JP2800612B2 - 接点装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子楽器やＯＡ機器
等の電子機器に用いられる接点装置に関し、特にその操
作子に押圧駆動されて弾性変形することにより接点をオ
ン・オフする椀状あるいはドーム状の接点弾性部材を有
する接点装置（スイッチ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の接点装置として、例えば
実開平３−４７５９８号公報に見られるように、鍵等の
操作子に押圧駆動される押圧部とその押圧部に押されて
弾性変形する膨出部と下端面に可動接点を形成した接点
部とをゴム等の弾性材で一体に椀状あるいはドーム状に
形成した接点弾性部材と、この接点弾性部材を搭載し上
記可動接点に対応する互いに非導通の対の固定接点を形
成した基板とからなるものがある。

【０００３】そして、このような従来の接点装置は、操
作子の非操作時には接点弾性部材の膨出部の弾性力によ
り可動接点が固定接点から離間したオフ状態に保たれ、
操作子が押圧された時に、接点弾性部材の膨出部が押圧
部に押されて弾性変形して接点部を下降させ、それに伴
って可動接点が固定接点に圧接してスイッチがオンとな
るものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の接点装置にあっては、操作子が急激に押圧さ
れた場合、可動接点が固定接点に高速で当接して振動す
るためチャタリングが発生し、接点のオン・オフが繰り
返されるおそれがあった。また、常時は可動，固定両接
点が離間した状態に保たれているので、膨出部に設けた
空気孔等を介して大気中の塵埃が接点弾性部材の内部に
侵入し、可動，固定両接点面に付着して接点障害が生じ
やすいという問題点もあった。

【０００５】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、操作子を高速で押圧してもチャタリングが発生
せず、且つ接点面に塵埃等が付着しにくくすることを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、操作子と、この操作子に押圧駆動される
押圧部とこの押圧部に押されて弾性変形する膨出部と下
端面に可動接点を形成した接点部とを弾性材によって一
体に形成した接点弾性部材と、この接点弾性部材を搭載
し上記可動接点に対応する固定接点を形成した基板とを
有する接点装置において、上記接点弾性部材が、ドーム
状をなしてその内部に上記可動接点を内包するととも
に、常時上記操作子の予圧により上記押圧部を押下して
上記可動接点を上記固定接点に圧接させ、この操作子の
押圧操作による上記押圧部のさらなる押下によって上記
接点弾性部材の一部が弾性変形することにより、上記可
動接点を上記操作子の操作方向と反対の方向へ移動させ
て上記可動接点を上記固定接点から離間させる手段を有
し、この手段を介して上記押圧部から上記可動接点の接
点部が連続形成されている接点装置を提供するものであ
る。

【０００７】このため、例えば操作子によって接点弾性
部材に予圧をかけ、その予圧により膨出部が弾性変形し
て可動接点を固定接点に圧接させるようにしてもよい。
また、操作子が押圧操作された時に、押圧部の下降によ
って接点部を上昇させる付勢力を発生する部分を接点弾
性部材に形成しておくが、変位−反力（付勢力）特性が
異なる膨出部を２段に形成し、それによって接点部を上
昇させる付勢力を発生させるようにすることもできる。

【０００８】

【作用】この発明による接点装置は上記のように構成す
ることにより、操作子を押圧しない非操作状態では、接
点弾性部材がその接点部の可動接点を固定接点に圧接し
た状態に保たれているので、可動，固定両接点面に塵埃
等が付着しにくい。したがって、接点障害が発生するよ
うなことがなくなる。

【０００９】また、操作子が押圧された時には、接点弾
性部材の弾性変形により可動接点が固定接点から離間さ
れる。そのため、たとえ操作子が強く押されても、可動
接点が固定接点から離れる時には接点部に振動は発生せ
ず、両接点間が大きく離間した後のストロークエンド付
近で振動するだけであるから、接点のオフ時にチャタリ
ングが発生することはない。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図１乃至図３によってこの発明の第１
実施例を説明する。図１は第１実施例の接点装置の非操
作状態を示す断面図、図２はその操作子を押圧操作した
状態を示す断面図、図３はその接点弾性部材の自由状態
（プリテンションがかかっていない状態）を示す断面図
である。

【００１１】この接点装置は、図１に示すように電子機
器のパネル１の透孔１ａに摺動自在に遊嵌する頭部２ａ
と挿通不能な座部２ｂとを一体とする操作子２と、互い
に離間したカーボン層等の対の導電体パターンからなる
非導通の固定接点３，３を形成した基板４と、この基板
４上に搭載され、上記固定接点３，３に対応する可動接
点５を形成し、上部が操作子２の下面に圧接される接点
弾性部材６とから構成される。

【００１２】接点弾性部材６は図３に明示するように、
操作子２に押圧駆動される円筒状の押圧部６ｅと、その
押圧部６ｅの下部から外方へ膨出する膨出部６ａと、そ
の内側に形成されたほぼ水平な平面部６ｂと、平面部６
ｂの内面中央に垂設され下端部に導電ゴム等からなる円
形の可動接点５を融着した接点部６ｃと、この接点部６
ｃを囲撓するように突設され、上記可動接点５を含めた
接点部６ｃの垂下量より若干垂下量が少ない環状又は複
数個の突起６ｄと、膨出部６ａの下部に連続するベース
部６ｆとを、軟質樹脂やゴム等の弾性材によって一体に
成形したものであり、全体として椀状あるいはドーム状
をなす。

【００１３】そして、この実施例ではこの接点弾性部材
６を、そのベース部６ｆの底面に接着剤を塗布して基板
４上の所定の位置に搭載して固定しただけの状態では、
図３に示すように可動接点５が基板４の固定接点３から
若干離間した位置にあるようにその形状を設定してい
る。

【００１４】このような構成からなる接点弾性部材６を
搭載した基板４を電子機器に組み込んだ状態では、図１
に示すように、操作子２によって接点弾性部材６に予圧
を与えるように、パネル１と基板４との間隔を設定して
いる。

【００１５】したがって、接点弾性部材６の押圧部６ｄ
が操作子２の座部２ｂに押圧され、それによって膨出部
６ａが図示のように弾性変形して接点部６ｃが下降し、
可動接点５が固定接点３，３に当接し、同接点３，３が
可動接点５を介して短絡されて導通状態になる。この状
態では平面部６ｂが凸面状に弾性変形して可動接点５を
固定接点３，３に圧接させる付勢力を生じる。なお、こ
の時には突起６ｄの下端は基板４の表面から僅かに離間
した状態もしくは軽く接触した状態となっている。

【００１６】この非操作状態から操作子２を押圧操作す
ると、図２に示すように、操作子２の座部２ｂによって
接点弾性部材６の押圧部６ｅが押圧駆動されて、膨出部
６ａをさらに弾性変形させながら下降し、平面部６ｂの
周辺部を押し下げるため、突起６ｄの下端が基板４に当
接した後、その当接点を支点として平面部６ｂにその中
央部の接点部６ｃを持ち上げる方向の付勢力が作用し、
その平面部６ｂの弾性変形によって接点部６ｃが上昇し
て、可動接点５が固定接点３，３から離間する。それを
後述する検出手段が検知する。

【００１７】なお、上記実施例では接点弾性部材６の押
圧部６ｅの径を大きくして、その内側に形成した平面部
６ｂに可動接点５を形成した接点部６ｃと支点部用突起
６ｄを設けたが、押圧部の径を小さくし、押圧部の外側
まで平面部を延設し、その延設した平面部の外周側に可
動接点を形成した接点部を設け、その内側に支点用突起
を設けるようにしてもよい。

【００１８】次に、図４乃至図６によってこの発明の第
２実施例を説明する。図４は第２実施例の接点装置の非
操作状態を示す断面図、図５はその操作子を押圧操作し
た状態を示す断面図、図６はその接点部材の自由状態を
示す断面図である。

【００１９】この実施例では、接点弾性部材１６を図６
に明示するように、操作子２に押圧駆動される円筒状の
押圧部１６ｅと、その押圧部１６ｅの下部から外方へ膨
出する膨出部１６ａと、その内側に形成されたほぼ水平
な平面部１６ｂと、この平面部１６ｂの中央に垂設され
下端面に可動接点１５を形成した接点部１６ｃと、平面
部１６ｂの周辺と押圧部１６ｅとの間に形成された湾曲
部１６ｄと、膨出部１６ａの下部に連続するベース部１
６ｆとから構成し、押圧部１６ｅの下部に変形可能な薄
肉部１６ｅ′を設けたものであり、その他の構成は前述
した第１実施例と同様である。

【００２０】このような構成からなる接点弾性部材１６
を基板４上に搭載して電子機器に組み込んだ状態では、
図４に示すように、やはり操作子２によって接点弾性部
材１６に予圧が付与され、接点弾性部材１６の押圧部１
６ｅが操作子２の座部２ｂに押圧されて膨出部１６ａを
弾性変形させて所定長下降し、それによって平面部１６
ｂも接点部を伴って下降して可動接点１５を固定接点
３，３に当接させる。さらに、その平面部１６ｂがやや
凸面状に弾性変形して、可動接点１５を固定接点３，３
に圧接させる付勢力を生ずる。

【００２１】この非操作状態から操作子２を押圧操作す
ると、図５に示すように、操作子２の座部２ｂによって
接点弾性部材１６の押圧部１６ｅが押圧駆動されて、膨
出部１６ａをさらに弾性変形させながら下降し、湾曲部
１６ｄが基板４に当接すると、押圧部１６ｅの下部１６
ｅ′が垂直に近い状態から水平に近い状態にまで弾性変
形する。それにより湾曲部１６ｄを介して平面部１６ｂ
に接点部１６ｃを持ち上げる方向の付勢力が発生し、接
点部１６ｃが持ち上げられて可動接点１５が固定接点
３，３から離間する。それを後述する検出手段によって
検出する。この実施例によれば、第１実施例よりも接点
弾性部材の形状が単純化されるので、成形用金型を容易
に製作することが可能になる。

【００２２】さらに、図７乃至図１０によってこの発明
の第３実施例を説明する。図７は第３実施例の非操作状
態を示す断面図、図８はその操作子を押圧操作した状態
を示す断面図、図９はその接点部材の自由状態を示す断
面図である。

【００２３】この実施例では、接点弾性部材２６を図９
に明示するように、操作子２に押圧駆動される円筒状の
押圧部２６ｅと、その押圧部２６ｅの下部から外方へ膨
出する第１の膨出部２６ａと、この第１の膨出部２６ａ
の下部側壁を形成し下端面にリング状の可動接点２５を
形成した接点部２６ｃと、接点部２６ｃの外周部からさ
らに外方へ膨出する第２の膨出部２６ａ′と第２の膨出
部２６ａ′の外周部に連続し、接点部２６ｃより下方に
位置する底面を有するベース部２６ｆとから構成してい
る。

【００２４】そして、第１の膨出部２６ａの付勢力を第
２の膨出部２６ａ′の付勢力より強くすると共に、接点
部２６のリング状の可動接点２５に対応して、基板４上
に互いに近接した同心リング状の固定接点２３，２３を
形成したものである。その他の構成は前述した第１，第
２実施例と同様である。

【００２５】このように構成した接点弾性部材２６を電
子機器に組み込んだ状態では、図７に示すように、やは
り操作子２によって接点弾性部材２６に予圧が付与さ
れ、接点弾性部材２６の押圧部２６ｅが操作子２の座部
２ｂに押圧されて所定長下降する。その際、第１の膨出
部２６ａの付勢力の方が第２の膨出部２６ａ′の付勢力
より強いため、第２の膨出部２６ａ′の方が大きく弾性
変形して座屈し、接点部２６ｃが下降して、第１の膨出
部２６ａの付勢力によって可動接点２５を固定接点２３
に圧接させる。

【００２６】この非操作状態から操作子２を押圧操作す
ると、図８に示すように、操作子２の座部２ｂによって
接点弾性部材２６の押圧部２６ｅが押圧駆動されて、第
１の膨出部２６ａをさらに弾性変形させながら下降す
る。それによって第１の膨出部２６ａが座屈するとその
付勢力が第２の膨出部２６ａ′の付勢力より弱くなり、
第２の膨出部２６ａ′の付勢力によって接点部２６ｃが
持ち上げられ、可動接点２５が固定接点２３から離間す
る。

【００２７】図１０は第１，第２の膨出部２６ａ，２６
ａ′毎に独立して測定した各膨出部毎の変位とそれに対
する反力との関係を示す線図であり、曲線ａは第１の膨
出部２６ａによる反力特性曲線、曲線ａ′は第２の膨出
部２６ａ′による反力特性曲線である。

【００２８】そこで、この実施例では図７に示した非操
作状態のとき、第１の膨出部２６ａの変位が図１０のＳ
点になるように設定する。したがって、この状態では第
１の膨出部２６ａの反力の方が第２の膨出部２６ａ′の
反力より充分大きいため、第２の膨出部２６ａ′はＰ点
までフルストローク変位した状態になり、接点部２６ｃ
の下降によって可動接点２５が固定接点２３，２３に圧
接される。

【００２９】この状態から操作子２が押圧操作される
と、第２の膨出部２６ａ′は変形限界にあるためその反
力は一定（最大値）であるが、第１の膨出部２６ａは押
圧部２６ｅの下降に伴ってさらに弾性変形し、その反力
はさらに増加して最大値に達するが、座屈点を過ぎると
変位が大きくなるにつれて反力が急速に低下し、図１０
のＲ点を過ぎると第２の膨出部２６ａ′の反力より小さ
くなる。そのため、第２の付勢力２６ａ′の反力（付勢
力）によって接点部２６ｃが持ち上げられて、可動接点
２５が固定接点２３から離間することになる。

【００３０】ここで、上述した各実施例における可動接
点が固定接点から離間したことを検出するための検出手
段の例を、図１１乃至図１３によって説明する。例えば
上述の各実施例に示したような接点装置を６４個使用し
て、図１１に示すようなスイッチ回路（マトリクス回
路）３０を基板上に形成する。横方向の８本のライン３
０ｈと縦方向の８本のライン３０ｖとの各交点部に丸印
しで示すように各接点装置を配設する。

【００３１】この丸印しの部分を拡大して回路図で示す
と、図１２に示すようになり、横方向のライン３０ｈと
縦方向のライン３０ｖとの間に接点装置の可動接点ａと
固定接点ｂ1，ｂ2からなる常閉接点ＳＷとダイオードＤ
とを直列に接続している。ダイオードＤは横方向のライ
ン３０ｈがローレベルのときに、それが縦方向のライン
３０ｖに現われないようにするために挿入している。

【００３２】そして、このスイッチ回路３０の横方向の
各ライン３０ｈはデマルチプレクサ３１に接続され、縦
方向の各ライン３０ｖは抵抗群３３の各抵抗を介してデ
マルチプレクサ３２に接続されると共にマルチプレクサ
３４に接続される。そのデマルチプレクサ３１は、常時
は全出力をローレベルにしていて、図示しない第１カウ
ンタからの３ビットデータによって、図１３の（Ａ）に
示すように、横方向の各ライン３０ｈに対して順次一定
期間Ｔだけハイレベルの信号を出力する。

【００３３】一方デマルチプレクサ３２は、常時は全出
力をハイレベルにしていて、図示しない第２カウンタか
らの３ビツトデータによって、図１３の（Ｂ）に示すよ
うに、縦方向の各ライン３０ｖに対して順次Ｔ／８の期
間ずつローレベルの信号を出力する。このようにして、
デマルチプレクサ３１，３２によってスイッチ回路３０
を構成する各接点ＳＷを時分割でスキャンする。

【００３４】したがって、縦方向の各ライン３０ｖから
のマルチプレクサ３４の各入力は、常時はいずれもハイ
レベルになっており、デマルチプレクサ３２からローレ
ベルの信号が出力された時でも、その時スキャンされた
接点ＳＷ（図１２）が閉じていれば、デマルチプレクサ
３１によるハイレベルの信号が横方向のライン３０ｈか
ら接点ＳＷ及びダイオードＤを通して縦方向のライン３
０ｖに現われるためハイレベルを保つ。

【００３５】しかし、その時スキャンされた接点ＳＷが
開くと、デマルチプレクサ３２からのローレベルの信号
によってＴ／８の期間だけローレベルになる。したがっ
て、マルチプレクサ３４の出力である検出信号は図１３
の（Ｃ）に示すようになる。この出力は同時に２個の接
点装置の操作子が押されて、その各接点ＳＷが開いてい
る（オフになっている）場合の例である。

【００３６】このようにして、接点装置の操作子の押圧
操作による可動接点と固定接点の離間（接点ＳＷのオ
フ）を検出することができ、この検出信号を用いて各種
動作の起動・停止その他の制御を行なったり、キー入力
データとして利用することができる。

【００３７】なお、上記実施例はいずれもこの発明を押
釦状の操作子を用いた接点装置に適用した場合について
説明したが、この発明はそれに限るものではなく、電子
鍵盤楽器の鍵を操作子とする鍵スイッチ等の接点装置に
も同様に適用することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明による接点装
置は、操作子を押圧操作したときの接点作動にチャタリ
ングが発生することがない。また、非操作状態では可動
接点が固定接点に圧接されているため、両接点面に塵埃
が付着する機会が激減し、接点の接触不良などの障害が
発生するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の非操作状態を示す断面
図である。

【図２】同じくその操作子を押圧操作した状態を示す断
面図である。

【図３】同じくその接点部材の自由状態を示す断面図で
ある。

【図４】この発明の第２実施例の非操作状態を示す断面
図である。

【図５】同じくその操作子を押圧操作した状態を示す断
面図である。

【図６】同じくその接点部材の自由状態を示す断面図で
ある。

【図７】この発明の第３実施例の非操作状態を示す断面
図である。

【図８】同じくその操作子を押圧操作した状態を示す断
面図である。

【図９】同じくその接点部材の自由状態を示す断面図で
ある。

【図１０】同じくその接点部材の第１，第２膨出部毎に
独立して測定した変位と反力との関係を示す線図であ
る。

【図１１】この発明による接点装置の可動接点が固定接
点から離間したことを検出する手段の一例を示すブロッ
ク回路図である。

【図１２】図１１に丸印しで示す部分を拡大して接点装
置の接点の接続状態を明示する回路図である。

【図１３】図１１におけるデマルチプレクサ３１，３２
及びマルチプレクサ３４の出力信号を示す図である。

【符号の説明】

１…パネル面、２…操作子、３，２３…固定接点、４…
固定基板、５，１５，２５…可動接点、６，１６，２６
…接点弾性部材、６ａ，１６ａ…膨出部、６ｂ，１６ｂ
…水平部、６ｃ，１６ｃ，２６ｃ…接点部、６ｄ…突
起、６ｅ，１６ｅ，２６ｅ…押圧部、１６ｄ…湾曲部、
２６ａ…第１の膨出部、２６ａ′…第２の膨出部、３０
…スイッチ回路（マトリクス回路）、３０ｈ…横方向の
ライン、３０ｖ…縦方向のライン、３１，３２…デマル
チプレクサ、３３…抵抗群、３４…マルチプレクサ、Ｓ
Ｗ…常閉接点、Ｄ…ダイオード、

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作子と、該操作子に押圧駆動される押
   圧部と該押圧部に押されて弾性変形する膨出部と下端面
   に可動接点を形成した接点部とを弾性材によって一体に
   形成した接点弾性部材と、該接点弾性部材を搭載し前記
   可動接点に対応する固定接点を形成した基板とを有する
   接点装置において、前記接点弾性部材が、ドーム状をなしてその内部に前記
   可動接点を内包するとともに、常時前記操作子の予圧に
   より前記押圧部を押下して前記可動接点を前記固定接点
   に圧接させ、該操作子の押圧操作による前記押圧部のさ
   らなる押下によって前記接点弾性部材の一部が弾性変形
   することにより、前記可動接点を前記操作子の操作方向
   と反対の方向へ移動させて前記可動接点を前記固定接点
   から離間させる手段を有し、該手段を介して前記押圧部
   から前記可動接点の接点部が連続形成されている ことを
   特徴とする接点装置。