JP2004152107A

JP2004152107A - 座標入力装置

Info

Publication number: JP2004152107A
Application number: JP2002317940A
Authority: JP
Inventors: Shinji Hirano; 伸児平野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】本発明は、操作軸を傾倒操作する操作者の指がスリップすることなく、操作軸を確実に傾倒操作してセンサ基板を確実に歪ませることができる座標入力装置を提供すること。
【解決手段】本発明の座標入力装置は、柱状の操作軸２と、この操作軸２の一端部側を一面側に固着したセンサ基板３と、このセンサ基板３の他面側に設けた複数個の歪み検出素子４とを備え、操作軸２は、一端部側を円柱部２ａからなる円柱状に形成し、一端部と反対側の他端部側を角柱部２ｂからなる角柱状に形成した。そして、操作軸２を金属で形成し、センサ基板３をセラミックで形成している。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は座標入力装置に係わり、パソコン等の入力機器に使用して好適な歪み検出素子を用いた座標入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パソコン等の入力機器として使用される座標入力装置は、図４に示すように、弾性を有する矩形状で平坦状のセンサ基板２１が配設され、このセンサ基板２１の中央部には円柱状の操作軸２２が固着されている。
前記操作軸２２は、セラミック等の硬質部材からなり、径寸法が異なる２段形状に形成され、下部の小径部２２ａがセンサ基板２１に接着剤等で固着され、上部の大径部２２ｂが操作部となっている。
そして、大径部２２ｂを操作者の指等で水平方向に押圧操作することにより、操作軸２２が傾倒し、この操作軸２２の傾倒で、センサ基板２１が歪むようになっている。
また、センサ基板２１の下部には空洞部２３ａを有する取付台２３が配設され、センサ基板２１の隅部に形成した固定部２４によって、センサ基板２１が取付台２３に固着されている。
【０００３】
また、センサ基板２１の対角線上で操作軸２２を取り付けた部分の周囲には、第１の歪み検出素子２５、２５’と第２の歪み検出素子２６、２６’とが４方向に等間隔で配設されている。
前記センサ基板２１は、第１、第２の歪み検出素子２５、２５’、２６、２６’を形成した部分の下方が空洞部２３ａになっているので、操作軸２２の傾倒操作で容易に弾性変形させることができる。
【０００４】
このような従来の座標入力装置は、操作軸２２を傾倒操作してセンサ基板２１が歪むと、この歪みに連動して第１、第２の歪み検出素子２５、２５’、２６、２６’の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を図示しない制御部が検出することにより、操作軸２２の傾倒方向および傾倒量が検出可能になっている。
そして、操作軸２２の傾倒方向および傾倒量に対応して、例えばパーソナルコンピュータ等のディスプレー上のカーソルを所望の位置に移動できるようになっている。
【０００５】
【特許文献】
特開平７−１７４６４６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したような従来の座標入力装置は、操作軸２２の操作部である大径部２２ｂが円柱状のために、大径部２２ｂの中心から若干ずれた外周部を直接指等で水平方向に加重を加えて傾倒操作しようとすると、指が外周部をスリップして操作軸２２を確実に傾倒操作できなくなるおそれがあった。
また、この対策として、大径部２２ｂに摩擦係数の大きなゴムキャップ（図示せず）等をかぶせることも考えられるが、大径部２２ｂが円柱状のために、大径部２２ｂにかぶせたゴムキャップに操作荷重を加えると、ゴムキャップが回転するおそれがあった。
【０００７】
また、大径部２２ｂにかぶせたゴムキャップを接着剤等で固着する方法もあるが、この方法だと組立に時間が掛かると共に、ゴムキャップが摩耗したときに摩耗したゴムキャップを交換できなくなる問題があった。
本発明は前述したような問題点に鑑みてなされたもので、操作軸を操作する操作者の指がスリップし難くて、操作軸を確実に傾倒操作してセンサ基板を確実に歪ませることができる座標入力装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の解決手段として本発明の座標入力装置は、柱状の操作軸と、この操作軸の一端部側を一面側に固着したセンサ基板と、このセンサ基板の他面側に設けた複数個の歪み検出素子とを備え、前記操作軸は、前記一端部側を円柱状に形成し、前記一端部と反対側の他端部側を角柱状に形成したことを特徴とする。
【０００９】
また、前記課題を解決するための第２の解決手段として、前記操作軸は金属からなり、前記センサ基板はセラミックからなることを特徴とする。
【００１０】
また、前記課題を解決するための第３の解決手段として、前記歪み検出素子は、前記一面側に固着した操作軸と対向する前記他面側の位置に、一部を位置させた状態で形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、前記課題を解決するための第４の解決手段として、前記歪み検出素子は、前記操作軸を中心として角度が９０°の等間隔に区切られた前記他面側の４箇所に形成したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明における本発明の座標入力装置を図面に基づいて説明する。図１は本発明の座標入力装置の分解斜視図であり、図２は本発明に係わる歪み検出素子を説明する拡大図であり、図３は本発明の座標入力装置の斜視図である。
まず、本発明の座標入力装置は、パソコン等のキーボード装置に取り付けられており、例えばディスプレー上のカーソル等を任意の位置に移動操作可能になっている。
【００１３】
このような本発明の座標入力装置の１実施の形態を、図１〜図３に基づいて説明すると、最上部には、外形が略矩形状の取付板１が配設されている。この取付板１は、金属板からなり、中央部には後述する操作軸２を挿通させるための円形状の挿通孔１ａが貫通形成されている。
前記挿通孔１ａの周囲には、例えばパソコン等のキーボード装置のシャーシ（図示せず）下面に固定するための３個のネジ孔から固定部１ｂと、後述する支持板６を下面側にネジ止めして取り付けるための３個のネジ孔からなる取付部１ｃとが形成されている。
【００１４】
前記３個の固定部１ｂは、取付板１の図示左側の一端部寄りの手前側と奥側とに２個形成されていると共に、取付板１の図示右側の他端部寄りの略中央部に１個形成されている。
また、３個の取付部１ｃは、取付板１一端部寄りの略中央部に１個形成されていると共に、他端部寄りの手前側と奥側に２個形成されている。
【００１５】
また、取付板１の一端部寄りの２個の固定部１ｂより内側には、後述するプリント基板７を取り付けるための２個のＰＣＢ取付ネジ１ｄが形成されている。
また、挿通孔１ａを挟んだ取付板１の手前側と奥側には、それぞれのネジ孔より小径の位置決め孔１ｅが２個形成されている。
また、挿通孔１ａから挿通する操作軸２は、下方の一端部側が円柱状に形成されて円柱部２ａとなっており、上方の他端部側が角柱状に形成されて角柱部２ｂとなっている。
【００１６】
また、操作軸２は、金属からなり、ヘッダー加工、あるいは焼結加工で製造しているので、円柱部２ａ、角柱部２ｂを同時に加工することができ、低コストで製造できる。
前記操作軸２は、円柱部２ａ側がセンサ基板３の一面側の略中央部に、例えば熱硬化性の接着剤等で直立状に固着されている。そして、図３に示すように、操作軸２を固着したセンサ基板３を取付板１に取り付けると、操作軸２は、挿通孔１ａの略中央部に位置して、角柱部２ｂが取付板１よりも上方に突出するようになっている。
【００１７】
また、操作軸２は、角柱部２ｂに、例えば植毛キャップ（図示せず）等をかぶせることにより、操作者が操作軸２を指等で操作してもスリップし難くすることができると共に、操作軸２を操作する指の感触を良くすることができる。
また、センサ基板３に固着する側が円柱状の円柱部２ａになっているので、操作軸２に加えられる水平方向の操作加重がどの方向から加えられても、センサ基板部３を確実に高精度に歪ませることができる。
【００１８】
前記センサ基板３は、外形が矩形状に形成され、材質はアルミナ等の耐熱性セラミック材からなり、周囲の環境温度が大きく変化しても、膨張、あるいは収縮等がほとんどない、温度特性に優れた材料からなっている。
また、センサ基板３には、取付板１の３個の取付孔１ｃと対向する位置に３個の貫通孔からなる取付孔３ａが形成され、ＰＣＢ取付孔１ｄ、１ｄと対向する位置にＰＣＢ取付孔３ｂ、３ｂが形成され、位置決め孔１ｅ、１ｅと対向する位置に位置決め孔３ｃ、３ｃがそれぞれ形成されている。
また、センサ基板３の図示左側の一端部には、４個の半田ランド部３ｄがそれぞれ形成され、後述するプリント基板７の半田ランド部７ｄに半田付け可能になっている。
【００１９】
また、センサ基板３の他面側である下面には、図２に示すように、矩形状の歪み検出素子４が複数個（４個）形成されている。この歪み検出素子４は、耐熱性があるサーメット系からなる抵抗体を印刷等により形成し、その後レーザトリミングで抵抗値のバラツキが調整されている。
前記歪み検出素子４は、センサ基板３の一面側に固着した操作軸２と対向する他面側の位置に、一部を位置させた状態で形成されている。
また、歪み検出素子４は、操作軸２を中心として角度が９０°の等間隔に区切られたセンサ基板３の他面側の４箇所に形成されている。
【００２０】
そして、センサ基板３には、歪み検出素子４に接続して配線パターン４ａが引き回しされ、この配線パターン４ａがセンサ基板３の一端部側に形成した半田ランド部３ｄに接続されている。このようなセンサ基板３は、後述する支持板６によって取付板１の下面側に取り付けられており、挿通孔１ａから挿通して立設する操作軸２に水平方向の荷重を加えて傾倒操作すると、歪み可能な厚さに形成されている。
即ち、センサ基板３は、操作軸２を操作者が指等で傾倒操作すると、歪み検出素子４を形成した部分を容易に歪ませることができるようになっている。
【００２１】
また、センサ基板３の下部には形状が略３角形状で所定厚さの絶縁フィルムからなるスペーサ５が配設されている。このスペーサ５は、上方の４個の歪み検出素子４が対向する部分の略中央部を打ち抜いて逃げ孔５ａが形成されいる。
そして、逃げ孔５ａによって、歪み検出センサ４を形成した部分のセンサ基板３と、後述する支持板６との間に所定の隙間ができるので、操作軸２を傾倒操作すると、センサ基板３が確実に歪むようになっている。
【００２２】
また、スペーサ５の３角形状のそれぞれの隅部には、それぞれ取付孔５ｂが形成され、この取付孔５ｂは、取付板１の取付部１ｃと対向する位置に形成されている。また、スペーサ５には、取付板１の位置決め孔１ｅと対向する位置に位置決め溝５ｃが形成されている。
また、スペーサ５の下部には、金属板等からなる支持板６が配設されており、この支持板６と取付板１との間にスペーサ５とセンサ基板３とを狭持して支持可能になっている。
【００２３】
前記支持板６は、矩形部６ａとこの矩形部６ａから突出する三角形状の突部６ｂとが形成され、取付板１の取付部１ｃと対向する位置にそれぞれ取付孔６ｃが形成されている。
そして、取付板１と支持板６との間にセンサ基板３とスペーサ５とを狭持した状態で、支持板６をネジ９で取付板１に締め付け可能になっている。
また、支持板６の矩形部６ａには、取付板１の位置決め孔１ｅと対向する位置に、位置決め孔１ｅに嵌合可能な２個の位置決め突起６ｄが突出形成されている。
【００２４】
また、本発明の座標入力装置の最下部には、プリント基板７が配設されておりこのプリント基板７は、図示右側に取付板載置部７ａ、７ａが形成され、この取付板載置部７ａ、７ａには、取付板１のＰＣＢ取付ネジ１ｄと対向する位置に取付孔７ｂ、７ｂがそれぞれ形成されている。
前記プリント基板７は、取付板載置部７ａ、７ａに挟まれた部分が三角状に切り欠きされて凹部７ｃが形成され、この凹部７ｃに支持板６の突部６ｂが位置可能になっている。
【００２５】
また、凹部７ｂ近傍のプリント基板７の表面には、４個の半田ランド部７ｄが形成されて、この半田ランド部７ｄにセンサ基板３の半田ランド部３ｄを位置合わせすることにより、それぞれが半田付け可能になっている。
また、プリント基板７には、複数のチップ抵抗、あるいはチップコンデンサ、あるいは半導体等の電子部品Ｐが面実装されて搭載されている。
そして、４個の半田ランド部７ｄと複数の電子部品Ｐとが、プリント基板７に形成した配線パターン（図示せず）に接続されて、歪み検出素子４の抵抗値の変化を検出して外部に検出信号を出力可能な制御部となっている。
【００２６】
このような構成の本発明の座標入力装置の組立は、まず、支持板６上にスペーサ５および操作軸２を固着したセンサ基板３を載置する。
この時、支持板６の位置決め突起６ｄ、６ｄに、スペーサ５の位置決め溝５ｃ、５ｃおよびセンサ基板３の位置決め孔３ｃ、３ｃが嵌合する。
この状態のセンサ基板３上に取付板１を載置すると、センサ基板３から出っ張った支持板６の位置決め突起６ｄ、６ｄに位置決め孔１ｅ、１ｅが嵌合すると共に、取付板１の挿通孔１ａから操作軸２が挿通して直立する。
【００２７】
この状態の支持板６の３個の取付孔６ｃにネジ９をそれぞれ挿通して、取付板１の取付部１ｃにネジ締めすると、センサ基板３とスペーサ５とが、取付板１と支持板６とに狭持されて一体化されてセンサユニットが組み立てられている。
このように組み立てられたセンサユニットにプリント基板７を取り付けるには、支持板６の三角状の突部６ｂをプリント基板７の凹部７ｂに位置させて、取付板１のＰＣＢ取付ネジ１ｄを形成した部分をプリント基板７の取付板載置部７ａに載置する。
【００２８】
そして、プリント基板７の取付孔７ｂと取付板１のＰＣＢ取付ネジ１ｄとを位置合わせして、ネジ９でプリント基板７を取付板１にネジ締めすることにより、図３に示すような、本発明の座標入力装置が組み立てられている。
また、センサ基板３の半田ランド部３ｄとプリント基板７の半田ランド部７ｄとが半田８で接続されて、操作軸２を傾倒操作することによる歪み検出素子４の抵抗値の変化を制御部が検出可能になっている。
【００２９】
このように組み立てられた本発明の座標入力装置は、取付板１の上面を、例えばパソコン等のキーボード装置側のシャーシ（図示せず）の下面側に位置させて、３個の固定部１ｂをシャーシにネジ止めしてキーボード装置に取り付けられている。そして、シャーシから上方に挿通する操作軸２は、角柱部２ｂの上端部が複数のキースイッチ（図示せず）間から上方に突出するようになっている。
このような本発明の座標入力装置を用いたキーボード装置等は、操作軸２近傍のシャーシ上に複数のキースイッチを配置することができる。そのために、シャーシの面積を有効活用でき、小型化が可能である。
【００３０】
前述したような座標入力装置の操作は、キースイッチ間から突出する操作軸２に、操作者が指等で水平方向の傾倒荷重を加えると、センサ基板３が歪んで、歪み検出素子４の抵抗値が変化する。
この歪み検出素子４の抵抗値の変化をプリント基板７の制御部が検出することにより、パソコン等のディスプレー上のカーソルを所望の位置に移動させることができる。
【００３１】
このような本発明の座標入力装置は、操作軸２の円柱部２ａ側をセンサ基板３に固着しているので、水平方向の傾倒荷重が、角柱部２ｂの対角線方向、あるいは側面方向のどちらから加わったとしても、センサ基板３を確実に歪ませることができる。また、操作軸に加える傾倒荷重の大きさに対応して、センサ基板３の歪み量が変わるようになっている。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の座標入力装置の操作軸は、一端部側を円柱状に形成し、一端部と反対側の他端部側を角柱状に形成して一端部側をセンサ基板に固着したので、操作軸に加えられる水平方向の傾倒荷重の方向がどの方向から加わっても、センサ基板を確実に歪ませることができる。
【００３３】
また、操作軸は金属からなり、センサ基板はセラミックからなるので、操作軸をヘッダー加工あるいは焼結加工等で製造することにより、操作軸が円柱部と角柱部とを有する異形状であっても、容易に製造でき、コストダウンが可能である。
また、センサ基板をセラミックとすることで、温度特性に優れており、周囲が高温になっても歪み検出素子の抵抗値変化を小さくおさえることができる。
【００３４】
また、歪み検出素子は、一面側に固着した操作軸と対向する他面側の位置に、一部を位置させた状態で形成されているので、操作軸を傾倒操作することによりセンサ基板を確実に歪ませることができ、歪み検出素子の抵抗値を確実に変化させることができる。
【００３５】
また、歪み検出素子は、操作軸を中心として角度が９０°の等間隔に区切られた他面側の４箇所に形成したので、更に確実に歪み検出素子の抵抗値を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の座標入力装置の分解斜視図である。
【図２】本発明に係わる歪み検出素子を説明する拡大図である。
【図３】本発明の座標入力装置の斜視図である。
【図４】従来の座標入力装置を説明する斜視図である。
【符号の説明】
１取付板
１ａ挿通孔
１ｂ固定部
１ｃ取付部
１ｄＰＣＢ取付ネジ
１ｅ位置決め孔
２操作軸
２ａ円柱部
２ｂ角柱部
３センサ基板
３ａ取付孔
４歪み検出素子
４ａ配線パターン
５スペーサ
６支持板
６ｃ取付孔
６ｄ位置決め突起
７プリント基板
８半田
９ネジ

Claims

柱状の操作軸と、この操作軸の一端部側を一面側に固着したセンサ基板と、このセンサ基板の他面側に設けた複数個の歪み検出素子とを備え、前記操作軸は、前記一端部側を円柱状に形成し、前記一端部と反対側の他端部側を角柱状に形成したことを特徴とする座標入力装置。
前記操作軸は金属からなり、前記センサ基板はセラミックからなることを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
前記歪み検出素子は、前記一面側に固着した操作軸と対向する前記他面側の位置に、一部を位置させた状態で形成されていることを特徴とする請求項１、または２記載の座標入力装置。
前記歪み検出素子は、前記操作軸を中心として角度が９０°の等間隔に区切られた前記他面側の４箇所に形成したことを特徴とする請求項３記載の座標入力装置。