JP6443912B2 - 円盤型フレキシブルスイッチ - Google Patents
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Description
前記最上層円形たわみ板の押し込み方向のたわみにより、前記最上層円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記中間層円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、前記中間層円形たわみ板の押し込み方向のたわみにより、前記中間層円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記最下層円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
前記最上層円形たわみ板と前記最下層円形たわみ板は、前記円形台座よりも大きい径を有し、前記最上層円形たわみ板と前記最下層円形たわみ板は、前記円形台座から両側にはみ出た領域において、互いに圧着され、その圧着部分と前記円形台座の外周領域との間にリング状の空間が形成されることを特徴とする。
圧縮に強く柔軟に曲げ可能な素材で形成され且つ中心部に設けられる貫通孔が押す圧力方向に階段状又はすり鉢状に狭くなる円形台座に階段数と同じ数の電気を接続遮断するためのたわみ板を取り付け、底部には直径が円形台座外縁部径より大きい面積のたわみ板を取り付け、階段上部には、階段底部に取り付けたたわみ板より大きい径のたわみ板を取り付け、階段上部外縁部全体を支点として、底部に取り付けたたわみ板の外縁部全体の端で上部たわみ板を折り曲げ、圧着して一体にすることでスイッチの全体形状がたわみ板を主にした円盤型の構造体ができる。これによって、球形および曲線部及び肌の感覚に敏感に作用するに箇所に取り付け使用しても、薄く柔軟になじむスイッチのたわみ形状で全体を構成した構造体により、正確に電気接続を任意に決めた圧力の高さの閾値で多段式にスイッチをON/OFFさせることができるフレキシブルスイッチができる。
円盤型フレキシブルスイッチの押し込む表面部は1層目たわみ板1と底部は4層目たわみ板4で構成されて、たわみ板圧着領域6で1層目たわみ板1と4層目たわみ板4を圧着して円盤型の構造空間と防水性を両立させている。
図2に示す円盤型フレキシブルスイッチは、4つの円形たわみ板1、2、3、4が円形台座5を介して積み重ねられた構成を有し、各たわみ板間に配置される3つの円形台座5は、中心部に円形貫通孔を有し、同心状に配置される。円形台座5の円形貫通孔の径は、押し込み方向に向かって小さくなるように設計され、図示されるように、円形台座5の貫通孔内面側の断面は階段状となる。貫通孔の内面がすり鉢状の斜面を形成するように構成されてもよい。
最上層(1層目)たわみ板1の中心部裏面には、電気接続部(導電領域)1aが設けられ、中間の2層目たわみ板2の中心部表面には、電気接点部(導電領域)2bが設けられ、最上層たわみ板1の押し込み方向のたわみにより、電気接続部1aと電気接点部2bが接触すると導通する。
中間の2層目たわみ板2の中心部裏面(電気接点部2bの裏側)には、電気接続部(導電領域)2aが設けられ、中間の3層目たわみ板3の中心部表面には、電気接点部(導電領域)3bが設けられ、2層目たわみ板2の押し込み方向のたわみにより、電気接続部2aと電気接点部3bが接触すると導通する。
中間の3層目たわみ板3の中心部裏面(電気接点部3bの裏側)には、電気接続部(導電領域)3aが設けられ、最下層(4層目)たわみ板4の中心部表面には、電気接点部(導電領域)4bが設けられ、3層目たわみ板3の押し込み方向のたわみにより、電気接続部3aと電気接点部4bが接触すると導通する。
最上層のたわみ板1と最下層のたわみ板4は、円形台座5よりも大きい径を有し、中間のたわみ板2、3は、円形台座5と同一又はそれより小さく、貫通孔を確保できる径を有する。最上層のたわみ板1と最下層のたわみ板4は、その円形台座5から両側にはみ出た領域において、互いに圧着され、圧着部分と円形台座5の外周領域との間にリング状の空間9が形成される。
このように、円形台座5はスイッチの押し込み方向に向かって円錐上に小さくなる角度で階段状に積層あるいは一体構造の台座を構成して台座表面上部に1層目、2層目、3層目のたわみ板1〜3を取り付け、底部に4層目のたわみ板4を取り付けてたわみ板圧着領域6で締め切り密着する。
上部円形たわみ板203と底部円形たわみ板208は、2つ円形台座206、209よりも大きい径を有し、その2つの円形台座206、209からはみ出た領域(たわみ板延長部207、215)において、互いに圧着され、圧着部分と2つの円形台座206、209の外周領域との間にリング状の空間210が形成される。
2つの円形台座206、209を不織布で形成した場合において、その不織布の空気層とリング状空間の間隙層の空気体積によってたわみ板の圧縮復元動作の抵抗を抑えスムーズに反転復元することで微弱な荷重変化に敏感にON/OFFの接続・遮断ができる。
第1の接触領域200は、電気接点部204と205bが接触する領域であって、第2の接触接続領域201は、電気接点部204と205aと接触する領域である。接触が鉛直下方に押し込まれる時、押し込み点が中心部の場合、第1の接触領域200において、電気接点部が導通するとともに、第2の接触領域201も導通する。押し込み点が中心からずれると第1の接触領域200において電気接点部が導通するが、第2の接触領域においては電気接点部は導通しない。これにより、電気接点部の接触する箇所によって押し込み地点を検出できる。
また、電気接点部205bの接点箇所を数箇所に区切った構成にすれば押し込み点を更に詳しく検出することが出来、ゴルフ練習などショットタイミングのズレのフィードバックに有効である。
図15(a)は、1段の円盤型フレキシブルスイッチの第1の構成例を示し、図15(b)はその第2の構成例を示す。図15(a)の第1の構成例は、中心部に円形貫通孔を有する1段の円形台座102を2枚の円形たわみ板103、107で挟んで構成し、2枚のたわみ板103、107は、円形台座103、107より大きな径を有し、その円形台座102からはみ出た周縁領域において、互いに圧着され、圧着部分と円形台座102の外周領域との間にリング状空間101が形成される。円形台座102は、円形台座102の上面に配置される円形たわみ板103の中心部裏面には電気接点部105が設けられ、円形台座102の底面に配置される円形たわみ板107の中心部表面には、電気接点部104が設けられる。円形たわみ板203に鉛直方向の荷重がかかると、円形たわみ板103の中心部へたわみにより、電気接点部104と105が接触し、導通する。このとき、リング状空間101を形成することで、不織布で構成される円形台座102の空気層とリング状空間101の間隙層の大きな空気体積によってたわみ板103のたわみ及び復元に伴う圧縮復元の抵抗を抑えスムーズに反転復元することで微弱な荷重変化に敏感にON/OFFの接続・遮断ができる。また、図15(b)は、電気接点部105に代わって、ドームスプリング100が設けられた変形例を示す。たわみ板203のたわみにより、ドームスプリング100が反転して、電気接点部104と接触して導通する。ドームスプリング100においても、反転復元に伴う圧縮復元の抵抗が抑えられ、スムーズな動作により敏感なON/OFF検知が実現される。
この場合、上下の円盤型フレキシブル多段スイッチの各円形台座の開口部面積と高さと流体層405の面積と厚みと硬度をセンシングの目的に応じて変えることでさまざまな4段階の圧力が検出できる。
更に、圧力が増大すると2層目のたわみ板404がたわむことにより同様に電気接続部403と電気接点部402が接続導通してONとなりA2が検出されるとともに、2層目のたわみ板404の圧力センサ450は押し込み圧の変化をK2からK3と出力する。また、圧力の低減により、A2がOFFとなりK3からK2と順次圧力センサにより検出される圧力値は減少する。
また、圧力センサ450を底部たわみ板410に取り付けると、圧力アナログ量の総量とON/OFFで仕切った各々の圧力センサ410のアナログ量の相関性、即ち、ON/OFFで出力した絶対値とたわんで出力したアナログ量の和において応用開発が大変に有効である
400:円形台座、401:変形防止板、402:電気接点部、403:電気接続部、404:1層目〜2層目たわみ板、405:リング状空間、406:流体層、408:リング状空間、410:底部たわみ板、430:1層目〜3層目圧力センササンドたわみ板、450:圧力センサ
Claims (4)
- 2段に重ねられた上側円形台座及び下側円形台座を挟んで上部円形たわみ板が底部円形たわみ板の上に同心に重ねられて配置され、前記2つの円形台座は、中心部に円形貫通孔を有して同心状に配置され、前記上側円形台座の円形貫通孔の径は、前記下側円形台座の円形貫通孔の径より大きく形成され、
前記上部円形たわみ板の押し込み方向への第一のたわみにより、前記上部円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記下側円形台座のリング状上面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
前記上部円形たわみ板の前記第一のたわみより大きい第二のたわみにより、前記上部円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記底部円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
前記上部円形たわみ板と前記底部円形たわみ板は、前記2つの円形台座よりも大きい径を有し、前記上部円形たわみ板と前記底部円形たわみ板は、前記2つの円形台座から両側にはみ出た領域において、互いに圧着され、その圧着部分と前記2つの円形台座の外周領域との間にリング状の空間が形成されることを特徴とする円盤型フレキシブルスイッチ。 - 最上層円形たわみ板、少なくとも一つの中間層円形たわみ板及び最下層円形たわみ板が円形台座を介して積み重ねられ、各たわみ板間に配置される複数の前記円形台座は、中心部に円形貫通孔を有して同心状に配置され、
前記最上層円形たわみ板の押し込み方向のたわみにより、前記最上層円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記中間層円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
前記中間層円形たわみ板の押し込み方向のたわみにより、前記中間層円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記最下層円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
前記最上層円形たわみ板と前記最下層円形たわみ板は、前記円形台座よりも大きい径を有し、前記最上層円形たわみ板と前記最下層円形たわみ板は、前記円形台座から両側にはみ出た領域において、互いに圧着され、その圧着部分と前記円形台座の外周領域との間にリング状の空間が形成され、
前記最上層円形たわみ板には、前記円形台座の円形貫通孔の中心と同心に、圧力センサが内蔵されることを特徴とする円盤型フレキシブルスイッチ。 - 最上層円形たわみ板、少なくとも一つの中間層円形たわみ板及び最下層円形たわみ板が円形台座を介して積み重ねられ、各たわみ板間に配置される複数の前記円形台座は、中心部に円形貫通孔を有して同心状に配置され、
前記最上層円形たわみ板の押し込み方向のたわみにより、前記最上層円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記中間層円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
前記中間層円形たわみ板の押し込み方向のたわみにより、前記中間層円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記最下層円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
前記最上層円形たわみ板と前記最下層円形たわみ板は、前記円形台座よりも大きい径を有し、前記最上層円形たわみ板と前記最下層円形たわみ板は、前記円形台座から両側にはみ出た領域において、互いに圧着され、その圧着部分と前記円形台座の外周領域との間にリング状の空間が形成され、
前記最上層円形たわみ板及び前記中間層円形たわみ板には、前記円形台座の円形貫通孔の中心と同心に、圧力センサが内蔵されることを特徴とする円盤型フレキシブルスイッチ。 - 中心部に円形貫通孔を有する円形台座を介して上部円形たわみ板が底部円形たわみ板の上に同心に重ねられて配置され、
前記上部円形たわみ板の押し込み方向のたわみにより、前記上部円形たわみ板の中心部裏面に設けられる導電領域と、それに対向する前記底部円形たわみ板の中心部表面に設けられる導電領域が接触すると導通し、
前記上部円形たわみ板と前記底部円形たわみ板は、前記円形台座よりも大きい径を有し、前記上部円形たわみ板と前記底部円形たわみ板は、前記円形台座から両側にはみ出た領域において、互いに接着され、その接着部分と前記円形台座の外周領域との間にリング状の空間が形成され、
前記上部円形たわみ板には、前記円形台座の円形貫通孔の中心と同心に、圧力センサが内蔵されることを特徴とする円盤型フレキシブルスイッチ。
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