CN109564713A - 自动售货机用接口以及按压传感器 - Google Patents

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Abstract

自动售货机用接口具备表面面板、商品选择用面板、以及压电元件。表面面板通过被使用者按压而向法线方向挠曲。商品选择用面板与上述表面面板对置配置。检测元件粘贴于上述商品选择用面板，并检测上述表面面板的挠曲。

Description

自动售货机用接口以及按压传感器
技术领域
本发明涉及自动售货机用接口以及该自动售货机用接口所使用的按压传感器。
背景技术
自动售货机对每个商品样品具备选择按钮，以便能够由使用者选择陈列的多个商品。例如，在专利文献1中记载了选择按钮的配置。
专利文献1：日本特开平6－162332号公报
在专利文献1的结构中，在表面面板设置有多个贯通孔。在多个贯通孔分别配置有选择按钮。但是，近年来，期待一种具备没有贯通孔的表面面板的自动售货机。
发明内容
因此，本发明提供即使在表面面板没有贯通孔以及选择按钮，也能够检测使用者的商品选择操作的自动售货机用接口、以及该自动售货机用接口所使用的按压传感器。
自动售货机用接口具备表面面板、商品选择用面板、以及压电元件。表面面板通过被使用者按压而向法线方向挠曲。商品选择用面板与上述表面面板对置配置。检测元件粘贴于上述商品选择用面板，并检测上述表面面板的挠曲。
如上所述，自动售货机用接口中，商品选择用面板与表面面板对置配置。“对置配置”是指商品选择用面板的主面相对于表面面板的主面平行地配置并且未固定于表面面板的状态。商品选择用面板由于未固定于表面面板，所以在表面面板挠曲时，被按压的位置附近较大地挠曲，其它的位置则不会较大地挠曲。因此，自动售货机用接口通过压电元件，能够适当地检测使用者对各商品的选择操作。
根据该发明，能够不在表面面板设置贯通孔以及选择按钮而检测使用者对各商品的选择操作。
附图说明
图1是自动售货机的外观图。
图2是自动售货机的局部透视立体图。
图3是表示压电元件的结构的剖视图。
图4的(A)是表示本实施方式中的表面面板与商品选择用面板的挠曲的图，图4的(B)是表示固定了表面面板和商品选择用面板的情况下的挠曲的图。
图5是按压传感器的框图。
图6的(A)是变形例1所涉及的自动售货机的局部透视立体图，图6的(B)是X－Y俯视图。
图7的(A)是变形例2所涉及的自动售货机的局部透视立体图，图7的(B)是X－Y俯视图。
图8的(A)是变形例3所涉及的自动售货机的局部透视立体图，图8的(B)是X－Y俯视图。
图9的(A)是变形例4所涉及的自动售货机的局部透视立体图，图9的(B)是X－Y俯视图。
图10的(A)是变形例5所涉及的自动售货机的局部透视立体图，图10的(B)是X－Y俯视图。
图11的(A)以及图11的(B)是变形例6所涉及的自动售货机的局部透视立体图。
图12是自动售货机的局部透视立体图。
具体实施方式
图1是自动售货机1的外观图。图2是自动售货机1的局部透视立体图。
自动售货机1具备长方体形状的壳体50、表面面板10、找零排出部30、商品排出部40、纸币投入口15、以及硬币投入口17。
表面面板10设置在壳体50的正面中上侧(Z方向侧)的开口部。在壳体50中配置有表面面板10的开口部设置有用于配置多个商品样品55和多个商品选择用面板20的空间。
表面面板10从正面观察到的形状为长方形，至少在四个角固定于壳体50。表面面板10在使用者按压了表面时，向法线方向挠曲。另外，表面面板10具有透明性，所以使用者能够从正面观察多个商品样品55。
如图2所示，商品样品55被放置并固定于水平板201。水平板201的主面配置在XY平面上，并且在正面侧(Y方向侧)的端部与商品选择用面板20连接。水平板201固定于壳体50。
商品选择用面板20与水平板201正交地配置，主面配置在XZ平面上。商品选择用面板20在背面侧(－Y方向侧)的主面粘贴有多个压电元件100。但是，压电元件100也可以粘贴在商品选择用面板20的正面侧(Y方向侧)。另外，如图12所示，压电元件100也可以被折弯地粘贴，以便跨在商品选择用面板20和水平板201上。而且，商品选择用面板20并不需要一定与水平板201正交，只要有与表面面板相对的部分即可，也可以是局部弯曲的结构或者被倒角的结构。
此外，水平板201并不是必需的。例如，也可以是从背面侧把持并悬挂商品样品的结构。该情况下，商品选择用面板20在两端部固定于壳体50。本实施方式中的自动售货机用接口具备表面面板10、商品选择用面板20、以及压电元件100而作为最小结构。另外，商品样品也可以是以显示器显示的构成。
多个压电元件100粘贴在商品选择用面板20中分别与商品样品55对应的位置。在商品选择用面板20显示有商品样品55的商品名或者价格等。使用者按压显示着该商品名或者价格等的位置。即，使用者经由表面面板10，按压购买对象的商品样品55的下侧的商品选择用面板20。由此，表面面板10挠曲。若表面面板10挠曲，则商品选择用面板20也挠曲。商品选择用面板20以使用者按压的规定位置为中心挠曲。由此，粘贴在该规定位置的压电元件100挠曲，而产生电荷。
图3是表示压电元件100的结构的剖视图。压电元件100具备第一电极21、柔性印刷电路基板(下称FPC22。)、第二电极23、压电薄膜24、以及导电性薄膜部件25。
第一电极21以及第二电极23预先分别形成在FPC22的两个主面。第二电极23经由粘着剂等粘贴在商品选择用面板20。第二电极23作为屏蔽导体发挥作用。但是，第二电极23并不是必需的。
FPC22是聚酰亚胺、PET或者液晶聚合物等具有挠性的绝缘性基材。第二电极23形成在FPC22的下表面侧(Y方向侧)。
在FPC22的上表面侧(－Y方向侧)形成有第一电极21。第一电极21作为用于检测在压电薄膜24产生的电荷的信号电极发挥作用。第一电极21沿着FPC22的长边方向(X方向)形成。
在第一电极21的上表面粘贴有压电薄膜24。另外，在压电薄膜24的上表面粘贴有导电性薄膜部件25。导电性薄膜部件25例如使用在导电性无纺布形成了粘着剂的部件或者在浸渍了树脂的铜箔形成了粘着剂的部件。由此，导电性薄膜部件25作为接地导体发挥作用。此外，优选导电性薄膜部件25的刚性比第一电极21以及第二电极23低，以便不阻碍压电薄膜的变形。导电性薄膜部件25也可以与第一电极21以及第二电极23所使用的材质相同。该情况下，优选导电性薄膜部件25的厚度比第一电极21以及第二电极23薄。
压电薄膜24是由于伸缩而在对置的平整膜面产生电荷的压电材料。压电薄膜24例如使用PVDF或者手性高分子。在使用手性高分子的情况下，更优选使用单轴延伸的聚乳酸(PLA)，更具体而言是L型聚乳酸(PLLA)。聚乳酸的单轴延伸方向是与压电薄膜的长边方向(X方向)或者短边方向(Y方向)大致成45°的方向。大致45°例如是指±10°的范围。但是，略超±10°的范围也包含于大致45°。另外，也可以在表面面板10的面内，在容易变形处和不容易变形处，配置延伸方向不同的压电薄膜。例如，在不容易变形处配置单轴延伸方向为45°的压电薄膜，在容易变形处配置单轴延伸方向稍微偏离45°的压电薄膜。该情况下，能够使表面面板10的按压灵敏度的面内分布均匀化(减轻灵敏度的差异)。例如，表面面板10存在在中心附近容易变形且随着接近外周而不容易变形的情况。该情况下，粘贴在外周附近的压电薄膜的单轴延伸方向为45°，随着接近中心配置单轴延伸方向偏离45°的压电薄膜。
手性高分子的主链具有螺旋结构，若单轴延伸而进行分子取向，则具有压电性。手性高分子利用基于延伸等的分子的取向处理产生压电性，所以不需要像PVDF等其它的聚合物、压电陶瓷那样，进行极化处理。特别是，聚乳酸由于没有焦电性，所以在使用者按压了表面面板10时，即使在假设传递该使用者的手指等的热的情况下，检测出的电荷量也不会变化。另外，单轴延伸的PLLA的压电常数在高分子中属于非常高的类别。例如，PLLA的压电应变常数d14通过调整延伸条件、热处理条件、添加物的配合等条件能够得到10～20pC/N这样的高值。而且，PLLA的压电常数不会随着时间推移而变动，极其稳定。对于使用了手性高分子的压电薄膜24，使用者仅以手指触摸表面面板10是不会产生反应的。因此，自动售货机1不存在尽管该使用者未按压表面面板10但误检测为选择了商品之虞。
此外，压电薄膜的延伸倍率优选为3～8倍左右。通过在延伸后实施热处理，促进聚乳酸的伸展链晶体的晶体化从而压电常数提高。此外，在双轴延伸的情况下通过使各个轴的延伸倍率不同，能够得到与单轴延伸相同的效果。例如在将某一方向设为X轴并在该方向实施了八倍的延伸且在与该轴正交的Y轴方向实施了两倍的延伸的情况下，关于压电常数大致得到与在X轴方向实施了四倍的单轴延伸的情况几乎等同的效果。由于单纯地进行单轴延伸的压电薄膜容易沿着延伸轴方向裂开，所以可以通过进行上述那样的双轴延伸来增加一些强度。
并且，在本实施方式中，商品选择用面板20与表面面板10对置配置。“对置配置”是指商品选择用面板20的主面相对于表面面板10的主面平行地配置并且商品选择用面板20未固定于表面面板10的状态。商品选择用面板20可以如图3所示与表面面板10分离地配置，也可以与表面面板10接触。
图4的(A)是表示本实施方式中的表面面板和商品选择用面板的挠曲的图，图4的(B)是表示固定了表面面板和商品选择用面板的情况下的挠曲的图。其中，为了进行说明而夸张地绘制了图4的(A)以及图4的(B)的挠曲。
如图4的(B)所示，在假设商品选择用面板20固定于表面面板10的情况下，表面面板10的规定位置被按压时，商品选择用面板20追随表面面板10的挠曲，整体较大地挠曲，而不仅在进行了该按压的规定位置较大地挠曲。因此，不仅配置在规定位置的压电元件100挠曲，其它的压电元件100也挠曲，在其它的压电元件100也产生电荷。
但是，如图4的(A)所示，在本实施方式中，商品选择用面板20未固定在表面面板10。因此，商品选择用面板20在表面面板10的规定位置被按压的情况下，虽然该规定位置的周围沿着表面面板10较大地挠曲，但其它的位置则不会较大地挠曲。
因此，在本实施方式的结构中，配置在规定位置的压电元件100产生电荷，其它的压电元件100则不产生电荷(或者产生相对较小的电荷)。
图5是上述自动售货机用接口所使用的按压传感器的框图。按压传感器5具备多个压电元件100、检测部150。检测部150连接有多个压电元件100。检测部150通过检测在各压电元件100产生的电荷，检测对表面面板10的按压操作。
各压电元件100粘贴在商品选择用面板20中与各商品样品55对应的位置。因此，检测部150通过判定检测到电荷的压电元件100，向自动售货机1的控制部(未图示)输出使用者选择的商品的识别信息(或者压电元件100的识别信息)。在检测部150输出商品的识别信息的情况下，按压传感器5具备存储器(未图示)，并在该存储器中存储示出压电元件100与商品的识别信息的对应的表。
根据以上的构成，本实施方式的自动售货机用接口不在表面面板10设置贯通孔并且也不需要配置选择按钮，就能够检测对各商品的选择操作。本实施方式的自动售货机用接口由于使用压电元件检测使用者的按压操作，所以不同于静电电容式触摸面板，仅由手指进行触摸是不会产生反应的。本实施方式的自动售货机用接口能够在使用者可靠地进行了按压操作的情况下，判定为选择了商品，所以能够防止误操作以及误判定。另外，本实施方式的自动售货机用接口设置商品样品并通过压电元件检测使用者的按压操作，所以与在显示器显示商品样品的液晶显示器相比耐光性较强，即使在户外也能够设置自动售货机。
接下来，图6的(A)是变形例1所涉及的自动售货机的局部透视立体图。图6的(B)是X－Y俯视图。在图6的(A)中，对与图2通用的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
变形例1的自动售货机用接口具备隔板250。隔板250与商品选择用面板20的背面连接。隔板250与商品选择用面板20的主面正交地配置，主面配置在YZ平面上。另外，隔板250还与水平板201连接。但是，并非必须与水平板201连接。隔板250设置在相邻的商品样品之间。即，隔板250设置在各压电元件100之间。
隔板250阻碍商品选择用面板20的变形。由此，商品选择用面板20在表面面板10的规定位置被按压的情况下，抑制规定位置以外的位置上的挠曲。因此，变形例1的自动售货机用接口能够进一步抑制在配置于规定位置的压电元件100以外的压电元件100产生的电荷。
接下来，图7的(A)是变形例2所涉及的自动售货机的局部透视立体图。图7的(B)是X－Y俯视图。在图7的(A)中，对与图2通用的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
变形例2的自动售货机用接口在商品选择用面板20的、与商品样品对应的位置形成有多个狭缝251。多个狭缝251分别与压电元件100平行并且沿着与商品选择用面板20的主面平行的方向形成。狭缝251从正面观察到的形状为长方形，并且长边沿着X方向形成。狭缝251也可以在相邻的商品样品之间设置一个。该情况下，能够减少狭缝的数量，制造较容易。
此外，狭缝251既可以是贯通商品选择用面板20的两个主面的贯通孔，也可以是设置在一个主面或者另一个主面的槽。另外，也可以通过调整狭缝或者槽的面积、深度变更挠曲容易度。例如也可以为由于离固定有表面面板10或者商品选择用面板的位置近的位置不容易变形，所以增大狭缝或者槽的面积，由于离固定有表面面板10或者商品选择用面板的位置远的位置容易变形，所以减小狭缝或者槽的面积。
商品选择用面板20通过形成有多个狭缝251，从与水平板201的连接局部释放。因此，商品选择用面板20在表面面板10的规定位置被按压的情况下，该规定位置更大地挠曲。由此，变形例2的自动售货机用接口能够增大在配置于规定位置的压电元件100产生的电荷。
图8的(A)是变形例3所涉及的自动售货机的局部透视立体图。图8的(B)是X－Y俯视图。在图8的(A)以及图8的(B)中，对与图7的(A)以及图7的(B)通用的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
变形例3的自动售货机用接口在水平板201形成有多个狭缝252。多个狭缝252分别与压电元件100平行并且沿着与商品选择用面板20的主面平行的方向形成。狭缝252从正面观察到的形状为长方形，并且长边沿着X方向形成。
在变形例3中，商品选择用面板20通过形成有多个狭缝252，也从与水平板201的连接局部释放。因此，商品选择用面板20在表面面板10的规定位置被按压的情况下，该规定位置更大地挠曲。因此，在变形例3的自动售货机用接口中，也能够增大在配置于规定位置的压电元件100的压电元件100产生的电荷。
接下来，图9的(A)是变形例4所涉及的自动售货机的局部透视立体图。图9的(B)是X－Y俯视图。在图9的(A)以及图9的(B)中，对与图8的(A)以及图8的(B)通用的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
变形例4的自动售货机用接口除了图8的(A)以及图8的(B)所示的结构之外，还具备隔板250。因此，商品选择用面板20从与水平板201的连接局部释放，并且在表面面板10的规定位置被按压的情况下，抑制规定位置以外的位置的挠曲。
此外，自动售货机用接口也可以除了图7的(A)以及图7的(B)所示的狭缝251之外，还具备隔板250。
接下来，图10的(A)是变形例5所涉及的自动售货机的局部透视立体图。图10的(B)是X－Y俯视图。在图10的(A)以及图10的(B)中，对与图2通用的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
变形例5所涉及的自动售货机用接口在表面面板10与商品选择用面板20之间设置有突起253。在该例子中，在商品选择用面板20设置了突起253，但也可以设置在表面面板10。
在变形例5所涉及的自动售货机用接口中，在表面面板10被按压的情况下，突起253按压商品选择用面板20。因此，与表面面板10直接按压商品选择用面板20的情况相比，按压位置的范围变得更窄。由此，对于商品选择用面板20而言，配置有压电元件100的位置较大地挠曲，其它的位置则不会较大地挠曲。另外，商品选择用面板20由于被突起253按压，所以能够更准确地选择商品。
图11的(A)是变形例6所涉及的自动售货机的局部透视立体图。对与图2通用的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
变形例6所涉及的自动售货机用接口在商品选择用面板20的两端部(X方向的两端部)配置有两个压电元件(压电元件100A以及压电元件100B)。检测部150通过计算在压电元件100A以及压电元件100B产生的电荷之比来估计按压位置(选择的商品)。
例如，在使用者按压了表面面板10的左侧的情况下，在配置在左侧的压电元件100A中产生相对较大的电荷，在配置在右侧的压电元件100B中则产生相对较小的电荷(或者不产生电荷)。在使用者按压了表面面板10的左右的中央附近的情况下，在压电元件100A以及压电元件100B中产生同等程度的电荷。在使用者按压了表面面板10的右侧的情况下，在压电元件100B中产生相对较大的电荷，在压电元件100A中则产生相对较小的电荷(或者不产生电荷)。
因此，检测部150通过计算在压电元件100A以及压电元件100B产生的电荷之比，能够估计按压位置(选择的商品)。
此外，如图11的(B)所示，通过在两端部配置压电元件100A以及压电元件100B的情况下，也在商品选择用面板20设置狭缝256，能够增大商品选择用面板20的挠曲。在图11的(B)的例子中，对于狭缝256，在商品选择用面板20形成有一个狭缝256。狭缝256沿着与商品选择用面板20的主面平行的方向形成。狭缝256从正面观察到的形状为长方形，并且长边沿着X方向形成。当然，也可以是在水平板201设置狭缝的方式。
另外，狭缝也可以设置在商品选择用面板以及水平板双方，也可以设置为跨在商品选择用面板和水平板。而且，也可以在与某个商品样品对应的位置仅在商品选择用面板设置狭缝，除此之外仅设置在水平板。
另外，压电元件也可以使用应变仪等若从外部施加按压则电阻值变化的器件。应变仪是利用了电阻的变化的器件，所以与压电元件相比，与按压的速度(使用者快速地按压还是缓慢地按压)无关，检测值不会较大地变化。但是，应变仪与压电元件相比消耗电力增加。另外，应变仪在表面面板10发生了变形的情况下，难以区分是使用者的按压所引起的变形，还是其以外的原因所引起的变形。表面面板10若设置在容易受到外部空气的影响的位置(例如户外)，则有稍微变形的可能性。因此，在像自动售货机那样设置在户外的装置的情况下，压电元件有用。
附图标记说明
1…自动售货机，5…按压传感器，10…表面面板，15…纸币投入口，17…硬币投入口，20…商品选择用面板，21…第一电极，22…FPC，23…第二电极，24…压电薄膜，25…导电性薄膜部件，30…找零排出部，40…商品排出部，50…壳体，55…商品样品，100、100A、100B…压电元件，150…检测部，201…水平板，250…隔板，251、252、256…狭缝，253…突起。

Claims (11)

1.一种自动售货机用接口，具备：
表面面板，其通过被使用者按压而向法线方向挠曲；
商品选择用面板，其与上述表面面板对置配置；以及
检测元件，其粘贴于上述商品选择用面板，并检测上述表面面板的挠曲。
2.根据权利要求1所述的自动售货机用接口，其中，
上述检测元件是压电元件。
3.根据权利要求1所述的自动售货机用接口，其中，
上述检测元件是应变仪。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的自动售货机用接口，其中，
上述商品选择用面板按照每个商品样品粘贴有多个上述检测元件。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的自动售货机用接口，其中，
具备与上述商品选择用面板的背面连接的隔板，
上述隔板设置在相邻的商品样品之间。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的自动售货机用接口，其中，
具备与上述商品选择用面板正交的水平板，
在上述水平板中的配置在上述商品选择用面板侧的位置，沿着与上述商品选择用面板的主面平行的方向形成有狭缝。
7.根据权利要求1～5中任意一项所述的自动售货机用接口，其中，
具备与上述商品选择用面板正交的水平板，
在上述商品选择用面板中的配置在上述水平板侧的位置，沿着与上述水平板的主面平行的方向形成有狭缝。
8.根据权利要求1～3中任意一项所述的自动售货机用接口，其中，
在上述商品选择用面板的端部配置有至少两个检测元件。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的自动售货机用接口，其中，
上述商品选择用面板与上述表面面板分离地配置。
10.根据权利要求9所述的自动售货机用接口，其中，
在上述表面面板或者上述商品选择用面板的主面设置有突起。
11.一种按压传感器，是权利要求1～10中任意一项所述的自动售货机用接口所使用的按压传感器，其中，
具备检测部，所述检测部通过检测在上述检测元件产生的电荷来检测对上述表面面板的按压操作。
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