目次
- 現状の「非接触」では乗り越えられない３つの課題
- センサと押しボタンのイイトコ取りで生まれたユニークな非接触ボタン
- 「オムロンだからできること」でお客様の力になりたい、それがすべてのはじまりでした
- 「触る」と「感知する」を両立するためのカギをすでに我々は持っていました。
- とにかくスピード勝負！あり得ないを実現したのは「お客様の想いに応えたい」というチームの意思でした。
- 限られた製品スペースの中でのベストなパフォーマンスを短期決戦で模索する
- センサが組み込まれていても操作の快適性はそのままに、長年のノウハウと工夫でセンサ一体型のスイッチを実現しました。
- センサとスイッチの両方の技術の融合で生まれたのが、形C5LTです。
新型コロナウイルスが世界的なパンデミックとなって以降、日常生活を含む多くの経済活動が大きく変化しました。「三密」を避け、学校の休校や各種イベントの自粛、テレワークの導入など、あらゆる生活シーンにおける「非接触」が率先して行われるようになりました。人や物の移動や運搬の要であるエレベータでも同様で、感染への不安から、エレベータのボタンを直接「さわる」ことに敏感になっている人々も多く、指の関節や鍵でボタンを押したり、マルチタッチツールやノンタッチ棒などの非接触グッズを使用する人も急増しました。しかし、本来指で押すボタンを間接的に押すことにより操作盤が故障してしまう、エレベータの操作盤に消毒液を直接吹きかける人まで現れ非防水のスイッチを壊してしまうなどの事例も発生しています。高齢者や基礎疾患を患っている人々を含め、公共の場で何かに「さわる」という行為へためらいを感じる人々は、急激に増えていきました。
そのような環境変化の中で、オムロンはコロナ禍に対して、お客様の暮らしの「安全」「安心」「快適」に貢献するべく、開発期間を大幅に短縮し、スイッチ技術とセンシング技術を融合させた新しいカタチの「非接触スイッチ」を2020年にリリースしました。
現状の「非接触」では乗り越えられない３つの課題
コロナ禍で、ボタンに「さわりたくない」という顧客心理にいち早く応える形で、2019年には、センサを組み込んだ「非接触」タイプの操作盤がエレベータ向けに導入されました。このことは、「非接触」が求められる現代において大きな反響を呼びましたが、同時に大きな課題が３つ顕在化してきました。
人口密度が大きな高層ビル街でのタッチレス化
高層ビルに対応ができない。
押しボタンのみの操作盤
ボタンを押して操作するタイプ。ボタンを２列に並べることができ、高層ビルにも対応可能
押しボタン＋非接触センサの操作盤
ボタンを押さずにセンサで感知するタイプ。非接触センサが操作盤の面積を占有してしまうため、対応階数は最大で6階まで
非接触とユニバーサルデザインとの共存
ユニバーサルデザインから離れてしまった。
非接触センサのみの操作盤
押しボタン＋センサの操作盤
押しボタン＋センサの操作盤
操作盤の全面交換のコストインパクト
コストハードルが高い。
この３つの課題をすべてクリアしたのが
今回リリースした「形C5LT」です。
これは、オムロンがスイッチとセンシングの両方に精通していたからこそ成し遂げることが出来た新しいスイッチのカタチです。
センサと押しボタンのイイトコ取りで生まれたユニークな非接触ボタン
従来の
押しボタンスイッチ
センシング機能なしの
押しボタンスイッチ
オムロンの
形C5LT
非接触のセンサを内蔵した
押しボタンスイッチ
押しボタン＋非接触センサの操作盤
並べて配置ができないため、高層ビルに対応できない
目の不自由な方の操作が困難
操作盤をまるごと取り換えが必要でコストハードルが高い
オムロンの押しボタン一体型
エレベータスイッチ 形C5LT
並べて配置が可能なため、高層ビルにも対応可能
並べて配置が可能なため、高層ビルにも対応可能
目の不自由な方も安心操作
目の不自由な方も安心操作
スイッチのみの手軽な交換でコスト削減
スイッチのみの手軽な交換でコスト削減
「オムロンだからできること」でお客様の力になりたい、
それがすべてのはじまりでした
モジュール開発部 センサ開発グループ
モジュール開発部 センサ開発グループ
「触る」と「感知する」を両立するためのカギを
すでに我々は持っていました。
プッシュ式ボタン一体型の非接触のスイッチには光センサの一種である、限定反射形センサを採用しています。限定反射形センサは、狙った検出エリアに光路を向けて設置することで、手の表面に当たって反射した光のうち、正反射した光のみを取り込むという光学設計を施しています。さらに光学レンズ設計により、限定されたエリア内で反射率の低い物体や光沢物体でも正確に検出することが可能です。この光学技術により、今回センサが反応するのはボタンからの距離が1cm～5cmの限定されたエリアになるように設計を行いました。人や物がボタンに近づきすぎても、離れすぎてもセンサが反応することはなく、誤操作を防ぎ、快適な操作を実現することができました。
限定反射形の光センサの原理
検出範囲が限定的
投光素子から出た光が、指に当たって感知する仕組み。投光・受光側の光路径を絞り、正反射光のみを取り込むことで正確な位置検査を行うことが可能です。光路径を絞っているため、検出物体に照射される光束密度は高く、低反射率の物体を検出しやすくなります。検出エリアが限定的なため、検出範囲外に検出したくない物体などがある時でも誤検出を防ぐことができます。
物体表面の入射角と反射角が同じ、正反射光のみを取り込む光学設計
オムロンの限定反射形センサは、光線の収差を補正して画像の歪みを減らすために、4種類のトロイダルレンズ（タイヤレンズ）と呼ばれる円筒状のレンズを2枚組み合わせた形状の光学レンズを使用しています。わずかな反射光でも安定検出できるため、周囲に高反射率の物体があっても、検出物体の色や表面状態に影響されることなく高い物体検出を可能にします。
とにかくスピード勝負！あり得ないを実現したのは
「お客様の想いに応えたい」というチームの意思でした。
「エレベータスイッチと限定反射形センサを組み合わせた、操作とセンシングの一体型スイッチを開発する」、方針が決まってからはとにかくスピード勝負でした。コロナ禍の中、一日でも早くお客様にこの画期的な商品を届けたい、その一心で、お話をいただいてから一週間でお客様との打ち合わせ、一か月で試作サンプル提出、さらに一か月後にはデモンストレーション機械を準備、四か月後には商品リリースするという、通常ではありえない開発スケジュールで進めました。
ファインメカ開発２部 商品開発グループ
（※ 2023年3月時点）
ファインメカ開発２部 商品開発グループ
（※ 2023年3月時点）
サンプル試作・評価を一週間でおこない、お客様に持っていくというサイクルを繰り返し、最終的に三か月で500個もサンプルを手組で試作しました。「とにかく早く、最短でお客様に提供できる方法を考えよう。オムロン側でどのようなリスクの取り方をしても、早くお客様へ届けるんだ!」という想いを、スイッチやセンサという部門の枠を超えて、チーム全員が持っていました。我々が持つセンシングとスイッチのノウハウや既存の製品構造を最大限に活かし、想定できる限りのリスクの可能性を予測・排除しながら、サンプルの試作・評価を進めました。それでも、リスクを100%読み切ることは不可能で、特に電気的ノイズの影響を受けやすいセンサは、外部要因で特性が十分に満足できず、作り直しも何度か発生しました。
サンプル試作・評価を一週間でおこない、お客様に持っていくというサイクルを繰り返し、最終的に三か月で500個もサンプルを手組で試作しました。「とにかく早く、最短でお客様に提供できる方法を考えよう。オムロン側でどのようなリスクの取り方をしても、早くお客様へ届けるんだ!」という想いを、スイッチやセンサという部門の枠を超えて、チーム全員が持っていました。我々が持つセンシングとスイッチのノウハウや既存の製品構造を最大限に活かし、想定できる限りのリスクの可能性を予測・排除しながら、サンプルの試作・評価を進めました。それでも、リスクを100%読み切ることは不可能で、特に電気的ノイズの影響を受けやすいセンサは、外部要因で特性が十分に満足できず、作り直しも何度か発生しました。
また「限定反射形センサの検出距離を何ミリから何ミリに設定するのが一番快適な操作感につながるのか」を明確にすることは非常に難しく、お客様も決めかねていた部分でした。そのため、短期間で商品開発をするために、検出距離特性に関する仕様整合と光学設計を同時に進めなければなりませんでした。
とにかく、お客様との連携も密に行い、少しでも疑問が出てくれば、すぐにリモート接続で相談し合い、検出距離の異なるサンプルをいくつも用意して、最適な検出距離の探索をおこないつつ微調整を繰り返しました。
また「限定反射形センサの検出距離を何ミリから何ミリに設定するのが一番快適な操作感につながるのか」を明確にすることは非常に難しく、お客様も決めかねていた部分でした。そのため、短期間で商品開発をするために、検出距離特性に関する仕様整合と光学設計を同時に進めなければなりませんでした。
とにかく、お客様との連携も密に行い、少しでも疑問が出てくれば、すぐにリモート接続で相談し合い、検出距離の異なるサンプルをいくつも用意して、最適な検出距離の探索をおこないつつ微調整を繰り返しました。
限られた製品スペースの中での
ベストなパフォーマンスを短期決戦で模索する
設計での難しさは、やはりスイッチの中にセンサを入れ込むという点でした。スイッチとしての機構の入っていない限られたスペースにセンサを組み込まなければならないのです。入れ込むセンサ自体も相当小さなサイズである必要があります。我々が持っている限定反射形センサと同じ光学系の構造を、既存品センサの体積比半分以下のスペースの中に組めるのかという懸念がありました。限定反射形センサは、「限定したエリアを検出する」という機能を持たせた光センサなので、光路をつくる遮光部や、光を集めるためのレンズなど、色々な構造物を入れ込む必要があります。単にLEDを入れ込めばよいという単純なものではないのです。また光センサの特性は投光・受光素子と配置レンズで決まります。検出距離の長さによってサイズや素子とレンズ間の距離も決まってくるのです。そのため、スイッチ内の小さな空間の中に入れこんでも、確実に1cm～5cm間の検出を行えるように、設計・部材などの面でも光学系のノウハウを活かした工夫を行いました。また限定反射形センサの特性をエレベータ用途として限定し、必要なスペックを絞り込むことで、今回の小型サイズを実現しました。
設計での難しさは、やはりスイッチの中にセンサを入れ込むという点でした。スイッチとしての機構の入っていない限られたスペースにセンサを組み込まなければならないのです。入れ込むセンサ自体も相当小さなサイズである必要があります。我々が持っている限定反射形センサと同じ光学系の構造を、既存品センサの体積比半分以下のスペースの中に組めるのかという懸念がありました。限定反射形センサは、「限定したエリアを検出する」という機能を持たせた光センサなので、光路をつくる遮光部や、光を集めるためのレンズなど、色々な構造物を入れ込む必要があります。単にLEDを入れ込めばよいという単純なものではないのです。また光センサの特性は投光・受光素子と配置レンズで決まります。検出距離の長さによってサイズや素子とレンズ間の距離も決まってくるのです。そのため、スイッチ内の小さな空間の中に入れこんでも、確実に1cm～5cm間の検出を行えるように、設計・部材などの面でも光学系のノウハウを活かした工夫を行いました。また限定反射形センサの特性をエレベータ用途として限定し、必要なスペックを絞り込むことで、今回の小型サイズを実現しました。
センサが組み込まれていても操作の快適性はそのままに、
長年のノウハウと工夫でセンサ一体型のスイッチを実現しました。
ファインメカ開発２部 商品開発グループ
また、今回の押しボタン一体型の非接触スイッチの価値の1つが、「操作盤全体を交換する必要がなく、スイッチを交換するだけで手軽に非接触を実現できる」ということです。だから、外形は絶対に変えられない。スピード最優先で考えると生産工程が大きく変わるような、スイッチの構造を大きく変えるような設計もできない。軽微な仕様変更でセンサを取り付けることがマストでした。
「制限された構造と工程変更の中でどのようにセンシング部を入れ込むのがベストなのか」を考える中で、我々が今回採用したのは、スイッチではよく用いられている「スナップフィット」という構造原理です。
スナップフィットとは、金属やプラスチックなどの部品結合に使われる接合法で、材料の弾性を利用してはめ込み、固定します。ねじ締めは組み立て工数が増えてしまいますし、接着剤での固定の場合は、安定した塗布方法の確立や、硬化時間の確保が必要です。ねじや接着剤といった別部品が不要でワンタッチで組み立てができるスナップフィットは、一番シンプルでセンシングとスイッチ両者の特性を満足できるベストな方法でした。
スナップフィットとは、金属やプラスチックなどの部品結合に使われる接合法で、材料の弾性を利用してはめ込み、固定します。ねじ締めは組み立て工数が増えてしまいますし、接着剤での固定の場合は、安定した塗布方法の確立や、硬化時間の確保が必要です。ねじや接着剤といった別部品が不要でワンタッチで組み立てができるスナップフィットは、一番シンプルでセンシングとスイッチ両者の特性を満足できるベストな方法でした。
スナップフィット
スナップフィットの原理･･･材料の弾性でたわみながら入り、凸部に引っかかる構造
センサとスイッチの両方の技術の融合で生まれたのが、形C5LTです。
だから、「目の不自由な方も含めたすべての人に優しい」を実現したスイッチとセンサ一体型のエレベータスイッチが欲しいとお客様にご相談いただいた時、「面白い!」と思いました。形C5LTは、スイッチとセンサの両方の技術を持ったオムロンだからこそ、世に送り出すことのできた商品だと思います。
モジュール開発部 センサ開発グループ
モジュール開発部 センサ開発グループ
形C5LTは、とにかくスピード勝負な商品でした。一刻でも早く、困っているお客様に商品を届けることを最優先事項として、通常ではありえないスピードで、チーム一丸となってがむしゃらに突き進んだテーマです。悩みを抱えているお客様のために、スピード感を持って製品設計を行うことは理想の姿である一方で、品質に重きを置くことで理想を追い続けることが難しい状況にも多々直面します。「早くお客様に届けたい」と「クオリティーの高い製品をお客様に提供したい」の狭間で、毎回悩みます。だからこそ、適正な品質・適正なスピードについて部門の枠を超えて意見をぶつけ合い、お客様にとってのベストを常に考え抜いて設計を進めることが大事だと思っています。形C5LTはそういった意味でも、「お客様にとってのベスト」を最優先に考え商品化までもっていくことができたと自信を持って言える商品です。
まだまだ、コロナウイルスが猛威を振るっており、「さわる」という行為に対して不安を抱いている方はたくさんいらっしゃると思います。新たな感染ウイルスも出てくるかもしれません。今後、このセンサと押しボタン一体型のエレベータスイッチを、同じ悩みを抱えているお客様に広く届けることができれば嬉しいです。これからも、オムロンの様々な技術のハイブリッドで、オムロンだからこそできるソリューション提案をおこなっていきたいと思います。
