JP6321592B2 - 誘導形近接センサを用いた二重化タッチスイッチ - Google Patents

誘導形近接センサを用いた二重化タッチスイッチ Download PDF

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Description

本発明はタッチスイッチに関し、特にストロークを必要としないタッチスイッチにおいて二重化を実現した二重化タッチスイッチに関する。
工作機械などの操作盤に用いられるスイッチの中には、運転の開始や停止、緊急時における駆動部分の緊急停止を機械に対して指令するために用いられるものがあり、そのようなスイッチについてはスイッチそのものの信頼性や安全性が重要視され、信頼性や安全性の向上を目的としてスイッチを二重化（二系統用意）することがある。図５は、二重化スイッチの一例を示す概略構成図である。図５に示す二重化スイッチ１は、操作ボタン２を図中矢印方向に押し下げることで接点２１または接点２２のそれぞれに圧力が掛かり、接点２１、接点２２のそれぞれが閉状態となる構造となっている。そのため、接点２１、接点２２の何れかの系統に故障が発生しても、他方の系統に問題が無ければ二重化スイッチ１の使用に問題は生じない。
信頼性や安全性を考慮した二重化スイッチに係る従来技術として、例えば特許文献１の各層に複数系統の接点をもったメンブレンスイッチなどが開示されている。このような従来技術における二重化スイッチは一定のストロークが必要なスイッチであった。
実用新案登録第３１７９４７１号
上記したように、従来技術における二重化スイッチは一定のストロークが必要であるため、タッチスイッチを使用することができない。そのため、二重化スイッチを使用したキーボードや操作盤は操作性やデザインに制限が生じるという課題があった。
そこで本発明の目的は、タッチスイッチにおいて二重化を実現した二重化タッチスイッチを提供することである。
本願の請求項１に係る発明は、タッチ入力部と、該タッチ入力部の裏面および連結部を介した位置にそれぞれ設けられた金属と、該２つの金属と対向するように設けられ、前記金属との距離に応じて出力が変化するＬＣ発振回路を含む２つの誘導形近接センサが設けられている、ことを特徴とするタッチスイッチである。
本発明では、誘導形近接センサを用いて、タッチスイッチを使用した二重化スイッチのキーボードが実現できるため、キーボードの操作性やデザインの幅が広がる。
誘導形近接センサの一例を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態における二重化タッチスイッチの概略構成図である。 本発明の第２実施形態における二重化タッチスイッチの概略構成図である。 本発明の第３実施形態における二重化タッチスイッチの概略構成図である。 二重化スイッチの一例を示す概略構成図である。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
本発明では、誘導形近接センサを用いたタッチスイッチを使用した二重化スイッチを提供する。図１は、誘導形近接センサの一例を示す概略構成図である。図１に示す誘導形近接センサ１０は、コイル１２とコンデンサ１３とから構成されるＬＣ発振回路と、該ＬＣ発振回路による発信状態を検知するセンサＩＣ１１とから構成されており、誘導形近接センサ１０のＬＣ発振回路に対して検出対象である金属３０を非接触に近接させた状態で、該金属３０が図中白抜き矢印方向へ変位した場合に発生するＬＣ発振回路の発振の減衰または停止をセンサＩＣ１１にて検知することができる。
誘導形近接センサ１０は、金属３０とＬＣ発振回路との距離が５μｍ程度変化した場合であっても検知が可能であり、これを作業者が操作する操作面のたわみや微小な位置変化の検知に応用することでタッチスイッチとして用いることができる。本発明では、誘導形近接センサ１０を用いることで二重化タッチスイッチを実現する。
図２は、本発明の第１実施形態における二重化タッチスイッチの概略構成図である。本実施形態の二重化タッチスイッチ３は、操作盤筐体４の一部に金属３０を接合することで構成されるタッチ入力部５と、該タッチ入力部５の筐体内部側近傍に位置する少なくとも２以上の誘導形近接センサ１０ａ，１０ｂ，…とを備えている。
タッチ入力部５は、操作盤筐体４のカバーに金属３０を嵌合、埋設または貼付して接合することで構成されている。タッチ入力部５を構成する操作盤筐体４のカバーは樹脂などの弾性のある素材を用いており、金属３０が接合された状態で図中太矢印方向に指先が接触する程度の圧力が加わることで、図中白抜矢印の方向へ僅かながらに弾性変形するようになっている。この弾性変形により、金属３０と各誘導形近接センサ１０ａ，１０ｂ，…が備えるＬＣ発振回路との距離が変化し、該変化によるＬＣ発振回路の発振の減衰または停止をセンサＩＣ１１ａ，１１ｂ，…にて検知することでタッチ入力部５に対する指先などの接触を検知する。
誘導形近接センサ１０ａ，１０ｂ，…は、１つの二重化タッチスイッチ３に対して少なくとも２つ以上設けられており、それぞれの誘導形近接センサ１０ａ，１０ｂ，…が備えるセンサＩＣ１１ａ，１１ｂ，…は異なる系統に接続されている。また、それぞれの誘導形近接センサ１０ａ，１０ｂ，…のコイル１２ａ，１２ｂ，…、コンデンサ１３ａ，１３ｂ，…により構成される各ＬＣ発振回路はタッチ入力部５の筐体内部側近傍に金属３０に対して非接触に配置されている。そのため、一方の系統に故障などが生じた場合であっても、故障が生じていない他方の系統でタッチ入力部５に対する作業者の接触操作を検知することが可能となる。また、作業者によるタッチ入力部５に対する接触位置が多少偏っていた場合であってもいずれかの誘導形近接センサ１０ａ，１０ｂ，…により作業者の接触操作が検知されるため、安定した操作検知が可能となる。
図３は、本発明の第２実施形態における二重化タッチスイッチの概略構成図である。本実施形態の二重化タッチスイッチ３は、金属３０ａを備えたタッチ入力部５の筐体内部側近傍に誘導形近接センサ１０ａを配置すると共に、該誘導形近接センサ１０ａよりも更に筐体内部側に補助検知部７を配置した上で該補助検知部７とタッチ入力部５とを連結部６により連結し、更に補助検知部７の筐体内部側近傍に誘導形近接センサ１０ｂを配置している。補助検知部７は、タッチ入力部５と同様に金属３０ｂを備えている。また、連結部６は外部からの圧力に対して一定以上の剛性を備えた素材が用いられており、タッチ入力部５に図中白抜矢印方向の変位が発生すると、該変位が連結部６を介して補助検知部７へと伝達するようになっている。
誘導形近接センサ１０ａが備えるＬＣ発振回路は、タッチ入力部５の筐体内部側近傍に非接触に配置されており、金属３０ａとの距離の変化により該ＬＣ発振回路の発振の減衰または停止がセンサＩＣ１１ａにて検知できるようになっている。
また、誘導形近接センサ１０ｂが備えるＬＣ発振回路は、補助検知部７の筐体内部側近傍に非接触に配置されており、金属３０ｂとの距離の変化により該ＬＣ発振回路の発振の減衰または停止がセンサＩＣ１１ｂにて検知できるようになっている。
そして、誘導形近接センサ１０ａ，１０ｂが備えるセンサＩＣ１１ａ，１１ｂは異なる系統に接続されている。
このような構成を備えた二重化タッチスイッチ３において、図中太矢印方向に指先が接触する程度の圧力が加わると、タッチ入力部５が図中白抜矢印の方向へ僅かながらに弾性変形すると共に、該弾性変形によるタッチ入力部５の変位が連結部６を介して補助検知部７へと伝達し、補助検知部７が図中斜線塗り矢印の方向へと僅かながらに変位し、金属３０ａと誘導形近接センサ１０ａが備えるＬＣ発振回路との距離、及び金属３０ｂと誘導形近接センサ１０ｂが備えるＬＣ発振回路との距離がそれぞれ変化し、該変化による各ＬＣ発振回路の発振の減衰または停止をセンサＩＣ１１ａ，１１ｂにて検知することでタッチ入力部５に対する指先などの接触を検知することができる。
そのため、一方の系統に故障などが生じた場合であっても、故障が生じていない他方の系統でタッチ入力部５に対する作業者の接触操作を検知することが可能となる。また、第１実施形態と比較すると誘導形近接センサ１０ａ，１０ｂを並列に並べて配置する必要が無いため、タッチ入力部５の面積を小さくすることができる。
図４は、本発明の第３実施形態における二重化タッチスイッチの概略構成図である。本実施形態の二重化タッチスイッチ３は、タッチ入力部５の筐体内部側に補助検知部７を配置した上で該補助検知部７とタッチ入力部５とを連結部６により連結し、更に補助検知部７の筐体外部側近傍および筐体内部近傍にそれぞれ誘導形近接センサ１０ａ，１０ｂを配置している。補助検知部７は金属３０を備えている。また、連結部６は外部からの圧力に対して一定以上の剛性を備えた素材が用いられており、タッチ入力部５に図中白抜矢印方向の変位が発生すると、該変位が連結部６を介して補助検知部７へと伝達するようになっている。
誘導形近接センサ１０ａが備えるＬＣ発振回路は、補助検知部７の筐体外部側近傍に非接触に配置されており、金属３０との距離の変化により該ＬＣ発振回路の発振の減衰または停止がセンサＩＣ１１ａにて検知できるようになっている。
また、誘導形近接センサ１０ｂが備えるＬＣ発振回路は、補助検知部７の筐体内部側近傍に非接触に配置されており、金属３０との距離の変化により該ＬＣ発振回路の発振の減衰または停止がセンサＩＣ１１ｂにて検知できるようになっている。
そして、誘導形近接センサ１０ａ，１０ｂが備えるセンサＩＣ１１ａ，１１ｂは異なる系統に接続されている。
このような構成を備えた二重化タッチスイッチ３において、図中太矢印方向に指先が接触する程度の圧力が加わると、タッチ入力部５が図中白抜矢印の方向へ僅かながらに弾性変形すると共に、該弾性変形によるタッチ入力部５の変位が連結部６を介して補助検知部７へと伝達し、補助検知部７が図中斜線塗り矢印の方向へと僅かながらに変位し、金属３０と誘導形近接センサ１０ａが備えるＬＣ発振回路および誘導形近接センサ１０ｂが備えるＬＣ発振回路との距離がそれぞれ変化し、該変化による各ＬＣ発振回路の発振の減衰または停止をセンサＩＣ１１ａ，１１ｂにて検知することでタッチ入力部５に対する指先などの接触を検知することができる。
そのため、一方の系統に故障などが生じた場合であっても、故障が生じていない他方の系統でタッチ入力部５に対する作業者の接触操作を検知することが可能となる。また、第１実施形態と比較すると誘導形近接センサ１０ａ，１０ｂを並列に並べて配置する必要が無いため、タッチ入力部５の面積を小さくすることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。
１ 二重化スイッチ
２ 操作ボタン
３ 二重化タッチスイッチ
４ 操作盤筐体
５ タッチ入力部
６ 連結部
７ 補助検知部
１０，１０ａ，１０ｂ 誘導形近接センサ
１１，１１ａ，１１ｂ センサＩＣ
１２，１２ａ，１２ｂ コイル
１３，１３ａ，１３ｂ コンデンサ
２１，２２ 接点
３０，３０ａ，３０ｂ 金属

Claims (1)

  1. タッチ入力部と、該タッチ入力部の裏面および連結部を介した位置にそれぞれ設けられた金属と、該２つの金属と対向するように設けられ、前記金属との距離に応じて出力が変化するＬＣ発振回路を含む２つの誘導形近接センサが設けられている、
    ことを特徴とするタッチスイッチ。
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