Design of a new industrial proportional joystick manufactured with 3D printing

Joysticks are often used in construction lifting plants and industries for controlling the cranes and machines thus reducing the need of human intervention. The present work is based on the requirement of TER Tecno Elettrica Ravasi S.r.l., whose object is to design a new small industrial proportional 3D joystick based on customer needs. The principal activities done are the design of smallest joystick in TER using new method of control to achieve infinite life. First time, permanent magnets are used to control the position of the joystick handle and experience the systematic proportional movement of the handle. The Prototype is made using the new concept and tested from the customer experience. The static and fatigue assessments have been performed on the components handle, ball, base which is considered the most critical over the lifetime of joystick. Von Mises criteria are used for the static assessments and Sines used for the fatigue assessment. Moreover, the ball and handle are joined by interference fit coupling, so the appropriate tolerances have been selected. The analysis of all components have been performed with the help of Computer Aided Engineering (CAE), which is widely used for the stress analysis nowadays, allowing to reduce the fatigue testing cost.

I joystick sono spesso utilizzati negli impianti e nelle industrie di sollevamento delle costruzioni per il controllo di gru e macchine, riducendo così la necessità dell'intervento umano. Il presente lavoro si basa sul requisito di TER Tecno Elettrica Ravasi S.r.l., il cui scopo è progettare un nuovo piccolo joystick 3D proporzionale industriale basato sulle esigenze del cliente. Le principali attività svolte sono la progettazione del più piccolo joystick in TER utilizzando un nuovo metodo di controllo per raggiungere una vita infinita. La prima volta, i magneti permanenti vengono utilizzati per controllare la posizione dell'impugnatura del joystick e sperimentare il movimento proporzionale sistematico dell'impugnatura. Il prototipo è realizzato utilizzando il nuovo concetto e testato dall'esperienza del cliente. Le valutazioni statiche e di fatica sono state eseguite sull'impugnatura, sulla sfera e sulla base dei componenti, che è considerata la più critica per tutta la durata del joystick. I criteri Von Mises vengono utilizzati per le valutazioni statiche e Sines utilizzati per la valutazione della fatica. Inoltre, la sfera e la maniglia sono unite da un accoppiamento a interferenza, quindi sono state selezionate le tolleranze appropriate. L'analisi di tutti i componenti è stata eseguita con l'aiuto di Computer Aided Engineering (CAE), oggi ampiamente utilizzato per l'analisi delle sollecitazioni, che consente di ridurre i costi delle prove di fatica.