JP2009032402A - モーメンタリ動作のスイッチをオルタネイト動作に変換するための機構および押しボタンスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 モーメンタリ動作スイッチを、容易にオルタネイト動作に機能変更することの可能な機構を提供すること。
【解決手段】 モーメンタリ動作をするスイッチ１を囲むように配置したバネ体２の上にオルタネイト機構部３を設けたもので、オルタネイト機構部は、鋸歯状を呈する歯３１１の先部分と根元部分に切欠３１２、３１３を有するガイドを貫通穴部３１ａの内周面に形成した外囲体３１と、この外囲体の貫通穴部に挿入される円筒状をなし、その外周表面の所定位置に前記ガイドに係合する凸部３２１を備えた可動体３２とから構成されるものである。
これにより、市販のモーメンタリ動作のスイッチに対して簡便な機構を付加するだけで、容易にオルタネイト動作仕様に変換することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、押しボタン型のスイッチに係り、モーメンタリ動作のスイッチをオルタネイト動作に変換するための機構と、当該機構を備えた押しボタンスイッチに関する。

例えばＸ線診断装置をはじめとする各種医療用診断機器の操作卓は、操作性向上への要望が高まるとともに外観デザインが重要視されるようになり、形状が薄型化されるようになって来ている。そのため、操作卓内に設置される各種スイッチとして、小型プッシュスイッチ（例えば「タクトスイッチ」・・・アルプス電気（株）商品名）が使用されているが、機器内に液体（例えば血液や造影剤など）の侵入に伴う事故を防止するための防水性の確保が国際規格として要求されており、採用可能なスイッチの選定に苦慮することが多くなっている。

また、医療用診断機器では、足踏スイッチを使用することも多いが、足踏スイッチに関しても防侵性についての国際規格から、本体内部に電子回路を設けないシンプルな構造にすることが要求されている。そのため足踏スイッチにはマイクロスイッチが主に採用されている。

これら操作部や足踏スイッチに採用されている小型プッシュスイッチ（例えば「タクトスイッチ」・・・アルプス電気（株）商品名）やマイクロスイッチは、モーメンタリ動作するものが一般的である。このモーメンタリ動作とは、自動復帰型動作とも言われ、スイッチの押しボタンを押している間だけ動作状態（例えばオン状態）を維持し、押しボタンを押すことを止めると動作状態を解除する（オン状態がオフ状態になる）ように動作するものである。

ところで、各種電子機器や医療用診断機器などの製品開発に当たっては、押しボタンスイッチの動作としてはモーメンタリ動作だけが必要となるものではなく、オルタネイト動作をするものも必要となる。このオルタネイト動作とは、位置保持型動作とかプッシュオン・プッシュオフ型動作とも言われ、一度スイッチの押しボタンを押した後は、押す力を取り除いても動作状態（例えばオン状態）を維持し続け、さらにもう一度押しボタンを押すことによって元の状態（例えばオフ状態）に復帰するように動作するものである。

このような、単体でオルタネイト動作をするスイッチとしては、ハートカム方式、回転カム方式、ラチェットカム方式など各種方式のものが提供されているが、押しボタンスイッチの基本的な操作機構を有するモーメンタリ動作のスイッチに、オルタネイト機構を組合せて、オルタネイト動作をするように一体化させた押しボタンスイッチも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１６７６６１号公報

ところで、押しボタンスイッチをモーメンタリ動作仕様で開発した電子機器製品について、その後オルタネイト動作仕様に変更する必要が生じた場合、或いは製品化済みの操作卓上の操作機能を、オルタネイト動作仕様に機能変更する必要が生じた場合などには、単に部品としての押しボタンスイッチを取替えることで対応できれば問題はないが、多くの場合交換すべき部品の大きさやデザインなどが適合せず、その変更は必ずしも容易ではない。

また、操作部や足踏スイッチに採用されている小型プッシュスイッチやマイクロスイッチは、モーメンタリ動作をするものが一般的であり、これをオルタネイト動作にしようとすれば、通常は電子回路を付加したり制御プログラムによって実現したりすることになるが、前述のように防水性や防侵性を確保する観点から、操作部や足踏スイッチの本体内に電子回路などを設けることは現実的ではなく、また、制御プログラムによるものもプログラムの暴走・停止によりオルタネイト動作が機能しなくなるおそれがあるなど信頼性の面から採用を見合わせているものであった。

このような事情から本発明は、モーメンタリ動作スイッチに、小型・軽量の押した状態を維持するための機構を付加することによって、電子回路や制御プログラムに依存することなく、容易にオルタネイト動作に機能変更することを可能にすることを目的としてなされたものである。

上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、モーメンタリ動作をするスイッチを囲むように配置されるバネ体と、このバネ体を介して前記スイッチの上に配置されるオルタネイト機構部とを具備し、前記オルタネイト機構部は、鋸歯状を呈しその歯先部分と根元部分に切欠を有するガイドを貫通穴部の内周面に形成した外囲体と、この外囲体の前記貫通穴部に挿入される円筒状をなし、その外周表面の所定位置に前記ガイドに係合する凸部を備えた可動体とを有することを特徴とするモーメンタリ動作のスイッチをオルタネイト動作に変換するための機構である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモーメンタリ動作のスイッチをオルタネイト動作に変換するための機構において、前記ガイドには、鋸歯状を呈する歯が偶数枚等間隔に形成され、前記ガイドに係合される前記凸部は、前記可動体の外周表面に対称に２個設けられていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、モーメンタリ動作をするスイッチと、このスイッチを囲むように配置されるバネ体と、このバネ体を介して前記スイッチの上に配置されるオルタネイト機構部と、このオルタネイト機構部の上方に設けた押しボタンとを具備し、前記オルタネイト機構部は、鋸歯状を呈しその歯先部分と根元部分に切欠を有するガイドを貫通穴部の内周面に形成した外囲体と、この外囲体の貫通穴部に挿入される円筒状をなし、その外周表面の所定位置に前記ガイドに係合する凸部を備えた可動体とを有することを特徴とする押しボタンスイッチである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の押しボタンスイッチにおいて、前記オルタネイト機構部の上方と前記押しボタンとの間に、ばね部材を介在させたことを特徴とする。

上記課題を解決するための手段の項にも示したとおり、本発明の特許請求の範囲に記載する各請求項の発明によれば、次のような効果を奏する。

請求項１に記載の発明によれば、市販のモーメンタリ動作のスイッチに対して簡便な機構を付加するだけで、容易にオルタネイト動作仕様に変換することができる。この場合、内部に電子回路を設ける必要はなく、また、制御プログラムも必要としないので、防水性や防浸性に富んだ信頼性の高い変換機構が提供される。

請求項２に記載の発明によれば、ガイドとなる歯に係合される凸部を可動体の外周表面の対称位置に２個設けているので、可動体を外囲体の内周にバランスよく保持することができ、可動体の動きをよりスムーズにすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、市販のモーメンタリ動作のスイッチを採用しながら、簡便な機構を付加することによりオルタネイト動作仕様の押しボタンスイッチとして使用することができる。この場合、内部に電子回路を設ける必要はなく、また、制御プログラムも必要としないので、防水性や防浸性に富んだ信頼性の高い押しボタンスイッチが提供される。

請求項４に記載の発明によれば、ロック式の押しボタンスイッチを、ノンロック式の押しボタンスイッチにすることができる。

以下、本発明に係るモーメンタリ動作のスイッチをオルタネイト動作に変換するための機構と、その機構を備えた押しボタンスイッチの一実施例について、図１ないし図７を参照して詳細に説明する。なお、これらの図において、同一部分には同一符号を付して示してある。

図１は、本発明に係るモーメンタリ動作のスイッチをオルタネイト動作に変換するための機構を備えた押しボタンスイッチの一実施例を、説明を容易にするために要素毎に分解して示した斜視図である。この図において、１は作動片１ａを有しモーメンタリ動作をする既存のスイッチ、２はスイッチ１の周りを囲むように設けられるバネ体（例えばコイル状のバネ）、３はバネ体２の収縮／反発作用を利用してオルタネイト動作を行うオルタネイト機構部、４はオルタネイト機構部３に作用力を与えるための押しボタンである。

ここでオルタネイト機構部３は、位置が固定される外囲体３１と、この外囲体３１に囲まれて回転および上下動可能に保持される円筒状の可動体３２とから構成され、可動体３２の外周表面の所定位置には凸部３２１が設けられている。この可動体３２は、後述するがバネ体２の収縮／反発作用によって上下に動くものである。一方、外囲体３１は展開図で示すと図２のように、等間隔に幾つかの歯３１１を有する鋸歯状に形成されるとともに、歯先部分には第１の切欠３１２が形成され、歯の根元部分には第２の切欠３１３が形成されている。従って、第１の切欠３１２や第２の切欠３１３も等間隔に形成される。そして、外囲体３１に形成されている第１の切欠３１２の高さＴ（図２参照）は、使用しているスイッチ１のオン状態での最大荷重以内に収まる動作距離、すなわちスイッチ１がオンした後にその動作片を押し込めることの許される距離以下に設定するものとする。

なお、可動体３２の外周表面の所定位置に設けられている凸部３２１は、その上面が外囲体３１の歯３１１の傾斜角度とほぼ同じになるように傾斜しており、また、外囲体３１の第１の切欠３１２および第２の切欠３１３は、可動体３２の外周表面に設けられている凸部３２１を係合させるのに適した大きさに形成されている。このように、外囲体３１に形成されている歯３１１は、凸部３２１をガイドする機能を果たすものである。従って、凸部３２１が歯３１１にガイドされることによって、可動体３２が外囲体３１に沿って回転したり上下動したりすることが可能である。

さらに、外囲体３１については、図１には便宜的に円筒状の物体として、あたかも可動体３２に保持されているかのように表示し、図２にその展開図を示したが、実は、外囲体３１は図３に示すように、筒状の可動体３２を挿通させるための貫通穴３１ａを有し、その貫通穴３１ａの内周面に可動体３２のガイドとなる歯３１１と第１の切欠３１２および第２の切欠３１３を形成した、例えば矩形状の位置が固定される物体である。そして、歯３１１の根元部分より下に、可動体３２の作用力を受けるスイッチ１とバネ体２とを収納可能な空間部分が形成されている。従って、図２に示した外囲体３１の展開図は、外囲体３１の内周面の展開図ということになる。

次に、上記のように構成された本発明に係るモーメンタリ動作のスイッチをオルタネイト動作に変換するための機構と、その機構を備えた押しボタンスイッチの動作について、図１と同様の要素毎に分解して示した斜視図である図４ないし図７を参照して説明する。

図４は、状態［１］として押しボタンスイッチがオフの状態にあることを示したものである。すなわち、バネ体２の反発力によって可動体３２が上方へ押され、可動体３２の凸部３２１が、外囲体３１の歯３１１の根元部分に形成されている第２の切欠３１３に係合している。なお、例えば外囲体３１に歯３１１が４枚形成されている場合には、第１の切欠３１２と第２の切欠３１３も４つずつ形成されることになる。よって図４において、可動体３２の凸部３２１が係合している第２の切欠３１３を、説明の便宜上符号３１３ａとして表示し、その左側にある第２の切欠３１３には符号３１３ｂを付して表示することにする。

次に、図４に示すオフの状態にある押しボタンスイッチの押しボタン４を押すと、押しボタン４に押されて可動体３２がバネ体２を収縮させながら押し下げられる。このとき可動体３２の凸部３２１が、外囲体３１の歯３１１の垂直部分に沿って下降し、十分押し込むと可動体３２の底部で既存のスイッチ１の作動片１ａを押してオンさせる。その状態で押しボタン４を押す力を緩めると、バネ体２の反発作用によって可動体３２は若干上方へ持ち上がるものの、可動体３２の凸部３２１が外囲体３１の歯３１１の先端部分に形成されている第１の切欠３１２に係合することになる。図５はこの状態を状態［２］として示したものであり、スイッチ１は押されたままオン状態を維持することになる。すなわち、プッシュオンの状態となる。

このような図５に示すプッシュオンの状態にある押しボタンスイッチの押しボタン４を再度押すと、可動体３２がバネ体２を収縮させて若干押し下げられるので、外囲体３１の第１の切欠３１２に係合されていた可動体３２の凸部３２１が第１の切欠３１２から外れる。そして、そのまま押しボタン４を押す力を緩めると、バネ体２の反発作用によって可動体３２は上方へ持ち上げられる。この状態を状態［３］としして図６に示してある。なお、図６はオンからオフに変化する過程の状態を説明するために示したものである。

すなわち、可動体３２はその凸部３２１を外囲体３１の歯３１１の傾斜に沿って回転しながら上昇することとなり、遂には凸部３２１が外囲体３１の第２の切欠３１３ｂに係合して可動体３２は停止することになる。このときの様子が図７に状態［４］として示されており、可動体３２の底部がスイッチ１から離れるのでスイッチ１はオフとなる。すなわち、この状態はプッシュオフの状態である。なお、図４に示した最初のオフ状態（状態［１］）では、第２の切欠３１３ａに係合していた可動体３２の凸部３２１は、１度押しボタン４を押してオン状態にした（図５参照）後、さらに押しボタン４を押すと図６の状態を経て図７に示す次のオフ状態（状態［４］）になり、このときには、可動体３２の凸部３２１は第２の切欠３１３ｂに係合することになる。このことから分かるように、押しボタン４を押してプッシュオン・プッシュオフを繰り返す毎に、可動体３２は外囲体３１の内壁に沿って順次回転することになる。

以上詳述したように本発明によれば、市販のモーメンタリ動作のスイッチに対して簡便な機構を付加するだけで、容易にオルタネイト動作仕様に変換することができる。この場合、内部に電子回路を設ける必要はなく、また、制御プログラムも必要としないので、防水性や防浸性に富んだ信頼性の高い変換機構が提供される。

従って、この変換機構を採用することによって、例えば、操作卓上の押しボタンスイッチをモーメンタリ動作仕様で製品開発途中だったものを、オルタネイト動作仕様へ変更する必要が生じたような場合でも、大幅な設計変更をすることなく、モーメンタリ動作仕様のスイッチそのものを採用しながら、これをオルタネイト動作仕様に容易に置き換えることができる。また、モーメンタリ動作仕様で製品化済みのものであっても、モーメンタリ動作仕様のスイッチを交換することなくオルタネイト動作仕様への機能変更が容易となる。この変更は操作卓の形状に依存しないので、汎用性や流用性が高いことも大きなメリットである。

本発明は、上述の一実施例に限定されることなく、種々の形態で実施できることは言うまでもない。例えば、外囲体３１に歯３１１が４枚等間隔に形成されている場合について説明したが、これに限らず適宜の数の歯３１１が形成されていてもよい。また可動体３２の凸部３２１の数については触れていないが、歯３１１の数が偶数枚であれば、凸部３２１を２つ可動体３２の対称位置に設けることによって、可動体３２を外囲体３１の内周にバランスよく保持できるので、可動体３２の動きをよりスムーズにすることができる。

なお、既存の機器の操作部や足踏スイッチに対して、モーメンタリ動作仕様をオルタネイト動作仕様へ変更しようとする場合は、採用されているスイッチ１の大きさと、そのスイッチの自由位置から動作位置までの移動距離に応じて、外囲体３１や可動体３２の大きさ（直径や高さ）、歯３１１の枚数、凸部３２１の数などを適宜調整するものとする。そして、スイッチ１の自由位置から動作位置までの移動距離が短い場合は、外囲体３１や可動体３２の直径を大きくするとともに高さを低くし、さらに歯３１１の枚数を増やしたり凸部３２１の数を増やしたりして対応するのがよい。

また上記の実施例では、押しボタン４を押した手を離すと、押し込んだ位置に押しボタン４が保持される所謂ロック式のものについて示したが、押しボタン４と可動体３２との間にバネを挿入することにより、押しボタン４を常に自由位置に戻すノンロック式のものにすることができる。さらに、押しボタン４として円柱状のものを示したが、外囲体３１や可動体３２の実装スペースが確保でき、かつこれらの動作の妨げにならなければ、どのような形状のものであっても差し支えないことは言うまでもない。

本発明に係るオルタネイト変換機構を備えた押しボタンスイッチの一実施例を、要素毎に分解して示した斜視図である。 オルタネイト機構部の外囲体の内周面を展開して示した説明図である。 外囲体の一例を示した斜視図である。 スイッチがオフ状態にあるときのオルタネイト機構部の様子を説明するために示した説明図である。 スイッチがオン状態にあるときのオルタネイト機構部の様子を説明するために示した説明図である。 オン状態からオフ状態へ移行する過程のオルタネイト機構部の様子を説明するために示した説明図である。 スイッチが再度オフ状態になったときのオルタネイト機構部の様子を説明した説明図である。

符号の説明

１ モーメンタリ動作をする既存のスイッチ
２ バネ体
３ オルタネイト機構部
４ 押しボタン
３１ 外囲体
３２ 可動体
３１１ 歯
３１２ 第１の切欠
３１３ 第２の切欠
３２１ 凸部

Claims (4)

1. モーメンタリ動作をするスイッチを囲むように配置されるバネ体と、
   このバネ体を介して前記スイッチの上に配置されるオルタネイト機構部とを具備し、
   前記オルタネイト機構部は、鋸歯状を呈しその歯先部分と根元部分に切欠を有するガイドを貫通穴部の内周面に形成した外囲体と、この外囲体の前記貫通穴部に挿入される円筒状をなし、その外周表面の所定位置に前記ガイドに係合する凸部を備えた可動体とを有することを特徴とするモーメンタリ動作のスイッチをオルタネイト動作に変換するための機構。
2. 前記ガイドには、鋸歯状を呈する歯が偶数枚等間隔に形成され、前記ガイドに係合される前記凸部は、前記可動体の外周表面に対称に２個設けられていることを特徴とする請求項１に記載のモーメンタリ動作のスイッチをオルタネイト動作に変換するための機構。
3. モーメンタリ動作をするスイッチと、
   このスイッチを囲むように配置されるバネ体と、
   このバネ体を介して前記スイッチの上に配置されるオルタネイト機構部と、
   このオルタネイト機構部の上方に設けた押しボタンとを具備し、
   前記オルタネイト機構部は、鋸歯状を呈しその歯先部分と根元部分に切欠を有するガイドを貫通穴部の内周面に形成した外囲体と、この外囲体の貫通穴部に挿入される円筒状をなし、その外周表面の所定位置に前記ガイドに係合する凸部を備えた可動体とを有することを特徴とする押しボタンスイッチ。
4. 前記オルタネイト機構部の上方と前記押しボタンとの間に、ばね部材を介在させたことを特徴とする請求項３に記載の押しボタンスイッチ。

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