JP4961959B2

JP4961959B2 - スイッチの製造方法

Info

Publication number: JP4961959B2
Application number: JP2006306338A
Authority: JP
Inventors: 邦治松岡; 正宏山口; 桂一郎為永; 一之渡辺
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-11-13
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2026-11-13
Also published as: US7578050B2; US20080110736A1; JP2008123835A; CN101183614A; CN101183614B

Description

本発明は、主に自動車内の、各種電子機器の制御等に用いられるスイッチの製造方法に関するものである。

近年、自動車において、ステアリングホイール近傍に所謂ステアリングスイッチを装着し、ハンドルを握ったまま指でこのスイッチを操作して、オーディオ機器やエアコン等の電子機器を制御することが広く行われており、誤操作がなく操作し易いものが求められている。

このような従来のスイッチ及びその製造方法について、図９〜図１１を用いて説明する。

図９は従来のスイッチの分解斜視図であり、同図において、１及び２、３は略箱状で絶縁樹脂製の操作体、４は同じく絶縁樹脂製のケースで、ケース４上面には複数の通孔部４Ａが形成されると共に、上方と中央の通孔部４Ａ内には操作体１と２が中央部を支点として揺動可能に、下方の通孔部４Ａ内には操作体３が上下動可能に各々装着されている。

そして、これらの操作体１や２、３は、白色や乳白色等の明色の透光部と、この表面を覆う黒色等の暗色の不透光部から形成されると共に、各々の上面には、不透光部や文字や記号、図形等の所定形状に除去され、透光部が露出した、「＋」や「−」「∧」「∨」「ＭＯＤＥ」等の表示部１Ａや２Ａ、３Ａが形成されている。

また、５は上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板で、この配線基板５上面の各々の操作体下方には、操作軸６Ａが上方へ突出した複数のプッシュスイッチ６が実装されて、スイッチ接点が形成されると共に、発光ダイオード等の複数の発光素子７が実装されて、スイッチ８が構成されている。

なお、以上のような操作体１や２、３を製作するには、図１０（ａ）の斜視図に示すように、先ず、透光部を成形した後、表面を塗装等によって不透光部で覆った操作体１を、操作体１の内周よりやや小さな外形の保持部９Ａに挿入して、図１０（ｂ）に示すように、複数の操作体１を保持具９上面に載置する。

そして、この後、上方のレーザ装置（図示せず）から、複数の操作体１に順次レーザを照射して、図１０（ｃ）に示すように、操作体１上面に不透光部が文字や記号、図形等の所定形状に除去され、透光部が露出した、「＋」や「−」の表示部１Ａを形成する。

また、同様にして、上面に「∧」や「∨」の表示部２Ａが形成された操作体２や、「ＭＯＤＥ」の表示部３Ａが形成された操作体３が製作され、これらが保持具９から外され、袋等に所定個数梱包されて保管・搬送される。

そして、これら表示の異なる操作体１や２、３を、ケース４の上方や中央、下方の通孔部４Ａ内に各々順番に装着し、複数のプッシュスイッチ６や発光素子７が実装された配線基板５を組立てて、スイッチ８が完成する。

また、このように構成されたスイッチ８が、図１１の平面図に示すように、ステアリングホイール１１と中央のエアーバッグ等を内蔵したパッド１２の間の、左右のスポーク１３のステアリングホイール１１近傍に取付けられると共に、複数のプッシュスイッチ６や発光素子７が、配線基板５の配線パターンやコネクタ、リード線（図示せず）等を介して車両の電子回路に接続されて、自動車に搭載される。

以上の構成において、ステアリングホイール１１を握りながら指を伸ばし、例えば、上方の操作体１の「＋」が表示された右側を押圧操作すると、操作体１が中央部を支点として揺動し、操作体１下面が操作軸６Ａを押圧して、この下方のプッシュスイッチ６の電気的接離が行われる。

そして、このプッシュスイッチ６の電気的接離に応じて、車両の電子回路が搭載した機器の制御を行い、例えば、オーディオ機器の音量が大きくなる。

また、操作体１の「−」が表示された左側を揺動操作すると、操作体１が上記とは逆方向へ揺動し、この下面のプッシュスイッチ６の電気的接離が行われ、例えば、オーディオ機器の音量が小さくなる。

さらに、中央の「∧」や「∨」が表示された操作体２を揺動操作すると、例えば、エアコンの温度の調整が行われ、下方の「ＭＯＤＥ」が表示された操作体３を押圧操作すると、機器のモード切換えが行われる。

つまり、ステアリングホイール１１近傍にスイッチ８を取付け、ステアリングホイール１１から手を離すことなく、例えば親指のみを伸ばし、操作体１や２、３等を操作して車両内の機器を制御することによって、特に運転中の機器の操作が容易に行えるように構成されている。

また、夜間等の周囲が暗い場合には、所定のスイッチ（図示せず）を操作すると、発光素子７が発光し、この光が操作体１や２、３の表示部１Ａや２Ａ、３Ａを照光することによって、周囲が暗い場合でも、各々の操作体の位置や表示が判り易くなるようになっているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００５−３１７２３６号公報

しかしながら、上記従来のスイッチにおいては、操作体１や２、３上面にレーザを照射して、表示部１Ａや２Ａ、３Ａを形成する際、操作体１や２、３の寸法のばらつきや、挿入する保持部９Ａとのがたつき等によって、表示部１Ａや２Ａ、３Ａの位置ずれが生じる場合がある。

また、表示の異なる操作体１や２、３をケース４に装着する際、各々の表示を目視で確認しながら、配列の順番に間違いがないように、上方や中央、下方の通孔部４Ａ内に組立てる必要があるため、製作に時間を要し、スイッチが高価なものになるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、表示部の位置ずれが少なく、製作の容易なスイッチの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、透光部の表面を覆う不透光部が所定形状に除去され、透光部が露出した表示部が形成された操作体と、この操作体を通孔部内に操作可能に装着したケースと、このケース内に形成され、上記操作体の操作によって電気的接離を行うスイッチ接点からなるスイッチの製造方法であって、上記表示部が形成されていない上記操作体を上記ケースに装着した後、組立てたスイッチユニットを下治具に載置し、この上方の上治具のカメラによって制御回路が上記操作体の外形形状を認識し、上記制御回路が認識された外形寸法とあらかじめ記憶していた上記操作体の基準寸法を比較し、各々の基準位置を基準にして、上記上治具のレーザ装置によって上記操作体に上記表示部を形成してスイッチを製作するものであり、スイッチユニットを組立てた状態で操作体に表示部を形成しているため、表示部の位置ずれが少なくなると共に、組立ての際の目視による表示の確認等が不要となり、容易にスイッチを製作することができるという作用を有し、さらに加えて、組立てたスイッチユニットを下治具に載置し、この上方の上治具のカメラによって制御回路が操作体の外形形状を認識し、制御回路が認識された外形寸法とあらかじめ記憶していた操作体の基準寸法を比較し、各々の基準位置を基準にして、上治具のレーザ装置によって上記操作体に上記表示部を形成することによって、表示部の位置ずれが少ないスイッチを、容易に製作することができるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、制御回路が駆動装置によって、下治具または上治具の少なくとも一方を、前後左右または上下方向に移動、または傾倒しながら、カメラによって外形形状を認識し、また、レーザ装置によって表示部を形成するものであり、複数の操作体が様々に配列された場合でも、表示部の位置ずれが少ないスイッチを製作することができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、表示部の位置ずれが少なく、製作の容易なスイッチの製造方法を実現することができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図８を用いて説明する。

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるスイッチの断面図、図２は同斜視図であり、同図において、２１及び２２、２３は略箱状でＡＢＳやアクリル、ポリカーボネート等の絶縁樹脂製の操作体、４は同じくＡＢＳやポリアセタール等の絶縁樹脂製のケースで、ケース４上面には複数の通孔部４Ａが形成されると共に、上方と中央の通孔部４Ａ内には操作体２１と２２が中央部を支点として揺動可能に、下方の通孔部４Ａ内には操作体２３が上下動可能に各々装着されている。

そして、これらの操作体２１や２２、２３は、白色や乳白色等の明色の透光部２１Ｂや、この表面を覆う黒色等の暗色の不透光部２１Ｃ等から形成されると共に、各々の上面には、不透光部２１Ｃが文字や記号、図形等の所定形状に除去され、透光部２１Ｂが露出した、「＋」や「−」「∧」「∨」「ＭＯＤＥ」等の表示部２１Ａや２２Ａ、２３Ａが形成されている。

また、５は紙フェノールやガラス入りエポキシ等の配線基板で、上下面には銅箔等の複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、この配線基板５上面の各々の操作体下方には、操作軸６Ａが上方へ突出した複数のプッシュスイッチ６が実装されて、スイッチ接点が形成されている。

さらに、これらのプッシュスイッチ６の操作軸６Ａ上端には、操作体２１や２２の下面に突出した押圧部２１Ｄや２２Ｄが当接すると共に、各々の操作体下方の配線基板５上面には、発光ダイオード等の複数の発光素子７が実装されて、スイッチ２５が構成されている。

次に、このように構成されたスイッチ２５の製造方法について説明する。

先ず、図３の分解斜視図に示すように、表示部が形成されていない操作体２１や２２、２３を、ケース４の上方や中央、下方の通孔部４Ａ内に各々装着すると共に、複数のプッシュスイッチ６や発光素子７が実装された配線基板５をケース４下面に装着して、図４の斜視図に示す、操作体２１及び２２、２３がケース４上面から突出したスイッチユニット２５Ａを組立てる。

つまり、このスイッチユニット２５Ａの状態では、操作体２１や２２、２３には表示部が形成されておらず、ケース４に装着する際に、配列の順番を間違えることはないため、例えば、揺動操作用の操作体２１と２２は、上方と中央の通孔部４Ａに逆に組立ててもよいため、各操作体を目視で確認する必要がなく、容易に組立てが行えるようになっている。

そして、このスイッチユニット２５Ａ、及びこれと一対のスイッチユニット２６Ａを、図５のブロック構成図に示すような、スイッチ製造装置の下治具３０上面に載置する。

なお、同図において、３１は下治具３０上方に配置された上治具で、カメラ３２とレーザ装置３３が設けられると共に、この上治具３１には、上治具３１を前後左右及び上下方向に移動させるモータ等の駆動装置３４が接続されている。

また、下治具３０はチャック３５に挟持され、このチャック３５に、下治具３０を前後左右及び上下方向に移動、あるいは傾倒するモータ等の駆動装置３６が接続されると共に、カメラ３２やレーザ装置３３、駆動装置３４や３６が、マイコン等の電子部品から形成された制御回路３７に接続されている。

以上の状態から、図６（ａ）の部分構成図に示すように、先ず、制御回路３７が駆動装置３４を駆動して、上治具３１を前後左右方向に移動して、カメラ３２がスイッチユニット２５Ａの操作体２１の前後左右方向の寸法を測定し、この操作体２１の外形形状のデータが制御回路３７に出力されると共に、このデータから制御回路３７が演算を行い、例えば、操作体２１の中心等の基準位置を算出して、これを記憶する。

次に、図６（ｂ）に示すように、上治具３１を左方向に移動し、カメラ３２を操作体２２の上方にした後、前後左右に移動して、操作体２２の外形寸法を測定すると共に、このデータから制御回路３７が、操作体２２の基準位置を算出してこれを記憶する。

さらに、図６（ｃ）に示すように、上治具３１を左方向に移動してカメラ３２を操作体２３の上方にし、操作体２３の外形寸法を測定するが、この時、操作体２３は操作体２１や２２に対し、やや傾いた状態で装着されているため、制御回路３７が駆動装置３６を駆動しチャック３５を回転して、下治具３０を傾倒させ、カメラ３２に対して操作体２３上面を水平にした状態で、外形寸法の測定や基準位置の算出・記憶が行われる。

そして、この後、図６（ｄ）に示すように、下治具３０を水平に戻すと共に、上治具３１を移動して、レーザ装置３３を操作体２１の上方に移動し、レーザ装置３３からレーザを照射しながら上治具３１を前後左右に移動して、操作体２１上面に、不透光部２１Ｃが除去され、透光部２１Ｂが露出した表示部２１Ａを形成する。

なお、この時、制御回路３７が先ほどカメラ３２で測定し認識した操作体２１の外形寸法と、あらかじめ記憶していた操作体２１の基準寸法を比較すると共に、演算した中心等の基準位置を基準にして、上治具３１を前後左右に移動し位置の補正を行いながら、レーザを照射して表示部２１Ａを形成するようになっている。

そして、この後、カメラ３２で操作体２２や２３の外形寸法を測定した場合と同様に、制御回路３７が駆動装置３４や３６を駆動して、上治具３１や下治具３０を移動・傾倒し、レーザ装置３３からレーザを照射して、操作体２２と２３上面に表示部２２Ａと２３Ａを形成する。

また、この時も、操作体２１上面に表示部２１Ａを形成した場合と同様に、制御回路３７がカメラ３２で測定し認識した操作体２２と２３の外形寸法と、あらかじめ記憶していた操作体２２と２３の基準寸法を比較し、各々の基準位置を基準にして、レーザ装置３３を前後左右に移動し位置の補正を行いながら、表示部２２Ａと２３Ａを形成するようになっている。

以上のように、表示部が形成されていない操作体が装着されたスイッチユニット２５Ａに、カメラ３２による各操作体の外形寸法の測定と、レーザ装置３３によるレーザ照射を順次行うことによって、図２に示したような、操作体２１や２２、２３上面に「＋」や「−」「∧」「∨」「ＭＯＤＥ」等の表示部２１Ａや２２Ａ、２３Ａが形成されたスイッチ２５が完成する。

つまり、表示部が形成されていない各操作体をケース４に装着し、スイッチユニット２５Ａを組立てた後、制御回路３７がカメラ３２で各操作体の外形寸法を測定すると共に、各操作体の中心等の基準位置を演算して、あらかじめ記憶していた各操作体の基準寸法と比較し、位置ずれの補正を行いながらレーザを照射して、各表示部を形成するように構成されている。

したがって、各操作体の寸法のばらつきや、ケース４の通孔部４Ａに対する各操作体の偏心やがたつき等が生じた場合でも、基準寸法に対し約０．１ｍｍ以下の、表示部の位置ずれが殆んどないスイッチを製作することが可能なようになっている。

なお、以上のようなレーザ装置３３としては、一般にＹＡＧレーザが用いられ、焦点距離１５０〜２５０ｍｍ、出力７〜８Ｗ前後でレーザを照射し、１回で各表示部の加工が行われるが、出力を５〜６Ｗと低めにし、２〜３回レーザ装置３３を移動して加工を行えば、下面の透光部２１Ｂを損焼することなく、不透光部２１Ｃのみを除去して表示部２１Ａ等を形成することができる。

さらに、図７の部分構成図に示すように、下治具３０と上治具３１の間に吹出ノズル３８と吸入ノズル３９を設け、レーザが照射されるスイッチユニット２５Ａや２６Ａ上面に、吹出ノズル３８から冷気を吹付けると共に、排気ノズル３９で吸気するようにすれば、レーザ照射面が冷却され、粉塵等も発生しづらくなるため、製作をより行い易くすることができる。

そして、このように製作された一対のスイッチ２５や２６が、図８の平面図に示すように、ステアリングホイール１１と中央のエアーバッグ等を内蔵したパッド１２の間の、左右のスポーク１３のステアリングホイール１１近傍に取付けられると共に、複数のプッシュスイッチ６や発光素子７が、配線基板５の配線パターンやコネクタ、リード線（図示せず）等を介して車両の電子回路に接続されて、自動車に搭載される。

以上の構成において、ステアリングホイール１１を握りながら指を伸ばし、例えば、上方の操作体２１の「＋」が表示された右側を押圧操作すると、操作体２１が中央部を支点として揺動し、操作体２１下面の押圧部２１Ｄが操作軸６Ａを押圧して、この下方のプッシュスイッチ６の電気的接離が行われる。

また、操作体２１の「−」が表示された左側を揺動操作すると、操作体２１が上記とは逆方向へ揺動し、この下面のプッシュスイッチ６の電気的接離が行われ、例えば、オーディオ機器の音量が小さくなる。

さらに、中央の「∧」や「∨」が表示された操作体２２を揺動操作すると、例えば、エアコンの温度の調整が行われ、下方の「ＭＯＤＥ」が表示された操作体２３を押圧操作すると、機器のモード切換えが行われる。

つまり、ステアリングホイール１１近傍にスイッチ２５や２６を取付け、ステアリングホイール１１から手を離すことなく、例えば親指のみを伸ばし、操作体２１や２２、２３等を操作して車両内の機器を制御することによって、特に運転中の機器の操作が容易に行えるように構成されている。

また、夜間等の周囲が暗い場合には、所定のスイッチ（図示せず）を操作すると、発光素子７が発光し、この光が例えば操作体２１Ｂを通って、操作体２１の表示部２１Ａ等が照光されることによって、周囲が暗い場合でも、各々の操作体の位置や表示が判り易くなるようになっている。

このように本実施の形態によれば、表示部が形成されていない操作体２１や２２、２３をケース４に組立てた後、制御回路３７がカメラ３２によって各操作体の形状を認識すると共に、上治具３１や下治具３０を移動させ、レーザ装置３３によって不透光部２１Ｃを除去し、透光部２１Ｂが露出した表示部２１Ａや２２Ａ、２３Ａを形成することによって、スイッチを組立てた状態で各操作体に表示部を形成しているため、表示部の位置ずれが少なくなると共に、組立ての際の目視による表示の確認等が不要となり、容易に製作の可能なスイッチの製造方法を得ることができるものである。

また、上治具３１や下治具３０を、前後左右または上下方向に移動、または傾倒することによって、スイッチ２５や２６のように様々な表示の複数の操作体が配列された場合でも、連続して複数の表示部を形成できるため、表示部の位置ずれが少ないスイッチを比較的短い時間で製作することができる。

なお、以上の説明では、スイッチ接点として、プッシュスイッチ６を用いた構成について説明したが、略ドーム状で導電金属製の可動接点を用いたものや、可撓性の上下フィルム間に可動接点と固定接点を対向させたもの等、様々なスイッチ接点を用いても、本発明の実施は可能である。

また、以上の説明では、上治具３１と下治具３０の両方を、移動または傾倒する構成として説明したが、やや製作に時間がかかるようにはなるが、いずれか一方のみを移動または傾倒する構成としてもよい。

本発明によるスイッチの製造方法は、表示部の位置ずれが少なく、容易に製作が可能なものを実現でき、主に自動車の各種電子機器の制御用のスイッチの製造方法として有用である。

本発明の一実施の形態によるスイッチの断面図同斜視図同スイッチユニットの分解斜視図同斜視図同スイッチ製造装置のブロック構成図同部分構成図同部分構成図同ステアリングホイールの平面図従来のスイッチの分解斜視図同斜視図同ステアリングホイールの平面図

符号の説明

４ケース
４Ａ通孔部
５配線基板
６プッシュスイッチ
６Ａ操作軸
７発光素子
１１ステアリングホイール
１２パッド
１３スポーク
２１、２２、２３操作体
２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ表示部
２１Ｂ透光部
２１Ｃ不透光部
２１Ｄ、２２Ｄ押圧部
２５、２６スイッチ
２５Ａ、２６Ａスイッチユニット
３０下治具
３１上治具
３２カメラ
３３レーザ装置
３４、３６駆動装置
３５チャック
３７制御回路
３８吹出ノズル
３９吸入ノズル

Claims

透光部の表面を覆う不透光部が所定形状に除去され、透光部が露出した表示部が形成された操作体と、この操作体を通孔部内に操作可能に装着したケースと、このケース内に形成され、上記操作体の操作によって電気的接離を行うスイッチ接点からなるスイッチの製造方法であって、上記表示部が形成されていない上記操作体を上記ケースに装着した後、組立てたスイッチユニットを下治具に載置し、この上方の上治具のカメラによって制御回路が上記操作体の外形形状を認識し、上記制御回路が認識された外形寸法とあらかじめ記憶していた上記操作体の基準寸法を比較し、各々の基準位置を基準にして、上記上治具のレーザ装置によって上記操作体に上記表示部を形成するスイッチの製造方法。
制御回路が駆動装置によって、下治具または上治具の少なくとも一方を、前後左右または上下方向に移動、または傾倒しながら、カメラによって外形形状を認識し、また、レーザ装置によって表示部を形成する請求項１記載のスイッチの製造方法。