JPH03233817A - メカニカルスイッチの検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 メカニカル接点方式のスイッチに適用して好適な検査装
置に関し、 整形後の電気信号を計数してその計数結果から良否を判
定することにより検査精度を向上することを目的とし、 所定の検査周期の間、検査対象たるメカニカルスイッチ
に対してキー操作圧力を漸増付与した後、該付与圧力を
漸減するとともに、前記検査周期の間におけるメカニカ
ルスイッチからのオン／オフ電気信号を整形し、整形後
の電気信号に基づいて、当該スイッチの良否を検査する
メカニカルスイッチの検査装置において、前記整形後の
電気信号を一検査周期の間計数する計数手段と、所定の
基準値を設定する基準値設定手段と、計数手段の計数結
果と基準値設定手段の基準値とを比較して前記スイッチ
の良否を判定する判定手段と、を備えて構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、メカニカルスイッチの検査装置に関し、詳し
くは、１回のキー操作でパルス状の信号を発生する例え
ばキーボード用スイッチの検査装置に係り、特に、メカ
ニカル接点方式のスイ・ノチに通用して好適な検査装置
に関する。

近年、コンピュータやワードプロセッサ等の普及に伴っ
てその入力装置としてのキーボードに対しては、低価格
、高信頼性、より高度な操作感が求められる傾向にある
。

一般ニ、キーボード用のスイッチ（以下、キースイッチ
）には、光方式、ホール効果方式、電磁誘導方式、静電
容量センサ方式あるいは圧電効果方式などの無接点式キ
ースイッチや、リードスイッチ方式あるいはメカニカル
接点方式などの有接点式キースイッチがある。特に、有
接点式キースイッチについては古くから実用化されおり
、信頼性や価格の面で無接点式キースイッチよりも優れ
ている。ところで、メカニカル接点方式のキースイッチ
には、接点のチャツタリングに起因する誤動作が発生す
るといった欠点があることから、例えば、金属接点式、
薄膜接点式あるいは導電ラバー接点式などの各種改良型
が開発されている。

第５図は従来のメカニカル接点方式キースイッチの一例
を示す図である。このキースイッチ（以下、ドームスイ
ッチＳＷ）は、端子板１０に設けた複数個（図では３個
）の固定接点１１と、固定接点１１を覆うように載置さ
れた導電性のドームスプリング（一部を破断して見せて
いる）１２と、ドームスプリング１２を変形させるため
のハネ性のアクチエータ１３と、を備えて構成し、通常
は、第６図（ａ）に示すように固定接点１１とドームス
プリング１２とが離隔してオフ状態にあるが、アクチエ
ータ１３の先端にキー操作力を加えると、第６図（ｂ）
に示すように、ドームスプリング１２がアクチエータ１
３に押されて変形し、ドームスプリング１２と固定接点
１１とが接触してオン状態になる仕組みになっている。

ところで、種々の改良工夫を施した有接点式キースイッ
チにあっても、製造上のミス等を根絶することは困難で
、完成検査は必須である。

〔従来の技術〕

第７図の概念構成図は、例えぽ上記ドームスイッチＳＷ
に適用する従来のメカニカルスイッチの検査装置を現し
ている。

すなわち、この検査装置は、所定の検査周期Ｔ。

（例えばＴ１＝１秒程度）の間に、上記のドームスイッ
チＳ−に対してキー操作圧力Ｐを漸増付与した後、該付
与圧力Ｐを漸減するキー操作力付与手段１４と、前記検
査周期Ｔ１の間におけるドームスイッチＳＷからのオン
／オフ電気信号を整形する信号整形手段１５と、整形後
の電気信号に基づいて当該スイッチの良否を判定する判
定手段１６と、を備えて構成する。

ドームスイッチＳＷは、その動作が正常であれば、１回
の検査周期の間にオフ状態からオン状態を経て再びオフ
状態へと戻る過程をたどるから、１回の検査周期の間の
電気信号の変化を検出することにより、ドームスイッチ
Ｓ−の良否判定ができる。

−検査周期の間の適当な時点で電気信号をサンプリング
し、そのレベルを点検して所定の信号レベルであれば、
検査合格とする。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、かかる従来の検査装置にあっては、サン
プリングした電気信号に基づいて良否を判定する構成と
なっていたため、検査周期の一部分の検査しかできず、
検査精度を充分に満足できないといった問題点があった
。

すなわち、ドームスイッチＳ−にあっては、その正常時
における動作特性を第８図に示すように、キー操作圧力
Ｐを増大していく過程（以下、押し下げ過程）で−度オ
ン状態（図中Ａ）になった後、キー操作圧力Ｐを減少し
ていく過程（以下、戻し過程）で再びオフ状！！（図中
Ｂ）に戻る動作となるはずであるが、例えば、組立ミス
等からドームスプリング１２が定位置からずれた場合に
、第９図に示すように、押し下げ過程でオン状態（図中
ａ〉からオフ状Ｂ（図中ｂ）になり、戻し過程で再度オ
ン状態（図中Ｃ）からオフ状Ｂ（図中ｄ）になることが
あった。第８図と第９図を比較すると、第９図中のＣお
よびｄで示す一組のオン／オフ動作が不適切であること
が判る。

従来の検査装置においては、第８図のＡ−８間の適当な
期間をサンプリング期間として設定し、サンプリング電
位が所定値であれば正常動作を判定している。したがっ
て、上記不適切なオン／オフ動作を伴うスイッチを誤っ
て検査合格とすることがあり、検査精度の面で不十分な
ものであった。

〔発明の目的〕

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
整形後の電気信号を計数してその計数結果から良否を判
定することにより、検査精度を向上することを目的とし
ている。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するためその原理構成図を第
１図に示すように、所定の検査周期信号を発生する周期
信号発生手段２０と、−検査周期の間、検査対象たるメ
カニカルスイッチ（例えば上記のドームスイッチｓｈ）
に対してキー操作圧力Ｐを漸増付与した後、該付与圧力
Ｐを漸減するキー操作力付与手段２１と、−検査周期の
間におけるメカニカルスイッチからのオン／オフ電気信
号を整形する信号整形手段２２と、整形後の電気信号を
一検査周期の間計数する計数手段２３と、所定の基準値
を設定する基準値設定手段２４と、計数手段２３の計数
結果と基準値設定手段２４の基準値とを比較して前記メ
カニカルスイッチの良否を判定する判定手段２５と、を
備えて構成する。

〔作用〕

本発明では、−検査周期の間の信号整形手段２２の出力
が計数手段２３で計数され、その計数結果と基準値設定
手段２４の基準値とに基づいて判定手段２５でメカニカ
ルスイッチの良否が判定される。

ココで、メカニカルスイッチを上記ドームスイッチＳ−
とするとともに、基準値を１に設定すると、−検査周期
の間で１回だけのオン状態の場合には計数結果が１とな
り、計数結果と基準値とが一致して当該ドームスイッチ
Ｓ−の正常が判定されるが、ドームスイッチＳ−のオン
回数が０回ないしは１回を越えた場合には計数結果と基
準値とが不一致となって当該ドームスイッチＳＷの不良
が判定される。

したがって、前記不適切なオン／オフ動作を伴うスイッ
チについても、これを検査不合格とすることができ、検
査精度の向上が図られる。

〔実施例〕 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜４図は本発明に係るメカニカルスイッチの検査装
置の一実施例を示す図であり、従来例と同様なドームス
イッチに適用した例である。

まず、構成を説明する。第２図において、３０は周期信
号発生手段としての制御回路、３１はキー操作力付与手
段としての動力機構、３２は検査対象たるメカニカルス
イッチとしてのドームスイッチ、３３は信号整形手段と
しての信号整形回路、３４は計数手段としてのカウンタ
ー回路、３５は基準値設定手段としてのデイツプスイッ
チ、３６は判定手段としての比較回路、３７は表示回路
である。

以下、各構成部分の詳細を説明すると、制御回路３０は
、検査期間中、動力機構３１およびカウンター回路３４
に対して次の各信号を出力する。

スタート信号Ｔ、：課題を解決するための手段に記載の
「検査周期信号」 に相当する信号で、所定の 周期ＴＩ　　（例えば、Ｔｔ＝ １０００ａ＋ｓ　）ごとに繰り返スハ ルス状の信号、 エンド信号’ｒ、Ｔ’、を約半周期（Ｔ、　／２）遅ら
せた信号、 カウンタクリア信号Ｃｃ：Ｔｓに同期した信号、 動力機構３１は、Ｔ、入力に応答して正方向回転を開始
するとともに、Ｔｔ大入力応答して逆方向回転を開始す
るＤＣモータ３１ａと、ＤＣモータ３１ａの正逆回転運
動を往復運動に変換する運動方向変換部３１ｂと、運動
方向変換部３１ｂによって駆動される移動ヘッド３１ｃ
と、を備え、ＤＣモータ３１ａの正方向回転時にドーム
スイッチ３２に対してキー操作圧力Ｐを漸増付与すると
ともに、ＤＣモータ３１ａの逆方向回転時にキー操作圧
力Ｐを漸減する。

ドームスイッチ３２は、スイッチ接点３２ａの一端を低
電位（図ではグランド電位：以下、Ｇ）側の電源に接続
するとともに、他端を抵抗Ｒ１を介して高電位（以下、
＋Ｖ）側の電源に接続し、移動ヘッド３１ｃの一往復間
にスイッチ接点３２ａをオフ状態からオン状態を経て再
びオフ状態へと変化（但し正常動作時）させ、オフ状態
の間では電位＋Ｖを、またオン状態の間では電位Ｇをス
イッチ信号Ｓ３１．ｌとして出力する。このスイッチ信
号Ｓ５．。

は本発明の要旨に記載のオン／オフ電気信号に相当する
。

信号整形回路３３は、積分回路３３ａ、シュミ７）トリ
ガ回路３３ｂ、Ｊ−にフリップフロップ回路３３Ｃ１微
分回路３３ｄ、反転回路３３ｅ、マルチバイブレータ回
路３３ｆを含んで構成され、抵抗Ｒ２とコンデンサＣＩ
からなる積分回路３３ａによりスイッチ信号ＳＳＭのイ
ンパルス性ノイズを除去した後、シュミットトリガ回路
３３ｂによって波形整形し、その整形後の信号の立ち下
がりエツジでＪ−にフリップフロップ回路３３ｃのＱ出
力（以下、ＱＪＫ）をハイレベルにセントし、抵抗Ｒ３
とコンデンサＣ２からなる微分回路３３ｄによってＱＪ
Ｋの立ち上がりエツジを検出し、これを反転回路３３ｅ
を介してクロック信号ＣＰとして出力する。また、マル
チバイブレータ３３ｆは、Ｃ１の立ち下がりエツジ（Ｑ
ＪＸのセット）から所定の時間（ｔｄ）後に、Ｊ−にフ
リップフロップ回路３３ｃをリセットする信号ＣＪＸを
発生し、所定の時間ｔｄはスイッチ信号Ｓ８，１に含ま
れるチャツタリングの継続時間よりも充分に長い例えば
１０Ｉｌｓ程度に設定するのが好ましい。なお、ｔｄの
設定はマルチバイフレーク回路３３ｆに外付けした抵抗
Ｒ，、Ｒ，およびコンデンサＣ，、Ｃ，を調整して行う
。

カウンター回路３４は、信号整形回路３３からのクロッ
ク信号ＣＰをカウント（計数）してそのカウント値Ｃｖ
を出力するが、カウンタクリアー信号Ｃｃが入力すると
そのカウント値Ｃｖをゼロクリアーする。

比較回路３６は、予めデイツプスイッチ３５に設定した
所定の基準値Ｒｖ（ここでは、Ｒｖ＝１）と、カウンタ
ー回路３４からのカウント値Ｃｖとを比較Ｌ、−’ｌｔ
　（ＲＶ　＝Ｃ，）の場合にハイレベルとなる判定結果
信号Ｊ０を出力する。なお、比較のタイミングとしては
、例えばカウンター回路３４がゼロクリアーされる直前
が望ましい。

表示回路３７は、反転型のバッファ回路３７ａ、正転型
のバッファ回路３７ｂ、合格ランプ３７ｃ、不合格ラン
プ３７ｄおよび抵抗Ｒ＆、Ｒ７を備え、Ｊｏがハイレベ
ルのときに合格ランプ３７ｃを発光（不合格ランプ３７
ｄを消灯）させる一方、Ｊｏがローイレベルのときに不
合格ランプ３７ｄを発光（合格ランプ３７ｃを消灯）さ
せるようになっている。

次に、第３．４図の各波形図を参照しながら、本実施例
の回路動作を説明する。

（Ｉ）正常時の回路動作（第３図参照）、時間ｔ。ニス
タート信号Ｔ、が発生するとＤＣモータ３１ａが正転を
開始し、移動ヘッド３１ｃがキー操作圧力Ｐを漸増させ
ながら移動を始める。

時間ｔｌ　：ドームスイッチ３２のスイッチ接点３２ａ
がオフ状態からオン状態になると、スイッチ信号Ｓｓ−
がチャックリングを伴いつつその信号電位を＋■からＧ
へと変化させる。このスイッチ信号ＳＳＷの変化は積分
回路３３ａおよびシュミットトリガ回路３３ｂによって
整形された後、Ｊ−にフリップフロップ回路３３ｃに加
えられ、これによりＱ　ＪＩ［がローレベルからハイレ
ベルへと立ち上がる。Ｑ　ＪＫの立ち上がりエツジは微
分回路３３ｄによって検出され、反転回路３３ｅから１
個のクロック信号Ｃ２が出力される。

時間１．：１．からｔｄを経過すると、ＣＪＫが立ち上
がりＱＪｘがリセットされる。

時間ｔ３　：はしめのスタート信号Ｔ、パルス発生から
およそ半周期（検査周期Ｔ１の半分）が経過するとエン
ド信号Ｔ、が発生し、ＤＣモータ３１ａが逆転を開始す
る。これにより、移動ヘッド３１Ｃがキー操作圧力Ｐを
漸減させながら反転移動を開始する。

時間Ｌ４　：ドームスイッチ３２のスイッチ接点３２ａ
がオン状態から再びオフ状態になると、スイッチ信号Ｓ
３，１がチャツタリングを伴いつつその信号電位をＧか
ら＋Ｖへと変化させる。

時間ｔｏ’：１回の検査周Ｂ、ｌ１丁、が経過すると、
次の周期のスタート信号Ｔ、パルスが発生し、上記り。

〜ｔ４を繰り返す。

ここで、上記時間ｔ０〜ｔ　、　Ｉ　の間におけるクロ
ック信号Ｃ１の発生数は、スイッチ接点３２ａのオン回
数に等しい数（１）であり、カウンター回路３４のカウ
ント値Ｃｖも同じく　（１）である。したがって、Ｃｖ
＝Ｒｖの条件を満足するから、Ｊｏがハイレベルとなり
、合格ランプ３７ｃだけが点灯する。

（ＩＩ）不良時の回路動作、 時間ｔ。−ｔ　８１０間（−検査周期）でスイッチ信号
ＳＳＷの電位が一度も＋ＶからＧへと変化しない場合、
すなわちドームスイッチ３２が一度もオン状態に変化し
ない不良動作の場合には、クロック信号Ｃ１の発生数が
ゼロ、したがって、カウント値ＣｖもゼロとなりＣｖ≠
Ｒｖとなるから、Ｊ。

がローレベルとなって不合格ランプ３７ｄだけが点灯す
る。

あるいは、第４図において、−検査周期の間でドームス
イッチ３２が２回以上（図ではイ、口の２回）オン状態
に変化する不良動作の場合には、クロック信号ＣＰの発
生数がオン変化数と同数発生し、したがって、カウント
値Ｃｖも同数（この例ではＣＶ−２）となり、同様にし
てＣｖ≠Ｒｖとなるから、この場合にもＪｏがローレベ
ルとなって不合格ランプ３７（Ｉだけが点灯する。

このように、本実施例によれば、−検査周期におけるス
イッチ信号ＳＡＷのオン変化数と同数のクロック信号Ｃ
Ｐを発生し、このクロック信号ＣＰのカウント値Ｃｖと
基準値Ｒｖとを比較して一致の場合のみに合格ランプ３
７ｃを点灯するように構成したので、−検査周期の間の
ドームスイッチ３２のオン変化数がＲｖと同数の場合だ
けを検査合格とすることができる。したがって、オン変
化数が０回ないしは２回以上の不良動作を確実に判別で
き、ドームスイッチ３２に対する検査精度を向上するこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、メカニカルスイッチからの電気信号を
整形し、整形後の電気信号（実施例ではクロック信号Ｃ
Ｆ、ＣＰはオン回数を現す）を計数してその計数結果か
ら良否を判定するようにしたので、オン回数が基準値と
一致する場合だけを検査合格とすることができ、不一致
の場合をすべて不合格とすることができる。

したがって、基準値を１とすれば、オン回数が０回ない
し２回以上のスイッチを不良と判別でき、検査周期の大
部分を検査対象にして検査精度を向上することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図である。 第２〜４図は本発明に係るメカニカルスイッチの検査装
置の一実施例を示す図であり、第２図はそのブロック構
成図、 第３図はその正常時の動作波形図、 第４図はその不良時の動作波形図である。 第５〜９図は従来例を示す図であり、 第５図はその検査対象キースイッチの一例として示すド
ームスイッチの斜視図、 第６図（ａ）（ｂ）はそのドームスイッチのオフ／オン
をそれぞれ示す状態図、 第７図はそのメカニカルスイッチの検査装置の概念構成
図、 第８図はその正常時のスイッチ動作を示す特性図、 第９図はその不良時のスイッチ動作を示す特性図である
。 Ｓ−・・・・・・ドームスイッチ （メカニカルスイッチ）、 ２０・・・・・・周期信号発生手段、 ２１・・・・・・キー操作力付与手段、２２・・・・・
・信号整形手段、 ２３・・・・・・計数手段、 ２４・・・・・・基準値設定手段、 ２５・・・・・・判定手段、 ３０・・・・・・制御回路（周期信号発生手段）、３１
・・・・・・動力機構（キー操作力付与手段）、３２・
・・・・・ドームスイッチ （メカニカルスイッチ）、 ３３・・・・・・信号整形回路（信号整形手段）、３４
・・・・・・カウンター回路（計数手段）、３５・・・
・・・デイツプスイッチ（基準値設定手段）３６・・・
・・・比較回路（判定手段）、３７・・・・・・表示回
路。 本発明の原理構成回 第 工 図 １゜ 正常時の動作波形図 第３図 不良時の動作波形図 １゜ ドームスイッチの斜視図 第 図 ドームスイッチのオン／オフをそれぞれ示す状態図第 図 従来のメカニカルスイッチの検査装置の概念構成図第 図 正常時のスイッチ動作を示す特性図 第８図 不良時のスイッチ動作を示す特性図 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の検査周期の間、検査対象たるメカニカルスイッチ
   に対してキー操作圧力を漸増付与した後、該付与圧力を
   漸減するとともに、 前記検査周期の間におけるメカニカルスイッチからのオ
   ン／オフ電気信号を整形し、 整形後の電気信号に基づいて、当該スイッチの良否を検
   査するメカニカルスイッチの検査装置において、 前記整形後の電気信号を一検査周期の間計数する計数手
   段と、 所定の基準値を設定する基準値設定手段と、計数手段の
   計数結果と基準値設定手段の基準値とを比較して前記ス
   イッチの良否を判定する判定手段と、 を備えたことを特徴とするメカニカルスイッチの検査装
   置。