JP2008123765A - Membrane switch, and self-running moving body including the same - Google Patents
Membrane switch, and self-running moving body including the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008123765A JP2008123765A JP2006304673A JP2006304673A JP2008123765A JP 2008123765 A JP2008123765 A JP 2008123765A JP 2006304673 A JP2006304673 A JP 2006304673A JP 2006304673 A JP2006304673 A JP 2006304673A JP 2008123765 A JP2008123765 A JP 2008123765A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- contact
- electrode
- membrane switch
- electrode member
- moving body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Push-Button Switches (AREA)
Abstract
Description
この発明は、メンブレンスイッチとそれを備えた自走式移動体に関するものである。 The present invention relates to a membrane switch and a self-propelled moving body including the membrane switch.
従来から、接触センサを備えた自走式移動体が知られている。 Conventionally, a self-propelled mobile body provided with a contact sensor is known.
たとえば、特開2004−148021号公報(特許文献1)には、接触センサを吸口部と本体の側面とに帯状の接触センサを設けた自走式掃除機が記載されている。この接触センサは、多数の接点を分散して配置したもので、ベースプレートに設けた第1の接点素子と、ベースプレートから離隔して配置された帯状の接点層に設けた第2の接点素子と、この第2の接点素子上に配置された帯状の弾性体とからなる。 For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2004-148021 (Patent Document 1) describes a self-propelled cleaner in which a contact sensor is provided with a belt-like contact sensor on a suction port and a side surface of a main body. The contact sensor has a large number of contacts dispersedly arranged, a first contact element provided on the base plate, a second contact element provided on a strip-shaped contact layer disposed apart from the base plate, It consists of a strip-shaped elastic body arranged on the second contact element.
上記の帯状の接触センサでは、吸口部や本体の側面の上の広い範囲で障害物との接触位置を特定するために複数の接点を有するパターンがベースシートに印刷されている。
しかしながら、上記の公報に開示された帯状の接触センサを、自走式移動体の接触検知手段として、自走式移動体本体の円筒状の側面に貼り付けて用いた場合、以下に説明するような問題がある。 However, when the belt-like contact sensor disclosed in the above publication is used as a contact detection means for a self-propelled mobile body and attached to the cylindrical side surface of the self-propelled mobile body, the following description will be given. There is a problem.
自走式移動体の正面に対向する方向、すなわち、自走式移動体の進行方向に平行な方向から外力が加えられた場合に、移動体の正面に位置する接触センサの接点に対しては、加えられた外力のうち、接触センサのスイッチをONの状態にするのに寄与する力の割合が大きいので、小さな外力で接触センサのスイッチをONの状態にすることができる。これに対して、自走式移動体の進行方向に平行な方向から外力が加えられた場合に、移動体の左右側面に位置する接触センサの接点に対しては、加えられた外力のうち、接触センサのスイッチをONの状態にするのに寄与する力の割合が小さいので、接触センサのスイッチをONの状態にするためには大きな外力が必要になる。移動体の左右側面に配置された帯状の接触センサの両端部に近づくにつれて、接触センサのスイッチをONの状態にするためには、より大きな外力が必要になる。したがって、たとえば、自走式移動体の進行方向に平行な方向から、移動体のほぼ円筒状の側面のそれぞれの位置に外力が加えられた場合、すなわち、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合は、従来の帯状の接触センサでは、接触位置にかかわらず、一様な検知結果を得ることができないという問題がある。 When an external force is applied from the direction facing the front of the self-propelled mobile body, that is, from the direction parallel to the traveling direction of the self-propelled mobile body, the contact point of the contact sensor located in front of the mobile body Since the ratio of the force that contributes to turning on the contact sensor switch is large in the applied external force, the contact sensor switch can be turned on with a small external force. On the other hand, when an external force is applied from a direction parallel to the traveling direction of the self-propelled moving body, the contact point of the contact sensor located on the left and right side surfaces of the moving body is out of the applied external force, Since the ratio of the force that contributes to turning on the contact sensor switch is small, a large external force is required to turn on the contact sensor switch. As the both ends of the belt-like contact sensor arranged on the left and right side surfaces of the moving body are approached, a larger external force is required to turn on the contact sensor switch. Therefore, for example, when an external force is applied to each position on the substantially cylindrical side surface of the moving body from a direction parallel to the traveling direction of the self-propelled moving body, that is, an obstacle moves from substantially the same direction. When contacting each position on the side surface of the body, there is a problem that the conventional belt-shaped contact sensor cannot obtain a uniform detection result regardless of the contact position.
このため、たとえば、移動体が走行中に軽い障害物に正面から接触した場合には、その接触を検知して停止するが、移動体がその左右の端部付近にて軽い障害物に接触した場合には、その接触を検知することができない。この場合、移動体の左右の端部付近に加えられた外力のうち、接触センサのスイッチをONの状態にするのに寄与する力の割合が小さいので、接触センサのスイッチをONの状態にするために必要な力に対して、軽い障害物と床面との間で生じる摩擦力が小さいので、その接触を検知することができずに、移動体が障害物を押してしまう場合がある。 For this reason, for example, when a moving object comes in contact with a light obstacle from the front while traveling, the contact is detected and stopped, but the moving object contacts a light obstacle near the left and right ends. In that case, the contact cannot be detected. In this case, of the external force applied to the vicinity of the left and right ends of the moving body, the ratio of the force that contributes to turning on the contact sensor switch is small, so the contact sensor switch is turned on. For this reason, since the frictional force generated between the light obstacle and the floor surface is small with respect to the force required for this, the contact may not be detected and the moving body may push the obstacle.
そこで、この発明の目的は、移動体のほぼ円筒状の外周側面に取付けて用いて、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、スイッチをONの状態にするために必要な外力を接触位置に依存しないでほぼ一定にすることが可能なメンブレンスイッチとそれを備えた自走式移動体を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to attach the switch to the substantially cylindrical outer peripheral side surface of the moving body, and turn on the switch when an obstacle or the like comes in contact with each position on the side surface of the moving body from substantially the same direction. It is an object of the present invention to provide a membrane switch and a self-propelled mobile body equipped with the membrane switch that can make the external force necessary for achieving the state almost constant without depending on the contact position.
この発明に従ったメンブレンスイッチは、帯状の第1の電極部材と、この第1の電極部材に対向するように配置された帯状の第2の電極部材と、第1の電極部材と第2の電極部材との間に配置された帯状の絶縁部材とを備える。絶縁部材には複数の開口部が長手方向に間隔をあけて並んで配置されている。長手方向の中央部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に小さく、長手方向の両端部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に大きくなるように複数の開口部の各々が形成されている。第1の電極部材と第2の電極部材とは開口部を通じて接触可能になっている。 A membrane switch according to the present invention includes a strip-shaped first electrode member, a strip-shaped second electrode member disposed so as to face the first electrode member, a first electrode member, and a second electrode member. A strip-shaped insulating member disposed between the electrode member and the electrode member. In the insulating member, a plurality of openings are arranged side by side in the longitudinal direction. Each of the plurality of openings is formed such that the area of the opening is relatively small as it approaches the central portion in the longitudinal direction, and the area of the opening is relatively large as it approaches both ends in the longitudinal direction. The first electrode member and the second electrode member can be contacted through the opening.
この発明のメンブレンスイッチでは、開口部を通じて第1の電極部材と第2の電極部材とを接触させるためには、第1の電極部材または第2の電極部材の一方の一部分を押圧し、変形させ、絶縁部材の開口部に入り込ませて、第1の電極部材または第2の電極部材の他方の一部分に接触させる必要がある。絶縁部材に配置された複数の開口部の各々は、長手方向の中央部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に小さく、長手方向の両端部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に大きくなるように形成されている。このため、長手方向の中央部側では相対的に小さな面積の開口部を通じて第1の電極部材と第2の電極部材とを接触させなければならず、長手方向の両端部側では相対的に大きな面積の開口部を通じて第1の電極部材と第2の電極部材とを接触させなければならない。 In the membrane switch of the present invention, in order to bring the first electrode member and the second electrode member into contact with each other through the opening, one of the first electrode member or the second electrode member is pressed and deformed. It is necessary to enter the opening of the insulating member and contact the other part of the first electrode member or the second electrode member. Each of the plurality of openings arranged in the insulating member has a relatively small area of the opening as it approaches the central part in the longitudinal direction, and has a relatively large area of the opening as it approaches both ends in the longitudinal direction. It is formed as follows. For this reason, the first electrode member and the second electrode member must be brought into contact with each other through an opening having a relatively small area on the central side in the longitudinal direction, and relatively large on both end sides in the longitudinal direction. The first electrode member and the second electrode member must be brought into contact through an opening having an area.
長手方向の中央部側では、相対的に小さな面積の開口部に、第1の電極部材または第2の電極部材の一方の一部分を押圧して入り込ませるために、その押圧される一部分の変形量を大きくしなければならない。したがって、相対的に小さな開口部を通じて第1の電極部材と第2の電極部材とを接触させるためには、相対的に大きな押圧力が必要になる。 On the central portion side in the longitudinal direction, the amount of deformation of the pressed portion in order to press and enter one portion of the first electrode member or the second electrode member into the opening having a relatively small area. Must be increased. Therefore, in order to bring the first electrode member and the second electrode member into contact through a relatively small opening, a relatively large pressing force is required.
これに対して、長手方向の両端部側では、相対的に大きな面積の開口部に、第1の電極部材または第2の電極部材の一方の一部分を押圧して入り込ませるためには、その押圧される一部分の変形量は小さくてもよい。したがって、相対的に大きな開口部を通じて第1の電極部材と第2の電極部材とを接触させるためには、相対的に小さな押圧力でもよい。 On the other hand, on both ends in the longitudinal direction, in order to press and enter one part of the first electrode member or the second electrode member into the opening having a relatively large area, the press The amount of deformation of the portion to be performed may be small. Therefore, in order to bring the first electrode member and the second electrode member into contact through a relatively large opening, a relatively small pressing force may be used.
これにより、帯状のメンブレンスイッチにおいて、長手方向の中央部側では第1と第2の電極部材を接触させるのに必要な押圧力を相対的に大きくし、長手方向の両端部側では第1と第2の電極部材を接触させるのに必要な押圧力を相対的に小さくすることができる。 As a result, in the belt-shaped membrane switch, the pressing force necessary to bring the first and second electrode members into contact with each other is relatively increased on the central portion side in the longitudinal direction, and the first and second end portions are disposed on both end portions in the longitudinal direction. The pressing force required to contact the second electrode member can be relatively reduced.
以上のように構成された本発明のメンブレンスイッチを移動体のほぼ円筒状の外周側面に取付けて用いた場合を考える。 Consider a case where the membrane switch of the present invention configured as described above is used by being attached to a substantially cylindrical outer peripheral surface of a moving body.
ほぼ同一の方向、たとえば、移動体の進行方向にほぼ平行な方向から障害物等によって外力が移動体に加えられたとき、移動体の正面に位置するメンブレンスイッチの部分、すなわち、メンブレンスイッチの中央部側に近い位置の部分では、加えられた外力のうち、第1と第2の電極部材を接触させるのに寄与する力の割合が大きい、すなわち、メンブレンスイッチをONの状態にするのに寄与する力の割合が大きい。このとき、本発明のメンブレンスイッチでは、長手方向の中央部側では第1と第2の電極部材を接触させるのに必要な押圧力は相対的に大きい。 When an external force is applied to the moving body by an obstacle from substantially the same direction, for example, from a direction substantially parallel to the traveling direction of the moving body, the membrane switch portion located in front of the moving body, that is, the center of the membrane switch In the portion near the part side, the ratio of the force that contributes to bringing the first and second electrode members into contact with each other out of the applied external force is large, that is, it contributes to turning on the membrane switch. The ratio of power to do is large. At this time, in the membrane switch of the present invention, the pressing force required to bring the first and second electrode members into contact with each other is relatively large on the central portion side in the longitudinal direction.
一方、移動体の進行方向にほぼ平行な方向から障害物等によって外力が移動体に加えられたとき、移動体の左右側面に位置するメンブレンスイッチの部分、すなわち、メンブレンスイッチの両端部側に近い位置の部分では、加えられた外力のうち、第1と第2の電極部材を接触させるのに寄与する力の割合が小さい、すなわち、メンブレンスイッチをONの状態にするのに寄与する力の割合が小さい。このとき、本発明のメンブレンスイッチでは、長手方向の両端部側では第1と第2の電極部材を接触させるのに必要な押圧力は相対的に小さい。 On the other hand, when an external force is applied to the moving body by an obstacle or the like from a direction substantially parallel to the traveling direction of the moving body, the membrane switch portions located on the left and right side surfaces of the moving body, that is, close to both ends of the membrane switch In the position portion, the ratio of the force that contributes to bringing the first and second electrode members into contact with each other is small, that is, the ratio of the force that contributes to turn on the membrane switch. Is small. At this time, in the membrane switch of the present invention, the pressing force required to bring the first and second electrode members into contact with each other at both ends in the longitudinal direction is relatively small.
このように、本発明のメンブレンスイッチを用いることによって、ほぼ同一の方向から障害物等によって外力が移動体に加えられたとき、加えられた外力のうち、第1と第2の電極部材を接触させるのに寄与する力の割合が大きい部分では、第1と第2の電極部材を接触させるのに必要な押圧力を相対的に大きくし、加えられた外力のうち、第1と第2の電極部材を接触させるのに寄与する力の割合が小さい部分では、第1と第2の電極部材を接触させるのに必要な押圧力を相対的に小さくすることができる。したがって、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、第1と第2の電極部材を接触させるのに必要な外力、すなわち、メンブレンスイッチをONの状態にするために必要な外力を接触位置に依存しないでほぼ一定にすることができる。 Thus, by using the membrane switch of the present invention, when an external force is applied to the moving body by an obstacle or the like from substantially the same direction, the first and second electrode members of the applied external force are brought into contact with each other. In the portion where the ratio of the force that contributes to the generation is large, the pressing force required to bring the first and second electrode members into contact with each other is relatively increased. Of the applied external force, the first and second In a portion where the ratio of the force that contributes to bringing the electrode member into contact is small, the pressing force required to bring the first and second electrode members into contact with each other can be made relatively small. Therefore, when an obstacle or the like comes in contact with each position on the side surface of the moving body from substantially the same direction, the external force required to bring the first and second electrode members into contact, that is, the membrane switch is turned on. The external force required to achieve this can be made substantially constant without depending on the contact position.
この発明のメンブレンスイッチは、第1の電極部材の両端部を接続する第1の端子と、第2の電極部材の両端部を接続する第2の端子とを備え、第1の電極部材と第2の電極部材とが開口部を通じて接触するとき、その接触位置を、第1の端子と第2の端子との間の電気抵抗値によって判定し、接触位置が長手方向の中央部に近づくにつれて電気抵抗値が相対的に大きく、接触位置が長手方向の両端部に近づくにつれて電気抵抗値が相対的に小さくなるように第1の電極部材と第2の電極部材の電気抵抗体が形成されていることが好ましい。 The membrane switch according to the present invention includes a first terminal that connects both ends of the first electrode member, and a second terminal that connects both ends of the second electrode member. When the two electrode members come into contact with each other through the opening, the contact position is determined by the electric resistance value between the first terminal and the second terminal, and the electric position increases as the contact position approaches the central part in the longitudinal direction. The electric resistances of the first electrode member and the second electrode member are formed so that the resistance value is relatively large and the electric resistance value becomes relatively small as the contact position approaches both ends in the longitudinal direction. It is preferable.
従来の帯状の接触センサでは、吸口部や本体の側面の上の広い範囲で障害物との接触位置を特定するために複数の接点を有するパターンがベースシートに印刷されている。この従来の帯状の接触センサを用いて、複数の接点を利用して広範囲の接触検知を実現した場合、電極のパターンが複雑になる。また、接触位置を検知したい場合には、複数のメンブレンスイッチの各電極のパターンに対して独立した配線をする必要があり、分解能に応じて配線の数を増やさなければならないという問題がある。 In a conventional belt-shaped contact sensor, a pattern having a plurality of contacts is printed on a base sheet in order to specify a contact position with an obstacle in a wide range on the suction port and the side surface of the main body. When a wide range of contact detection is realized using a plurality of contacts using this conventional belt-shaped contact sensor, the electrode pattern becomes complicated. Further, when it is desired to detect the contact position, it is necessary to perform independent wiring for each electrode pattern of the plurality of membrane switches, and there is a problem that the number of wirings must be increased according to the resolution.
これに対して、この発明のメンブレンスイッチは上述したように構成されているので、第1の端子と第2の端子との間の電気抵抗値を測定することによって、接触位置を検知することができる。したがって、従来の帯状の接触センサに比べて、電極のパターンを複雑にする必要がなく、また配線の数を増やすことなく、簡略化した配線で接触位置を検知することができる。 On the other hand, since the membrane switch of the present invention is configured as described above, the contact position can be detected by measuring the electric resistance value between the first terminal and the second terminal. it can. Therefore, compared with the conventional belt-shaped contact sensor, it is not necessary to make the electrode pattern complicated, and the contact position can be detected with a simplified wiring without increasing the number of wirings.
この発明に従った自走式移動体は、ほぼ円筒状の外周側面を有する移動体と、この移動体の外周面に装着された、上述の特徴を有するメンブレンスイッチとを備え、一定の方向から移動体の外周側面に外力が与えられる場合に、第1の電極部材と第2の電極部材とが複数の開口部の各々を通じて接触するのに必要な外力が、開口部の各々の位置にかかわらず、ほぼ一定である。 A self-propelled mobile body according to the present invention includes a mobile body having a substantially cylindrical outer peripheral surface, and a membrane switch having the above-described characteristics, which is attached to the outer peripheral surface of the mobile body, and is provided from a certain direction. When an external force is applied to the outer peripheral side surface of the moving body, the external force necessary for the first electrode member and the second electrode member to contact each other through each of the plurality of openings is affected by the position of each of the openings. It is almost constant.
このように自走式移動体を構成することにより、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、第1と第2の電極部材を接触させるのに必要な外力、すなわち、メンブレンスイッチをONの状態にするために必要な外力を接触位置に依存しないでほぼ一定にすることができる。したがって、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、接触位置にかかわらず、一様な検知結果を得ることができる。 By configuring the self-propelled moving body in this way, when an obstacle or the like comes in contact with each position on the side surface of the moving body from substantially the same direction, the first and second electrode members are brought into contact with each other. The required external force, that is, the external force required to turn on the membrane switch can be made almost constant without depending on the contact position. Therefore, when an obstacle or the like comes into contact with each position on the side surface of the moving body from substantially the same direction, a uniform detection result can be obtained regardless of the contact position.
以上のようにこの発明によれば、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、メンブレンスイッチをONの状態にするために必要な外力を接触位置に依存しないでほぼ一定にすることができる。これにより、本発明のメンブレンスイッチを移動体のほぼ円筒状の外周側面に取付けて用いると、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、接触位置にかかわらず、一様な検知結果を得ることができる。 As described above, according to the present invention, when an obstacle or the like comes in contact with each position on the side surface of the moving body from substantially the same direction, the external force necessary to turn on the membrane switch is set to the contact position. It can be made almost constant without depending on it. As a result, when the membrane switch of the present invention is used by being attached to the substantially cylindrical outer peripheral side surface of the moving body, when an obstacle or the like comes in contact with each position on the side surface of the moving body from substantially the same direction, Regardless, a uniform detection result can be obtained.
以下、この発明の一つの実施の形態を図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、この発明の一つの実施の形態としてのメンブレンスイッチの概略的な構成を示す斜視図である。図2は、この発明の一つの実施の形態としてのメンブレンスイッチの概略的な内部構造を示す分解斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a membrane switch as one embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view showing a schematic internal structure of a membrane switch as one embodiment of the present invention.
図1に示すように、メンブレンスイッチ1は、帯状の第1の電極部材としての外部電極10と、外部電極10に対向するように配置された帯状の第2の電極部材としての内部電極20と、外部電極10と内部電極20との間に配置された帯状の絶縁部材としてのスペーサ30とから構成される。
As shown in FIG. 1, the
外部電極10と内部電極20は、絶縁材料の表面に導電材料としてのカーボンペーストが塗布され、帯状に長く形成されたシート状の部材である。たとえば、この実施の形態では、外部電極10と内部電極20の長さは400mm、幅は30mmである。図1と図2に示すように、外部電極10の両端部11と12は、配線を通じて第1の端子13に接続されている。また、内部電極20の両端部21と22は、配線を通じて第2の端子23に接続されている。これらの配線は、銀ペーストなどの電気抵抗の低い材料を用いて、上記のカーボンペーストが塗布された絶縁材料の表面と同一の面上にパターンで形成されてもよい。
The
図2に示すように、外部電極10と内部電極20との間に配置されたスペーサ30では、絶縁材料からなるシート状部材31に複数の開口部32、33が長手方向に間隔をあけて並んで配置されている。長手方向の中央部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に小さく、長手方向の両端部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に大きくなるように複数の開口部の各々が形成されている。たとえば、長手方向の中央部に近い開口部32は相対的に小さい面積を有し、長手方向の両端部に近い開口部33は相対的に大きい面積を有する。外部電極10と内部電極20とは、開口部を通じて接触可能になっている。具体的には、図2に示すように、矢印Pで示す方向に外部電極10を内部電極20に向かって押圧すると、開口部32pを通じて外部電極10と内部電極20とが接触位置40にて接触可能になっている。
As shown in FIG. 2, in the
この発明のメンブレンスイッチ1では、開口部32pを通じて外部電極10と内部電極20とを接触させるためには、外部電極10または内部電極20の一方の一部分を押圧し、変形させ、スペーサ30の開口部32pに入り込ませて、外部電極10または内部電極20の他方の一部分に接触させる必要がある。スペーサ30に配置された複数の開口部の各々は、長手方向の中央部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に小さく、長手方向の両端部に近づくにつれて開口部の面積が相対的に大きくなるように形成されている。このため、長手方向の中央部側では相対的に小さな面積の開口部32を通じて外部電極10と内部電極20とを接触させなければならず、長手方向の両端部側では相対的に大きな面積の開口部33を通じて外部電極10と内部電極20とを接触させなければならない。
In the
長手方向の中央部側では、相対的に小さな面積の開口部32に、外部電極10または内部電極20の一方の一部分、図2では外部電極10の一部分を押圧して入り込ませるために、その押圧される一部分の変形量を大きくしなければならない。したがって、相対的に小さな開口部32を通じて外部電極10と内部電極20とを接触させるためには、相対的に大きな押圧力が必要になる。
On the central portion side in the longitudinal direction, a portion of one of the
これに対して、長手方向の両端部側では、相対的に大きな面積の開口部33に、外部電極10または内部電極20の一方の一部分、図2では外部電極10の一部分を押圧して入り込ませるためには、その押圧される一部分の変形量は小さくてもよい。したがって、相対的に大きな開口部33を通じて外部電極10と内部電極20とを接触させるためには、相対的に小さな押圧力でもよい。
On the other hand, on both end sides in the longitudinal direction, one part of the
これにより、帯状のメンブレンスイッチ1において、長手方向の中央部側では外部電極10と内部電極20を接触させるのに必要な押圧力を相対的に大きくし、長手方向の両端部側では外部電極10と内部電極20を接触させるのに必要な押圧力を相対的に小さくすることができる。
Thereby, in the strip-shaped
また、図2に示すように、この発明のメンブレンスイッチ1は、外部電極10の両端部を接続する第1の端子13と、内部電極20の両端部を接続する第2の端子23とを備え、外部電極10と内部電極20とが開口部32pを通じて接触するとき、その接触位置40を、第1の端子13と第2の端子23との間の電気抵抗値によって判定することができる。外部電極10と内部電極20とが開口部32pを通じて接触するとき、接触位置40が長手方向の中央部に近づくにつれて電気抵抗値が相対的に大きく、接触位置40が長手方向の両端部に近づくにつれて電気抵抗値が相対的に小さくなるように外部電極10と内部電極20のそれぞれには、電気抵抗体24(全体の電気抵抗値R)が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
具体的には、図2において、外部電極10と内部電極20とが開口部32pを通じて接触するとき、第1の端子13と第2の端子23との間の電気抵抗値は、接触位置40が中央に位置する場合が最大、左右の端に位置する場合が最小となる。矢印Pで示す方向に外部電極10が内部電極20に向かって押圧され、接触位置40において外部電極10と内部電極20とが接触したとする。外部電極10において接触位置40から端部12までの電気抵抗値、内部電極20において接触位置40から端部22までの電気抵抗値を、それぞれRaとする。ここで、外部電極10と内部電極20における長さ方向全体の電気抵抗値をそれぞれRとすると、外部電極10において接触位置40から端部11までの電気抵抗値、内部電極20において接触位置40から端部21までの電気抵抗値は、それぞれ(R−Ra)となる。
Specifically, in FIG. 2, when the
図3は、この発明の一つの実施の形態としてのメンブレンスイッチにおいて接触位置を検知するための模式的な電気回路の構成を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a schematic electric circuit for detecting the contact position in the membrane switch as one embodiment of the present invention.
図3に示すように、接触位置40の検知は、第2の端子23に電気抵抗体R0を接続し、電気抵抗体R0と第1の端子13との間に電圧Vを印加した場合において、第2の端子23における電圧V0に基づいて決定する。外部電極10と内部電極20が接触していない場合には、第2の端子23における電圧は0であるが、外部電極10と内部電極20が接触した場合には、図3に示すような電気回路を構成するため、並列に接続された電気抵抗値(R−Ra)と電気抵抗値Raの合成抵抗値をRxとすると、外部電極10と内部電極20とが接触しているとき、第1の端子13と第2の端子23との間の電気抵抗値Rsは次の式で表わされる。
As shown in FIG. 3, the
Rs=2Rx・・・(1)
ここで、
1/Rx=1/(R−Ra)+1/Ra より
Rx=Ra(R−Ra)/R=−(Ra2−RaR)/R
={−(Ra2−RaR+0.25R2)+0.25R2}/R
Rx=−(Ra−0.5R)2/R+0.25R・・・(2)
式(1)と式(2)から
Rs=2Rx=−2(Ra−0.5R)2/R+0.5R・・・(3)
この式(3)より、RsはRa=0.5Rのとき、最大値0.5Rとなる二次関数で表わされる。したがって、本発明のメンブレンスイッチ1では、外部電極10が長手方向の中央部で内部電極20に接触するとき、電気抵抗値Rsが大きく、外部電極10が長手方向の両端部で内部電極20に接触するとき、電気抵抗値Rsが小さくなることが理解される。
Rs = 2Rx (1)
here,
From 1 / Rx = 1 / (R−Ra) + 1 / Ra Rx = Ra (R−Ra) / R = − (Ra 2 −RaR) / R
= {- (Ra 2 -RaR + 0.25R 2) + 0.25R 2} / R
Rx = − (Ra−0.5R) 2 /R+0.25R (2)
From the formula (1) and the formula (2), Rs = 2Rx = −2 (Ra−0.5R) 2 /R+0.5R (3)
From this equation (3), Rs is represented by a quadratic function having a maximum value of 0.5R when Ra = 0.5R. Therefore, in the
この発明のメンブレンスイッチ1は上述したように構成されているので、第1の端子13と第2の端子23との間の電気抵抗値Rsを測定することによって、接触位置40を検知することができる。したがって、従来の帯状の接触センサに比べて、電極のパターンを複雑にする必要がなく、また配線の数を増やすことなく、簡略化した配線で接触位置を検知することができる。
Since the
次に、本発明のメンブレンスイッチを自走式移動体に取り付けた場合の実施の形態について以下で説明する。 Next, an embodiment when the membrane switch of the present invention is attached to a self-propelled moving body will be described below.
図4は、本発明のメンブレンスイッチが取り付けられた自走式移動体の概略的な構成を示す斜視図である。 FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of a self-propelled movable body to which the membrane switch of the present invention is attached.
図4に示すように、自走式移動体100は、本体110と、本体110に取り付けられた2つの駆動輪121、122とを備え、内蔵された制御手段により自律行動が可能な移動体である。移動体100は左右の独立した駆動輪121、122により直進・旋回が可能であるが、ここでは、直進時の進行方向を矢印Sで示す方向とする。
As shown in FIG. 4, the self-propelled moving
移動体100の本体110はほぼ円筒状の外周側面111を有し、その円弧状の前面にはメンブレンスイッチ1が貼り付けられており、進行方向側における障害物等との接触を検知することができる。
The
図5は、図4の自走式移動体においてメンブレンスイッチが取り付けられた部分を示す分解斜視図である。 FIG. 5 is an exploded perspective view showing a portion where the membrane switch is attached in the self-propelled moving body of FIG.
図5に示すように、メンブレンスイッチ1は、外側から緩衝材50、外部電極10、スペーサ30および内部電極20の順に積層されて構成され、移動体100の本体110の外周側面111に装着されている。本体110の外周側面111には複数の突起112が間隔をあけて形成されている。スペーサ30においては、絶縁材料からなるシート状部材31に合計12個の円形の開口部32〜37が長手方向に間隔をあけて並んで形成されている。開口部の面積、すなわち、開口部の直径は、長手方向の中央部に近づくにつれて相対的に小さくなり、長手方向の両端部に近づくにつれて相対的に大きくなる。すなわち、長手方向の中央部に位置する開口部32の直径が最も小さく、長手方向の両端部に位置する開口部33の直径が最も大きく、開口部34、35、36および37の順に直径が大きくなっている。
As shown in FIG. 5, the
スペーサ30は外部電極10と内部電極20との間に挟まれている。開口部32〜37のいずれかの部分で、外部電極10または内部電極20の少なくとも一方が外力により変形して外部電極10と内部電極20とが接触することにより、スイッチがONの状態になる。このとき、上述したように第1の端子13と第2の端子23(図3)との間の電気抵抗値Rsが変化し、外部電極10と内部電極20とが接触していない場合には解放の状態である。
The
本体110の外周側面111に形成された複数の突起112は、スペーサ30の開口部32〜37のそれぞれの中心に対応した位置に配置されている。突起112は、緩衝材50の外から外部電極10に加えられた外力によって内部電極20に与えられる力を集中させ、外部電極10と内部電極20を接触させるのに必要な押圧力を低減する効果と、スイッチの死角部分(押圧力を加えても接触しない部分)を減らす効果とをもたらす。
The plurality of
移動体100の進行方向と平行な方向から障害物等の接触が生じた場合、障害物等の接触によって与えられる同一の外力Fのうち、半円筒面状に配置されたメンブレンスイッチ1における接触位置によって、外部電極10と内部電極20とを接触させる方向(半円筒面状に配置されたメンブレンスイッチ1によって形成される円弧の中心方向)に作用する力の大きさは変化する。
When contact with an obstacle or the like occurs from a direction parallel to the traveling direction of the moving
図6は、半円筒面状に配置されたメンブレンスイッチに加えられる力の大きさを概念的に示す図である。 FIG. 6 is a diagram conceptually showing the magnitude of the force applied to the membrane switch arranged in a semi-cylindrical surface.
図6に示すように、移動体100の進行方向Sに対して、移動体の外周側面111を示す円の中心を基準とした角度θ方向から外力Fでメンブレンスイッチ1に力を加えた場合、円の円周上に配置された外部電極10と内部電極20との間の接触に寄与する力をF0で表し、この力F0は、外力Fの円の中心方向への成分と同一と考えると、次の式で表わされる。
As shown in FIG. 6, when a force is applied to the
F0=Fcosθ・・・(4)
このため、図6において、移動体の外周側面111を示す円にて、接触点111a(角度θ=0°)、接触点111b(角度θ=30°)、接触点111c(角度θ=60°)では、それぞれ、F0=F、0.87F、0.5Fであり、角度θが大きくなるほど、外部電極10と内部電極20との間の接触に寄与する力F0が小さくなる。
F 0 = Fcos θ (4)
For this reason, in FIG. 6, the
これに対し、メンブレンスイッチ1に、移動体の外周側面111を示す円の中心に向かって押圧力を加えた場合に、メンブレンスイッチ1がONの状態になるまでに必要な力、すなわち、外部電極10と内部電極20とが接触するまでに必要な押圧力をF1とする。上述したように、本発明のメンブレンスイッチ1では、スペーサ30の開口部32〜37の面積の大きさにより、押圧力が加えられる位置に応じて押圧力F1を変化させることができる。これにより、たとえば、図4に示される移動体100ではメンブレンスイッチ1は移動体100の前面140°の範囲で外周側面111を覆っているので、角度θが0°〜70°の範囲で、押圧力F1は次の式で表わされる。
On the other hand, when a pressing force is applied to the
F1=Xcosθ・・・(5)(X:定数)
ここで、外力Fのうち、外部電極10と内部電極20との間の接触に寄与する力、すなわち、図6における円の中心方向への成分である力F0でメンブレンスイッチ1がONの状態になるとすると、力F0は、外部電極10と内部電極20とが接触するまでに必要な押圧力F1に等しいので、次の式で表わされる。
F 1 = X cos θ (5) (X: constant)
Here, of the external force F, the force that contributes to the contact between the
F0=F1
メンブレンスイッチ1がONの状態になるときの外力をFαとすると、式(4)と式(5)により、次の式で表わされる。
F 0 = F 1
Assuming that the external force when the
Fα・cosθ=Xcosθ
したがって、
Fα=X
となり、角度θの変数が消えて、接触の位置によらず、進行方向Sからの一様な外力Xで接触検知が可能になる。
Fα · cos θ = X cos θ
Therefore,
Fα = X
Thus, the variable of the angle θ disappears, and the contact can be detected with the uniform external force X from the traveling direction S regardless of the position of the contact.
したがって、本発明のメンブレンスイッチ1を移動体100のほぼ円筒状の外周側面111に取付けて用いた場合を考えると、以下のような作用効果を得ることができる。
Therefore, considering the case where the
ほぼ同一の方向、たとえば、移動体100の進行方向Sにほぼ平行な方向から障害物等によって外力Fが移動体100に加えられたとき、移動体100の正面に位置するメンブレンスイッチ1の部分、すなわち、メンブレンスイッチ1の中央部側に近い位置の部分では、加えられた外力Fのうち、外部電極10と内部電極20とを接触させるのに寄与する力F0の割合が大きい、すなわち、メンブレンスイッチ1をONの状態にするのに寄与する力F0の割合が大きい。このとき、本発明のメンブレンスイッチ1では、長手方向の中央部側では外部電極10と内部電極20とを接触させるのに必要な押圧力F1は相対的に大きい。
When the external force F is applied to the moving
一方、移動体100の進行方向Sにほぼ平行な方向から障害物等によって外力Fが移動体100に加えられたとき、移動体100の左右側面に位置するメンブレンスイッチ1の部分、すなわち、メンブレンスイッチ1の両端部側に近い位置の部分では、加えられた外力Fのうち、外部電極10と内部電極20とを接触させるのに寄与する力F0の割合が小さい、すなわち、メンブレンスイッチをONの状態にするのに寄与する力F0の割合が小さい。このとき、本発明のメンブレンスイッチ1では、長手方向の両端部側では外部電極10と内部電極20とを接触させるのに必要な押圧力F1は相対的に小さい。
On the other hand, when an external force F is applied to the moving
このように、本発明のメンブレンスイッチ1を用いることによって、ほぼ同一の方向から障害物等によって外力Fが移動体100に加えられたとき、加えられた外力Fのうち、外部電極10と内部電極20とを接触させるのに寄与する力F0の割合が大きい部分では、外部電極10と内部電極20とを接触させるのに必要な押圧力F1を相対的に大きくし、外部電極10と内部電極20とを接触させるのに寄与する力F0の割合が小さい部分では、外部電極10と内部電極20とを接触させるのに必要な押圧力F1を相対的に小さくすることができる。したがって、ほぼ同一の方向から障害物等が移動体100の側面のそれぞれの位置に接触した場合に、外部電極10と内部電極20とを接触させるのに必要な外力Fα、すなわち、メンブレンスイッチをONの状態にするために必要な外力Fαを接触位置に依存しないでほぼ一定の値Xにすることができる。
Thus, by using the
以上の構成により、移動体100がメンブレンスイッチ1によって、障害物等との接触と、移動体100の円筒状の外周側面上における接触が起こった位置とを検知することができる。これらの検知を、帯状に長く形成された1つのメンブレンスイッチを利用して実現することにより、配線の簡略化による信頼性の向上と、障害物検知における死角の低減とを期待することができる。
With the above configuration, the moving
また、スペーサ30の開口部の面積の大きさを変化させることにより、進行方向からの接触検知に必要な外力を均一にすることによって、自走式移動体の障害物との接触時における挙動のばらつき、たとえば、実際には障害物等に接触しているのにその接触を検知せずに移動体が障害物を押す、あるいは実際には障害物等に接触していないのに移動体が障害物等を回避するかのように移動する、などの現象の発生を低減することができる。
Further, by changing the size of the area of the opening of the
なお、上記の実施の形態では、開口部を円形としたが、正方形や長方形等の四角形、楕円等の形状としてもよい。 In the above embodiment, the opening is circular, but it may be a quadrangle such as a square or a rectangle, or a shape such as an ellipse.
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。 The embodiment disclosed above should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the scope of claims, and includes all modifications and variations within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1:メンブレンスイッチ、10:外部電極、13:第1の端子、20:内部電極、23:第2の端子、30:スペーサ、32〜37:開口部、40:接触位置、100:自走式移動体、111:外周側面。 1: membrane switch, 10: external electrode, 13: first terminal, 20: internal electrode, 23: second terminal, 30: spacer, 32-37: opening, 40: contact position, 100: self-propelled Mobile body, 111: outer peripheral side surface.
Claims (3)
前記第1の電極部材に対向するように配置された帯状の第2の電極部材と、
前記第1の電極部材と前記第2の電極部材との間に配置された帯状の絶縁部材とを備え、
前記絶縁部材には複数の開口部が長手方向に間隔をあけて並んで配置されており、長手方向の中央部に近づくにつれて前記開口部の面積が相対的に小さく、長手方向の両端部に近づくにつれて前記開口部の面積が相対的に大きくなるように複数の前記開口部の各々が形成され、前記第1の電極部材と前記第2の電極部材とは前記開口部を通じて接触可能になっている、メンブレンスイッチ。 A band-shaped first electrode member;
A strip-shaped second electrode member disposed to face the first electrode member;
A strip-shaped insulating member disposed between the first electrode member and the second electrode member;
In the insulating member, a plurality of openings are arranged side by side in the longitudinal direction, and the area of the opening is relatively small as it approaches the center in the longitudinal direction, and approaches both ends in the longitudinal direction. Accordingly, each of the plurality of openings is formed so that the area of the opening becomes relatively large, and the first electrode member and the second electrode member can be contacted through the opening. , Membrane switch.
前記接触位置が長手方向の中央部に近づくにつれて前記電気抵抗値が相対的に大きく、前記接触位置が長手方向の両端部に近づくにつれて前記電気抵抗値が相対的に小さくなるように前記第1の電極部材と前記第2の電極部材の電気抵抗体が形成されている、請求項1に記載のメンブレンスイッチ。 A first terminal that connects both ends of the first electrode member; and a second terminal that connects both ends of the second electrode member, the first electrode member and the second electrode. When the member contacts through the opening, the contact position is determined by the electrical resistance value between the first terminal and the second terminal,
The electrical resistance value is relatively large as the contact position approaches the central portion in the longitudinal direction, and the first electrical resistance value is relatively small as the contact position approaches both end portions in the longitudinal direction. The membrane switch according to claim 1, wherein an electrical resistor of the electrode member and the second electrode member is formed.
前記移動体の外周側面に装着された、請求項1または請求項2に記載のメンブレンスイッチとを備え、
一定の方向から前記移動体の外周側面に外力が与えられる場合に、前記第1の電極部材と前記第2の電極部材とが複数の前記開口部の各々を通じて接触するのに必要な前記外力が、前記開口部の各々の位置にかかわらず、ほぼ一定である、自走式移動体。 A moving body having a substantially cylindrical outer peripheral side surface;
The membrane switch according to claim 1 or 2, which is mounted on an outer peripheral side surface of the movable body,
When an external force is applied to the outer peripheral side surface of the movable body from a certain direction, the external force necessary for the first electrode member and the second electrode member to contact each other through each of the plurality of openings. A self-propelled moving body that is substantially constant regardless of the position of each of the openings.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006304673A JP2008123765A (en) | 2006-11-10 | 2006-11-10 | Membrane switch, and self-running moving body including the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006304673A JP2008123765A (en) | 2006-11-10 | 2006-11-10 | Membrane switch, and self-running moving body including the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008123765A true JP2008123765A (en) | 2008-05-29 |
Family
ID=39508312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006304673A Pending JP2008123765A (en) | 2006-11-10 | 2006-11-10 | Membrane switch, and self-running moving body including the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008123765A (en) |
-
2006
- 2006-11-10 JP JP2006304673A patent/JP2008123765A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6626046B2 (en) | Pressure-sensitive resistor sensor having electrodes with reduced contact resistance deviation | |
JP2017188458A (en) | Holding detection device | |
JP2005134214A (en) | Collision load sensor | |
US20180113003A1 (en) | Bend sensor | |
US20150303008A1 (en) | Cable switch | |
JP2008123765A (en) | Membrane switch, and self-running moving body including the same | |
JP4629621B2 (en) | Switch device | |
JP2006518457A (en) | Foil-type switching element with improved spacer design | |
JP6454439B1 (en) | Pressure sensor | |
US8188834B2 (en) | Device for detecting the location of a compression point | |
JP2017096658A (en) | Pressure-sensitive resistor | |
JP2008261691A (en) | Condensate sensor | |
EP1850212B1 (en) | Input device | |
JP3979818B2 (en) | Position sensor | |
WO2023136041A1 (en) | Pressure sensitive sensor unit | |
JP2001343296A (en) | Pressure sensitive sensor and seating detecting device using the same | |
JP6698219B2 (en) | Shift device | |
JP6230659B1 (en) | switch | |
JP2012145407A (en) | Pressure-sensitive sensor | |
JP2001021423A (en) | Film sensor | |
JP2006202732A (en) | Membrane switch | |
US7161102B2 (en) | Switch device | |
JP2007205966A (en) | Hybrid sensor | |
JP2017069170A (en) | Holding detection device and sensor | |
JP2024070421A (en) | Switching device |