JPH0517732U - 座標入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボールと連動して回転する回転軸の変形を防
止しつつ安定した回転検出を行うことができ、しかも、
小型化が可能な座標入力装置を提供する。 【構成】 開口を有するハウジング１１内に設けた３つ
の固定支持部材１６によって一部がハウジング開口部か
ら突出するボール１０を回転自在に支持する。ハウジン
グ内には互いに直角となるように１対の回転軸１７，１
８を配置し、ハウジング内には、各回転軸の両端にそれ
ぞれ当接する壁部２７，２８と、各回転軸の一端近傍を
回転自在に且つボールに対し接離方向に揺動変位可能に
挟持する挟持部材２０ｂ，２１ｂと、各回転軸の他端近
傍をボールに付勢するばね１９とを設ける。両回転軸を
ボールの回転に追従させ、各回転軸の一端近傍に設けた
回転板２６の回転量を回転検出器２０，２１により検出
して座標データを生成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は座標入力装置に関し、更に詳しくは、ボールを任意方向に回転させる ことにより画面上のカーソル位置等を制御するための座標データを生成する座標 入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

画面表示機能を有する電子機器、例えばラップトップパソコン、ノートパソコ ン等の小型化に伴い、これらの電子機器に組み込まれる座標入力装置にも小型化 の要請が高まっている。

【０００３】 従来より、互いに直角になるようにハウジング内に配設した２つの回転軸と支 持部材とでボールを回転自在に３点支持し、ボールの回転に連動させて回転軸を それぞれ回転させるとともに、各回転軸の一端に設けた回転板の回転量を回転検 出器により検出するように構成した座標入力装置が用いられている。

【０００４】 一方、ハウジング内に設けた３つの固定支持部材によってボールを回転自在に ３点支持し、互いに直角になるようにハウジング内に配設した２つの回転軸はそ れぞればねでボール表面に押し付け、ボールの回転に連動させて回転軸をそれぞ れ回転させるとともに、各回転軸の一端に設けた回転板の回転量を回転検出器に より検出するように構成した座標入力装置が考えられている。図１１(a) ，(b) はこの種の座標入力装置における回転軸取付け構造を概略的に示したものである 。同図を参照すると、回転軸１の一端には外周にスリットを形成した回転板２が 取り付けられ、他端にはフランジ３が取り付けられ、略中央部にはボール５に当 接されるローラ部４が取り付けられている。ハウジングには長溝７を形成した一 対のブラケット６が設けられ、回転軸１は両ブラケット６の長溝７に挿入されて ボール５に対し接離方向（図中ｘ方向）に変位可能に支持されている。また、ブ ラケット６が回転板２のハブ部側面とフランジ３の側面とにそれぞれ当接するこ とにより、回転軸１の軸線方向移動が規制されている。さらに、ハウジングには 回転軸１をボール５に付勢するばね８が取り付けられている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

２つの回転軸と支持部材とでボールを回転自在に３点支持する座標入力装置に おいては、ボールに加わる押圧力が回転軸に加わるため、ボールに過大な押圧力 が加わった場合に回転軸が変形し易く、その変形によって回転軸がボールの回転 に追従しなくなって回転検出に支障を来すという問題が生じていた。また、回転 軸の変形を防止するために軸径を大きくすると、装置全体の小型化が困難になる 。

【０００６】 一方、ハウジング内に設けた３つの固定支持部材によってボールを回転自在に ３点支持する座標入力装置によれば、上述した問題を解消することができるが、 回転軸の両端近傍を各々ばねでボールに付勢するため、ばね力のばらつきにより 回転軸を一定位置に保持することが困難になり、回転板と回転検出器との間の位 置ずれによって回転検出精度が低下するという問題が生じていた。

【０００７】 したがって、本考案の目的は、ボールと連動して回転する回転軸の変形を防止 しつつ安定した回転検出を行うことができ、しかも、小型化が可能な座標入力装 置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため、請求項１記載の考案は、開口を有するハウジングと 、このハウジング内に設けられた固定支持部材上に回転自在に３点支持され、一 部が前記開口より突出するボールと、ハウジング内に互いに直角となるように配 置され、ボールの回転に連動して回転する一対の回転軸とを備え、各回転軸の一 端近傍に設けた回転板の回転量を回転検出器により検出して座標データを生成す る座標入力装置において、ハウジング内には、各回転軸の両端にそれぞれ当接す る壁部と、各回転軸の一端近傍を回転自在に且つボールに対し接離方向に揺動変 位可能に挟持する挟持部材と、各回転軸の他端近傍をボールに付勢するばねとを 設けたことを特徴とする。

【０００９】 また、請求項２記載の考案は、請求項１記載の座標入力装置において、前記挟 持部材を前記回転検出器と一体に形成したことを特徴とする。

【００１０】 また、請求項３記載の考案は、請求項１記載の座標入力装置において、前記各 回転軸の他端に当接する壁部に前記ばねを係止する係止部を形成したことを特徴 とする。

【００１１】 さらに、請求項４記載の考案は、請求項１記載の座標入力装置において、前記 各回転軸の両端を凸曲面形状にしたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】

請求項１記載の座標入力装置においては、ボールに加わる押圧力を固定支持部 材で受けるので、ボールに過大な押圧力が加わった場合に回転軸にその押圧力が 加わって変形する虞れがない。したがって、回転軸の径を小さくすることができ 、装置全体を小型化できる。また、回転軸の一端近傍を挟持部材により回転自在 に且つボールに対し接離方向に揺動変位可能に挟持し、かつ、回転軸の他端近傍 をばねによりボール側に付勢しているので、回転軸を常時ボールの回転に連動さ せて回転させることができる。しかも、回転軸の両端をそれぞれ壁部に摺接させ て回転軸の軸線方向移動を規制するとともに、回転板が設けられる回転軸の一端 近傍を挟持部材により挟持するので、回転板とその回転量を検出する回転検出器 との間の位置ずれが生じにくい。したがって回転検出の信頼性低下を防止できる 。

【００１３】 請求項２記載の座標入力装置においては、挟持部材を回転検出器と一体に形成 しているので、回転軸の一端近傍に設けられた回転板と回転検出器との位置合わ せが容易になる。また、ハウジング自体の内部構造を簡素化できるので、その製 造が容易になる。

【００１４】 請求項３記載の座標入力装置においては、各回転軸の他端に当接する壁部に回 転軸をボールに付勢するばねを係止する係止部を形成しているので、ばねが回転 軸から外れにくくなる。しかも、係止部は各回転軸の他端に当接する壁部に形成 しているので、ハウジングの内部構造が簡素化し、ハウジングの小型化が可能に なるとともにその製造が容易になる。

【００１５】 請求項４記載の座標入力装置においては、各回転軸の両端を凸曲面形状にして いるので、回転軸が揺動しその端部が壁部に摺接することによって壁部が摩滅す ることを最小限に抑えることができる。したがって、回転軸のガタつきを防止し て安定した回転を行わせることができる。

【００１６】

【実施例】

以下、図１から図１０までを参照して本考案の一実施例につき説明する。

【００１７】 図１および図２に示すように、座標入力装置はボール１０と、開口部を有する ハウジング１１と、該ハウジング１１の開口部に着脱可能に取り付けられるリン グ状のリテーナ１３とを備えている。ボール１０は耐摩耗性に優れた樹脂例えば ＡＢＳ等で作ることが好ましいが、さらに、ボール１０を重くしてその操作性を 高めるために、樹脂層の内部に鉄等比重の大きな材料からなる球状コアを設ける ことが好ましい。ハウジング１１およびリテーナ１３はそれぞれ樹脂例えばＡＢ Ｓ等の一体モールド成形によって作ることができる。ハウジング１１の開口部側 にはボール１０を収容するボール収容部１２が形成されている。ハウジング１１ のボール収容部１２に収容されたボール１０の一部はハウジング１１に取り付け られたリテーナ１３の内孔１４から突出するようになっている。ハウジング１１ の開口部と反対側にプリント基板１５が取り付けられる。

【００１８】 ボール１０はハウジング１１のボール収容部１２に固定される３つの支持部材 １６により任意方向に回転可能に３点支持される。好ましくは支持部材１６は球 状のルビーからなる。ハウジング１１内には一対の回転軸１７，１８が互いに直 角になるように配置されており、ばね１９によって常時ボール１０に押し付けら れている。したがって、ボール１０の任意方向の回転に連動して互いに直角な軸 線の周りにそれぞれ回転することができる。プリント基板１５には図１および図 ５に示す２つの回転検出器２０，２１が取り付けられており、これら回転検出器 ２０、２１はそれぞれ回転軸１７，１８の回転量を検出してパルス信号を出力す る。したがって、これらのパルス信号を計数することにより、図示しない表示装 置の画面上のカーソル位置等を制御する座標データを生成することができる。

【００１９】 次に、支持部材１６の取付構造について詳細に説明する。図２，図４および図 ７から判るように、ハウジング１１には各支持部材１６をハウジング１１のプリ ント基板取付け面側から受け入れてボール１０と接触する位置に保持する３つの 筒部２２が設けられている。各筒部２２にはその長手方向に延びるスリット２２ ａが形成されている。したがって、各筒部２２は拡縮方向に撓み変形可能である 。各筒部２２はハウジング１１のボール収納部１２に開口する孔２２ｂを有して おり、この孔２２ｂは球状支持部材１６の直径よりも小さい。したがって、支持 部材１６の一部が孔２２ｂから突出してボール１０に接触することができる。一 方、図７に示すように、プリント基板１５には各筒部２２の支持部材受入れ側端 部と嵌合する嵌合孔１５ａが形成されている。嵌合孔１５ａの内径は筒部２２の 外径よりも僅かに小さい。したがって、筒部２２を嵌合孔１５ａに嵌合させるこ とにより、筒部２２を縮径方向に撓み変形させて支持部材１６をボール１０と接 触する位置に固定保持させることができる。したがって、接着剤等を用いること なくハウジング１１内への支持部材１６の固定作業を簡単に行うことができる。 また、この実施例では球状の支持部材１６を用いているので、支持部材１６を筒 部２２内に組み込むときに支持部材１６の方向性を考慮する必要がなくなる。

【００２０】 図７は座標入力装置を電子機器例えばノート型パソコン等のケース２３に組み 込んだ状態を示している。同図に示すように、筒部２２はプリント基板１５の嵌 合孔１５ａに嵌合しており、ケース２３に設けられた位置決め用の係合部２３ａ が筒部２２内に係合している。このように、支持部材１６を収納する筒部２２を 利用して座標入力装置の位置決めを行うことができるので、ハウジング１１に別 途位置決め手段を設ける必要がなく、ハウジング１１の構造が簡素化されること となっている。なお、ケース２３に設ける係合部２３ａは筒部２２と嵌合する嵌 合穴を有するものであってもよい。

【００２１】 次に、回転軸１７，１８およびその取付構造について詳細に説明する。図２， 図５および図１０に示すように、一方の回転軸１７はそのほぼ中央部に取り付け られたローラ部２５と、回転軸１７の一端近傍に取り付けられた回転板２６とを 備えている。ローラ部２５はボール収納部１２に形成された開口１２ａを介して ボール１０に対し接触可能とされている。他方の回転軸１８も回転軸１７と同様 の構成を有する。この実施例では、回転板２６は外周にスリットを有する遮光板 からなっており、回転検出器２０，２１は、図１に概略的に示すように、光電変 換形の検出部２０ａ，２１ａを備えている。したがって、この実施例では、回転 板２６の壁部とスリットが交互に検出部２０ａ，２１ａの光路を横切ることによ り、回転板２６の回転量および回転方向に応じたパルス信号を得ることができる 。

【００２２】 図４，図５および図８から図１０までを参照すると、ハウジング１１には、ハ ウジングのプリント基板取付け面側から挿入される回転軸１７の回転板取付け側 の一端に当接される壁部２７と、回転軸１７の他端に当接される壁部２８と、シ ャフト２４の中間部を支える支持面部２９とが設けられている。壁部２７は凹溝 の底面として形成されており、この凹溝は回転軸１７の一端をプリント基板取付 け面側から挿入できるようにハウジング１１のプリント基板取付け面側に開放さ れている。また、壁部２８には回転軸１７の上記他端がプリント基板取付け面側 に脱落することを防止するためのひさし状突部２８ａが形成されている。他方の 回転軸１８のための支持構造は上述した一方の回転軸１７のための支持構造と同 様の構成を有しており、さらにこの実施例では、両回転軸１７の他端を当接させ る壁部２８が一体に形成されている。

【００２３】 一方、図１，図５および図１０に示すように、回転検出器２０、２１は回転板 ２６の近傍すなわち回転軸１７，１８の各々の一端近傍で回転軸１７，１８を挟 持する挟持部２０ｂ，２１ｂをそれぞれ備えている。これら挟持部２０ｂ，２１ ｂは回転検出器２０，２１をハウジング１１に取り付けたときにそれぞれ回転軸 １７，１８に係合する。したがって、プリント基板１５をハウジング１１に取り 付けた状態では、回転軸１７，１８は挟持部２０ｂ，２１ｂを支点としてボール １０に対し接離方向に揺動変位可能となる。この実施例では、図１０に示すよう に、各回転軸１７，１８の両端を凸曲面形状にしているので、回転軸１７，１８ が揺動し壁部２７，２８に摺接することによって壁部２７，２８が摩滅すること を最小限に抑えることができる。したがって、回転軸１７，１８のガタつきを防 止して安定した回転を行わせることができる。

【００２４】 さらに、図１０に示すように、この実施例では、座標入力装置は回転軸１７， １８をボール１０側に付勢するための共通のコイルばね１９を備えている。この コイルばね１９はハウジング１１に設けられたばね保持部３０に対しハウジング １１のプリント基板取付け面側から装着されており、コイルばね１９の両端から 延長したアーム部１９ａ，１９ｂはそれぞれ回転軸１７，１８の他端近傍をボー ル１０に付勢している。また、コイルばね１９のアーム部１９ａ，１９ｂはそれ ぞれ壁部２８，２８に一体に形成された係止部２８ｂ，２８ｂに係止されている 。

【００２５】 上記構成を有する座標入力装置においては、ボール支持部材１６、回転軸１７ ，１８およびばね１９をハウジング１１のプリント基板取付け面側からハウジン グ１１内に組み付けることができるので、回転検出器２０，２１をプリント基板 １５に取り付けた後、ハウジング１１を所定の向きに固定したままボール支持部 材１６，回転軸１７，１８，ばね１９およびプリント基板１５をハウジング１１ に対し同一の側から順番に組み付けることができる。したがって座標入力装置の 組立作業性が良くなる。

【００２６】 また、上記構成の座標入力装置においては、回転軸１７，１８は常時ばね１９ のアーム部１９ａ，１９ｂによってそれぞれボール１０の表面に押し付けられて いるが、回転軸１７，１８は回転検出器２０，２１の検出部２０ａ，２１ａと対 向する回転板２６の近傍でそれぞれ回転検出器２０，２１の挟持部２０ｂ，２１ ｂにより挟持され、この挟持部２０ｂ，２１ｂを支点としてボール１０に対し接 離方向に揺動変位可能とされているので、回転軸１７，１８が上記接離方向に変 位しても回転検出器２０，２１の検出部２０ａ，２１ａに対する回転板２６の位 置ずれは小さく抑えられることとなる。したがって、回転検出器２０，２１の検 出精度の低下を防止できることとなる。

【００２７】 さらに、各回転軸１７，１８の前記他端に当接する壁部２８にばね１９のアー ム部１９ａ，１９ｂを係止する係止部２８ｂをそれぞれ形成しているので、ばね のアーム部１９ａ，１９ｂが回転軸１７，１８から外れにくくなる。しかも、係 止部２８ｂは回転軸１７，１８の端部を当接させる壁部２８に形成するので、ハ ウジング１１の内部構造が簡素化し、その小型化が可能になるとともにその製造 が容易になる。

【００２８】 以上、図示実施例につき説明したが、本考案は上記実施例の態様のみに限定さ れるものではなく、その構成要素に種々の変更を加えることができる。例えば、 支持部材は球状のものに限られず、半球状のボール支持端部を有する棒状体であ ってもよい。また、筒部をプリント基板に嵌合させることなく、他の手段例えば 筒部内に圧入する栓等で支持部材を筒部内に固定するように構成してもよい。

【００２９】 また、回転軸１７，１８およびばね１９をハウジング１１のプリント基板取付 け面とは反対側から組み付けるように構成してもよい。

【００３０】

【考案の効果】 以上の説明から明かなように、本考案によれば、ボールを固定支持部材で支持 し、回転軸をばねでボールに付勢するので、ボールに加わる押圧力によって回転 軸が変形することを防止できる。したがって、小径の回転軸を使用できることと なり、座標入力装置全体を小型化できることとなる。また、回転軸の両端をそれ ぞれ壁部に摺接させて回転軸の軸線方向移動を規制するとともに、回転板が設け られる回転軸の一端近傍を挟持部材により挟持し、かつ、回転軸の他端近傍をば ねによりボール側に付勢するので、回転軸を常時ボールの回転に連動させて回転 させることができるとともに、回転板とその回転量を検出する回転検出器との間 の位置ずれを最小化して安定した回転検出を行うことができることとなる。した がって、ボールと連動して回転する回転軸の変形を防止しつつ安定した回転検出 を行うことができ、しかも、小型化が可能な座標入力装置を提供することができ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の一実施例を示す座標入力装置の一部
分解斜視図である。

【図２】 図１に示す座標入力装置のハウジングをプリ
ント基板取付け面側から見た斜視図である。

【図３】 図１に示すハウジングの平面図である。

【図４】 図１に示すハウジングの底面図である。

【図５】 図１に示す座標入力装置の図３中５−５線に
沿った断面図である。

【図６】 図１に示す座標入力装置の図３中６−６線に
沿った断面図である。

【図７】 図１に示す座標入力装置を電子機器のケース
に組み込んだ状態を示す図３中７−７線に沿った断面図
である。

【図８】 図１に示すハウジングの図４中８−８線に沿
った断面図である。

【図９】 図１に示すハウジングの図４中９−９線に沿
った断面図である。

【図１０】 図１に示すハウジングの回転軸支持部の拡
大一部断面底面図である。

【図１１】 従来の座標入力装置における回転軸支持構
造を示したもので、(a) は一部断面平面図、(b) は(a)
中１１ｂ−１１ｂに沿った断面図である。

【符号の説明】

１０…ボール、 １１…ハウジング、 １２…ボール収容部、 １３…リテーナ、 １５…プリント基板、 １６…球状支持部材、 １７，１８…回転軸、 １９…ばね、 １９ａ，１９ｂ…アーム部、 ２０，２１…回転検出器、 ２０ａ，２１ａ…検出部、 ２０ｂ，２１ｂ…挟持部、 ２５…ローラ部、 ２６…回転板、 ２７，２８…壁部、 ２８ａ…ひさし状突部、 ２８ｂ…係止部、 ２９…支持面部、 ３０…ばね保持部。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口を有するハウジングと、このハウジ
   ング内に設けられた固定支持部材上に回転自在に３点支
   持され、一部が前記開口より突出するボールと、ハウジ
   ング内に互いに直角となるように配置され、ボールの回
   転に連動して回転する一対の回転軸とを備え、各回転軸
   の一端近傍に設けた回転板の回転量を回転検出器により
   検出して座標データを生成する座標入力装置において、 ハウジング内には、各回転軸の両端にそれぞれ当接する
   壁部と、各回転軸の一端近傍を回転自在に且つボールに
   対し接離方向に揺動変位可能に挟持する挟持部材と、各
   回転軸の他端近傍をボールに付勢するばねとを設けたこ
   とを特徴とする座標入力装置。
2. 【請求項２】 前記挟持部材を前記回転検出器と一体に
   形成したことを特徴とする請求項１記載の座標入力装
   置。
3. 【請求項３】 前記各回転軸の他端に当接する壁部に前
   記ばねを係止する係止部を形成したことを特徴とする請
   求項１記載の座標入力装置。
4. 【請求項４】 前記各回転軸の両端を凸曲面形状にした
   ことを特徴とする請求項１記載の座標入力装置。