸收間隙，并在組合螺栓套上彈簧，利用彈簧吸收組裝后誤差，以提升控制精度及操作的順暢。為了達到前述發(fā)明的目的，本發(fā)明力回饋裝置，在底座凹設一槽穴，并在槽穴的周邊分設數個螺孔。軸桿單元包含至少一軸桿件，軸桿件一端具有力回饋連接端，中段設弧形桿，弧形桿的中央沿軸桿件長軸方向挖設位移槽孔，并可轉動跨設在槽穴上。力回饋單元，相對軸桿件數設置力回饋機構，力回饋機構具有步進馬達，經由一齒輪組，連接至軸桿件的力回饋連接端，提供軸桿件位移的偵測及力回饋驅動的動力來源。頂蓋凸出的頂罩設操作孔，四周設有數個頂壓槽孔。搖桿由頂蓋的操作孔，穿入軸桿件的位移槽孔，可多方向性移動連結在槽穴。多個組合螺栓配合頂壓槽孔的數目設置組合螺栓，組合螺栓依序形成栓頭、栓身及螺紋部，并套設一彈簧，穿過頂壓槽孔，將螺紋部鎖入底座的螺孔，栓頭壓住彈簧停留頂壓槽孔中，通過栓身高于頂壓槽孔預定高度，使栓頭與頂蓋間預留一吸收間隙。


圖1為現有 技術力回饋裝置的示意圖；圖2為本發(fā)明第一實施例力回饋裝置的立體圖3為本發(fā)明第一實施例力回饋裝置的零件分解圖；圖4為本發(fā)明第一實施例力回饋裝置的示意側剖視圖；圖5為本發(fā)明第一實施例組合螺栓結合頂壓槽孔的局部側剖視圖；圖6為本發(fā)明第二實施例力回饋裝置的示意側剖視圖。主要元件符號說明20第一實施例力回饋裝置21底座211槽穴212螺孔22圓球221結合孔23軸桿單元23aX 軸桿件23bY 軸桿件 231a,231b 力回饋連接端232a、232b 弧形桿233a>233b 位移槽孔24力回饋單元24aX軸力回饋機構24bY軸力回饋機構241步進馬達242齒輪組25頂蓋251頂罩252操作孔253頂壓槽孔26組合螺栓261彈簧27搖桿28封套30第二實施例力回饋裝置31連結裝置
具體實施例方式有關本發(fā)明為達成上述目的，所采用的技術手段及其功效，茲舉較佳實施例，并配合附圖加以說明如下。請參閱圖2及圖3，圖2為本發(fā)明第一實施例力回饋裝置20的立體圖，圖3為本發(fā)明第一實施例力回饋裝置20的零件分解圖。本發(fā)明力回饋裝置20主要包含底座21、圓球22、軸桿單元23、力回饋單元24、頂蓋25、組合螺栓26及搖桿27。其中，底座21上凹設一槽穴211，并在槽穴211的周邊分設數個螺孔212。圓球22設在槽穴211中轉動，圓球22上設一結合孔221。軸桿單元23包含至少一軸桿件，依據力回饋裝置20的控制軸數而定，本發(fā)明以X及Y軸兩控制軸為實施例，因此軸桿單元23包含X軸桿件23a及Y軸桿件23b。各軸桿件一端具有力回饋連接端231a、231b，中段具有弧形桿232a、232b，弧形桿232a、232b中央沿各軸桿件長軸方向挖設位移槽孔233a、233b，并依各控制軸方向將各軸桿件可轉動跨設在底座21的槽穴211上，且弧形桿232a、232b上下層堆疊在圓球22上。本發(fā)明以Y軸桿件23b為下層，X軸桿件23a為上層為例，使位于下層Y軸桿件23b的弧形桿232b配合圓球22的外徑覆蓋圓球22，而上層X軸桿件23a的弧形桿232a的外徑配合下層Y軸桿件23b的弧形桿232b，覆蓋下層的弧形桿232b。力回饋單元24相對軸桿單元23的軸桿件數設置力回饋機構，本發(fā)明以X及Y軸兩控制軸為實施例，因此力回饋單元24包含X軸力回饋機構24a及Y軸力回饋機構24b。每一力回饋機構，具有步進馬達241，經由齒輪組242，分別連接至各X軸桿件23a的力回饋連接端231a及Y軸桿件23b的力回饋連接端231a，提供各軸桿件位移的偵測及力回饋驅動的動力來源。頂蓋25具有頂罩251，頂罩251中心設操作孔252，四周設有數個頂壓槽孔253，頂罩251內側配合覆蓋上層X軸桿件23a的弧形桿232a的外徑。配合頂壓槽孔253的數目利用多個組合螺栓26，每一組合螺栓26套設一彈簧261，穿過頂壓槽孔253，鎖入底座21的螺孔212，將頂蓋25鎖固在底座21上。此外，搖桿27由頂蓋25的操作孔252，穿入各軸桿件的位移槽孔233，連接在圓球22的結合孔221。另外，頂蓋25的操作孔252可選擇利用一封套28，穿套搖桿27蓋住操作孔252，防止異物進入頂蓋25的操作孔252，以避免影響搖桿27的操作。如圖4及圖5所示，圖4為本發(fā)明第一實施例力回饋裝置20的示意側剖視圖，圖5為本發(fā)明第一實施例組合螺栓26結合頂壓槽孔253的局部側剖視圖。本發(fā)明第一實施例力回饋裝置20利用組合螺栓26將頂蓋25鎖固在底座21時，頂蓋25的頂罩251依序壓擠X軸桿件的弧形桿232a、Y軸桿件的弧形桿232b及圓球22陷入槽穴211中而形成堆疊狀態(tài)。搖桿27固定在圓球22的結合孔221，而圓球22陷入槽穴211中滑動，使搖桿27可多方向移動以推動各軸桿件的位移槽孔233a、233b，利用各軸桿件的弧形桿232a、232b間弧球面的滑動，帶動各軸桿件的位移。為了防止組裝完成后，頂罩251、各弧形桿232a、232b、圓球22與槽穴211堆疊的間隙太大或過于緊密，本發(fā)明第一實施例力回饋裝置20將頂蓋25的頂壓槽孔253，形成包含第一階梯部254與第二階梯部255至少兩段階梯狀的槽孔，第一階梯部254的外徑較第二階梯部255大，且可容置彈簧261。再將組合螺栓26依序形成栓頭262、栓身263及螺紋部264三段階梯狀外徑，組合螺栓26的外徑由大至小排列為栓頭262、栓身263、螺紋部264。栓頭262的外徑較彈簧261的外徑大，但栓身263可穿入彈簧261與第二階梯部255，栓身263的高度高于頂壓槽孔253 —預定高度。因此組合螺栓26套設彈簧261，穿過頂壓槽孔253，將螺紋部264鎖入底座21的螺孔212時，栓頭262壓住彈簧261，使彈簧261停留在兩段階梯狀頂壓槽孔253中的第一階梯部254，并擠壓第二階梯部255頂住頂蓋25，而通過栓身263高于頂壓槽孔253預定高度，使栓頭262與頂蓋25間預留一吸收間隙G。
由于栓頭262與頂蓋25間預留的吸收間隙G，可吸收頂罩251、各弧形桿232a、232b、圓球22與槽穴211堆疊的間隙，間隙太大時，頂蓋25受彈簧261擠壓，即可減少堆疊的間隙，提高搖桿27位移的精確度。反之，堆疊過緊時，頂蓋25擠壓彈簧261可在吸收間隙G移動，而預留調整堆疊過緊的空間，讓搖桿27的操作手感更加順暢。同時，本發(fā)明力回饋裝置通過預留的吸收間隙G，也可容許較大的制造公差，不僅降低制造成本，且可降低降低堆疊真圓度的困難性。另外請參考圖6，為本發(fā)明第二實施例力回饋裝置30的示意側剖視圖。本發(fā)明第二實施例力回饋裝置30基本架構與前述第一實施例力回饋裝置相同，為簡化說明，相同構件采用同一件號標示。兩實施例的差異主要在于，第二實施例力回饋裝置30簡化第一實施例力回饋裝置的圓球，使搖桿27可多方向性移動的連結在槽穴211，該可多方向性移動的連結為一連結裝置31，以減少頂罩251與各弧形桿232a、232b間多層堆疊的滑動阻力。該連結裝置31本實施例以萬向軸表示，但不拘限于萬向軸，例如前述第一實施例不填滿槽穴211的小直徑圓球軸等也可達到本發(fā)明可多方向性移動連結的目的。以上所述者，僅為用以方便說明本發(fā)明的較佳實施例，本發(fā)明的范圍不限于該等較佳實施例，凡依本發(fā)明所做的任何變更，于不脫離本發(fā)明的精神下，皆屬本發(fā)明申請專利的范圍。
權利要求
1.一種力回饋裝置，包含: 底座，凹設一槽穴，并在槽穴的周邊分設數個螺孔； 軸桿單元，包含至少一軸桿件，該軸桿件一端具有力回饋連接端，中段設弧形桿，弧形桿的中央沿軸桿件長軸方向挖設位移槽孔，并可轉動跨設在槽穴上； 力回饋單元，力回饋機構具有步進馬達，經由一齒輪組，連接至軸桿件的力回饋連接端，提供軸桿件位移的偵測及力回饋驅動的動力來源； 頂蓋，具有頂罩，頂罩設操作孔，四周設有數個頂壓槽孔； 搖桿，由頂蓋的操作孔，穿入軸桿件的位移槽孔，可多方向性移動連結在槽穴；以及 多個組合螺栓，配合頂壓槽孔的數目設置組合螺栓，組合螺栓依序形成栓頭、栓身及螺紋部，并套設一彈簧； 其中，該組合螺栓套設彈簧，穿過頂壓槽孔，將螺紋部鎖入底座的螺孔，栓頭壓住彈簧停留頂壓槽孔中，通過栓身高于頂壓槽孔預定高度，使栓頭與頂蓋間預留一吸收間隙，以吸收頂罩與軸桿件的間隙。
2.如權利要求1所述的力回饋裝置，其中該軸桿單元包含X軸桿件與Y軸桿件兩控制軸數，各軸桿件的弧形桿依各控制軸方向上下層堆疊。
3.如權利要求1所述的力回饋裝置，其中該頂壓槽孔形成包含第一階梯部與第二階梯部至少兩段階梯狀的槽孔，第一階梯部的外徑較第二階梯部大，以容置彈簧。
4.如權利要求3所述的力回饋裝置，其中該組合螺栓由大至小依序形成栓頭、栓身及螺紋部三段階梯狀外徑。
5.如權利要求4所述的力回饋裝置，其中該栓頭的外徑較彈簧的外徑大，而栓身可穿入彈簧與第二階梯部。
6.如權利要求5所述的力回饋裝置，其中該栓頭壓住彈簧，使彈簧停留在頂壓槽孔的第一階梯部，并擠壓第二階梯部以頂住頂蓋。
7.如權利要求1所述的力回饋裝置，其中該槽穴置入一圓球轉動，圓球設一結合孔與搖桿連結，頂蓋的頂罩覆蓋弧形桿、圓球與槽穴形成堆疊。
8.如權利要求1所述的力回饋裝置，其中該堆疊的間隙太大時，頂蓋受彈簧擠壓以減少堆疊的間隙，堆疊過緊時，頂蓋擠壓彈簧在吸收間隙移動。
9.如權利要求1所述的力回饋裝置，其中該搖桿以一萬向軸連結在槽穴。
全文摘要
本發(fā)明公開一種力回饋裝置，其利用多個組合螺栓套設彈簧，穿過頂蓋四周的頂壓槽孔，將頂蓋鎖入底座。彈簧停留在階梯狀的頂壓槽孔中，擠壓在組合螺栓的栓頭與頂蓋間，并通過組合螺栓的栓身高于頂壓槽孔預定高度，在栓頭與頂蓋間預留一吸收間隙，使搖桿操作順暢。
文檔編號G05G9/047GK103186163SQ20111044348
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權日2011年12月27日
發(fā)明者張友銘, 吳仁琛 申請人:廣明光電股份有限公司