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JPH0335688B2 - - Google Patents
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JPH0335688B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0335688B2
JPH0335688B2 JP18850982A JP18850982A JPH0335688B2 JP H0335688 B2 JPH0335688 B2 JP H0335688B2 JP 18850982 A JP18850982 A JP 18850982A JP 18850982 A JP18850982 A JP 18850982A JP H0335688 B2 JPH0335688 B2 JP H0335688B2
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JP
Japan
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sphere
housing
rollers
rotation
roller
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JP18850982A
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Japanese (ja)
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JPS5977581A (en
Inventor
Atsushi Sogami
Ryota Shimizu
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
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    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of two-dimensional [2D] relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03543Mice or pucks

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、操作面上において2次元的に描く手
書き図形などをコンピユータにオンラインで入力
する場合などに使用して有効な位置情報入力装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a positional information input device that is effective for inputting handwritten figures drawn two-dimensionally on an operation surface into a computer online. be.

従来例の構成とその問題点 従来、手動操作にともなつて操作面上を移動す
る物体に付属された球体の動きを信号に変換し
て、その物体の位置情報を得、その位置情報をコ
ードなどを通してコンピユータなどに入力する装
置として第1図および第2図に例示するものが考
えられている。これを説明すると、第1図は従来
の位置情報入力装置の一部切断縦断面図、第2図
はその一部切断平面図である。それらの図面にお
いて、1は把持可能なハウジングであり、その内
容には球体2が転動可能に納められており、か
つ、その球体2の下部は、ハウジング1の底部に
設けられた開口3より下方へ突出して、載置平面
4と接するようになつている。
Conventional configuration and its problems Conventionally, the movement of a sphere attached to an object that moves on the operation surface during manual operation is converted into a signal to obtain the position information of the object, and the position information is coded. The devices illustrated in FIGS. 1 and 2 are considered as devices for inputting information to a computer or the like through a computer or the like. To explain this, FIG. 1 is a partially cutaway vertical sectional view of a conventional position information input device, and FIG. 2 is a partially cutaway plan view thereof. In those drawings, reference numeral 1 denotes a grippable housing, in which a sphere 2 is rotatably housed, and the lower part of the sphere 2 is opened through an opening 3 provided at the bottom of the housing 1. It protrudes downward and comes into contact with the mounting plane 4.

また、上記ハウジング1は、上記球体2と、ハ
ウジング1の底面部に転動自在に設けられた複数
個のボール5によつて、載置平面4上で移動自在
に支承される。上記球体2は、その周囲の近傍に
配設された4つのアングル6a,6b,6c,6
dにそれぞれ回転自在に設けられたローラ7a,
7b,7c,7dに接することで水平方向の位置
が規制され、また、ハウジング1の内部中央上面
部に転動自在に配されたボール8に上面中央部が
接することで上方向の位置が規制されている。9
aおよび9bはローラ7a〜7dのうち、回転軸
の延長線が直交する一対のローラ7bと7cの回
転軸10aと10bにそれぞれ連結されたポテン
シヨメータであり、それらは、ローラ7b,7c
の回転量に応じた電気信号が得られるように構成
され、かつ、図示していないがコードを通してコ
ンピユータの入力部に接続されている。
Further, the housing 1 is movably supported on the mounting plane 4 by the spherical body 2 and a plurality of balls 5 which are rotatably provided on the bottom surface of the housing 1. The sphere 2 has four angles 6a, 6b, 6c, 6 arranged near its periphery.
rollers 7a, each rotatably provided at d;
7b, 7c, and 7d, the horizontal position is regulated, and the upper surface is regulated by the center part of the top surface contacting the ball 8, which is rotatably disposed on the inner center top surface of the housing 1. has been done. 9
a and 9b are potentiometers respectively connected to the rotating shafts 10a and 10b of a pair of rollers 7b and 7c whose extension lines are perpendicular to each other among the rollers 7a to 7d;
It is configured to obtain an electrical signal according to the amount of rotation of the motor, and is connected to the input section of the computer through a cord (not shown).

次に、この従来例の動作について説明する。 Next, the operation of this conventional example will be explained.

まず、入力操作者が手でハウジング1を把持し
て、載置平面4上で動かすと、そのハウジング1
の移動にともなつて球体2も載置平面4上を転動
する。すると、その球体2の外周に四方から接触
しているローラ7a〜7dも回転するとともに、
回転軸10a,10bも回転する。この場合、球
体2は、ハウジング1の移動方向と同方向へ向か
つて転動するとともに、ハウジング1の移動量に
応じた量だけ回転する。従つて、ポテンシヨメー
タ9a,9bによつて、ローラ7b,7cの回転
角を検出することにより、ハウジング1の移動方
向ならびに移動量に応じた位置情報を検出するこ
とができる。
First, when the input operator grasps the housing 1 with his hand and moves it on the mounting plane 4, the housing 1
As the sphere 2 moves, the sphere 2 also rolls on the mounting plane 4. Then, the rollers 7a to 7d that are in contact with the outer periphery of the sphere 2 from all sides also rotate, and
The rotating shafts 10a and 10b also rotate. In this case, the sphere 2 rolls in the same direction as the moving direction of the housing 1, and rotates by an amount corresponding to the moving amount of the housing 1. Therefore, by detecting the rotation angles of the rollers 7b, 7c using the potentiometers 9a, 9b, positional information corresponding to the moving direction and amount of movement of the housing 1 can be detected.

しかしながら、上記従来の位置情報入力装置に
おいては次のような問題があつた。すなわち、上
記の装置の場合、球体2の回転を、その球体2と
接触しているローラの回転により読み取つている
ため、ローラは常に球体に接続していなければ球
体の回転が伝達されず、球体の回転を読み取るこ
とができない。このため、ローラと球体の間にす
き間が生じないようにしなければならなかつた。
また、球体を支持しているのは4個のローラ7a
〜7dであるが、それらのローラを球体に強く接
触させておくと、球体が回転するときの負荷とな
つて、回転の妨げとなつてしまう。したがつて、
ローラの取付け位置や精度が非常に重要なものと
なり、組立時に取付け位置の微妙な調整が必要で
あつた。以上のことから従来の位置情報入力装置
においては、構成が複雑で、組立調整が非常に困
難なものとなつていた。また、載置平面4に凹凸
がある場合、球体2はハウジング1内で垂直方向
に相対的に移動するが、このときに支持体がロー
ラで構成されているために球体2のハウジング1
内での垂直方向の移動にともなつて、球体2とロ
ーラ7の間にガタが生じ球体2はハウジング1内
で水平方向にも移動する。このため、球体の移動
方向によつては球体2とローラ7が接触しなくな
り位置情報の検出ができなくなることも生じる。
また、球体2とローラ7が接触しても、球体2の
ハウジング1内での移動によりローラ7と球体2
の距離が変化し、検出する移動距離は誤差が生じ
るものである。また、この誤差は球体2の移動方
向によつても異なつてくるものである。以上のよ
うに従来の位置情報入力装置においては、操作面
に凹凸があると、動作の信頼性が悪くなるもので
あつた。
However, the conventional position information input device described above has the following problems. In other words, in the case of the above device, the rotation of the sphere 2 is read by the rotation of the roller that is in contact with the sphere 2, so unless the roller is always connected to the sphere, the rotation of the sphere will not be transmitted, and the rotation of the sphere will not be transmitted. cannot read the rotation. Therefore, it was necessary to prevent a gap from forming between the roller and the sphere.
Also, four rollers 7a support the sphere.
~7d, but if these rollers are brought into strong contact with the sphere, they will act as a load when the sphere rotates, and will impede its rotation. Therefore,
The mounting position and accuracy of the rollers are very important, and delicate adjustments to the mounting position are required during assembly. For these reasons, the conventional position information input device has a complicated structure and is extremely difficult to assemble and adjust. In addition, when the mounting plane 4 is uneven, the sphere 2 moves relatively in the vertical direction within the housing 1, but at this time, since the support body is composed of rollers, the housing of the sphere 2
As the sphere 2 moves vertically within the housing 1, play occurs between the sphere 2 and the roller 7, and the sphere 2 also moves horizontally within the housing 1. Therefore, depending on the direction of movement of the sphere, the sphere 2 and the roller 7 may not come into contact with each other, making it impossible to detect positional information.
Furthermore, even if the sphere 2 and the roller 7 come into contact, the roller 7 and the sphere 2 will move due to the movement of the sphere 2 within the housing 1.
The distance of the object changes, and the detected moving distance has an error. Further, this error also varies depending on the moving direction of the sphere 2. As described above, in conventional position information input devices, if the operation surface has irregularities, the reliability of operation deteriorates.

発明の目的 本発明は、そのような従来の問題点を解決する
ものであり、簡単な構成で組立調整が容易であ
り、操作面に凹凸があつても動作の信頼性が高
く、読み取り精度の高い位置情報入力装置を提供
せんとするものである。
Purpose of the Invention The present invention solves such conventional problems, and has a simple configuration, easy assembly and adjustment, high operational reliability even when the operating surface is uneven, and improved reading accuracy. The present invention aims to provide a highly sophisticated location information input device.

発明の構成 本発明の位置情報入力装置は、平面上で転動し
て位置情報入力装置の移動を読み取るための球体
をハウジング内における水平方向の移動を拘束し
垂直方向への移動を可能なように円筒状の支持体
で支持するとともに、位置情報検出のために球体
に接触するローラを弾性体で構成したものであ
り、これにより、球体の支持構造が簡単になり、
組立性が良くなるとともに、ローラの支持部の調
整が不要となり、高い精度で球体の支持が可能と
なるものである。また、球体はハウジング内にお
いて垂直方向のみにしか移動しないよう支持され
ているため、操作面に凹凸があつて球体がハウジ
ング内で垂直方向に移動しても、球体と検出のた
めのローラ間の距離の変化は小さく抑えることが
できるとともに球体の移動方向によつてその距離
の変化量が異なるということがない。また、検出
のためのローラを弾性体により構成しているた
め、球体とローラの距離が多少変化してもローラ
を球体に安定して接触させることができ、このた
め、検出動作を安定して行なわせることができる
ものである。以上のように本発明の構成によると
操作面に凹凸があつても動作の信頼性を高めると
ともに読み取り精度を高めることができるもので
ある。
Structure of the Invention The positional information input device of the present invention has a sphere that rolls on a flat surface to read the movement of the positional information input device, and restrains movement in the horizontal direction within a housing and allows movement in the vertical direction. The sphere is supported by a cylindrical support, and the roller that comes into contact with the sphere to detect position information is made of an elastic material.This simplifies the support structure for the sphere.
Assemblability is improved, and adjustment of the roller support portion is not required, making it possible to support the sphere with high precision. In addition, since the sphere is supported so that it can only move vertically within the housing, even if the operating surface is uneven and the sphere moves vertically within the housing, there is a gap between the sphere and the detection roller. Changes in distance can be kept small, and the amount of change in distance does not vary depending on the direction of movement of the sphere. In addition, since the roller for detection is made of an elastic body, the roller can be brought into stable contact with the sphere even if the distance between the sphere and the roller changes slightly, which allows for stable detection operation. It is something that can be done. As described above, according to the configuration of the present invention, even if the operating surface has irregularities, it is possible to increase the reliability of operation and improve the reading accuracy.

実施例の説明 以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。まず、第3図乃至第5図において、手
で把持可能なハウジング11は基板12と、その
基板12に結合されたケース13とで構成されて
おり、かつ、基板12の下部に転動自在に配設さ
れた4個のスチールボール14a,14b,14
c,14dによつて操作面15上で移動自在に支
承されている。上記ハウジング11内には球体1
6が配設されており、その下部は基板12の開口
部17より突出して平面15と接触し得るように
なつている。この開口部17の直径は球体16の
直径より小さく形成されており、ハウジング11
が持ち上げられた時に球体16が脱落しないよう
になつている。球体16は円筒形状の支持体18
の内部に嵌入され、回転しうるように支承されて
いる。この球体16と支持体18の内面の間のク
リアランスは微小なものである。支持体18は基
板12に固定されており、また、支持体18には
90度の間隔でもつて2つの開口部19a,19b
が設けられている。20a,20bはローラであ
り、これらは各々支持体18の開口部19a,1
9bを通して球体16に接触している。上記ロー
ラ20a,20bはそれぞれエンコーダ21a,
21bはそれぞれエンコーダ21a,21bの回
転軸22a,22bに取付けられており、また、
エンコーダ21a,21bは基板12に固定され
た支持板23a,23bにそれぞれ取付けられて
いる。エンコーダ21a,21bはそれぞれロー
ラ20a,20bの回転角を検出するためのもの
であり、ローラ20a,20bの回転角に応じた
信号を得る。なお、これについては後述する。ロ
ーラ20a,20bの少なくとも球体16と接触
する部分はスポンジ、ゴム等の弾性を有する材料
で構成されており、少し撓んだ状態で球体16に
圧接されている。このため、球体16が支持体1
8の内部で微小なクリアランスのためにガタ付を
生じてもローラ20a,20bは常に球体16と
接触を保つことができる。また、このとき、球体
16は支持体18によつて支持されているため、
ローラ20a,20bの撓み量はほとんど変化せ
ず、ローラ20a,20bの中心から球体16と
の接触点の距離がほとんど変らないため、球体1
6の回転量に対するローラ20a,20bの回転
量はほとんど変わらない。したがつて、操作方向
の違いによる読み取り量の変化もほとんどなく、
高精度な読み取りを行なうことができる。エンコ
ーダ21aと21bは、それぞれの回転軸22a
と22bの軸心の延長線が直交するように取付け
られている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, in FIGS. 3 to 5, a housing 11 that can be held by hand is composed of a base plate 12 and a case 13 coupled to the base plate 12. Four steel balls 14a, 14b, 14 arranged
It is movably supported on the operation surface 15 by the terminals c and 14d. Inside the housing 11 is a sphere 1.
6 is disposed, the lower part of which protrudes from the opening 17 of the substrate 12 and can come into contact with the flat surface 15. The diameter of this opening 17 is smaller than the diameter of the spherical body 16, and the housing 11
The sphere 16 is designed not to fall off when it is lifted. The sphere 16 is a cylindrical support 18
It is fitted inside and supported for rotation. The clearance between the sphere 16 and the inner surface of the support body 18 is minute. The support body 18 is fixed to the substrate 12, and the support body 18 also has a
Two openings 19a, 19b with an interval of 90 degrees
is provided. 20a, 20b are rollers, which respectively open the openings 19a, 1 of the support 18.
It is in contact with the sphere 16 through 9b. The rollers 20a and 20b have encoders 21a and 20b, respectively.
21b are attached to the rotation shafts 22a, 22b of the encoders 21a, 21b, respectively, and
The encoders 21a and 21b are attached to support plates 23a and 23b fixed to the substrate 12, respectively. The encoders 21a and 21b are for detecting the rotation angles of the rollers 20a and 20b, respectively, and obtain signals corresponding to the rotation angles of the rollers 20a and 20b. Note that this will be described later. At least the portions of the rollers 20a and 20b that contact the sphere 16 are made of an elastic material such as sponge or rubber, and are pressed against the sphere 16 in a slightly bent state. Therefore, the sphere 16 is
The rollers 20a, 20b can always maintain contact with the sphere 16 even if rattling occurs due to a minute clearance inside the sphere 16. Moreover, at this time, since the sphere 16 is supported by the support body 18,
The amount of deflection of the rollers 20a, 20b hardly changes, and the distance from the center of the rollers 20a, 20b to the point of contact with the sphere 16 hardly changes.
The amount of rotation of rollers 20a and 20b with respect to the amount of rotation of roller 6 is almost the same. Therefore, there is almost no change in the amount of reading due to differences in the operating direction.
Highly accurate reading can be performed. The encoders 21a and 21b have respective rotation shafts 22a.
and 22b so that the extension lines of their axes are perpendicular to each other.

上記の構成により、球体16が自重によつて操
作面15と接触を保ちながら操作面15上で移動
すると、球体16はハウジング11内で支持体1
8に支えられてハウジング11の移動方向に回転
するとともに、その球体16と接触しているロー
ラ20a,20bが球体16の回転方向、回転量
に応じた回転量でそれぞれ回転する。また、この
ため、ローラ20a,20bと連結されたエンコ
ーダ21a,21bの回転軸22a,22bも回
転し、エンコーダ21a,21bによつてそれぞ
れのローラ20a,20bの回転量が検出され
る。
With the above configuration, when the sphere 16 moves on the operation surface 15 while maintaining contact with the operation surface 15 due to its own weight, the sphere 16 moves into the support body 1 in the housing 11.
8 and rotates in the moving direction of the housing 11, and the rollers 20a and 20b in contact with the sphere 16 rotate in the direction and amount of rotation of the sphere 16, respectively. For this reason, the rotation shafts 22a, 22b of the encoders 21a, 21b connected to the rollers 20a, 20b also rotate, and the rotation amounts of the respective rollers 20a, 20b are detected by the encoders 21a, 21b.

第6図は前記エンコーダ21a,21bの構成
例を示した図である。同図において、前記ローラ
20a,20bが取付けられた回転軸22a,2
2bには円板状の遮光板24が取付けられて一体
的に回転しうるようになつている。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the encoders 21a and 21b. In the figure, rotating shafts 22a and 2 to which the rollers 20a and 20b are attached are shown.
A disc-shaped light shielding plate 24 is attached to 2b so that it can rotate integrally.

この遮光板24は光を透過させない材質で形成
されており、その遮光板24には、円周上に等間
隔に多数のスリツト25が設けられている。一方
前記遮光板24のスリツト位置に対応して、遮光
板24をはさむようにして、発光ダイオード26
とフオトトランジスタ27が設けられている。発
光ダイオード26には、第7図の回路図に示すよ
うに、常時一定の光量で発光するように電源28
から一定の電圧が加えられている。また、フオト
トランジスタ27は、受ける光量によつて端子2
9に得られる出力電圧が変化するようになつてい
る。したがつて、フオトトランジスタ27と発光
ダイオード26の間の遮光板24のスリツト位置
が変化すると、それを透過する光量が変化するた
め、フオトトランジスタ27の出力電圧も、それ
に従つて変化する。
The light shielding plate 24 is made of a material that does not transmit light, and has a large number of slits 25 arranged at equal intervals on the circumference. On the other hand, light-emitting diodes 26 are placed between the light-shielding plates 24 in correspondence with the slit positions of the light-shielding plates 24.
and a phototransistor 27 are provided. As shown in the circuit diagram of FIG. 7, the light emitting diode 26 is connected to a power source 28 so that it emits light with a constant amount of light at all times.
A constant voltage is applied from Further, the phototransistor 27 is connected to the terminal 2 depending on the amount of light received.
9, the output voltage obtained is changed. Therefore, when the position of the slit in the light-shielding plate 24 between the phototransistor 27 and the light-emitting diode 26 changes, the amount of light passing through it changes, and the output voltage of the phototransistor 27 also changes accordingly.

以上のことより、遮光板24が回転軸22a,
22bとともに回転すると、端子29に現われる
出力電圧は第8図aに示すように変化する。ま
た、このエンコーダ21a,21bには、遮光板
24をはさんで、もう一組の発光ダイオード30
とフオトトランジスタ31が第6図に示すように
設けられている。この発光ダイオード30とフオ
トトランジスタ31の配設位置は、フオトトラン
ジスタ31の出力電圧が、フオトトランジスタ2
7の出力電圧と位相が概ね90゜異なる位置に設け
られている。その回路は第7図で説明したものと
同様である。したがつて、例えば、遮光板24が
第6図に示す矢印A方向に回転した場合、フオト
トランジスタ27の出力電圧が第8図aのように
なるのに対して、フオトトランジスタ31の出力
電圧は、第8図bのようにフオトトランジスタ2
7の出力電圧に対して位相が90゜遅れた形で変化
する。逆に、遮光板24が第6図に示す矢印B方
向に回転すると、フオトトランジスタ31の出力
電圧は、フオトトランジスタ27の出力電圧に対
して位相が90゜進んだ形で変化する。
From the above, the light shielding plate 24 is connected to the rotating shaft 22a,
22b, the output voltage appearing at terminal 29 changes as shown in FIG. 8a. In addition, another set of light emitting diodes 30 is connected to the encoders 21a and 21b with a light shielding plate 24 in between.
and a phototransistor 31 are provided as shown in FIG. The arrangement positions of the light emitting diode 30 and the phototransistor 31 are such that the output voltage of the phototransistor 31 is
It is provided at a position where the phase differs from the output voltage of No. 7 by approximately 90 degrees. The circuit is similar to that described in FIG. Therefore, for example, when the light shielding plate 24 rotates in the direction of arrow A shown in FIG. 6, the output voltage of the phototransistor 27 becomes as shown in FIG. 8a, while the output voltage of the phototransistor 31 becomes , as shown in FIG. 8b, the phototransistor 2
The phase changes with a 90° delay with respect to the output voltage of 7. Conversely, when the light shielding plate 24 rotates in the direction of arrow B shown in FIG. 6, the output voltage of the phototransistor 31 changes in phase with the output voltage of the phototransistor 27 by 90 degrees.

フオトトランジスタ27,31の出力電圧は、
それぞれ第9図に示すように増幅器32,33に
よつて増幅された後、波形整形器34,35を通
して矩形波に波形整形される。その後、位相比較
器36によつて、2つの信号の位相を比較するこ
とにより、遮光板24の回転方向を検出するとと
もに、どちらか一方の信号の波の数を演算器37
によつて加算することにより、遮光板24の回転
角を検出することができる。なお、演算器37に
よつて検出された信号はコンピユータ本体に供給
されて処理される。
The output voltage of the phototransistors 27 and 31 is
As shown in FIG. 9, after being amplified by amplifiers 32 and 33, the waves are shaped into rectangular waves by waveform shapers 34 and 35, respectively. Thereafter, the phase comparator 36 compares the phases of the two signals to detect the rotation direction of the light shielding plate 24, and calculates the number of waves of either signal by the calculator 36.
The rotation angle of the light-shielding plate 24 can be detected by adding the sum. Note that the signal detected by the arithmetic unit 37 is supplied to the computer main body and processed.

以上の構成により、ローラ20a,20bの回
転方向および回転角を検出することができる。
With the above configuration, the rotation direction and rotation angle of the rollers 20a, 20b can be detected.

次に、本実施例の操作ならびに動作について説
明する。まず、本装置が操作面15上で操作され
ると、球体16はハウジング11内で支持体18
によつて支持されて本装置とともに移動する。こ
のとき、球体16は自重により操作面15に接
し、球体16と操作面15の間の摩擦力によつて
回転力を与えられて転がりながら移動する。ま
た、このときの球体16の回転方向は、球体16
の進行方向すなわち本装置の移動方向と一致して
いる。球体16が回転すると、球体16と接触し
ているローラ20a,20bも回転するが、この
とき、ローラ20a,20bは球体16の進行方
向とそれぞれのローラのなす角度に応じた回転量
で回転する。すなわち、球体16が操作面15上
で移動した距離をLとし、球体16の進行方向と
ローラ20aとのなす角をθとすると、ローラ2
0aが周上で移動した転がり距離は、Lcosθとな
り、また、ローラ20bが周上で移動した転がり
距離は、Lsinθとなる。このとき、ローラ20a,
20bの回転角は、それらのローラが周上で移動
した転がり距離に応じた値となる。ここで、球体
16の中心とローラ20aの中心を結ぶ直線をx
軸とし、球体16の中心とローラ20bの中心を
結ぶ直線をy軸とすると、前述のローラの周上で
の移動距離の値は、ちようど、球体16がx軸方
向、y軸方向に移動した距離とそれぞれ等しくな
る。したがつて、ローラ20a,20bの回転角
をエンコーダ21a,21bにより検出すること
により、球体16の移動方向と移動量をx軸方向
とy軸方向に分けて測定することができる。
Next, the operation and operation of this embodiment will be explained. First, when the device is operated on the operating surface 15, the sphere 16 is moved to the support 18 within the housing 11.
It is supported by and moves with the device. At this time, the sphere 16 comes into contact with the operation surface 15 due to its own weight, and is given a rotational force by the frictional force between the sphere 16 and the operation surface 15 and moves while rolling. Moreover, the direction of rotation of the sphere 16 at this time is
This coincides with the direction of movement of the device, that is, the direction of movement of the device. When the sphere 16 rotates, the rollers 20a and 20b that are in contact with the sphere 16 also rotate, but at this time, the rollers 20a and 20b rotate by an amount corresponding to the direction of movement of the sphere 16 and the angle formed by each roller. . That is, if the distance traveled by the sphere 16 on the operation surface 15 is L, and the angle between the traveling direction of the sphere 16 and the roller 20a is θ, then the roller 2
The rolling distance that Oa has moved on the circumference is Lcosθ, and the rolling distance that roller 20b has moved on the circumference is Lsinθ. At this time, the rollers 20a,
The rotation angle of 20b has a value corresponding to the rolling distance traveled by those rollers on the circumference. Here, the straight line connecting the center of the sphere 16 and the center of the roller 20a is x
If the straight line connecting the center of the sphere 16 and the center of the roller 20b is the y-axis, then the value of the moving distance on the circumference of the roller described above is just as the sphere 16 moves in the x-axis direction and the y-axis direction. Each is equal to the distance traveled. Therefore, by detecting the rotation angles of the rollers 20a, 20b using the encoders 21a, 21b, the direction and amount of movement of the sphere 16 can be measured separately in the x-axis direction and the y-axis direction.

そして、エンコーダ21a,21bによつて検
出された信号を前述の第9図の回路を通して処理
することにより、それぞれの回転角に応じた信号
が発生される。この信号をコンピユータ等の機器
に入力することによつて位置情報を与えることが
できる。
Then, by processing the signals detected by the encoders 21a and 21b through the circuit shown in FIG. 9 described above, signals corresponding to the respective rotation angles are generated. By inputting this signal to a device such as a computer, position information can be provided.

発明の効果 以上のように本発明は、移動量を検出する球体
を円筒状の支持体で支承するようしたものであ
り、このため、支持体の加工が容易であるととも
に、構成も簡単で、組立時には球体を支持体の上
方から挿入してやればよい。また球体と支持体の
位置関係は、球体を支持体内に入れるだけで一定
の位置関係が保たれるため調整が不要である。ま
た、球体と支持体の間に多少のガタ付があつて
も、支持体の円筒状内面により球体を全周方向か
ら支持しているため、どの方向に対してもガタが
等しいとともに、ガタ付を小さく抑さえることが
できる。さらに、本装置が凹凸状の面上で操作さ
れたとき球体は自重により常に操作面と接触しな
がら移動され、このとき、球体は装置内で上下方
向に移動するが、球体を円筒状の支持体により支
持しているため、球体が上下方向に移動しても球
体と支持体の周方向のガタは変わらない。このた
め、球体がハウジング内で移動しても球体と検出
のためのローラの間の距離の変化は小さく抑える
ことができるとともに、球体と検出のためのロー
ラの間の距離を球体の移動方向に関係なくほとん
ど変わらないようにすることができる。また、こ
のため、実際の移動に対する検出の誤差を小さく
でき、精度の高い検出を行なうことが可能であ
る。また、検出のためのローラを弾性的により構
成しているため、球体とローラの間の距離が多少
変化してもローラを球体に安定して接触させるこ
とができ、このため、検出動作を安定して行なわ
せることができるものである。
Effects of the Invention As described above, in the present invention, the sphere for detecting the amount of movement is supported by a cylindrical support, and therefore, the support is easy to process and the structure is simple. During assembly, the sphere may be inserted from above the support. Further, the positional relationship between the sphere and the support body does not need to be adjusted because a constant positional relationship is maintained simply by placing the sphere inside the support body. In addition, even if there is some play between the sphere and the support, the ball is supported from the entire circumference by the cylindrical inner surface of the support, so the play is equal in all directions and there is no play. can be kept small. Furthermore, when this device is operated on an uneven surface, the sphere moves due to its own weight while always being in contact with the operation surface, and at this time, the sphere moves vertically within the device, but the sphere is not supported by a cylindrical support. Since the sphere is supported by the body, even if the sphere moves in the vertical direction, the play in the circumferential direction between the sphere and the support does not change. Therefore, even if the sphere moves within the housing, the change in the distance between the sphere and the detection roller can be kept small, and the distance between the sphere and the detection roller can be adjusted in the direction of movement of the sphere. You can make it almost the same regardless. Furthermore, it is possible to reduce detection errors with respect to actual movement, and to perform highly accurate detection. In addition, since the rollers for detection are made of elastic material, the rollers can be kept in stable contact with the sphere even if the distance between the sphere and the rollers changes slightly, which makes the detection operation stable. It is something that can be done by doing so.

以上のように本発明によると、簡単な構成で組
立調整の容易な、しかも動作の信頼性が高く、読
み取り精度の高い位置情報入力装置を実現しうる
もので、その効果は非常に大きいものがある。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a position information input device with a simple configuration, easy assembly and adjustment, high operation reliability, and high reading accuracy, and its effects are very large. be.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の位置情報入力装置の一部切断側
面図、第2図はその一部切断平面図、第3図は本
発明の一実施例の一部切断側面図、第4図は同本
発明の実施例の一部切断平面図、第5図は同本発
明の実施例の一部切欠斜視図、第6図は本発明の
実施例におけるエンコーダの構成例を示す要部斜
視図、第7図はその回路構成図、第8図a,bは
そのエンコーダの出力波形図、第9図は本発明に
使用し得る信号処理回路の一例のブロツク図であ
る。 11……ハウジング、12……基板、13……
ケース、14a〜14d……スチールボール、1
6……球体、18……支持体、19a,19b…
…開口部、20a,20b……ローラ、21a,
21b……エンコーダ、22a,22b……回転
軸。
FIG. 1 is a partially cutaway side view of a conventional position information input device, FIG. 2 is a partially cutaway plan view thereof, FIG. 3 is a partially cutaway side view of an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is the same. A partially cutaway plan view of an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a partially cutaway perspective view of the embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a perspective view of essential parts showing an example of the configuration of an encoder in the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a circuit configuration diagram thereof, FIGS. 8a and 8b are output waveform diagrams of the encoder, and FIG. 9 is a block diagram of an example of a signal processing circuit that can be used in the present invention. 11... Housing, 12... Board, 13...
Case, 14a-14d...Steel ball, 1
6... Sphere, 18... Support, 19a, 19b...
...Opening, 20a, 20b...Roller, 21a,
21b... Encoder, 22a, 22b... Rotating shaft.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 手動操作により操作面上を移動しうるハウジ
ングと、前記ハウジング内に設けられ、自重によ
り前記操作面と接触し、前記ハウジングの移動に
ともなつて前記操作面上を転動可能な球体と、前
記球体の前記ハウジング内における水平方向の移
動を拘束するとともに垂直方向への移動は可能と
なるよう前記球体を支持する円筒状支持体と、前
記球体の回転によつて前記ハウジングの移動方向
や移動量を示す位置情報を検出し、その検出値に
応じた信号を発生する位置情報検出手段を具備す
るとともに、前記位置情報検出手段は、前記円筒
状支持体に形成された開口部を通して前記球体に
接するとともに弾性体により構成された第1およ
び第2のローラと、前記第1および第2のローラ
の回転を電気信号に変換する第1および第2のエ
ンコーダを含めて構成されていることを特徴とす
る位置情報入力装置。
1. A housing that can be moved on an operating surface by manual operation; a sphere that is provided within the housing, contacts the operating surface due to its own weight, and is able to roll on the operating surface as the housing moves; A cylindrical support body that supports the sphere so as to restrict horizontal movement of the sphere within the housing while allowing vertical movement; The positional information detecting means detects positional information indicating the amount and generates a signal according to the detected value, and the positional information detecting means is configured to detect the spherical body through an opening formed in the cylindrical support. It is characterized by being configured to include first and second rollers that are in contact with each other and are made of an elastic body, and first and second encoders that convert the rotation of the first and second rollers into electrical signals. location information input device.
JP57188509A 1982-10-26 1982-10-26 Location information input device Granted JPS5977581A (en)

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