JP2004171200A

JP2004171200A - 座標入力装置

Info

Publication number: JP2004171200A
Application number: JP2002335210A
Authority: JP
Inventors: Shinji Hirano; 伸児平野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】本発明は、取付板を取り付ける装置側を小型化できると共に、小さな操作荷重でも容易に操作軸を操作することができる操作性に優れた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の取付板１は、外部の固定部材（図示せず）に固定可能な３個の固定部１ｂと、下面側にセンサ基板３を取り付けるための３個の取付部１ｃとを形成し、センサ基板３を取り付けた状態の取付板１を、固定部材（図示せず）の下面側に取り付けて固定することにより、操作軸２が固定部材を挿通して立設するようにしたので、操作軸周辺の固定部材上を有効活用でき、外部の固定部材、例えばキーボード装置のシャーシを小型化できる。
【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、５に示すように、十字状の腕部２１ａを有するセンサ基板２１が配設され、このセンサ基板２１の一面側である上面中央部には円柱状の操作軸２が固着、あるいは一体形成されている。また、センサ基板２１の他面側である下面側の腕部２１ａには、それぞれ歪み検出素子２３が印刷等により形成されている。
また、十字状の腕部２１ａの先端部寄りには、取付部２４がそれぞれ形成されて、センサ基板２１を取付板２５にネジ２６で取り付け可能になっている。
また、取付板２５の上面で歪み検出素子２３が対向する部分に、所定の大きさと深さの凹部２５ａが形成されている。
【０００３】
そして、取付板２５の凹部２５ａ上に歪み検出素子２３を位置させて、センサ基板２１のそれぞれの取付部２４がネジ２６で取付板２５にネジ締めされて、センサ基板２１が取付板２５に取り付けられている。
このような従来の座標入力装置は、例えばパーソナルコンピュータ等の入力装置であるキーボード装置（図示せず）に装着されて、パーソナルコンピュータのディスプレー上のカーソル等を移動させることができるようになっている。
このような従来の座標入力装置は、取付板２５が例えばキーボード装置のシャーシ上に取り付けられて装着されていた。
【０００４】
そして、操作軸２２に水平方向のＸ方向あるいはＹ方向に傾倒荷重を加えて、操作軸２２を矢印方向に傾倒させると、凹部２５ａ上に位置するセンサ基板２１が歪み、この歪みに連動して歪み検出素子２３の抵抗値が変化する。
この歪み検出素子２３の抵抗値の変化を、図示しない制御部が検出して、操作軸２２の傾倒方向および傾倒量を検出するようになっている。
そして、操作軸２２の傾倒方向および傾倒量に対応して、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８−０８７３７５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を、例えばキーボード装置の用いた場合、複数のキースイッチを取り付けたシャーシ上に取付板２５を取り付けていたので、取付板２５が位置する部分にはキースイッチが配置できなかった。そのために、キーボード装置を小型化できないという問題があった。
また、キーボード装置のシャーシ上に取付板２５を取り付けた場合、周囲のキースイッチと、操作軸２２とを同じ高さに合わせようとすると、操作軸２２の高さが低くなり、操作軸に大きな傾倒荷重を加えないと、センサ基板２１を歪ませることができなかった。そのために、操作性が悪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、取付板を取り付ける装置側を小型化できると共に、小さな操作荷重でも容易に操作軸を操作することができる操作性に優れた座標入力装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、前記センサ基板を取り付け可能な取付板と、前記センサ基板を取り付けた状態の前記取付板を取り付け可能な装置本体部とを備え、前記センサ基板は、前記取付板の下面側に取り付けされて前記操作軸が前記取付板を挿通して上方側に立設され、
前記取付板は、外部の固定部材に固定可能な固定部と、前記下面側に前記センサ基板を取り付けるための取付部とを形成し、前記センサ基板を取り付けた状態の前記取付板を、前記固定部材の下面側に取り付けて固定することにより、前記操作軸が前記固定部材を挿通して立設するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記課題を解決するための第２の解決手段として、前記取付板は、前記操作軸が挿通可能な挿通孔を有し、前記取付板に形成した前記取付部は、前記挿通孔周囲に所定の間隔をもって少なくとも３個以上形成され、前記固定部は、前記挿通孔周囲に所定の間隔をもって少なくとも３個以上形成され、前記固定部の少なくとも１個を互いに隣り合う２個の前記取付部の間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３の解決手段として、前記固定部と前記取付部とは、前記挿通孔周囲にそれぞれ３個形成され、前記２個の取付部の間に１個の前記固定部が位置するようにしたことを特徴とする。
【００１０】前記センサ基板の下面側に所定厚さのスペーサを配設し、このスペーサと前記センサ基板とを前記取付板に支持可能な支持板を配設し、前記スペーサには、前記センサ基板に形成した前記歪み検出素子と対向する部分に逃げ孔を形成したことを特徴とする。
【００１１】
【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。
【００１２】
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、外部の固定部材である、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）の下面側に固定するための３個のネジ孔からなる固定部１ｂと、後述するセンサ基板３を支持板６で取付板１の下面側に取り付けるための３個のネジ孔からなる取付部１ｃとが、所定の間隔をもって形成されている。
【００１３】
前記固定部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寸法Ａの間隔で形成された２個と、取付板１の図示右側の他端部寄りの略中央部に形成された１個とで合計３個形成されている。
また、取付部１ｃは、取付板１の図示右側の他端部寄りの手前側と奥側とに寸法Ｂの間隔で形成された２個と、取付板１の一端部寄りの略中央部で寸法Ａの間隔で形成された２個の固定部１ｂ、１ｂ間に形成された１個とで合計３個形成されている。
即ち、固定部１ｂと取付部１ｃとは、寸法Ａの間隔の２個の固定部１ｂ、１ｂの間に１個の取付部１ｃが位置し、寸法Ｂの間隔の２個の取付部１ｃ、１ｃの間に１個の固定部１ｂを位置させた状態で、挿通孔１ａ周囲に所定の間隔をもってそれぞれ３個形成されている。
【００１４】
また、取付板１の一端部側には、寸法Ａの２個の固定部１ｂより内側で挿通孔１ａ寄りの位置に、後述するプリント基板７を取り付けるための２個のＰＣＢ取付ネジ孔１ｄ、１ｄが形成されている。
また、取付板１の一端部と他端部との間の中間部付近で、挿通孔１ａを挟んだ手前側と奥側の位置には、固定部１ｂおよび取付部１ｃより小径のハーフパンチ加工された２個の突き出し部１ｅが形成されている。
この突き出し部１ｅは、図示上面側が凹み形成されて下面側が所定高さに突き出し形成されている。
また、挿通孔１ａから上方に挿通して立設される操作軸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。
【００１５】
また、操作軸２は、金属からなり、ヘッダー加工、あるいは焼結加工等で製造しているので、円柱部２ａと角柱部２ｂとを同時に加工することができ、低コストで製造できる。
前記取付板１の下面側には、センサ基板３が取付可能になっており、このセンサ基板３の一面側である上面の略中央部に、操作軸２の円柱部２ａ側が、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の下面側に取り付けると、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。
【００１６】
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、指に伝わる操作軸２の操作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荷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。
【００１７】
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個の取付部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取付ネジ孔１ｄ、１ｄと対向する位置にＰＣＢ取付孔３ｂ、３ｂが形成されている。
また、突き出し部１ｅ、１ｅと対向する位置で、センサ基板３の互いに対向する側辺には、半円状の切り欠き部３ｃ、３ｃが形成されて、突き出し部１ｅを切り欠き部３ｃに嵌合させることにより、センサ基板３と取付板１とが位置決め可能になっている。
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。
また、センサ基板３には、互いに対向する切り欠き部３ｃの内側に、後述する支持板６の位置決め突起６ｄが嵌合可能な位置決め孔３ｅ、３ｅが貫通形成されている。
【００１８】
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、所定厚さで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、一部が位置するように形成されている。
また、歪み検出素子４は、センサ基板３の他面側で、操作軸２を中心として角度が９０°の等間隔の位置に４個形成されている。
【００１９】
そして、センサ基板３には、歪み検出素子４に接続する４本の配線パターン４ａが引き回しされて、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、取付板１の下面側に、後述する支持板６によって狭持されて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、操作軸２周辺、即ち歪み検出素子４を形成した部分が容易に歪み可能な厚さに形成されている。
【００２０】
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が対向する部分が、円形状に打ち抜きされて逃げ孔５ａが形成されいる。
即ち、スペーサ部材５は、歪み検出素子４と対向する部分が、逃げ孔５ａによって開放されているので、操作軸２を傾倒操作すると、歪み検出素子４を形成した部分のセンサ基板３を確実に歪ませることができるようになっている。
【００２１】
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と対向する位置にそれぞれ形成されている。また、スペーサ部材５には、センサ基板３の位置決め孔３ｅ、３ｅと対向する位置に位置決め溝５ｃ、５ｃが形成され、この位置決め溝５ｃ、５ｃに後述する支持板６の位置決め突起６ｄが嵌合可能になっている。
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。
【００２２】
前記支持板６は、矩形部６ａとこの矩形部６ａから図示左方向に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の取付部１ｃに締め付け可能になっている。そして、取付板１と支持板６との間に、センサ基板３とスペーサ部材５とを狭持した状態で、支持板６をネジ９で取付板１の取付部１ｃ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、２個の位置決め突起６ｄが、センサ基板３の位置決め孔３ｅおよびスペーサ部材５の位置決め溝５ｃに嵌合可能な位置に形成されている。
【００２３】
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、図示右側にセンサユニット載置部７ａ、７ａが形成され、このセンサユニット載置部７ａ、７ａには、取付板１のＰＣＢ取付ネジ孔１ｄと対向する位置にそれぞれ取付孔７ｂ、７ｂが形成されている。
前記プリント基板７は、センサユニット載置部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。
【００２４】
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、ＰＣＢ取付ネジ孔１ｄ、ＰＣＢ取付孔３ｂ、センサユニット載置部７ａをネジ９で締め付けることにより、プリント基板７とセンサ基板３のそれぞれの半田ランド部７ｄ、３ｄが対向する位置に位置決めされて、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。
【００２５】
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の位置決め突起６ｄ、６ｄに、スペーサ部材５の位置決め溝５ｃ、５ｃおよびセンサ基板３の位置決め孔３ｅ、３ｅを位置合わせして、支持板６上にスペーサ部材５および操作軸２を固着したセンサ基板３を載置する。
次に、取付板１の突き出し部１ｅ、１ｅをセンサ基板３の切り欠き部３ｃ、３ｃに嵌合させて、センサ基板３上に取付板１を載置すると、取付板１の挿通孔１ａから操作軸２が挿通して直立する。
【００２６】
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とスペーサ部材５とが、取付板１と支持板６とに狭持されて一体化され、センサユニットが組み立てされる。
このように組み立てられたセンサユニットをプリント基板７に取り付けるには、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取付ネジ孔１ｄ、およびセンサ基板３のＰＣＢ取付孔３ｂを形成した部分をプリント基板７のセンサユニット載置部７ａに載置する。
【００２７】
その後、プリント基板７の取付孔７ｂと取付板１のＰＣＢ取付ネジ孔１ｄおよびセンサ基板３のＰＣＢ取付孔３ｂ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にネジ締めすると共に、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とを半田８で接続することにより、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。
【００２８】
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の上面側を、外部の固定部材である、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等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）間に突出して位置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取り付けた外部の固定部材であるキーボード装置等は、シャーシの下面側に取付板１を位置させて固定しているので、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。
【００２９】
前述したような本発明の座標入力装置の操作は、複数のキースイッチ間に位置する操作軸２に、操作者が指等で水平方向の傾倒荷重を加えることにより、センサ基板３が歪み、この歪みによって歪み検出素子４の抵抗値が変化する。
こ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ようになっている。
この時、センサ基板３は、取付板１を介して外部の固定部材に固定されているので、固定部材がキーボード−装置のシャ−シである場合に、キースイッチを押圧操作してシャーシが歪んだとしても、この歪みがセンサ基板３に伝わるのを防止することができる。
【００３０】
また、本発明の説明では、固定部１ｂと取付部１ｃとを、それぞれ３個形成した物で説明したが、３個以上のもでも良い。例えば取付部１ｃは３個で、固定部１ｂを４個形成し、互いに隣り合う２個の固定部１ｂ間の内のいずれかに２個の取付部１ｃが位置するようにした物でも良い。
【００３１】
【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取付板は、外部の固定部材に固定可能な固定部と、下面側にセンサ基板を取り付けるための取付部とを形成し、センサ基板を取り付けた状態の取付板を、固定部材の下面側に取り付けて固定することにより、操作軸が固定部材を挿通して立設するようにしたので、外部の固定部材がキーボード装置の複数のキースイッチを取り付けたシャーシの場合だと、操作軸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、外部の固定部材であるシャーシの面積を有効活用でき、外部の固定部材の小型化が可能である。
また、外部の固定部材の下面側に取付板を固定することにより、操作軸の高さを高くすることができ、小さな傾倒荷重でも容易の操作軸を傾倒操作でき操作性に優れている。
【００３２】
また、取付板に形成した取付部は、少なくとも３個以上形成され、固定部は、少なくとも３個以上形成され、固定部の少なくとも１個を互いに隣り合う２個の取付部の間に形成したので、固定部と取付部とが重なって形成されることがなく、外部の固定部材への取付板の固定、および取付板へのセンサ基板の取付を確実に行うことができる。
【００３３】
また、固定部と取付部とは、挿通孔周囲にそれぞれ３個形成され、２個の取付部の間に１個の固定部が位置するようにしたので、更に確実に固定部材への取付板の固定、および取付板へのセンサ基板の取付を行うことができる。
【００３４】
また、センサ基板の下面側に所定厚さのスペーサを配設し、このスペーサとセンサ基板とを取付板に支持可能な支持板を配設し、スペーサには、センサ基板に形成した歪み検出素子と対向する部分に逃げ孔を形成したので、逃げ孔上に位置するセンサ基板を確実に歪ませて、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。
【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。
【図５】従来の座標入力装置を取付板に取り付けた図である。
【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、前記センサ基板を取り付け可能な取付板と、前記センサ基板を取り付けた状態の前記取付板を取り付け可能な装置本体部とを備え、前記センサ基板は、前記取付板の下面側に取り付けされて前記操作軸が前記取付板を挿通して上方側に立設され、
前記取付板は、外部の固定部材に固定可能な固定部と、前記下面側に前記センサ基板を取り付けるための取付部とを形成し、前記センサ基板を取り付けた状態の前記取付板を、前記固定部材の下面側に取り付けて固定することにより、前記操作軸が前記固定部材を挿通して立設するようにしたことを特徴とする座標入力装置。
前記取付板は、前記操作軸が挿通可能な挿通孔を有し、前記取付板に形成した前記取付部は、前記挿通孔周囲に所定の間隔をもって少なくとも３個以上形成され、前記固定部は、前記挿通孔周囲に所定の間隔をもって少なくとも３個以上形成され、前記固定部の少なくとも１個を互いに隣り合う２個の前記取付部の間に形成したことを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。
前記固定部と前記取付部とは、前記挿通孔周囲にそれぞれ３個形成され、前記２個の取付部の間に１個の前記固定部が位置するようにしたことを特徴とする請求項２記載の座標入力装置。
前記センサ基板の下面側に所定厚さのスペーサを配設し、このスペーサと前記センサ基板とを前記取付板に支持可能な支持板を配設し、前記スペーサには、前記センサ基板に形成した前記歪み検出素子と対向する部分に逃げ孔を形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の座標入力装置。