JPH07220561A - 無接点スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】対向した配置の発光素子と受光素子との間の光
結合の遮断、非遮断により回路のオン、オフを行う無接
点スイッチにおける部品点数の減少、組み立て工数の削
減によるコストの低下をはかる。 【構成】ベース４とホルダー５とステム６とにより囲ま
れる外部光遮断空間に発光素子１、受光素子２が、それ
ぞれのリードをベース４にインサートされた接続片３に
設けた切り起こし部に弾性的に嵌入して、保持、通電さ
れる。ステム６を押圧／解除することで、ステム６と一
体の先端の遮光突起６４が変位／復帰して発光素子１と
受光素子２との間の光結合線８を遮断／非遮断し、スイ
ッチがオン／オフされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子機器の入力部や操作
部に用いられる押し釦スイッチに関し、特に高寿命、高
信頼性を要求される押し釦スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】前記の高寿命、高信頼性を要求される押
し釦スイッチとして、発光素子と受光素子間の光結合の
有無によりスイッチ動作を行う光無接点スイッチがあ
り、例えば図１０から図１２に示すようなものがある。
図１０は、その外観斜視図で、円筒状のホルダー２３０
の上部にステム２５０が摺動可能に設けられ、該ステム
２５０を押圧することで押し釦スイッチとしての動作が
行われる。

【０００３】図１１は前記押し釦スイッチの回路図、図
１２は同分解斜視図であって、図１１の回路図によれ
ば、外部端子として、電源端子Ｖ_ＣＣと出力端子Ｖ
_ＯＵＴ，そしてグランド端子Ｇの３端子を有する。電源
端子Ｖ_ＣＣと出力端子Ｖ_ＯＵＴとの間に外部負荷抵抗Ｒ
_Ｌが接続されている。発光素子ＬＥＤ及び受光素子Ｐｔ
Ｔｒは、図１２に示すステム２５０下端の遮光壁２５３
の存否に応じて光結合の有無が定められるように配置さ
れ、発光素子ＬＥＤは電源端子Ｖ_ＣＣとグランド端子Ｇ
との間に抵抗Ｒ_１と直列に接続されている。受光素子Ｐ
ｔＴｒは、そのコレクタを電源端子Ｖ_ＣＣに接続し、エ
ミッタはスイッチングトランジスタＴｒのベース及び抵
抗Ｒ_２に接続されている。

【０００４】電源端子Ｖ_ＣＣと出力端子Ｖ_ＯＵＴ間に所
定の電圧を印加すると、発光素子ＬＥＤが起動して、遮
光壁２５３が無く受光素子ＰｔＴｒが入光状態のとき
は、受光素子の受光電流がスイッチングトランジスタＴ
ｒのベースに供給され、同トランジスタのコレクタ・エ
ミッタ間は飽和状態となり、出力端子Ｖ_ＯＵＴ．グラン
ド端子Ｇ間の電圧レベルが下がり、スイッチはオンす
る。逆に、遮光壁２５３があり、受光素子ＰｔＴｒが遮
光状態のときは、受光素子の受光電流がスイッチングト
ランジスタＴｒのベースに供給されないため、出力端子
Ｖ_ＯＵＴ．グランド端子Ｇ間の電圧レベルが上がり、ス
イッチはオフする。

【０００５】図１２は、図１０の外観斜視図の分解斜視
図であり、同図において１は発光素子、２は受光素子、
Ｔはトランジスタ、Ｒは抵抗であり、前記発光素子１と
受光素子２とは対向する配置でプリント基板２２０に前
記トランジスタＴ、抵抗Ｒとともに半田付け接続されて
いて、外部インターフェースとして、電源端子Ｖ_ＣＣが
１端子，出力端子Ｖ_ＯＵＴが２端子、計３端子がある。

【０００６】前記プリント配線基板２２０上には、イン
ナーブッシュ２１０が載置されるが該インナーブッシュ
２１０下端のガイドピン２１１と前記プリント配線基板
２２０の位置決め切り欠き２２１と係合され、さらに、
前記ガイドピン２１１は、インナーブッシュ２１０を載
置したプリント配線基板２２０を収納するホルダ２３０
の下端の位置決め切り欠き２３１とも重層係止され、イ
ンナーブッシュ２１０、プリント配線基板２２０、ホル
ダ２３０との回転方向の規制が行われる構造となってい
る。

【０００７】インナーブッシュ２１０の上部には、環状
の溝２１２が施され、その溝にステム２５０復帰用のコ
イルスプリング２４０の一端が収容され、一方、ステム
ツバ２５１との間に前記コイルスプリング２４０の他端
が係合されている。

【０００８】ステム２５０の側面には楕円形の貫通穴２
５２が、また、ホルダー２３０の側面には貫通穴２３２
が設けられ、さらにインナーブッシュ２１０の該当する
位置には切り欠き２１３が設けてあり、図１２に示す関
係によって組み立て後、ステム２５０、インナーブッシ
ュ２１０、ホルダー２３０を貫通しロックピン２６０が
圧入される。ステム２５０の楕円形の貫通穴２５２とロ
ックピン２６０の外径との寸法関係を若干空隙ができる
設定とすることにより、ステム２５０は垂直方向に摺動
することが出来、ノンロックの押し釦スイッチとするこ
とが出来る。

【０００９】ステム２５０下端には対向する前記発光素
子１と受光素子２間の光結合を遮断するための前記の遮
光壁２５３が突出させて設けられ、スイッチ初期状態で
は遮光壁２５３は光結合に干渉せず、ステム２５０を垂
直下方向に動作させたとき、光結合間に遮光壁２５３が
介在し、遮光する設定となっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の無接点ス
イッチにおいては、上述のように、部品点数が非常に多
くコストが高くなり、近年の低コスト化要求に対応する
ことができず、また、プリント配線基板に電気部品を半
田付けして組み立てているため、前記の部品点数が多い
こともあって、組み立て時間が非常に多く必要とされて
いた。さらに、外部端子が３端子となっているため、回
路が複雑となり、誤配線等の作業ミスも多く発生してい
た。本発明は、これらの問題を解決した無接点スイッチ
を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題は本発明によ
れば、対向した配置の発光素子と受光素子との間の光結
合の遮断、非遮断により回路のオン、オフを行う無接点
スイッチにおいて、薄板導電板に、線対向或いは点対向
した少なくとも２箇所以上の切り起こし加工を、前記対
向する中心部より施し、且つ、延設した外部接続用の端
子を備える接続片と、前記接続片を、少なくとも前記切
り起こし加工部と前記端子とを残して樹脂にて覆うよう
にインサート成形したベースと、前記ベースを底面とし
て外部光遮断空間の一部を形成するホルダーと、一体に
備える操作部の押圧により、前記ホルダーの上部から進
入と復帰の往復動を行い、前記発光素子と受光素子との
間の光結合の遮断、非遮断を行う遮光突起を延設して備
えるステムとを備え、前記ベースにインサート成形され
た薄板導電板の切り起こしの凹み側より前記発光素子及
び受光素子のリードを嵌入し、前記ベース、ホルダー、
ステムによって外部光を遮断する空間を形成することに
より解決され、また、前記接続片を延設して設けた外部
接続用の端子の数を２とすることにより解決することが
出来る。

【００１２】

【作用】ベース、ホルダー、ステムによって構成した外
部光を遮断する空間に、対向して配置された発光素子と
受光素子とは、その間の光結合線の遮断、非遮断により
スイッチ回路のオン、オフを行う。ステムの押圧とその
解除により一体に設けた遮光突起により光結合線の遮
断、非遮断がなされる。前記空間に配置される発光素子
と受光素子の各リードは、ベースにインサート成形され
ている薄板導電板の切り起こしの凹み側から、薄板導電
板の弾性を利用して嵌入するので、配置の位置は正確で
あり、保持、通電も確実である。

【００１３】

【実施例】図１から図９に示した実施例により、本発明
を具体的に説明する。図１は本発明の１実施例の全体の
斜視図を示し、図２は図１におけるＡ−Ａ断面斜視図を
示す。図中、１は発光素子であり、その構成は図３に示
すように２本の金属のリード１１の一方の端部に、発光
ダイオードＬＥＤ１２をマウントし、このＬＥＤ１２と
他方のリード１１とを金属ワイヤ１２ａでボンディング
接続し、これらをエポキシ等の樹脂１５で覆い、さらに
レンズ１４をＬＥＤ１２の発光面側に一体に形成してい
る。１３はリード１１の先端部である。

【００１４】２は受光素子で、図４に示すように、３本
の金属のリードの中、外方寄りのリード２１の端部に受
光ＩＣチップ２２をマウントし、この受光ＩＣチップ２
２と中心のリード２３及び他外方寄りのリード２４とを
金属ワイヤ２５でボンディング接続し、さらにレンズ２
６を受光ＩＣチップ２２の受光面側に装着し、これらを
エポキシ等の樹脂２７で覆ったものである。１３は各リ
ードフレームの先端部である。

【００１５】図２における符号３は接続片であり、図５
にその詳細を図示したが、同図は組み立て用に切り離す
以前のリードフレームとしての状態である。接続片３
は、燐青銅等の帯状薄板導電板の金属プレートをプレス
打ち抜き加工により単位回路パターンを形成し、このパ
ターンと隣接のパターンと接する部分をカット部３２と
して、また帯状の両縁のキャリア繋ぎ部３４としてそれ
ぞれ接続するように、多数を直列に連続して形成した
後、メッキ処理されている。

【００１６】前記接続片３の中央付近には、発光素子１
及び受光素子２のリードを接続するための切り起こし加
工部３１が、回路構成に必要な部品のリードの数だけ設
けられる。前記切り起こし加工部３１は、接続片３を形
成する薄板導電板の所定の位置に、線対向として両方向
から、或いは点対向として十字形等の切り起こし加工を
行い、この部分の弾性圧力により、この部分の凹み側よ
り強力に弾性嵌入される部品の各リードと電気的に接続
される構造である。

【００１７】接続片３は前記のように形成された後、図
６に示すようにプラスチック樹脂によるベース４内にイ
ンサート成形される。この際、リード嵌入の該当部分は
樹脂により埋め込まれず、開放される構造とする。前記
ベース４は、発光素子１、受光素子２の高さや位置決め
のためのスペーサー４１、後述のホルダー５との係合穴
４２その他の接続構造と一体化した構造となっている。
このように、インサート成形後、リードフレームの前記
カット部３２と、キャリア繋ぎ部３４とを切断して隣接
パターン及び帯状の両縁部と切り離し、端子曲げ部３３
にて折り曲げて最終的な回路パターンが完成する。

【００１８】一方、前記ホルダー５は、プラスチック樹
脂で形成され、前記ベース４の係合穴４２との係合突起
５１、上方からの外光を遮る外光遮光壁１５１、前記外
光遮光壁１５１を貫いて設けたステム遮光突起挿入用穴
５２、外光遮光壁１５１上に突出させたコイルスプリン
グ係止用環状突起５３、上端に貫通したステム摺動用穴
５４、ステム摺動用穴５４の内径端部のステム抜け止め
用突起５５、外周部に設けた弾性を持たせた構造の一対
のパネル固定用フック５６、その他の構造と一体化した
構造であり、発光素子１、受光素子２、そして後述のス
テム６とともに移動する遮光突起６４が収容できる空間
１６４を備える。

【００１９】ステム６は摺動性のよいプラスチック樹脂
で形成され、下方から形成したコイルスプリング係止環
状凹み６１、上部先端のキートップ嵌入突起６２、外周
部下端近傍のホルダー係止ツメ６３、下方に向け突出さ
せた舌状の遮光突起６４その他を一体化して形成した構
造となっている。

【００２０】次に図９の分解斜視図によって、上述の各
要素の組み立てを説明する。前記ベース４内にインサー
トされた接続片３の切り起こし加工部３１の凹み側に、
発光素子１及び受光素子２の各リード先端部１３が弾性
嵌入される。発光素子１、受光素子２はベース４のスペ
ーサー４１の上端と両素子樹脂部底面２８が係合した位
置で安定し固定される。

【００２１】続いてホルダー５のコイルスプリング係止
用環状突起５３の外壁部５８にコイルスプリング７の片
端内径が嵌入し、スプリング保持面５７に当接して固定
される。更にコイルスプリング７の他端外径がステム６
のコイルスプリング係止環状凹み６１の内壁に係合され
るようステム６がホルダー５のステム摺動用穴５４に嵌
合される。ステム６とホルダー５はホルダーの抜け止め
用突起５５と、ステムのホルダー係止ツメ６３が係合
し、スイッチの操作方向とは反対方向の外圧が加わって
もステム６が脱落することがないように構成されてい
る。このホルダーの抜け止め用突起５５と、ステムのホ
ルダー係止ツメ６３が組み立てられる際は、ステム６を
形成するプラスチック樹脂の弾性を利用しスナップ式に
組み立てられる。

【００２２】前記の、ベース４に発光素子１、受光素子
２等が組み込まれたものに、ホルダー５にコイルスプリ
ング７とステム６とが組み込まれたものが結合される。
これはホルダー５の底面に設けた４箇所の係合突起５１
が、ベース４の４箇所の係合穴４２に挿入された後、４
箇所の係合突起５１の先端部５９を熱カシメ等の手段で
変形させ固定される。係合突起５１と係合穴４２との寸
法関係を０．１ｍｍ程度隙間が空く設定とすることによ
り、ベース４とホルダー５との左右方向のずれが最小限
に抑えられる。また、係合突起５１には挿入時、組み込
み易いようにテーパー加工が施してある。

【００２３】以上のように構成したスイッチを電子機器
の入力部や操作部に取り付ける際には、図９における取
り付け用パネル９に、ホルダー５の側面１６０の寸法よ
り大きく、且つ、ホルダー５のツバ部１６１より小さ
く、なおかつ、ホルダー５のパネル取り付け用フック５
６の係止面１６２がパネル穴の端面９１に梁状に嵌合さ
れる寸法関係により角穴９２を加工し、スイッチを端子
側から前記角穴９２に挿入することにより、スイッチ挿
入方向と反対方向への外力に対し、充分な固定力を確保
することが出来る。

【００２４】また、同図９において、１０はスイッチを
押圧操作するためのキートップであるが、この裏面に、
ステム６のキートップ嵌入突起６２に圧入する穴加工を
施し（図示せず）、圧入することで、キートップ１０を
簡単に取り付けることができる。

【００２５】図７は本発明の一実施例の回路図である。
図中、１は発光素子、２は受光素子、２８は定電流回
路、２９は電源端子、１３０は出力端子である。発光素
子１及び受光素子２は図２にて示したように、ステム６
の位置、即ち、遮光突起６４の光結合線８上の存否に応
じて光結合の有無が定められるように配置されている。
発光素子１は電源端子２９と出力端子１３０との間に定
電流回路２８と直列に接続されている。

【００２６】受光素子２は、受光チップ１３３、増幅回
路１３１、スイッチング素子１３２、及び定電流回路２
８からなり、受光チップ１３３の光電変換出力信号は、
電源端子２９から動作電源が供給される増幅回路１３１
に入力され、この増幅回路１３１の出力によりスイッチ
ング制御されるスイッチング素子（例えばＮＰＮトラン
ジスタ）１３２は前記定電流回路２８と並列に接続され
ている。この場合、該スイッチング素子１３２のコレク
タは発光素子１のカソードに接続され、発光素子１のア
ノードは電源端子２９に接続されている。

【００２７】上記回路の動作は次のようになる。即ち、
電源端子２９に電源電圧Ｖ_ＣＣを印加すれば、受光素子
２に駆動電流が供給されて作動し、受光チップ１３３は
発光素子１との光結合の有無により定まる信号を出力
し、この出力信号は増幅回路１３１で増幅され、スイッ
チング素子１３２は発光素子１と受光チップ１３３との
光結合の有無に応じて増幅回路１３１の出力によりオン
／オフする。

【００２８】つまり、発光素子１と受光素子２との間に
ステム６の遮光突起６４が無い場合は、受光素子２は入
光状態となり、スイッチング素子１３２にはベース電流
が充分に供給されてオンし、そのコレクタ・エミッタ間
は飽和状態に入る。上記とは逆に、発光素子１と受光素
子２との間にステム６の遮光突起６４が存在する場合
は、受光素子２は遮光状態となり、スイッチング素子１
３２にはベース電流が供給されず、オフとなる。

【００２９】次に本発明のスイッチの動作を、図２と図
８とにより説明する。ステム６に外部からの力が加わら
ない状態では、図２のように、ホルダー５のコイルスプ
リング７の保持面５７と、ステム６のコイルスプリング
係止環状凹み６１との間に前記コイルスプリング７が圧
縮保持され、その圧縮力によりステム６は垂直上方向に
荷重が加わっているが、ホルダー５の抜け止め用突起５
５と、ステム６の係止ツメ６３が係合することで、ステ
ム６が脱落することは無い。

【００３０】ステム６と一体に形成されている遮光突起
６４の底端部は、前記の状態で、発光素子１と受光素子
２との光結合線８の上方の、充分余裕のある干渉しない
配置に設定されているので、スイッチはオフ状態を維持
する。

【００３１】図８に示すように、ステム６を押圧して垂
直の下方向へコイルスプリング７の作用力に抗して押し
下げると、ステム６と一体に形成されている、その外周
端部のストッパー６５が、ホルダー５の外光遮光壁１５
１の上面５７に当接する位置で停止する。なお、前記当
接時の衝撃音を最小にするため、最小限の当接面積に設
定されている。

【００３２】上記ステム６の移動に伴い、一体の遮光突
起６４も連動して移動し、前記光結合線８を充分に遮る
位置で停止する。この状態では、発光素子１と受光素子
２とで行われている光結合が、遮光突起６４により遮断
されるので、スイッチはオン状態となる。

【００３３】次に、再びステム６に加えられていた押圧
力が解除されるとコイルスプリング７の反発力によりス
テム６は初期状態に復帰し、スイッチはオフとなる。

【００３４】光結合は外部からの光に影響されやすいた
め、外光を遮断した空間で光結合が行われるように構成
する必要があり、本実施例ではホルダー５の外壁１６３
と遮光壁１５１とベース４とによって、外部からの光を
遮る構造となっている。

【００３５】なお、上記の実施例では、受光素子にＩＣ
チップを例として説明したが、トランジスタチップを使
用した受光素子であっても、電気回路を変えることによ
り同様の結果が得られるものである。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明による無接点スイッ
チにおいては、スイッチを構成する部品点数が少ないの
で、近年のスイッチの低コスト化の要求に対応すること
が出来、また、ベースにインサート成形した導電板に電
気部品のリードを弾性を利用して嵌入し保持、通電させ
るので、プリント配線基板に電気部品を半田付けして組
み立てる必要が無く、組み立て時間が節減できる。さら
に、外部端子を２端子とすることにより、回路が簡単と
なり、誤配線等の作業ミスが減少する効果があるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の全体の斜視図である。

【図２】本発明の実施例の全体の断面斜視図である。

【図３】本発明の実施例の発光素子の外観斜視図であ
る。

【図４】本発明の実施例の受光素子の外観斜視図であ
る。

【図５】本発明の実施例のリードフレームの斜視図であ
る。

【図６】本発明の実施例のリードフレームをベースにイ
ンサート成形した状態の斜視図である。

【図７】本発明の実施例の回路図である。

【図８】本発明の実施例の動作説明斜視図である。

【図９】本発明の実施例の分解斜視図である。

【図１０】従来のスイッチの例の斜視図である。

【図１１】従来のスイッチの例の回路図である。

【図１２】従来のスイッチの例の分解斜視図である。

【符号の説明】

１ 発光素子 ２ 受光素子 ３ 接続片 ４ ベース ５ ホルダー ６ ステム ７ コイルスプリング ８ 光結合線 １３ リード（端部） ３１ 切り起こし加工部 ６４ 遮光突起

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向した配置の発光素子と受光素子との
   間の光結合の遮断、非遮断により回路のオン、オフを行
   う無接点スイッチにおいて、 薄板導電板に、線対向或いは点対向した少なくとも２箇
   所以上の切り起こし加工を前記対向する中心部より施
   し、且つ、前記薄板導電板を延設した外部接続用の端子
   を備える接続片と、 前記接続片を、少なくとも前記切り起こし加工部と前記
   端子とを残して樹脂にて覆うようにインサート成形した
   ベースと、 前記ベースを底面として外部光遮断空間の一部を形成す
   るホルダーと、 一体に備える操作部の押圧により、前記ホルダーの上部
   から進入と復帰の往復動を行い、前記発光素子と受光素
   子との間の光結合の遮断、非遮断を行う遮光突起を延設
   して備えるステムとを備え、 前記ベースにインサート成形された薄板導電板の切り起
   こしの凹み側より前記発光素子及び受光素子のリードを
   嵌入し、前記ベース、ホルダー、ステムによって外部光
   を遮断する空間を形成することを特徴とする無接点スイ
   ッチ。
2. 【請求項２】 前記接続片を延設して設けた外部接続用
   の端子の数は２であることを特徴とする請求項１に記載
   の無接点スイッチ。