JP4926570B2

JP4926570B2 - 操作スイッチ

Info

Publication number: JP4926570B2
Application number: JP2006182104A
Authority: JP
Inventors: 裕明古川; 太名畑
Original assignee: Panasonic Electric Works SUNX Co Ltd
Current assignee: Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2026-06-30
Also published as: JP2008010372A

Description

本発明は、操作者の手を非接触で検出しその検出結果に基づく信号を装置に出力する非接触式の操作スイッチに関する。

従来、工場の製造ラインなどでは、加工装置などの装置の作動態様を作業者（操作者）が操作して変更するために押圧式の操作スイッチが用いられている。操作者は、操作スイッチに設けられた押圧部を押圧操作することによって加工装置を起動したり停止したりする。しかしながら、このように押圧式の操作スイッチを繰り返し押圧操作することは操作者に負担を与えることとなる。

このような課題を解決するため、例えば、特許文献１に記載されているような非接触式の操作スイッチが用いられる。この操作スイッチのカバーには、指置き部が設けられている。指置き部の中央部分には、操作者が指を載置するための指置き面が設けられている。カバーにおいて指置き面の両側にはガイド部が立設されている。両ガイド部は、中空となっており、その内側にそれぞれ回路基板に接続された発光素子と受光素子（検出手段）とが収容されている。発光素子及び受光素子により、指置き面上に光軸が形成される。投光素子からの光を受光素子が受光している間、回路基板に構成される制御回路は加工装置を停止させておくための停止信号を出力する。また、投光素子からの光が投光素子と受光素子との間に配された物体によって遮光されている間、回路基板は加工装置を起動するための起動信号を出力する。従って、操作者は投光素子及び受光素子の間の検出領域に指等を挿入する挿設動作によって加工装置の作動態様を変更することが可能となり、操作スイッチを繰り返し押圧操作することによる操作者の負担が軽減される。
米国特許第５３６７１５８号明細書

しかしながら、上述した構成の操作スイッチは、指置き部に操作者の指をただ置くといった挿設動作により加工装置の作動態様が変更される構成となっているため、操作者は例えば押圧式のスイッチを押圧操作する時のような手ごたえが得られない。そのため、操作者は操作スイッチを操作したという感覚（操作感）が得られず、操作スイッチを的確に操作したか否かを判別し難い。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、操作者の挿設動作を非接触で検出する検出手段を備えた操作スイッチにおいて、操作者に操作感を与え、操作者が操作スイッチを的確に操作したか否かを判別し易くすることができる操作スイッチを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、挿入部と、前記挿入部に操作者により挿入された操作者の手を非接触で検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づく信号を出力する信号出力手段とを備えた操作スイッチであって、前記検出手段は投光素子と受光素子とを備え、前記投光素子から投光された光が前記受光素子に受光されるように前記投光素子と受光素子との間に光軸を形成し、前記検出手段と対応する位置であって前記光軸と平行に延びるように設けられ、前記検出手段により前記操作者の手が検出される検出領域に前記操作者の手を挿入する際の目印となる識別マークを備えた。

同構成によれば、検出手段と対応する位置に検出手段により操作者の手が検出される検出領域に操作者の手を挿入する際の目印となる識別マークを設けることにより、操作者は検出領域に操作者の手が挿入されたか否かを識別することができる。よって、操作者に操作スイッチを操作したという操作感を与えることが可能となり、操作スイッチを的確に操作したか否かを操作者が判別し易くすることができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の操作スイッチにおいて、前記識別マークは、凹部又は凸部から構成されたことを特徴とする。
同構成によれば、凹部又は凸部に操作者の手が接触することにより、操作者は操作者の手が検出領域に挿入されたか否かを触覚にて識別することができる。よって、操作者は例えば識別マークを目で確認しなくても識別することが可能となり、操作者の負担が軽減される。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の操作スイッチにおいて、可視光を投光する投光手段を備え、前記識別マークは、前記投光手段からの可視光によるものである。

同構成によれば、投光手段からの光が操作者の手によって遮光されることにより、操作者は操作者の手が検出領域に挿入されたか否かを視覚にて識別することができる。よって、操作者が例えば手袋などを装着し触覚にて識別し難いような状況でも、挿入動作が的確に行われたか否かを操作者に判別させることができる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の操作スイッチにおいて、前記挿入部は、前記操作者の手の挿入方向に沿った移動を案内するべく挿入方向両側に対をなすガイド部を備え、前記識別マークは、対向する前記各ガイド部間に前記ガイド部と直交方向に連続して設けられる。

同構成によれば、識別マークを対向する各ガイド部間にガイド部と直交方向に連続して設けることにより、操作者は操作者の手がガイド部間の何れに配置されても検出領域に操作者の手が挿入されたか否かを識別することができる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の操作スイッチにおいて、前記識別マークは、前記操作者の手の挿入方向において前記検出領域よりも奥に設けられている。
同構成によれば、操作者の手の挿入方向において検出領域よりも奥に識別マークが設けられているため、操作者が操作者の手を識別マークの位置まで挿入すると操作者の手は検出領域に配されることとなる。よって、検出領域に操作者の手をより確実に配置させることができる。

本発明によれば、操作者の挿設動作を非接触で検出する検出手段を備えた操作スイッチにおいて、操作者に操作感を与え、操作者が操作スイッチを的確に操作したか否かを判別し易くすることができる操作スイッチを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、操作台Ｓ上には、加工装置Ｍ（図３参照）の作動態様を変更するための操作スイッチ１が設けられている。作業者（以下、操作者という）は操作スイッチ１を介して加工装置Ｍ（図３参照）の起動及び停止を行わせるべく操作する。

操作スイッチ１は、略半球状に形成されたカバー２を備えている。カバー２は、その球面側を上にして操作台Ｓに固定されている。また、カバー２には、その天頂よりも操作者からみて奥側（図１中右側）略中央部分に挿入部３が凹設されている。挿入部３は、操作者から見て奥行き方向（図１中左右方向）に延びる載置面３ａを備えている。なお、挿入部３及び載置面３ａは、カバー２の天頂に操作者の手のひらが置かれた状態で、親指を除く操作者の４本の指Ｆが挿入部３に挿入可能に構成され、載置面３ａ上に載置されるようになっている（図４参照）。

図２に示すように、挿入部３には、操作者の指Ｆの挿入方向に沿った移動を案内するガイド部４，５が設けられている。ガイド部４，５は、載置面３ａの両側に載置面３ａの長手方向に沿って平行に凸設されており、挿入方向両側に対をなしている。図３に示すように、各ガイド部４，５は中空となっており、一方（図３中左側）のガイド部４には発光ダイオード等の投光素子６が収容され、他方（図３中右側）のガイド部５にはフォトトランジスタ等の受光素子７が収容されている。また、各ガイド部４，５には、挿入部３を挟んで対向する位置にそれぞれ貫通孔４ａ，５ａが形成されている。投光素子６及び受光素子７はそれぞれ、各ガイド部４，５に設けられた貫通孔４ａ，５ａに嵌挿されており、投光素子６及び受光素子７は挿入部３を挟んで対向する。投光素子６及び受光素子７は、それぞれカバー２の中空部分２ａに収容された回路基板８に接続されている。

回路基板８には、投光回路８ａと受光回路８ｂと信号出力手段としての作動信号出力回路８ｃとが設けられている。投光回路８ａには、投光素子６が接続されている。投光回路８ａは図示しない外部電源に接続されており、投光素子６に電源を供給し投光させる。投光素子６から投光された光は受光素子７に受光され、投光素子６と受光素子７との間に光軸Ｌが形成される。

受光回路８ｂには、受光素子７が接続されている。受光回路８ｂは受光素子７の受光量に応じたレベルの受光信号を出力する。詳述すると、受光素子７の受光量が所定の閾値以上の場合、受光回路８ｂからハイレベルの受光信号が出力される。一方、投光素子６の光が投光素子６及び受光素子７の間に配された物体によって遮光され受光素子７の受光量が所定の閾値に満たなかった場合、受光回路８ｂからロウレベルの受光信号が出力される。従って、投光素子６、受光素子７、投光回路８ａ及び受光回路８ｂによって検出手段が構成され、挿入部３（投光素子６と受光素子７との間）に挿入された物体（操作者の指Ｆ）が非接触で検出される検出領域Ａが形成される（図２参照）。

作動信号出力回路８ｃは加工装置Ｍに接続されている。作動信号出力回路８ｃは、受光素子７から出力される受光信号に基づいて加工装置Ｍに作動信号を出力する。詳述すると、ハイレベルの受光信号が出力されている間、作動信号出力回路８ｃは、加工装置Ｍを停止させるための停止信号を出力する。また、ロウレベルの受光信号が出力されている間、作動信号出力回路８ｃは、加工装置Ｍを動作させるための起動（動作）信号を出力する。

加工装置Ｍによって加工を行う際、操作者は、操作者の手（指Ｆ）を操作スイッチ１の挿入部３に挿入し、載置面３ａの検出領域Ａに載置する。検出領域Ａに操作者の指Ｆが載置されると、投光素子６からの光が遮られ、受光素子７の受光量が低下し、受光回路８ｂからロウレベルの受光信号が出力される。よって、作動信号出力回路８ｃから起動信号が出力され、加工装置Ｍが加工を開始する。また、加工装置Ｍによる加工を停止する際、操作者は、操作者の指Ｆを操作スイッチ１の挿入部３から抜出し、載置面３ａ（検出領域Ａ）から離す。すると、投光素子６からの光が受光素子７に受光され、受光素子７の受光量が増加し、受光回路８ｂからハイレベルの受光信号が出力される。よって、作動信号出力回路８ｃから停止信号が出力され、加工装置Ｍが停止する。

また、本実施の形態に係る操作スイッチ１には、投光素子６及び受光素子７に対応する位置に、検出領域Ａに操作者の指Ｆを挿入する際の目印となる識別マークとしての凸部９が設けられており、検出領域Ａに操作者の指Ｆが挿入されたか否かを操作者が識別できるようになっている。

詳述すると、図４に示すように、挿入部３の載置面３ａには、凸部９が一体に設けられている。凸部９は、操作者の指Ｆの挿入方向において投光素子６及び受光素子７の間に形成される検出領域Ａよりも奥（図４中、右側）に設けられており、操作者の指Ｆが凸部９に接触する位置まで挿入されると検出領域Ａに操作者の指Ｆが確実に配されるようになっている（図２及び図３参照）。また、凸部９は、対向する各ガイド部４，５間にガイド部４，５と直交方向に直線状に連続して設けられている。操作者は、操作者の指Ｆが凸部９に接触したか否かによって検出領域Ａに操作者の指Ｆが挿入されたか否かを識別することができる。例えば、操作者の指Ｆが検出領域Ａよりも手前側（図４中左側）に載置された場合、操作者の指Ｆは凸部９に接触しない。そのため、操作者は、操作者の指Ｆが検出領域Ａに挿入されていないと知覚する。そして、例えば、凸部９に接触するように操作者が操作者の指Ｆを載置面３ａに沿って奥側（図４中右側）へ移動させることで、操作者は操作者の指Ｆを検出領域Ａに確実に配置することができる。

上記したように、本実施の形態によれば、以下の効果を有する。
（１）投光素子６及び受光素子７に対応する位置に検出領域Ａに操作者の指Ｆを挿入する際の目印となる凸部９を設けることにより、操作者は検出領域Ａに操作者の指Ｆが挿入されたか否かを識別することができる。よって、操作者に操作スイッチ１を操作したという操作感を与えることが可能となり、操作スイッチ１を的確に操作したか否かを操作者が判別し易くすることができる。また、操作者が操作スイッチ１を的確に操作したか否かを判別し易くなるため、加工装置Ｍの操作（起動・停止）をより確実に行うことができる。

（２）凸部９に操作者の指Ｆが接触することにより、操作者は操作者の指Ｆが検出領域Ａに挿入されたか否かを触覚にて識別することができる。よって、操作者は例えば凸部９を目で確認しなくても識別することが可能となり、操作者の負担が軽減される。

（３）凸部９を対向する各ガイド部４，５間にガイド部４，５と直交方向に連続して設けることにより、操作者は操作者の指Ｆがガイド部４，５間の何れに配置されても検出領域Ａに操作者の指Ｆが挿入されたか否かを識別することができる。

（４）操作者の指Ｆの挿入方向において検出領域Ａよりも奥に凸部９が設けられているため、操作者が操作者の指Ｆを凸部９の位置まで挿入すると操作者の指Ｆは検出領域Ａに配されることとなる。よって、検出領域Ａに操作者の指Ｆをより確実に配置させることができる。

（５）挿入部３の載置面３ａに凸部９を一体に設けることにより、部品点数を増加することなく、検出領域Ａに操作者の指Ｆが挿入されたか否かを識別可能とすることができる。

（６）識別マークとしての凸部９は載置面３ａに設けられているため、凸部９は操作者の指Ｆの腹に接触する（図４参照）。よって、操作者は、操作者の指Ｆを挿入部３に挿入する際に凸部９に突き当てることなく、検出領域Ａに操作者の指Ｆが挿入されたか否かを識別することができる。

尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、識別マークとして凸部９が設けられているが、このような態様に限定されない。例えば、図５に示すように、投光素子６及び受光素子７に対応する位置に設けられた貫通孔１０に可視光を投光する投光手段としての発光素子１１を嵌挿し、識別マークを発光素子１１からの可視光によるものとしてもよい。このような構成によれば、発光素子１１の光が投光素子６及び受光素子７の間（検出領域Ａ）に配された操作者の指Ｆによって遮光されることにより、操作者は操作者の指Ｆが検出領域Ａに挿入されたか否かを視覚にて識別することができる。よって、操作者が例えば手袋などを装着しており、上記実施の形態のように触覚にて識別し難いような状況でも、挿入動作が的確に行われたか否かを操作者に判別させることができる。

・上記実施の形態では、識別マークとして立体的な凸部９が設けられているが、このような態様に限定されず、投光素子６及び受光素子７に対応する位置に平面的な図形や直線が描かれていてもよく、また、色分けされていてもよい。

・上記実施の形態では、凸部９はカバー２（挿入部３の載置面３ａ）に一体に設けられているが、別体として設けられていてもよい。
・上記実施の形態では、投光素子６及び受光素子７に対応する位置に識別マークとして凸部９が設けられているがこのような態様に限定されず、凹部としてもよい。また、凸部９は直線状に形成されているがこのような態様に限定されず、分割されていてもよい。また、上記実施の形態では、直線状の凸部９を複数列設けてもよい。

・上記実施の形態では、凸部９は、操作者の指Ｆの挿入方向において投光素子６及び受光素子７の間に形成される検出領域Ａよりも奥に設けられているが、凸部９は操作者の指Ｆが検出領域Ａに配された状態で操作者の指Ｆに接触する範囲内に設けられていればよい。また、上記実施の形態では、凸部９は、載置面３ａ上に設けられているが、このような態様に限定されず、載置面３ａの両側に凸設されたガイド部４，５の内側壁に設けてもよい。

・上記実施の形態では、検出手段として投光素子６と受光素子７とが用いられ光によって物体を検出する構成とされているが、非接触で検出する構成であればよく、例えば、載置面３ａ上の静電容量等の変化に基づいて操作者の指Ｆを検出する構成としてもよいし、超音波により検出する構成としてもよい。

本実施の形態に係る操作スイッチの概略構成図。図１中矢印Ｂ方向から見た図。操作スイッチの電気的構成を説明するためのブロック図。本実施の形態に係る操作スイッチの効果を説明するための説明図。別例の操作スイッチの概略構成図。

符号の説明

１…操作スイッチ、３…挿入部、４，５…ガイド部、６…検出手段としての投光素子、７…検出手段としての受光素子、８ａ…検出手段としての投光回路、８ｂ…検出手段としての受光回路、８ｃ…信号出力手段としての作動信号出力回路、９…識別マークとしての凸部、１１…識別マーク及び投光手段としての発光素子、Ａ…検出領域、Ｆ…操作者の手（指）。

Claims

挿入部と、前記挿入部に操作者により挿入された操作者の手を非接触で検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づく信号を出力する信号出力手段とを備えた操作スイッチであって、
前記検出手段は投光素子と受光素子とを備え、前記投光素子から投光された光が前記受光素子に受光されるように前記投光素子と受光素子との間に光軸を形成し、前記検出手段と対応する位置であって前記光軸と平行に延びるように設けられ、前記検出手段により前記操作者の手が検出される検出領域に前記操作者の手を挿入する際の目印となる識別マークを備えたことを特徴とする操作スイッチ。
請求項１に記載の操作スイッチにおいて、
前記識別マークは、凹部又は凸部から構成されたことを特徴とする操作スイッチ。
請求項１又は２に記載の操作スイッチにおいて、
可視光を投光する投光手段を備え、
前記識別マークは、前記投光手段からの可視光によるものであることを特徴とする操作スイッチ。
請求項１〜３の何れか１項に記載の操作スイッチにおいて、
前記挿入部は、前記操作者の手の挿入方向に沿った移動を案内するべく挿入方向両側に対をなすガイド部を備え、
前記識別マークは、対向する前記各ガイド部間に前記ガイド部と直交方向に連続して設けられることを特徴とする操作スイッチ。
請求項４に記載の操作スイッチにおいて、
前記識別マークは、前記操作者の手の挿入方向において前記検出領域よりも奥に設けられていることを特徴とする操作スイッチ。