JP2602329Y2 - 座標入力装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は座標入力装置に関し、更
に詳しくは、ボールを任意方向に回転させることにより
画面上のカーソル位置等を制御するための座標データを
生成する座標入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画面表示機能を有する電子機器、例えば
ラップトップパソコン、ノートパソコン等の小型化に伴
い、これらの電子機器に組み込まれる座標入力装置にも
小型化の要請が高まっている。

【０００３】従来より、互いに直角になるようにハウジ
ング内に配設した２つの回転軸と支持部材とでボールを
回転自在に３点支持し、ボールの回転に連動させて回転
軸をそれぞれ回転させるとともに、各回転軸の一端に設
けた回転板の回転量を回転検出器により検出するように
構成した座標入力装置が用いられている。

【０００４】一方、ハウジング内に設けた３つの固定支
持部材によってボールを回転自在に３点支持し、互いに
直角になるようにハウジング内に配設した２つの回転軸
はそれぞればねでボール表面に押し付け、ボールの回転
に連動させて回転軸をそれぞれ回転させるとともに、各
回転軸の一端に設けた回転板の回転量を回転検出器によ
り検出するように構成した座標入力装置が考えられてい
る。図１１(a) ，(b)はこの種の座標入力装置における
回転軸取付け構造を概略的に示したものである。同図を
参照すると、回転軸１の一端には外周にスリットを形成
した回転板２が取り付けられ、他端にはフランジ３が取
り付けられ、略中央部にはボール５に当接されるローラ
部４が取り付けられている。ハウジングには長溝７を形
成した一対のブラケット６が設けられ、回転軸１は両ブ
ラケット６の長溝７に挿入されてボール５に対し接離方
向（図中ｘ方向）に変位可能に支持されている。また、
ブラケット６が回転板２のハブ部側面とフランジ３の側
面とにそれぞれ当接することにより、回転軸１の軸線方
向移動が規制されている。さらに、ハウジングには回転
軸１をボール５に付勢するばね８が取り付けられてい
る。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】２つの回転軸と支持部
材とでボールを回転自在に３点支持する座標入力装置に
おいては、ボールに加わる押圧力が回転軸に加わるた
め、ボールに過大な押圧力が加わった場合に回転軸が変
形し易く、その変形によって回転軸がボールの回転に追
従しなくなって回転検出に支障を来すという問題が生じ
ていた。また、回転軸の変形を防止するために軸径を大
きくすると、装置全体の小型化が困難になる。

【０００６】一方、ハウジング内に設けた３つの固定支
持部材によってボールを回転自在に３点支持する座標入
力装置によれば、上述した問題を解消することができる
が、回転軸の両端近傍を各々ばねでボールに付勢するた
め、ばね力のばらつきにより回転軸を一定位置に保持す
ることが困難になり、回転板と回転検出器との間の位置
ずれによって回転検出精度が低下するという問題が生じ
ていた。

【０００７】したがって、本考案の目的は、ボールと連
動して回転する回転軸の変形を防止しつつ安定した回転
検出を行うことができ、しかも、小型化が可能な座標入
力装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の考案は、開口を有するハウジング
と、このハウジング内に設けられた固定支持部材上に回
転自在に支持され、一部が前記開口より突出するボール
と、前記ハウジング内に互いに所定角度となるように配
置され、前記ボールの回転に、ローラ部を介して連動し
て回転する一対の回転軸とを備え、該回転軸の一端近傍
に設けた回転板の回転量を回転検出器により検出して座
標データを生成する座標入力装置において、前記ハウジ
ング内には、前記回転軸の両端にそれぞれ当接する壁部
と、前記ボールへの前記ローラ部を介して前記回転軸の
接離方向に対して略直角方向に、一端が開放された円柱
状一対の狭持部に設けられた円弧状の狭持面を有し、該
狭持面で前記回転軸の一端近傍を回転自在に、且つ前記
ボールに対し接離方向に揺動変位可能に狭持する狭持部
材と、前記回転軸の他端近傍を前記ボールに付勢するば
ねとを設けたことを特徴とする。

【０００９】また、請求項２記載の考案は、請求項１記
載の座標入力装置において、前記挟持部材を前記回転検
出器と一体に形成したことを特徴とする。

【００１０】また、請求項３記載の考案は、請求項１記
載の座標入力装置において、前記各回転軸の他端に当接
する壁部に前記ばねを係止する係止部を形成したことを
特徴とする。

【００１１】さらに、請求項４記載の考案は、請求項１
記載の座標入力装置において、前記各回転軸の両端を凸
曲面形状にしたことを特徴とする。さらに、請求項５記
載の考案は、ハウジングと、このハウジング内に設けら
れた支持部材上に回転自在に支持され、一部が前記開口
より突出するボールと、ハウジング内に互いに所定角度
となるように配置され、ボールの回転に連動して回転す
る一対の回転軸とを備え、各回転軸に設けた回転板の回
転量を回転検出器により検出して座標データを生成する
座標入力装置において、 ハウジングが、前記ボールを収
容する略半球状からなる凹状側壁と前記凹状側壁の裏面
となる略半球状の凸状側壁と前記各回転軸に設けられた
ローラを前記ボールに接触させるように設ける窓部とを
有し、前記ボールを前記凹状側壁側に設けると共に、前
記各回転軸及び前記各回転軸をボールに付勢するばねを
前記凸状側壁側に設け、前記ローラを前記窓部から前記
凹状側壁側に突出させる構成にしたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１記載の座標入力装置においては、ボー
ルに加わる押圧力を固定支持部材で受けるので、ボール
に過大な押圧力が加わった場合に回転軸にその押圧力が
加わって変形する虜がない。したがって、回転軸の径を
小さくすることができ、装置全体を小型化できる。ま
た、回転軸の一端近傍を一対の狭持部に設けられた円弧
状の挟持部材により回転自在に、且つボールに対し接離
方向に揺動変位可能に挟持し、かつ、回転軸の他端近傍
をばねによりボール側に付勢しているので、回転軸を常
時ボールの回転に連動させて回転させることができる。
しかも、回転軸の両端をそれぞれ壁部に摺接させて回転
軸の軸線方向移動を規制するとともに、回転板が設けら
れる回転軸の一端近傍を挟持部材により挟持するので、
回転板とその回転量を検出する回転検出器との位置ずれ
が生じにくい。したがって回転検出の信頼性低下を防止
できる。また、一端が開放された狭持面を有する狭持部
材としたため、この開放された一端側から回転軸を狭持
部材に位置させるだけで、回転軸の取付が出来て、その
組立性が良好となる。

【００１３】請求項２記載の座標入力装置においては、
挟持部材を回転検出器と一体に形成しているので、回転
軸の一端近傍に設けられた回転板と回転検出器との位置
合わせが容易になる。また、ハウジング自体の内部構造
を簡素化できるので、その製造が容易になる。

【００１４】請求項３記載の座標入力装置においては、
各回転軸の他端に当接する壁部に回転軸をボールに付勢
するばねを係止する係止部を形成しているので、ばねが
回転軸から外れにくくなる。しかも、係止部は各回転軸
の他端に当接する壁部に形成しているので、ハウジング
の内部構造が簡素化し、ハウジングの小型化が可能にな
るとともにその製造が容易になる。

【００１５】請求項４記載の座標入力装置においては、
各回転軸の両端を凸曲面形状にしているので、回転軸が
揺動しその端部が壁部に摺接することによって壁部が摩
滅することを最小限に抑えることができる。したがっ
て、回転軸のガタつきを防止して安定した回転を行わせ
ることができる。請求項５記載の座標入力装置において
は、各回転軸及び各回転軸の付勢ばねをボールの収容側
と反対の凸状側壁側に設けたので、ハウジングを所定の
向きに固定したまま回転軸、付勢ばねおよびプリント基
板をハウジングに対し同一の側から順番に組み付けるこ
とができ、組立作業性が良くなる。

【００１６】

【実施例】以下、図１から図１０までを参照して本考案
の一実施例につき説明する。

【００１７】図１および図２に示すように、座標入力装
置はボール１０と、開口部を有するハウジング１１と、
該ハウジング１１の開口部に着脱可能に取り付けられる
リング状のリテーナ１３とを備えている。ボール１０は
耐摩耗性に優れた樹脂例えばＡＢＳ等で作ることが好ま
しいが、さらに、ボール１０を重くしてその操作性を高
めるために、樹脂層の内部に鉄等比重の大きな材料から
なる球状コアを設けることが好ましい。ハウジング１１
およびリテーナ１３はそれぞれ樹脂例えばＡＢＳ等の一
体モールド成形によって作ることができる。ハウジング
１１の開口部側にはボール１０を収容するボール収容部
１２が形成されている。ハウジング１１のボール収容部
１２に収容されたボール１０の一部はハウジング１１に
取り付けられたリテーナ１３の内孔１４から突出するよ
うになっている。ハウジング１１の開口部と反対側にプ
リント基板１５が取り付けられる。

【００１８】ボール１０はハウジング１１のボール収容
部１２に固定される３つの支持部材１６により任意方向
に回転可能に３点支持される。好ましくは支持部材１６
は球状のルビーからなる。ハウジング１１内には一対の
回転軸１７，１８が互いに直角になるように配置されて
おり、ばね１９によって常時ボール１０に押し付けられ
ている。したがって、ボール１０の任意方向の回転に連
動して互いに直角な軸線の周りにそれぞれ回転すること
ができる。プリント基板１５には図１および図５に示す
２つの回転検出器２０，２１が取り付けられており、こ
れら回転検出器２０、２１はそれぞれ回転軸１７，１８
の回転量を検出してパルス信号を出力する。したがっ
て、これらのパルス信号を計数することにより、図示し
ない表示装置の画面上のカーソル位置等を制御する座標
データを生成することができる。

【００１９】次に、支持部材１６の取付構造について詳
細に説明する。図２，図４および図７から判るように、
ハウジング１１には各支持部材１６をハウジング１１の
プリント基板取付け面側から受け入れてボール１０と接
触する位置に保持する３つの筒部２２が設けられてい
る。各筒部２２にはその長手方向に延びるスリット２２
ａが形成されている。したがって、各筒部２２は拡縮方
向に撓み変形可能である。各筒部２２はハウジング１１
のボール収納部１２に開口する孔２２ｂを有しており、
この孔２２ｂは球状支持部材１６の直径よりも小さい。
したがって、支持部材１６の一部が孔２２ｂから突出し
てボール１０に接触することができる。一方、図７に示
すように、プリント基板１５には各筒部２２の支持部材
受入れ側端部と嵌合する嵌合孔１５ａが形成されてい
る。嵌合孔１５ａの内径は筒部２２の外径よりも僅かに
小さい。したがって、筒部２２を嵌合孔１５ａに嵌合さ
せることにより、筒部２２を縮径方向に撓み変形させて
支持部材１６をボール１０と接触する位置に固定保持さ
せることができる。したがって、接着剤等を用いること
なくハウジング１１内への支持部材１６の固定作業を簡
単に行うことができる。また、この実施例では球状の支
持部材１６を用いているので、支持部材１６を筒部２２
内に組み込むときに支持部材１６の方向性を考慮する必
要がなくなる。

【００２０】図７は座標入力装置を電子機器例えばノー
ト型パソコン等のケース２３に組み込んだ状態を示して
いる。同図に示すように、筒部２２はプリント基板１５
の嵌合孔１５ａに嵌合しており、ケース２３に設けられ
た位置決め用の係合部２３ａが筒部２２内に係合してい
る。このように、支持部材１６を収納する筒部２２を利
用して座標入力装置の位置決めを行うことができるの
で、ハウジング１１に別途位置決め手段を設ける必要が
なく、ハウジング１１の構造が簡素化されることとなっ
ている。なお、ケース２３に設ける係合部２３ａは筒部
２２と嵌合する嵌合穴を有するものであってもよい。

【００２１】次に、回転軸１７，１８およびその取付構
造について詳細に説明する。図２，図５および図１０に
示すように、一方の回転軸１７はそのほぼ中央部に取り
付けられたローラ部２５と、回転軸１７の一端近傍に取
り付けられた回転板２６とを備えている。ローラ部２５
はボール収納部１２に形成された開口１２ａを介してボ
ール１０に対し接触可能とされている。他方の回転軸１
８も回転軸１７と同様の構成を有する。この実施例で
は、回転板２６は外周にスリットを有する遮光板からな
っており、回転検出器２０，２１は、図１に概略的に示
すように、光電変換形の検出部２０ａ，２１ａを備えて
いる。したがって、この実施例では、回転板２６の壁部
とスリットが交互に検出部２０ａ，２１ａの光路を横切
ることにより、回転板２６の回転量および回転方向に応
じたパルス信号を得ることができる。

【００２２】図４、図５および図８から図１０までを参
照すると、ハウジング１１には、ハウジングのプリント
基板取付け面側から挿入される回転軸１７の回転板取付
け側の一端に当接される壁部２７と、回転軸１７の他端
に当接される壁部２８と、シャフト２４の中間部を支え
る支持面部２９とが設けられている。壁部２７は凹溝の
底面として形成されており、この凹溝は回転軸１７の一
端をプリント基板取付け面側から挿入できるようにハウ
ジング１１のプリント基板取付け面側に開放されてい
る。また、璧部２８には回転軸１７の上記他端がプリン
ト基板取付け面側に脱落することを防止するためのひさ
し状突部２８ａが形成されている。他方の回転軸１８の
ための支持構造は上述した一方の回転軸１７のための支
持構造と同様の構成を有しており、さらにこの実施例で
は、両回転軸１７、１８の他端を当接させる壁部２８が
一体に形成されている。

【００２３】一方、図１、図５および図１０に示すよう
に、回転検出器２０、２１には回転板２６の近傍すなわ
ち回転軸１７、１８の各々の一端近傍で回転軸１７、１
８を挟持する狭持部材としての狭持部２０ｂ、２１ｂ
が、回転検出器２０、２１を成形加工で形成するとき
に、同時に回転検出器２０、２１にそれぞれ一体に形成
されるようになっている。これらの狭持部２０ｂ，２１
ｂは、ボール１０へのローラ部２５を介して回転軸１
７、１８の接離方向に対して略直角方向に、一端が開放
された一対の狭持部２０ｂ、２１ｂに設けられた円弧状
の狭持面を有し、回転検出器２０、２１をハウジング１
１に取り付けたときに、開放された一端側から回転軸１
７、１８が挿入されて、狭持部２０ｂ、２１ｂの狭持面
にそれぞれ回転軸１７、１８が係合する。したがって、
プリント基板１５をハウジング１１に取り付けた状態で
は、回転軸１７、１８は挟持部２０ｂ，２１ｂを支点と
してボール１０に対し接離方向に揺動変位可能となる。
この実施例では、図１０に示すように、各回転軸１７，
１８の両端を凸曲面形状にしているので、壁部２７、２
８との摩擦抵抗を小さくすることができ、回転軸１７，
１８が揺動し壁部２７，２８に摺接することによって壁
部２７、２８が摩滅することを最小限に抑えることがで
きる。したがって、各回転軸１７、１８のガタつきを防
止すると共に、ボール１０の回転に連動して安定した回
転を行わせることができる。

【００２４】さらに、図１０に示すように、この実施例
では、回転軸１７、１８をボール１０側に付勢するため
のばね１９を共通のコイルばねで構成している。このば
ね１９はハウジンク１１に設けられたばね保持部３０に
対しハウジング１１のプリント基板取付け面側から装着
されており、ばね１９の両端から延長したアーム部１９
ａ，１９ｂは、それぞれ独立した線状の自由端部を有
し、この自由自由端部が、それぞれ回転軸１７，１８の
他端近傍をボール１０に付勢している。また、ばね１９
の自由端部寄りのアーム部１９ａ，１９ｂはそれぞれ壁
部２８、２８に一体に形成された係止部２８ｂ，２８ｂ
に係止されている。

【００２５】上記構成を有する座標入力装置において
は、ボール支持部材１６、回転軸１７、１８および、ば
ね１９をハウジング１１のプリント基板取付け面側から
ハウジング１１内に組み付けることができるので、回転
検出器２０、２１をプリント基板１５に取り付けた後、
ハウジング１１を所定の向きに固定したままボール支持
部材１６、回転軸１７、１８、ばね１９およびプリント
基板１５をハウジング１１に対し同一方向から順番に組
み付けることができる。したがって本考案の座標入力装
置の組立作業性が良くなる。

【００２６】また、上記構成の座標入力装置において
は、回転軸１７，１８は常時、アーム部１９ａ，１９ｂ
を有するばね１９によってそれぞれボール１０の表面に
押し付けられている。また、回転軸１７、１８は回転検
出器２０、２１の検出部２０ａ、２１ａと対向する回転
板２６の近傍でそれぞれ回転検出器２０，２１の一対の
狭持部２０ｂ、２１ｂに設けられた円弧状の狭持面によ
り挟持され、この挟持部２０ｂ、２１ｂを支点として、
ボール１０に対し接離方向に揺動変位可能とされてい
る。そのために、回転軸１７，１８が上記接離方向に変
位しても回転検出器２０、２１の検出部２０ａ、２１ａ
に対する回転板２６の位置ずれは小さく抑えられること
となる。したがって、回転検出器２０，２１の検出精度
の低下を防止できることとなる。

【００２７】さらに、各回転軸１７，１８の前記他端に
当接する壁部２８にばね１９のアーム部１９ａ，１９ｂ
を係止する係止部２８ｂをそれぞれ形成しているので、
ばねのアーム部１９ａ，１９ｂが回転軸１７，１８から
外れにくくなる。しかも、係止部２８ｂは回転軸１７，
１８の端部を当接させる壁部２８に形成するので、ハウ
ジング１１の内部構造が簡素化し、その小型化が可能に
なるとともにその製造が容易になる。

【００２８】以上、図示実施例につき説明したが、本考
案は上記実施例の態様のみに限定されるものではなく、
その構成要素に種々の変更を加えることができる。例え
ば、支持部材は球状のものに限られず、半球状のボール
支持端部を有する棒状体であってもよい。また、筒部を
プリント基板に嵌合させることなく、他の手段例えば筒
部内に圧入する栓等で支持部材を筒部内に固定するよう
に構成してもよい。

【００２９】また、回転軸１７，１８およびばね１９を
ハウジング１１のプリント基板取付け面とは反対側から
組み付けるように構成してもよい。

【００３０】

【考案の効果】以上の説明から明かなように、本考案に
よれば、ボールを固定支持部材で支持し、回転軸をばね
でボールに付勢するので、ボールに加わる押圧力によっ
て回転軸が変形することを防止できる。したがって、小
径の回転軸を使用できることとなり、座標入力装置全体
を小型化できることとなる。また、回転軸の凸曲面形状
の両端をそれぞれ壁部に摺接させて回転軸の軸線方向移
動を規制するとともに、回転板が設けられる回転軸の一
端近傍を一対の狭持部に設けられた円弧状の狭持面を有
する挟持部材により挟持し、かつ、回転軸の他端近傍を
ばねによりボール側に付勢するので、回転軸を常時ボー
ルの回転に連動させて回転させることができるととも
に、回転板とその回転量を検出する回転検出器との間の
位置ずれを最小化して安定した回転検出を行うことがで
きることとなる。したがって、ボールと連動して回転す
る回転軸の変形を防止しつつ安定した回転検出を行うこ
とができ、しかも、小型化が可能な座標入力装置を提供
することができる。また、一端が開放された一対の狭持
部に設けられた円弧状の狭持面を有する狭持部材とした
ため、この開放された一端側から回転軸を狭持部材に位
置させるだけで、回転軸をボールに対し接離方向に揺動
変位可能に取付が出来て、その組立性が良好となる。ま
た、各回転軸及び各回転軸をボールに付勢するばねを凸
状側壁側に設けたので、ハウジングを所定の向きに固定
したまま回転軸、ばね、プリント基板を同一方向から順
番に組み付けることができ、組立作業性が向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の一実施例を示す座標入力装置の一部
分解斜視図である。

【図２】 図１に示す座標入力装置のハウジングをプリ
ント基板取付け面側から見た斜視図である。

【図３】 図１に示すハウジングの平面図である。

【図４】 図１に示すハウジングの底面図である。

【図５】 図１に示す座標入力装置の図３中５−５線に
沿った断面図である。

【図６】 図１に示す座標入力装置の図３中６−６線に
沿った断面図である。

【図７】 図１に示す座標入力装置を電子機器のケース
に組み込んだ状態を示す図３中７−７線に沿った断面図
である。

【図８】 図１に示すハウジングの図４中８−８線に沿
った断面図である。

【図９】 図１に示すハウジングの図４中９−９線に沿
った断面図である。

【図１０】 図１に示すハウジングの回転軸支持部の拡
大一部断面底面図である。

【図１１】 従来の座標入力装置における回転軸支持構
造を示したもので、(a) は一部断面平面図、(b) は(a)
中１１ｂ−１１ｂに沿った断面図である。

【符号の説明】

１０…ボール、 １１…ハウジング、 １２…ボール収容部、 １３…リテーナ、 １５…プリント基板、 １６…球状支持部材、 １７，１８…回転軸、 １９…ばね、 １９ａ，１９ｂ…アーム部、 ２０，２１…回転検出器、 ２０ａ，２１ａ…検出部、 ２０ｂ，２１ｂ…挟持部、 ２５…ローラ部、 ２６…回転板、 ２７，２８…壁部、 ２８ａ…ひさし状突部、 ２８ｂ…係止部、 ２９…支持面部、 ３０…ばね保持部。

Claims (4)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口を有するハウジングと、このハウジ
   ング内に設けられた固定支持部材上に回転自在支持さ
   れ、一部が前記開口より突出するボールと、前記ハウジ
   ング内に互いに所定角度となるように配置され、前記ボ
   ールの回転に、ローラ部を介して連動して回転する一対
   の回転軸とを備え、該回転軸の一端近傍に設けた回転板
   の回転量を回転検出器により検出して座標データを生成
   する座標入力装置において、前記ハウジング内には、前
   記回転軸の両端にそれぞれ当接する壁部と、前記ボール
   への前記ローラ部を介して前記回転軸の接離方向に対し
   て略直角方向に、一端が解放され一対の狭持部に設けら
   れた円弧状の狭持面を有し、該狭持面で前記回転軸の一
   端近傍を回転自在に、且つ前記ボールに対し接離方向に
   揺動変位可能に狭持する狭持部材と、前記回転軸の他端
   近傍を前記ボールに付勢するばねとを設けたことを特徴
   とする座標入力装置。
2. 【請求項２】 前記狭持部材を前記回転検出器と一体に
   形成したことを特徴とする請求項１記載の座標入力装
   置。
3. 【請求項３】 前記各回転軸の他端に当接する壁部に前
   記ばねを係止する係止部を形成したことを特徴とする請
   求項１記載の座標入力装置。
4. 【請求項４】 前記各回転軸の両端を凸曲面形状にした
   ことを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。