JP2016178038A - 回転入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転操作ノブの操作荷重、クリックピッチ、回転操作ノブの大きさ等を簡単に変更でき、回転操作ノブの洗浄も簡単に行える汎用の回転入力装置を提供する。【解決手段】回転入力装置１は、基台となるケース部材と、複数の磁気吸引部となる外方突出部１３ａ、１４ａが周方向に所定間隔をおいて設けられた第１の磁性体１１と、第１の磁性体１１の外方突出部１３ａ、１４ａと対向するように複数の磁気吸引部となる内方突出部２１ａが周方向に所定間隔をおいて設けられた第２の磁性体２１と、前記ケース部材に着脱自在に取付けられ、前記各磁性体１１、２１を相対的に回転させる回転操作ノブ２０を有し、前記各磁性体１１、２１の一方はケース部材に取り付けられ、他方は回転操作ノブ２０に取り付けられている。【選択図】図４

Description

本発明は、回転操作ノブを回転操作したときにクリック感触が得られる回転入力装置に関する。

従来より、多くの産業分野に用いられている電子機器において、回転操作ノブを回転操作したときにクリック感触が得られる回転入力装置を使用したものがある。
この回転入力装置は回転操作ノブを間欠的に回転操作できることから、回転操作ノブの回転量を予め定められた所定の間隔に即して回転操作可能となっている。

特許文献１にはクリック感触が得られるダイヤル操作具が開示されている。このダイヤル操作具は、基台に取り付けられた磁性体からなる環状体と、この環状体に対向して回転自在に基台に支持された磁性体からなる回転体を有し、回転体には操作ノブが取り付けられている。

特開２００６−２４４８８５号公報

近年、医療機器分野において、回転操作ノブの回転操作にクリック感触を得ることができる回転入力装置を備えた電子機器が使用されるようになってきている。
この電子機器においては、回転入力装置の回転操作ノブの操作荷重や回転操作ノブのクリックピッチは予め所定のものに決められている。

従って、回転操作ノブの操作荷重が違うもの、または回転操作ノブのクリックピッチが違うものを使用したい時はその仕様を満足する専用の回転入力装置を備えた電子機器を使用しなければならない。

また、上記電子機器の回転入力装置はその機器の専用となっているため、回転入力装置の回転操作ノブの大きさも所定の大きさに決められている。従って、回転操作ノブの大きさが手のひらが大きい操作者には適合する大きさのものであっても、その回転操作ノブは手のひらが小さい操作者には扱いづらいものである。

また、医療機器分野に使用されている電子機器においては、その電子機器を使用する毎に洗浄する必要があり、特に操作者が頻繁に触れる回転操作ノブの部分は、より丁寧に洗浄する必要がある。

そこで、回転操作ノブの回転操作荷重、クリックピッチ、回転操作ノブの大きさを簡単に調整交換でき、回転操作ノブの洗浄も簡単に行える汎用の回転入力装置の提供が望まれている。

上記特許文献１に開示されている技術において、回転操作ノブの回転操作の操作荷重の調整、そして回転操作ノブのクリックピッチの調整を行うには、上記環状体、上記回転体、そして上記回転操作ノブ及びそれらに関係している部品を全て分解する必要がある。そして、所望の操作荷重、クリンクピッチ等、その仕様に合った新しい環状体、そして新しい回転体に交換し、再度それらの部品を組み直す必要があり、調整交換作業は煩雑である。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、回転操作ノブの操作荷重、クリックピッチ、回転操作ノブの大きさ等を簡単に変更でき、回転操作ノブの洗浄も簡単に行える汎用の回転入力装置を提供することを目的としている。

上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明は基台と、複数の磁気吸引部が周方向に所定間隔をおいて設けられた第１の磁性体と、前記第１の磁性体の各磁気吸引部と対向するように複数の磁気吸引部が周方向に所定間隔をおいて設けられた第２の磁性体と、前記基台に着脱自在に取付けられ、前記各磁性体を相対的に回転させる回転操作ノブを有し、前記各磁性体の一方は前記基台に取り付けられ、他方は前記回転操作ノブに取り付けられていることを特徴とする。

この構成によれば、回転操作ノブの交換だけで、クリック感触等が異なる複数の機能を持った汎用性に優れた回転入力作業を提供できる。

好適には、前記回転操作ノブは前記他方の磁性体の回転軸において凹凸嵌合により前記基台に着脱自在に取り付けられることを特徴とする。
この構成によれば、回転入力装置の他の構成部品に影響を与えることなく、回転操作ノブの着脱を簡単に行うことができる。

好適には、前記回転操作ノブは回転軸を軸中心として回転可能に配置され、前記第１の磁性体の各磁気吸引部は前記回転軸を中心に外方に向かって突出する外方突出部により形成され、前記第２の磁性体の各磁気吸引部は前記第1の磁性体の各外方突出部よりも外周に位置し、前記各外方突出部に対向するように内方に向かって突出する内方突出部により形成されている。
この構成によれば、第１の磁性体の内方に第２の磁性体を収納する状態となり、コンパクト化を図ることができる。

好適には、前記第１の磁性体と前記第２の磁性体の少なくとも一方は、相互に対向する上下対向面がＳ極とＮ極に着磁された磁石と、前記磁石の前記上下対向面を上下方向から挟持する一対のヨークを有し、前記一対のヨークにはそれぞれ周方向に複数の磁気吸引部が設けられ、前記回転操作ノブは回転軸において同軸状に形成された突起部を有し、前記突起部は前記基台に形成された凹部に着脱自在に嵌合されることを特徴とする。
この構成によれば、クリック感触が良好であり、且つ回転操作ノブを簡単に交換できる回転入力装置を提供できる。

本発明によれば、回転操作ノブの操作荷重、クリックピッチ、回転操作ノブの大きさを簡単に変更でき、回転操作ノブの洗浄も簡単に行える汎用に優れた回転入力装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る回転入力装置を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る回転入力装置を示す正面図である。 本発明に係る実施形態の回転入力装置の斜視図である。 本発明の実施形態に係る回転入力装置の分解斜視図である。 図２のＶ−Ｖ線で切断した断面図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線で切断した断面図である。 第１の磁性体と第２の磁性体とを相対的に回転動作させる初期状態の規定位置を示す断面図である。 図５のＡ部における第１の磁性体及び第２の磁性体の磁束の流れを示す説明図である。 第２の磁性体を規定位置から回転動作させたときの磁気吸引力を示す断面図である。 さらに、第２の磁性体を規定位置から回転動作させたときの磁気吸引力を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１に示すように、本発明の実施形態に係る回転入力装置１は、回転操作ノブ２０の回転入力操作を行う操作者にクリック感触を与える機構を備えている。回転入力装置１は、民生用電子機器、車載用電子機器、そして医療機器に使用される電子機器の入力操作機構として使用される。

回転入力装置１は、回転操作ノブ２０を所定の回転位置からの回転角度を変えることにより、異なる操作情報を出力するようになっている。すなわち、回転入力装置１は、回転操作ノブ２０の回転角度を検出する回転検出部５０を備え、回転検出部５０で検出された回転角度情報を電子機器等へ出力する。
なお、回転検出部５０は、回転角度を検出するものだけでなく、例えば、回転方向や回転速度を検出する態様のものであってもよい。

図２〜図５に示すように、回転操作ノブ２０は、回転軸に同軸状に形成された突起部となる軸部２０ａと、軸部２０ａと同心円状に形成された円筒状の操作部２０ｂを有する。
回転操作ノブ２０はある程度の硬度を有するシリコン系の材料で成形され、軸部２０ａと操作部２０ｂは回転操作ノブ２０の成形時に一体に成形されている。回転操作ノブ２０は、回転操作ノブ２０を支持する基台であるケース部材４０に取り付けられる構造となっている。

ケース部材４０の内部には、回転操作ノブ２０の回転角度を検出する回転検出部５０を構成する回転角度センサ５２が配設されている。また、ケース部材４０の内部には回転角度センサ５２と対向するように回転角度検出用磁石５１が同軸状に配設されている。

回転角度検出用磁石５１には回転操作ノブ２０の軸部２０ａの回転を伝える連結軸６０が設けられている。
そして、連結軸６０には環状の軸受アダプタ７０が同軸状に一体的に取り付けられている。軸受アダプタ７０はケース部材４０に固定された環状基台７１に一対のベアリング４５、４５を介して回転自在に取り付けられている。ベアリング４５、４５は環状基台７１に設けた環状突部７３と軸受アダプタ７０の下端に形成したフランジ部７０Ａと軸受アダプタ７０に嵌合して取り付けられた環状のストッパ部材７２により、軸方向に移動しないように環状基台７１と軸受アダプタ７０間に取り付けられている。

回転操作ノブ２０の軸部２０ａは軸受アダプタ７０に同軸状に形成された凹部７０Ｂに着脱自在に圧入嵌合されるようになっている。回転操作ノブ２０の軸部２０ａを凹部７０Ｂに嵌合させることにより、回転操作ノブ２０はケース部材４０と一体な環状基台７１にベアリング４５、４５を介して回転自在に取り付けられる。
回転操作ノブ２０の操作部２０ｂはシリコン系の材料で成形されているので、操作部２０ｂを操作者が手で掴んで操作する際、滑らずに操作を行うことができ、その保持状態も安定したものとなり、操作部２０ｂを所望の角度に正確に回転操作することができる。
また、軸部２０ａもシリコン系の材料で成形されているので、凹部７０Ｂへ圧入にて嵌合することができ、その取り付け状態は安定したものとなる。従って、回転操作ノブ２０の回転操作を確実に行うことができる。

また、軸部２０ａの外周面に軸方向に延びる突条部を周方向に複数形成するとともに、凹部７０Ｂの内周面に突条部と嵌合する切込部を形成し、軸部２０ａと凹部７０Ｂをスプライン結合するようにすれば、回転操作ノブ２０の回転操作をより確実なものとすることができる。なお、軸部２０ａと凹部７０Ｂをスプライン結合しても、軸部２０ａを凹部７０Ｂの軸方向に動かす動作には影響はなく、回転操作ノブ２０をスムーズに取り外すことができる。

クリック感触発生部１０は、回転操作ノブ２０の操作部２０ｂと軸部２０ａとの間に位置するように配設されている。クリック感触発生部１０は、第１の磁性体１１と第２の磁性体２１とを相対的に回転動作可能となるように配設したものである。

第１の磁性体１１は一対のヨーク１３、１４を有し、これら各ヨーク１３、１４には半径方向外方に向かって突出した磁気吸引部となる複数個の外方突出部１３ａ、１４ａが周方向に沿って設けられている。また、第１の磁性体１１は上下にＳ極とＮ極が着磁された磁石１２を有し、一対のヨーク１３、１４は磁石１２を上下方向から挟持する形となっている。

磁石１２は、環状に成形された永久磁石であり、相互に対向する対向面１２ａ、１２ｂが上下に配され、上下対向面１２ａ、１２ｂは上述のようにＳ極とＮ極に着磁されている。一対のヨーク１３、１４は、環状に成形された磁性材であり、本実施形態では鉄材が使用されている。

図６にも示すように、ヨーク１３の外周には、上述したように磁気吸引部となる外方突出部１３ａが１６個形成されている。ヨーク１４の外周には、同様に、磁気吸引部となる外方突出部１４ａが１６個形成されている。

そして、第１の磁性体１１は、ヨーク１３、１４の外方突出部１３ａ、１４ａが上下方向に重なるように環状基台７１の外周に磁石１２を挟んで嵌着されている。一対のヨーク１３、１４の外方突出部１３ａ、１４ａは、磁石１２の外径より半径方向外方に向かって突出し、外方突出部１３ａ、１４ａが形成されていない部分の仮想円の外径は、磁石１２の外径と略同一にされている。

第２の磁性体２１は、回転操作ノブ２０の内側に形成された凹状収納部２０Ａの内周面に第１の磁性体１１と同心となるように嵌合して取り付けられている。第２の磁性体２１は環状の磁性材であり、本実施形態では鉄材が使用されている。

第２の磁性体２１の内周面には、周方向に沿って磁気吸引部となる複数個の内方突出部２１ａが形成されている。
複数の内方突出部２１ａは、第１の磁性体１１のヨーク１３の外方突出部１３ａ及びヨーク１４の外方突出部１４ａと対向するように図５中上下方向の寸法が長くなっている。

そして、回転操作ノブ２０の軸部２０ａを軸受アダプタ４０Ｂの凹部４０Ａに嵌合することにより、第１の磁性体１１と第２の磁性体２１とは同軸且つ非接触で、回転可能に保持される。
第２の磁性体２１は回転操作ノブ２０の収納部２０Ａの内周に設けられ、第１の磁性体１１との間で磁気吸引が発生する構造となっている。従って、回転操作ノブ２０と環状基台７１間の取り付け部分に仮に組立誤差が有ったとしても、上述の磁気吸引力でその組立誤差の影響を抑えることができる。従って、回転操作ノブ２０の回転操作もスムーズに行うことができる。

次に、図７〜図１０に従い、本実施形態の回転入力装置１の作用について説明する。図７は、第１の磁性体１１と第２の磁性体２１とを相対的に回転動作させる初期状態の規定位置を示す説明図であり、内方突出部２１ａ及び外方突出部１３ａ、１４ａが対向する回転位置を規定位置として配置されている。図７中の矢印は磁束が流れる方向を示す。

図８中矢印にて示すように、磁石１２の磁束が、Ｎ極からＳ極に向かうとすれば、磁束はヨーク１４の外方突出部１４ａ、第２の磁性体２１の内方突出部２１ａ、及びヨーク１３の外方突出部１３ａを通過する閉ループとなる。このため、第１の磁性体１１と第２の磁性体２１と間に磁気吸引力が発生し、内方突出部２１ａ及び外方突出部１１ａが対向する規定位置で安定している。規定位置から回転操作ノブ２０の操作部２０ｂを回転操作すると、この磁気吸引力によって操作クリック感触が発生する。

図９に示すように、回転操作ノブ２０の操作部２０ｂを反時計回りに回転操作すると、第２の磁性体２１が一体に回転し、内方突出部２１ａは一対のヨーク１３、１４の外方突出部１３ａ、１４ａと対向する回転位置から移動する。このとき、磁石１２からの磁束は外方突出部１３ａ、１４ａと内方突出部２１ａとを通過するように流れているため、図９に示すように、外方突出部１３ａ、１４ａと内方突出部２１ａとの間に磁気吸引力を生じており、磁気吸引力が第２の磁性体２１の回転を抑制するように作用する。図９中の矢印は磁束が流れる方向を示す。

図１０に示すように、回転操作ノブ２０の操作部２０ｂをさらに反時計回りに回転操作すると、外方突出部１３ａ、１４ａと内方突出部２１ａとが周方向に沿って複数配置されているので、第２の磁性体２１の内方突出部２１ａは、規定位置の隣の外方突出部１３ａ、１４ａに近づく。そして、規定位置の外方突出部１３ａ、１４ａに対向する回転位置から離れて、隣の外方突出部１３ａ、１４ａに近づくと、こちらの外方突出部１３ａ、１４ａとの間で磁気吸引力を生じて、こちらの外方突出部１３ａ、１４ａと内方突出部２１ａとの対向位置まで回転を促進するように作用する。図１０中の矢印は磁束が流れる方向を示す。

回転操作ノブ２０の回転操作に伴い、外方突出部１３ａ、１４ａと内方突出部２１ａとの間の磁気吸引力が、回転を抑制する作用と回転を促進する作用とを繰り返すように作用するため、回転操作ノブ２０の操作感触としてクリック感触が得られる。

第１の磁性体１１は、上下方向に二極着磁された磁石１２の上面と下面（対向面１２ａ、１２ｂ）をヨーク１３、１４で挟持し、このヨーク１３、１４に外方突出部１３ａ、１４ａが形成されているものであり、磁石１２の磁束を効率的に対向する磁性体に伝えることができる。
これにより、磁気吸引力を高めるとともに、磁気吸引力の変化によって回転操作ノブ２０を操作した際に発生するクリック感触を良好にすることができる。

また、内方突出部２１ａ及び外方突出部１３ａ、１４ａが対向する回転位置を規定位置として、回転操作ノブ２０を確実に止めることが可能となる。また、摺動部の摩擦力によってクリック感触を付与する機構と異なり、磁気吸引力によって非接触でクリック感触を付与できるので、操作音が小さくできる。
さらに、強いクリック感触を非接触で発生させることができ、摩耗による劣化の問題が少ない。

本実施形態において、磁石１２は、環状に成形された永久磁石であり、相互に対向する対向面１２ａ、１２ｂが上下に配され、且つ、対向面１２ａ、１２ｂを含む上下二極（Ｓ極とＮ極）に着磁されている。
このような磁石１２は、相互に対向する対向面１２ａ、１２ｂが上下に配され環状に成形された磁性材料を、上下方向に着磁する着磁装置によって着磁することによって製造することができる。
その形状が単純な円筒形の環状であるとともに、着磁方向が一定方向とされた簡単な構造であり、磁石１２を製造することが容易である。

さらに、ヨーク１３、１４を別部材で形成し、このヨーク１３、１４に外方突出部１３ａ、１４ａを形成することは容易である。
さらに、第１の磁性体１１は、磁石１２の上面と下面をヨーク１３、１４で挟持するだけで得られるので、複雑な形状の磁石を一体で成形するのに比べて簡単な構造であり、製造することが容易である。
従って、複雑な形状の磁石の成形手段を必要とせず、少しずつ位置をずらして着磁させる等の複雑な着磁手段を必要としないため、クリック感触発生部１０のコストを抑えることができる。

本実施形態の回転入力装置１では、回転操作ノブ２０を一回転させる場合に１６回のクリック感触を得ることができる。
なお、この個数に限定されるものではなく、外方突出部１３ａ、１４ａ及び内方突出部２１ａの個数や周方向のピッチを変更すれば、一回転させたときのクリック感触の回数や、回転位置によるクリック感触等が変更可能である。

また、外方突出部１３ａ、１４ａ及び内方突出部２１ａ間のクリアランスを変えることにより磁気吸引力を調整することができ、回転操作ノブ２０の操作荷重を調整することができる。
また、外方突出部１３ａ、１４ａ及び内方突出部２１ａの配列間隔またはその形状を変えることにより、回転操作ノブ２０の操作荷重やクリックピッチを変えることもでき、回転操作ノブ２０のクリック感触を変化させることができる。

以下、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態の回転入力装置１は、基台となるケース部材４０と、複数の磁気吸引部となる外方突出部１３ａ、１４ａが周方向に所定間隔をおいて設けられた第１の磁性体１１と、第１の磁性体１１の外方突出部１３ａ、１４ａと対向するように複数の磁気吸引部となる内方突出部２１ａが周方向に所定間隔をおいて設けられた第２の磁性体２１と、前記ケース部材４０に着脱自在に取付けられ、前記各磁性体１１、２１を相対的に回転させる回転操作ノブ２０を有し、前記各磁性体１１、２１の一方はケース部材４０に取り付けられ、他方は回転操作ノブ２０に取り付けられる構成となっている。

この構成によれば、例えば、回転操作ノブ２０の操作荷重を変えたいとき、または回転操作ノブ２０のクリックピッチを変えたいとき、または回転操作ノブ２０の操作部２０ｂの大きさを変えたいときは、回転操作ノブ２０をケース部材４０側から取り外し、そして新しい仕様を備えた回転操作ノブ２０を再度取り付けるだけで、回転入力装置の機能を変更することができ、汎用性に優れた回転入力装置を提供できる。

また、回転操作ノブ２０を簡単に取り外すことができるので、回転操作ノブ２０の洗浄作業も容易に行うことができる。また、回転入力装置１の内部に配設されている部品を調整する際にも回転操作ノブ２０を簡単に取り外すことができるので、その調整作業も簡単に行うことができる。

本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。例えば、上記実施例においては第１の磁性体１１と第２の磁性体２１が軸部２０ａを中心に径方向に対向するように構成されているが、軸部２０ａに沿って上下方向に対向されるようにしてもよい。

本発明は、医療用電子機器の回転入力装置のように回転操作ノブのクリック感触の変更を必要とする電子機器のみならず、民生用電子機器、車載用電子機器等の種々の電子機器に適用が可能である。

１ 回転入力装置
１１ 第１の磁性体
１２ 磁石
１３、１４ ヨーク
１３ａ、１４ａ 外方突出部
２０ 回転操作ノブ
２０ａ 軸部（突起部）
２１ 第２の磁性体
２１ａ 内方突出部
４０ ケース部材（基台）
７０Ｂ 凹部

Claims (4)

1. 基台と、
   複数の磁気吸引部が周方向に所定間隔をおいて設けられた第１の磁性体と、
   前記第１の磁性体の各磁気吸引部と対向するように複数の磁気吸引部が周方向に所定間隔をおいて設けられた第２の磁性体と、
   前記基台に着脱自在に取付けられ、前記各磁性体を相対的に回転させる回転操作ノブを有し、
   前記各磁性体の一方は前記基台に取り付けられ、他方は前記回転操作ノブに取り付けられていることを特徴とする回転入力装置。
2. 前記回転操作ノブは前記他方の磁性体の回転軸において凹凸嵌合により前記基台に着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の回転入力装置。
3. 前記回転操作ノブは回転軸を軸中心として回転可能に配置され、前記第１の磁性体の各磁気吸引部は前記回転軸を中心に外方に向かって突出する外方突出部により形成され、前記第２の磁性体の各磁気吸引部は前記第1の磁性体の各外方突出部よりも外周に位置し、前記各外方突出部に対向するように内方に向かって突出する内方突出部により形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の回転入力装置。
4. 前記第１の磁性体と前記第２の磁性体の少なくとも一方は、相互に対向する上下対向面がＳ極とＮ極に着磁された磁石と、前記磁石の前記上下対向面を上下方向から挟持する一対のヨークを有し、
   前記一対のヨークにはそれぞれ周方向に複数の磁気吸引部が設けられ、
   前記回転操作ノブは回転軸において同軸状に形成された突起部を有し、
   前記突起部は前記基台に形成された凹部に着脱自在に嵌合されることを特徴とする請求項２に記載の回転入力装置。