スイッチ装置
【課題】操作部の中立位置を容易に知ることができ、且つキャリブレーション精度を向上させたスイッチ装置を提供する。
【解決手段】スイッチ装置ＳＷは、ケース１と、ケース１に移動自在に取着される操作部２と、操作部２の変位を検出するための検出コイルＬと、操作部２の変位に応じて検出コイルＬ内に進退自在に挿入されるコア５Ａ，５Ｂと、コア５Ａ，５Ｂの挿入量に応じて変化する検出コイルＬのインピーダンスに基づいて操作部２の変位を検出する信号処理部６と、検出コイルＬ内の所定の基準位置にコア５Ａが位置する状態を検出するフォトインタラプタ１４Ａ〜１４Ｃと、フォトインタラプタ１４Ａ〜１４Ｃの検出結果を表示する発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃとを備えている。
【解決手段】スイッチ装置ＳＷは、ケース１と、ケース１に移動自在に取着される操作部２と、操作部２の変位を検出するための検出コイルＬと、操作部２の変位に応じて検出コイルＬ内に進退自在に挿入されるコア５Ａ，５Ｂと、コア５Ａ，５Ｂの挿入量に応じて変化する検出コイルＬのインピーダンスに基づいて操作部２の変位を検出する信号処理部６と、検出コイルＬ内の所定の基準位置にコア５Ａが位置する状態を検出するフォトインタラプタ１４Ａ〜１４Ｃと、フォトインタラプタ１４Ａ〜１４Ｃの検出結果を表示する発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人が手で持つ把持部（例えば操作レバーや操作ノブ）を有し、把持部の操作内容（例えば操作レバーを傾けた方向やその傾きの大きさ）に応じた電気信号を出力するジョイスティック装置が提供されている。このようなジョイスティック装置は、例えば油圧ショベルやクレーンなどの建設機械を操作するために用いられ、油圧ショベルの場合は、このジョイスティック装置によってバケットの掘削／開放や、アームの曲げ／伸ばし、ブームの上げ／下げなどが行われる。
【０００３】
ところで、上記のような油圧ショベルでは、アタッチメントとしてバケットの代わりに、圧砕機（クラッシャ）やグラップル、リフティングマグネット、カッタなどを利用することができるようになっている。このようなアタッチメントは、その種類によって、アタッチメント用のアクチュエータ（例えば油圧シリンダやモータ）の数が異なっており、機構が複雑なものでは把持部による操作だけでは操作できない場合があった。
【０００４】
そこで、上記の把持部の先端側に、人が指で操作するスイッチ装置を設けたジョイスティック装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。このスイッチ装置は、人が操作していないときは中立位置に位置し、人の操作によって中立位置から移動される操作部と、操作部とともに変位する磁石（永久磁石）と、磁石の変位によって生じた磁界の強度変化を検出する磁気センサ（例えば磁気抵抗素子やホール素子）とを備えており、磁石の変位（すなわち操作部の変位）を検出し、その変位に比例した電気信号を出力する所謂比例制御スイッチである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３５８１３３号公報（特に段落［００３３］、及び、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１に示したスイッチ装置では、２個１組のピストン部材により上下両方向から操作部を押圧することで当該操作部を中立位置に復帰させており、これらのピストン部材の押圧バランスによって中立位置が決定されることになるが、本スイッチ装置には、操作部の位置を表示するための手段が設けられていないため、例えば操作部の中立位置が設計上の位置からずれた場合でも、そのことを容易に知ることができなかった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、操作部の中立位置を容易に知ることができ、且つキャリブレーション精度を向上させたスイッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、ケースと、当該ケースに移動自在に取着される操作部と、当該操作部の変位を検出するための検出コイルと、操作部の変位に応じて検出コイル内に進退自在に挿入されるコアと、当該コアの挿入量に応じて変化する検出コイルのインピーダンスに基づいて操作部の変位を検出する変位検知手段と、検出コイル内の所定の基準位置にコアが位置する状態を検出して表示する位置表示手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、所定の基準位置は、検出コイルに対するコアの挿入量が最大となる最大位置と、検出コイルに対するコアの挿入量が最小となる最小位置との間の中間位置であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、所定の基準位置は、検出コイルに対するコアの挿入量が最大となる最大位置と、検出コイルに対するコアの挿入量が最小となる最小位置と、最大位置と最小位置との間の中間位置であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、位置表示手段は、発光ダイオードを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、検出コイル内の所定の基準位置にコアが位置する状態では位置表示手段により表示されるので、例えば位置表示手段により表示される位置を操作部の中立位置とすることで操作部の中立位置を容易に知ることができ、さらに操作部の中立位置がずれた場合でも位置表示手段により表示される位置に操作部を調整することで、操作部の中立位置の調整誤差を小さくすることができ、その結果、キャリブレーション精度を高めることができるという効果がある。
【００１３】
請求項２の発明によれば、位置表示手段により操作部の中立位置を知ることができるので、操作部の中立位置がずれた場合でも位置表示手段により表示される位置に操作部を調整することで、操作部の中立位置の調整誤差を小さくすることができ、その結果、キャリブレーション精度を高めたスイッチ装置を実現することができるという効果がある。
【００１４】
請求項３の発明によれば、ユーザーが本スイッチ装置を使用する際に、位置表示手段を確認することで操作部の操作範囲内における中立位置および両端位置を知ることができるので、従来例のように表示手段がない場合に比べて操作性のよいスイッチ装置を実現することができるという効果がある。
【００１５】
請求項４の発明によれば、位置表示手段に発光ダイオードを設けることによって、操作部の中立位置を容易に知ることができるスイッチ装置を、低コストで実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態のスイッチ装置を示し、（ａ）は模式図、（ｂ）は主要部の概略回路図である。
【図２】同上の断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は同上の主要部を構成するフォトインタラプタの動作を説明する説明図である。
【図４】同上を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係るスイッチ装置の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。本発明に係るスイッチ装置は、例えば油圧ショベルやクレーンなどの建設機械を操作するためのジョイスティック装置の把持部に取り付けられ、当該把持部では操作できない複雑な操作を行うために用いられるものである。
【００１８】
図２は本実施形態のスイッチ装置ＳＷの断面図であり、本スイッチ装置ＳＷはケース１と、ケース１に移動自在に取着される操作部２と、ケース１内に収納され、操作部２のケース１に対する基準位置（中立位置）からの変位を検出するための検出ブロックＢＫと、後述の位置表示手段とを備えている。
【００１９】
検出ブロックＢＫは、操作部２の変位に応じて所定方向（図２中の矢印Ｍ１，Ｍ２方向）に移動する作動子３と、操作部２の変位を検出するための検出コイルＬ（図１参照）を有する検出部４と、作動子３に取り付けられ、当該作動子３の移動に伴って検出コイルＬ内に進退自在に挿入されるコア５と、検出コイルＬに所定の周波数および振幅の電流を出力し、当該電流および検出コイルＬのインピーダンスにより決まる電圧信号を、操作部２の変位を示す電気信号に変換する信号処理部６と、金属板により形成され、信号処理部６に接続される複数（本実施形態では３つ）の端子部７とを備えている。なお、本実施形態のスイッチ装置ＳＷは、上記の作動子３、検出部４およびコア５をそれぞれ２つずつ備えているが、以下の説明において両者を区別する必要がある場合には、図２中の左側の作動子３、検出部４およびコア５を、それぞれ作動子３Ａ、検出部４Ａおよびコア５Ａと表わし、図２中の右側の作動子３、検出部４およびコア５を、それぞれ作動子３Ｂ、検出部４Ｂおよびコア５Ｂと表わすことにする。また、図２では検出コイルＬの図示を省略している。
【００２０】
作動子３は、絶縁性および透光性を有する樹脂材料により略円柱状に形成されており、小径部３ａと、小径部３ａにおける操作部２側の端部（図２中の上端部）に形成された大径部３ｂとを一体に備えている。これらの小径部３ａおよび大径部３ｂは、互いの中心軸が一致するように形成されており、また大径部３ｂの外周面には全周に渡って溝部３ｃが形成されている。
【００２１】
検出部４は、円筒状のコイルボビン４ａと、コイルボビン４ａに巻回される検出コイルＬとを有している。ここで、コイルボビン４ａは、絶縁性を有する樹脂材料からなる樹脂成形品であって、検出コイルＬが巻回される巻胴部４ｂと、巻胴部４ｂの軸方向一端側（図２中の上側）に形成された上鍔部４ｃと、巻胴部４ｂの軸方向他端側（図２中の下側）に形成された下鍔部４ｄとを一体に備えている。コイルボビン４ａの内径は、作動子３の小径部３ａの外径以上、且つ大径部３ｂの外径未満に設定されている。また、上鍔部４ｃには、検出部４をケース１に取り付けるための取付孔４ｅが形成されている。
【００２２】
コア５は、例えばフェライトなどの磁性材料や金属材料により略円柱状に形成され、中心軸が小径部３ａの中心軸に一致するように当該小径部３ａにインサートされることで、作動子３に取り付けられている。
【００２３】
ここにおいて、作動子３の小径部３ａの外面には、作動子３の中心軸方向を長手方向とする溝からなる流路部３ｄが形成されており、この流路部３ｄは、小径部３ａをコイルボビン４ａの内側に差し入れた際に、コイルボビン４ａの軸方向一端側の空間部（図２中の上側の空間部）と、軸方向他端側の空間部（図２中の下側の空間部）とを連通させることで、空気の圧力が偏らないようにし、作動子３がコイルボビン４ａ内をスムーズに移動できるようにするためのものである。
【００２４】
信号処理部６は、電子部品が実装された略矩形板状のプリント基板６ａにより構成され、駆動回路と信号処理回路とを有している。プリント基板６ａには、検出部４Ａ，４Ｂの各巻胴部４ｂの軸方向他端側の端部（図２中の下端部）とそれぞれ凹凸嵌合する嵌合孔６ｂ，６ｂと、各端子部７用の挿通孔（図示せず）とが厚み方向（図２中の上下方向）にそれぞれ貫設されている。ここにおいて、上記駆動回路は、検出コイルＬに所定の周波数および振幅の電流を出力する電流回路であり、また信号処理回路は、駆動回路が出力する電流および検出コイルＬのインピーダンスにより決まる検出コイルＬの両端電圧に応じて、検出コイルＬに対するコア５の位置情報、すなわち操作部２の変位を示す電気信号を出力する。なお、上記の駆動回路および信号処理回路については従来周知のものを採用しているから、詳細な説明については省略する。ここに、本実施形態では、信号処理部６により変位検知手段が構成されている。
【００２５】
ケース１は、絶縁性を有する樹脂材料からなる樹脂成形品であるボディ８およびカバー９により構成されている。ボディ８は、高さ方向両端部（図２中の上端部および下端部）が開口する略矩形箱状に形成され、ボディ８の幅方向（図２中の紙面に垂直な方向）両側面には、操作部２の揺動軸（ハンドル軸）となる軸部１０用の軸受孔（図示せず）がそれぞれ形成されている。また、ボディ８の高さ方向一端側（図２中の上側）には、側方に突出する鍔部８ｂがボディ８の全周に渡って形成され、さらにボディ８の長さ方向（図２中の左右方向）両側面には、上述のジョイスティック装置の把持部に当該ボディ８を取り付けるための取付片８ｃ，８ｃがそれぞれ一体に突設されている。なお、本実施形態では、図４（ａ）（ｂ）に示すように、ボディ８の幅方向一端側（図４（ｂ）中の上側）の鍔部８ｂが延設されており、この延設部分には後述する複数の発光ダイオード１５が取り付けられている。
【００２６】
ボディ８の内部には、ボディ８の内部を高さ方向に二分する隔壁部８ｄが形成されており、当該隔壁部８ｄよりも上側のボディ８の内部空間は、操作部２が配置される操作部収納室８ｅとして、隔壁部８ｄよりも下側のボディ８の内部空間は、主として検出部４および信号処理部６を収納する電子部品収納室８ｆとして用いられる。また、電子部品収納室８ｆの内周面には、プリント基板６ａの厚み方向一面（図２中の上面）に当接するリブ８ｇが周設されており、上記プリント基板６ａは、リブ８ｇに上面が当接した状態で電子部品収納室８ｆに収納される。
【００２７】
隔壁部８ｄの高さ方向一面側（図２中の上面側）には、一対の円形状の凹所８ｈ，８ｈが形成されている。これらの凹所８ｈ，８ｈは、隔壁部８ｄの長さ方向（図２中の左右方向）において離間するとともに、同方向においてそれぞれの中心が一直線上に位置するように配置されている。また、各凹所８ｈの底面部には、円筒状の内周壁部８ｉと、内周壁部８ｉの外径よりも大きい内径を有する円筒状の外周壁部８ｊとが凹所８ｈと中心軸を一致させる形でそれぞれ突設されている。なお、内周壁部８ｉの内径は、作動子３の大径部３ｂの外径よりも大きく設定されている。
【００２８】
ところで、本実施形態のスイッチ装置ＳＷでは、各凹所８ｈの底面部に、対応する作動子３が挿通される挿通孔８ｋがそれぞれ形成されている。各挿通孔８ｋは、内周壁部８ｉで囲まれた底面部の中央に、その中心軸を凹所８ｈの中心軸と一致させる形で形成されており、その内径は作動子３の小径部３ａの外径以上、且つ大径部３ｂの外径未満に設定されている。そして、各作動子３は、小径部３ａを対応する挿通孔８ｋに挿通した状態でケース１に取り付けられる。ここにおいて、作動子３の小径部３ａを挿通孔８ｋに挿通させる際には、上記の小径部３ａに、作動子３を操作部２側（図２中の上側）に付勢することで当該作動子３を復帰させる作動子ばね１１が被嵌される。なお、本実施形態では、作動子ばね１１としてコイルスプリング（コイルばね）を用いており、軸方向一端部（図２中の上端部）が大径部３ｂに当接するとともに、軸方向他端部が挿通孔８ｋの周縁部に当接した状態に配置される。また、作動子ばね１１の自然長は、操作部２の位置にかかわらず、作動子３が操作部２に当接するような長さに設定されている。
【００２９】
一方、隔壁部８ｄの高さ方向他面側（図２中の下面側）には、各検出部４Ａ，４Ｂの上鍔部４ｃの取付孔４ｅに挿通される複数の取付リブ８ｍが、各凹所８ｈに対応する形で突設されており、各取付リブ８ｍを対応する取付孔４ｅにそれぞれ挿入することで、検出部４Ａ，４Ｂがそれぞれケース１に対して取り付けられるとともに位置決めされる。
【００３０】
ところで、隔壁部８ｄには、各作動子３がそれぞれ挿通される一対の挿通孔８ｋ，８ｋが形成されているため、操作部収納室８ｅと電子部品収納室８ｆとが両挿通孔８ｋ，８ｋを通じて連通することになるが、操作部収納室８ｅは被水環境下に置かれることが多いため、操作部収納室８ｅ内に水や埃などの異物が入り込んだ際には、これらの異物が挿通孔８ｋを通じて電子部品収納室８ｆに入り込む虞がある。そのため、ケース１には、操作部収納室８ｅから電子部品収納室８ｆへの異物の侵入を防止するための被覆部１２が設けられている。
【００３１】
被覆部１２は、防水性および可撓性を有する樹脂材料（例えばゴム）により形成され、大円筒部１２ａと、大円筒部１２ａよりも外径が小さい小円筒部１２ｂと、大円筒部１２ａの軸方向一端側（図２中の上端側）と、小円筒部１２ｂの軸方向他端側（図２中の下端側）とを連続一体に連結する連結部１２ｃとを備えている。大円筒部１２ａの軸方向他端側には、外側に突出する円環状の下フランジ部１２ｄが一体に形成され、また小円筒部１２ｂの軸方向一端側には、内側に突出する円環状の上フランジ部１２ｅが一体に形成されている。
【００３２】
大円筒部１２ａの内径は、内周壁部８ｉの外径と同程度の大きさに設定され、小円筒部１２ｂの内径は、作動子３の大径部３ｂの外径と同程度の大きさに設定されている。また、下フランジ部１２ｄの外径は、外周壁部８ｊの内径より小さく設定され、上フランジ部１２ｅの内径は、作動子３の溝部３ｃの外径と同程度の大きさに設定されている。
【００３３】
カバー９は、ボディ８の高さ方向他端側（図２中の下側）の開口を閉塞する形でボディ８に取り付けられる、所謂背面カバーである。このカバー９は、ボディ８の高さ方向他端側の開口を閉塞できる大きさの略矩形板状に形成されており、複数の端子部７をケース１から外部に露出させるための複数の貫通孔（図示せず）が厚み方向（図２中の上下方向）に貫設されている。
【００３４】
操作部２は、本スイッチ装置ＳＷを手動動作するための操作ハンドルであって、絶縁性を有する樹脂材料により略箱状に形成されている。また、操作部２は、幅方向（図２中の紙面に垂直な方向）に直交する面内における外形形状が、高さ方向一端側の両側部が同方向に突出するとともに、高さ方向他端側の中央部が同方向に突出する略く字状に形成されている。なお、操作部２は、ケース１に取り付けられた状態で、操作面がケース１外に突出する高さ寸法に設定されている（図２参照）。
【００３５】
この操作部２の幅方向両側面には、軸部１０が貫挿される貫挿孔（図示せず）がそれぞれ形成されており、各貫挿孔をそれぞれボディ８に設けた各軸受孔に合わせた状態で、軸部１０を一方の軸受孔から操作部２内に挿入して他方の軸受孔まで押し込むと、軸部１０が軸支されて操作部２がボディ８に揺動自在に取り付けられる。また、操作部２の内底面において、隔壁部８ｄの各凹所８ｈと対応する部位には、作動子３Ａ，３Ｂそれぞれの大径部３ｂ，３ｂに当接する一対の当接リブ２ｄ，２ｄが一体に突設されている。
【００３６】
そして、各作動子３の大径部３ｂは、対応する当接リブ２ｂにそれぞれ当接しているから、操作部２を操作していない状態（つまり操作部２に操作荷重が加えられていない状態）では、作動子３Ａの作動子ばね１１が操作部２を時計回り（図２中の矢印Ｃ２方向）に回転させる操作反力と、作動子３Ｂの作動子ばね１１が操作部２を反時計回り（図２中の矢印Ｃ１方向）に回転させる操作反力とが平衡する位置に操作部２が位置することになり、この位置が基準位置（中立位置）となる。
【００３７】
ここで、本実施形態では、一方（図１（ａ）中の左側）のコア５Ａが、対応する検出コイルＬ内の所定の基準位置に位置する状態を検出して表示する位置表示手段が設けられている。この位置表示手段は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、コア５Ａが検出コイルＬ内の所定の基準位置に位置する状態を検出する複数（本実施形態では３個）のフォトインタラプタ１４と、各フォトインタラプタ１４に対応する形で設けられ、対応するフォトインタラプタ１４がコア５Ａを検出すると点灯する複数の発光ダイオード１５とを備えている。
【００３８】
なお、本実施形態では、所定の基準位置を、検出コイルＬに対するコア５Ａの挿入量が最大となる最大位置と、検出コイルＬに対するコア５Ａの挿入量が最小となる最小位置と、上記最大位置と最小位置の中間位置（図１（ｂ）に示す位置）に設定している。そして、コア５Ａが中間位置に位置するときの操作部２の位置が操作範囲内における中間位置（図１（ａ）に示す位置）であり、コア５Ａが最大位置または最小位置に位置するときの操作部２の位置が操作範囲内における両端位置である。また、以下の説明において、フォトインタラプタ１４および発光ダイオード１５を区別する必要がある場合には、図１（ｂ）中の上側から順にフォトインタラプタ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと表わすとともに、対応する発光ダイオードをそれぞれ発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃと表わす。なお、図１（ｂ）中の抵抗Ｒ１は、各発光ダイオード１５に流れる電流を制限するための制限抵抗である。
【００３９】
図３は、上記のフォトインタラプタ１４がコア５Ａを検出する動作を説明するための説明図であり、図３（ａ）はコア５Ａを検出していない状態、図３（ｂ）はコア５Ａを検出した状態をそれぞれ示している。図３（ａ）では、フォトインタラプタ１４の発光素子（例えば発光ダイオード）からの光（例えば赤外光）はコア５Ａによって遮光されるため、受光素子（例えばフォトトランジスタ）には到達せず、その結果受光素子は導通しないから出力回路には電流ｉは流れない。一方、図３（ｂ）では、コア５Ａが検出コイルＬ側（図３（ｂ）中の下側）に移動することで発光素子からの光が受光素子に到達し、その結果受光素子が導通することで出力回路に電流ｉが流れる。なお、各フォトインタラプタ１４の受光素子の出力回路と、対応する発光ダイオード１５の間は、それぞれ電線１６により電気的に接続されている（図４（ａ）参照）。
【００４０】
ここにおいて、各フォトインタラプタ１４は、図１（ａ）に示すようにケース１の高さ方向（すなわち上下方向）において所定の間隔を空けた状態でそれぞれ配置されており、ケース１の長さ方向（すなわち左右方向）に沿って配置された発光素子と受光素子の間には、上記の作動子３Ａが上下方向に移動自在に配置されている。そして、操作部２の押圧操作に応じて作動子３Ａが上下方向に移動することで、対応するコア５Ａが各フォトインタラプタ１４を遮光または通光するようになっている。
【００４１】
次に、位置表示手段の動作について図１および図２に基づいて説明する。まず、スイッチ装置ＳＷを操作していない状態では、操作部２は中立位置（図１（ａ）および図２に示す位置）に位置し、このときコア５Ａは図１（ｂ）に示す位置に位置しているから、上側２個のフォトインタラプタ１４Ａ，１４Ｂの出力回路に電流ｉが流れ、対応する２個の発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂが点灯した状態になる。すなわち、発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂが点灯している状態では、操作部２が中立位置に位置することを表示している。この状態から操作部２を時計回り（図２中の矢印Ｃ２方向）に操作端まで移動させると、コア５Ａは検出コイルＬから離れる方向（図１（ｂ）中の上方向）に移動する（この位置が上記最小位置）。すると、フォトインタラプタ１４Ａ，１４Ｂがともにコア５Ａにより遮光されることになるから、対応する発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂは消灯し、この場合すべての発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃが消灯することになる。一方、操作部２が中立位置にある状態から操作部２を反時計回り（図２中の矢印Ｃ１方向）に操作端まで移動させると、コア５Ａは検出コイルＬにさらに挿入される方向（図１（ｂ）中の下方向）に移動する（この位置が上記最大位置）。すると、一番下のフォトインタラプタ１４Ｃを遮光していたコア５Ａがなくなることで、フォトインタラプタ１４Ｃに対応する発光ダイオード１５Ｃも点灯し、この場合にはすべての発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃが点灯することになる。すなわち、本スイッチ装置ＳＷの場合には、操作部２が中立位置に位置する状態（コア５Ａが中間位置に位置する状態）では発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂが点灯し、操作部２が一方の操作端に位置する状態（コア５Ａが最大位置に位置する状態）では発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃのすべてが点灯し、さらに操作部２が他方の操作端に位置する状態（コア５Ａが最小位置に位置する状態）では発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃのすべてが消灯するから、上記３つの位置を容易に知ることができるのである。
【００４２】
さらに、本スイッチ装置ＳＷの動作について図１および図２に基づいて説明する。まず初期状態（スイッチ装置ＳＷを操作していない状態）では、操作部２が中立位置（図１（ａ）および図２に示す位置）に位置しており、このとき発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂが点灯することで、操作部２が中立位置に位置することを表示している。
【００４３】
この初期状態から、操作部２の操作面を押圧して上記の中立位置から反時計回り（図２中の矢印Ｃ１方向）に回転させると、その変位量に応じて、一方（図２中の左側）の当接リブ２ｄが作動子３Ａを押圧する力が強まり、作動子３Ａは作動ばね１１のばね力に抗して下方向（図２中の矢印Ｍ１方向）に移動する。これに伴って、コア５Ａも下方向に移動することになり、その結果、検出コイルＬに対するコア５Ａの挿入量が増加する。このとき、操作部２の変位量に応じて、他方（図２中の右側）の当接リブ２ｄが作動子３Ｂを押圧する力が弱まり、作動子３Ｂは作動子ばね１１のばね力によって上方向（図２中の矢印Ｍ２方向）に移動する。これに伴って、コア５Ｂも上方向に移動することになり、その結果、検出コイルＬに対するコア５Ｂの挿入量が減少する。またこのとき、発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃが点灯することで、操作部２が操作範囲内の一方の操作端に位置することを表示している。
【００４４】
その後、操作部２の押圧操作を解除すると（つまり操作面から指を離すと）、操作部２は、作動子３Ａの作動子ばね１１のばね力によって時計回り（図２中の矢印Ｃ２方向）に回転し、上記の中立位置に復帰する。これによって、コア５Ａは上方向（図２中の矢印Ｍ２方向）に移動し、検出コイルＬに対するコア５Ａの挿入量は操作部２の押圧操作によって増加した分だけ減少する。一方、コア５Ｂは下方向（図２中の矢印Ｍ１方向）に移動し、検出コイルＬに対するコア５Ｂの挿入量は操作部２の押圧操作によって減少した分だけ増加する。なおこのとき、発光ダイオード１５Ｃは消灯し、発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂのみが点灯する初期状態に戻る。
【００４５】
一方、上記初期状態（操作部２が中立位置に位置する状態）から、操作部２の操作面を押圧して上記の中立位置から時計回り（図２中の矢印Ｃ２方向）に回転させると、その変位量に応じて、上記他方の当接リブ２ｄが作動子３Ｂを押圧する力が強まり、作動子３Ｂは作動ばね１１にばね力に抗して下方向（図２中の矢印Ｍ１方向）に移動する。これに伴って、コア５Ｂも下方向に移動することになり、その結果、検出コイルＬに対するコア５Ｂの挿入量が増加する。このとき、操作部２の変位量に応じて、上記一方の当接リブ２ｄが作動子３Ａを押圧する力が弱まり、作動子３Ａは作動子ばね１１のばね力によって上方向（図２中の矢印Ｍ２方向）に移動する。これに伴って、コア５Ａも上方向に移動することになり、その結果、検出コイルＬに対するコア５Ａの挿入量が減少する。またこのとき、発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃがすべて消灯することで、操作部２が操作範囲内の他方の操作端に位置することを表示している。
【００４６】
その後、操作部２の押圧操作を解除すると、操作部２は、作動子３Ｂの作動子ばね１１のばね力によって反時計回り（図２中の矢印Ｃ１方向）に回転し、上記の中立位置に復帰する。これによって、コア５Ａは下方向に移動し、検出コイルＬに対するコア５Ａの挿入量は操作部２の押圧操作によって減少した分だけ増加する。一方、コア５Ｂは上方向に移動し、検出コイルＬに対するコア５Ｂの挿入量は操作部２の押圧操作によって増加した分だけ減少する。なおこのとき、発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂのみが点灯する初期状態に戻る。
【００４７】
而して、本実施形態によれば、コア５Ａが上記の中間位置、最大位置または最小位置に位置する状態では位置表示手段（発光ダイオード１５）により表示されるので、操作部２の操作範囲における中立位置および両端位置を容易に知ることができ、さらに操作部２の中立位置がずれた場合でも位置表示手段により表示される位置に操作部２を調整することで、操作部２の中立位置の調整誤差を小さくすることができ、その結果、キャリブレーション精度を高めることができる。また、ユーザーが本スイッチ装置ＳＷを使用する際に、位置表示手段を確認することで操作部２の操作範囲における中立位置および両端位置を知ることができるので、従来例のように表示手段がない場合に比べて操作性のよいスイッチ装置ＳＷを実現することができる。さらに、位置表示手段に発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃを設けることによって、操作部２の中立位置を容易に知ることができるスイッチ装置ＳＷを、低コストで実現することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、コア５Ａの所定の基準位置を、上記の中立位置、最大位置および最小位置に設定しているが、上記の中立位置のみを所定の基準位置としてもよく、この場合、位置表示手段により操作部２の中立位置を知ることができるので、操作部２の中立位置がずれた場合でも位置表示手段により表示される位置に操作部２を調整することで、操作部２の中立位置の調整誤差を小さくすることができ、その結果、キャリブレーション精度を高めたスイッチ装置ＳＷを実現することができる。また、本実施形態では、発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃを用いて操作部２の位置を表示しているが、表示手段は発光ダイオードに限定されるものではなく、操作部２の位置を表示できるものであれば、他のものでもよい。さらに、本実施形態では、２組の作動子３，検出部４およびコア５を用いたスイッチ装置ＳＷを例に説明したが、スイッチ装置は本実施形態に限定されるものではなく、例えば１組の作動子３，検出部４およびコア５を用いたものであってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ ケース
２ 操作部
５Ａ，５Ｂ コア
６ 信号処理部（変位検知手段）
１４Ａ〜１４Ｃ フォトインタラプタ（位置表示手段）
１５Ａ〜１５Ｃ 発光ダイオード（位置表示手段）
Ｌ 検出コイル
ＳＷ スイッチ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人が手で持つ把持部（例えば操作レバーや操作ノブ）を有し、把持部の操作内容（例えば操作レバーを傾けた方向やその傾きの大きさ）に応じた電気信号を出力するジョイスティック装置が提供されている。このようなジョイスティック装置は、例えば油圧ショベルやクレーンなどの建設機械を操作するために用いられ、油圧ショベルの場合は、このジョイスティック装置によってバケットの掘削／開放や、アームの曲げ／伸ばし、ブームの上げ／下げなどが行われる。
【０００３】
ところで、上記のような油圧ショベルでは、アタッチメントとしてバケットの代わりに、圧砕機（クラッシャ）やグラップル、リフティングマグネット、カッタなどを利用することができるようになっている。このようなアタッチメントは、その種類によって、アタッチメント用のアクチュエータ（例えば油圧シリンダやモータ）の数が異なっており、機構が複雑なものでは把持部による操作だけでは操作できない場合があった。
【０００４】
そこで、上記の把持部の先端側に、人が指で操作するスイッチ装置を設けたジョイスティック装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。このスイッチ装置は、人が操作していないときは中立位置に位置し、人の操作によって中立位置から移動される操作部と、操作部とともに変位する磁石（永久磁石）と、磁石の変位によって生じた磁界の強度変化を検出する磁気センサ（例えば磁気抵抗素子やホール素子）とを備えており、磁石の変位（すなわち操作部の変位）を検出し、その変位に比例した電気信号を出力する所謂比例制御スイッチである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３５８１３３号公報（特に段落［００３３］、及び、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１に示したスイッチ装置では、２個１組のピストン部材により上下両方向から操作部を押圧することで当該操作部を中立位置に復帰させており、これらのピストン部材の押圧バランスによって中立位置が決定されることになるが、本スイッチ装置には、操作部の位置を表示するための手段が設けられていないため、例えば操作部の中立位置が設計上の位置からずれた場合でも、そのことを容易に知ることができなかった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、操作部の中立位置を容易に知ることができ、且つキャリブレーション精度を向上させたスイッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、ケースと、当該ケースに移動自在に取着される操作部と、当該操作部の変位を検出するための検出コイルと、操作部の変位に応じて検出コイル内に進退自在に挿入されるコアと、当該コアの挿入量に応じて変化する検出コイルのインピーダンスに基づいて操作部の変位を検出する変位検知手段と、検出コイル内の所定の基準位置にコアが位置する状態を検出して表示する位置表示手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、所定の基準位置は、検出コイルに対するコアの挿入量が最大となる最大位置と、検出コイルに対するコアの挿入量が最小となる最小位置との間の中間位置であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、所定の基準位置は、検出コイルに対するコアの挿入量が最大となる最大位置と、検出コイルに対するコアの挿入量が最小となる最小位置と、最大位置と最小位置との間の中間位置であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、位置表示手段は、発光ダイオードを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、検出コイル内の所定の基準位置にコアが位置する状態では位置表示手段により表示されるので、例えば位置表示手段により表示される位置を操作部の中立位置とすることで操作部の中立位置を容易に知ることができ、さらに操作部の中立位置がずれた場合でも位置表示手段により表示される位置に操作部を調整することで、操作部の中立位置の調整誤差を小さくすることができ、その結果、キャリブレーション精度を高めることができるという効果がある。
【００１３】
請求項２の発明によれば、位置表示手段により操作部の中立位置を知ることができるので、操作部の中立位置がずれた場合でも位置表示手段により表示される位置に操作部を調整することで、操作部の中立位置の調整誤差を小さくすることができ、その結果、キャリブレーション精度を高めたスイッチ装置を実現することができるという効果がある。
【００１４】
請求項３の発明によれば、ユーザーが本スイッチ装置を使用する際に、位置表示手段を確認することで操作部の操作範囲内における中立位置および両端位置を知ることができるので、従来例のように表示手段がない場合に比べて操作性のよいスイッチ装置を実現することができるという効果がある。
【００１５】
請求項４の発明によれば、位置表示手段に発光ダイオードを設けることによって、操作部の中立位置を容易に知ることができるスイッチ装置を、低コストで実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態のスイッチ装置を示し、（ａ）は模式図、（ｂ）は主要部の概略回路図である。
【図２】同上の断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は同上の主要部を構成するフォトインタラプタの動作を説明する説明図である。
【図４】同上を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係るスイッチ装置の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。本発明に係るスイッチ装置は、例えば油圧ショベルやクレーンなどの建設機械を操作するためのジョイスティック装置の把持部に取り付けられ、当該把持部では操作できない複雑な操作を行うために用いられるものである。
【００１８】
図２は本実施形態のスイッチ装置ＳＷの断面図であり、本スイッチ装置ＳＷはケース１と、ケース１に移動自在に取着される操作部２と、ケース１内に収納され、操作部２のケース１に対する基準位置（中立位置）からの変位を検出するための検出ブロックＢＫと、後述の位置表示手段とを備えている。
【００１９】
検出ブロックＢＫは、操作部２の変位に応じて所定方向（図２中の矢印Ｍ１，Ｍ２方向）に移動する作動子３と、操作部２の変位を検出するための検出コイルＬ（図１参照）を有する検出部４と、作動子３に取り付けられ、当該作動子３の移動に伴って検出コイルＬ内に進退自在に挿入されるコア５と、検出コイルＬに所定の周波数および振幅の電流を出力し、当該電流および検出コイルＬのインピーダンスにより決まる電圧信号を、操作部２の変位を示す電気信号に変換する信号処理部６と、金属板により形成され、信号処理部６に接続される複数（本実施形態では３つ）の端子部７とを備えている。なお、本実施形態のスイッチ装置ＳＷは、上記の作動子３、検出部４およびコア５をそれぞれ２つずつ備えているが、以下の説明において両者を区別する必要がある場合には、図２中の左側の作動子３、検出部４およびコア５を、それぞれ作動子３Ａ、検出部４Ａおよびコア５Ａと表わし、図２中の右側の作動子３、検出部４およびコア５を、それぞれ作動子３Ｂ、検出部４Ｂおよびコア５Ｂと表わすことにする。また、図２では検出コイルＬの図示を省略している。
【００２０】
作動子３は、絶縁性および透光性を有する樹脂材料により略円柱状に形成されており、小径部３ａと、小径部３ａにおける操作部２側の端部（図２中の上端部）に形成された大径部３ｂとを一体に備えている。これらの小径部３ａおよび大径部３ｂは、互いの中心軸が一致するように形成されており、また大径部３ｂの外周面には全周に渡って溝部３ｃが形成されている。
【００２１】
検出部４は、円筒状のコイルボビン４ａと、コイルボビン４ａに巻回される検出コイルＬとを有している。ここで、コイルボビン４ａは、絶縁性を有する樹脂材料からなる樹脂成形品であって、検出コイルＬが巻回される巻胴部４ｂと、巻胴部４ｂの軸方向一端側（図２中の上側）に形成された上鍔部４ｃと、巻胴部４ｂの軸方向他端側（図２中の下側）に形成された下鍔部４ｄとを一体に備えている。コイルボビン４ａの内径は、作動子３の小径部３ａの外径以上、且つ大径部３ｂの外径未満に設定されている。また、上鍔部４ｃには、検出部４をケース１に取り付けるための取付孔４ｅが形成されている。
【００２２】
コア５は、例えばフェライトなどの磁性材料や金属材料により略円柱状に形成され、中心軸が小径部３ａの中心軸に一致するように当該小径部３ａにインサートされることで、作動子３に取り付けられている。
【００２３】
ここにおいて、作動子３の小径部３ａの外面には、作動子３の中心軸方向を長手方向とする溝からなる流路部３ｄが形成されており、この流路部３ｄは、小径部３ａをコイルボビン４ａの内側に差し入れた際に、コイルボビン４ａの軸方向一端側の空間部（図２中の上側の空間部）と、軸方向他端側の空間部（図２中の下側の空間部）とを連通させることで、空気の圧力が偏らないようにし、作動子３がコイルボビン４ａ内をスムーズに移動できるようにするためのものである。
【００２４】
信号処理部６は、電子部品が実装された略矩形板状のプリント基板６ａにより構成され、駆動回路と信号処理回路とを有している。プリント基板６ａには、検出部４Ａ，４Ｂの各巻胴部４ｂの軸方向他端側の端部（図２中の下端部）とそれぞれ凹凸嵌合する嵌合孔６ｂ，６ｂと、各端子部７用の挿通孔（図示せず）とが厚み方向（図２中の上下方向）にそれぞれ貫設されている。ここにおいて、上記駆動回路は、検出コイルＬに所定の周波数および振幅の電流を出力する電流回路であり、また信号処理回路は、駆動回路が出力する電流および検出コイルＬのインピーダンスにより決まる検出コイルＬの両端電圧に応じて、検出コイルＬに対するコア５の位置情報、すなわち操作部２の変位を示す電気信号を出力する。なお、上記の駆動回路および信号処理回路については従来周知のものを採用しているから、詳細な説明については省略する。ここに、本実施形態では、信号処理部６により変位検知手段が構成されている。
【００２５】
ケース１は、絶縁性を有する樹脂材料からなる樹脂成形品であるボディ８およびカバー９により構成されている。ボディ８は、高さ方向両端部（図２中の上端部および下端部）が開口する略矩形箱状に形成され、ボディ８の幅方向（図２中の紙面に垂直な方向）両側面には、操作部２の揺動軸（ハンドル軸）となる軸部１０用の軸受孔（図示せず）がそれぞれ形成されている。また、ボディ８の高さ方向一端側（図２中の上側）には、側方に突出する鍔部８ｂがボディ８の全周に渡って形成され、さらにボディ８の長さ方向（図２中の左右方向）両側面には、上述のジョイスティック装置の把持部に当該ボディ８を取り付けるための取付片８ｃ，８ｃがそれぞれ一体に突設されている。なお、本実施形態では、図４（ａ）（ｂ）に示すように、ボディ８の幅方向一端側（図４（ｂ）中の上側）の鍔部８ｂが延設されており、この延設部分には後述する複数の発光ダイオード１５が取り付けられている。
【００２６】
ボディ８の内部には、ボディ８の内部を高さ方向に二分する隔壁部８ｄが形成されており、当該隔壁部８ｄよりも上側のボディ８の内部空間は、操作部２が配置される操作部収納室８ｅとして、隔壁部８ｄよりも下側のボディ８の内部空間は、主として検出部４および信号処理部６を収納する電子部品収納室８ｆとして用いられる。また、電子部品収納室８ｆの内周面には、プリント基板６ａの厚み方向一面（図２中の上面）に当接するリブ８ｇが周設されており、上記プリント基板６ａは、リブ８ｇに上面が当接した状態で電子部品収納室８ｆに収納される。
【００２７】
隔壁部８ｄの高さ方向一面側（図２中の上面側）には、一対の円形状の凹所８ｈ，８ｈが形成されている。これらの凹所８ｈ，８ｈは、隔壁部８ｄの長さ方向（図２中の左右方向）において離間するとともに、同方向においてそれぞれの中心が一直線上に位置するように配置されている。また、各凹所８ｈの底面部には、円筒状の内周壁部８ｉと、内周壁部８ｉの外径よりも大きい内径を有する円筒状の外周壁部８ｊとが凹所８ｈと中心軸を一致させる形でそれぞれ突設されている。なお、内周壁部８ｉの内径は、作動子３の大径部３ｂの外径よりも大きく設定されている。
【００２８】
ところで、本実施形態のスイッチ装置ＳＷでは、各凹所８ｈの底面部に、対応する作動子３が挿通される挿通孔８ｋがそれぞれ形成されている。各挿通孔８ｋは、内周壁部８ｉで囲まれた底面部の中央に、その中心軸を凹所８ｈの中心軸と一致させる形で形成されており、その内径は作動子３の小径部３ａの外径以上、且つ大径部３ｂの外径未満に設定されている。そして、各作動子３は、小径部３ａを対応する挿通孔８ｋに挿通した状態でケース１に取り付けられる。ここにおいて、作動子３の小径部３ａを挿通孔８ｋに挿通させる際には、上記の小径部３ａに、作動子３を操作部２側（図２中の上側）に付勢することで当該作動子３を復帰させる作動子ばね１１が被嵌される。なお、本実施形態では、作動子ばね１１としてコイルスプリング（コイルばね）を用いており、軸方向一端部（図２中の上端部）が大径部３ｂに当接するとともに、軸方向他端部が挿通孔８ｋの周縁部に当接した状態に配置される。また、作動子ばね１１の自然長は、操作部２の位置にかかわらず、作動子３が操作部２に当接するような長さに設定されている。
【００２９】
一方、隔壁部８ｄの高さ方向他面側（図２中の下面側）には、各検出部４Ａ，４Ｂの上鍔部４ｃの取付孔４ｅに挿通される複数の取付リブ８ｍが、各凹所８ｈに対応する形で突設されており、各取付リブ８ｍを対応する取付孔４ｅにそれぞれ挿入することで、検出部４Ａ，４Ｂがそれぞれケース１に対して取り付けられるとともに位置決めされる。
【００３０】
ところで、隔壁部８ｄには、各作動子３がそれぞれ挿通される一対の挿通孔８ｋ，８ｋが形成されているため、操作部収納室８ｅと電子部品収納室８ｆとが両挿通孔８ｋ，８ｋを通じて連通することになるが、操作部収納室８ｅは被水環境下に置かれることが多いため、操作部収納室８ｅ内に水や埃などの異物が入り込んだ際には、これらの異物が挿通孔８ｋを通じて電子部品収納室８ｆに入り込む虞がある。そのため、ケース１には、操作部収納室８ｅから電子部品収納室８ｆへの異物の侵入を防止するための被覆部１２が設けられている。
【００３１】
被覆部１２は、防水性および可撓性を有する樹脂材料（例えばゴム）により形成され、大円筒部１２ａと、大円筒部１２ａよりも外径が小さい小円筒部１２ｂと、大円筒部１２ａの軸方向一端側（図２中の上端側）と、小円筒部１２ｂの軸方向他端側（図２中の下端側）とを連続一体に連結する連結部１２ｃとを備えている。大円筒部１２ａの軸方向他端側には、外側に突出する円環状の下フランジ部１２ｄが一体に形成され、また小円筒部１２ｂの軸方向一端側には、内側に突出する円環状の上フランジ部１２ｅが一体に形成されている。
【００３２】
大円筒部１２ａの内径は、内周壁部８ｉの外径と同程度の大きさに設定され、小円筒部１２ｂの内径は、作動子３の大径部３ｂの外径と同程度の大きさに設定されている。また、下フランジ部１２ｄの外径は、外周壁部８ｊの内径より小さく設定され、上フランジ部１２ｅの内径は、作動子３の溝部３ｃの外径と同程度の大きさに設定されている。
【００３３】
カバー９は、ボディ８の高さ方向他端側（図２中の下側）の開口を閉塞する形でボディ８に取り付けられる、所謂背面カバーである。このカバー９は、ボディ８の高さ方向他端側の開口を閉塞できる大きさの略矩形板状に形成されており、複数の端子部７をケース１から外部に露出させるための複数の貫通孔（図示せず）が厚み方向（図２中の上下方向）に貫設されている。
【００３４】
操作部２は、本スイッチ装置ＳＷを手動動作するための操作ハンドルであって、絶縁性を有する樹脂材料により略箱状に形成されている。また、操作部２は、幅方向（図２中の紙面に垂直な方向）に直交する面内における外形形状が、高さ方向一端側の両側部が同方向に突出するとともに、高さ方向他端側の中央部が同方向に突出する略く字状に形成されている。なお、操作部２は、ケース１に取り付けられた状態で、操作面がケース１外に突出する高さ寸法に設定されている（図２参照）。
【００３５】
この操作部２の幅方向両側面には、軸部１０が貫挿される貫挿孔（図示せず）がそれぞれ形成されており、各貫挿孔をそれぞれボディ８に設けた各軸受孔に合わせた状態で、軸部１０を一方の軸受孔から操作部２内に挿入して他方の軸受孔まで押し込むと、軸部１０が軸支されて操作部２がボディ８に揺動自在に取り付けられる。また、操作部２の内底面において、隔壁部８ｄの各凹所８ｈと対応する部位には、作動子３Ａ，３Ｂそれぞれの大径部３ｂ，３ｂに当接する一対の当接リブ２ｄ，２ｄが一体に突設されている。
【００３６】
そして、各作動子３の大径部３ｂは、対応する当接リブ２ｂにそれぞれ当接しているから、操作部２を操作していない状態（つまり操作部２に操作荷重が加えられていない状態）では、作動子３Ａの作動子ばね１１が操作部２を時計回り（図２中の矢印Ｃ２方向）に回転させる操作反力と、作動子３Ｂの作動子ばね１１が操作部２を反時計回り（図２中の矢印Ｃ１方向）に回転させる操作反力とが平衡する位置に操作部２が位置することになり、この位置が基準位置（中立位置）となる。
【００３７】
ここで、本実施形態では、一方（図１（ａ）中の左側）のコア５Ａが、対応する検出コイルＬ内の所定の基準位置に位置する状態を検出して表示する位置表示手段が設けられている。この位置表示手段は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、コア５Ａが検出コイルＬ内の所定の基準位置に位置する状態を検出する複数（本実施形態では３個）のフォトインタラプタ１４と、各フォトインタラプタ１４に対応する形で設けられ、対応するフォトインタラプタ１４がコア５Ａを検出すると点灯する複数の発光ダイオード１５とを備えている。
【００３８】
なお、本実施形態では、所定の基準位置を、検出コイルＬに対するコア５Ａの挿入量が最大となる最大位置と、検出コイルＬに対するコア５Ａの挿入量が最小となる最小位置と、上記最大位置と最小位置の中間位置（図１（ｂ）に示す位置）に設定している。そして、コア５Ａが中間位置に位置するときの操作部２の位置が操作範囲内における中間位置（図１（ａ）に示す位置）であり、コア５Ａが最大位置または最小位置に位置するときの操作部２の位置が操作範囲内における両端位置である。また、以下の説明において、フォトインタラプタ１４および発光ダイオード１５を区別する必要がある場合には、図１（ｂ）中の上側から順にフォトインタラプタ１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと表わすとともに、対応する発光ダイオードをそれぞれ発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃと表わす。なお、図１（ｂ）中の抵抗Ｒ１は、各発光ダイオード１５に流れる電流を制限するための制限抵抗である。
【００３９】
図３は、上記のフォトインタラプタ１４がコア５Ａを検出する動作を説明するための説明図であり、図３（ａ）はコア５Ａを検出していない状態、図３（ｂ）はコア５Ａを検出した状態をそれぞれ示している。図３（ａ）では、フォトインタラプタ１４の発光素子（例えば発光ダイオード）からの光（例えば赤外光）はコア５Ａによって遮光されるため、受光素子（例えばフォトトランジスタ）には到達せず、その結果受光素子は導通しないから出力回路には電流ｉは流れない。一方、図３（ｂ）では、コア５Ａが検出コイルＬ側（図３（ｂ）中の下側）に移動することで発光素子からの光が受光素子に到達し、その結果受光素子が導通することで出力回路に電流ｉが流れる。なお、各フォトインタラプタ１４の受光素子の出力回路と、対応する発光ダイオード１５の間は、それぞれ電線１６により電気的に接続されている（図４（ａ）参照）。
【００４０】
ここにおいて、各フォトインタラプタ１４は、図１（ａ）に示すようにケース１の高さ方向（すなわち上下方向）において所定の間隔を空けた状態でそれぞれ配置されており、ケース１の長さ方向（すなわち左右方向）に沿って配置された発光素子と受光素子の間には、上記の作動子３Ａが上下方向に移動自在に配置されている。そして、操作部２の押圧操作に応じて作動子３Ａが上下方向に移動することで、対応するコア５Ａが各フォトインタラプタ１４を遮光または通光するようになっている。
【００４１】
次に、位置表示手段の動作について図１および図２に基づいて説明する。まず、スイッチ装置ＳＷを操作していない状態では、操作部２は中立位置（図１（ａ）および図２に示す位置）に位置し、このときコア５Ａは図１（ｂ）に示す位置に位置しているから、上側２個のフォトインタラプタ１４Ａ，１４Ｂの出力回路に電流ｉが流れ、対応する２個の発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂが点灯した状態になる。すなわち、発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂが点灯している状態では、操作部２が中立位置に位置することを表示している。この状態から操作部２を時計回り（図２中の矢印Ｃ２方向）に操作端まで移動させると、コア５Ａは検出コイルＬから離れる方向（図１（ｂ）中の上方向）に移動する（この位置が上記最小位置）。すると、フォトインタラプタ１４Ａ，１４Ｂがともにコア５Ａにより遮光されることになるから、対応する発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂは消灯し、この場合すべての発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃが消灯することになる。一方、操作部２が中立位置にある状態から操作部２を反時計回り（図２中の矢印Ｃ１方向）に操作端まで移動させると、コア５Ａは検出コイルＬにさらに挿入される方向（図１（ｂ）中の下方向）に移動する（この位置が上記最大位置）。すると、一番下のフォトインタラプタ１４Ｃを遮光していたコア５Ａがなくなることで、フォトインタラプタ１４Ｃに対応する発光ダイオード１５Ｃも点灯し、この場合にはすべての発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃが点灯することになる。すなわち、本スイッチ装置ＳＷの場合には、操作部２が中立位置に位置する状態（コア５Ａが中間位置に位置する状態）では発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂが点灯し、操作部２が一方の操作端に位置する状態（コア５Ａが最大位置に位置する状態）では発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃのすべてが点灯し、さらに操作部２が他方の操作端に位置する状態（コア５Ａが最小位置に位置する状態）では発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃのすべてが消灯するから、上記３つの位置を容易に知ることができるのである。
【００４２】
さらに、本スイッチ装置ＳＷの動作について図１および図２に基づいて説明する。まず初期状態（スイッチ装置ＳＷを操作していない状態）では、操作部２が中立位置（図１（ａ）および図２に示す位置）に位置しており、このとき発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂが点灯することで、操作部２が中立位置に位置することを表示している。
【００４３】
この初期状態から、操作部２の操作面を押圧して上記の中立位置から反時計回り（図２中の矢印Ｃ１方向）に回転させると、その変位量に応じて、一方（図２中の左側）の当接リブ２ｄが作動子３Ａを押圧する力が強まり、作動子３Ａは作動ばね１１のばね力に抗して下方向（図２中の矢印Ｍ１方向）に移動する。これに伴って、コア５Ａも下方向に移動することになり、その結果、検出コイルＬに対するコア５Ａの挿入量が増加する。このとき、操作部２の変位量に応じて、他方（図２中の右側）の当接リブ２ｄが作動子３Ｂを押圧する力が弱まり、作動子３Ｂは作動子ばね１１のばね力によって上方向（図２中の矢印Ｍ２方向）に移動する。これに伴って、コア５Ｂも上方向に移動することになり、その結果、検出コイルＬに対するコア５Ｂの挿入量が減少する。またこのとき、発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃが点灯することで、操作部２が操作範囲内の一方の操作端に位置することを表示している。
【００４４】
その後、操作部２の押圧操作を解除すると（つまり操作面から指を離すと）、操作部２は、作動子３Ａの作動子ばね１１のばね力によって時計回り（図２中の矢印Ｃ２方向）に回転し、上記の中立位置に復帰する。これによって、コア５Ａは上方向（図２中の矢印Ｍ２方向）に移動し、検出コイルＬに対するコア５Ａの挿入量は操作部２の押圧操作によって増加した分だけ減少する。一方、コア５Ｂは下方向（図２中の矢印Ｍ１方向）に移動し、検出コイルＬに対するコア５Ｂの挿入量は操作部２の押圧操作によって減少した分だけ増加する。なおこのとき、発光ダイオード１５Ｃは消灯し、発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂのみが点灯する初期状態に戻る。
【００４５】
一方、上記初期状態（操作部２が中立位置に位置する状態）から、操作部２の操作面を押圧して上記の中立位置から時計回り（図２中の矢印Ｃ２方向）に回転させると、その変位量に応じて、上記他方の当接リブ２ｄが作動子３Ｂを押圧する力が強まり、作動子３Ｂは作動ばね１１にばね力に抗して下方向（図２中の矢印Ｍ１方向）に移動する。これに伴って、コア５Ｂも下方向に移動することになり、その結果、検出コイルＬに対するコア５Ｂの挿入量が増加する。このとき、操作部２の変位量に応じて、上記一方の当接リブ２ｄが作動子３Ａを押圧する力が弱まり、作動子３Ａは作動子ばね１１のばね力によって上方向（図２中の矢印Ｍ２方向）に移動する。これに伴って、コア５Ａも上方向に移動することになり、その結果、検出コイルＬに対するコア５Ａの挿入量が減少する。またこのとき、発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃがすべて消灯することで、操作部２が操作範囲内の他方の操作端に位置することを表示している。
【００４６】
その後、操作部２の押圧操作を解除すると、操作部２は、作動子３Ｂの作動子ばね１１のばね力によって反時計回り（図２中の矢印Ｃ１方向）に回転し、上記の中立位置に復帰する。これによって、コア５Ａは下方向に移動し、検出コイルＬに対するコア５Ａの挿入量は操作部２の押圧操作によって減少した分だけ増加する。一方、コア５Ｂは上方向に移動し、検出コイルＬに対するコア５Ｂの挿入量は操作部２の押圧操作によって増加した分だけ減少する。なおこのとき、発光ダイオード１５Ａ，１５Ｂのみが点灯する初期状態に戻る。
【００４７】
而して、本実施形態によれば、コア５Ａが上記の中間位置、最大位置または最小位置に位置する状態では位置表示手段（発光ダイオード１５）により表示されるので、操作部２の操作範囲における中立位置および両端位置を容易に知ることができ、さらに操作部２の中立位置がずれた場合でも位置表示手段により表示される位置に操作部２を調整することで、操作部２の中立位置の調整誤差を小さくすることができ、その結果、キャリブレーション精度を高めることができる。また、ユーザーが本スイッチ装置ＳＷを使用する際に、位置表示手段を確認することで操作部２の操作範囲における中立位置および両端位置を知ることができるので、従来例のように表示手段がない場合に比べて操作性のよいスイッチ装置ＳＷを実現することができる。さらに、位置表示手段に発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃを設けることによって、操作部２の中立位置を容易に知ることができるスイッチ装置ＳＷを、低コストで実現することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、コア５Ａの所定の基準位置を、上記の中立位置、最大位置および最小位置に設定しているが、上記の中立位置のみを所定の基準位置としてもよく、この場合、位置表示手段により操作部２の中立位置を知ることができるので、操作部２の中立位置がずれた場合でも位置表示手段により表示される位置に操作部２を調整することで、操作部２の中立位置の調整誤差を小さくすることができ、その結果、キャリブレーション精度を高めたスイッチ装置ＳＷを実現することができる。また、本実施形態では、発光ダイオード１５Ａ〜１５Ｃを用いて操作部２の位置を表示しているが、表示手段は発光ダイオードに限定されるものではなく、操作部２の位置を表示できるものであれば、他のものでもよい。さらに、本実施形態では、２組の作動子３，検出部４およびコア５を用いたスイッチ装置ＳＷを例に説明したが、スイッチ装置は本実施形態に限定されるものではなく、例えば１組の作動子３，検出部４およびコア５を用いたものであってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ ケース
２ 操作部
５Ａ，５Ｂ コア
６ 信号処理部（変位検知手段）
１４Ａ〜１４Ｃ フォトインタラプタ（位置表示手段）
１５Ａ〜１５Ｃ 発光ダイオード（位置表示手段）
Ｌ 検出コイル
ＳＷ スイッチ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、当該ケースに移動自在に取着される操作部と、当該操作部の変位を検出するための検出コイルと、前記操作部の変位に応じて前記検出コイル内に進退自在に挿入されるコアと、当該コアの挿入量に応じて変化する前記検出コイルのインピーダンスに基づいて前記操作部の変位を検出する変位検知手段と、前記検出コイル内の所定の基準位置に前記コアが位置する状態を検出して表示する位置表示手段とを備えることを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２】
前記所定の基準位置は、前記検出コイルに対する前記コアの挿入量が最大となる最大位置と、前記検出コイルに対する前記コアの挿入量が最小となる最小位置との間の中間位置であることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記所定の基準位置は、前記検出コイルに対する前記コアの挿入量が最大となる最大位置と、前記検出コイルに対する前記コアの挿入量が最小となる最小位置と、前記最大位置と最小位置との間の中間位置であることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記位置表示手段は、発光ダイオードを備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のスイッチ装置。
【請求項１】
ケースと、当該ケースに移動自在に取着される操作部と、当該操作部の変位を検出するための検出コイルと、前記操作部の変位に応じて前記検出コイル内に進退自在に挿入されるコアと、当該コアの挿入量に応じて変化する前記検出コイルのインピーダンスに基づいて前記操作部の変位を検出する変位検知手段と、前記検出コイル内の所定の基準位置に前記コアが位置する状態を検出して表示する位置表示手段とを備えることを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２】
前記所定の基準位置は、前記検出コイルに対する前記コアの挿入量が最大となる最大位置と、前記検出コイルに対する前記コアの挿入量が最小となる最小位置との間の中間位置であることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記所定の基準位置は、前記検出コイルに対する前記コアの挿入量が最大となる最大位置と、前記検出コイルに対する前記コアの挿入量が最小となる最小位置と、前記最大位置と最小位置との間の中間位置であることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記位置表示手段は、発光ダイオードを備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のスイッチ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１９２３９８（Ｐ２０１０−１９２３９８Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３８１１０（Ｐ２００９−３８１１０）
【出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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