JP6896494B2 - 光・音響信号伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に工業プロセスオートメーション又はビルディングオートメーションのための監視・制御システムで使用するようになっている光・音響信号伝送装置、例えばライトアップブザーに関する。

既知の態様で、付加的に音を発することができるインジケータライト又はライトアッププッシュボタンが存在する。それらのインジケータライト又はライトアッププッシュボタンは、例えば、ライトアップブザー又は音響インジケータライトと称される。それらのインジケータライト又はライトアッププッシュボタンは、光素子及び音響素子を支持する略円形のヘッドがその上に載置される本体を備え、また、それらは、例えば直径が２２ｍｍの規格化された開口を通じて筐体パネル上又はマンマシンダイアログステーション上に実装される場合がある。

照明部は、一般に、支持体上、例えばプリント回路基板上に実装される好ましくはＬＥＤ（発光ダイオード）から構成される１つ以上の光源を備える。光は、その後、インジケータライト／ボタンの外壁を通して外部に伝えられ、この壁は少なくとも部分的に半透明である。

音響部は、一般に、振動発生器、例えば圧電型発生器を備える。振動発生器は、音を引き起こす振動を発生させるためにＡＣ電圧の作用により変形され得る。この音を送信するために、振動発生器がインジケータライト／ボタンの外壁に固定される簡単な構造が存在し、それにより、振動が外壁に伝えられた後、近くにいるオペレータに音が容易に聞こえるようになる。

この構造の利点は、それが音をより良く伝えるという目的のための製品の外壁のいかなる穿孔をも回避し、したがって、特定の工業用途で求められる非常に高いレベルの異物侵入保護等級（ＩＰ）、例えばＩＰ６５或いは更にはＩＰ６９を伴う密閉された音響インジケータライト／ボタンの獲得を可能にするという点である。

しかしながら、この構造の欠点は、それがボタンの周辺で振動発生器の下側にＬＥＤの位置を制限し、それにより、ＬＥＤが光をインジケータライト／ボタンの上端へと直接に放射できず振動発生器の側方にしか放射できず、したがって、インジケータライト／ボタンを間接的に照らすという点である。その結果、インジケータライト／ボタンの明るさが著しく低下される。

文献ＣＮ２０２２８１１６７Ｕは光・音響ボタンについて更に記載し、この光・音響ボタンでは、ブザーがボタンの内側に固定され、ブザーは一端がボタンの前方で終端するキャビティによって延在され、それにより、ブザーの音が空気を通じて外側へ伝えられる。したがって、そのようなボタンはその前面に開口を備え、それにより、ボタンが密閉されず、ボタンの前面の一部を通じた光の伝送が妨げられる。

ＣＮ２０２２８１１６７Ｕ

そのため、本発明の１つの目的は、上記問題を克服すること、したがって、設計及び製造を依然として簡単且つ経済的なままにしつつ、良好な発光能力及び音響能力の両方を有する密閉ライトアップブザーを得ることである。

この目的は、カバーと、支持回路基板に実装される光源と、音波を放射するようになっている振動発生器とを備え、カバーが少なくとも部分的に半透明な外壁を形成する、信号伝送装置によって達成される。光源が振動発生器と外壁との間に位置され、また、カバーが支持回路基板を通り抜ける接続支柱を備え、接続支柱には、振動発生器の振動がカバーに直接に伝えられるように振動発生器が固定される。

１つの特徴によれば、光源が１つ以上の発光ダイオードを備える。１つの特徴によれば、振動発生器は、変形可能なパッドに実装される圧電変換器を備える。１つの特徴によれば、パッドは、形状が略円形であるとともに、パッドの慣性を増大させることができるようにする補強部をその外周に備える。振動発生器が接続支柱の端部に結合されてもよい。

１つの特徴によれば、接続支柱が信号伝送装置の中心軸の周囲に位置され、また、支持回路基板は、該基板を接続支柱が通過できるようにするための中心穴を備える。

１つの特徴によれば、振動発生器は、光源により放射される光を反射できる光反射体としても機能する。

１つの特徴によると、信号伝送装置は、振動発生器と外壁との間に位置される通信アンテナも備える。通信アンテナが支持回路基板に固定されてもよい。

１つの特徴によると、信号伝送装置は、カバーが固定される本体を備え、また、支持回路基板が本体の一端に配置される。

他の特徴及び利点は、添付図面と関連して与えられる以下の詳細な説明において明らかである。

本発明に係るインジケータライトの第１の実施形態の断面図を示す。 第２の実施形態の断面図を示す。 第３の実施形態の断面図を示す。 第４の実施形態の断面図を示す。

図１は、本発明に係る光・音響信号伝送装置の縦断面に沿う図を示す。信号伝送装置は、本体１９に実装されるヘッド１０を備える。本体１９は、装置のタイプにしたがって金属材料又はプラスチック材料から形成されてもよい。ヘッド１０は、光が信号伝送装置の外側に伝送されるように、装置の連続的で少なくとも部分的に半透明な外壁１１を形成するカバー１１を備える。既知の態様で、カバーの外壁は、一般に、円形断面を有するとともに、カバーを本体１９に固定できるように本体１９を少なくとも部分的に取り囲む側方延在部１３によって延在される。本体１９とカバー１１，１３との間のシールは、Ｏリング１８によって更に強化されてもよい。図示の例において、カバーの外壁は、全体の形状が凹状であるが、形状が凸状又は平面であってもよい。信号伝送装置の外部（制御回路及び電力供給回路）との接続部は、本体１９から形成されており、図に示されない。

信号伝送装置の照明部は、図示の例では２つのＬＥＤ２２から構成される光源を備える。これらの２つのＬＥＤ２２は、プリント回路基板型の支持回路基板２０上に実装される。好ましくは、これらの２つのＬＥＤ２２は、支持回路基板２０に半田付けされるＳＭＤ（表面実装デバイス）型の構成要素である。勿論、支持回路基板２０は、他の電子構成要素、特に光源を制御できるようにする電子構成要素を支持してもよい。信号伝送装置の明るさを最適化するためには、勿論、ＬＥＤをカバーの外壁と対向させてこれらの２つの間に障害物を伴うことなく位置させることが有利である。

信号伝送装置の音響部は、弾性を有する変形可能なパッド２５に固定される圧電型の変換器２６を含む振動発生器を備える。これは、例えばバネにおいて見られるように、変換器の作用によってパッドを変形させることができるが、変換器の作用がなくなるとパッドがその当初の形状に戻ることができるからである。圧電変換器２６は、電圧の作用によって変形可能であり、そのため、パッド２５を変形させることができる。この電圧の極性を逆にすることによって、変換器２６が反対の態様で変形される。したがって、印加電圧がＡＣ信号であるときには、変換器＋パッドアセンブリが振動を発生させ、この振動が音を生み出す。好ましくは、ＡＣ信号は矩形信号であるが、ＡＣ信号を正弦波信号にすることもできる。簡略化のため、ＡＣ信号を圧電変換器に伝えることができるようにする導電体は図に示されない。

振動発生器により発生される音を伝えてその音を信号伝送装置の近くにいるオペレータが容易に聞き取れるようにするためには、振動がカバーに直接に伝えられるようにパッド＋変換器アセンブリ２５，２６を信号伝送装置のカバーに固定しなければならない。この目的のため、カバーの外壁１１は、開口２１を介して支持回路基板２０を通り抜ける接続支柱１２によって延在され、該接続支柱１２に振動発生器２５，２６が固定される。この接続支柱１２は、振動発生器に対するＡＣ電圧の印加中に発生される振動がカバーに効率的に伝えられるように軽量且つ剛体でなければならない。振動発生器は、例えば接続支柱１２の端部をパッド２５に結合することによって支柱１２に固定されてもよい。

このように、光源及びその支持回路基板が外壁と振動発生器との間に介在されてもよい。この解決策により、音がカバーに直接に伝達されるとともに、光源が支障なくカバーへ向けて直接に放射するため、良好な音響効率及び良好な発光効率の両方が得られる。したがって、好適には、カバーは音を伝えるために開口又は穴を必要とせず、それにより、信号伝送装置を密閉できる。

接続支柱１２は、外壁１１及び側方延在部１３を備えるカバーに結合される別個の部品であってもよい。或いは、カバーは、接続支柱１２、外壁１１、及び、側方延在部１３を備えるただ１つの半透明な成形部品を成してもよく、それにより、信号伝送装置の製造が簡略化される。

信号伝送装置は、好ましくは、振動発生器が接続支柱１２にのみ固定されるようになっており、したがって、他の固定点を備えず、それにより、振動発生器の効率が更に高められる。

パッド２５は、好ましくは、薄い（例えば０．１ｍｍ程度の）金属材料から形成されるが、振動できる十分な剛性を有するセラミック材料又はプラスチック材料を用いて形成されてもよい。パッドは、円形であるとともに、図示のようにサイズが圧電変換器２６よりも大きいことが好ましい。

圧電変換器の共振周波数は、その厚さに比例するとともに、その直径の２乗に反比例する。この場合、比較的低い可聴周波数、例えば２０００〜３０００Ｈｚ程度の可聴周波数が好ましい。したがって、この目的のために、パッド２５が可能な限り幅広く且つ薄いことが好ましい。また、信号伝送装置から１０ｃｍの距離を隔てて８０〜９０ｄＢ程度の音響パワーが望ましい。音響パワーを増大するために、図４は、円形のパッド２５がその周囲に補強部２７を備える１つの変形例を示し、補強部２７は、パッドの慣性、したがって音響パワーを増大させることができるようにする。

好ましくは、接続支柱１２は、中央にあり、すなわち、信号伝送装置の長手中心軸Ｘの周囲に位置され、また、支持回路基板２０は、それを支柱１２が通過できるようにするのに十分なサイズの中心穴２１を備える。ＬＥＤ２２は接続支柱１２の両側に配置される。中央に接続支柱１２を有することにより、円形パッド２５をその中心によって固定することができ、したがって、パッドの振動を殆ど妨げない。

光源は、信号伝送装置にとって望ましい光パワー及び消費量にしたがって同等に１つ以上のＬＥＤから構成され得る。同様に、振動発生器に関しては、変形可能なパッドに固定される圧電型の変換器アセンブリ以外の解決策、例えば磁石を伴うソレノイドなども想起できる。

図１の例では、信号伝送装置の明るさを最適化するべく光源２２が半透明の外壁１１に可能な限り近接して配置されるように、支持プリント回路基板２０が、本体１９の端部の最上端に配置され、特に本体１９の端部に上に載置する。

図２は、支持回路基板２０が本体１９の端部上に位置されずに代わりに本体１９の端部間に挿入され、それにより、支持回路基板２０を外壁１１から僅かに離れるようにセットでき、したがって、必要に応じて場合により嵩張る光源２２をパッド２５のそれと同様な寸法及び位置取りを保ちつつ位置させるためにより多くの空間を残すことができることを除き、図１の特徴を繰り返す。

図３に示される変形例では、図１及び図２の場合のように光源が支持回路基板２０とカバーの外壁１１との間に位置されるのではなく、支持回路基板２０が光源とカバー１１の外壁との間に位置される。したがって、ＬＥＤ２２は、外壁及びパッド２５の両方へ向けて放射できるように支持回路基板２０の下側に実装される。この目的のために、支持回路基板２０は、例えば、かなりのサイズの中心穴２１を伴って本体１９上に位置される王冠の形態を成し、それにより、ＬＥＤ２２によって放射される光束は、カバー１１の外壁に直接的に又は間接的にぶつかる前にこの中心穴２１を通過する。

したがって、この形態において、振動発生器は、光源により放射される光を反射できる光反射体としても機能する。パッド２５は、反射性を有し、それにより、ＬＥＤ２２により放射される光をカバーの外壁１１へ向けて、したがって外部へと反射させて戻すことができる。この目的のため、パッド２５は、例えば、反射性塗料によって或いは金属化コーティング又はクロムコーティングによって覆われる。したがって、この変形例の特徴によれば、振動発生器は、光源により放射される光束を反射するのに役立ち、それにより、ＬＥＤがカバー１１の外壁へ向けてのみ直接に放射するときにＬＥＤにより生み出される既存の光スポット効果を制限することで、オペレータによって見られる光の均一性及び透過性を高めることができる。

また、本発明の特徴によれば、信号伝送装置は、好適には、無線通信を信号伝送装置と外部ユニットとの間で行うことができるようにするインタフェースを組み込んでもよい。そのような無線通信は、特に外部ユニットから信号伝送装置の動作モードを簡単な態様でパラメータ化して設定する（音響シーケンスの立ち上げ、レベル、及び、タイプをプログラミングする、光源の強度及び色をプログラミングする、音響放射を承認する又は停止するための識別表示をプログラミングする）ために使用されてもよい。

したがって、図４は、信号伝送装置がこの無線通信を可能にするアンテナ２３を備える１つの実施形態を示し、この無線通信は、場合により、例えばＲＦＩＤ（無線周波数識別）タイプのものであり、特にＮＦＣ（近接場通信）タイプのものである。このタイプの通信を行うためには、周囲の金属部品の影響を制限するべくアンテナが可能な限り前方に配置されることが好ましい。したがって、アンテナ２３が支持回路基板２０の外周付近に固定される。アンテナは１つ以上の円形巻回部から構成される。このタイプの無線通信を伴うアンテナの場合には、少ない巻回部（例えば、２５ｍｍ程度のアンテナ直径の場合には４〜５巻回）で足りる。

このように、支持回路基板２０は、振動発生器よりも上側で且つ本体１９よりも上側に（すなわち、一方では、振動発生器２５，２６とカバー２１の外面との間に、他方では、本体１９とカバー２１の外面との間に）配置されるため、振動発生器及び本体１９が含む場合がある金属部品がアンテナ２３を干渉しない。干渉を更に減らすために、アンテナは、同様に支持回路基板２０上に位置されるシールドを更に備えることができる。

Claims (11)

1. カバーと、支持回路基板（２０）に実装される光源（２２）と、音波を放射するようになっている振動発生器（２５，２６）とを備え、前記カバーが少なくとも部分的に半透明な連続する外壁（１１）を形成する、信号伝送装置であって、
   前記光源（２２）が前記振動発生器（２５，２６）と前記外壁（１１）との間に位置され、
   前記カバーが前記支持回路基板（２０）を通り抜ける接続支柱（１２）を備え、前記接続支柱（１２）には、前記振動発生器（２５，２６）の振動が前記カバーに直接に伝えられるように前記振動発生器（２５，２６）が固定されることを特徴とする信号伝送装置。
2. 前記光源が１つ以上の発光ダイオード（２２）を備えることを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
3. 前記振動発生器は、変形可能なパッド（２５）に実装される圧電変換器（２６）を備えることを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
4. 前記パッド（２５）は、形状が略円形であるとともに、前記パッドの慣性を増大させることができるようにする補強部（２７）をその外周に備えることを特徴とする請求項３に記載の信号伝送装置。
5. 前記接続支柱（１２）が前記信号伝送装置の中心軸の周囲に位置され、前記支持回路基板（２０）は、前記支持回路基板を前記接続支柱（１２）が通過できるようにするための中心穴（２１）を備えることを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
6. 前記振動発生器（２５，２６）が前記接続支柱（１２）の端部に結合されることを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
7. 前記振動発生器（２５，２６）が前記接続支柱（１２）にのみ固定されることを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
8. 前記振動発生器（２５，２６）は、前記光源（２２）により放射される光を反射できる光反射体としても機能することを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
9. 前記振動発生器（２５，２６）と前記外壁（１１）との間に位置される通信アンテナ（２３）も備えることを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。
10. 前記通信アンテナ（２３）が前記支持回路基板（２０）に固定されることを特徴とする請求項９に記載の信号伝送装置。
11. 前記カバーが固定される本体（１９）を備え、前記支持回路基板（２０）が前記本体（１９）の一端に配置されることを特徴とする請求項１に記載の信号伝送装置。

Images