| 【発明の名称】 |
スイッチの荷重及び変位測定装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】元木 和行
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| 【要約】 |
【課題】スイッチの接点部の荷重及び変位の測定する場合において、測定作業を効率化できると共に、測定時におけるスイッチの接点部と治具との位置合わせの精度を向上させ、測定データの信頼性を向上させることができるスイッチの荷重及び変位測定装置を提供する。
【解決手段】接点部１１ａを押圧するとオンになるスイッチ１１を載置する測定台１０と、この測定台１０に載置されスイッチ１１の接点部１１ａを押圧する押圧子治具２と、この治具２が接点部１１ａを押圧する荷重を測定可能のロードセル３と、治具２の鉛直方向の変位を測定可能のストロークセンサと、治具２の先端部２ａから鉛直下向きにレーザ光を照射するレーザポインタ１とが設けられている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 接点部を押圧するとオンになるスイッチを載置する測定台と、この測定台に載置され前記スイッチの接点部を押圧する治具と、前記治具が前記スイッチの接点部を押圧する荷重を測定可能の荷重センサと、前記治具の鉛直方向の変位を測定可能の変位センサと、前記治具からその変位方向にレーザ光を照射するレーザ光源と、を有することを特徴とするスイッチの荷重及び変位測定装置。
【請求項２】 前記レーザ光源は、前記治具に内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチの荷重及び変位測定装置。
【請求項３】 前記レーザ光源は前記治具の外部に着脱可能に設けられ、前記治具の内部に前記レーザ光源から照射されたレーザ光を前記治具の変位方向に平行に反射する反射ブロックが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチの荷重及び変位測定装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンボススイッチ等のように、接点部を押圧するとオンになるスイッチの接点部を治具により押圧してその押圧荷重及び接点部の変位を測定するスイッチの荷重及び変位測定装置に関し、特に、測定作業を効率化できると共に、測定時におけるスイッチの接点部と治具との位置合わせの精度を向上させ、測定データの信頼性を向上させることができるスイッチの荷重及び変位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ラバースイッチ、メタルドームスイッチ、エンボススイッチ及びキーボードスイッチ等のように、接点部を押圧するとオンになるスイッチの接点部における荷重−変位特性（接点部を押圧する荷重とそのときの接点部の変位との関係）を測定するために、荷重及び変位測定装置が使用されている。図４は従来の荷重及び変位測定装置の測定ヘッド（ロードセルユニット）の先端部に取り付けられる押圧子治具を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。また、図５は荷重及び変位測定装置を示す模式図であり、図６は従来の荷重及び変位測定装置におけるスイッチの接点部と治具との位置合わせ方法を示す模式図である。更に、図７（ａ）は荷重−変位特性を示すグラフ図であり、図７（ｂ）はＸ軸を示す模式図であり、また、図７（ｃ）は位置ズレとピーク荷重値の関係を示すグラフ図である。
【０００３】図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、従来の荷重及び変位測定装置の測定ヘッド（ロードセルユニット：荷重センサ）には、押圧子治具１０２が取り付けられている。この押圧子治具１０２は円柱状の基部１０２ｂと、この基部１０２ｂの底部に凸設して形成され基部１０２ｂと比べ外径が小さい円柱状の先端部１０２ａとから構成されている。この先端部１０２ａは円柱状に限らず、ラバーが着設されていたり、球状になっているものもあり、測定対象及びその目的等により種々なものが使用されている。また、基部１０２ｂの上面には、Ｍ６の雌ネジからなる取付ネジ１０２ｇが形成されていて、押圧子治具１０２は取付ネジ１０２ｇにより測定装置の測定ヘッドの先端部にネジ止めされて取り付けられている。
【０００４】また、図５に示すように、荷重及び変位測定装置９は基部にあたるベース部８を有している。このベース部８の上には測定対象のスイッチを載置する測定スタンド１０が設けられている。更に、測定装置９には、鉛直方向に立設し軸中心に回転可能な螺棒４と、この螺棒４と螺嵌する螺嵌部（図示せず）を有するロードセル３とが設けられている。このロードセル３は、回転を規制されており、別途設けられたコントローラ（図示せず）により設定された速度で螺棒４が回転すると、螺嵌部と共に螺棒４の軸方向、即ち、鉛直方向のみに往復直線運動するようになっている。このロードセル３の先端部（下端部）には、押圧子治具１０２がネジ止めにより取り付けられ、測定スタンド１０の上方に配置されている。
【０００５】更に、ロードセル３には、鉛直方向の変位を測定可能なストロークセンサ（変位センサ）５が連結固定されていて、ロードセル３の鉛直方向の変位、即ち、押圧子治具１０２の鉛直方向の変位を測定可能になっている。
【０００６】なお、この測定装置９には、測定開始ボタン（図示せず）が設けられており、この測定開始ボタンをオンにすると、螺棒４が回転し、これによりロードセル３並びにこれに連結された押圧子治具１０２及びストロークセンサ５が鉛直下方に下降し、スイッチの接点部の荷重及び変位の測定が開始されるようになっている。
【０００７】このように構成された従来の荷重及び変位測定装置９においては、測定対象のスイッチを測定スタンド１０に載置し、そのスイッチの接点部が押圧子治具１０２の先端部１０２ａの真下になるように位置合わせした後、測定開始ボタンをオンにして螺棒４を回転させることによりロードセル３が下降する。これにより、ロードセル３に連結されている押圧子治具１０２も下降し、測定スタンド１０に載置されたスイッチの接点部を押圧する。このとき、ロードセル３は、作用反作用の原理により押圧子治具１０２がスイッチの接点部から受ける押圧力を荷重値として認識し測定する。同時に、ストロークセンサ５により、スイッチの接点部の変位量も測定される。その後、荷重値はロードセル３から、また、変位量はストロークセンサ５から電圧のアナログ信号として出力され、測定アンプ（図示せず）に取り込まれ、その測定値が表示される。
【０００８】次に、測定対象のスイッチの接点部と測定装置の押圧部治具との位置合わせ方法を以下に説明する。
【０００９】先ず、図６に示すように、測定スタンド１０に載置されたスイッチ１１の接点部１１ａを手作業で押圧子治具の先端部１０２ａの下方に配置する。次に、押圧子治具１０２の先端部１０２ａの中心ＣAと、スイッチの接点部１１ａの中心ＣBとが一致する位置を目視確認により位置合わせを行う。その後、スイッチ１１を手で押さえるか、又はセロテープ等により固定してその状態を維持する。次いで、荷重及び変位測定装置９の測定開始ボタンをオンにし、荷重及び変位の測定を開始する。
【００１０】ところで、押圧子治具の先端部１０２ａの中心ＣAと、スイッチの接点部１１ａの中心ＣBとの位置がずれた状態で荷重及び変位が測定されると、正確な荷重及び変位の測定ができない。押圧子治具には種々な形状、大きさ及び材質なものあり、スイッチにも種々なスイッチがあり、荷重−変位特性は押圧子治具及びスイッチの形状等に依存するが、以下に、例えば、押圧子治具として通常使用されるアルミニウム製で先端部経がφ２．０乃至３．０ｍｍのものを使用し、スイッチとしてクリッチタイプのエンボススイッチを使用した場合の荷重−変位特性及びその関連データを示す。
【００１１】図７（ａ）に示す実線はＣA＝ＣB（押圧子治具の先端部１０２ａの中心ＣAとスイッチの接点部１１ａの中心ＣBとの位置が一致している）の場合の特性線であり、一方、破線はＣA≠ＣB（押圧子治具の先端部１０２ａの中心ＣAとスイッチの接点部１１ａの中心ＣBとの位置がずれている）の場合の特性線である。
【００１２】また、図７（ｂ）に示すように、スイッチの接点部１１ａの中心を原点として水平な方向にＸ軸を設定し、押圧子治具の先端部１０２ａがスイッチの接点部１１ａを押圧した位置のＸ座標とそのときのピーク荷重値（荷重値の最大値：ＦP）との関係を測定すると、図７（ｃ）に示すように、Ｘ＝０、即ち、押圧子治具の先端部２ａの中心ＣAとスイッチの接点部１１ａの中心ＣBとの位置とが一致する場合をピークとして、縦軸に対し線対称な曲線となる。
【００１３】このように、押圧子治具の先端部１０２ａの中心ＣAとスイッチの接点部１１ａの中心ＣBとの位置がずれていると、正確な荷重及び変位の測定ができなくなる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した如く、従来の荷重及び変位測定装置９においては、スイッチの接点部１１ａの真上に押圧子治具１０２及びロードセル３が配置されているという構造上、押圧子治具の先端部１０２ａの中心ＣAとスイッチの接点部１１ａの中心ＣBとの位置合わせを、スイッチの接点部１１ａの真上からではなく、斜め上方から目視確認しながら行うことになる（図６に示すＥはそのときの目の位置を示す）。
【００１５】従って、押圧子治具の先端部１０２ａの中心ＣAとスイッチの接点部１１ａの中心ＣBとの位置合わせが容易ではなく、特に、押圧子治具の先端部１０２ａとスイッチの接点部１１ａとの距離ｈが大きくなると、位置ずれの可能性が大きくなる。このため、測定作業が非効率であると共に、測定時におけるスイッチの接点部と治具との位置合わせの精度が低いため、測定データの信頼性が低いという問題点がある。
【００１６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、スイッチの接点部の荷重及び変位の測定する場合において、測定作業を効率化できると共に、測定時におけるスイッチの接点部と治具との位置合わせの精度を向上させ、測定データの信頼性を向上させることができるスイッチの荷重及び変位測定装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るスイッチの荷重及び変位測定装置は、接点部を押圧するとオンになるスイッチを載置する測定台と、この測定台に載置され前記スイッチの接点部を押圧する治具と、前記治具が前記スイッチの接点部を押圧する荷重を測定可能の荷重センサと、前記治具の鉛直方向の変位を測定可能の変位センサと、前記治具からその変位方向にレーザ光を照射するレーザ光源と、を有することを特徴とする。
【００１８】このとき、前記レーザ光源は、前記治具に内蔵されていてもよい。
【００１９】本発明においては、治具の所定の位置と、測定対象のスイッチの接点部の所定の位置とを合わせて荷重及び変位を測定する場合、レーザ光が治具の変位方向に照射されると共に、レーザ光は極めて直進性の高いものであるため、レーザ光によるレーザスポットとスイッチの接点部の所定の位置とを一致させることにより、位置合わせを行うことができる。このため、測定作業を効率化できると共に、測定時におけるスイッチの接点部と治具との位置合わせの精度を向上させ、測定データの信頼性を向上させることができる。
【００２０】また、前記レーザ光源は前記治具の外部に着脱可能に設けられ、前記治具の内部に前記レーザ光源から照射されたレーザ光を前記治具の変位方向に平行に反射する反射ブロックが設けられていると好ましい。これにより、容易に治具からレーザ光源を着脱し、交換することができる。このため、レーザ光源を着脱可能な構造の治具を用意すれば、レーザ光源を種々な形状、大きさ及び材質の治具に使い回すことができる。また、レーザ光源が故障又は寿命等により使用不可能になった場合でも、レーザ光源のみ交換して治具は使用を継続することができる。このように、総合的なコストダウンを図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る測定装置について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の第１実施例に係る測定装置の一部を示す図であって、（ａ）は押圧子治具周辺を示す模式図、（ｂ）はレーザスポットを示す平面図である。
【００２２】図１（ａ）に示すように、本実施例の荷重及び変位測定装置には、従来と同様に、測定対象のスイッチを載置する測定スタンド１０が設けられている。更に、測定装置には、鉛直方向に立設し軸中心に回転可能な螺棒（図示せず）と、この螺棒と螺嵌する螺嵌部（図示せず）を有するロードセル３とが設けられている。このロードセル３は、回転を規制されており、螺棒が回転すると、螺嵌部と共に螺棒の軸方向、即ち、鉛直方向のみに往復直線運動するようになっている。このロードセル３の先端部（下端部）には、押圧子治具２がネジ止めにより取り付けられ、測定スタンド１０の上方に配置されている。
【００２３】更に、ロードセル３には、鉛直方向の変位を測定可能なストロークセンサ（変位センサ：図示せず）が連結固定されていて、ロードセル３の鉛直方向の変位、即ち、押圧子治具２の鉛直方向の変位を測定可能になっている。
【００２４】なお、この測定装置には、測定開始ボタン（図示せず）が設けられており、この測定開始ボタンをオンにすると、螺棒が回転し、これによりロードセル３並びにこれに連結された押圧子治具２及びストロークセンサが鉛直下方に下降し、スイッチの接点部の荷重及び変位の測定が開始されるようになっている。
【００２５】更に、図１（ａ）に示すように、押圧子治具２の基部２ｂにはレーザポインタ１が内蔵されている。このレーザポインタはレーザ光を照射可能になっており、レーザポインタ１から照射されたレーザ光は、押圧子治具の先端部２ａの内部に設けられた透明樹脂２ｈを透過して先端部２ａの中心ＣAから照射するようになっている。なお、押圧子治具２の側面にはレーザスイッチ２ｃが設けられており、このレーザスイッチ２ｃをオンにすると、レーザポインタ１からレーザ光が照射するようになっている。また、測定スタンド１０にはスイッチ１１が接点部１１ａを押圧子治具の先端部２ａの下方に配置するように載置されている。
【００２６】このように構成された本実施例の荷重及び変位測定装置においては、測定対象のスイッチを測定スタンド１０に載置し、そのスイッチの接点部１１ａが押圧子治具の先端部２ａの真下になるように位置合わせした後、測定開始ボタンをオンにして螺棒を回転させることによりロードセル３が下降する。これにより、ロードセル３に連結されている押圧子治具２も下降し、測定スタンド１０に載置された測定対象のスイッチの接点部１１ａを押圧する。このとき、ロードセル３は、作用反作用の原理により押圧子治具２がスイッチの接点部１１ａから受ける押圧力を荷重値として認識し測定する。同時に、ストロークセンサにより、スイッチの接点部１１ａの変位量も測定される。その後、荷重値はロードセル３から、また、変位量はストロークセンサから電圧のアナログ信号として出力され、測定アンプ（図示せず）に取り込まれ、その値が表示される。
【００２７】なお、荷重及び変位を測定するときに、押圧時治具の先端部２ａの中心ＣAと、測定対象のスイッチの接点部１１ａの中心ＣBとの位置を合わせる必要があり、以下にその位置合わせ方法を説明する。
【００２８】先ず、測定スタンド１０上にスイッチ１１を押圧子治具の先端部２ａの中心ＣAとスイッチの接点部１１ａの中心ＣBとがおよそ整合するように載置する。次に、レーザスイッチ２ｃをオンにして、レーザポインタ１からレーザ光Ｌを照射させる。このレーザ光Ｌは先端部２ａ内部の透明樹脂２ｈを透過して、先端部２ａの中心ＣAから鉛直下向きに照射されて、図１（ｂ）に示すように、スイッチ１１上にレーザスポット１２を形成する。その後、スイッチの接点部１１ａの中心ＣBをレーザスポット１２に一致させるようにスイッチ１１を移動させて、位置合わせを行う。
【００２９】このように本実施例においては、レーザ光Ｌが押圧子治具の先端部２ａの中心ＣAから鉛直下向きに照射されると共に、レーザ光は極めて直進性の高いものである為、押圧子治具２から照射されるレーザ光Ｌによるレーザスポット１２とスイッチの接点部１１ａの中心ＣBとを一致させることにより、押圧子治具の先端部２ａの中心ＣAとスイッチ接点部１１ａの中心ＣBとを一致させることができる。
【００３０】なお、レーザスポット１２とスイッチの接点部１１ａの中心ＣBとの位置合わせは、押圧子治具の先端部２ａとスイッチの接点部１１ａとの距離が離れている場合においても、また、斜め上方からスイッチの接点部１１ａをのぞく場合においても、容易に行うことができる。
【００３１】また、レーザ光は豆電球と比較して到着距離が長いので、押圧子治具の先端部２ａとスイッチの接点部１１ａとの距離が長くても、問題なく位置合わせ作業を行うことができる。
【００３２】このため、測定作業を効率化できると共に、測定時におけるスイッチの接点部と治具との位置合わせの精度を向上させ、測定データの信頼性を向上させることができる。
【００３３】ところで、押圧子治具は一体形状に限らず、基部と先端部とが２体に分離可能として、先端部をネジ止め等により基部から着脱可能な構造にしてもよい。図２は本発明に係る第２実施例の測定装置の押圧子治具を示す断面図である。
【００３４】図２に示すように、本発明に係る第２実施例においては、押圧子治具２２はその上部でロードセルに取り付けられている。この押圧子治具２２は、レーザポインタ２１を内蔵する基部２２ｂと、測定対象のスイッチの接点部を押圧する先端部２２ａとから構成されている。この先端部２２ａの上部には雌ネジからなる取付ネジ２２ｇが形成されており、基部２２ｂの下部にネジにより脱着可能に連結されている。なお、基部２２ｂの内部のレーザポインタ２１の照射口の下方には照射孔２２ｄが形成されていて、先端部２２ａの内部における照射孔２２ｄと整合する位置に透明樹脂２２ｈが設けられている。これにより、レーザポインタ２１から鉛直下向きに照射されたレーザ光は照射孔２２ｄ及び透明樹脂２２ｈを透過して押圧子治具の先端部２２ａから鉛直下向きに照射されるようになっている。なお、レーザ光が押圧子治具の先端部２２ａから照射でき、レーザ光の損失が少なければ、基部２２ｂと先端部２２ａとの接続はネジ以外によるものでもよい。その他の構成は第１実施例と同様であり、説明を省略する。
【００３５】このように構成された第２実施例の測定装置の押圧子治具２２においては、第１実施例と同様にレーザ光を押圧子治具の先端部２２ａから鉛直下向きに照射して、これによるレーザポインタとスイッチの接点部の中心との位置を合わせることにより、押圧子治具の先端部２２ａの中心とスイッチの接点部の中心とを一致させることができる。このため、測定作業を効率化できる共に、測定時におけるスイッチの接点部と治具との位置合わせ作業の精度を向上させ、測定データの信頼性を向上させることができる。
【００３６】更に、押圧子治具の先端部２２ａが基部２２ｂに脱着可能に連結されているため、基部２２ｂ及びそれに内蔵されたレーザポインタ２１を共用にして、測定目的に適した形状、大きさ及び材質の先端部に交換して荷重及び変位の測定を行うことができ、押圧子治具のＶＡ（Value Analysis：総合的なコスト削減）化が可能となる。
【００３７】なお、レーザポインタが押圧子治具の基部に内蔵されず、基部外部に着脱可能に設けられた構成にしてもよい。図３は本発明に係る第３実施例の測定装置の押圧子治具を示す断面図である。
【００３８】図３に示すように、本発明に係る第３実施例においては、押圧子治具４２は基部４２ｂと先端部４２ａとが一体形状にて構成され、その上部がロードセルの下部に連結されている。この基部４２ｂの内部は中空状になっており、その側面には雌ネジからなる取付ネジ４２ｅが形成されている。
【００３９】また、レーザポインタ４１には、その側面にレーザポインタをオンにするレーザスイッチ４２ｃが設けられ、その先端部に取付ネジ４２ｅと螺合する雄ネジが形成されている。この雄ネジを押圧子治具の基部４２ｂに形成された取付ネジ４２ｅに螺合させて、レーザポインタ４１は押圧子治具４２の外部に連結固定されている。また、押圧子治具の先端部４２ａの内部には、透明樹脂４２ｈが設けられている。
【００４０】更に、押圧子治具の基部４２ｂの中空部には反射ブロック４６が設けられており、基部４２ｂに連結固定されたレーザポインタ４１から照射されたレーザ光Ｌは反射ブロック４６により鉛直下向きに反射し、透明樹脂４２ｈを透過して、押圧子治具の先端部４２ａから鉛直下向きに照射できるようになっている。その他の構成は第１実施例と同様であり説明を省略する。
【００４１】このように構成された第３実施例においても、第１実施例と同様に、レーザ光を押圧子治具の先端部４２ａから鉛直下向きに照射することができ、同様の効果を得ることができる。
【００４２】更に、レーザポインタ４１が押圧子治具の基部４２ｂに内蔵されておらず、ネジ連結により外部に設けられているため、容易に押圧子治具４２からレーザポインタ４１を着脱し、交換することができる。このため、レーザポインタを着脱可能な構造の押圧子治具を用意すれば、レーザポインタを種々な形状、大きさ及び材質の押圧子治具に使い回すことができる。また、レーザポインタが故障又は寿命等により使用不可能になった場合でも、レーザポインタのみ交換して押圧子治具は使用を継続することができる。このように、総合的なコストダウンを図ることができる。
【００４３】なお、レーザポイントと押圧子治具との接続は着脱可能であれば、ネジ以外によるものでもよい。更に、第２実施例と同様に、押圧子治具を基部と先端部とに分離可能にすると、コストダウン効果が更に増大する。
【００４４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、治具の所定の位置と、測定対象のスイッチの接点部の所定の位置とを合わせて荷重及び変位を測定する場合、レーザ光によるレーザスポットとスイッチの接点部の所定の位置とを一致させることにより、位置合わせを行うことができる。このため、測定作業を効率化できると共に、測定時におけるスイッチの接点部と治具との位置合わせの精度を向上させ、測定データの信頼性を向上させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１８６
【氏名又は名称】株式会社フジクラ
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| 【出願日】 |
平成１０年１２月１日（１９９８．１２．１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９０１５８
【弁理士】
【氏名又は名称】藤巻 正憲
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１７１２０２（Ｐ２０００−１７１２０２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年６月２３日（２０００．６．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３４２２３８ |
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