JPH0416734B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明はスイツチ操作力特性試験装置の高速
化に関する。

「従来の技術」 スイツチの重要な特性の一つに操作力特性があ
る。操作力特性とはスイツチを動作させるとき、
指の移動距離と指にかかる荷重の関係を示したも
のである。スイツチは一般に操作部にバネ性をも
つている。従つて押すと反力として元の位置に戻
る力が発生する。操作部の移動距離とバネの反力
をグラフ化したものが操作力特性であり、例えば
第６図Ａの様になる。この操作力特性はスイツチ
の操作が実際に行なわれたか否かを人間が確認す
る上で重要な要素であり、特に、一度荷重が少な
くなることが人の操作確認感覚を左右するクリツ
ク感と一般的に云われているものである。

スイツチの本来的な機能の接点のオン／オフは
ストロークと接点間抵抗値で表わすことができ第
６図Ｂの様になる。従つて、ストロークが同じ値
のときの荷重と抵抗の関係が出せる為、操作力特
性とスイツチのオン／オフを関係ずけることがで
きる。

この操作力特性の測定は、荷重センサとストロ
ークセンサによつて行なわれる。又、ストローク
センサの代りとして機構を上下させるステツピン
グモータの動作パルスをカウントして、１パルス
当りの移動距離を乗じた数値を使用したり、サー
ボモータの回転位置の出力パルスをカウントして
１パルス当りの移動距離を乗じて使用することも
ある。しかしながら、測定速度は遅く測定に時間
がかかつていた。その理由は高速化を図ると第７
図のような振動成分が操作力に重畳し、正確な測
定ができないからである。即ち高速化を図ると動
作時大きな力が動く部分に急激にかかり、筺体が
たわみを生じたりする。又、構造上少しでも動作
になめらかさがなかつたりガタがあつたりすると
力が平均してかからなくなり、振動が発生する。
又、外部からの振動の影響を受けやすい。この為
ガタを少なくしたり強固な構造にする必要があ
る。しかしながら限度があり、振動は除去しにく
くなる。特に高い周波数の振動が発生しやすい傾
向がある。そして検出された信号の振動成分を除
去する為ローパスフイルタを使用するが、ローパ
スフイルタは遅延時間をもつと共に過渡応答特性
があるため高速化の妨げとなる。又ペンレコーダ
への記録も測定速度を落とす一因である。

第５図は一般に知られている従来のスイツチ操
作力特性試験装置である。測定すべきスイツチは
試験台１上に取付けられる。操作ボツクス２のス
タートスイツチを押してサーボモータ３を回転さ
せ、ボールネジ４を動かし、荷重センサ５を取付
てある荷重センサ取付部６を上下させてスイツチ
の操作部に加えられる荷重を測定する。荷重セン
サ５の出力はペンレコーダ７の内蔵の増幅器で増
幅される。増幅された信号は増幅器内のローパス
フイルタで振動分が除去される。又サーボモータ
３の回転位置信号を得るためのロータリエンコー
ダ８がサーボモータ３に取付けられ、そのエンコ
ーダパルスをカウントし、これに１パルスあたり
の移動距離を乗じてストロークを出す。そして荷
重を示す信号とストロークを示す信号を使つて操
作力特性をペンレコーダに記録する。測定時に荷
重センサ取付部の上下動作による振動や、外部か
らの振動が伝わらない様に測定装置基礎部９をし
つかりとした構造にする必要がある。

なお第６図Ｂに示した接点抵抗特性はストロー
クをパラメータとして別の抵抗測定器で測定され
る。

「発明が解決しようとする課題」 以上述べたように従来の測定法では、高速化す
ると振動が発生しやすくなりセンサがこれを検知
するため、測定精度が低下する恐れがあつた。
又、ペンレコーダに操作力特性を記録して検査員
が良否を判定する必要があつた。荷重センサに
は、動作時の振動や外部からの振動が伝わり、そ
の振動分を除去するためレコーダの増幅器内に応
答速度の遅いローパスフイルタを用いていた。こ
れらのことから従来の方法は操作力特性の測定と
合否判定との作業効率が極めて低い欠点があつ
た。

又、スイツチの接点抵抗は操作力特性とは別に
他の測定器で測定し、操作力特性との対応をはつ
きりさせるためにはストロークを媒介してプロツ
トしなおす必要があり、不便であつた。

この発明はこれら従来の欠点を除去し、操作力
特性の測定を高速化すると共に接点抵抗特性も同
時に測定できるようにし、また良否の判定も自動
化して高速化したスイツチ操作力試験装置を提供
することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 平板状の基礎部と、 その測定基礎部上に据付けられ、被試験スイツ
チを載置する試験台と、 上記測定基礎部上に建てられたスライド機構部
と、 そのスライド機構部に沿つて、上下方向に移動
される検出機構部と、 その検出機構部に取付けられた振動測定用荷重
センサと、 上記検出機構部に、上記試験台と対向するよう
に取付けられた操作力測定用荷重センサと、 上記検出機構部に取付けられた振動測定用スト
ロークセンサ及び操作力測定用ストロークセンサ
と、 上記測定基礎部上に取付けられる駆動力発生源
と、 その駆動力発生源により駆動され、上記検出機
構部を上下させる動作部と、 上記駆動力発生源の動作を制御する制御部と、 上記操作力測定用荷重センサの出力より上記振
動測定用荷重センサの出力を減算する手段と、 上記操作力測定用ストロークセンサの出力より
上記振動測定用ストロークセンサの出力を減算す
る手段とがこの発明のスイツチ操作力特性試験装
置に設けられる。

被試験スイツチの操作力特性の基準値を格納す
るメモリと、 その基準値と測定値とを比較する手段と、 その比較結果より被測定スイツチの合否を判定
する手段とを上記のスイツチ操作力特性試験装置
に備えるのが望ましい。

また、上記被試験スイツチのストローク対操作
力の測定と同時にストローク対接点間抵抗値を測
定する手段をスイツチ操作力特性試験装置に設け
ることもできる。

上記検出機構部は、好ましくは、上記測定基礎
部と平行に配された断面ロ字状の角筒体を有し、
その角筒体の上板の下面に上記振動測定用荷重セ
ンサが取付けられ、上記角筒体の底板の下面に上
記操作力測定用荷重センサが取付けられる。

「実施例」 試験装置の構造 第１図に示すように、試験装置はメカ部１１と
電子装置部１２とに大別される。測定基礎部２１
の上にスライド機構部２２が取付けられ、その上
に駆動力発生源２３、例えばモータが取付られ
る。駆動力発生源（モータ）２３には、実際に検
出機構部２４を動かす動作部２５、例えばカムが
直結される。検出機構部２４はスライド機構部２
２のスライド面によつて上下される。その上下動
作しないときは、検出機構部２４は、スライド機
構部２２の上部にあるＬアングル２６の下にさげ
られているバネ２７により持ちあげられ、動作部
（カム）２５に接している。また、スライド機構
部２２にはその前面の一側に機構部動作モニタセ
ンサ３０，３１が取付けられて、検出機構部２４
の側面に取付けられている動作モニタ用の羽根３
２が接するか否かにより検出機構部２４の動作位
置のモニタをしている。

検出機構部２４には操作力測定用荷重センサ３
３、振動測定用荷重センサ３４、操作力測定用ス
トロークセンサ３５、振動測定用ストロークセン
サ３６が取付けられている。荷重センサ３３，３
４の先にはそれぞれ操作力測定プローブ３７が取
付てある。このプローブ３７は荷重センサ３３，
３４に大きな力が必要以上にかからない構造とな
つている。第２図に示すようにプローブ３７のケ
ース３７ａの中にはバネ３７ｂがはいつており、
プローブ先端３７ｃにバネ力以上の力がかかると
プローブ先端３７ｃが引つこむ様になつている。

検出機構部２４には前面より断面ロ字状の角筒
体２４ａが測定基礎部２１の板面と平行に突出形
成される。即ちその角筒体２４ａは上板２４ｂ、
底板２４ｃ及び左右の側板２４ｄで構成される。
操作力測定用荷重センサ３３は底板２４ｃの下面
に、また振動測定用荷重センサ３４は上板２４ｂ
の下面にそれぞれ取付けられる。この構造によつ
て振動の影響を２つの荷重センサ３３，３４にほ
ぼ同じ位相と大きさで感じる様にしている。ま
た、角筒体２４ａを前方に突出させてスイツチを
押すときに、下のスペースが充分とれる様にして
ある。この角筒体２４ａの下面にもし荷重センサ
３３，３４を並行に横にならべておくと振動のつ
たわり方にねじれ等が生じたときには２つの荷重
センサの検知する振動の大きさ、位相に差が出
る。移動の動作は上下であるから２つのセンサを
上下に取付ると振動の位相、大きさが比較的そろ
い易い。さらに中空にしてその上板、底板でセン
サを取付てある為、上板２４ｂ、底板２４ｃそれ
ぞれが板面の前後左右でねじれ、位相、大きさに
差がでようとしても、振動は２つの側板２４ｄを
均等につたわり、結局２つの荷重センサに伝わる
振動は同じ位相と大きさになり易い。

操作力測定用ストロークセンサ３５及び振動測
定用ストロークセンサ３６は、検出機構部２４の
側面に並んで取付けられ、光の反射によつて距離
をはかる。ストロークセンサ３５，３６より放射
される光を反射させる反射板３８，３９がそれぞ
れスライド機構部２２と検出機構部２４とに取付
けられている。

抵抗測定用プローブ４０は測定基礎部２１に取
付けられ、被試験スイツチ４１の端子に接触可能
とされている。検出機構部２４の操作力測定用荷
重センサ３３のプローブ３７が被測定スイツチ４
１の操作部を押すことによつて端子間の抵抗、つ
まり接点間の抵抗の変化が発生し、その変化が測
定される。

なお、被試験スイツチ４１は測定中に動かない
ように試験台４２上に保持される。

電子装置部１２はメカ部１１と制御し、又測定
データの合否判定を行う。電子装置部１２のうし
ろからは各センサの動作をコントロールし、デー
タを伝送するための信号用ケーブルが導出されて
メカ部１１の例えばスライド機構部に接続され
る。フロント面には表示部５１とコントロールキ
ーボツクス５２が設けられ、操作を行なつたり、
データや合否の結果を表示したりする。

試験装置の動作 試験装置の動作を第３図のブロツク図及び第４
図の動作フローチヤートを参照して説明する。

（ステツプ101）装置の電源スイツチをオンに
すると、電子装置部１２の表示部５１にあらかじ
め入力している規格を表示したり検出機構部２４
の位置を機構部動作モニタセンサ３０，３１によ
り検知して表示したりする。又次の動作として規
格値入力か測定かのコマンド指示を受け付ける表
示をする。

（ステツプ102）コントロールキーボツクス５
２から規格値入力モードが測定モードかの選択を
行う。

（ステツプ103）規格値入力を選択した場合ス
イツチのストロークの変化に対する荷重、抵抗の
基準値及び基準値との許容差を入力する。この入
力方式としてキーイン方式、教示方式、外部通信
方式の３つがある。キーイン方式はコントロール
キーボツクス５２から規格の数値を入力する方式
である。教示方式は良品サンプルの操作特性、抵
抗変化特性を実際に測定して、これらの特性を基
準データとするものである。外部通信方式は外部
通信装置５３を通じて、外部装置（例えばパーソ
ナルコンピユータ）にはいつている規格値（基準
値と許容値）を通信装置５３を介して電子装置部
１２へ移すものである。又外部通信装置５３を使
用することによつて入力している規格値を他の装
置へ移すこともできる。

（ステツプ104）測定を開始する時はコントロ
ールキーボツクス５２を操作して測定モードにす
る。測定モードにはいると、CPU７７は機構部
動作モータセンサ３０，３１によつて検出機構部
２４の位置を確認する。もし初期位置（上死点）
になければこのむね表示し、コントロールキーボ
ツクス５２の操作によつて初期位置になる様に動
作データを操作力動作制御インターフエース５４
を介して操作力動作制御装置５５に送る。このデ
ータに基ずいて駆動力発生源２３の動作力で動作
部２５が動き検出機構部２４を初期位置へ移動さ
せる。初期位置の確認ができたらメモリ５６の格
納エリアをクリアにする。

測定開始のコマンドをコントロールキーボツク
ス５２から入力すると、動作データが操作力動作
制御装置５５におくられる。このデータには検出
動作速度や動作位置などがはいつている。例えば
動作速度が一定とか下死点位置まで行かずに戻る
とかの情報である。これらはあらかじめソフトウ
エアでメモリ５６に組み込んでおく。そして駆動
力発生源２３を動作させる。これによつて動作部
２５が実際に検出機構部２４とスライド機構部２
２にそつて上下させる。

（ステツプ105）検出機構部２４が下がつてく
ると機構部動作モニタセンサ３１が動作位置モニ
タ用羽根を検知して被測定スイツチ４１の操作力
のデータ及び抵抗のデータをサンプリングする様
になる。従つて位置モニタ用羽根３２が機構部動
作モニタセンサ３１の位置に来るまでに操作力測
定用荷重センサ３３がスイツチに接しないように
あらかじめ調整してある。

（ステツプ106）検出機構部２４がさらに下が
つて操作力測定用荷重センサ３３の測定プローブ
３７が被測定スイツチ４１を押し、操作力が発生
する。この操作力特性を操作力測定用荷重センサ
３３、操作力測定用ストロークセンサ３５で検知
する。この検知したデータの中には振動成分が含
まれているので、その振動成分を除いてやる必要
がある。そこで振動成分のみの検知をする振動測
定用荷重センサ３４、振動測定用ストロークセン
サ３６が必要となる。

荷重センサ３３，３４で検出された荷重信号は
それぞれ増幅器６０，６１で増幅される。増幅器
６１の出力を位相補正回路６２を通じて位相補正
をかけて、振動測定用荷重センサ３４の検知した
振動成分の位相と大きさを操作力測定用荷重セン
サ３３の検知した振動成分の位相と大きさに合せ
ておく。増幅器６１の増幅度及び位相補正回路６
２の位相補正値はあらかじめ空動作、つまり被試
験スイツチをセツトしないで測定動作を行つて、
その時に発生する振動が両荷重センサ３３，３４
に対して同じになる様にしてある。すなわち、操
作力測定用荷重センサ３３の増幅器６０で増幅さ
れた出力が一定になる様にしておき、次に振動測
定用荷重センサ３４の出力に対して増幅及び位相
補正値をかえて増幅器６０の出力と位相、大きさ
が同じになる様にしてある。従つて、加減算器６
３で減算すれば操作力測定用荷重センサで検知さ
れた振動成分は除去される。この信号をＡ／Ｄ変
換器６４を通じてメモリ５６に格納する。

ストロークセンサ３５，３６の出力をそれぞれ
カウンタ７０，７１でカウントしたあと振動成分
除去の為、加減算器７２で減算する。このデータ
をデイジタルセンサ入力インターフエイス７３を
介してメモリ５６に格納する。

電圧／電流発生源７４より抵抗測定プローブ４
０を通じ接点抵抗に一定の電圧又は電流が与えら
れ、その結果生ずる接点電流又は端子電圧が増幅
器７５に入力され、その増幅出力がＡ／Ｄ変換器
７６を介してCPU７７に与えられる。CPU７７
はその入力信号より接点抵抗値を演算して、その
値をメモリ５６に格納する。メモリ５６に格納さ
れる荷重、抵抗データはストロークと共に適宜に
サンプリングされる。

またストローク、荷重、抵抗のサンプリングは
必要に応じスイツチ４１の操作部の押し込み動作
と復旧動作の両方に対して行われる。

（ステツプ107）検出機構部２４が戻りの動作
になつて位置モニタ用羽根３２が機構部動作モニ
タセンサ３１の位置をすぎるとサンプリングは終
了となる。

（ステツプ108）CPU７７は格納された測定デ
ータと、あらかじめ入力されている基準値データ
を比較し、その差が許容値内であれば良としそれ
以外を不良と判定する。

（ステツプ109、110）CPU７７は良否の結果
を表示部５１に表示させる。

（ステツプ111）CPU７７は初期設定条件が試
験結果を外部に出力するように指定されているか
否かを判別する。

（ステツプ112）外部出力要であれば、CPU７
７は良否の判定結果及び試験データを外部通信装
置５３を介して出力する。検出機構部２４は、こ
の間に上死点に位置する様に動いている。

（ステツプ113）コントロールキーボツクス５
２によりもし連続で測定するならば測定初期設定
にもどるし、また単独又は必要回数が終了したな
らば測定を終了し、動作を停止させる。

その他 以上動作をのべたが振動の状態によつては、振
動測定用荷重センサ、ストロークセンサを更に追
加すれば効率よく検出ができ、よりよく振動分が
除ける。

ここで述べた荷重センサは、ロードセルであ
る。ロードセルは、金属ヒズミゲージ、半導体ヒ
ズミゲージのブリツジ構成となつている。力が検
知部にかかるとヒズミが発生しロードセルの出力
となる。

ストロークセンサは光学式の変位センサを例に
あげている。ストロークセンサからの光が反射板
に生ずるスポツトの大きさをみてストロークを出
したり、反射光量によつて距離を出したりする。
さらに高級になればレーザ測長も考えられる。又
スピンドル形式によつて動作させスリツトの数を
カウントすることによつてストロークを出す方式
もある。いずれにせよ、高速でストロークがはか
られるものであればよい。

これ迄の説明では駆動力発生源２３と動作部２
５はそれぞれモータとカムとしたが、この発明は
この場合に限らず、それぞれがサーボモータとボ
ールネジであつてもよいし、エアとシリンダであ
つても、またその他の組合せであつてもよい。

「発明の効果」 以上説明したようにこの発明では検出機構部に
操作力測定用荷重センサ、振動測定用荷重セン
サ、操作力測定用ストロークセンサ、振動測定用
ストロークセンサを取付け、操作力とストローク
の両方に対して振動分の合算された信号と振動分
のみの信号とを検出し、前者の信号より後者の信
号を減算して、振動分を含まない操作力対ストロ
ーク特性を得ることができる。このようにローパ
スフイルタなどを使わずに振動分が除去できるこ
とから、試験速度を従来より大幅に向上すること
が可能である。

また、CPUによりスイツチ操作力特性の基準
値と測定値とを比較し合否を自動的に判定するよ
うにして、操作力試験のいつそうの高速化が図ら
れる。

またスイツチのストローク対操作力の測定と同
時にストローク対接点間抵抗値を測定し、これら
両特性からスイツチの良否を判定するようにし
て、従来より信頼性の高い判定ができると共に、
抵抗値を別の試験器で測定する従来の方法に比べ
て測定時間が大幅に短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す斜視図、第２
出は第１図の操作力測定用プローブ３７の原理的
な正面図、第３図は第１図の実施例の電気的構成
を示すためのブロツク図、第４図は第１図の実施
例の動作フローチヤート、第５図は従来のスイツ
チ操作力特性試験装置の斜視図、第６図Ａ，Ｂは
それぞれスイツチのストロークに対する操作力特
性及び接点抵抗特性の一例を示す図、第７図はス
イツチの操作力特性にのる振動成分のみをストロ
ークに対して示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平板状の測定基礎部と、 その測定基礎部上に据付けられ、被試験スイツ
   チを載置する試験台と、 上記測定基礎部上に建てられたスライド機構部
   と、 そのスライド機構部に沿つて上下方向に移動さ
   れる検出機構部と、 その検出機構部に取付けられた振動測定用荷重
   センサと、 上記検出機構部に、上記試験台と対向するよう
   に取付けられた操作力測定用荷重センサと、 上記検出機構部に取付けられた振動測定用スト
   ロークセンサ及び操作力測定用ストロークセンサ
   と、 上記測定基礎部上に取付けられる駆動力発生源
   と、 その駆動力発生源により駆動され、上記検出機
   構部を上下させる動作部と、 上記駆動力発生源の動作を制御する制御部と、 上記操作力測定用荷重センサの出力より上記振
   動測定用荷重センサの出力を減算する手段と、 上記操作力測定用ストロークセンサの出力より
   上記振動測定用ストロークセンサの出力を減算す
   る手段とを具備するスイツチ操作力特性試験装
   置。 ２ 被試験スイツチの操作力特性の基準値を格納
   するメモリと、 その基準値と測定値とを比較する手段と、 その比較結果より被試験スイツチの合否を判定
   する手段とを具備する請求項１記載のスイツチ操
   作力特性試験装置。 ３ 上記被試験スイツチのストローク対操作力の
   測定と同時にストローク対接点間抵抗値を測定す
   る手段を具備する請求項１又は２記載のスイツチ
   操作力特性試験装置。 ４ 上記検出機構部は、上記測定基礎部と平行に
   配された断面口字状の角筒体を有し、その角筒体
   の上板の下面に上記振動測定用荷重センサが取付
   けられ、上記角筒体の底板の下面に上記操作力測
   定用荷重センサが取付けられている請求項１又は
   ２又は３記載のスイツチ操作力特性試験装置。