JP2010123320A - 非接触型オンオフスイッチのスイッチレバー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】全周方向において任意の方向に傾けることができる操作性を維持しながら、維持に要する手間やコストを低減できる非接触型オンオフスイッチのスイッチレバー構造を提供する。
【解決手段】 本発明に係る非接触型オンオフスイッチのスイッチレバー構造は、可撓性を有し常態へ復元自在に伸展する筒体に、棒材の一端が挿入固定され、前記棒材の前記筒体で包囲された端面に鏡面が形成され、前記鏡面に対向する位置に検出部が配置される。前記検出部は発光素子と、前記発光素子から発せられ前記鏡面で反射された光を受ける受光素子を備え、前記受光素子が起動時に受けた光量を基準として、前記受光素子で受ける光量の前記鏡面の傾斜に伴う変化を検知する。前記棒材は前記筒体より剛性の大きいものであってもよく、また、前記筒体の一端に、被取付部への着脱を自在とする係合部が形成されていてもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、点灯消灯、動作機器の開始停止等、決められた二つの動作の切り替え操作を行うオンオフスイッチに用いられるレバースイッチ構造に関する。

点灯消灯、動作機器の開始停止等、予め決められた二つの動作の切り替え操作を行うものとしてオンオフスイッチが広く利用されているが、その切り替え操作を行うための操作部としてスイッチレバーが採用されるものも多い。そして、そのスイッチレバーの操作性を向上させるための様々な工夫が試みられており、例えば、特開２００６−２９４５７４号に開示された簡易接点スイッチでは、スイッチレバーの支点部分にコイルスプリングを用いることにより、先端を全周（３６０度）方向において任意の方向に傾けることを可能としている。

一方、上記簡易接点スイッチのように、オンオフスイッチの多くは、導電性部材が接触する状態と離れる状態とを利用し、回路に通電させ或いは回路を断線させる接触式となっているが、このような接触式のスイッチには、接触不良や、多機能化した場合における配線引き回しの複雑化等の問題がある。そこで、これらの問題を解決するために、接触式のスイッチにおいて導電性部材が機械的に接触する構造を非接触とする試みは、以前からなされている。そして、そのような非接触型スイッチとしては、例えば、特開平１１−３０６９２５号に開示されている光信号手段を利用した車両用コンビネーションスイッチがある。この車両用コンビネーションスイッチは、発光素子から導光板を経て受光素子に到達する光を、スイッチレバーの動きに応じて摺動するスライダーで遮り、受光素子に到達する光量を変えることで、動作の切り替えを行うものである。すなわち、機械的に接触する構造に代えて、光路を遮るスライダーを摺動させる構造が採用されているため、接触スイッチの持つ問題点の解決を図ることができる。

しかしながら、上記車両用コンビネーションスイッチは、二つの動作の複数組を一つのレバーで切り替えることを目的としているため、その構造は、複雑なものであった。そのため、切り替え対象となる動作が一組のみの、より簡単で低コストの構造が求められるような場合には不適であった。また、個々のレバースイッチの可動範囲は、一平面上に限定され、一つのレバーを全周方向において任意の方向に傾けることはできなかった。すなわち、非接触型スイッチでは、スイッチレバーの稼動範囲を広げることが難しいという問題があった。

そこで、本発明らは、全周方向において任意の方向に傾けることができる操作性に優れたスイッチレバーを備えた、非接触型オンオフスイッチを、特願２００７−１８６４８３号（特許文献３）で提案している。この非接触型オンオフスイッチは、可撓性を有し常態へ復元自在に伸展する筒材の一端を基材に固定し、可撓性を有する棒材を前記筒体に挿通し、その棒材の一端を前記筒材の基材に固定されていない端部に固定し他端を筒材から突出させたものである。筒材の自由端（棒材の一端が固定されている端部）に曲げ力が加わると、筒体及び棒材が曲がった状態となり、筒材から突出した棒材の端部（移動端部）が棒材の軸線に沿って自由端方向に移動するか或いは軸線に対し傾斜する。この棒材の移動端部の動きは、自由端に加わる曲げ力がどのような方向となっても同じとなるため、この端部の動作を電気的信号２値に変換して出力するものとすれば、自由端をどの方向に曲げても同様の出力を得ること、すなわちオンオフ操作を行うことが可能となる。
特開２００６−２９４５７４号公報 特開平１１−３０６９２５号公報 特願２００７−１８６４８３号

しかしながら、従来の非接触型オンオフスイッチは、維持に手間やコストを要するという問題があった。例えば、従来の非接触型オンオフスイッチにおいて、非接触によりスイッチレバーの動き（上記特許文献３の非接触型オンオフスイッチでは棒材の移動端部の動き）を電気的信号２値に変換する原理として、光の反射を利用することが特に好ましいが、この光の反射を利用する場合は反射面の劣化によって受光素子の検出レベルが変わってしまうため、反射面が劣化した場合に交換の必要性が生じ、その維持に手間やコストを要していた。

そこで、本発明は、全周方向において任意の方向に傾けることができる操作性を維持しながら、維持に要する手間やコストを低減できる非接触型オンオフスイッチのスイッチレバー構造を提供することを目的とする。

本発明に係る非接触型オンオフスイッチのスイッチレバー構造は、可撓性を有し常態へ復元自在に伸展する筒体に、棒材の一端が挿入固定され、前記棒材の前記筒体で包囲された端面に鏡面が形成され、前記鏡面に対向する位置に検出部が配置される。前記検出部は発光素子と、前記発光素子から発せられ前記鏡面で反射された光を受ける受光素子を備え、前記受光素子が起動時に受けた光量を基準として、前記受光素子で受ける光量の前記鏡面の傾斜に伴う変化を検知する。

前記棒材は前記筒体より剛性の大きいものであってもよい。

前記筒体の一端に、被取付部への着脱を自在とする係合部が形成されていてもよい。

本考案に係る非接触型オンオフスイッチのスイッチレバー構造によれば、検出部が、受光素子で受ける光量の棒材端部鏡面の傾斜に伴う変化を、受光素子が起動時に受けた光量を基準として検知するため、すなわち、基本となる検知レベルを都度リセットするため、鏡面の経年劣化の影響が小さくなり、耐久性を上げることができる。従って、損傷の頻度が減らし、維持に要する手間やコストを低減できる。なお、可撓性を有し常態へ復元自在に進展する筒体としては、コイルばねも相当するが、ゴムや樹脂等の可撓性材料で形成したものが好ましい。筒体をコイルばねとした場合、伸展した状態において隣接する線材に隙間が生じ、この隙間に挟まった配線等を損傷させるおそれがある。これに対し、可撓性材料で形成した筒体であれば、その側壁が連続的に変形し、コイルばねのように隙間を生じさせることもなく、配線等を挟み損傷させるおそれがないという利点がある。

また、棒材を筒体より剛性の大きいものとすれば、棒材の筒体から延出した端部近傍に曲げ力が加わると、剛性の大きい棒材は変形せず、その力は筒体に集中し、筒体が大きく変形する。そのため、棒材端部の応答性が高くなり、わずかな力でもスイッチとしての機能を果たすため、スイッチレバーの負担が減り耐久性をあげることができる。なお、筒体の可撓性が十分でない場合は、蛇腹など他よりも変形しやすい部分を設け、そこに曲げ力を集中させてもよい。

更に、筒体の一端に、被取付部への着脱を自在とする係合部を形成することにより、係合の解除で取り外しを容易に行うことが可能となり、交換の手間を更に低減できる。

図１〜５に、本発明に係るスイッチレバー構造の実施例を示す。図１は同スイッチレバー構造が採用されたピッキングターミナルの概観を示す正面図である。図２は、同スイッチレバー構造におけるオンオフ動作の原理を示し、（ａ）は曲げ力が加わっていない状態の側面図、（ｂ）は変形した状態の側面図である。図３はＭＣＵで行われる処理のフローチャート図、図４はＭＣＵのブロック図、図５は検出部の構成図、である。

このスイッチレバー構造は、ピッキングターミナル２０のオンオフスイッチに用いられている。ピッキングターミナル２０は、物品を収容する棚を構成するパイプラック２１に固定されており、ピッキングターミナル２０の下側が物品収容部とされている。この物品収容部に収容された物品の取り出し指示は、ピッキングターミナル２０の指示ランプ２２の点灯により行われ、取り出し作業を終えた作業者がスイッチレバー１０を傾倒させることにより、その情報が図示しない制御装置に伝えられる。スイッチレバー１０は、全周方向において任意の方向に傾けることができるので、作業者は取り出し作業の流れの中でその操作を極めて容易に行うことができる。

スイッチレバー１０は、蛇腹１１ａが形成されたゴム製の筒体１１と、蛇腹１１ａより剛性が大きく筒体１１に一端が挿入固定された棒材１２とで構成されている。そして、棒材１２の筒体１１から延出した端部近傍に曲げ力が加わると、剛性の大きい棒材１２は変形せず、その力は蛇腹１１ａに集中し、蛇腹１１ａが大きく変形する。そのため、図２に示すように、棒材１２端部の応答性が高くなり、わずかな力でもスイッチとしての機能を果たすため、スイッチレバーの負担が減り耐久性をあげることができる。ただし、筒体１１の材質は可撓性を有するものであれば制限はなく、例えば、樹脂製としてもよい。また、筒体１１を構成する材質が必要に応じて十分変形するものであれば、蛇腹１１ａを設けなくても良い。

筒体１１は、棒材１２が挿入されていない端部に形成された雌ねじ１４を介し、本体２３に設けられたねじ部２４に対し、着脱を自在に螺着されている。従って、このスイッチレバー１０は、螺着状態の解除で取り外しを容易に行うことが可能となり、交換の手間を低減できる。なお、筒体１１の螺条は、本発明の係合部に相当するものであるが、被取付部である本体２３に対し自在に着脱できる構造であれば制限はない。例えば、本体２３に形成された孔の縁に係合する弾性爪片などとしてもよい。

棒材１２の、筒体１１で包囲された端面には、鏡面１３が形成され、ピッキングターミナル２０の本体２３内部の鏡面１３に対向する位置に、検出部３０が配置されている。検出部３０は、発光素子３１と、発光素子３１から発せられ鏡面１３で反射された光を受ける受光素子３２を備える。

検出部３０は、更に、マイクロコンピューター・コントロール・ユニット（ＭＣＵ）３３を内蔵している。そして、このＭＣＵ３３において、受光素子３２が起動時に受けた光量を基準として、受光素子３２で受ける光量の鏡面１３の傾斜に伴う変化を検知するための処理が行われている。

図３を参照しながら、ＭＣＵ３３おける処理を、より具体的に説明する。
まず、検出部３０の電源が投入されると（Ｓ１）、リセットスタート（Ｓ２）、イニシャル処理（Ｓ３）を経て、ＭＣＵ３３がデータを受け入れる状態となる。そこで、受け入れ開始信号ＥＮがＯＮとなり（Ｓ４）、受光素子３２からの信号が入力される。なお、このときの信号受け入れ時間ＴＩＭａとして任意に設定することができ、受け入れ開始信号ＥＮがＯＮとなってから、信号受け入れ時間ＴＩＭａの期間、信号受け入れ状態が維持される（Ｓ５）。信号受け入れ時間ＴＩＭａの期間に受け入れられた信号ＡＤＡＴは後述するＲＡＭに基準データＥＤＡＴとして記憶され（Ｓ６）、この基準データＥＤＡＴが得られると受け入れ開始信号ＥＮがＯＦＦとなり、受光素子３２からの信号の受け入れが一時的に中断される。中断時間ＴＩＭｃは、受け入れたデータに基づく演算処理に必要な時間で、任意に設定される。

上記の基準データＥＤＡＴの受け入れ処理（初期処理）が完了すると、中断時間ＴＩＭｃのあと（Ｓ８）、実際の検出が行われる。この検出においては、まず、上記処理と同様、受け入れ開始信号ＥＮがＯＮとなり（Ｓ９）、信号受け入れ時間ＴＩＭａの期間、受光素子３２からの信号受け入れ状態が維持される（Ｓ１０）。そして、検出データＤＡＴとして信号ＡＤＡＴが受け入れられると（Ｓ１１）、受け入れ開始信号ＥＮがＯＦＦとなり（Ｓ１２）、受光素子３２からの信号の受け入れが中止され、得られた検出データＤＡＴについての判断を行う（Ｓ１３）。この判断においては、基準データＥＤＡＴと検出データＤＡＴの差と、予め設定されている閾値Ｋとの比較を行う。この閾値Ｋは、受光素子３２で受ける光量が鏡面１３の傾斜により通常低下する値である。従って、基準データＥＤＡＴと検出データＤＡＴの差が閾値Ｋよりも大きければ、鏡面１３は傾斜したもの判断できるので、スイッチレバー１０が作動したことを示す出力信号ＯＵＴがＯＮとなる（Ｓ１４）。一方、基準データＥＤＡＴと検出データＤＡＴの差が閾値Ｋよりも小さければ、鏡面１３は傾斜していないと判断できるので、スイッチレバー１０が作動したことを示す出力信号ＯＵＴはＯＦＦとなる（Ｓ１５）。

出力信号ＯＵＴの処理（ＯＮ、ＯＦＦ）が行われた後は、中断時間ＴＩＭｃのあと（Ｓ８）、引き続き、上記と同様の検出処理が行われる（Ｓ９〜Ｓ１５）。このように、検出部３０では、基本となる検知レベル（基準データＥＤＡＴ）を、電源投入の都度リセットするため、鏡面１３の経年劣化の影響が小さくなり、耐久性を上げることができる。従って、損傷の頻度が減らし、維持に要する手間やコストを低減できる。

上記処理を行うＭＣＵ３３の構成とそれを含む検出部３０の構成は公知であるため、その詳細な説明は省略するが、図４及び図５を参照しながら、その概略を説明する。なお、図５において、鏡面１３は、図示の便宜上検出部３０の内部に配置しているが、図１及び図２に示すスイッチレバー１０において、鏡面１３は検出部３０の外部に配置されるものである。

ＭＣＵ３３は、演算処理を行うＣＰＵ３４と、必要なデータを記憶するためのＲＡＭ３５及びＲＯＭ３６を備える。上記処理工程で使用される、基準データＥＤＡＴは電源が投入される都度に更新され、また、検出データＤＡＴは受光素子３２からの信号を受け入れる都度に更新されるため、揮発性メモリであるＲＡＭ３５に記憶される。一方、閾値Ｋ及び上記処理を行うためのプログラムＰＧは、常に同一である必要があるため、ＲＯＭ３６に記憶される。

更に、ＭＣＵ３３は、入出力ユニット３７を有し、受光素子３２からのデータＡＤＡＴの受け入れや、受け入れ開始信号ＥＮの出力、及びスイッチレバー１０が作動したことを示す出力信号ＯＵＴの出力は、この入出力ユニット３７を介して行われる。

ＭＣＵ３３から出力される受け入れ開始信号ＥＮは、受光素子３２からの信号のＡ／Ｄ変換器に入力される。そして、Ａ／Ｄ変換器３８を介し、受光素子２からのデータＡＤＡＴの入力が制御されている。

スイッチレバー１０が作動したことを示す出力信号ＯＵＴは、トランジスタＴＲ１のべースとして、トランジスタＴＲ１のオンオフ動作を行う。そして、トランジスタＴＲ１のコレクタ電圧が、ピッキングターミナル２０の図示しない制御装置に対しスイッチレバー１０の作動を伝える監視信号として、検出部３０の端子Ｓから出力される。

なお、監視信号を受けた制御装置は、ピッキングターミナル２０に対し、指示ランプ２２を消灯させるための制御信号を出力する。この制御信号は、検出部３０の端子ＬＯＮから入力され、トランジスタＴＲ２のオンオフ動作を行う。消灯させる場合の制御信号は、所定の値よりも低い電圧信号とされ、トランジスタＴＲ２がオフとなる。そのため、指示ランプ２２を構成する発光素子に電流が流れなくなり、指示ランプ２２は消灯する。一方、物品収容部に収容された物品の取り出し指示を行う場合の制御信号は、所定の値よりも高い電圧信号とされ、トランジスタＴＲ２がオフとなり、発光素子に電流が流れて指示ランプ２２は点灯する。

ただし、検出部３０及びＭＣＵ３３の構成に制限はなく、その他の構成を適宜採用してもよい。

本考案に係るスイッチレバー構造が採用されたピッキングターミナルの概観を示す正面図である。 同スイッチレバー構造におけるオンオフ動作の原理を示し、（ａ）は曲げ力が加わっていない状態の側面図、（ｂ）は変形した状態の側面図である。 ＭＣＵで行われる処理のフローチャートである。 ＭＣＵのブロック図である。 検出部の構成図である。

符号の説明

１０ スイッチレバー
１１ 筒体
１１ａ 蛇腹
１２ 棒材
１３ 鏡面
１４ 雌ねじ
２０ ピッキングターミナル
２１ パイプラック
２２ 指示ランプ
２３ 本体
２４ ねじ部
３０ 検出部
３１ 発光素子
３２ 受光素子
３３ ＭＣＵ
３４ ＣＰＵ
３５ ＲＡＭ
３６ ＲＯＭ
３７ 入出力ユニット
３８ Ａ／Ｄ変換器
ＴＲ１、ＴＲ２ トランジスタ

Claims (3)

1. 可撓性を有し常態へ復元自在に伸展する筒材に、棒材の一端が挿入固定され、前記棒材の前記筒体で包囲された端面に鏡面が形成され、前記鏡面に対向する位置に検出部が配置され、前記検出部は発光素子と、前記発光素子から発せられ前記鏡面で反射された光を受ける受光素子を備え、前記受光素子が起動時に受けた光量を基準として、前記受光素子で受ける光量の前記鏡面の傾斜に伴う変化を検知することを特徴とする非接触型オンオフスイッチのスイッチレバー構造。
2. 前記棒材は前記筒体より剛性の大きい請求項１に記載の非接触型オンオフスイッチのスイッチレバー構造。
3. 前記筒体の一端に、被取付部への着脱を自在とする係合部が形成されている請求項１又は２非接触型オンオフスイッチのスイッチレバー構造。
   
   
   

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