(57)【要約】【課題】  接点開閉に必要なストロークを無くすことができ、小型化できるボール接点型小型スイッチを提供する。【解決手段】  間隔を開けて配設された複数の金属配線２ａ、２ｂと、金属配線近傍で金属配線どうしの内側に配設された接点部４ａ、４ｂと、複数の金属配線の間で転動可能に設けられ、金属配線の通電により通電された方への吸引力で転動運動する金属表面ボール３とを備えた小型スイッチであって、ボール３の移動により接点部４ａ、４ｂ間にボール３が介在することで接点機構を閉じるようにした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を開けて配設された複数の金属配線と、該配線近傍で前記金属配線どうしの内側に配設された接点部と、前記複数の金属配線の間で転動可能に設けられ、前記金属配線の通電により前記通電された方への吸引力で転動運動する金属表面ボールとを備えた小型スイッチであって、前記ボールの移動により前記接点部間にボールが介在することで接点機構を閉じることを特徴とするボール接点型小型スイッチ。
【請求項２】
前記ボールは、磁性及び導電性を有することを特徴とする請求項１記載のボール接点型小型スイッチ。
【請求項３】
前記ボールは、樹脂からなり、その外表面に、磁性及び導電性を有する金属をコーティングすることを特徴とする請求項１記載のボール接点型小型スイッチ。
【請求項４】
前記ボールは、金属配線に流れる電流の大きさによりその移動速度や移動方向を任意に制御できることを特徴とする請求項１記載のボール接点型小型スイッチ。
【請求項５】
前記金属配線は、コイルとすることを特徴とする請求項１記載のボール接点型小型スイッチ。
【請求項６】
前記接点機構をプリント配線板に構成することを特徴とする請求項１記載のボール接点型小型スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる小型の接点型スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の小型の接点型スイッチとしては、マイクロスイッチ、小型スイッチ及びリレーなどがある。微小接点間隔とスナップアクション機構を有したマイクロスイッチは、開閉動作する接点機構がケースにて覆われ、その外部にアクチュエータを備えたものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
また、スイッチは、スライド式やロータリ式のディップ型のスイッチが一般的である。また、リレーはコイルと接点機構を有したものが一般的である。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１５３３４７号公報
【０００４】
図８は特開平７−１５３３４７号公報に記載された小型スイッチである。
図において、マイクロスイッチ６０は、ケース６１の一側壁に間隔を置いて固定端子６２、６３が各々固定されていて、その端部に固定接点６２ａ、６３ａを各々有している。ケース６１の下部壁には共通端子６４が固定され、
この共通端子６４に可動板６５が回動可能に結合され、その先端には固定端子６２，６３と電気的に接触する可動接点６５ａ、６５ｂを有している。
また、ボタン６６がケース６１の上部壁に形成されたガイド壁に沿って昇降可能に結合している。
そして、弾性部材６７がその一側端部がケース６１に固定され、他側端部が可動板６５に連結固定されており、ボタン６６の昇降作動によって可動板６５を固定端子６２と６３のうちのどちらかの一つと選択的に接触させている。
【０００５】
このマイクロスイッチの作動状態は次のようになる。
ボタン６６に外力が加わらない状態においては、弾性部材６７の弾発力によって可動板６５が上方向に力を受けることになる。従って、可動板６５の上面に形成された接点６５ｂが上部固定端子６２に接触することによって上部固定端子６２と可動板６５、そして共通端子６４が電気的な接触を形成することになる。
【０００６】
一方、このような状態において、ボタン６６が押圧されると、ボタン６６の下端部が弾性部材６７の中心部を押圧することになるので、弾性部材６７の軸方向の中心が可動板６５の軸方向の中心と一致する死点を通るようになると、弾性部材６７の弾発力が下側に作用して可動板６５を下方向に回動させることになる。従って、可動板６５の下面に形成された接点６５ｂが下部固定端子６３に接触することによって下部固定端子６３と可動板６５、そして共通端子６４が電気的に接触するようになる。
【０００７】
このような状態において、ボタン６６に加わる外力が除去されると、弾性部材６７は弾発力によって元の形状に戻って、可動板６５を更に上方向に回動させ、可動板６５が上部固定端子６２に電気的に接触する基準状態に戻る。
このように、従来のマイクロスイッチやスイッチ等は、弾性部材やコイルや外力を利用して可動板を移動させるものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のマイクロスイッチ、スイッチ及びリレーは、それ自身独立して使用することを前提としているため、ケースにて覆われる構成となっており、超小型化を要求される分野での接点開閉のみの用途ではサイズ的に大きいという問題があった。
また、特にスイッチ及びリレーについては、プリント配線板上に実装して使用する場合があるが、それらもケースにて覆われており、特に超小型化を要求される分野での接点開閉のみの用途ではサイズ的に大きいという問題があった。
また、これらは、可動板に板状の金属を用いているため、接点開閉のために、可動板を移動させる際の機構にストロークが必要なことや機構が複雑になりやすいため、小型化できないという問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、機構が簡単で小型化を達成できるとともに、プリント配線板に組み込むことができる超小型スイッチ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】
【０００９】
上記問題を解決するため、請求項１記載のボール接点型小型スイッチの発明は、間隔を開けて配設された複数の金属配線と、該配線近傍で前記金属配線どうしの内側に配設された接点部と、前記複数の金属配線の間で転動可能に設けられ、前記金属配線の通電により前記通電された方への吸引力で転動運動する金属表面ボールとを備えた小型スイッチであって、前記ボールの移動により前記接点部間にボールが介在することで接点機構を閉じることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のボール接点型小型スイッチにおいて、前記ボールが磁性及び導電性を有することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載のボール接点型小型スイッチにおいて、前記ボールが樹脂からなり、その外表面に磁性及び導電性を有する金属をコーティングすることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１記載のボール接点型小型スイッチにおいて、前記ボールが金属配線に流れる電流の大きさによりその移動速度や移動方向を任意に制御できることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１記載のボール接点型小型スイッチにおいて、前記金属配線がコイルであることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１記載のボール接点型小型スイッチにおいて、前記接点機構をプリント配線板に構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上の構成により、ボールにより接点機構を構成し、金属配線に流れる電流にてボールを移動させることで接点開閉とするようになっているため、接点をボールにすることで、接点開閉に必要なストロークを無くすことができ、小型化できる。
また、ボールを磁性及び導電性にしたり、樹脂製ボールの外表面に磁性及び導電性を有する金属をコーティングすることで、ボールによる接点開閉が可能となり、電流によって開閉速度を制御できるようになる。
また、このボール接点型小型スイッチの接点機構をプリント配線板に構成することで、接点機構の超小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施ずるための最良の形態を図に基づいて詳しく説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例に係るボール接点型小型スイッチの上面図（ａ）、およびＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
図において、１はガイド、２はガイド１，１間の両端に設けられた金属配線でコイル状をしている。３はガイド１，１間の金属配線２ａ、２ｂの間に設けられたボール、４は金属配線２ａ、２ｂの近傍に設けられた接点部である。
ここでは、ガイド１は樹脂製、金属配線はコイル、ボールは磁性と導電性を有するＦｅ（他にＮｉ、Ｃｏなども考えられる）とし、その径は５〜１００μｍである。前記ボール３は樹脂製でその外表面、磁性及び導電性を有する金属をコーティングしたものや、永久磁石を使用しても良い。
本発明に係るボール接点型小型スイッチは最大寸法が３００μｍ程度となる。
【００１２】
図２は図１のボール接点型小型スイッチのスイッチ動作を示す上面図である。
図２において、５は電流の向き、６は磁界の向きとなっている。
そして、その動作は図２に示すように、金属配線２ａ（コイル）に図の向きに電流５を流すとそれに伴って発生する磁界６により磁性材であるボール３が磁化し、吸引力が働くため、ガイドに沿って接点部４ａまで移動する。ガイド１両端には接点部４ａ及び４ｂが設けられており、前記接点部にボール３が接触することにより、接点機構ができる。接点部４ａから接点部４ｂへボールを移動させるときは金属配線２ｂ（コイル）へ電流を流す。特に、接点部４へボールを固定するには、金属配線２へ一定電流を流しつづけることで可能となる。
ボールの移動速度は金属配線（コイル）に流す電流値により制御できる。また、ボールに永久磁石を用いた場合は、金属配線（コイル）は１本で良いことは言うまでもない。（第２実施例）
【００１３】
図３は本発明の第２実施例に係るボール接点型小型スイッチの上面図（ａ）、およびＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
図において、１、１は層間樹脂からなるガイド、２ａ、２ｂはガイド１，１間の両端に設けられた金属配線で、コイル状をしている。３はガイド１，１間と金属配線２ａ、２ｂの間に設けられたボール、４、４は金属配線２ａ、２ｂの近傍に設けられた接点部である。そして７はプリント配線板基材となっている。
第１実施例に示した構成をそのままプリント配線板内へ、プリント配線板の製造方法を用いて製作して成るものである。例えば、ガイド１はプリント配線板の層間樹脂を、金属配線２はチップ型コイルを、接点部４はプリント配線板の銅箔を利用することで、容易にプリント配線板に組み込むことが可能となる。
第２実施例に係るボール接点型小型スイッチのスイッチ動作は、図２で示した原理と同じであるので、重複説明は省略する。
（第３実施例）
【００１４】
図４は本発明の第３実施例に係るボール接点型小型スイッチの上面図（ａ）、およびＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
図において、１、１は層間樹脂からなるガイド、２ａ、２ｂはガイド１，１間の両端に設けられた金属配線で、直線の導体である。３はガイド１，１間と金属配線２ａ、２ｂの間に設けられたボール、４、４は金属配線２ａ、２ｂの近傍に設けられた接点部である。
第３実施例は、第１および第２実施例のような金属配線２をコイルとせず、直線の導体とし、ここに電流を流して、電流により生じる磁界を変化させることで、ボールが移動するガイド付近の磁界に勾配を作り、ボールを移動させるものである。この場合、磁界の勾配を大きくすれば、ボール３の移動をスムーズに行うことができる。
【００１５】
図５は図４のボール接点型小型スイッチのスイッチ動作を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は電流の時間的変化を表す図、（ｃ）は磁場の向きを示す図である。
図５において、５は電流の向き、５’は電流５の時間的変化、６はその時の磁界の向きとなっている。
例えば、金属配線２ａ及び２ｂ（図４）へ図の向き５にパルス状の電流を流し、接点４ｂから４ａへ磁界の勾配をつくると、ガイドに沿って接点部４ａまでボール３が移動する。電流を時間的に段階的に増加させるとボール３に対する磁場が変化し、図のＦ方向に移動することができる。
この場合も、ボールが磁石であってもよい。
（第４実施例）
【００１６】
図６は本発明の第４実施例に係る３接点小型スイッチの上面図である。
図において、スター状のガイド溝１の各端部外側に金属配線２ａ、２ｂ、２ｃを設け、ガイド溝１の内部に金属ボール３を設けている。スター状のガイド溝１の各端部近傍に接点部（図示せず）が配設されていることは実施例１，２と同様である。
そこで、金属配線２ａに通電し、他の金属配線２ｂ、２ｃを非通電とするか又は逆方向通電することにより、金属ボール３は実線で示すように金属配線２ａ側に吸引され、そこに位置する接点部にボール３が接触することにより、接点機構ができる。
また、金属配線２ｂに通電し、他の金属配線２ｃ、２ａを非通電とするか又は逆方向通電することにより、金属ボール３は点線で示すように金属配線２ｂ側に吸引され、そこに位置する接点部にボール３が接触することにより、接点機構ができる。
同様に、金属配線２ｃに通電し、他の金属配線２ａ、２ｃを非通電とするか又は逆方向通電することにより、金属ボール３は点線で示すように金属配線２ｃ側に吸引され、そこに位置する接点部にボール３が接触することにより、接点機構ができる。
このように、第４実施例によれば、ボールによる３接点型小型スイッチが得られる。
（第５実施例）
【００１７】
図７は本発明の第５実施例に係る４接点小型スイッチの上面図である。
図において、プラス状のガイド溝１の各端部外側に金属配線２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを設け、ガイド溝１の内部に金属ボール３を設けている。プラス状のガイド溝１の各端部近傍に接点部（図示せず）が配設されていることは実施例１，２と同様である。
そこで、金属配線２ａに通電し、他の金属配線２ｂ、２ｃを非通電とするか又は逆方向通電することにより、金属ボール３は実線で示すように金属配線２ａ側に吸引され、そこに位置する接点部にボール３が接触することにより、接点機構ができる。
また、金属配線２ｂに通電し、他の金属配線２ｃ、２ａを非通電とするか又は逆方向通電することにより、金属ボール３は点線で示すように金属配線２ｂ側に吸引され、そこに位置する接点部にボール３が接触することにより、接点機構ができる。
金属配線２ｃ、２ｄにそれぞれ通電する場合も同様である。
【００１８】
以上述べたように、本発明のボール接点型小型スイッチによれば、ボールを備え、前記ボールにより接点機構を構成し、前記金属配線に流れる電流にてボールを移動させることによって、接点開閉に必要なストロークを無くすことができ、接点機構が簡単に構成できるため、小型化できるという効果がある。
また、ボールは磁性及び導電性を有したり、樹脂製でその外表面に磁性及び導電性を有する金属をコーティングすることで、ボールは金属配線に流れる電流によりその移動速度や移動方向を任意に制御できるようになり、ボールによる接点開閉が可能となる。
また、接点機構をプリント配線板に構成することによって、接点機構を超小型化することができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施例を示すボール接点型小型スイッチの上面図（ａ）及び側断面図（ｂ）である。
【図２】本発明のボール接点型小型スイッチの動作を示す上面図である。
【図３】第２実施例を示すボール接点型小型スイッチの上面図（ａ）及び側断面図（ｂ）である。
【図４】本発明の第３実施例に係るボール接点型小型スイッチの上面図（ａ）、およびＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図５】図４のボール接点型小型スイッチのスイッチ動作を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は電流の時間的変化を表す図、（ｃ）は磁場の向きを示す図である。
【図６】本発明の第４実施例に係る３接点型小型スイッチの上面図である。
【図７】本発明の第５実施例に係る４接点型小型スイッチの上面図である。
【図８】従来のマイクロスイッチの透過斜視図１  ガイド２ａ〜２ｄ  金属配線３  ボール４ａ、４ｂ  接点部５  電流の向きと前記固定側ベース間の隙間を調整するための隙間調整装置が前記筐体の内壁６  磁界の向き７  プリント配線板基材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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