JP3018207U - 押釦スイッチ付光学式ロータリエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】操作軸を押したときに明確なクリック感触が帰
ってくる押釦スイッチ付ロータリエンコーダを得る。 【構成】回転板１６の中央には操作軸１１を軸方向には
摺動させるが操作軸と一体に回転させるための案内用の
貫通穴がある。ばね１８とボール１３は回転板の案内穴
の中に収納されている。回転板１６はホルダ２２と軸受
との間に回転可能な状態で軸方向の動きを規制されてい
る。操作軸１１を回転させるとＬＥＤ２３の光は回転板
に設けられたスリットで断続されて受光素子２４に至る
ので、受光素子からは操作軸の回転に対応した電気信号
が出力される。中継釦１９には操作軸１１が直接中継釦
１９を押すことのできる高さの突起を設ける。突起は、
操作軸１１が押釦スイッチの動作に必要な力を越えて更
に強い力で押釦スイッチの動作限度位置まで押されたと
きにはそれ自身が変形するように材質と太さを設定して
おく。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、操作軸の回転変位量を光を利用して検出しデジタル信号に変換す る光学式インクリメンタル形ロータリエンコーダと、操作軸を押して作動させる 押釦スイッチとを一体構造にして、手操作で数値設定などを行う作業を容易にし た押釦スイッチ付光学式インクリメンタル形ロータリエンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】

計測器、医療機などを操作するとき、内蔵されたコンピュータに要求されるデ ータや処理目的に応じた数値を入力する事が多い。この入力作業はキーボードや テンキー・数値設定用ロータリエンコーダなどが用いられる。数値設定用ロータ リエンコーダを使うときはデータエントリのための押釦スイッチや機能選択用の 押釦スイッチが同時に使われることが多い。このための押釦スイッチ機能をエン コーダの操作軸に兼ね供えた押釦スイッチ付インクリメンタル形ロータリエンコ ーダも使われている。

【０００３】 図３は押釦スイッチ付インクリメンタル形ロータリエンコーダの一例を簡略化 した断面図で示している。操作軸（３１）の一端にはスリットを持つ回転板（３ ２）があって、このスリットを挟んでＬＥＤ（３３）と受光素子（３４）が対持 している。操作軸（３１）にはストッパリング（３７）があり、圧縮ばね（３８ ）が軸受（３９）とストッパリング（３７）との間に挿入されているので、操作 軸（３１）は押釦スイッチ（３５）から引き離されている。圧縮ばね（３８）に 逆らって操作軸（３１）が押されると、操作軸（３１）の先端が押釦スイッチ（ ３５）に当たる。ここで操作軸（３１）の押圧が急に高くなって第一のクリック 感触が現れる。さらに操作軸（３１）が押されると押釦スイッチ（３５）が作動 して第二のクリック感触が現れる。使用者は第一のクリック感触で押釦スイッチ が作動したものと誤認する恐れが多い。このように、操作軸（３１）を押したと きに二つのクリック感触があるのは使用者を惑わすので好ましくない。

【０００４】 図４は押釦スイッチ付インクリメンタル形ロータリエンコーダの他の一例を簡 略化した断面図で示している。操作軸（４１）の一端にはスリットを持つ回転板 （４２）があって、このスリットを挟んでＬＥＤ（４３）と受光素子（４４）が 対持している。押釦スイッチ（４５）の操作釦に接して中継釦（４７）があり、 中継釦（４７）と操作軸（４１）の先端との間には圧縮ばね（４８）が挿入され ているので、操作軸（４１）と押釦スイッチ（４５）の間は引き離されている。 操作軸（４１）の先端に接している圧縮ばね（４８）は初めから圧縮されていて 、圧縮ばね（４８）の他端は中継釦（４７）を介して押釦スイッチ（４５）に当 たっているので、操作軸（４１）が押されるにしたがって操作軸（４１）の押圧 は徐々に高くなり、ついには動作に必要な力を越えて押釦スイッチ（４５）が作 動する。押釦スイッチ（４５）が作動して操作釦が後退すると圧縮ばねが伸びる ので押圧の変化は小さくなって、押釦スイッチ単独のクリック感触よりも弱いク リック感触しか得られない。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

操作軸を押したときクリック感触が現れても押釦スイッチが作動していなかっ たり、二段階のクリック感触があったり、クリック感触が弱くて押釦スイッチが 作動したかどうかがわかりにくいるのは使用者を惑わすので好ましくない。この 考案は、操作軸を押したときに明確なクリック感触が帰ってきた直後に押釦スイ ッチが作動するように構成された押釦スイッチ付インクリメンタル形ロータリエ ンコーダを得ることを目的にしている。

【０００６】

【課題を解決するための手段と作用】

この考案では、軸方向に摺動可能な操作軸の一部に押釦スイッチ側が細くなる ように段差を設け、この段差の細い部分に向けて軸の外側からばねで予圧された ボールを押し当てておく。押釦スイッチを押そうとして操作軸を軸方向に摺動さ せると、はじめはばねで予圧されたボールが操作軸の段差に当たって操作軸の動 きを妨げているが、操作軸がさらに強い力で押されるとばねで予圧されたボール はばねの力に打ち勝って操作軸の段差を登る。ボールが段差の上に登ると段差に よる妨げがなくなるので、軸方向の押圧は急激に軽くなって操作軸が勢い良く動 いて押釦スイッチを押す。ボールの解放で操作軸の押圧が急激に軽くると同時に 操作軸が大きく移動するので明確なクリック感触を得ることができる。一般にタ クトスイッチと呼ばれる、プリント基板上に設けた押釦スイッチに必要な操作量 は短い。この押釦スイッチに必要な操作量に比べてボールの解放によって動く操 作軸の移動量は大きく設定されるので、押釦スイッチに必要な操作量と操作軸の 移動量との差は圧縮ばねの伸縮で吸収される。また、圧縮ばねは中継釦と操作軸 との間にあって操作軸を常に自由位置へと押し戻している。プリント基板上に設 けた押釦スイッチの最適操作点の範囲は圧縮ばねの端面の大きさに比べて小さい ので、圧縮ばねの力が押釦スイッチの最適操作点に集中するように中継釦をおく 。操作軸が導電性のときは中継釦を非導電性の材料にして押釦スイッチの可動接 点と操作軸とを絶縁する。

【０００７】 中継釦には、操作軸が直接中継釦を押すことのできる高さの突起を設ける。こ の突起は押釦スイッチの動作に必要な力では変形しないが、押釦スイッチの動作 限度位置を越えて強い力で押されたときには自身が変形するように太さと材質を 選んでおく。操作軸を押しても圧縮ばねが弱くて押釦スイッチが作動しなかった ときには、操作軸が直接中継釦を押して押釦スイッチを確実に動作させ、圧縮ば ねの強さや押釦スイッチの押圧の強さのばらつきによる不動作を防ぐ。操作軸は 軸受より外側に設けたストッパとエンコーダの回転板より押釦スイッチ側に設け たストッパによって軸方向の動く範囲を規制されている。押釦スイッチの操作に 関わる部分はこのように構成する。

【０００８】 操作軸には回転板が取り付けられている。回転板の中央には、操作軸と一体に なって回転するが、軸方向には操作軸を容易に摺動させるための案内を兼ね備え た貫通穴がある。ボールを操作軸に押し付けるばねとばねで予圧されたボールは 回転板の案内穴の中に収納されている。回転板はホルダと操作軸の軸受との間に はさまれて、回転可能な状態で軸方向の動きだけを規制されているので、押釦の 操作に関係なく回転することができる。回転板には軸と平行にスリットを開けた 円筒を設け、この円筒をはさんでＬＥＤと受光素子が相対するようにプリント基 板に取り付ける。同じプリント基板上に押釦スイッチの固定接点を設け、回転板 と平行に配置する。ＬＥＤと受光素子を所定の位置で相対させるための位置決め 穴と押釦スイッチの可動接点と中継釦を所定の位置に保持するための穴を設けた ホルダをプリント基板の上に固定する。ホルダとプリント基板は軸受と一体にな ったケースに固定されている。エンコーダに関わる部分はこのよう構成されてい るので、操作軸を回転させると回転板が回り、回転板が回るとＬＥＤからの光は 回転板のスリットで断続されて受光素子に届く。受光素子からは操作軸の回転に 対応した電気信号を取り出すことができる。

【０００９】

【実施例】

図１はこの考案による押釦付光学式ロータリエンコーダの一実施例の断面図で ある。図２は同実施例の分解斜視図である。（１１）は操作軸であって、中ほど から片方は軸受（１２）よりも十分大きいが、残りの片方は回転も軸方向にも摺 動可能なように軸受（１２）に保持されている。ボール（１３）はばね（１４） に押されて操作軸の段差（１５）に接している。操作軸（１１）の先端は回転板 （１６）の中心の穴を貫いていて、回転板（１６）は操作軸（１１）と一体にな って回転するが、軸方向には相互に自由に摺動できるように組み合わされている 。操作軸（１１）の先端には回転板（１６）が操作軸（１１）から抜けないよう に抜止め金具（１７）が取り付けられている。ボール（１３）とばね（１４）は 回転板（１６）の溝の中に収容されているので操作軸（１１）が回転してもボー ル（１３）と段差（１５）の回転方向の位置の関係は変わらない。操作軸（１１ ）の先端の更に奥には抜止め金具（１７）を介して圧縮ばね（１８）が接してい る。圧縮ばね（１８）のもう一方の端は中継釦（１９）の浅い窪みの中に入って いて操作軸（１１）の軸方向の押圧を中継釦（１９）に伝えている。中継釦（１ ９）の浅い窪みと反対の面の中央には突起があって押釦スイッチの可動接点（２ ０）の最適操作点に接している。押釦スイッチの固定接点はプリント基板（２１ ）に設けられていて可動接点（２０）と中継釦（１９）はホルダ（２２）によっ て最適位置に保持されている。ホルダ（２２）にはＬＥＤ（２３）と受光素子（ ２４）をプリント基板（２１）に取り付ける際に必要な正確な位置決め用の穴が ある。この穴には分解能を高めるためのスリットを設けることもできる。ホルダ （２２）の突起がプリント基板（２１）の切り欠き部分に嵌合してホルダ（２２ ）はプリント基板（２１）の所定の位置に固定される。プリント基板（２１）は 軸受（１２）と一体になったケースの所定の位置に固定されている。回転板（１ ６）は軸受（１２）とホルダ（２２）の間に挟まれていて操作軸（１１）が軸受 （１２）の中を軸方向に摺動しても回転板（１６）は軸方向には動かない。回転 板（１６）に設けられた軸方向のスリットを持つ円筒（２５）がＬＥＤ（２３） と受光素子（２４）との間の光の通路に割り込んでいる。操作軸（１１）の太い 部分は操作軸（１１）が必要以上に押し込まれないためのストッパとして働く。 操作軸（１１）が押されたとき、押釦スイッチは操作軸（１１）がストッパに当 たって止まる前に作動しなければならないので、圧縮ばねが最も短く圧縮された ときの圧縮ばねの強さを、押釦スイッチの動作に必要な力より強く設定しておく 。使用中に圧縮ばねが弱くなっても確実に動作するように、中継釦（１９）の浅 い窪みの中央には小さな突起がある。突起は、操作軸（１１）がストッパで止ま るまで押されたときに操作軸（１１）の先端が突起に当たって、圧縮ばね（１８ ）を介さないでも押釦スイッチを確実に作動させるだけの高さと丈夫さを持って いる。

【００１０】 図１は操作軸（１１）が押されないときを表している。操作軸（１１）は圧縮 ばね（１８）に押されて抜止め金具（１７）が回転板（１６）に当たって止まる 位置まで、図の左側へ押し出されている。操作軸（１１）の移動量はボールの半 径位よりも長く押釦スイッチの操作量に比べ数倍長いので、圧縮ばね（１８）は 伸びた状態にあって、押釦スイッチに加わる圧縮ばね（１８）の反発力は押釦ス イッチの戻りの力よりも弱い。したがって押釦スイッチは作動していない。ボー ル（１３）はばね（１４）に押されて軸の段差（１５）の低い位置に落ちている 。操作軸（１１）が押されて図の右側に動き始めても、軸の段差（１５）がボー ル（１３）に当たって操作軸（１１）の動きを妨げる。更に強い力で操作軸（１ １）が押されると、ボール（１３）は軸の段差（１５）によってばね（１４）の 力に打ち勝って押し戻される。ボール（１３）が軸の段差（１５）の上まで登る と操作軸（１１）の動きの妨げが急に無くなるので、それまで加えられていた強 い力の勢いで操作軸（１１）はストッパで止まるまで一気に移動する。操作軸（ １１）の先端の圧縮ばね（１８）は一気に圧縮されるので、中継釦（１９）を介 して押釦スイッチの可動接点（２０）に加わる力は動作に必要な力よりも高くな って押釦スイッチが作動する。もし、圧縮ばね（１８）から与えられた力が押釦 スイッチの動作に必要な力よりも弱かったときは、押釦スイッチのストロークの 分だけ張り出している中継釦（１９）の小さな突起を操作軸（１１）の先端が直 接押して押釦スイッチを確実に作動させる。操作軸（１１）に加える力が取り除 かれると、操作軸（１１）は圧縮ばね（１８）に蓄えられていた力で図の左側へ 押し戻される。圧縮ばね（１８）が伸びると押釦スイッチに加わる力は押釦スイ ッチの戻りの力よりも弱くなり押釦スイッチは復帰する。操作軸（１１）が初め の位置まで戻るとボール（１３）は段差（１５）の下に降りて最初の状態に戻る 。

【００１１】 操作軸（１１）が回転すると回転板（１６）も軸と一体になって回転するので 、円筒（２５）のスリットがＬＥＤ（２３）と受光素子（２４）との間の光の通 路を横切る。ＬＥＤ（２３）からの光は円筒（２５）のスリットによって断続し て受光素子（２４）に届くので受光素子（２４）からは円筒（２５）のスリット に対応した電気信号が出力される。回転板（１６）は操作軸（１１）と一体にな って回転するが、軸方向には相互に自由に摺動できるので、エンコーダとしての 電気信号は操作軸（１１）の軸方向の動きに関係無く出力される。

【００１２】

【考案の効果】

この考案は以上に示したように、従来の押釦付光学式ロータリエンコーダでは 得られなかった明確なクリック感触を得ることができる。その結果、操作軸を回 転中に押釦スイッチが不用意にＯＮ／ＯＦＦするという不安定な操作が避けられ る。また、圧縮ばねや押釦スイッチの動作に必要な力がばらついても確実に押釦 スイッチを動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による押釦付光学式ロータリエンコー
ダの一実施例の断面図。

【図２】同実施例の分解斜視図。

【図３】従来からある押釦付光学式ロータリエンコーダ
の一例を簡略化した断面図。

【図４】従来からある押釦付光学式ロータリエンコーダ
の他の一例を簡略化した断面図。

【符号の説明】

１１…操作軸 １３…ボール １５…段差 １６…回転板 １８…圧縮ばね １９…中継釦 ２０…可動接点

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【手続補正書】

【提出日】平成７年５月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】動作に必要な操作量の短い押釦スイッチ
   と、その最適操作点を押すための中継釦と、操作軸が軸
   方向に押される力を中継釦に伝えると同時に操作軸を初
   期位置に押し戻す圧縮ばねと、軸の一部に押釦スイッチ
   側が細くなるように段差が設けられていて軸方向に摺動
   可能で回転も可能な操作軸と、操作軸が押されないとき
   にはこの段差の細い部分に軸の外側からばねで押し当て
   られていて操作軸が軸方向に動くのを妨げているが、操
   作軸が強く押されるとばねに逆らって段差を乗り越えて
   外側に移動して軸方向の動きを容易にするボールと、ボ
   ールとボールを押すばねを収納し中央には操作軸を軸方
   向に摺動させるための貫通穴があり、操作軸と一体に回
   転するが軸方向の動きを規制された回転板と、ＬＥＤ
   と、回転板に設けられたスリットによって断続されたＬ
   ＥＤからの光を受光するように配置された受光素子とで
   構成されたことを特徴とする押釦スイッチ付光学式イン
   クリメンタル形ロータリエンコーダ。
2. 【請求項２】回転板には軸と平行にスリットを開けた円
   筒を設ける。この円筒をはさんで相対するように、ＬＥ
   Ｄと受光素子をプリント基板に取り付ける。同じプリン
   ト基板上に押釦スイッチの固定接点を設け、回転板と平
   行に配置する。ＬＥＤと受光素子を所定の位置で相対さ
   せるための位置決め穴と押釦スイッチの可動接点と中継
   釦を所定の位置に保持するための穴を設けたホルダをプ
   リント基板の上に固定する。ホルダとプリント基板は軸
   受と一体になったケースに固定されている。ホルダと操
   作軸の軸受との間に回転板をはさんで回転可能な状態で
   回転板の軸方向の動きだけを規制する。操作軸はケース
   の外側に設けたストッパと、回転板より押釦スイッチ側
   に設けたストッパによって軸方向の動く範囲を規制され
   ている。このように構成されたことを特徴とする請求項
   １の押釦スイッチ付光学式インクリメンタル形ロータリ
   エンコーダ。
3. 【請求項３】中継釦には、操作軸が直接中継釦を押すこ
   とのできる高さの突起を設ける。押釦スイッチの動作に
   必要な力では変形しないが、押釦スイッチの動作限度位
   置を越えて強い力で押されたときには自身が変形する突
   起を設けたことを特徴とする請求項２の押釦スイッチ付
   光学式インクリメンタル形ロータリエンコーダ。