JP2005012253A

JP2005012253A - 操作体検出スイッチ

Info

Publication number: JP2005012253A
Application number: JP2003170797A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ajioka; 勉味岡; Keisuke Ishibashi; 敬介石橋; Fumio Shimamoto; 文夫嶋本
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】この発明は、スイッチの操作において、人体の接触有無の検出に基づいて、スイッチ機能の有効または無効を設定することにより、保安・安全面での信頼性、およびセキュリティー性を得る操作体検出スイッチの提供を目的とする。
【解決手段】この発明は、人体などの操作体で操作部が入力操作されたとき出力信号が状態変化するようにスイッチ動作を行う第１のスイッチ部と、人体大地間容量が接触電極に接続されたときその接触の検知に基づいて出力信号が状態変化するようにスイッチ動作を行う静電容量型電子スイッチ部とを備え、上記第１のスイッチ部の操作部と上記静電容量型電子スイッチ部の接触電極とを上記操作体の１つで同時操作を許容する形態に形成し、上記第１のスイッチ部と上記静電容量型電子スイッチ部の両方の出力信号が重畳して状態変化したとき、スイッチ信号が状態変化する出力部を形成した操作体検出スイッチであることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、例えば、産業機器、アミューズメントの回動式遊技機やパチンコ遊技機などに有効利用できる操作体検出スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述例のアミューズメント遊技機においては、各種の操作スイッチが使用され、該操作スイッチに要求されることは、
操作時の感触が良好であること、
プレイヤーが指先の感触で操作状況が認識しやすいこと、
低コストであること、
であり、これらの要求を満たすために、有接点スイッチの使用頻度が非常に高く、簡単な用途から、確率設定スイッチなど、遊技性能に多大に影響を与える重要度の高い用途まで幅広く使用されている。
【０００３】
一方、プレイヤーには、故意にこれらのスイッチを不正操作する悪質なプレイヤーもおり、通常、重要度の高い操作スイッチは遊技機の内部に配設されるが、遊技機外部から薄い板状物体、あるいは針金状物体を小さな隙間から内部に差込み、巧妙な操作で前述した操作スイッチを作動させる不正行為が発生している。
【０００４】
したがって、回動式遊技機やパチンコ遊技機などに設定される確率設定スイッチのような遊技性能に影響を与える重要度の高いスイッチには、操作性以外に、保安・安全面での信頼性、セキュリティー性が要求される。
【０００５】
総括すれば、人体（指）で操作された場合のみ作動するスイッチが最も遊技機に対して適合しているが、前述した有接点スイッチでは不可である。
【０００６】
上述例の人体（指）で操作された場合のみ作動するスイッチに係るものとしては、人体の接近、もしくは、接触を検知する無接点スイッチの技術として、静電容量検知型電子スイッチ（タッチセンサ）の技術がある（特許文献１参照）。
【０００７】
これは、非検出体が持つ大地間の静電容量を利用するものであって、図１２に示すごとく、予め設けられた接触電極２１に大地間容量Ｃ０（概ね１５０ｐＦ）を持った人体が接触すると、サージ保護回路２２を介して静電容量値変化が発振回路２３に伝達され、該発振回路２３の発振出力が変化（発振振幅変化、あるいは発振周波数変化）する。
【０００８】
この発振出力が検波・積分回路２４にて平滑後、その積分電位を比較回路２５の基準電位と比較して、その大小関係で、出力回路２６の出力信号を状態変化させる。結局、接触電極２１に対する人体の接触有無で、最終出力を変化させる構成である。
【０００９】
このように、無接点スイッチの分野では、人体もしくは人体容量と同等の大地間容量を持つ物体のみが検知の対象となり、前述した重要度の高いスイッチの用途の適合に近いものとなる。しかし、操作時の感触がないこと、これに伴い無接点スイッチ独特の操作上の問題点が存在することになり、また、上述した電子スイッチでは、電磁誘導、電波照射などの外乱安定性が有接点スイッチより劣るため、前述の悪質なプレイヤーに別の不正行為の機会を与えることになりかねない。
結局、セキュリティーに問題が残るものの、有接点スイッチを使用してるのが現状であり、前述した不正行為への有効な対策がとられていない。
【００１０】
上述の従来例では、アミューズメントの回動式遊技機やパチンコ遊技機について説明したが、他の産業においても、例えば、薬品を触る作業現場や高電圧が存在する周辺の作業現場などで、手袋などの保護具を必須とする場合、スイッチ操作を行う際に、保護具を介しての操作ではスイッチ動作を行わせ、直接的に人体が操作したとき、例えば、素手でスイッチを操作したとき、スイッチ動作をさせない、すなわち、人体接触判定非検出時のみスイッチ類の機能を有効にして、保安・安全面での信頼性を得る必要がある場合がある。
【００１１】
しかし、前述した有接点スイッチや無接点スイッチではこのような機能を持たせることは不可能である。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−２６３２７２公報。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、スイッチの操作において、人体の接触有無の検出に基づいて、スイッチ機能の有効または無効を設定することにより、保安・安全面での信頼性、およびセキュリティー性を得る操作体検出スイッチの提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、人体などの操作体で操作部が入力操作されたとき出力信号が状態変化するようにスイッチ動作を行う第１のスイッチ部と、人体大地間容量が接触電極に接続されたときその接触の検知に基づいて出力信号が状態変化するようにスイッチ動作を行う静電容量型電子スイッチ部とを備え、上記第１のスイッチ部の操作部と上記静電容量型電子スイッチ部の接触電極とを上記操作体の１つで同時操作を許容する形態に形成し、上記第１のスイッチ部と上記静電容量型電子スイッチ部の両方の出力信号が重畳して状態変化したとき、スイッチ信号が状態変化する出力部を形成した操作体検出スイッチであることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、１つの操作体で同時に、第１のスイッチ部が押圧操作あるいは接触操作などで入力操作されること、および静電容量型電子スイッチ部が人体で操作されることの２つの条件（ＡＮＤ条件）で操作体検出スイッチのスイッチ信号が状態変化して出力を得ることができる。
【００１６】
さらに、この発明は、人体などの操作体で操作部が入力操作されたとき出力信号が状態変化するようにスイッチ動作を行う第１のスイッチ部と、人体大地間容量が接触電極に接続されたときその接触の検知に基づいて出力信号が状態変化するようにスイッチ動作を行う静電容量型電子スイッチ部とを備え、上記第１のスイッチ部の操作部と上記静電容量型電子スイッチ部の接触電極とを上記操作体の１つで同時操作を許容する形態に形成し、上記第１のスイッチ部の出力信号が状態変化し上記静電容量型電子スイッチ部の出力信号が状態変化しないとき、スイッチ信号が状態変化する出力部を形成した操作体検出スイッチであることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、第１のスイッチ部が操作体で、押圧操作あるいは接触操作などの入力操作を行うこと、および静電容量型電子スイッチ部が人体で操作されないことの２つの条件で操作体検出スイッチのスイッチ信号が状態変化して出力を得ることができる。
そのため、静電容量型電子スイッチ部が人体で操作された場合、第１のスイッチ部が入力操作されても、操作体検出スイッチのスイッチ信号は状態変化することがなく、例えば、素手による操作が規制される。
【００１８】
この発明の形態として、前記第１のスイッチ部の操作部を非導電体の外殻部材に形成した窪み部の底部に配置し、待機状態にある操作部上面の位置を、上記窪み部上辺を下回る位置に設定することができる。
【００１９】
この構成によれば、操作体が窪み部に入らないと入力操作ができないので、操作体の大きさ、形状、指のような弾性を備えた材質といった制限を設定することができる。
【００２０】
この発明の形態として、前記第１のスイッチ部を有接点スイッチ、温度検知センサ、光学式電子スイッチなどで形成することができる。
【００２１】
さらに、この発明は、上述した操作体検出スイッチを具備した遊技機を構成することができる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明によれば、操作体で第１のスイッチが入力操作されたこと、および操作体の持つ静電容量が人体と同等でないと操作体検出スイッチが動作しない、あるいは、操作体が人体の素手であるとき操作体検出スイッチが動作しない、といったように操作体に制限を加えることができるので、保安・安全面の信頼性、セキュリティー性を高めることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施の形態を以下図面とともに説明する。
図面は、アミューズメントの回動式遊技機におけるストップスイッチに利用する操作体検出スイッチを示し、図１、図２において、操作体検出スイッチ３０は、外郭部材であるケース３１の内部に基板３２を収納しており、該基板３２にはタクタイルスイッチで構成した有接点のスイッチ３３と静電容量型の電子スイッチ３４とを搭載している。なお、上述のケース３１は非導電性の合成樹脂材で形成している。
【００２４】
上述のスイッチ３３の操作部３５はプランジャタイプで形成されているため押圧操作されることにより内方に沈む（押下）ように動作する。また、この操作部３５の周囲部であって、スイッチ３３の上面には導電体で形成した接触電極３６を一体形成し、この接触電極３６は後述する電子スイッチ３４の一部を構成している。
【００２５】
なお、上述の有接点スイッチ３３は、タクタイルスイッチを利用し、さらに、このタクタイルスイッチのアース接続タイプが、操作部３５の周囲に金属を貼着しているため、これを接触電極３６に流用することができる。
【００２６】
前述のケース３１における上述したスイッチ３３の操作部３５に対応する位置は、すり鉢状に形成した窪み部３７を形成して開口し、この窪み部３７の底部に操作部３５を配置している。また、窪み部３７の底部の開口量は操作部３５の直径より大きくて、接触電極３６の一部が露出する大きさに形成し、操作体である人体の指先４０（図５参照）で操作部３５を押圧して押下したとき、指先４０の弾性変形でその一部が接触電極３６に接触できる大きさに形成している。すなわち、操作部３５と接触電極３６とが１つの指先４０で同時に操作されることを許容する形態に形成している。
【００２７】
さらに、前述の操作部３５の上面高さ位置は、該操作部３５が入力操作の待機時様態にあるとき、ケース３１の上面、すなわち、窪み部３７の上辺を下回る位置に設定している。そのため、操作部３５を操作するには、上述の窪み部３７に入る大きさおよび形状の操作体であることに規制される。なお、図中３８は、ケース３１の裏蓋である。
【００２８】
図３は、操作体検出スイッチ３０の構成図を示し、前述の接触電極３６は静電容量型電子スイッチ３４の接触電極を構成し、この接触電極３６に人体の指先４０（図５参照）が接触すると、大地間容量Ｃ０（概ね１５０ｐＦ）が接続されることになって人体の接触を検出した検出信号をその出力段３９に出力する。
【００２９】
この出力を有接点スイッチ３３に接続し、該スイッチ３３の操作部３５が操作されて、両スイッチ３３，３４のスイッチ動作が重畳してＯＮしたとき、操作体検出スイッチ３０による操作体検出信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００３０】
換言すれば、スイッチ３３と静電容量型電子スイッチ３４との両方の出力信号または出力動作が重畳して状態変化したとき、操作体検出スイッチ３０としてのスイッチ信号が状態変化して出力されることになる。
【００３１】
この構成によれば、有接点スイッチ３３が操作体（指先）で押圧操作を行うこと、および静電容量型電子スイッチ３４が人体（指先）で操作されたことの２つの条件（ＡＮＤ条件）で操作体検出スイッチ３０のスイッチ信号が状態変化して出力を得ることができる。
【００３２】
ここで、他の実施例について述べると、図３の静電容量型電子スイッチ３４の出力段３９と有接点スイッチ３３との間にノット回路（図示省略）を介装して、電子スイッチ３４の出力を反転して有接点スイッチ３３に接続すると、この操作体検出スイッチ３０は静電容量型電子スイッチ３４が人体を検出しない状態で有接点スイッチ３３が操作されることにより、スイッチ信号が状態変化する構成となる。そのため、素手による操作を規制することができる。
【００３３】
図４は、図３で示した操作体検出スイッチ３０の回路ブロック図を示し、該検出スイッチ３０は、有接点スイッチ３３と、静電容量型電子スイッチ３４とで構成している。
【００３４】
上述の静電容量型電子スイッチ３４は、導電体で形成した接触電極３６に大地間容量Ｃ０（概ね１５０ｐＦ）を持った人体（指先４０）が接触すると、サージ保護回路４１を介して静電容量値変化が発振回路４２に伝達され、この例では該発振回路４２の発振振幅が変化する。
【００３５】
この発振出力を検波積分回路４３で平滑して積分し、その積分電位を比較回路４４の基準電位と比較して、その大小関係で、出力回路４５の出力信号を状態変化させる。すなわち、検知信号を出力する。なお、電源回路４６は必要回路に電源を供給する。
【００３６】
このように構成した静電容量型電子スイッチ３４は、すでに説明した特許文献１と等価な構成である。
【００３７】
上述した静電容量型電子スイッチ３４の検知信号は、有接点スイッチ３３の操作部３５が押圧操作（入力操作）されることによって、操作体である人体検知のスイッチ信号が出力される。すなわち、操作体検出スイッチ３０のスイッチ信号が状態変化して出力される。
【００３８】
図５は、操作体検出スイッチ３０の操作部３５の操作状態を示し、そのａ図に示すように、人体の指先４０が窪み部３７に入って操作部３５に接触し、さらにそのｂ図に示すように、操作部３５を押圧押下すると、有接点スイッチ３３はＯＮ操作されると共に、操作部３５の上面よりはみ出した指先４０の一部が弾性変位して接触電極３６に接触し、該接触電極３６に大地間容量が接続される。
【００３９】
この結果、図６にも示すように、１つの操作体（指先）で同時に、有接点スイッチ３３が入力操作されること、および静電容量型電子スイッチ３４が人体（指先）で操作されることの２つの条件（ＡＮＤ条件）で操作体検出スイッチ３０のスイッチ信号が前述したように状態変化（図示のハイレベルからロウレベルの状態変化）して出力を得ることができる。
【００４０】
この実施例の操作体検出スイッチ３０によれば、操作体により有接点スイッチ３３が閉じること、電子スイッチ３４により操作体が人体であることのＡＮＤ条件で動作するため、従来のスイッチ単独使用時と比べて、保安・安全面の信頼性およびセキュリティー性が向上する。
【００４１】
さらに、有接点スイッチ３３の操作部３５は窪み部３７の底部にあって、その上面は窪み部３７内に位置するので、操作体の大きさや形状が窪み部３７に入り得る形態であること、さらに、操作部３５を押下した状態で接触電極３６に接触でき得る弾性を備えること、のように操作体に制限や規制を設定することができ、より一層の保安・安全面の信頼性およびセキュリティー性を高めることができる。
【００４２】
図７は、有接点スイッチ３３の上面に併設した接触電極３６の形態を示し、該接触電極３６は前述したように導電性の金属板で形成しており、そのａ図は、操作部３５を環状に囲繞する形態で形成している。この場合、入力操作は操作部３５の全周囲から可能となる。
【００４３】
また、ｂ図は、環状の一部を切欠いたＣ型に形成した接触電極３６の形態を示し、この形態では、切欠いた位置では接触電極３６への接触ができないため、入力操作は操作部３５の周囲一部に制限がかけられる。
【００４４】
また、ｃ図は、操作部３５の周囲の一部に接触電極３６を配置した例を示すが、この形態の場合、配置した接触電極３６の位置のみ入力操作が可能となり、入力操作が規制される。
【００４５】
図８は、操作体検出スイッチ３０の他の例を示し、上述した第１の実施例では、第１のスイッチに有接点スイッチ３３を使用した例を示したが、この例では、この有接点スイッチに代えて、無接点スイッチであって反射型光学式電子スイッチを使用した例を示し、他の構成は同じであるため、同一機能の構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４６】
上述の反射型光学式電子スイッチ（または光学式センサ）５３は、その操作部３５を形成する部材を、可視光をカットする合成樹脂材で形成して、これを位置固定に配置し、内部には投光素子５４と受光素子５５を傾斜配置して、投光素子５４の射光が操作部３５の表面で反射したとき受光素子５５に入射するように設けている。
【００４７】
操作体の指先４０が入力操作のために操作部３５の表面に接触したとき、その指先４０が反射体となって投光素子５４の射光を受光素子５５側に反射して電子スイッチ５３の出力が状態変化し、また、指先４０が操作部３５に接触したとき、同時に接触電極３６と接触することにより、操作体検出スイッチ３０のスイッチ信号が状態変化する。
【００４８】
このように、反射型光学式電子スイッチ５３を使用した場合は、入力操作時の操作感触は有接点スイッチ３３に劣るが、しかし、スイッチの寿命が長いこと、小型化が可能であること、低コストであることなどの効果を得ることができる。
【００４９】
図９は、第１のスイッチの有接点スイッチ３３に代わる他の例として、フォトインタラプタタイプの光学式電子スイッチ（または光学式センサ）６３を示し、該電子スイッチ６３は、図示を省略しているが、図１および図２で示した窪み部３７の底部に配設される。そのため、同一の機能を有する構成要素に対しては同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
操作部３５は、プランジャタイプで形成されるため、押圧操作されると押下し、操作が解除されると、元の待機位置に復帰する。操作部３５の下面には光軸を遮ることができる遮光部材６４を備え、この遮光部材６４の移動軌跡を挟んで対向する位置に投光素子６５と受光素子６６とを配設している。
【００５１】
また、操作部３５の周囲には環状の接触電極３６を配設し、そのｂ図に示すように、操作体である指先４０が操作部３５を押圧操作すると、同時に接触電極３６と接触するように設けられる。
上述の光学式電子スイッチ６３を入力操作する場合、その操作部３５を押圧して押下することにより、遮光部材６４が投光素子６５の光軸を遮光して、該電子スイッチ６３の出力状態変化を得ることができ、また、接触電極３６に指先４０が接触することによって、操作体検出スイッチ３０のスイッチ信号が状態変化する。
【００５２】
図１０、図１１は、操作体検出スイッチ３０の他の例を示し、この実施例では電子体温計に操作体検知スイッチを利用した例を示す。
電子体温計７０の検温部７１の外周部に環状の接触電極３６を嵌着固定して、該検温部７１が人体の肌に接触されたとき、該接触電極３６も人体の肌に接触するように形成している。
【００５３】
図１１において、温度検知センサ回路７２と検温部７１とにより温度検知センサを構成し、検温部７１から入力される温度変化に対応する信号を温度検知センサ回路７２に取り込んで、検知温度に対応した信号を出力する。
【００５４】
静電容量型電子スイッチ３４は、既に第１の実施例で説明したように、接触電極３６が人体に接触したことを検知し、人体の接触を検知したとき、温度検知センサの検温出力を許容する。
【００５５】
このように電子体温計７０を構成した場合、検温部７１が確実に人体に接触しなければ、正しく検温されない機能を搭載した電子体温計を得ることができる。
【００５６】
この発明の構成と、実施例との対応において、
この発明の第１のスイッチ部は、実施例の有接点スイッチ３３、反射型光学式電子スイッチ５３、光学式電子スイッチ６３、検温部７１と温度検知センサ回路７２を備えた温度検知センサに対応し、
同様に、静電容量型電子スイッチ部は、静電容量型電子スイッチ３４に対応し、
出力部は、図４で示す有接点スイッチ３３の出力部分に対応し、
操作体は、指先４０に対応し、
外殻部材は、ケース３１に対応するも、この発明は実施例の構成に限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】操作体検出スイッチの斜視図。
【図２】操作体検出スイッチの断面図。
【図３】操作体検出スイッチの構成図。
【図４】操作体検出スイッチの回路ブロック図。
【図５】操作体検出スイッチの操作部の操作状態を示す説明図。
【図６】操作体検出スイッチの出力状態を示すタイムチャート。
【図７】接触電極の形態を平面図で示す説明図。
【図８】他の例を示す操作体検出スイッチの断面図。
【図９】他の例を示す光学式電子スイッチの断面図。
【図１０】他の例を示す電子体温計の部分斜視図。
【図１１】電子体温計の構成図。
【図１２】従来の静電容量検知型電子スイッチの回路ブロック図。
【符号の説明】
３０…操作体検出スイッチ
３３…有接点スイッチ
３４…静電容量型電子スイッチ
３５…操作部
３６…接触電極
３７…窪み部
４０…指先
５３…反射型光学式電子スイッチ
６３…光学式電子スイッチ
７０…電子体温計
７１…検温部
７２…温度検知センサ回路

Claims

人体などの操作体で操作部が入力操作されたとき出力信号が状態変化するようにスイッチ動作を行う第１のスイッチ部と、
人体大地間容量が接触電極に接続されたときその接触の検知に基づいて出力信号が状態変化するようにスイッチ動作を行う静電容量型電子スイッチ部とを備え、上記第１のスイッチ部の操作部と上記静電容量型電子スイッチ部の接触電極とを上記操作体の１つで同時操作を許容する形態に形成し、
上記第１のスイッチ部と上記静電容量型電子スイッチ部の両方の出力信号が重畳して状態変化したとき、スイッチ信号が状態変化する出力部を形成した
操作体検出スイッチ。
人体などの操作体で操作部が入力操作されたとき出力信号が状態変化するようにスイッチ動作を行う第１のスイッチ部と、
人体大地間容量が接触電極に接続されたときその接触の検知に基づいて出力信号が状態変化するようにスイッチ動作を行う静電容量型電子スイッチ部とを備え、上記第１のスイッチ部の操作部と上記静電容量型電子スイッチ部の接触電極とを上記操作体の１つで同時操作を許容する形態に形成し、
上記第１のスイッチ部の出力信号が状態変化し上記静電容量型電子スイッチ部の出力信号が状態変化しないとき、スイッチ信号が状態変化する出力部を形成した操作体検出スイッチ。
前記第１のスイッチ部の操作部を非導電体の外殻部材に形成した窪み部の底部に配置し、
待機状態にある操作部上面の位置を、上記窪み部上辺を下回る位置に設定した
請求項１又は２に記載の操作体検出スイッチ。
前記第１のスイッチ部を有接点スイッチで形成した
請求項１又は２に記載の操作体検出スイッチ。
前記第１のスイッチ部を温度検知センサで形成した
請求項１又は２に記載の操作体検出スイッチ。
前記第１のスイッチ部を光学式電子スイッチで形成した
請求項１又は２に記載の操作体検出スイッチ。
請求項１〜６の１つに記載の操作体検出スイッチを具備した遊技機。