WO2007129504A1

WO2007129504A1 - レバー型スイッチ

Info

Publication number: WO2007129504A1
Application number: PCT/JP2007/054911
Authority: WO
Inventors: Yukihiro Asa
Original assignee: Asa Electronics Industry Co., Ltd.
Priority date: 2006-05-02
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2007-11-15
Also published as: JPWO2007129504A1; JP4823217B2

Abstract

【課題】高精度なオン／オフを実現し、多方向のレバーの傾きを検知し、更に、耐久性に優れたレバー型スイッチを提供する。【解決手段】外力を受けることで傾き当該外力を受けなくなったとき元の位置に戻るレバー１と、レバー１の下端部の下方周辺に平面状に配列されておりレバー１の傾きの有無に応じたディジタル信号が出力されるホールＩＣ２８，３０，３２，３４と、レバー１の下端部の中央部に第１の磁極が下側となる態様で取り付けられている第１磁石２６と、レバー１の下端部の周辺部に前記第１の磁極と逆の第２の磁極が下側となる態様で前記第１磁石を囲うように取り付けられているリング状の第２磁石２４とを備え、各ホールＩＣ２８等と第１磁石２６及び第２磁石２４との位置関係を、レバー１が外力を受ける前後で、各ホールＩＣ２８等の出力が切り替わる切替点に印加される等磁極線の極性が変わるようにしている。

Description

明細書

レバー型スィッチ技術分野

[0001] 本発明は、工作機械の駆動用サーボ制御システム等の原点検出などに好適なレバ一型スィッチに関する。

背景技術

[0002] 従来、「スィッチ筐体に、レバーと、このレバーの作動によって作動するカムと、このカムの作動によって作動子が作動されるスィッチ本体を設け、レバーとカムとの間にヒステリシスを持たせ、スィッチ本体がオン作動した瞬間に、カムに今まで移動してきた方向にイナ一シャを発生させるイナーシャ発生機構を備えたことを特徴とするスイツチ構造」がある (特許文献 1)。

[0003] 特許文献 1 :実開平 3— 91635号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] しかし、特許文献 1に記載されているスィッチ構造は、レバーとカムとの間にヒステリシスを持たせているため、高精度なオン/オフを実現することができなかった。具体的には、レバー力度傾いた場合に、それを検知することはできなかった。

[0005] また、特許文献 1に記載されているスィッチ構造は、レバーが傾く方向力 S2方向しか規定されていないので、レバーが四方八方に対して傾くような場面で使用することができなかった。さらに、スィッチ部分は、カム等を備える接点タイプであるため、使用による磨耗が生じていた。

[0006] そこで、本発明は、上記各課題を解決したレバー型スィッチを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 上記課題を解決するために、本発明のレバー型スィッチは、

外力を受けることで傾き当該外力を受けなくなったとき元の位置に戻るように設定されているレバーと、前記レバーの下端部の下方周辺に平面状に配列されており前記レバーの傾きの有無に応じたディジタル信号が出力されるホール ICと、

前記レバーの下端部の中央部に第 1の磁極が下向きとなる態様で取り付けられている第 1磁石と、

前記レバーの下端部の周辺部に前記第 1の磁極と逆の第 2の磁極が下向きとなる態様で前記第 1磁石を囲うように取り付けられているリング状の第 2磁石とを備え、前記各ホール ICと前記第 1磁石及び前記第 2磁石との位置関係を、前記レバーが外力を受ける前後で、当該各ホール ICの出力が切り替わる切替点に印加される等磁極線の極性が変わるようにしている。

[0008] 前記各ホール ICと前記第 1磁石及び前記第 2磁石との位置関係は、前記第 1磁石の側面直下と前記第 2磁石の内面直下との間に前記切替点が位置するように設定することで実現できる。

[0009] 上記のような位置関係により、第 1磁石及び第 2磁石の底面に直交する方向に、等磁力線が形成される。このため、レバーの支点から力点までの長さを、当該支点から作用点までの長さよりも長くすることが可能となる。この結果、レバー型スィッチは、レバーが僅かな外力で傾いただけでも、それを検知することが可能となる。

[0010] 前記レバーは、レバー自体の長さを調整可能な構造とされている。具体的には、レバーをカメラの三脚のように伸縮自在な構造としてもょレ、し、レバー内に組み込める連結部材を備えてもよい。

[0011] また、前記ディジタル信号に基づいて発光する発光素子を備えてもよい。これにより

、例えば、レバー型スィッチ本体に対して遠方からでも、目視によってディジタル信号の出力の有無を把握することができる。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

[0013] 図 1 (a)は、本発明の実施形態のレバー型スィッチの模式的な構造を示す断面図である。図 1 (b)は、図 1の本実施形態のレバー型スィッチの模式的な構造を示す平面図である。なお、図 1 (a)右下位置には後述する下側部材 38の開口部 44の構造を補足する補足部分も付してレ、る。 [0014] 図 1 (a)、図 1 (b)に示すように、本実施形態のレバー型スィッチは、水平方向の外力を受けることで傾き、外力を受けなくなったとき元の位置に戻るように設定されているレバー 1と、レバー 1の一部を受けていてスィッチが収容されているスィッチケース 5 とを備えている。

[0015] レバー 1は、外力を受ける部分であり、プラスチック、セラミック又はアルミニウムなどの非磁性体材料から成る接触部材 2を有している。接触部材 2には、アルミニウム又はステンレスなどから成り、上部にネジ穴が形成されていて、下部がネジ切りされている、脚部 4が取り付けられている。接触部材 2と脚部 4とは、上部にネジ穴が形成されていて、下部がネジ切りされている、連結部材 3によって連結されている。スィッチケース 5の上方には、スィッチケース 5内に塵などが入りこむことを防止する、アルミユウム又はステンレスなどから成る、六角ナットのような形状の庇部 10が位置する。庇部 1 0の下側には、脚部 4の下端と螺合される脚受部 14が位置していて、庇部 10の底面に形成されている凹部に、脚受部 14の上面に形成されている凸部がはめ込まれる。脚受部 14の下端には、アルミニウムなどから成る鍔状の磁石受け 16が、圧入によつて接続される。磁石受け 16の上端部には、ダイヤフラム 18の張力を調整するためのナット 20が螺合されている。

[0016] 磁石受け 16の中央部には、円柱状の第 1磁石 26が取り付けられている。第 1磁石

26は、例えば S極が下側となり、 N極が上側となるように取り付けられている。磁石受け 16の周辺部には、リング状の第 2磁石 24が取り付けられている。第 2磁石 24は、例えば N極が下側となり、 S極が上側となるように取り付けられている。なお、第 1磁石 2 6と第 2磁石 24との磁極の向きを共に反転させてもよい。このような向きで第 1磁石 26 と第 2磁石 24とを配置すると、レバー 1の長手方向にほぼ沿って、等磁力線が延びることになる。このように、本実施形態では、第 1磁石 26の周辺を第 2磁石 24で囲むことで、レバー 1の長手方向にほぼ沿って等磁力線を延ばしているため、ディジタル型ホール IC28, 30， 32, 34の数と同数の磁石が不要となるし、このことなどに起因してレバー型スィッチの小型化を実現している。なお、ここでの目的は、レバー 1の長手方向にほぼ沿って等磁力線を延ばすことになるので、第 1磁石 26、第 2磁石 24の形状は、上記のものに限定されるものではなレ、。例えば、第 1磁石 26を直方体又は立方体とし、その周辺をその形状に対応した四角形状の第 2磁石 24で囲うことも可能である。

[0017] スィッチケース 5は、上側部材 12と下側部材 38とに大別される。上側部材 12及び下側部材 38は、各々、亜鉛、ステンレス、アルミニウムなど力、ら成る。上側部材 12とレバー 1とは、選択的に、スィッチケース 5内に水分などが入り込むのを防止する可撓性を有するプロテクタ 8によって接続されている。プロテクタ 8の材料は、例えばゴムを用いることができる。

[0018] 下側部材 38は、その外壁が、上側部材 12の内壁に圧入等されてから、接着剤などで固着される。上側部材 12の上端及び下側部材 38の対応部分には、ポリイミドフィルムなどから成るダイヤフラム 18の周縁部力、接着剤などによって接続されている。ダイヤフラム 18の中央部は開口されており、ここにはレバー 1の脚受部 14の下端が通されている。

[0019] ダイヤフラム 18の中央部付近は、脚受部 14と磁石受け 16との対向面間で把持されている。必要に応じて、ダイヤフラム 18と脚受部 14及び磁石受け 16とを接着剤などを用いて接続してもよい。なお、ダイヤフラム 18は、プロテクタ 8によって防止し切れなかった水分等がスィッチ側に浸入することを防止する役割も担ってレ、る。ダイヤフラム 18の平面上であってレバー 1の軸心との交点力レバー 1の接触部材 2に外力が加わってレバー 1が傾く際の支点となる。

[0020] また、ダイヤフラム 18の張力の調整は、以下のようにして行う。すなわち、ダイヤフラム 18の例えば下側にナット 20が位置しているので、ダイヤフラム 18の張力を強めたい場合には、ナット 20を回転させて上昇させればよい。ダイヤフラム 18は、開口部付近がレバー 1に取り付けられていて、かつ、周端部が下側部材 38等に固着されているため、ナット 20を上昇させると、その上面がダイヤフラム 18の開口部付近を持ち上げることになり、ダイヤフラム 18は、その断面がナット 20の上面を頂点とする略「への字」状に変形する。この結果、ダイヤフラム 18の橈み分が少なくなり、ダイヤフラム 18 の張力が強まる。

[0021] 下側部材 38の外壁には、レバー型スィッチの取付用開口部 44が例えば 2つ設けられている。下側部材 38の内壁には、段差が設けられていて、下側の方が上側よりも相対的に径方向が大きくしてある。この段差の下側の側面外縁は、略ひし形である。ここには、略ひし形のプリント基板 36が下側から収容される。プリント基板 36の表面には、例えば 4つのディジタル型ホール IC28, 30, 32, 34力それぞれ、プリント基板 36の中心側に、 90° の角度間隔で、負極側端子が位置する態様で配列されている。ディジタル型ホール ICの数は例示であり、例えば 8つでもよぐ必要な角度分解能に応じて用意すればよい。

[0022] ここで、プリント基板 36及び上記段差の下側の形状を略ひし形としているのは、下側部材 38に対して、プリント基板が軸心周りに回転することを防止するためである。すなわち、図 1 (b)においてプリント基板 36が時計回り又は反時計回りに回転してしまうと、ディジタル型ホール IC28等の側面の向きと下側部材 38の側面の向きとが正対とならなくなることに起因して、レバー型スィッチに対して何れの方向から外力が加わった力を判定することができなくなる。このように、プリント基板 36等を円形以外の形状とすることで、上記回転を防止することが可能となる。もっとも、プリント基板 36等を円形として、ネジ止め等を行うことによって、上記回転を防止してもよい。

[0023] 本実施形態のレバー型スィッチ力ディジタル型ホール IC28等のいずれからの出力信号がオンとなったかに基づいて、接触部材 2が倒れる方向を判定している。例えば、プリント基板 36が所望の向きで配置されている場合に、接触部材 2が図 1 (b)の右側に倒れる外力を受けたときには、ディジタル型ホール IC28からの出力信号のみがオンとなる。

[0024] これに対して、仮に、プリント基板 36を円形とすることにより、時計回りに 45度回転してしまうと、接触部材 2が図 1 (b)の右側に倒れる外力を受けたときには、ディジタノレ型ホール IC28, 34の双方からの出力信号がオンとなる。これでは、接触部材 2が受ける外力の方向を、正しく判定することができなくなる。そこで、プリント基板 36等を上記のような形状として、これの回転を防止している。

[0025] なお、実際には、本実施形態の変形例を示す図 3に示すように、プリント基板 36には、ネジ 46を通す貫通孔 50が形成されていて、上記段差の下側にも当該貫通孔に対応する位置にネジを受けるネジ穴 52が形成され、ネジ 46をワッシャー 48及び貫通孔 50を介して、ネジ穴 52に螺合することで、上記回転の防止に万全を期している。 [0026] ディジタル型ホール IC28等には、磁場の大きさに比例するパワーの電気信号を出力する磁電変換素子と、磁電変換素子から出力される電気信号を増幅するオペアンプと、オペアンプによって増幅された電気信号を所定の閾値と比較するコンパレータとが集積されている。

[0027] ディジタル型ホール IC28等は、負極側端子の近傍に、第 1磁石 26及び第 2磁石 2 4によって形成される等磁力線の極性が変化することによってディジタル出力が切り替わる切替点が位置している。また、ホール ICは、負極側端子の取付面の対向面には、正極側端子及び出力端子が取り付けられている。

[0028] ここで、各ディジタル型ホール IC28等と第 1磁石 26及び第 2磁石 24との位置関係は、レバー 1が外力を受ける前後で、各ディジタル型ホール IC28等の出力が切り替わる切替点に印加される等磁極線の極性が変わるようにしてある。一例としては、レバー 1が外力を受ける前には、第 1磁石 26及び第 2磁石 24から各ディジタル型ホーノレ IC28等の切替点に対して、 30ガウス程度の磁力が印加されるようにしてある。

[0029] そして、レバー 1の接触部材 2に図 1 (b)の右側に倒れるような外力を受けた場合には、第 1磁石 26及び第 2磁石 24から各ディジタル型ホール IC28等の切替点に対して、 + 30ガウス程度の磁力が印加されるようにしてある。この際、ディジタル型ホール IC30, 32, 34の切替点に印加される磁力は、—40〜― 50ガウス程度というように負の方向に進むものの、決して、正の方向には進まない。

[0030] このためには、具体的には、各ディジタル型ホール IC28等は、第 2磁石 24の内周のほぼ直下と第 1磁石 26の外周のほぼ直下との間に、各切替点が位置するように配列すればよい。ここでは、各ディジタル型ホール IC28等は、第 2磁石 24の内周のほぼ直下に、各切替点が位置するように配列し、また、各ディジタル型ホール IC28等は、第 1磁石 26の側面のほぼ直下に、各負極型端子の取付面が位置するように配歹 IJしている。

[0031] なお、図示していないが、各ディジタル型ホール IC28等の全ての負極側端子は、プリント基板 36の裏面に位置する共通接続線に接続されている。また、全ての正極側端子は、プリント基板 36の裏面に位置する、別の共通接続線に接続されている。各出力端子は、プリント基板 36の裏面に位置する、独立した接続線と接続されている。換言すると、レバー型スィッチのケーブル 42は、出力線 4本と、負極側端子用の共通接続線 1本と、正極側端子用の共通接続線 1本という、合計 6本の線を束ねたものとなる。

[0032] また、プリント基板 36の裏面には、プリント基板 36のケーブル 42との接続後に、樹脂などの充填剤 40が充填される。これにより、プロテクタ 8及びダイヤフラム 18と相まつて、ディジタル型ホール IC28等への防水性、密閉性などが担保される。

[0033] なお、本実施形態のレバー型スィッチは、おおよそ以下のようなサイズとしている。

[0034] レバー型スィッチ本体の底面からディジタル型ホール IC28等の上面までの距離を

7. 5mm、

ディジタル型ホール IC28等の上面から第 1磁石 26及び第 2磁石 24の底面までの距離を 0. 6mm、

ディジタル型ホーノレ IC28等の上面からダイヤフラム 18の底面までの距離を 12mm 下側部材 38の高さを 20mm、

ダイヤフラム 18自体の厚さを 0· 25mm,

上側部材 12の高さを 10. 5mm、

庇部 10自体の厚さを 4. 5mm、

プリント基板 36の直径が 20mm、

脚受部 14、連結部材 3の細径（ねじ切り部分の直径）が 4mm、太径が 6mm。

[0035] 本実施形態のレバー型スィッチによると、接触部材 2が水平な 8方向のいずれに向けた外力を受けたかを検知することが可能となる。すなわち、上記のように、例えば、図 1 (b)の右側に接触部材 2が倒れるような外力を受けた場合には、複数のホール IC のうち、ホール IC28の出力信号のみオフ力オンに変わる。また、図 1 (b)の右上側に接触部材 2が倒れるような外力を受けた場合には、複数のホール ICのうち、ホール IC28, 34の出力信号がオフからオンに変わる。したがって、ケーブル 42を通じて出力されるレバー型スィッチからの出力信号の変化を検出すれば、接触部材 2が水平な 8方向のいずれに向けた外力を受けたカ^検知することが可能となる。

[0036] 図 2は、図 1に示すレバー型スィッチの変形例を示す図である。図 3は、図 2に示すレバー型スィッチの分解斜視図である。なお、図 2,図 3において、図 1と同様の部分には、同一符号を付している。

[0037] 本実施形態では、図 1に示すレバー型スィッチに比して、主として、連結部材 3を外し、かつ、プロテクタ 8を外していて代わりに庇部 10の径を大きくしている点が異なる。接触部材 2の形状と連結部材 3の有無は、レバー型スィッチの用途に応じて決定すればよレ、。これらの他にも、各部材の材料等もレバー型スィッチの用途、使用態様などに応じて決定すればよいし、レバー 1自体を長くしたい場合にも、連結部材 3を用いるのではなぐレバー 1の構造を伸縮自在な構造としてもよい。

[0038] なお、レバー 1は、脚部 4の一部をコイルパネで形成し、接触部材 2に過大な外力が作用してもコイルパネ部分が曲がることで、レバー 1自体が破壊されないようにしてあよい。

[0039] 本実施形態のレバー型スィッチは、工作機械のサーボコントロールシステムの原点検出スィッチ等として好適に用いることができるし、クレーンコントロール用レバースィツチ、或いは、ゲーム機の操作用ジョイスティック、パーソナルコンピュータなどへの情報入力媒体であるポインティングデバイスなどとして好適に用いることもできる。

[0040] なお、本実施形態のレバー型スィッチとしては種々の変形構成が可能であり、例えば、無接点スィッチは上述した磁石とホール ICを用いたものでなくともよぐまた、検出変位の方向性を感知可能にするために無接点スィッチを複数個所定円上に設置するのが良ぐ球形接触部材は耐磨耗性をもたせるためには硬度のある部材を用いる等の構成が可能である。

[0041] また、ケーブル 42には、各ディジタル型ホール IC28等のオン/オフを示すインジケータランプを取り付けてもよレ、。インジケータランプは、いかなるものを用いてもよいが、発光素子と、光拡散体が含有されていて前記発光素子の発光面を覆う透光性樹脂とを含んでいるものがよい。このインジケータランプに関する詳細な内容は、本出願人による、本願出願時には未公開であり、引用により本願明細書に取り込まれたとする特願 2005— 117257号の明細書の記載事項を参照されたい。

[0042] ただし、本実施形態の場合、ディジタル型ホール ICの数力 S4つであるので、 LED及びこれに付帯するノッチコンタクトの数も 4つに増加させる必要がある点に留意されたレ、。

図面の簡単な説明

[0043] [図 1]本発明の実施形態のレバー型スィッチの模式的な構造を示す断面図及び平面図である。

[図 2]図 1に示すレバー型スィッチの変形例を示す図である。

[図 3]図 2に示すレバー型スィッチの分解斜視図である。

符号の説明

[0044] 1 レバー

2 接触部材

3 連結部材

4 脚部

5 スィッチケ―ス

8 プロテクタ

10 庇部

12 上側部材

14 脚受部

16 磁石受け

18 ダイヤフラム

20 ナット

24 第 2磁石

26 第 1磁石

28, 30, 32, 34 デイタル型ホーノレ IC

36 プリント基板

38 下側部材

40 充填剤

42 ケーブル

44 取付用開口部

Claims

請求の範囲

[1] 外力を受けることで傾き当該外力を受けなくなったとき元の位置に戻るレバーと、前記レバーの下端部の下方周辺に平面状に配列されており前記レバーの傾きの有無に応じたディジタル信号が出力されるホール ICと、

前記レバーの下端部の中央部に第 1の磁極が下側となる態様で取り付けられている第 1磁石と、

前記レバーの下端部の周辺部に前記第 1の磁極と逆の第 2の磁極が下側となる態様で前記第 1磁石を囲うように取り付けられているリング状の第 2磁石とを備え、前記各ホール ICと前記第 1磁石及び前記第 2磁石との位置関係を、前記レバーが外力を受ける前後で、当該各ホール ICの出力が切り替わる切替点に印加される等磁極線の極性が変わるようにしていることを特徴とするレバー型スィッチ。

[2] 前記第 1磁石の側面直下と前記第 2磁石の内面直下との間に前記切替点が位置する請求項 1記載のレバー型スィッチ。

[3] 前記レバーの支点から力点までの長さを、当該支点から作用点までの長さよりも長くしている請求項 1又は 2記載のレバー型スィッチ。

[4] 前記レバーは、レバー自体の長さを調整可能な構造とされている請求項 1から 3のいずれか記載のレバー型スィッチ。

[5] 前記ディジタル信号に基づいて発光する発光素子を備える請求項 1から 4のいずれか記載のレバー型スィッチ。