JP2666220B2

JP2666220B2 - 帯状スイッチ構造体の製造方法

Info

Publication number: JP2666220B2
Application number: JP25070388A
Authority: JP
Inventors: 五郎宮坂; 富雄大矢知
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1988-10-04
Filing date: 1988-10-04
Publication date: 1997-10-22
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JPH0298021A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、帯状スイッチ構造体の製造方法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

近年、輸送機械、電気機械、組立加工機械、精密工作
機械、建設土木機械等の産業分野において、自動制御機
構や無人操作システムが導入されるようになり、これに
伴って駆動、停止、探知、検知、計数、表示のためのス
イッチあるいはセンサーとして従来の機械的スイッチで
は機能的にも形状的にも対応できなくなってきていた。
例えば、無人搬送車の安全バンパー内蔵用スイッチや産
業用ロボットの非常停止スイッチ、座席の着座検知スイ
ッチ、自動機械の巻き込まれ防止スイッチ等は、従来の
機械的スイッチでは不十分であり、帯状のスイッチが必
要となり、耐衝撃性や衝撃吸収性、さらには柔軟接触感
も要求されるようになった。更に、健康医療機器および
防犯警備用のスイッチのように、基本的に人体との接触
あるいは人間の五感を通じて作動するスイッチないしセ
ンサは、形状的にも帯状であることが望ましくかつ作動
感触も温感性のあるソフトなタッチ感であることが望ま
れていた。

このような要望に応えるべく開発されたものとして
は、特開昭62−226515号公報に記載の帯状スイッチが提
案されている。これは、第６図に示すように絶縁性及び
可撓性を有する帯状の支持板100と、この支持板100の表
面に配置した帯状の一対の電極101、102と、これら一対
の電極101、102の間に介在された絶縁性及び可撓性を有
し開口窓を有する帯状のスペーサ103と、上記一対の電
極101、102に各別に接続されるリード線104、105と、上
記支持板100と一対の電極101、102とスペーサ103及びリ
ード線104、105の一部を密閉被覆する弾性被覆材106と
からなる。これは、例えばエレベーターのドアの開閉部
に配置しておき、平常のドアの開閉ではスイッチの設定
はオフのままになっているが、異物が挟まったときには
オンになるようにしたものである。電極101、102は、ニ
ッケルメッキや銅メッキを施した織布や導電性エラスト
マーフィルム或いは絶縁性エラストマーフィルムに導電
性塗料や蒸着等により導電化処理をした可撓性材料から
形成されたものである。

〔解決しようとする課題〕

第６図に示す電極101、102はそれぞれ別個に製造しな
ければならず、しかもスペーサ103を必ず必要としてい
た。

そこで、この発明は製造方法が簡単で量産性に優れ、
しかも帯状の均一で軽い感度を有し、電気特性が安定し
繰り返し耐久寿命の長い帯状スイッチ構造体の製造方法
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、この発明は、長尺の有機
絶縁性フィルムの片面に導電性の材料をフィルムの長手
方向に沿って連続してかつ複数段にわたって積層して電
極を形成し、上段と下段との電極を一対とし各対毎にフ
ィルムを切断し、切断されたフィルムを電極を内側にし
て折り曲げ加工するようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、長尺の絶縁性フィルムの片面に
導電性の材料をフィルムの長手方向に沿って連続してか
つ複数段にわたって積層して電極を形成するため、一枚
の長尺フィルムからいくつもの帯状スイッチに用いる構
造体を製造できる。すなわち、長尺のフィルムに形成さ
れた上段と下段との電極を一対とし、各対毎に（長手方
向の長さは所望の長さに）フィルムを切断すればよい。
そしてこの切断されたフィルムを電極を内側にしてそれ
ぞれの電極が対向するようにすれば、折り曲げ個所にお
いてフィルムの弾性により通常は一対の電極が所定の距
離を有し、この折り曲げ個所の弾性に抗して一面を押圧
すれば押圧された側の電極が他方の電極に接触し導通す
る。

〔実施例〕

以下にこの発明の好適な実施例を図面を参照にして説
明する。

第１図においてローラ10に巻き取られた長尺の有機絶
縁性フィルム１を矢印方向に送り、このフィルム１を送
る途中に導電性の金属箔をフィルム１の長手方向に沿っ
て連続してかつ複数段にわたって積層させる電極形成手
段11を配し、これにより帯状の電極２を形成する。フィ
ルム１としては、絶縁抵抗が10⁸Ω／□以上で機械的強
度、特に座屈性のない反撥弾性の高い有機絶縁性フィル
ムが適している。例えば、ポリエステル、ポリアミド、
ポリオレフィン等の有機絶縁性フィルムを用いるのが好
適であるが、特に厚さが20〜300ミクロンのポリエステ
ルフィルムが絶縁性と機械的強度の面で望ましい。電極
形成手段11としては種々の手段が考えられるが、先の従
来例と同様に導電性塗料や金属箔を蒸着することにより
電極２を形成することもできるし、５〜200ミクロンの
厚みを有するアルミニウム等の金属箔を接着剤を用いて
接着することにより電極２を形成することもできる。こ
のようにして長尺のフィルム１の片面に帯状の電極２を
複数段にわたって形成した後、所望の長さに切断すると
共に上段と下段との電極を一対とし各対毎にフィルム１
を切断する。このように切断されたフィルム１を電極
２、２を内側にして折り曲げ加工すれば、電極２、２が
対向し離間した帯状スイッチ構造体を容易に製造でき
る。このように帯状の電極２が複数団にわたって形成さ
れたフィルム１のみがスイッチ構造体の必要部材とな
り、従来の如く上下の電極を別個に形成し、さらには絶
縁スペーサを必要とするものに比べて、量産性と経済性
の点で優れる。電極２が形成されたフィルム１の切断あ
るいはスリット加工、さらには折り曲げ加工は極めて簡
単な装置で機械化できるものである。

フィルム１の片面に形成される電極２としては、第２
図に示すように帯の長手方向に少なくとも一本の太線2A
を形成し、この太線2Aに対し多数本の細線2Bを同一方向
に斜交させて形成する。このような太線2Aと細線2Bを含
む電極２の形成は、例えばフィルム１の片面に厚さ５〜
200ミクロンのアルミニウム等の導電性を有する金属箔
を積層させる。積層させる手段としては、エポキシ系、
アミド系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系の接着剤
を用いる。積層する金属箔の厚みは５〜200ミクロンの
範囲内であり、５ミクロンより薄いと導電性が不足し、
200ミクロンを越える場合には剛直でフレキシビリティ
に欠け感度が重くなり、スイッチとしての繰り返し耐久
寿命が低下する。このようにして５〜200ミクロンの金
属箔を積層した後、版の両端が重なるように連続的にマ
スキング印刷を施してからエッチング加工してマスキン
グインク層を溶出させて除去する。マスキング印刷を施
す場合の版の両端は、0.1〜0.5mm程度重なるように連続
的にマスキング印刷を施すことにより、長手方向に上下
の電極の導電性２の導電性が確保され、どの位置でも任
意の長さに切断して、任意の長さのスイッチ構造体の製
造が可能となる。エッチング加工は、酸あるいはアルカ
リ溶液による金属箔の溶出で容易に加工でき、最後にマ
スキング層を有機溶剤に溶出させて除去することにより
第２図に示す如き電極２を形成できる。金属箔として
は、アルミニウムの他に銅、黄銅、青銅、ステンレス等
が使用可能である。特に、アルミニウム箔はスパーク放
電に対する接点腐食性に優れ、経済的にも有利である。

第２図に示す電極は、太線2A、細線2Bの他に長手細線
2Cを形成してある。これら長手細線2Cを形成することに
より連続して帯状に形成した電極２を何れの長さに切断
しても太線2Aと細線2Bが常に電気的に導通するようにし
たものである。第２図中符号３は折り曲げ個所を示す。
第２図に示す電極２では、長手方向に少なくとも１本の
太線2Aを通したが、これは、長手方向に良好な導電性、
通常５Ω以下の導電性を確保してスイッチ素子として十
分な容量の定格電流、例えば100〜300アンペアの定格電
流を得るため及びその端部を後述するリード線の取付部
として使用するためである。なお、太線2Aを通す位置
は、第２図の電極パターンの例では、長手方向の中心線
を外してどちらか片側に寄せて通せば、リード線取付け
端の突起部の重なりを避けることができるので望まし
い。細線2Bは長手方向の太線2Aに対して全ての細線2Bが
同一方向に斜交している。これは、電極面を内側にして
折り曲げ加工した時に、上段の電極２と下段の電極２の
細線2B、2Bがお互いに直交に近い形で交叉するようにな
り、加工接触時に良好な接触導通が得られ、帯状に均一
で軽い感度のスイッチ構造体を得られるようにするため
である。なお、比較的幅の広い帯状スイッチ、例えば50
mm以上の幅の帯状スイッチの場合には、長手方向に通す
太線2Aの本数を複数本にすることも可能であり、この場
合には太線2A間の導通を確実にするための長手方向に直
交する方向にも太線或いは中線を通す等の工夫も必要と
なる。また、太線2Aの線幅が２〜15mmで、細線2Bの線幅
は0.2〜5mmに形成することが好ましい。太線2Aの線幅が
2mm未満では、端部にリード線を安定して確実に取付け
るのが困難となり、また長手方向の導電性が不足気味に
なりスイッチ素子としての定格電流の容量が小さくな
る。太線2Aの線幅が15mmを超える場合は、リード線の取
付けと長手方向の導電性の面で不必要な太さとなり、更
に電極全体に占める導電部分の面積を増加させ繰返耐久
性を低下させる共に感度も重くなってしまう。細線2Bの
線幅も長手方向に直交する方向の電流容量と耐絶縁破壊
性を確保するために0.2mm以上を必要とし、5mmを超える
場合には繰返耐久性と感度の点で好ましくない。さら
に、太線2Aと細線2Bの斜交の角度は20〜80゜であること
が好ましい。このことは、先にも説明したように折曲線
３の箇所から電極２、２を対向させるようにフィルム１
を折り曲げた場合に、細線2B、2Bが直交に近い形が良好
な感度と耐久寿命の面から好ましいので太線2Aと細線2B
との斜交の角度が20゜以上で80゜以下であることが望ま
しい。さらにまた、太線2Aと細線2Bからなる導電部分の
面積が、フィルム全体の面積の10〜80％を占めることが
望ましい。このことは、スイッチ類の同一接点での繰返
耐久寿命を支配する最大因子は、加圧時の上下電極の接
触時に発生するスパークによる電極材の腐食劣化である
ため、良好な耐久寿命を得るためには、スパーク腐食に
より劣化を起こし難い電極材質を用いることは勿論であ
るが、スパーク量を抑制するスイッチ構造にすることが
重要である。そのため、従来のスイッチのように全面導
電材ではなく、長手方向に通じる太線2Aとこれに斜交す
る多数の細線2Bとから構成し、導電部分の面積をフィル
ム全体の面積の80％以下にすることにより、導電接触時
のスパーク発生量を大幅に抑制して耐久寿命の長い帯状
スイッチ構造体の製造を可能にしたのである。なお、ス
イッチとしての細かい均一な感度と十分な定格電流、定
格耐電圧を保持するためには、導電部の面積率は10％以
上は必要である。

第３図及び第４図に示す断面図はフィルム１を所望の
個所で切断し、上下段の電極２、２を内側にして折り曲
げた状態をそれぞれ示すものである。この折り曲げ方は
第３図及び第４図に示す以外にも種々の形状が考えられ
ることは勿論である。

第５図は、帯状スイッチ構造体を用いて帯状スイッチ
を構成する例を示すものであり、太線2Aにリード線４を
それぞれ接続し、全体をゴム状の弾性体からなる外皮５
で被覆するようにしたものを示す。電極２の太線2Aにリ
ード線４を取りつける手段としては、ラグ付ハトメ等で
簡単に行え、外皮５としては袋帯状のゴムや樹脂等の押
出成形等の押出成形品を用い、このような袋帯状の外皮
５の中へ第３図や第４図に示すような帯状スイッチ構造
体を封入することができる。外皮５としては塩化ビニー
ルレザー等を用いることもできる。

次に具体例を説明すると、厚さ100ミクロンのポリエ
ステルフィルムの片面に、厚さ15ミクロンのアルミニウ
ム箔の接着剤を使用して積層し、幅550mm、長さ250mの
電極２が多数形成されたフィルム１を作成する。次い
で、このフィルム１のアルミニウム箔面に第２図に示す
ような電極パターンからなるシルク印刷版（500mm×650
mm）で、両端部が0.5mm重なるようにして長手方向に連
続的にマスキング印刷を施し、非マスキング部を酸液で
エッチングして除去した後、マスキングインクを溶出さ
せて長手方向に沿って帯状の電極２を５対（上下方向に
10段）形成した。このフィルム１を上段と下段の電極
２、２を一対として長手方向に沿って切断し５枚のフィ
ルムに分割した。このように切断されたフィルム１によ
り長さ100、300、500、100、1500、2000（mm）のスイッ
チ構造体の原料を形成し、次いでそれぞれ電極２が内側
になるようにして折り曲げ加工し、各電極２の太線2Aに
直径3mmのラグ付ハトメでリード線４を取付け、次いで
これを塩化ビニールレザーの外皮５で被覆して６種類の
長さの帯状スイッチを製作した。これら帯状スイッチの
性能の測定結果を次表に示す。

表中導通抵抗は、直径10mmのボールの押子で加圧して
スイッチを導通させた時のリード線間の電気抵抗を測定
したものである。絶縁抵抗は、無加圧状態のスイッチの
リード線間の電気抵抗をDC500V印加状態で絶縁抵抗計で
測定した。耐電圧は、無加圧状態のスイッチのリード線
間にAC100V、200V…………を印加して、1mmA以上のリー
ク電流が生じた時の電圧を測定した。応答速度は、スイ
ッチを毎秒５回繰り返し加圧して、リード線間の電圧降
下の曲線をトランジェントメモリで測定して応答時間を
読み取ったものである。耐久寿命は、リード線間に一定
電圧を印加し、直列抵抗値を調節して一定電流が流れる
ように設定し、ソレノイド式繰返加圧器でスイッチの同
一個所を直径5mmのボール押子で毎秒５回繰り返し加圧
して導通抵抗値が5kΩになるまでの加圧回数をカウント
した。動作荷重は、直径10mmボール押子および50mmのパ
イプの側面押子でスイッチを荷重してスイッチが導通に
なるときの荷重を読み取った。

上記の表に示す結果から、この発明の製造方法によ
り、十分の定格電圧と定格電流を有する軽い感度の耐久
寿命の長い帯状スイッチ構造体が得られることが確認さ
れた。

〔効果〕

以上説明したように、この発明によれば、長尺の有機
絶縁性フィルムの片面に導電性の材料をフィルムの長手
方向に沿って連続してかつ複数段にわたって積層して帯
状の電極を形成し、上段と下段との電極を一対とし各対
毎にフィルムを切断し、切断されたフィルムを電極を内
側にして折り曲げ加工するので、従来の如く１つ１つの
電極を別個に製造ししかも電極間に絶縁性のスペーサを
設ける必要がなく、製造も極めて容易となり、量産性に
優れ経済性に富んだ製造方法を提供することができる。
また、このスイッチ構造体を用いて帯状スイッチを製作
した場合、柔軟な感触の帯状スイッチを提供できる。さ
らには、連続して帯状の電極をフィルム状に形成する場
合には、スイッチ構造体の長さも任意の長さに切断する
だけで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフィルム状に連続する帯状の電極２を形成する
過程を示す平面図、第２図は形成された電極パターンの
一例を示す平面図、第３図及び第４図は切断されたフィ
ルムの折り曲げ方法の一例をそれぞれ示す断面図、第５
図は帯状スイッチの展開図、第６図は従来例を示す展開
図である。１……フィルム、２……電極。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】長尺の有機絶縁性フィルムの片面に導電性
の材料をフィルムの長手方向に沿って接続してかつ複数
段にわたって積層して帯状の電極を形成し、上段と下段との電極を一対とし各対毎にフィルムを切断
し、切断されたフィルムを電極を内側にして折り曲げ加工す
ることを特徴とする帯状スイッチ構造体の製造方法。
【請求項２】フィルムの片面に電極を形成する工程にお
いて、帯の長手方向に少なくとも１本の太線を形成し、
この太線に対し多数本の細線を同一方向に斜交させて形
成することを特徴とする請求項１に記載の帯状スイッチ
構造体の製造方法。
【請求項３】請求項２に記載の太線の線幅を２〜15mm、
細線の線幅を0.2〜5mmに形成したことを特徴とする帯状
スイッチ構造体の製造方法。
【請求項４】請求項２又は３に記載の太線と細線の斜交
角度を20〜80゜としたことを特徴とする帯状スイッチ構
造体の製造方法。
【請求項５】請求項２ないし４のいずれか１項に記載の
太線と細線とがフィルム全体に占める面積を10〜80％に
形成したことを特徴とする帯状スイッチ構造体の製造方
法。
【請求項６】フィルムが、厚さ20〜300ミクロンのポリ
エステルフィルムから形成されることを特徴とする請求
項１〜６のいずれか１項に記載の帯状スイッチ構造体の
製造方法。
【請求項７】フィルム片面に電極を形成する工程におい
て、最初に厚さ５〜200ミクロンの導電性を有する金属
箔を積層し、次いで版の両端が重なるように連続的にマ
スキング印刷を施し、印刷後にエッチング下降してマス
キング層を除去することを特徴とする請求項１〜７のい
ずれか１項に記載の帯状スイッチ構造体の製造方法。