JP2004199922A

JP2004199922A - 入力装置

Info

Publication number: JP2004199922A
Application number: JP2002364850A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Uehira; 清孝植平
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-17
Also published as: EP1486998A1; WO2004055846A1; EP1486998A4; US6919522B2; US20050034965A1; JP4063066B2

Abstract

【課題】ボタンを可動する入力装置における移動機構の簡素化と操作感の向上を目的とする。
【解決手段】ボタン１と、このボタン１を係止して摺動自在に案内する筐体２と、前記ボタン１により操作されるスイッチ３と、前記ボタン１に係合させたコイルバネ６と、このコイルバネ６を回転させるモータ９とを備え、前記コイルバネ６の回転により前記ボタン１を上下移動させる構成の入力装置により、ボタン１とモータ９の駆動機構の連結を解除することなく、ボタン１の上下移動とボタン１によるスイッチ動作を同時に行うことを可能にしたものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボタンの突出量を任意に制御できる入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の入力装置の例を図１０を用いて説明する。
【０００３】
図１０は、視覚障害者の情報処理装置などに使用される昇降式のボタン２１を備えた入力装置であり、ボタン２１はモータ２２のピニオン２３に噛み合った昇降ギヤ２４の回転で上下移動する昇降ピン２５の上下運動に連結して移動する。すなわち、昇降ピン２５に設けられたネジ部２６が昇降ギヤ２４の中心部に設けられたネジ孔と回転自在に係合しており、昇降ギヤ２４の回転によってこの昇降ピン２５に切られたネジの作用により昇降ピン２５が上下移動してボタン２１が移動する。昇降動作させたいボタン２１に対して、適宜モータ２２のピニオン２３と昇降ギヤ２４を連結あるいは解除する機構方式がとられており、ボタン２１でスイッチ２７を操作する機構となっている。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２９７６５２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来例における入力装置においては、昇降ピン２５と昇降ギヤ２４は一体に噛み合って連結されているため、手動でボタン２１を操作した場合には昇降ギヤ２４と昇降ピン２５が連結した部分が動くことになる。したがて、モータ２２のピニオン２３でボタン２１を駆動した後には、ピニオン２３と昇降ギヤ２４の噛み合いを解除する機構を設けないと、固定されたモータ２２及びピニオン２３がボタン２１の上下運動の抵抗力となり、ボタン２１の操作感を損なうことになる。そこで、ギヤの噛み合いを解除するための機構を設ける必要があるため、装置全体が大型で複雑になるという問題点を有していた。
【０００７】
本発明はボタンを可動する入力装置における移動機構の簡素化と操作感の向上を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものであり、その特徴部分について列挙する。
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、ボタンと、このボタンを係止して摺動自在に案内する筐体と、前記ボタンにより操作されるスイッチと、前記ボタンに係合させたコイルバネと、このコイルバネを回転させるモータとを備え、前記コイルバネの回転により前記ボタンを上下移動させるように構成した入力装置であり、ボタンとモータとをコイルバネで連結しているため、ボタンとモータの駆動機構の連結を解除することなく、ボタンの上下移動とボタンによるスイッチ動作を行うことが可能となり、入力装置の機構の簡略化が図れるものである。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、ボタンと一体化した駆動体に設けた螺旋部にコイルバネを係合させた構成の入力装置であり、ボタンの上下移動はコイルバネをモータにより回転させ、コイルバネと駆動体の螺旋部とのオーバーラップした長さを変化させることによって実現される。ここで、モータとボタンはコイルバネを介して連結されているので、コイルバネと駆動体の螺旋部とがオーバーラップしている部分以外は、通常のバネとして作用してボタンを押す作用を有する。すなわち、ボタンを手動で操作したときは、この係合している部分以外の部分が撓むことで、ボタンの押下の操作感が実現できる。したがって、ボタンの上下移動とボタンによるスイッチ動作の両方を行うことが可能であると同時に、バネ部の長さを調整することにより操作力の設定を行うことが可能となる。
【００１１】
また、モータの回転数を制御することでボタンの移動速度をコントロールすることができるので、ボタン移動時の異音の発生を防止することもできる。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、コイルバネを回転させるモータの回転を検知するエンコーダを備えることにより、モータの回転量すなわちコイルバネの回転量をエンコーダで検出することによって、コイルバネとこれに係合する螺旋部の長さを検知することが可能となり、ボタンの上下動の位置を任意に検出、制御することができるので、簡単な機構で入力装置の機能を高めることができるという利点を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の発明は、コイルバネを回転させるモータにステッピングモータを用いることにより、モータの回転量すなわちコイルバネの回転量をオープンループで制御できるため、ボタンの移動量を任意の位置で設定することが可能となり入力装置の機能を高めるという利点を有するものである。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の発明は、ボタンの移動を検知するために少なくとも一つの位置検出素子を設けることによりボタンの移動量が検出でき、手動操作時にも別体でスイッチを設けることなく入力装置のＯＮ，ＯＦＦの検知が可能であると同時に、モータでボタンを移動させる場合には、移動のリミット（上限、下限）をＯＮあるいはＯＦＦ時の信号としてモータにフィードバックすることが可能となり、入力装置の簡素化と信頼性の向上が図れるという利点を有するものである。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の発明は、コイルバネの一部のピッチを他の部分と異なるピッチで形成すること、すなわちコイルバネと螺旋部が係合した部分と係合していない部分のコイルバネのピッチを変えることで、ボタンの操作力の設定を自由に変えることができるとともに、ボタンがモータの回転により下側に移動してスイッチを押下する時に、使用するスイッチの操作力に応じたコイルバネの収縮力の設定が可能となるので、簡素な機構で品質・機構の向上が図れるものである。
【００１６】
本発明の請求項７に記載の発明は、駆動体の螺旋部の一部のピッチを他の部分と異なるピッチで形成することで、螺旋部とコイルバネとの係合部のピッチをあらかじめ使用するスイッチの動作力に応じてコイルバネの延びピッチをあわせておくことで、スイッチＯＮ時のコイルバネの螺旋部への巻きこみ動作を円滑化するという作用を有するものであり、入力装置の信頼性の向上を図ることができるという利点を有するものである。
【００１７】
本発明の請求項８に記載の発明は、モータの出力軸に螺旋部を設けボタンと一体化した駆動体にコイルバネを固着した構成の入力装置であり、モータの軸に螺旋部を設けることによって部品点数の削減と装置の簡素化が図れる利点を有するものである。
【００１８】
本発明の請求項９に記載の発明は、ボタンと一体化した駆動体に設けた螺旋部に係合させたコイルバネとは別体に、前記ボタンに付勢力を加える少なくとももう一つのコイルバネを設けることにより、このもう一つのコイルバネがボタンの操作力を微調整する役割を果たしボタン操作力のよりきめ細かな設定が可能となり、入力装置の操作感の向上を実現し品質の向上が図れるという利点を有するものである。
【００１９】
本発明の請求項１０に記載の発明は、コイルバネあるいは螺旋部の少なくとも一方に低摩擦の表面処理を施すことで、モータの回転を円滑に螺旋部に伝達するとともに磨耗を低減することで入力装置の長寿命化を図り、装置の信頼性の向上を図ることができるという利点を有するものである。
【００２０】
本発明の請求項１１に記載の発明は、螺旋部のコイルバネを巻きこむ側の先端部にテーパを設けることで、コイルバネが螺旋部に巻きこまれる際にコイルバネの巻きこみ動作を円滑にするという作用を有するものであり、入力装置の信頼性の向上が図れるという利点を有するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１（ａ），（ｂ）は実施の形態１における入力装置の断面図である。図１において、ボタン１は筐体２に設けられた透孔２ａによって回転は規制され上下方向のみに摺動自在になるようガイドされている。このボタン１の下部には突起１ａが設けられ、この突起１ａに対向した位置にプッシュ式のスイッチ３がプリント基板４の上に配置されている。また、ボタン１の下部には脚部１ｂが設けられており、この脚部１ｂはプリント基板４に設けられた孔４ａを貫通している。この脚部１ｂには駆動体５が固着されている。駆動体５には所定のピッチで形成された螺旋部５ａが設けられており、この螺旋部５ａに前記の所定のピッチにほぼ等しいピッチをもったコイルバネ６が係合しており、コイルバネ６の弾性力によってボタン１は常時上方向に力が加えられている。
【００２３】
またボタン１にはその側面につば１ｃが設けられており、ボタン１の上面は筐体２の上面に固定されたカバー７に設けられた透孔７ａを貫通し、つば１ｃがカバー７の下面にあたることでボタン１の上方向への移動は規制される。コイルバネ６は固定具８に固着されており、この固定具８はモータ９の出力軸９ａに固着されている。また、モータ９は基台１０に固定されており、この基台１０は筐体２とともに前述の各部品を収納するケースを構成している。
【００２４】
次にこの入力装置の動作について説明する。
【００２５】
図１（ａ）は入力装置の通常の状態、すなわちボタン１がカバー７の上面より突出した状態を示す図である。ボタン１を押下することにより、ボタン１はコイルバネ６の上方への弾性力に抗して筐体２の透孔２ａによってガイドされて下降し、その下部に設けられた突起１ａによってスイッチ３を押下し作動させる。つまり、通常の動作が可能である。
【００２６】
次にモータ９に通電し固定具８を介してコイルバネ６を回転させると、この回転により駆動体５の下部に設けられた螺旋部５ａにコイルバネ６が巻きこまれる。したがって、この駆動体５に固着されたボタン１は筐体２の透孔２ａにより回転は規制されつつ下方に摺動移動し、ボタン１はカバー７の透孔７ａの内部に沈むことになる。この下降した状態を図１（ｂ）に示す。図１（ｂ）では、ボタン１が下降してスイッチ３がＯＮした状態を示しているが、別の構成（図示せず）を付加することにより、ボタン１が下降したときにスイッチ３をＯＦＦの状態にするよう構成させることももちろん可能である。
【００２７】
また、ボタン１を図１（ａ）のように突出させるためには、モータ９を逆回転させることにより、前記の逆の動作がなされて容易に図１（ｂ）から図１（ａ）の状態に復帰する。
【００２８】
以上のように、歯車やベルト・カム等の複雑な機構を用いることなくコイルバネ６のみの簡潔な構成で、ボタン１の上下移動とボタン１のスイッチ動作の両方を行うことが可能となる。
【００２９】
また、モータ９の回転速度を制御することでボタン１の移動速度を調整することができるので、ソレノイド等を用いてボタン１を急激に移動させた場合に発生しがちな衝突音の発生を防止することも可能となる。更に、ボタン１を下降させた状態でも、ボタン１とモータ９はコイルバネ６によって連結されたままなので、振動や衝撃などの外乱が加わってもボタン１が図１（ａ）の状態に自然に復帰してしまうという不具合も発生しない。
【００３０】
また、コイルバネ６の摺動性を高めるために、コイルバネ６はメッキ処理を施した線材を用いるのがよい。このことにより、駆動体５の螺旋部５ａをコイルバネ６の線材が摺動する際に摩擦力が少なく円滑に巻きこみが行われ、また磨耗も減少するので超寿命化が図れる。ここで、コイルバネ６にメッキ処理を施す例をあげたが、駆動体５の螺旋部５ａに低摩擦の表面処理を施すことや、駆動体５自体を摺動性の優れた樹脂の成型材料で形成しても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３１】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における入力装置の断面図である。
【００３２】
図２において、図１と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。
【００３３】
モータ９の出力軸９ａに回転板１１を設け、この回転板１１には複数のスリット１１ａが円周方向に設けられている。またこのスリット１１ａをはさむ位置にフォトカプラ１２が基台１０に設けられている。更にこの回転板１１にはコイルバネ６が固着されている。ここで、モータ９が回転すると回転板１１のスリット１１ａがフォトカプラ１２の光路を開閉することになり、これを検出することでコイルバネ６の回転量すなわちボタン１の上下移動量を知ることができる。したがってボタン１の上下移動する位置を任意に検出、制御することができるのでボタン１の突出量を可変することができる。
【００３４】
本説明ではフォトカプラ１２を用いた光式のエンコーダで説明したが、磁気式、電磁式、抵抗式等のエンコーダを用いても同じ効果が得られることは勿論である。
【００３５】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における入力装置の断面図である。
【００３６】
図３において、図１と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。
【００３７】
図３において、１３はステッピングモータであり、このステッピングモータ１３は外部の制御回路（図示せず）によって駆動される。ステッピングモータ１３は所定のパルスを加えるとそれに対応した量の回転を出力するので、このステッピングモータ１３に適宜、所望のパルス数を印加することによりオープンループでボタン１の移動量（突出量）を任意に制御することが可能となり、入力装置の機能を高めることができる。
【００３８】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における入力装置の断面図である。
【００３９】
図４において、図１と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。
【００４０】
ボタン１の脚部１ｂには、磁石１４がインサート成型や接着などの手段で固着されている。この磁石１４に対向する基台１０の壁面には、複数の磁気検出素子１４ａ，１４ｂが設けられている。磁気検出素子１４ａの位置はボタン１が通常状態（突出した状態）で磁石１４の磁界を検知する位置に、また磁気検出素子１４ｂの位置はボタン１が下降した状態で磁石１４の磁界を検知する位置に設けられている。
【００４１】
このように構成された入力装置では、ボタン１の上限位置は磁気検出素子１４ａにより、下限位置は磁気検出素子１４ｂによって検知されるので、モータ９に安価なＤＣモータを使用したときにもこの信号をフィードバックすることで、容易に上限と下限の設定が行われる。更に、この磁気検出素子１４ａ，１４ｂの信号をスイッチ３の代わりに使用して、スイッチ３を省くことが可能となる。
【００４２】
（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５における入力装置の断面図である。
【００４３】
図５において、図１と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。
【００４４】
コイルバネ６はその一部のピッチが他の部分と異なるピッチで形成されている。したがって、この部分のバネ定数をボタン１の操作に最適な操作力が得られるように設定し、他の部分は駆動体５の螺旋部５ａに巻きこみ易い最適なピッチに形成することで、ボタン１の操作力の最適化とボタン１の上下移動の最適化を同時に図ることができる。
【００４５】
（実施の形態６）
図６は、本発明の実施の形態６における入力装置の断面図である。
【００４６】
図６において、図１と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。
【００４７】
駆動体５に設けた螺旋部５ａの先端部のピッチは、コイルバネ６が巻きこまれボタン１がスイッチ３に当接した際、スイッチ３の反力によってコイルバネ６が引き伸ばされて、ピッチが広くなった時のピッチとほぼ等しいピッチに設定する。コイルバネ６が負荷を受けずに引き伸ばされていない場合には、コイルバネ６はそれ自身の弾性によりピッチを広げつつ螺旋部５ａに巻きこまれていく。一方、負荷がかかった場合には、広がったピッチとほぼ同等のピッチの螺旋部５ａにコイルバネ６が巻きこまれていくため、巻きこみ動作が円滑に行われボタン１の移動が確実になされることになる。
【００４８】
（実施の形態７）
図７は、本発明の実施の形態７における入力装置の断面図である。
【００４９】
図７において、図１と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。
【００５０】
モータ９の出力軸９ａには螺旋部５ａが形成されている。また、ボタン１の脚部１ｂにはボタン１と一体化した駆動体５にコイルバネ６が固着されている。この構成では、別部品を用いることなく直接にコイルバネ６とモータ９の出力軸９ａを連結することが可能となり、部品点数の削減と装置の簡素化が図れる。
【００５１】
（実施の形態８）
図８は、本発明の実施の形態８における入力装置の断面図である。
【００５２】
図８において、図１と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。
【００５３】
前述のボタン１と一体化した駆動体５に設けた螺旋部５ａに係合させたコイルバネ６とは別体に、ボタン１の内部に調整コイルバネ１５を設けた構成で、この調整コイルバネ１５はボタン１を上方に押し上げている。したがって、この調整コイルバネ１５の弾性力は、駆動用のコイルバネ６とは設計条件を別にして独自に設定できるため、この調整コイルバネ１５の弾性力を最適化することでボタン１の操作力を任意に設定でき、入力装置の操作性を改善することができる。
【００５４】
（実施の形態９）
図９は、本発明の実施の形態９における入力装置の説明図である。
【００５５】
図９において、図１と同じ構成については同じ符号を用い説明を省略する。
【００５６】
駆動体５に設けられた螺旋部５ａのコイルバネ６を巻きこむ側の先端部にはテーパが設けられている。したがって、コイルバネ６と螺旋部５ａの中心線が部品寸法等のバラツキでずれたような場合でも、コイルバネ６の駆動体５への巻きこみ動作は円滑に行われるので、入力装置の信頼性の向上が図れる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ボタンと、このボタンを係止して摺動自在に案内する筐体と、前記ボタンにより操作されるスイッチと、前記ボタンに係合させたコイルバネと、このコイルバネを回転させるモータとを備え、前記コイルバネの回転により前記ボタンを上下移動させるように構成した入力装置であり、ボタンとモータとをコイルバネで連結しているため、ボタンとモータの駆動機構の連結を解除することなく、ボタンの上下移動とボタンによるスイッチ動作を行うことが可能となり、入力装置の機構の簡略化が図れるものである。また、コイルバネの長さを変化させることができるので、ボタンの操作力を任意に設定することが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）本発明の実施の形態１における入力装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態２における入力装置の断面図
【図３】本発明の実施の形態３における入力装置の断面図
【図４】本発明の実施の形態４における入力装置の断面図
【図５】本発明の実施の形態５における入力装置の断面図
【図６】本発明の実施の形態６における入力装置の断面図
【図７】本発明の実施の形態７における入力装置の断面図
【図８】本発明の実施の形態８における入力装置の断面図
【図９】本発明の実施の形態９における入力装置の説明図
【図１０】従来の入力装置の構成図
【符号の説明】
１ボタン
１ａ突起
１ｂ脚部
１ｃつば
２筐体
２ａ透孔
３スイッチ
４プリント基板
４ａ孔
５駆動体
５ａ螺旋部
６コイルバネ
７カバー
７ａ透孔
８固定具
９モータ
９ａ出力軸
１０基台
１１回転板
１１ａスリット
１２フォトカプラ
１３ステッピングモータ
１４磁石
１４ａ，１４ｂ磁気検出素子
１５調整コイルバネ

Claims

ボタンと、このボタンを係止して摺動自在に案内する筐体と、前記ボタンにより操作されるスイッチと、前記ボタンに係合させたコイルバネと、このコイルバネを回転させるモータとを備え、前記コイルバネの回転により前記ボタンを上下移動させるように構成した入力装置。
ボタンと一体化した駆動体に設けた螺旋部にコイルバネを係合させた請求項１に記載の入力装置。
コイルバネを回転させるモータの回転を検知するエンコーダを備えた請求項１に記載の入力装置。
コイルバネを回転させるモータにステッピングモータを用いた請求項１に記載の入力装置。
ボタンの上下移動を検知するために少なくとも一つの位置検出素子を設けた請求項１に記載の入力装置。
コイルバネの一部のピッチを他の部分と異なるピッチで形成した請求項２に記載の入力装置。
駆動体に設けた螺旋部の一部のピッチを他の部分と異なるピッチで形成した請求項２に記載の入力装置。
モータの出力軸に螺旋部を設け、ボタンと一体化した駆動体にコイルバネを固着した請求項１に記載の入力装置。
ボタンと一体化した駆動体に設けた螺旋部に係合させたコイルバネとは別体に、前記ボタンに付勢力を加える少なくとももう一つのコイルバネを設けた請求項２に記載の入力装置。
コイルバネあるいは螺旋部の少なくとも一方に低摩擦の表面処理を施した請求項２に記載の入力装置。
螺旋部のコイルバネを巻きこむ側の先端部にテーパを設けた請求項２に記載の入力装置。