CN1204488C - 跟踪球装置和使用该跟踪球装置的电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于控制电子装置的显示画面上的光标移动的跟踪球装置，其中，当转动球时使用户有卡嗒感，以便高精度地控制该转动，其游隙角小，高度低。该球被定位在比球的中心位置低的位置上的四个滚轴可自由转动地支持，与球碰接的碰接部的滚轴的横截面的形状成圆形锯齿状，一个滚轴的锯齿的方向与对置的那个滚轴的锯齿方向相反。每个滚轴(2-5)安装一个作为转动检测器的开关。一个X滚轴和一个Y滚轴在从球的上方看去时沿互相垂直的方向碰接球的外周面，一个第三滚轴可自由转动地支持球。一些凹凸部形成在X滚轴和Y滚轴的大径当接部外周上。每个滚轴与一个编码器相连。

Description

跟踪球装置和使用该跟踪球 装置的电子装置
技术领域
本发明涉及操作电子装置的显示画面上的光标移动的跟踪球装置和使用该跟踪球装置的电子装置。
背景技术
图50是表示以往的跟踪球装置构成的斜视图。作为操作体的球151以通过操作者的手或手指等触压在上面可全方位自由转动地保持在本体(图中未示出)上。从上面看在正交方向的一对滚轴152和153碰接在该球151的外周上。可以识别转动方向的两信号式的转动型编码器154和155作为转动方向和转动量的检测单元分别与滚轴152和153相连接。
当用手或手指使球151转动时，滚轴152和153就转动，转动型编码器154和155检测球151的X轴方向和Y轴方向的转动方向和转动量并输出与其相对应的信号。在使用该跟踪球装置的电子装置的电路中处理这些信号，使显示画面上的光标(图中未示出)在X轴方向和Y轴方向只移动对应被检测出的转动方向和检测出的转动量对应的量。
随着近年来的显示画面的高精密化，具有显示画面的电子装置的数量和式样也在日益增多，跟踪球装置在小型便携用信息装置上的使用也正在逐渐增多。在装备以往的跟踪球装置的这样电子装置中，由于球151转动过于自由而光标冲过或不到目标位置时，本应保持在目标位置上却因晃动不能精密地操作。因此要求能精密地操作的跟踪球装置，并且，还要求跟踪球装置装备产生识别显示画面上的光标位置的旨意信号的开关。
作为符合该要求的一个跟踪球装置，特开平8-185259号公报中记载的跟踪球装置是公知的。该跟踪球装置如图51所示，由于安装在滚轴162和163上的转动叶片164、165以及开关165和167组合起来而在球161的转动操作时使操作者感到有卡嗒声。
在该跟踪球装置中，为了产生卡嗒感而要通过转动叶片164和165以及制动器166和167的卡挡使滚轴162和163的转矩变大。这部分增加的转矩是要在球161的转动过程中传递给滚轴162和163的部分，所以必需在球161与滚轴162和163的碰接部分传递大的转矩。因而使球在碰接部上容易打滑不会产生明显的卡嗒感。
另外，由于转动叶片164和165与制动块166和167之间的间隙引起的滚轴162和163即球161的转动的游隙角度大，而在操作时感到晃动。
另外，由于该装置的构成零部件数多，而对小型化和降低成本不利。
发明内容
本发明提供一种在球转动操作时产生卡嗒感并能精密地操作电子装置的显示画面上的光标移动的跟踪球装置。在该跟踪球装置中，球在与滚轴的碰接部上不容易打滑，并且卡嗒感明显，滚轴和球的转动游隙角小。本发明还提供一种装备发生识别在显示画面上的光标位置的旨意信号的开关的小尺寸跟踪球装置。
本发明提供一种跟踪球装置，其包括：一个球；每相对的两个一组共两组互相垂直配置成方形、通过与上述球的中心下方的外周碰接而随着上述球转动的圆形轴状的四个滚轴；为了使上述滚轴中的相对的两个滚轴只沿相反方向转动而进行限制的转动方向限制机构；分别检测上述滚轴的转动量的转动量检测器；支持上述滚轴的支持部；和配设有上述支持部的基体部。
本发明提供一种电子装置，其具有跟踪球装置和配线基板，该跟踪球装置包括：一个球；每相对的两个一组共两组互相垂直配置成方形、通过与上述球的中心下方的外周碰接而随着上述球转动的圆形轴状的四个滚轴；为了控制上述滚轴中的相对的两个滚轴只沿相反方向转动的转动方向限制机构；检测上述滚轴的各转动量的转动量检测器；支持上述滚轴的支持部；配设有上述支持部的基体部；从与上述基体部上的配设有上述支持部那侧相反的侧突出的和具有弹性的转动量检测器输出端子；上述输出端子弹性接触在配线基板上。
本发明还提供一种电子装置，其具有跟踪球装置和显示信息的显示单元；该跟踪球装置包括：一个球；每相对的两个一组共两组互相垂直配置成方形、通过与上述球的中心下方的外周碰接而随着上述球转动的圆形轴状的四个滚轴；为了控制上述滚轴中的相对的两个滚轴只沿相反方向转动的转动方向限制机构；检测上述滚轴的各转动量的转动量检测器；支持上述滚轴的支持部；配设有上述支持部的基体部；上述球转动后，根据至少一个上述转动量检测器的输出信号对显示在上述显示单元的上述信息进行选择。
本发明再提供一种电子装置，具有跟踪球装置；该跟踪球装置包括：一个球；每相对的两个一组共两组互相垂直配置成方形、通过与上述球的中心下方的外周碰接而随着上述球转动的圆形轴状的四个滚轴；为了限制上述滚轴中的相对的两个滚轴只沿相反方向转动的转动方向限制机构；检测上述滚轴的各转动量的转动量检测器；支持上述滚轴的支持部；配设有上述支持部的基体部；在上述滚轴的与上述球的接触的部分上在其断面等分的位置上形成具有带规定的台阶的规定数目的凹凸的圆形的锯齿；上述对置的两个滚轴的各自的上述齿的朝向是相反的；上述转动方向限制机构形成在上述滚轴与上述球碰接的部分上；该电子装置具有可转动支持上述基体部的配线基板；和配设在上述配线基板上并在被按压而作动的自动复位型的按钮式开关。
本发明提供一种电子装置，其具有：跟踪球装置，该跟踪球装置包括：一个球；每相对的两个一组共两组互相垂直配置成方形、通过与上述球的中心下方的外周碰接而随着上述球转动的圆形轴状的四个滚轴；为了控制上述滚轴中的相对的两个滚轴只沿相反方向转动的转动方向限制机构；检测上述滚轴的各转动量的转动量检测器；支持上述滚轴的支持部；配设设有上述支持部的基体部；在上述滚轴的与上述球的接触的部分上在其断面等分的位置上形成具有带规定的台阶的规定数目的凹凸的圆形的锯齿；上述对置的两个滚轴的各自的上述齿的朝向是相反的；上述旋转方向限制机构形成在上述滚轴与上述球碰接的部分上；该电子装置还包括：显示信息的显示单元；和进行电子装置的整体控制的电子电路；上述球转动后，根据至少一个的上述转动量检测器的输出信号对显示在上述显示单元的上述信息进行选择。
本发明还提供一种跟踪球装置，其具有：一个球；圆形轴状的X滚轴和Y滚轴分别具有与上述球的外周沿垂直方向碰接的碰接部；分别与上述X滚轴和Y滚轴相连的两个转动量检测器；在上述X滚轴和Y滚轴的远侧的中间位置与上述球的外周碰接并在全方位可自由转动地支持上述球的支持体和保持上述X滚轴、Y滚轴和上述支持体的基体部，在上述X滚轴和Y滚轴的至少一个的上述碰接部，沿着上述滚轴的轴线方向以规定的角度间隔设置多个直线形凹部。
本发明提供一种电子装置，其具有跟踪球装置，该跟踪球装置包括：一个球；圆形轴状的X滚轴和Y滚轴分别具有外周与上述球的外周沿垂直方向碰接的碰接部；分别与上述X滚轴和Y滚轴相连的两个转动量检测器；在上述X滚轴和Y滚轴的远侧中间位置上与上述球的外周碰接并在全方位可自由转动地支持上述球的支持体；保持上述X滚轴、上述Y滚轴和上述支持体的基体部；在上述X滚轴和Y滚轴的至少一个的上述碰接部，沿着上述滚轴的轴线方向以规定的角度间隔设置多个直线形凹部的跟踪球装置；该电子装置还包括显示信息的显示单元；上述球转动后，根据上述两个转动量检测器中的至少一个输出信号对显示在上述显示单元的上述信息进行选择。
该跟踪球装置使球由在其中心位置的下方的若干个滚轴可自由转动地支持。在相对的滚轴上设置棘轮，在棘轮的齿上设置由通过弹性接触制止滚轴的反向转动的制动爪组成的转动方向限制机构。在棘轮的圆形外周的等角度位置上，在相对的滚轴上分别形成互相反向倾斜的锯齿状齿。
另外，滚轴与球碰接/支持的部分的断面是圆形锯齿状，相对的两个滚轴上的锯齿的方向分别是相反的。在每个滚轴上设置转动量检测器。
另外在具有该跟踪球的电子装置中，跟踪球装置的基体部可转动地被支持在下方的配线基板上。在配线基板上配设在基体部转动时通过按压动作的自动复位型按钮式开关。通过往下按球使基体部向下转动来操作按钮式开关。从而可以获得投影面积小的并且动作稳定的带按钮式开关的跟踪球装置。
附图说明
图1是按照本发明的实施方式1的跟踪球装置除去座体的状态下的平面图。
图2是按照实施方式1的跟踪球装置外观的斜视图。
图3是按照实施方式1的跟踪球装置在装上座体后的状态下的沿图1的P-O-P线剖切的剖面图。
图4是按照实施方式1的跟踪球装置在装上座体后的状态下的沿图1的Q-O-Q线剖切的剖面图。
图5是按照实施方式1的跟踪球装置在装上座体后的状态下的沿图1的R-O-R线的剖切的剖面图。
图6是按照实施方式1的跟踪球装置在装上座体后的状态下的沿图1的6-6线剖切的剖面图。
图7是按照实施方式1的跟踪球装置的转动开关接点的外观斜视图。
图8是表示按照实施方式1的跟踪球装置的盖板与座体的结合部的外观斜视图。
图9是按照本发明的实施方式2的跟踪球装置在除去座体的状态下的平面图。
图10是按照实施方式2的跟踪球装置在装上座体状态下的沿图9的T-O-T线剖切的剖面图。
图11是按照实施方式2的跟踪球装置在装上座体状态下的沿图9的U-O-U线剖切的剖面图。
图12是按照实施方式2的跟踪球装置除去开关的罩后的状态的平面图。
图13是按照实施方式2的跟踪球装置的开关的分解斜视图。
图14是按照实施方式2的跟踪球装置在装上座体后的状态下使球转动操作时沿图9的U-O-U线剖切的剖面图。
图15是按照本发明的实施方式3的跟踪球装置的剖面图。
图16是按照本发明的实施方式3的跟踪球装置在操作时的剖面图。
图17是按照本发明的实施方式4的跟踪球装置的剖面图。
图18是按照本发明的实施方式4的跟踪球装置在操作时的剖面图。
图19是按照本发明的实施方式4的跟踪球装置在操作时的剖面图。
图20是按照本发明的实施方式5的跟踪球装置在除去座体的状态下的平面图。
图21是按照实施方式5的跟踪球装置外观的斜视图。
图22是沿图21的跟踪球装置的P-O-Q线剖切的剖面图。
图23是沿图21的跟踪球装置的P-O-R线剖切的剖面图。
图24是沿图21的跟踪球装置的19-19线剖切的剖面图。
图25是按照实施方式5的跟踪球装置除去开关的罩后的状态的平面图。
图26是按照实施方式5的跟踪球装置的开关的分解斜视图。
图27是表示按照实施方式5的跟踪球装置的盖板与座体的结合部的外观斜视图。
图28是在使球转动操作时的图21的跟踪球装置的沿P-O-Q线剖切的剖面图。
图29是在使球转动操作时的图21的跟踪球装置的沿P-O-R线剖切的剖面图。
图30示出了按照实施方式5的跟踪球装置的滚轴碰接部的剖面形状。
图31是按照本发明的实施方式6的跟踪球装置在除去座体的状态下的平面图。
图32是按照实施方式6的跟踪球装置外观的斜视图。
图33是沿图32的跟踪球装置的U-T-V线剖切的剖面图。
图34是沿图32的跟踪球装置的U-T-W线剖切的剖面图。
图35是按照实施方式6的跟踪球装置的按钮式开关的主剖面图。
图36是图35的按钮式开关的分解斜视图。
图37是向下推压操作球时的实施方式6的跟踪球装置的剖面图。
图38是本发明的实施方式7的跟踪球装置除去座体后的状态的剖面图。
图39是本发明的实施方式7的跟踪球装置除去座体后的状态的平面图。
图40是按照本发明的实施方式8的跟踪球装置的在与沿图32的U-T-V线相同的线剖切的剖面图。
图41是按照本发明的实施方式8的跟踪球装置的转动开关接点部的外观斜视图。
图42是按照本发明的实施方式9的跟踪球装置的主视剖面图。
图43是按照实施方式9的跟踪球装置外观的斜视图。
图44是按照本发明的实施方式9的跟踪球装置在除去座体的状态下的平面图。
图45是沿图43的跟踪球装置的Q-O-Q线剖切的剖面图。
图46是表示按照实施方式9的跟踪球装置的盖板与座体的结合部的外观斜视图。
图47是说明按照本发明的实施方式9的跟踪球装置的转动滚轴的另一制造方法的外观斜视图。
图48是按照本发明的实施方式9的跟踪球装置通过另一制作方法制作的转动滚轴的环状碰接面的剖面图。
图49是按照本发明的实施方式9的跟踪球装置通过另一制作方法制作的转动滚轴与球的碰接部分的放大剖面图。
图50是表示现有技术中的跟踪球装置构成的斜视图。
图51是表示现有技术中的跟踪球装置另一构成的斜视图。
具体实施方式
实施方式1
图1是按照本发明的实施方式1的跟踪球装置除去座体后的状态的平面图，图2是其外观斜视图，图3～图5示出了装上座体后的跟踪球装置的沿图1的各剖切线的剖面图，图3、图4和图5是分别沿剖切线P-O-P线，Q-O-Q、R-O-R剖切的剖面图。
跟踪球装置的基体部301从上面看去由树脂形成为方形，在基体部301的上面的各边附近，如图1和图3所示，四根圆形的轴状XI滚轴302、XII滚轴303以及YI滚轴304、YII滚轴305以互相对着两个一组共二组互相垂直地配置。在基体部301上与基体部一体地分别为每一个滚轴形成高度相同的两处支持部306A～306D、307A～307D。滚轴依靠支持部可转动的支持。
设置在滚轴302～505各自的中间部上的圆形剖面的碰接部302A、303A和304A，305A碰接在比球308的中心稍低的下面的外周上。碰接部在同一平面上全方位可转动地支持球。
图6是沿图1的6-6线的剖面图。如图6所示，在支持XI滚轴302的支持部306A上的支持用凹部309A内设置弹性腿部309B，弹性腿部309B以小的力加在使XI滚轴302和XII滚轴303的相对间隙比规定间隙变小的方向。
弹性腿部309B推XI滚轴302的力较小，由球308的自重和使球308转动操作时的压力压XI滚轴302时，会使其与XII滚轴303的间隙扩大。于是，使球308可靠地碰接在包含与XI和XII滚轴正交的YI滚轴304和YII滚轴305的四个滚轴上。
因此，即使平行的两组XI滚轴302、XII滚轴303和YI滚轴304、YII滚轴305之间的间隙和高度等不均匀，球也能可靠地碰接在四个滚轴上。根据需要，也可以在其它的支持部306B～306D上设置与支持部306A的弹性腿部309B同样的弹性腿部。
而在滚轴302～305的各碰接部302A～305A的侧方如图4所示那样在圆周每隔90°的间隔的四处分别设置带锯齿状齿302B～305B的棘轮302C～305C。齿304B、305B和棘轮304C、305C图中未示出。从基体部301伸出的弹性金属薄板制的制动爪302D～305D分别弹性接触在齿302B～305B上。锯齿状的齿302B～305B的方向在相对的XI滚轴302和XII滚轴303上是相反的，另外，在相对的YI滚轴304和YII滚轴305上也是相反的。棘轮与制和制动爪形成转动方向机构302E～305E，它们限制相对的滚轴只能互相反方向转。
即，如图4所示，因球308的转动而弹性接触在棘轮302C的锯齿状的齿302上的制动爪302D沿着齿302B的倾斜面上升。在具有棘轮302C的XI滚轴302上，制动爪302D只要下降前端与根部的台阶高度，就会产生明显的卡嗒感。制动爪303D随着球308的转动必须跨过从棘轮303C的齿303B的根部与相邻的齿的前端的台阶高度。具有棘轮303C的XII滚轴303C由于制动爪303D不能跨过台阶而被限制不能转动。
另外，因为制动爪302D～305D分别弹性接触在各滚轴302～305的棘轮302C～305C上，所以在该球操作时，由于球在很小的力作用下转动而不会产生晃动。
而在滚轴302～305的各转动方向限制机构302E～305E的侧面如图1和图5所示，配置转动可动接点310～313。从基体部301分别成对伸长的弹性金属薄片制的弹性固定接点314～317分别与可动接点310～313弹性接触，形成作为滚轴的转动量检测器的转动开关318～321。
图7是转动开关的接点部的外观斜视图，弹性固定接点314～317分别与可转动接点310～313的圆环状部310A～313A和分别与它们导通的梳状齿部310B～313B弹性接触。弹性固定接点314具有接点314A和314B。接点315～317也同样分别具有两个接点315A～317B。随着滚轴302～305的转动每两个一对的弹性固定接点(314A，314B)～(317A，317B)各自之间通过电接通、断开发出信号。
另外可转动接点310～313的梳状部310B～313B设置与棘轮302C～305C的锯齿状齿302B～305B数目相同的四个，并按与齿302B～305B处在规定的角度设置，以使与卡嗒感同步地发出信号。
转动开关319、320的输出端子319A、319B、320A、320B由与各弹性固定接点361A、316B、317A、317B一体的弹性金属薄片形成，突出在基体部301的下面。图中没有示出，转动开关318、321也同样具有输出端子318A、318B，321A，321B。只要把输出端子压在使用跟踪球装置的电子装置的配线基板上并固定起来，就可以与配线基板弹性连接。
也可以通过把配置在基体部301下面的挠性连接板(图中未示出)连接在配线基板上来代替接点316A～317B。从而可确保输出端子319A～320B的连接，并且即使基体部301相对配线基板转动，也能使连接基板随动，保证连接。
在图2～图5中树脂制的座体322和盖板323包围跟踪球装置。
座体322如图～图5所示，由以上端形成开口部并包围球308的下部的方式设置的碗状部322A，从其上端的外周向下方延伸使下端固定在基体部301上的周围壁322B组成。在碗状部322A上，在滚轴302～305各自的中央碰接部302A～305A与球308的外周碰接的位置上形成四个贯通孔322C。碗状部322A的中央呈盘状部322D在并收容在基体部301中央的凹部301A内。因而即使在跟踪球装上遭受水等影响，也不容易影响转动开关318～321等。
图8是表示跟踪球装置的盖板与座体的结合部的外观斜视图。盖板323如图3～图5和图8所示，是在中央部形成有比球308的直径稍小的圆形孔323A的环状。盖板323的下面的附有台阶323B的两个腿部323C。分别插入在座体322上端面的两个结合孔322E中，盖板323通过扭转可装拆地结合在座体322上，在通常状态下，可以防止球308从该跟踪装置中脱出，通过卸下盖板323，可以更换球308。
下面说明按上述构成的本实施方式的跟踪球装置的操作。
首先在通常状态下，用手或手指等触动从盖板323的圆形孔323A突出到上方的作为操作部的球308的上部，如图3中用箭头所示那样，在向左转动操作球308时，转动不传递给碰接部302A～305A碰接在球308的外周上的四个滚轴302～305中与操作方向垂直的YI滚轴304和YII滚轴305。在XI滚轴302和XII滚轴303的碰接部302A和303A的侧方分别设置图4所示的由具有锯齿状齿302B和303B的棘轮302C、303C和与它们弹性接触的制动爪302D、303D组成的转动方向限制器302E、303E。随着球308的向左转动，与XI滚轴302的齿302B上弹性接触的制动爪302D沿齿302B的斜面上升。因此XI滚轴302在从球308传递给碰接部302A的转矩的逐渐变大的同时进行转动。于是，制动爪302D在从齿302B前端只下落到下一个齿的根部的台阶高度时，产生明显的卡嗒感。同时使传递的转矩变小。然后制动爪302D再沿下一个齿的斜面上升，并且重复进行只下降下一个台阶高度。
随着XI滚轴302的转动形成XI滚轴302的转动开关318的可转动接点310也跟着转动，与圆环状部310和梳齿状部310B弹性接触的成对的弹性固定接点314即接点314A、314B之间可电接通或断开。因此与卡嗒感同步的电信号在动转一周中发生四次，该信号通过图中未示出的端子318A，318B传送给电子装置的电路。
通过该信号可以检测XI滚轴302的转数，即使用跟踪球装置的电子装置的显示画面上光标向X轴正方向或负方向的移动量。
另外，与XII滚轴303的转动方向限制机构303E的齿303B弹性接触的制动爪303D随着球308向左转动，因不能从齿303B的根部跨越到与相邻的齿前端的台阶而在台阶的根部上停止。因此XII滚轴303不转动，球308在碰接部303A之间滑移。因此XII滚轴303的转动开关319不动作，而不产生电信号。
当使球308向右转动时，则与上述同样，XI滚轴302不转动，而XII滚轴303转动。
若使球308前后转动操作，虽然转动不传递给XI滚轴302和XII滚轴303，但转动传递给YI滚轴304或YII滚轴305，可以分别检测作为朝向光标设定方向的Y轴正或负方向的移动量。
另外，当使球308斜向转动操作时，XI滚轴302或XII滚轴303中的一个和YI滚轴304或YII滚轴305中的一个对应球308的转动方向和转动分量转动。与此相对应，可以检测光标分别朝X轴和Y轴方向的设定方向的移动量。
另外，在上述的说明中，棘轮302B～305B具有按90°的间隔配置的四个锯齿状的齿302B～305B，在可转动的接点310～313上形成与其相同数目的四个梳状齿部310B～313B。即在每个滚轴302～305的完成一周的转动中发生四次信号。这个次数根据需要可以增减。
另外，因为没有必要用转动量检测器识别滚轴的转动方向，所以可以获得转动量检测器的构造简单和输出信号的处理容易的跟踪球装置。
通过用由弹性材料组成的膜覆盖球308的整个表面，可以使球308与滚轴302～305的碰接部302A～305A间的摩擦力变大。因此可以获得在该部分上球不容易打滑、并且也不容易发生静电、操作容易的跟踪球装置。
另外，通过在球308的整个表面上形成微小的凹部可以获得在操作时使触摸在球308的上面上的手或手指不容易打滑从而使操作容易的跟踪球装置。
实施方式2
图9是本发明的实施方式2的跟踪球装置除去座体状态下的平面图，图10和图11是在装上座体后的状态下的跟踪球装置的剖面图。图10是沿T-O-T线剖切的剖面图。图11是沿U-O-U线剖切的剖面图。
本实施方式的跟踪球装置与实施方式1的同样，四根圆形轴状的XI滚轴325、XII滚轴326、YI滚轴327和YII滚轴328以使相对的两根为一组共两组互相垂直的方式配置在用树脂形成的方形基体部324的上面。在基体部324上与基体部一体分别形成高度相同的按每根轴两处的支持部329A～329D、330A～330D。支持部可转动地支持滚轴。上述的滚轴325～328的圆形剖面的碰接部325A～328A分别碰接在比作为操作部的球308的中心略下方的外周上，在同一平面上全方位可转动地支持球308。
按照本实施方式的跟踪球装置，在滚轴325～328的一端部四根销331～334分别相对各滚轴的转动中心以90°的间隔呈放射状突出。在基体部324上配设作为转动量检测器的同样构成的四个开关335A～335D。这些操作杆336A～336D和每个滚轴325～328的销331～334分别碰接/嵌合。
开关是按钮操作型的自动复位型的薄型开关。
图12是除去开关罩后的状态的平面图，图13是开关的分解斜视图。在作为滚轴转动量检测器的开关335～335D中，杆336的轴部337通过设置在开关座体340上端的支持凹部341和盖342被可转动地支持。通过可动接点343的弹性力以使杆336的前端处在上端位置的方式加压。
另外，通过把杆336的前端338向下压到规定的位置，使杆336如图12的虚线所示那样以轴部337为中心转动。另外，杆336的下方驱动部339因使收容在开关座体340内的弹性金属薄片制的可动接点343压向深处而弹性变形，使接点部344接触在固定接点345上，从而使输出端子346、347之间短路。当解除压杆336上的力时，通过可动接点343的弹性恢复力恢复到原状态。
如图11所示，在开关335A、335B中，仅在各自的杆336A，336B的前端338A，338B通过在每两根相对的XI滚轴325和XII滚轴326的一端部上每四个突出成放射状的销331、332压向脱离球308的方向时，杆336A或336B转动即弹性变形。
开关335A，335B的杆336A，336B作为制动爪起作用，形成限制滚轴325、326的转动方向的转动方向限制机构。即在相对的XI滚轴325和XII滚轴326沿互相不同的方向转动时，开关335A和335B中的一个动作。YI滚轴327和YII滚轴328也同样，在互相以不同方向转动时，开关335C和335D中的一个动作。
另外包围该跟踪球装置的座体322和盖板323等其它部分的构成与实施方式1相同。
下面说明按照上述构成的本实施方式的跟踪球装置的操作。
首先，在通常状态下，用手或手指触动从跟踪球装置的盖板323的圆形孔323A向上突出的球308的上部，如在图10中用箭头所示那样，就使球308向左转动操作时进行说明。转动不传递给碰接部325A～328A碰接在球308的外周上的四根滚轴325-328中的与转动方向垂直的YI滚轴327和YII滚轴328上。每四个销331和332在XI滚轴325和XII滚轴326的一端部分别如图9和图11所示那样突出成放射状。因为销与设置在基体部324上的开关335A和335B的杆336A和336B碰接并形成上述那样的转动方向限制机构，该销随着球308向左的转动向离开球308的方向压前端338A。于是因开关335A的杆336A抵抗弹性力转动而不限制XI滚轴325的转动。因此如在图14的剖面图中所示那样，从球308传递给碰接部325的转矩一边变大，一边向下压前端338。如根据图12所说明的那样，开关335A动作，从而使输出端子346A，347A之间短路。
然而销331与杆336A的嵌合脱开时，杆336A因可动接点的弹性恢复力而被压回到原来的上端位置，随着卡嗒感碰接在XI滚轴325的下一个销331上。于是，在传递的转矩变小的同时，输出端子346A和347A之间重新变成断开状态。
如上所述，通过重复随着XI滚轴325的转动，杆336A抵抗弹性力的转动即弹性位移/复位，使开关335在完成一次转动中发出四次与卡嗒感同步的电信号。该信号通过开关335A的输出端子346A和347A传送给电子装置的电路。
根据该信号可以检测XI滚轴325的转数，即向作为使用该跟踪球装置的电子装置的显示画面上的光标设定方向的X轴正向或负向的移动量。
另外，随着球308向左转动，在XII滚轴326的一端部上突出的四个销332朝根部方向压开关335B的杆336B的前端338B。然而因为杆336在该方向不移动，所以销332也不移动，即因XII滚轴326不转动，所以球308在与碰接部326A的间隙上滑动。因此转动开关335B不动作，不产生电信号。
当使球308向右方转动操作时，这次XI滚轴325不转动，而XII滚轴326转动，可以检测显示画面上的光标X轴方向的移动量。
当使球308向前后方向转动时，则转动不向XI滚轴325和XII滚轴326传递，转动向YI滚轴327或YII滚轴328传递，可以检测光标沿Y轴方向的移动量。
另外，当使球308斜向转动时，则XI滚轴325或XII滚轴326中的一个和Y1滚轴327或YII滚轴328中的一个响应球308的转动方向和转动分量转动，可以分别检测X轴和Y轴方向的移动量。
在以上的说明中，每组四根销331～334分别在滚轴331～334成放射状突出。即每个滚轴325～328的一次转动中发出四次信号，但这个次数可以根据需要增减。
如上所述，按照本发明的实施方式，除实施方式1之外，还通过设置在滚轴325～328上的销331～334驱动按钮操作型的自动复位型的开335A～335A。由于转动方向限制机构与转动量检测器形成为一体，而可以获得既紧凑又便宜的跟踪球装置。
另外，把在实施方式1和2中说明的跟踪球装置安装在电子装置的操作面上，可以获得通过转动球选择显示在液晶显示装置等的显示手段上的信息并根据选择的信息操作的电子装置。在该电子装置中可以高精度操作在显示手段上的光标和要显示的信息本身的移动。并且可以获得在球与滚轴的碰接部上不容易打滑、发生明显的卡嗒感、滚轴和球的转动游隙角小、可快速执行响应信息的功能的操作性能优良的电子装置。
实施方式3
图15是本发明的实施方式3的跟踪球装置的剖面图，图16是该跟踪球装置操作时的剖面图。
本实施方式的跟踪球装置与实施方式1的相同，四根圆形轴状的滚轴以相对的两个为一组共两组互相垂直的方式配置在树脂形成的基体部324上。在图15和图16中示出了四根滚轴中的XI滚轴325和XII滚轴326。
按照本实施方式的跟踪球装置，球308容易转动地支持在座体322的碗状部322A的中央盘状部322D上。在未操作状态下，球308不与碰接部325A，326A碰接，在球308与滚轴325，326各自的碰接部325A，326A的彼此之间形成间隙360，361。
如图16所示，在跟踪球装置操作时，球308被使用者的手指362按动，在相对其中心与按压部分相反的外周上与滚轴的碰接部326A碰接。于是正在碰接的碰接部326A随着球308的转动而转动。因为通过该机构仅使使用者想操作的方向的碰接部与球碰接，所以滚轴只向一个方向转动。
该跟踪球装置也可以具有滚轴转动方向限制机构。转动方向限制机构也可以用实施方式1和2中所描述的，但根据上述的结构，也可以用简易的结构。另外，由于对球的转动不存在象被转动方向限制机构滚轴转动那样的防碍，所以可以得到平滑操作的跟踪球装置。
实施方式4
图17是按照本发明的实施方式4的跟踪球装置的剖面图，图18和图19是该跟踪球装置操作时的剖面图。
本实施方式的跟踪球装置与实施方式1的相同，四根圆形轴状的滚轴按相对的两根一组共两组互相垂直的方式配置在树脂成形的基体部324的上面。在从图17至图19中示出了四根滚轴中的XI滚轴325和XII滚轴326。
按照本实施方式的跟踪球装置，在基体部324上设置容易转动地支持球308的自动复位型按钮按压式开关。在未操作状态下，球308不与当接部325A、326A碰接，在球308与滚轴325、326的碰接部325A，326A的彼此之间形成间隙360，361。
如图18所示，在跟踪球装置操作时，球308被使用者的手指362按动，在相对其中心与按着的部分相反的外周上与碰接部326A碰接。正在碰接的碰接部326A随着球308的转动而转动。由于通过该机构仅使使用者所需操作方向的碰接部与球碰接，所以滚轴只朝一个方向转动。
本实施方式的跟踪球装置如图19所示，通过使用者的手指向下按球308可以按开关363。因此使用者通过转动球308使装备该跟踪球装置的电子装置的显示画面上的光标位置移动，从而通过按球308来按开关363可以把识别该位置的信号传送给电子装置。
该跟踪球装置也可以具有滚轴转动方向限制机构，转动方向限制机构也可以用实施方式1和2中所描述的，但根据上述的方案，也可以用简易的结构。另外，由于对球的转动不存在象被转动方向限制机构限制滚轴转动那样的防碍，所以可以获得光滑操作的跟踪球装置。
实施方式5
图20是按照本发明的实施方式5的跟踪球装置除去座体的状态下的平面图，图21是其外观斜视图。图22是沿图21的P-O-Q线剖切的跟踪球装置的剖面图，图23是沿图21的P-O-R线剖切的跟踪球装置的剖面图。
跟踪球装置的基体部10I由树脂成形，从上面看去具有四方形形状。在四方形形状的各边附近，四根大致圆筒状的滚轴XI102、XII滚轴103和YI滚轴104、YII滚轴105如图20和图22所示那样以使由相对的两根轴构成的两组互相垂直的方式配置成正方形。四根滚轴被与基体部101一体形成的支持部106A～106D，107A～107D可转动支持。
比球108(作为在图20中用虚线所示的面在图22和图23中用实线所示的该跟踪球装置的操作部)的中心稍向下方的外周碰接在分别设置在XI滚轴102、XII滚轴103、YI滚轴104和YII滚轴105的中心的碰接部102A，103A，104A和105A上。滚轴可全方位转动地支持球108。
XI滚轴102～YII滚轴105的碰接部102A～105A的剖面如图22和图23所示，是成按圆周的90°间隔具有四个凹突部的圆形锯齿状。在相对的XI滚轴102和XII滚轴103上如图22所示，齿的方向彼此相反。彼此相对的YI滚轴104与YII滚轴105的锯齿也与上述的一样。
因此，当球108朝着从滚轴的圆形锯齿状的凹部向凸部沿倾斜面上升方向转动时，转矩一边逐渐增加，一边转递转动。在球108落进从凸部到下一个凹部的台阶上时，产生明显的卡嗒感。
球108相对彼此相对着的滚轴朝着必须跨越从圆形锯齿状的凹部到凸部的垂直台阶的方向转动。这时因球108不能跨越大致垂直的台阶，而在台阶部分的凹部中空转，球108的转动不传递给彼此相对的滚轴，滚轴的转动被限制。
另外，因为各滚轴102～105的各碰接部102A～105A的圆形锯齿状剖面的凹部碰接在球108的外周上，所以在图22所示的通常状态下，球108的转动游隙角是小的。
另外，如作为沿图20的19-19线剖切的剖面图的图24所示，在支持XI滚轴102的支持部106A上，在支持用凹部109A内设置弹性腿部109B。弹性腿部109B以很小的力朝向使XI滚轴102与XII滚轴103的相对的间隙比规定的间隙变小的方向加压保持XI滚轴102。
由于通过弹性腿部109B加在XI滚轴102上的力是很小的，所以当通过球108的自重和使球108转动操作时的压力作用在XI滚轴102时，使其与XII滚轴103的间隙变大。因此球108可靠地碰接在包括YI滚轴104，YII滚轴15的四根滚轴上。也就是说，即使互相平行的滚轴的间隔和高度存在偏差，球108也仍可靠地碰接在四根滚轴上。也可以根据需要，把与支持部106A的弹性腿部109同样的弹性腿部也设置在其它的支持部106B～106D上。
成90°间隔的四根驱动销110突出的驱动用凸轮102B～105B如图20和图23所示那样分别设置在滚轴102～105的一端。驱动销110随着各滚轴102～105的转动压安装在基体部101上的作为转动量检测器的开关111的杆112。开关111在图20中用虚线表示其上面，在图23表示其侧面。各凸轮102B～105B各自的四个驱动销110的角度位置与各滚轴102～105的上述碰接部102A～105A的圆形锯齿状剖面的四处凹凸部的位置同步。
作为转动量检测器的开关111是按压操作的自动复位型薄型的开关。图25是除去开关111的盖的状态下的剖面图，图26是其分解斜视图。如图所示，设置在开关座体113上端的支持凹部113A和盖114A可转动地支持杆112的轴部112A。杆112的前端112B被压下到规定位置时，杆112以轴部112A为中心转动。于是如图25中用虚线表示那样，驱动部112C向里压收容在开关113内的弹性金属制的可动接点115使其弹性变形，使接点部115A接触在固定接点116上，从而使输出端子111A与111B导通。当加在杆112上的压力解除时，通过可动接点115的弹性恢复力恢复到原来状态。
开关111的输出端子111A、111B由弹性金属薄片形成并在基体部101的下面突出。该跟踪球装置压紧固定在电子装置的配线基板上。这时输出端子111A和111B弹性接触在配线基板上从而与基板实现电连接。
图22是表示XI滚轴102～YII滚轴105的碰接部102A～105A的圆形锯齿状剖面的凹部碰接在球108的外周上的通常状态。在该通常状态下，各滚轴102～105的各凸轮102B～105B如图23所示，停止在驱动销110未碰接在开关111的杆112上的位置上。
在图21～图23中，包围这些部件的座体117和盖板118是树脂制的。
座体117如图22和图23所示，由以上端开口包围球108下部的方式设置的碗状部117A、和从其上端面的外周向下方延伸并固定在基体部101上的周围壁117B组成。在碗状部117A上，在滚轴102～105的各自中央的碰接部102A～105A与球108的外周碰接的位置上形成四个贯通孔117C。另外，碗状部117A的中央形成为盘状部117D并被收容在基体部101的中央凹槽内。因此即使在跟踪球装置浸入了水等，基体部101上的四个开关111也不会受影响。
盖板118是成如图22、图23和图27的外观斜视图所示那样在中央部具有比球108的上部突出的部分的直径稍小的圆形孔118的环状。具有台阶118B的下面的两个腿部118C分别插入在座体117上端部两个结合孔117E中，再通过扭转，使盖板118可拆装地结合在座体117上，在通常状态下，可以防止球108从跟踪球装置中掉出。通过取下盖板118可以更换球108。
下面说明按上述构成的本实施方式的跟踪球装置的操作。
首先在图22和图23中所示的通常状态下，用手或手指等触摸从跟踪球装置的盖板118的圆形孔118A突出的作为操作部的球108的上部，就如上述的图中的箭头所示那样使球108向右方向转动操作的情况进行说明。转动不传递给碰接部102A～105A碰接在球108的外周上的滚轴XI滚轴102～YII滚轴105的四根中的YI滚轴104和YII滚轴105。在XI滚轴102和XII滚轴103的碰接部102A和103A中，圆形的锯齿状的齿的方向是相反的，如上所述球108从圆形锯齿状剖面的凹部向凸部沿着倾斜面上升的XII滚轴103转动，球108必须跨过从圆形锯齿剖面的凹部到凸部的大致垂直的台阶的XI滚轴102的转动被限制，而球108在台阶部分的凹部空转。
另外如图28的剖面图中所示，XII滚轴103端部的凸轮103B随着球108边使XII滚轴103转动边从碰接部103A的圆形锯齿状断面的凹部向凸部沿倾斜面上升而转动。当凸轮103只转动规定的角度时，如图29的剖面图所示，一个驱动销110把开关111的杆112压向下方。而如图25所示，开关111的可动接点115的接点部115A与固定接点116弹性接触并导通。另外，当XII滚轴103转动从凸部边产生卡嗒感，边下降时，驱动销110与开关111的杆112上脱开。于是杆112通过可动接点115的弹性恢复力恢复到原来的图23的状态，可动接点115与固定接点116脱开，重新变成断开状态。
当滚轴103继续转动时，凸轮103B的下一个驱动销110同样使开关111导通/截止。
如上所述，开关111在XII滚轴103的1个转动周期中与4次卡嗒感同步地接通/切断。该状态通过输出端子111A，111B传送给使用该跟踪球装置的电子装置的电路。因此可以检测XII滚轴103的转数即电子装置的显示画面上的光标朝X轴的正或负的一个方向的移动量。
同样，如果转动操作球108向左转动，这次XII滚轴109的转动被限制，而XI滚轴102转动，可以检测向与显示画面上的光标的X轴的上述右方的转动操作相反的方向的移动量。当操作球向前和向后方向转动时，球的转动不传递给XI滚轴102和XII滚轴103，而传递给YI滚轴104和YII滚轴105，可以检测光标向Y轴的正方向或负方向的移动量。
在使球108向斜方向转动时，XI滚轴102或XII轴103中的一个和YI滚轴104或YII滚轴105中的一个响应该转动的XY方向分量转动，可以分别检测X轴和Y轴方向的光标移动量。
在以上的说明中，在该跟踪球装置的XI滚轴102～YII滚轴105的凸轮102B～105B上设置相隔90°的四个驱动销110，也就是说，在各滚轴102～105的一次转动中使开关接通/断开四次。销的数目即开关的接通/断开动作数根据需要可以增减。
另外，在以上的说明中XI滚轴102～YII滚轴105的碰接部102A～105A的剖面成圆形锯齿状。图30示出碰接部剖面的形状。使基准圆123的中心沿形成有四个凹凸部119～122的方向与仅偏离台阶124的尺寸量的四个圆弧119A～122A重合。相对各滚轴102～105的中心在一定的转动方向切除各圆弧119A～122A的外周，以便在各凹凸部119～122的位置在相邻的圆弧之间具有规定尺寸的台阶124。因此容易形成滚轴102～105的碰接部102A～105A。另外转矩从球108沿着从圆形锯齿状剖面的凹部到凸部的圆弧119A～122A的外周以几乎一定的大小非常光滑地传递给与对应球108的转动操作方向转动的滚轴。从而可以获得操作感觉光滑的且动作稳定的跟踪球装置。另外，可以根据相邻的圆弧间的台阶124的大小和倾角等调整转动着的滚轴的卡嗒感和停止滚轴的停止力。
按照上述的本实施方式，可以获得在球108转动操作时产生卡嗒感并可以使光标在电子装置的显示画面上高精度地移动的跟踪球装置，按照该跟踪球装置，球108在滚轴102～105的碰接部102A～105A之间还不容易打滑，转动游隙角也小。
另外，通过用由弹性材料组成的膜覆盖球108的整个表面，可以使球108与各滚轴102～105的碰接部102A～105之间的摩擦力变大。而在该部分上更不容易打滑，并且不容易发生因打滑引起的静电。
或通过在球108的整个表面上形成微细的凹部获得在操作时触摸在球108上面的手或手指不容易打滑并且操作容易的跟踪球装置。
实施方式6
图31是按照本发明的实施方式6的跟踪球装置除去座体后的状态平面图，图32是其外观斜视图，图33是沿图32的跟踪球装置的U-T-V线剖切的剖面图，图34是沿图32的跟踪球装置的U-T-W线剖切的剖面图，按照本实施方式6的跟踪球装置，使用该跟踪球装置的电子装置的配线基板125可转动支持基体部126，同时在基体部126下方的配线基板125上配设自动复位型按钮开关127。
即，从上面看去方形的基体部126以其一边下部的转动支轴126为支点可以转动并通过设置在配线基板125上的支持部125A保持。在对应基体部126中央的圆孔126B的配线基板125上配设自动复位式按钮开关127。形成在固定于基体部125上的座体128的碗状部128A的中央下端上的突出部128B碰接在开关127的上部中央，使支体部126保持在转动范围的上端位置。在基体部126上安装可全方位转动地支持球108的XI滚轴102～YII滚轴105、检测滚轴转动量的四个开关111和座体128。
从安装在基体部126上的四个开关111引出的具有弹性的输出端子111A和111B也分别弹性连接在配线基板125上的多个被连接点125B上，通过向上压基体部126使基体部126更稳定地配置。
自动复位型按钮开关127如图35的正视剖面图和图36的分解斜视图所示，包括：由金属箔等在配线基板125上的规定位置形成的开关固定接点127A、放置在其上面的弹性金属板制的圆顶状可动接点129、中央固定接点127B和与接点127B空出规定间隙地对置覆盖的下面有粘接层的挠性绝缘薄膜130。开关127的高度是低而价钱便宜的，是自动复位型的，在操作时具有卡嗒感的高性能的按钮开关。
另外，把穹状可动接点129的弹性反作用力设在规定的值以下，以便在通常状态和球108转动操作时，按压在座体128的下端突出部128上使该穹状不能反转。
另外，该自动复位型的按钮开关127也不一定形成在配线基板上，也可以是在配线基板125上安装的高度低的按钮开关的单独开关。另外，碰接在按钮开关127的上部中央的突出部128B也不一定设置在座体128上，也可以设置在基体部126上。
下面说明按上述构成的本发明的实施方式的跟踪球装置的操作。
首先，转动操作球108的操作部的上部，在操作使用该跟踪球装置的电子装置的显示画面上的光标位置时的操作因与实施方式5相同，而省略操作说明。
接着，在显示画面上的光标到达所需要的位置时，当从图33和图34所示的通常位置用手或手指等向下压球108的上部时，通过滚轴102～105使支持球108的基体部126以转动支轴126A为中心转动，利用固定在基体部126上的座体128下端的突出部128B经绝缘膜130向下压配线基板125上的按钮开关127的上部中央即半球状的可动接点129。
然后，当该向下的压力超过规定值时，半球状可动接点129边随着卡嗒感边弹性反转，如图37的剖面图所示，可动接点129的中央下面与中央固定接点127B接触。于是通过半球状可动接点129使开关固定接点127A与中央固定接点127B之间导通。
然后，该导通通过配线基板125上的配线127C把作为例如代表显示画面上的光标位置的信号传送给电子装置的电路。
其后，当压在球108的上部的向下压力解除时，按钮开关127的半球状可动接点129通过本身的弹性恢复力恢复成原来的半球状。通过突出部128B即座体128，使基体部126朝顶回到上方的方向转动，返回到原来的图33和图34的通常状态。然后，使按下开关12的开关固定接点127A与中央固定接点127B之间重新断开。
另外，在向下压操作该球108时，滚轴102～105因球108碰接在当接部102A～105A的凹部上而不转动，检测转动量的四个开关111不动作。
按照上述的实施方式6可以实现具有下述特性的跟踪球装置，即在球108转动操作时可以产生卡嗒感和可使显示画面上的光标高精度地移动，同时可以通过向下压球108产生光标位置的识别信号，并具有小的投影面积和操作稳定的按钮开关。
另外，在以上说明中，配线基板125具有与安装在基体部126上的具有弹性的输出端子111A和111B弹性连接的被连接点125B。也可以把基体部126的下面配置的挠性连接基板(图中未示出)连接在配线基板125上来代替该接点125B。从而确实保证对输出端子111A，111B的连接，而且即使基板部126相对配线基板转动，也能通过挠性的连接基板跟踪保证连接。
实施方式7
图38是按照本发明的实施方式7的跟踪球装置的剖视图。该跟踪球装置与实施方式6中所示的相比，安装作为转动量检测器的四个开关131的器材不同。
即，如图38所示，四个开关131以包围按钮开关127的方式安装/连接在使用该跟踪球装置的电子装置的配线板上，其位置与安装在由配线基板132可转动保持的基体部133上的滚轴102～105的凸轮102B～105B相对应。
另外，从上方看去的按钮开关127和四个开关131的排列与实施方式6中所示的图31是相同的，所以省略其详细说明。
另外，因为按照实施方式7的跟踪球装置的操作也与实施方式5，6相同，所以其说明也省略。
通过上述的构成，可以把作为配线所必需的部件的四个开关131和按钮开关127预先装在使用跟踪球装置的电子装置的配线基板132上，而在保持球108的基体部133上不需要配线。从而可以实现组装容易并可以低成本装在电子装置上的带按钮开关的跟踪球装置。
实施方式8
图39是按照本发明的实施方式8的跟踪球装置除去座体的状态下的平面图，图40是该跟踪球装置沿与实施方式6中示出的图32的U-T-V线相同的剖切线剖切的剖面图。按照实施方式8的跟踪球装置与按照实施方式5-7的跟踪球装置相比作为可全方位转动地支持球108的圆筒状滚轴134～137的转动量检测器的开关构成不同。
即利用形成在基体部138上的支持部139A～139D和支持部140A～140D可转动地支持的各滚轴134～137在其一端部的外周上分别具有可转动的接点134B～137B。从滚轴134至137与实施方式5-7相同，在其中央部具有圆形锯齿状断面的碰接部134A～137A。
使用跟踪球装置的电子装置的配线基板141与实施方式6和5相同，在通过保持部141A可转动地保持上述基体部138的同时，在与基体部138的中央部相对的位置上具有按钮开关127。该跟踪球装置在与滚轴134～滚轴137的可转动接点134B～137B相对应的位置上具有长臂状的弹性固定接点142A～142D，弹性固定接点143A～143D。各个接点弹性地接触在可转动接点134B～137B上从而形成转动开关144A～144D。
图41是转动开关的接点的外观斜视图。在转动开关144A～144D中，可转动接点134B～137B由圆环状部134C～137C和从它们上分别突出的梳齿状部134D～137D构成。作为成对的弹性固定接点142A和142B分别与圆环状部134C和梳齿状部134D弹性接触。弹性固定接点145A和145B，弹性固定接点146A和146B、弹性固定接点147A和147B分别弹性接触在各对可转动动接点135B～137B上。随着滚轴134～137的转动，弹性固定接点142A～142D，143A～143D之间接通、断开。
另外，上述可转动接点134B～137B的梳齿状部134D～137D，以使滚轴134～137的碰接部134A～137A的凹凸部的形状和数目以及角度位置相匹配的方式设定。
由于按照本实施方式8的跟踪球装置把上述构成的转动开关144A～144D作为转动量检测器使用，所以可以使转动检测器小型化，可以随着滚轴134～137的转动可靠地接通、断开地进行输出。另外，即使在基体部138转动时推压按钮开关127的情况下，通过长臂状的弹性固定接点142A～142D、143A～143D发生弯曲随动，使开关不会误动作。
实施方式9
图42是按照本发明的实施方式9的跟踪球装置的主剖视图。图43是其外观斜视图。图44是除去其座体后的状态下的平面图，图45是沿图43的跟踪球装置的Q-O-Q线剖切的剖面图。
跟踪球装置的基体部201从上看由树脂形成方形。在其上面如图42和图44所示那样配置在方形的两边附近与边平行互成直角的两个大致圆筒状的X滚轴202和Y滚轴203。滚轴202、203通过与基体部201形成一体的支持部201A～201C可转动支持。
另外，如图44所示，作为支持体的第三滚轴204通过支持部201D可转动地支持在基体部201上面的X滚轴202和Y滚轴303相远离侧的中间位置上。
相对作为操作部的球205，比其中心稍低的外周与X滚轴202、Y滚轴203和第三滚轴204各自大直径碰接部202A和203A以及204A碰接。这些碰接部全方位可转动地支持球205。
在此，X滚轴202和Y滚轴203的大直径碰接部202A和203A的外周如图42、图44和图45所示，呈在圆周面上平行于滚动轴的轴线以规定角度的间隔设置有多个直线状凹部206和207的圆周形状。第三滚轴204的大直径碰接部204A具有光滑的圆周面。
在通常状态下球205停止在嵌入在各X滚轴202和Y滚轴203的各大径碰接部202A、203A的外周的多个凹部206和207中的一个内的位置上。
另外，作为与X滚轴202同轴设置的圆形转动轴的中直径轴部202B的外周上设置由圆环状部208A和梳齿状部208B组成的可动接点208。梳齿状部208B与圆环状部208A导通，以与大直径碰接部202A的凹部206对应的角度节距形成。从基体部201延伸的弹性固定接点209的长度不同的三个弹性腿部209A～209C弹性接触在可动接点208上，形成作为X滚轴202的转动量检测器的X转动型编码器210。与X滚轴202相同，在与Y滚轴303同轴设置的圆形中直径轴部203B的外周上也设置由圆环状部211A和梳齿状部211B组成的可动接点211。梳齿状部211B导通圆环状部211A，以与大直径碰接部203A的凹部207对应的角度节距形成。从基体部201延伸的弹性固定接点212的长度不同的三个弹性腿部212A～212C弹性接触在可动接点211上，形成作为Y滚轴203的转动量检测器的Y转动型编码器213。
由编码器210、213发生的电信号通过与弹性固定接点209和212导通的具有弹性的连接端子210A～210C和213A～213C传送给使用该跟踪球装置的电子装置的电路。
在通常状态如上所述，球205嵌入在大直径202A和203A外周的凹部206和207内而停止。在该通带状态中，编码器210、213不发出电信号，即连接端子210A～210C和213A～213C是分别处在电断开状态。
由于编码器210和213设置在与可动接点208和滚轴202、203同轴设置的作为转动轴的中直径轴部202B、203B上而可小型化，从而使跟踪球装置变紧凑。
另外，在图43的外观斜视图中，跟踪球装置的上部被树脂制的座体214和盖215包围。
如在图42、图45和图46的外观斜视图中所示，座体214由上端开口，以包围球205下部的方式设置的碗状部214A、和从其上端外周向下延伸且下端部固定在基体部201上的周壁部214B构成。在碗状部214A上在X滚轴202的大直径碰接部202A、Y滚轴203的大直径碰接部203A和第三滚轴204的大直径碰接部204A与球205的外周碰接的位置上分别形成贯通孔214C。另外中央部214D呈盆状与基体部201的中央仅隔开微小的间隔相对置。该跟踪球装置即使是淋水，X编码器210和Y编码器213的接点部等也不会受到影响。
盖板215是中央有比球205的直径小的圆形孔215A的环状。具有台阶215B的两个腿215C分别插入座体214上端面结合孔214E内，通过旋拧，盖板215可装拆地结合座体214，在通常状态下，可以防止球205从该跟踪球装置中掉出来。通过卸下盖板215可以更换球205。
为了把本实施方式9的跟踪球装置装在电子装置上，而只需使小螺钉通过设置在基体部20的侧部两个位置上的安装孔等在将该跟踪球装置紧压在电子装置的配线基板上后固定，然后将编码器210、213的连接端子210A～210C、213A～213C弹性连接在被连接点(图中未示出)上，而不需要锡焊等连接工序。
下面说明本实施方式的跟踪球装置的操作。
首先，在如图42所示的通常状态下，用手或手指等触摸从跟踪球装置的盖板215的圆形孔215A向上突出的作为操作部的球205的上部，使球205象箭头所示那样转动时，转动传递给大直径碰接部202A、203A、204A碰接在球205的外周上的滚轴202～204中的X滚轴202和第三滚轴204，转动不传递给Y滚轴203。
然后，通过使X滚轴202沿图42和图45所示的方向转动，使以嵌入在大直径碰接部202的外周的凹部206A内的方式碰接的球205的碰接部分从凹部206A退出沿外周面转移，在嵌入下一个凹部206B中的同时产生卡嗒感。
另外，通过使球205的碰接部分从X滚轴202的大直径碰接部202A的凹部206A转移到凹部206B，使X转动型编码器210的可动接点208转动。因此在弹性接触在接点208的圆环状部208A和梳齿状部208B上的弹性固定接点209的弹性腿部209A～209C发生独立的脉冲信号。即分别在弹性腿部209A～209C的连接端子210A、210B之间与连接端子之间逐个发出脉冲信号。在X转动型编码器210中，发生的脉冲信号与可动接点208即与X编码器202的转动方向的关系，因为与作为一般的转动型编码器公知的相同，所以省略说明。
接着通过使球205继续转动，使其在球205和大直径碰接部202A与外周的凹部之间不断地边发生卡嗒，边在连接端子210A、210B之间和210A、210C之间以高精度发生对应卡嗒次数相应的脉冲信号。将该信号传递给电子装置电路，使显示画面上的光标以高精度在X方向只移动对应转动的大小。
另外，在使该球205向右转动时，球205使以球205的外周嵌入在Y滚轴203的大直径部203A的凹部207内的方式碰接的碰接处为中心转动，不使Y滚轴205转动。
同样，如果向左转动球205，则X滚轴202一边产生卡嗒感一边向与上述方向相反的方向转动，X转动型编码器发生与卡嗒数相对应的脉冲信号。
另外，当使球205向上或向下转动时，则Y滚轴203一边产生卡嗒感一边转动。在Y转动型编码器213的连接端子213A、213B之间和213A、213C之间分别发生与卡嗒数相对应的脉冲信号，使电子装置的显示画面的光标以高的精度在Y方向移动。
另外，当使球205向斜方向转动操作时，则根据与该操作方向的倾斜对应的比例，X滚轴202和Y滚轴203边产生卡嗒边转动，在X轴滚轴212和Y轴213的各自的连接端子210A～210C和213A～213C中分别发生与卡嗒数对应的数目的脉冲信号。因此，电子装置的显示画面上的光标在与球205的转动方向倾斜对应的方向上高精度的只移动与球205的转动量对应的量。
另外，在球205转动时，第三滚轴204与X滚轴202和Y滚轴203一起转动，辅佐球205的光滑转动。
第三滚轴204也可与X滚轴202和Y滚轴203一起具有可自由转动地支持滚轴205的功能。因此具有转动轴的滚轴不是必需的，也可以采用球状容易滑动的支持部件。
另外，按照上述说明的跟踪球装置，X滚轴202和Y滚轴203的大直径碰接部202A和203A两者的外围具有凹凸的圆周形状，但也可以根据使用跟踪球装置的电子装置的操作上的需要，以便只在X滚轴202或Y滚轴203中的任何一个的外周上形成凹凸，只在该滚轴转动时产生卡嗒感可以高精度地操作。
另外，在以上说明中，X滚轴202和Y滚轴203的大直径部202A、203A的外周具有在圆周面上形成多个直线形的凹部206、207的凹凸部。这样的形状外周通过切削圆周面就可以容易形成，同时还可以根据需要容易变更凹部206和207的数目。
图47是说明按照本发明的实施方式9的跟踪球装置的转动滚轴的另一制作方法的外观斜视图。图48是通过另一制作方法制作的转动滚轴的环状碰接部的剖面图。
如图47所示，转动滚轴216可分成转动轴部217和环状碰接部218制作。在一体具有可动接点217A的金属轴部217B上通过用绝缘树脂外嵌成形加工形成绝缘部217C制作转动轴部217。环状碰接部218具有如图48所示那样的结构。环状体218B由在外周上具有按规定的角度间隔突出成放射状的突出部218A的金属等刚性材料构成。通过在环状体218B的多个突出部218A之间嵌入成形加工埋入具有弹性的树脂使剖面大致为半圆形的并在轴向长凸部向外周突出。然后通过把环状碰接部218的中心孔218D压入结合在转动轴部217的中间段部210上，而完成转动滚轴216的加工。
另外，由刚性材料构成的环状体218B的多个突出部218A的前端面218E的宽按照使作为操作体的球205形成需要的碰接的角度而设定。
图49是滚轴与球的碰接部分的放大剖面图。如上所述那样形成的转动滚轴216的环状碰接部218在外周上具有由刚性材料构成的凹部218E和由弹性材料构成的凸部互相配置成规定的角度间隔的凹部。因此如图49所示，在球209的转动转递给转动滚轴216时，因由转动滚轴216的弹性材料构成的凸部218C与球205间的大的摩擦力而转动能不打滑地可靠地传递。而在球205的转动不传递给滚轴216时，因在刚性材料构成的凹部218内球205的摩擦力小而打滑。从而获得平滑操作和稳定动作的跟踪球装置。
用由弹性材料构成的被膜覆盖作为操作体的球205的整个表面，从而可使球205与X滚轴202、203的碰接部分的摩擦变大，从而获得在碰接部分不易滑动地稳定动作的跟踪转动装置。
另外，在球205的整个表面上形成比凹部206、207的宽度小的微小凹凸部。因此在球205与滚轴202、203的碰接部分上，在球205转动操作时，球205的表面凹凸部的凸部被大直径部202A、203A外周的凹部206、207挂住，如上所述，可以获得既能产生卡嗒感和高精密度操作，又能在碰接部分不容易打滑而稳定动作的跟踪球装置。
按照以上所述的实施方式9，可以选择出在不增加构成部件数量的条件下能在球205转动时产生卡嗒感，并可以高精密度地操作的跟踪球装置。并且因为被球205与各滚轴202、203的碰接部分传递的转矩的大小不随产生卡嗒感变化，所以可以获得在碰接部分不容易打滑的跟踪球装置。
在把实施方式1-7中所示的跟踪球装置使用在具有显示器的电子装置上时，也可以安装发生识别在实施方式6中示出的显示器上的光标位置的信号的机构。
本发明涉及操作电子装置的显示画面上的光标移动的跟踪球装置和用该跟踪球装置的电子装置。按照本发明可以获得在球的转动操作时产生明显的卡嗒感、可以精密地操作电子装置的显示画面上的光标移动、在操作时不产生振动感的跟踪球装置和使用该跟踪球装置的电子装置。

Claims (47)

1.一种跟踪球装置，其特征在于，包括：
一个球；
每相对的两个一组共两组互相垂直配置成方形、通过与上述球的中心下方的外周碰接而随着上述球转动的圆形轴状的四个滚轴；
为了使上述滚轴中的相对的两个滚轴只沿相反方向转动而进行限制的转动方向限制部；
分别检测上述滚轴的转动量的转动量检测器；
支持上述滚轴的支持部；和
配设有上述支持部的基体部。
2.如权利要求1所述的跟踪球装置，其特征在于，上述转动方向限制部包括：
在上述滚轴与上述球的碰接部侧面的各圆形外周的等角度位置上设置有锯齿状齿的棘轮；
和与上述齿弹性接触的制动爪；
上述齿中设置在上述棘轮中的上述相对的滚轴上的棘轮的齿互相朝反向倾斜。
3.如权利要求2所述的跟踪球装置，其特征在于，上述棘轮的上述齿的数目与上述滚轴转动一周的上述转动量检测器的输出数同步。
4.如权利要求1所述的跟踪球装置，其特征在于，上述转动方向限制部包括：
从各个上述滚轴向对着其转动中心相隔等角度突出成放射状的销；
制动爪，该制动爪以下述操作方式嵌合：当各个上述滚轴沿规定方向转动时该制动爪被上述销推压反复进行弹性变形/弹性恢复，而当各个上述滚轴沿上述规定方向反向的转动时该制动爪与上述销接触，阻止上述滚轴转动。
5.如权利要求4所述的跟踪球装置，其特征在于，从一个上述滚轴上突出的销数目与上述滚轴转动一周的上述转动量检测器的输出数同步。
6.如权利要求4所述的跟踪球装置，其特征在于，上述转动量检测器是通过上述制动爪驱动的开关。
7.如权利要求1所述的跟踪球装置，其特征在于，上述转动量检测器具有：
设置在每个上述滚轴的外周上的可动接点，和保持在上述基体部上并带有与上述可动接点弹性接触的弹性固定接点的转动开关。
8.如权利要求1所述的跟踪球装置，其特征在于，上述滚轴在同一平面上与上述球碰接。
9.如权利要求1所述的跟踪球装置，其特征在于，上述支持部具有朝使上述相对的滚轴的相对间隔变小的方向推上述滚轴的弹性件；
通过上述球的自重和操作时的压力使上述相对的间隔变大。
10.如权利要求1所述的跟踪球装置，其特征在于，在不操作时设定上述球与滚轴之间的间隙。
11.如权利要求10所述的跟踪球装置，其特征在于，还具有设置在上述球的下面并与上述球接触的自动复位型按钮开关。
12.如权利要求1所述的跟踪球装置，其特征在于，上述球具有由覆盖上述球的整个表面的弹性材料组成的薄膜。
13.如权利要求1所述的跟踪球装置，其特征在于，在上述球的整个表面上形成凹部。
14.如权利要求1所述的跟踪球装置，其特征在于，具有：
一个基座体，该基座体是在上述四个滚轴与上述球相碰接的位置上分别形成贯通孔并使上端面变成为开口的碗状，该基座体从上述上端面的外周伸出的周围壁固定在基体部上；和
中心部具有比所述球的直径小的圆形孔并可装拆地配设在上述基座体的开口部上的环状盖板；
上述球被上述基座体和上述盖板包围起来。
15.如权利要求1所述的跟踪球装置，其特征在于，还具有从与上述基体部上的配设有上述支持部的那侧相反的侧突出的和具有弹性的转动量检测器输出端子。
16如权利要求1所述的跟踪球装置，其特征在于，在上述滚轴的与上述球的碰接的部分上在其断面等分的位置上形成具有带规定台阶的规定数目凹凸的圆形锯齿；
上述对置的两个滚轴各自的上述齿的朝向是相反的；
上述转动方向限制部形成在上述滚轴与上述球碰接的部分上。
17.如权利要求16所述的跟踪球装置，其特征在于，在一个上述滚轴上形成的上述锯齿数与上述转动量检测器的输出同步。
18.如权利要求16所述的跟踪球装置，其特征在于，上述支持部具有朝使相对的滚轴的相对间隔变小的方向加压的弹性件，上述相对的间隔随着球的自重和操作时的压力而变宽。
19.如权利要求16所述的跟踪球装置，其特征在于，上述锯齿剖面的形状是使基准圆沿设置有上述凹凸部的上述各滚轴的半径方向只偏移上述规定的台阶高度的上述规定数的圆弧互相重叠后再沿上述半径方向切掉上述各圆弧后的形状。
20.如权利要求16所述的跟踪球装置，其特征在于，上述球具有覆盖整个表面的由弹性材料组成的薄膜。
21.如权利要求16所述的跟踪球装置，其特征在于，在上述球的整个表面上形成凹部。
22.如权利要求16所述的跟踪球装置，其特征在于，具有：
一个基座体，该基座体是在上述四个滚轴与上述球相碰接的位置上分别形成贯通孔并使上端面变成为开口的碗状，该基座体从上述上端面的外周伸出的周围壁固定在基体部上；
在中央具有比上述球的直径小的圆形孔并可拆装地配设在上述基座体的上述端部开口上的环状盖板；
上述球被上述座体和盖板包围。
23.如权利要求16所述的跟踪球装置，其特征在于，
上述各滚轴具有凸轮；
上述转动量检测器具有由上述凸轮驱动的开关。
24.如权利要求16所述的跟踪球装置，其特征在于，
上述各滚轴在其外周上具有可动接点；
上述转动量检测器具有弹性接触在上述可动接点上的弹性固定接点。
25.如权利要求16所述的跟踪球装置，其特征在于，还具有从与上述基体部上的配设有上述支持部那侧相反的侧突出的和具有弹性的转动量检测器输出端子。
26.如权利要求16所述的跟踪球装置，其特征在于，还具有：
可转动支持上述基体部的配线基板；和
配置在上述配线基板上在上述基体部转动时被按压而动作的自动复位型的按钮式开关。
27.如权利要求26所述的跟踪球装置，其特征在于，在上述配线基板上配设上述转动量检测器。
28.如权利要求26所述的跟踪球装置，其特征在于，在上述基体部上配置上述转动量检测器。
29.如权利要求28所述的跟踪球装置，其特征在于，还具有从与上述基体部上的配设有上述支持部那侧相反的侧突出的和具有弹性的转动量检测器输出端子，上述输出端子与上述配线基板弹性连接。
30.如权利要求29所述的跟踪球装置，其特征在于，还具有使上述输出端子与上述配线基板相连的挠性连接基板。
31.一种电子装置，其特征在于，具有跟踪球装置和配线基板，该跟踪球装置包括：
一个球；
每相对的两个一组共两组互相垂直配置成方形、通过与上述球的中心下方的外周碰接而随着上述球转动的圆形轴状的四个滚轴；
为了控制上述滚轴中的相对的两个滚轴只沿相反方向转动的转动方向限制部；
检测上述滚轴的各转动量的转动量检测器；
支持上述滚轴的支持部；
配设有上述支持部的基体部；
从与上述基体部上的配设有上述支持部那侧相反的侧突出的和具有弹性的转动量检测器输出端子；
上述输出端子弹性接触在配线基板上。
32.一种电子装置，其特征在于，具有跟踪球装置和显示信息的显示单元；该跟踪球装置包括：一个球；
每相对的两个一组共两组互相垂直配置成方形、通过与上述球的中心下方的外周碰接而随着上述球转动的圆形轴状的四个滚轴；
为了控制上述滚轴中的相对的两个滚轴只沿相反方向转动的转动方向限制部；
检测上述滚轴的各转动量的转动量检测器；
支持上述滚轴的支持部；
配设有上述支持部的基体部；
上述球转动后，根据至少一个上述转动量检测器的输出信号对显示在上述显示单元的上述信息进行选择。
33.一种电子装置，其特征在于，具有跟踪球装置；该跟踪球装置包括：
一个球；
每相对的两个一组共两组互相垂直配置成方形、通过与上述球的中心下方的外周碰接而随着上述球转动的圆形轴状的四个滚轴；
为了限制上述滚轴中的相对的两个滚轴只沿相反方向转动的转动方向限制部；
检测上述滚轴的各转动量的转动量检测器；
支持上述滚轴的支持部；
配设有上述支持部的基体部；
在上述滚轴的与上述球的接触的部分上在其断面等分的位置上形成具有带规定的台阶的规定数目的凹凸的圆形的锯齿；上述对置的两个滚轴的各自的上述齿的朝向是相反的；上述转动方向限制部形成在上述滚轴与上述球碰接的部分上；
该电子装置具有可转动支持上述基体部的配线基板；
和配设在上述配线基板上，在上述基体部转动时被按压而进行动作的自动复位型的按钮式开关。
34.如权利要求33所述的电子装置，其特征在于，在上述基体部上配设上述转动量检测器。
35.如权利要求33所述的电子装置，其特征在于，在上述配线基板上配设上述转动量检测器。
36.如权利要求33所述的电子装置，其特征在于，上述跟踪球装置还具有从与上述基体部上的配设有上述支持部那侧相反的侧突出的和具有弹性的转动量检测器输出端子；
上述输出端子与上述配线基板弹性连接。
37.如权利要求35所述的电子装置，其特征在于，还具有使上述转动量检测器的输出端连接在上述配线基板上的挠性连接板。
38.一种电子装置，其特征在于，具有：跟踪球装置，该跟踪球装置包括：
一个球；
每相对的两个一组共两组互相垂直配置成方形、通过与上述球的中心下方的外周碰接而随着上述球转动的圆形轴状的四个滚轴；
为了控制上述滚轴中的相对的两个滚轴只沿相反方向转动的转动方向限制部；
检测上述滚轴的各转动量的转动量检测器；
支持上述滚轴的支持部；
配设有上述支持部的基体部；
在上述滚轴的与上述球的接触的部分上在其断面等分的位置上形成具有带规定的台阶的规定数目的凹凸的圆形的锯齿；上述对置的两个滚轴的各自的上述齿的朝向是相反的；上述转动方向限制部形成在上述滚轴与上述球碰接的部分上；
该电子装置还包括：
显示信息的显示单元；和
进行电子装置的整体控制的电子电路；
上述球转动后，根据至少一个的上述转动量检测器的输出信号对显示在上述显示单元的上述信息进行选择。
39.一种跟踪球装置，其特征在于，具有：
一个球；
圆形轴状的X滚轴和Y滚轴分别具有与上述球的外周沿垂直方向碰接的碰接部；
分别与上述X滚轴和Y滚轴相连的两个转动量检测器；
在上述X滚轴和Y滚轴的相远离侧的中间位置与上述球的外周碰接并在全方位可自由转动地支持上述球的支持体和保持上述X滚轴、Y滚轴和上述支持体的基体部，
在上述X滚轴和Y滚轴的至少一个的上述碰接部，沿着上述滚轴的轴线方向以规定的角度间隔设置多个直线形凹部。
40.如权利要求39所述的跟踪球装置，其特征在于，上述支持体具有可转动地保持的并与上述球的外周碰接的第三滚轴。
41.如权利要求39所述的跟踪球装置，其特征在于，上述X滚轴和Y滚轴中至少一个的上述碰接部具有：
由刚性材料构成的圆形的轴；
由留下上述球接触的部分后配置在上述圆形轴的外周上的弹性材料组成且断面为半圆形沿轴向延伸的凸部。
42.如权利要求39所述的跟踪球装置，其特征在于，上述球具有覆盖其整个表面的由弹性材料构成的薄膜。
43.如权利要求39所述的跟踪球装置，其特征在于，在上述球的整个表面上形成直径比上述凹部的宽度窄的凹部。
44.如权利要求39所述的跟踪球装置，其特征在于，上述两个转动量检测器具有分别设置在与上述滚轴同轴的外周上的可动接点，和
保持在上述基体部上并与上述可动接点弹性接触的固定接点。
45.如权利要求39所述的跟踪球装置，其特征在于，具有：
一个基座体，上述X滚轴和Y滚轴以及上述支持体在与上述球相碰接的位置上分别形成贯通孔并使上端面变成为开口的碗状，从上述开口部的外周伸出的周围壁固定在上述基体部上；
在中央上具有比上述球的直径小的圆形孔并在上述基座体的上述开口部上可装拆的环状盖板；
上述球被上述座体和上述环状盖板包围。
46.如权利要求39所述的跟踪球装置，其特征在于，上述转动量检测器具有带弹性的连接端子。
47.一种电子装置，其特征在于，具有跟踪球装置，该跟踪球装置包括：
一个球；
圆形轴状的X滚轴和Y滚轴分别具有外周与上述球的外周沿垂直方向碰接的碰接部；分别与上述X滚轴和Y滚轴相连的两个转动量检测器；
在上述X滚轴和Y滚轴的远侧中间位置上与上述球的外周碰接并在全方位可自由转动地支持上述球的支持体；
保持上述X滚轴、上述Y滚轴和上述支持体的基体部；
在上述X滚轴和Y滚轴的至少一个的上述碰接部，沿着上述滚轴的轴线方向以规定的角度间隔设置多个直线形凹部；
该电子装置还包括显示信息的显示单元；
上述球转动后，根据上述两个转动量检测器中的至少一个输出信号对显示在上述显示单元的上述信息进行选择。
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