CN102906841B - 非接触式开关构造 - Google Patents

Abstract

提供一种可非接触地进行电子信号的接通断开、可容易地更换操作部的损耗部分、不产生尘埃等异物造成的灵敏度下降的非接触式开关构造。在本发明涉及的非接触式开关构造中，在自由装卸到设置部位的更换部的端面上设置开口，夹持设置了上述端面的上述开口的部分的虚拟边界面，检测元件在上述更换部一侧、检测部在上述设置部位一侧常态下在相对的位置靠近配置。上述更换部由可挠性筒体、棒材、摆动部件构成。上述检测元件固定在从上述棒材的基端通过上述可挠性筒体的内部并向上述端面延伸的上述摆动部件的上述端面一侧，在和上述棒材的轴线正交的方向上对上述棒材施加力时，从上述虚拟边界面到上述更换部一侧，向和上述虚拟边界面平行的方向移动。上述检测部检测出上述检测元件离开。

Description

非接触式开关构造

技术领域

本发明涉及一种开灯关灯、动作设备的开始停止等进行确定的两个动作的切换的接通断开开关，尤其涉及一种适于不具有和切换动作对应的多个有接点的非接触式开关的、非接触式开关构造。

背景技术

作为开灯关灯、动作设备的开始停止等、进行提前确定的两个动作的切换的接通断开开关，被广泛应用，并且近年来，不具有和切换动作对应的多个有接点的非接触式开关被广泛应用。并且，为提高该非接触式开关中的开关杆的操作性，作出了各种尝试。本申请人也提出了如日本特开2009－26509号公报所公开的非接触式接通断开开关，其具有可向任意方向倾斜的具有良好操作性的开关杆。该非接触式接通断开开关，将具有可挠性、自由恢复到常态地伸展的筒材的一端固定到基材上，将具有可挠性的棒材插通到上述筒体，将该棒材的一端固定到上述筒材的基材上未固定的端部，使另一端从筒材突出。并且，对筒材的自由端（棒材的一端固定的端部）施加弯曲力时，筒体及棒材变为弯曲的状态，从筒材突出的棒材的端部（移动端部）沿着棒材的轴线向自由端方向移动，或相对于轴线倾斜。该棒材的移动端部的动作无论施加到自由端的弯曲力是哪个方向均相同，因此如果将该端部的动作变换为电子信号二值并输出，则无论将自由端向哪个方向弯曲均可获得同样的输出，即可进行接通断开操作。

但是，上述非接触式接通断开开关存在维持耗费工时、成本的问题。例如，作为将棒材的移动端部的动作变换为电子信号二值的原理，尤其优选利用光的反射，但利用该光的反射时，因反射量的退化，受光元件的检测电平会发生变化，所以在反射量退化时需要更换，其维持需要工时、成本。

因此，本申请人进一步提出了特开2010－123320号公报公开的非接触式接通断开开关的开关杆构造的方案。该开关杆构造中，在具有可挠性、自由恢复到常态地伸展的筒体上插入固定棒材的一端，在被棒材的筒体包围的端面上形成镜面，在和镜面相对的位置上配置检测部。并且，检测部以受光元件起动时接收的光量作为基准检测通过受光元件接收的光量随着棒材端部镜面的倾斜的变化。即，每次重置作为基本的检测电平，因此镜面的常时间后的退化的影响变小，可提高耐久性。因此，可保持可向任意方向倾斜的操作性的同时，减少故障频率，降低维持所需的工时、成本。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2009－26509号公报

专利文献2：日本特开2010－123320号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在上述开关杆构造中存在以下问题：沿着铅直方向配置棒材时，尘埃等侵入反射面上方形成的空间内，在反射面上堆积，使灵敏度降低，或者成为不可作用的状态。与之相对，使插通到筒体的棒材的一端从筒材突出、将该突出的端部的动作变换为电子信号二值并输出的上述非接触式接通断开开关，可避免该问题。但是，从筒材突出的端部为了将其动作变换为电子信号二值，必须插入到设置开关的装置内，不适于装卸。因此存在具有可挠性、重复变形的筒材损耗时的更换作业耗费时间、工时的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种可非接触地进行电子信号的接通断开、容易地更换操作部的损耗部分、不会产生尘埃等异物造成的灵敏度下降的非接触式开关构造。

用于解决问题的手段

在本发明涉及的非接触式开关构造中，在自由装卸到设置部位的更换部的端面上设置开口，以设置了上述端面的上述开口的部分为虚拟边界面，夹持设置了上述更换部的状态下的上述虚拟边界面，检测元件在上述更换部一侧、检测部在上述设置部位一侧，且在上述更换部的常态下在相对的位置靠近配置。上述更换部由在任意的所有方向自由挠曲的可挠性筒体、安装在上述可挠性筒体的自由端的棒材、从上述棒材的基端通过上述可挠性筒体的内部并向上述端面延伸的摆动部件构成。上述检测元件固定在上述摆动部件的上述端面一侧，在和上述棒材的轴线正交的方向上对上述棒材施加力时，从上述虚拟边界面到上述更换部一侧，向和上述虚拟边界面平行的方向移动。并且，上述检测部检测出上述检测元件离开。

在本发明中，检测元件是指，例如检测部具有磁传感器、利用磁力变化检测开关动作的有无时的检测元件，由磁性体构成。并且，检测部具有发光元件和受光元件、利用光量变化检测开关动作的有无时的检测元件，由光的反射体构成。同样，检测部具有超声波送波元件部和超声波受波元件部、利用音量变化检测开关动作的有无时的检测元件，由声音的反射体构成。进一步，检测部利用电感（L）的变化检测开关动作的有无时的检测元件，由金属体构成，检测部利用电容（C）的变化检测开关动作的有无时的检测元件，由静电体构成。但是，检测元件如具有反射面、由静电体和磁性金属体构成时，无论检测部利用哪个原理均对应。

并且，在本发明中，靠近配置是指，检测部可检测出检测元件的移动，隔开了双方不接触的程度的间隔而配置。检测部和检测元件接触时，妨碍检测元件的移动、更换部相对于设置部位的装卸，因此双方需要隔开间隔配置。但当间隔过大时，该间隙中介入尘埃等异物的可能性变大，并且检测部的检测灵敏度下降，因此该间隔优选尽量较小。

进一步，检测元件向和虚拟边界面平行的方向的移动，并不否定向虚拟边界面的法线方向的移动。检测元件只要在从虚拟边界面不突出到设置部位一侧的范围，则可与虚拟边界面平行的方向同时向法线方向移动。例如，可向离开虚拟边界面且离开检测部的方向移动，即从更换部的常态下的位置朝向棒材向倾斜方向移动。

上述更换部可具有保持部，在上述更换部的常态下将上述检测元件或上述摆动部件的一部分在预定位置保持，且允许上述检测元件的移动。

上述保持部的形状无限定，例如可由将上述检测元件或上述摆动部件的一部分在上述预定位置保持的发条弹簧构成，也可由在特定平面区域将上述检测元件或上述摆动部件的一部分在上述预定位置保持的、放射状配置的多个线状弹性材料构成。并且，也可由将上述检测元件或上述摆动部件的一部分在上述预定位置保持的可挠性圆盘构成，此时的可挠性圆盘可具有同心的多个环状突起部，或者具有螺旋状突起部。

发明效果

根据本发明涉及的无接触式开关构造，检测元件从虚拟边界面到更换部一侧向与虚拟边界面平行的方向移动，检测部检测出检测元件的离开。即，可非接触地检测出开关动作的有无，因此可非接触地进行电子信号的接通断开。并且，开关动作有无的检测涉及的检测元件，在可挠性筒体的自由端上安装的棒材被操作时，与从棒材基端延伸的摆动部件同时以棒材的基端为支点摆动。此时，其移动范围限制为更换部端面的虚拟边界面（端面中的设置了开口的部分）到更换部一侧。即，检测元件在从虚拟边界面到更换部一侧，向与虚拟边界面平行的方向移动，不会从虚拟边界面突出。因此，可容易地进行更换部相对于设置部位的装卸，可将更换部含有的损耗部作为更换部整体容易地更换。进一步，与开关动作有无的检测相关的检测元件和检测部夹持虚拟边界面靠近配置，因此防止了它们之间介入尘埃等异物，不会产生异物造成的灵敏度下降。

并且，检测元件具有反射面，由静电体和磁性金属体构成，则即使检测部利用磁力、光量、音量、电感（L）、电容（C）的任意一种变化，均可全部对应。因此，无论检测部的检测原理如何均可进行更换。

进一步，通过具有在更换部的常态下将检测元件或摆动部件的一部分在预定位置保持的保持部，可切实将检测元件和检测部靠近配置。因此，在设置更换部时，可防止因检测元件和检测部的位置偏移而造成的错误动作。

附图说明

图1表示采用了本发明涉及的无接触式开关构造的无接触式开关，（a）是常态的侧视图，（b）是操作的状态的侧视图。

图2示意表示检测元件相对于更换部虚拟边界面的动作，（a）是表示常态的俯视图，（b）是向和棒材的轴线正交的方向施加了力时的俯视图。

图3是示意表示检测元件的动作的侧视图。

图4是示意表示检测元件的构成的图。

图5是使用采用了本发明涉及的无接触式开关构造的无接触式开关的拾取终端的主视图。

图6是示意表示光量变化下的检测原理的图。

图7是示意表示电感（L）的变化下的检测原理的图。

图8是构成保持部的可挠性圆盘的俯视图。

图9是表示构成保持部的可挠性圆盘的不同实施方式的俯视图。

具体实施方式

参照图1~7说明本发明涉及的传感头构造的实施例。图5是使用采用了本发明涉及的无接触式开关构造的无接触式开关的拾取终端的主视图。该拾取终端20固定在构成容纳物品的架子的管架21上，拾取终端20的下侧形成物品容纳部。该物品容纳部中容纳的物品的取出指示通过拾取终端20的指示灯22的开灯进行，完成了取出作业的作业人员通过操作开关杆11（相当于本发明的棒材），其信息传送到未图示的控制装置。开关杆11可向任意的所有方向倾斜，因此作业人员在取出作业过程中可极容易地进行其他操作。

包括开关杆11在内的更换部10相对于拾取终端20的壳体23自由装卸，在因操作次数寿命而产生故障时，可仅更换更换部10并再次使用。在更换部10中，构成到壳体23的连接部分的连接筒体13，其一端插入到设置在壳体23的未图示的筒状突出部，使用盖形螺母24可固定到壳体23。此外，在以下说明中，以连接筒体13中的壳体23一侧的端部为基端、以其相反一侧的端部为自由端，构成更换部10的其他部件也同样。该连接筒体13的基端侧端面13a成为更换部10的端面，连接筒体13内部的开口部分成为虚拟边界面10a。

在连接筒体13的自由端上安装形成了蛇腹的橡胶制的可挠性筒体12，进一步在可挠性筒体12的自由端上安装开关杆11的基端。开关杆11的基端插入到可挠性筒体12的内部，从此开始通过可挠性筒体12的内部，向虚拟边界面10a延伸有摇摆部件14。并且，摇摆部件14的端部上设置由磁性金属体15b及静电体15c构成的检测元件15。此外，检测元件15的端面15a作为反射面。

进一步，摇摆部件14上固定多个弹簧材料18，该弹簧材料的一端固定到连接筒体13。这些弹簧材料18在同一平面上以摇摆部件14为中心放射状配置，构成本发明的保持部。并且，构成更换部10的常态（向开关杆11未施力的状态）下的检测元件15的定位，并且向开关杆11施力时，允许摇摆部件14及其上安装的检测元件15的移动。

另一方面，在壳体23中，在接收连接筒体13的筒状突出部的底面上，设置和虚拟边界面10a重叠的开口25。并且，经过该开口25配置在壳体23内部的基板17上安装的检测部16，成为经由开口25露出的状态。因此，将更换部10设置在壳体23上时，在开关杆11未被操作的常态（图1（a）所示的状态）下，检测元件15和检测部16夹持虚拟边界面10a，在相对的位置上靠近配置。

对开关杆11施力时，可挠性筒体12变形，从图1（a）所示的常态变为开关杆11倾斜的图1（b）的状态。此时，从开关杆11的基端11a延伸的摇摆部件14也变为倾斜的状态，检测元件15向离开虚拟边界面10a的中心的位置移动。检测部16在开关杆11为常态时配置在和检测元件15相对的位置，即和虚拟边界面10a的中心重叠的位置，因此当开关杆11倾斜时，检测元件15离开检测部16。因此，检测部16通过检测出检测元件15离开，可非接触地进行开关杆11的操作下的电子信号的接通断开。

检测部16检测检测元件15的离开的原理没有限定，可利用磁力、光量、音量、电感（L）、电容（C）的任意一种变化。具体而言，当检测部16具有磁传感器时，通过来自构成检测元件15的磁性金属体15b的磁力的变化，可检测出检测元件15的离开。并且，检测部16如图6所示具有发光部和受光部时，来自发光部光量被检测元件15的反射面15a反射，通过到达受光部的光量的变化，可检测出检测元件15的离开。同样，虽省略了图示，但当检测部16具有超声波送波元件部和超声波受波元件部时，来自超声波送波元件部的音量被检测元件15的反射面15a反射，通过到达超声波受波元件部的音量的变化，可检测出检测元件15的离开。进一步，如图7所示，当检测部16具有接近传感器时，通过源自检测元件15的磁性金属体15b的电感（L）的变化，可检测出检测元件15的离开。进一步，虽省略了图示，但当检测部16具有电容（C）传感器时，通过源自检测元件15的静电体15c的电容（C）的变化，可检测出检测元件15离开。

并且，操作开关杆11到最大倾斜时，检测元件15向离虚拟边界面10a的中心最远的位置移动，检测元件15的中心的移动路径L如图2（b）所示，成为和虚拟边界面10a同心的圆。并且，位于该移动路径L上的检测元件15如图3所示，从虚拟边界面10a向自由端一侧（图3中下方）离开。即，不会从虚拟边界面10a向壳体23一侧（图3中上方）突出。因此，可容易地进行更换部10相对于壳体23的装卸。

此外，可挠性筒体12的材质只要可获得必要的可挠性则无限定，也可由合成树脂构成。蛇腹也可根据需要设置。并且，连接筒体13只要刚性大于可挠性筒体12则其材质没有限定，也可由合成树脂等构成。

并且，由弹簧材料18构成的保持部在更换部10的常态下将检测元件15或摇摆部件14的一部分在预定位置保持、且如允许检测元件15的移动，则其构成没有限定。也可替代弹簧材料18，而由发条弹簧、图8及图9所示的可挠性圆盘19构成。并且，可挠性圆盘19上也可设置图8所示的同心的多个环状突起部19a、螺旋状突起部19b。进一步，保持摇摆部件14的位置也可适当变更，可保持检测元件15。进一步，保持摇摆部件14的一部分或检测元件15的位置也可从连接筒体13的轴线偏心。

符号的说明

10更换部

11开关杆

12可挠性筒体

13连接筒体

14摆动部件

15检测元件

15a端面

15b磁性金属体

15c静电体

16检测部

17基板

18弹簧材料

19可挠性圆盘

19a环状突起部

19b螺旋状突起部

20拾取终端

21管架

22指示灯

23壳体

24盖形螺母

25开口

Claims (7)

1.一种开关构造，其特征在于，在自由装卸到设置部位的更换部的端面上设置开口，以设置了上述端面的上述开口的部分为虚拟边界面，夹持上述虚拟边界面，所述虚拟边界面是设置了上述更换部的状态下的虚拟边界面，检测元件在上述更换部一侧、检测部在上述设置部位一侧，且在上述更换部的常态下在相对的位置靠近配置，上述更换部由在任意的所有方向自由挠曲的可挠性筒体、安装在上述可挠性筒体的自由端的棒材、从上述棒材的基端通过上述可挠性筒体的内部并向上述端面延伸的摆动部件构成，上述检测元件具有反射面，由静电体和磁性金属体构成，并且上述检测元件固定在上述摆动部件的上述端面一侧，在和上述棒材的轴线正交的方向上对上述棒材施加力时，从上述虚拟边界面到上述更换部一侧，向和上述虚拟边界面平行的方向移动，上述检测部检测出上述检测元件离开。

2.根据权利要求1所述的开关构造，上述更换部具有保持部，在上述更换部的常态下将上述检测元件或上述摆动部件的一部分在预定位置保持，且允许上述检测元件的移动。

3.根据权利要求2所述的开关构造，上述保持部由将上述检测元件或上述摆动部件的一部分在上述预定位置保持的发条弹簧构成。

4.根据权利要求2所述的开关构造，上述保持部由在特定平面区域将上述检测元件或上述摆动部件的一部分在上述预定位置保持的、放射状配置的多个线状弹性材料构成。

5.根据权利要求2所述的开关构造，上述保持部由将上述检测元件或上述摆动部件的一部分在上述预定位置保持的可挠性圆盘构成。

6.根据权利要求5所述的开关构造，上述可挠性圆盘具有同心的多个环状突起部。

7.根据权利要求5所述的开关构造，上述可挠性圆盘具有螺旋状突起部。