JP2018129167A - 押しボタンスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】演出の自由度が高い押しボタンスイッチを提供する。
【解決手段】押しボタン１１と、押しボタン１１を当該押しボタン１１を押す方向とは反対方向に付勢するコイルスプリング２５と、押しボタン１１の下に配置された圧力センサ３２とを備えている。また、コイルスプリング４１により付勢されるガイド４２は、圧力センサ３２に直接又は間接的当接していて、押しボタン１１の押下に連動する。そして、押しボタンスイッチ１は、押しボタン１１の押し込み量に応じて圧力センサ３２にかかる荷重が漸次減少、又は増大する。
【選択図】図４

Description

本発明は、押しボタンスイッチに関する。

特許文献１には、発光機能を有する押しボタンスイッチについて開示されている。この押しボタンスイッチはフォトインタラプタを備え、押しボタンを押下することで、フォトインタラプタの発光素子と受光素子との間に光を投光させる、あるいは光を遮光させることにより、発光体を発光させるようにしている。

特開２００７−１０３１４２号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、フォトインタラプタのような光センサを用いているため、押しボタンを押下するかしないかによる、スイッチのＯＮ、ＯＦＦの切替えしか行えない。そのため、押しボタンスイッチに発光体を設け、発光体の光によって演出を行うにしても、押しボタンを押下することで消灯していた発光体を点灯させるか、あるいは、逆に、押しボタンを押下することで点灯していた発光体を消灯させること等しかできず、押しボタンの演出の自由度が低いという不具合がある。
そこで、本発明の課題は、演出の自由度が高い押しボタンスイッチを提供することである。

本発明は、押しボタンと、前記押しボタンを当該押しボタンを押す方向とは反対方向に付勢する付勢部材と、前記押しボタンの下に配置された圧力センサと、前記圧力センサに直接又は間接的に当接していて、前記押しボタンの押下に連動する当接部材とを備え、前記押しボタンの押し込み量に応じて前記圧力センサにかかる荷重が漸次減少、又は増大することを特徴とする押しボタンスイッチである。

本発明によれば、押しボタンを押し込んでいくことにより、押しボタンの押下に連動した当接部材が圧力センサにかかる荷重を漸次減少し、又は漸次増大することができる。逆に、押し込んだ押しボタンから手を離していくと、付勢部材の付勢力により押しボタンが少しずつ元の位置に戻り、当接部材が圧力センサにかかる荷重を漸次増大し、又は漸次減少することも可能である。このように、圧力センサにかかる荷重が、押しボタンのストロークの大きさによりリニアに変化するので、圧力センサの出力もリニアに変化し、押しボタンの演出の自由度を高めることができる。

別の本発明は、押しボタンと、前記押しボタンと一体的に上下動する可動子と、前記可動子を前記押しボタンを押す方向とは反対側に付勢する第１の付勢部材と、前記可動子の高さ位置を規制する規制部材と、前記規制部材の下に配置される圧力センサと、前記可動子と前記圧力センサとの間に配設され、前記圧力センサを前記押しボタンを押す方向とは反対側に付勢する第２の付勢部材とを備え、前記押しボタンの押し込み量に応じて前記圧力センサにかかる荷重が漸次減少、又は増大することを特徴とする押しボタンスイッチである。

本発明によれば、押しボタンを押下することにより、第１の付勢部材の付勢力に抗して規制部材で規制する高さ位置まで押しボタン、可動子を押し下げることができる。一方、その状態から手を離していくと、第１の付勢部材の付勢力により押しボタン、可動子は元の高さに戻る。ここで、第２の付勢部材は圧力センサを押しボタンを押す方向とは反対側に付勢する。そして、押しボタンを押下するのに連動して、押しボタンの押し込み量に応じて圧力センサにかかる荷重が漸次減少、又は増大することを可能とすることができる。逆に押しボタンを押下した状態から手を離していくと、圧力センサにかかる荷重が漸次増大、又は減少することが可能となる。このように、圧力センサにかかる荷重が、押しボタンのストロークの大きさによりリニアに変化するので、圧力センサの出力もリニアに変化し、押しボタンの演出の自由度を高めることができる。また、押しボタンの押しこみ量が大きくなるほど圧力センサへの荷重を軽減する構成であれば、圧力センサを保護することができる。

この場合に、前記押しボタンの押し込み量が大きくなると、前記圧力センサへの荷重が軽減して出力電圧が減少するように形成してもよい。これにより、押しボタンの押し込み量が大きくなると圧力センサへの荷重が軽減して出力電圧が減少する構成とすることができる。

前記の場合に、前記圧力センサの検出に連動し光を照射可能な発光素子を備えるようにしてもよい。これにより、押しボタンのストロークの大きさにより、発光素子による押しボタンスイッチの発光強度をリニアに変化させる等、押しボタンの演出として発光素子の変化の自由度を高めることができる。

前記の場合に、前記圧力センサの検出に連動して振動する振動モータを備えるようにしてもよい。これにより、押しボタンのストロークの大きさにより、振動モータによる押しボタンスイッチの振動の強度をリニアに変化させる等、押しボタンの演出として振動モータの変化の自由度を高めることができる。

前記の場合に、前記圧力センサの検出に連動して可動するソレノイドを備えるようにしてもよい。これにより、押しボタンのストロークの大きさにより、ソレノイドによる押しボタンスイッチの可動の強度をリニアに変化させる等、押しボタンの演出としてソレノイドの変化の自由度を高めることができる。

本発明によれば、演出の自由度が高い押しボタンスイッチを提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる押しボタンスイッチを上側から視た斜視図（ａ）と、下側から視た斜視図（ｂ）である。 本発明の一実施形態にかかる押しボタンスイッチを上側から視た分解斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる押しボタンスイッチを上下逆さにして視た分解斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる押しボタンスイッチを長手方向に切断した縦断面図である（初期状態）。 本発明の一実施形態にかかる押しボタンスイッチに用いる圧力センサの原理を示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる押しボタンスイッチを長手方向に切断した縦断面図である（最下状態）。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態にかかる押しボタンスイッチを上側から視た斜視図（ａ）と、下側から視た斜視図（ｂ）である。図１には、装置の上下方向を矢印で示しており、以下に上下方向を示すときは、当該矢印に従っている。

この押しボタンスイッチ１は、押しボタン１１を備え、この押しボタン１１を下側に押下することができるスイッチ装置である。外側の筺体となるケース１２の長手方向両端の側部には、一対の弾性部材１３が設けられている。この押しボタンスイッチ１は、例えば、アミューズメント機器のような電子機器に装着されて使用されるものであり、弾性部材１３は押しボタンスイッチ１を電子機器に装着したときに、押しボタンスイッチ１を電子機器に弾性的に保持させるために設けられている。押しボタンスイッチ１の底面１４には、押しボタンスイッチ１を電子機器に電気的に接続するためのコネクタ１５が設けられている。

押しボタンスイッチ１は、搭載されるアミューズメント機器のような電子機器で特定の機能をＯＮ、ＯＦＦするスイッチであるが、それにとどまらない。すなわち、後述のとおり、押しボタンスイッチ１内にはＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子３３（図２）等が設けられ、押しボタン１１の押下のストロークに応じて発光素子３３の発光の状態が変化する演出も行う。

図２は、押しボタンスイッチ１を上側から視た分解斜視図、図３は、押しボタンスイッチ１を上下逆さにして視た分解斜視図、図４は、押しボタンスイッチ１を長手方向に切断した縦断面図である（初期状態）。
前記の押しボタン１１は、例えば透明な樹脂製であり、内側の凹部１１ａの天井部には、シート２１が設けられる。シート２１には、文字、絵柄、記号などが表示されていて、当該文字、絵柄、記号などを押しボタン１１に表示する。

ケース１２は、上面視で略長方形状の筒体である。ケース１２の下端は、底板２３に固定されている。ケース１２の空間１２ａ内には、可動子２２が収納される。可動子２２は、上面視で略長方形状の筒体である。可動子２２は、ケース１２によりも一回り小さく形成されており、ケース１２内で上下に摺動する。可動子２２の上部には前記の押しボタン１１がシート２１を挟んで設けられる。つまり、ボタン１１及び可動子２２は、ケース１２に対して一体的に上下動する。
底板２３の内面２３ａには、内面２３ａの長手方向に並んで一対の円柱状のボルト留め部２４，２４が上側に向かって延出している。ボルト留め部２４，２４の先端部には、ボルト留め部２４，２４の長手方向を長さ方向とするボルト孔２４ａ，２４ａが形成されている。

そのボルト留め部２４，２４の周囲には、コイルスプリング２５（第１の付勢部材、付勢部材）が装着される。コイルスプリング２５は、圧縮バネであって、ボルト留め２４，２４の周囲を覆うように内面２３ａに載置されている。可動子２２の底部には（図３参照）、可動子２２の短手方向を連結する連結部材２２ａが複数本設けられている。コイルスプリング２５の下端は底板２３に当接し、上端は連結部材２２ａ，２２ａに当接している。すなわち、コイルスプリング２５は、押しボタン１１及び可動子２２を押しボタン１１を押す方向（下側）とは反対の上側に付勢する。

このような、ケース１２、可動子２２、底板２３、コイルスプリング２５などからなる押しボタンスイッチ１は、コイルスプリング２５の付勢力に抗して上側から押しボタン１１を押下することができる。押しボタン１１の側部外周１１ｃは、ケース１２の内周１２ｂをスムースに摺動できる程度に形成されている。一方、ケース１２の内周１２ｂの所定高さには、可動子２２の外周面に向かって延出した係止部材１２ｃが設けられている。押しボタン１１を押下すると、所定高さまで押し下げたところで押しボタン１１の側部下端縁１１ｂが係止部材１２ｃに係止され、それ以上は押しボタン１１を押し下げることが出来なくなる。すなわち、係止部材１２ｃは、押しボタン１１及び可動子２２が、所定高さ以下に押し下げることができないように規制する。なお、図４に示すように、係止部材１２ｃと可動子２２の外周部２２ｂとが接触しないように、ケース１２の内周１２ｂと可動子２２の外周部２２ｂとの間には隙間が空いている。

図２及び図３に示すように、プリント基板（規制部材）３１には、下面３１ａ側に検出側を下向きとして圧力センサ３２（詳細は後述）が設けられている。また、プリント基板３１の上面３１ｂ側には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などからなる複数個の発光素子３３が設けられている。その他、プリント基板３１には所定の回路要素が実装されている。プリント基板３１には、板厚方向を貫通する２つのボルト孔３１ｃ，３１ｃが設けられていて、このボルト孔３１ｃ，３１ｃにそれぞれボルト２４，２４が挿し通されてプリント基板３１はボルト孔２４ａ，２４ａにボルト留めされてる。これにより、プリント基板３１は、ボルト留め部２４，２４上に固定されている。つまり、底板２３に対する圧力センサ３２の高さ位置は変化しないように構成されている。

ボルト留め部２４，２４は、可動子２２に連結部材２２ａと一体に形成されているガイド部（規制部材）３５に設けられたガイド孔３５ａ，３５ａ（図４参照）に、それぞれ上下に摺動可能に挿通している。ボルト留め部２４，２４がガイド孔３５ａ，３５ａ内を摺動することにより、可動子２２の上下の移動がガイドされる。プリント基板３１がボルト留め部２４，２４上に固定されている状態では、プリント基板３１に接続されているコネクタ１５が底面１４から露出する（図１参照）。

図４に示すように、可動子２２の内部の底部中央には、本体部２２ｄが形成されている。本体部２２ｄには、後記するコイルスプリング４１を配置する第一凹溝２２ｃと、第一凹溝２２ｃよりも大きく形成された第二凹溝２２ｅとが形成されている。第二凹溝２２ｅには、後記するガイド４２が配置される。圧縮バネであるコイルスプリング（第２の付勢部材、当接部材）４１の下端は第一凹溝２２ｃに当接し、上端はガイド４２の下面に当接している。つまり、コイルスプリング４１は、このガイド４２を介して圧力センサ３２の検出側を上方へ付勢している。ガイド４２は、断面コ字状を呈しており、圧力センサ３２とコイルスプリング４１の間に配設される部材である。ガイド４２の両端には、ガイド４２の両側に立ち上がる突起部分４２ａ，４２ａが形成されている。このような構成により、可動子２２（の本体部２２ｄ）と圧力センサ３２との間にコイルスプリング４１は配設され、圧力センサ３２を押しボタン１１を押す方向とは反対側に付勢していることになる。また、圧力センサ３２を押圧するガイド４２が設けられているコイルスプリング４１は、可動子２２によって押しボタン１１の押下に連動して移動することになるので、ガイド４２、コイルスプリング４１は当接部材となる。なお、ガイド４２は必ず設ける必要はなく、コイルスプリング４１の一端側が直接圧力センサ３２に当接するように構成してもよい。

図５は、圧力センサ３２の一例の原理を示す斜視図である。圧力センサ（フォースセンサ）３２は、Ｓｉ基板にＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）加工でダイアフラム５１を形成した構造を有している。ダイアフラム５１には４つのピエゾ抵抗５２が配置されており、これらによりダイアフラム５１上でブリッジ回路を構成している。ダイアフラム５１の面上にはスチールボール５３が位置しており、スチールボール５３が圧力を受けて（矢印５５）ダイアフラム５１に荷重が加わると、ダイアフラム５１の変形によりピエゾ抵抗５２に応力を与えその抵抗値が変化する（ピエゾ抵抗効果）。そして、この抵抗値変化によるブリッジ回路の中点電位変動をとらえることで、圧力センサ３２にかかる荷重をリニアに検出することができる。符号５４は、ダイアフラム５１に形成された端子である。ガイド４２により圧力センサ３２の検出側が圧力を受けるので、当該検出側に位置するスチールボール５３がガイド４２により圧力を受けることになる。

上記のように構成された押しボタンスイッチ１は、初期状態（押下されていない状態）において、図４のようになっている。コイルスプリング２５の付勢力によって連結部材２２ａは上側に付勢されるが、ボルト留め部２４，２４上に固定されているプリント基板３１に連結部材２２ａ、ガイド部３５が係止されて、連結部材２２ａ、ガイド部３５、ひいては、可動子２２、押しボタン１１はそれ以上の高さにはならない。すなわち、プリント基板３１は、可動子２２の最も高い位置を規制する規制部材となる。そして、圧力センサ３２は、押しボタン１１の下、さらに具体的には、これら規制部材の下に配置されている。コイルスプリング４１の付勢力は、コイルスプリング２５の付勢力より小さくなっている。そのため、コイルスプリング４１が圧力センサ３２を押圧することの反作用として可動子２２を押し下げる力より、コイルスプリング２５が連結部材２２ａを介して可動子２２、押しボタン１１を持ち上げる力の方が大きいので、押しボタン１１を押下していない状態では、連結部材２２ａとプリント基板３１の下面３１ａとは当接した状態にある。また、この状態では、コイルスプリング４１は、最大限に圧縮された状態にあり、圧力センサ３２を、ガイド４２を介して最大の力で押圧している。

図６は、押しボタン１１を最も下まで押し下げた状態を示している（最下状態）。この状態では、押しボタン１１の側部下端縁１１ｂが係止部材１２ｃに係止され、それ以上は押しボタン１１を押し下げることが出来なくなる。押しボタン１１及び可動子２２が押し下げられると、第二溝部２２ｃと圧力センサ３２との距離は最大となり、コイルスプリング４１は最も伸びた状態となる。そのため、コイルスプリング４１がガイド４２を介して圧力センサ３２を押圧する力は最小となる。

また、押しボタン１１を押下するストロークを、図４の状態と図６の状態との中間位置とすれば、コイルスプリング４１がガイド４２を介して圧力センサ３２を押圧する力も、図４のときと図６のときの中間的な値となる。そして、押しボタン１１を押下するストロークの大きさに応じて、圧力センサ３２にかかる圧力はリニアに変化し、圧力センサ３２からの出力信号の大きさもリニアに変化する。つまり、本実施形態では、押しボタン１１を押下するストロークが漸次拡大すると、圧力センサ３２の出力信号は漸次縮小するようになっている。逆に、押しボタン１１の最下状態から、押しボタン１１を押下する力を漸次緩めていくと、圧力センサ３２の出力信号は漸次拡大するようになっている。なお、リニアに変化するとは、横軸に荷重、縦軸に出力電圧を示すグラフにおいて、荷重に応じて出力電圧が直線的に変化する状態を意味する。

このように、本実施形態の押しボタンスイッチ１によれば、押しボタン１１を押下するストロークに応じて圧力センサ３２からの出力信号の大きさがリニアに変化する。
この点を例えば次のように押しボタンスイッチ１の演出に利用することができる。図２に示すように、プリント基板３１には、３つの発光素子３３が設けられている。そこで、押しボタン１１を押下するストロークにより圧力センサ３２からの出力信号の大きさがリニアに変化するのに応じて、発光素子３３の明るさも変化させることができる。

また、本実施形態によれば、押しボタン１１の押しこみ量が大きくなるほど圧力センサ３２への負荷が軽減できる構成であるため、圧力センサ３２が受けるダメージを軽減することができ、圧力センサ３２を保護することができる。

また、３つの発光素子３３が互いに発光色が異なるものである場合に、圧力センサ３２からの出力信号の大きさがリニアに変化するのに応じて、出力信号の大きさに応じた発光素子３３を発光させるようにすることもできる。これにより、押しボタン１１を押下するストロークの大きさの違いによって押しボタンスイッチ１の発光色を順次変化させることができる。
このように、本実施形態によれば、押しボタン１１の演出の自由度が高い押しボタンスイッチ１を提供することができる。
もちろん、押しボタンスイッチ１は、アミューズメント機器などの電子機器に搭載されて特定の機能をＯＮ，ＯＦＦするスイッチとして機能する。例えば、押しボタン１１を最大限に近い状態まで押し下げた状態でＯＮにし、その他のときには、ＯＦＦにするスイッチとなる。あるいは、押しボタン１１を最大限に近い状態まで押し下げた状態でＯＦＦにし、その他のときには、ＯＮにするスイッチとして機能させることもできる。

なお、本実施例では、発光素子３３を備えているが、これに代え、またはこれと共に押しボタンスイッチ１に振動モータを内蔵するようにしてもよい。これにより、押しボタン１１を押下するストロークの大きさの違いによって、振動モータの振動のパターンを変えることができる。具体的には、押しボタン１１を押下するストロークの大きさに応じて、振動モータの振動の大きさを変えることができる。また、押しボタン１１を押下するストロークの大きさに応じて、常時振動するか、間欠的に振動するかを変えたり、間欠的に振動させる場合も振動と振動との時間間隔を変えること等が可能となる。

また、発光素子３３や振動モータに代え、またはこれと共に押しボタンスイッチ１にソレノイドを内蔵するようにしてもよい。具体的には、ソレノイドのプランジャを、押しボタン１１等を押圧して押しボタンスイッチ１を可動する部材として使用する。この場合に押しボタン１１を押下するストロークの大きさに応じて、プランジャを可動する時間を変えたり、プランジャを間欠的に可動させて、その可動の時間間隔を変えること等が可能となる。
その他にも、様々なアクチュエータを押しボタンスイッチ１に内蔵して、押しボタン１１を押下するストロークの大きさに応じて、動作を様々に変化させることができる。
このような押しボタンスイッチ１をアミューズメント機器等に搭載し、前記のように様々なアクチュエータの動作を行うことにより、遊技の興趣を高めることが可能となる。

また、前記の押しボタンスイッチ１は、押しボタン１１を操作していないときが最も圧力センサ３２にかかる圧力が高く、押しボタン１１を押下していくに従って圧力センサ３２にかかる圧力、ひいては出力信号（出力電圧）が漸次低下していく構成としているが、これを逆にした構成として本実施形態の押しボタンスイッチを構成してもよい。つまり、押しボタンスイッチ１は、押しボタン１１を操作していないときが最も圧力センサ３２にかかる圧力が低く、押しボタン１１を押下していくに従って圧力センサ３２にかかる圧力、ひいては出力信号（出力電圧）が漸次増大していく構成としてもよい。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、他の変形例としては、図４を参照すると、底板２３の上に圧力センサ３２を設け、当該圧力センサ３２と本体部２２ｄの間にコイルスプリング４１を設けるようにしてもよい。つまり、当該変形例では、押しボタン１１を当該押しボタン１１を押す方向とは反対方向に付勢するコイルスプリング２５（付勢部材）と、押しボタン１１の下に配置された圧力センサ３２と、圧力センサ３２に当接していて、押しボタン１１の押下に連動するコイルスプリング４１（当接部材）とを備え、押しボタン１１の押し込み量が大きくなるにしたがって、圧力センサ３２にかかる荷重が漸次増大する構成としてもよい。この場合、押しボタン１１の押し込量が小さくなると、圧力センサ３２にかかる荷重が漸次減少する。またこの場合、圧力センサ３２に過負荷が作用しないように、可動子２２の下端位置を決めるストッパーを設けてもよい。当該変形例によっても、本発明の効果を奏することができる。

１ 押しボタンスイッチ
１１ 押しボタン
２２ 可動子
２２ａ 連結部材
２５ コイルスプリング（付勢部材、第１の付勢部材）
３１ プリント基板（規制部材）
３２ 圧力センサ
３３ 発光素子
３５ ガイド部
４１ コイルスプリング（第２の付勢部材、当接部材）
４２ ガイド

Claims (6)

1. 押しボタンと、
   前記押しボタンを当該押しボタンを押す方向とは反対方向に付勢する付勢部材と、
   前記押しボタンの下に配置された圧力センサと、
   前記圧力センサに直接又は間接的に当接していて、前記押しボタンの押下に連動する当接部材とを備え、
   前記押しボタンの押し込み量に応じて前記圧力センサにかかる荷重が漸次減少、又は増大することを特徴とする押しボタンスイッチ。
2. 押しボタンと、
   前記押しボタンと一体的に上下動する可動子と、
   前記可動子を前記押しボタンを押す方向とは反対側に付勢する第１の付勢部材と、
   前記可動子の高さ位置を規制する規制部材と、
   前記規制部材の下に配置される圧力センサと、
   前記可動子と前記圧力センサとの間に配設され、前記圧力センサを前記押しボタンを押す方向とは反対側に付勢する第２の付勢部材とを備え、
   前記押しボタンの押し込み量に応じて前記圧力センサにかかる荷重が漸次減少、又は増大することを特徴とする押しボタンスイッチ。
3. 前記押しボタンの押し込み量が大きくなると、前記圧力センサへの荷重が軽減して出力電圧が減少するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の押しボタンスイッチ。
4. 前記圧力センサの検出に連動し光を照射可能な発光素子を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの一項に記載の押しボタンスイッチ。
5. 前記圧力センサの検出に連動して振動する振動モータを備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの一項に記載の押しボタンスイッチ。
6. 前記圧力センサの検出に連動して可動するソレノイドを備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの一項に記載の押しボタンスイッチ。

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