CN105742102A - 限位开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种限位开关，即使旋转杆的旋转角为90度也能够返回初始位置。凸轮(23)形成为，在与旋转轴(31)垂直的方向的截面中，在未作用外力时凸轮(23)的与凸轮托部(24)接触的接触面整体比旋转轴(31)的轴心(31b)更靠凸轮托部(24)侧。

Description

限位开关

技术领域

本发明涉及用作生产设备、工业设备中的定位、物体检测等的传感器的限位开关。

背景技术

以往，作为这种限位开关，已知具有例如专利文献1所公开的限位开关。该限位开关称为滚臂式限位开关。

如图9A、图9B以及图10所示，上述专利文献1所公开的限位开关100，在被旋转支撑在容器体101上的主轴102的一端部结合有致动器103，在致动器103的顶端部安装有被检测物接触的辊104。当被检测物与该辊104抵接而致动器103与主轴102一起旋转时，在容器体101内与主轴102结合的凸轮105和主轴102一起旋转。由此，在顶端具有与凸轮105的周面抵接的凸轮从动件106的柱塞107进行直线移动。柱塞107与内置开关108的动作轴109结合，该内置开关108因被按压操作而触点开闭触点。在柱塞107伴随着凸轮105的旋转而直线移动时，动作轴109被按压操作而开闭内置开关108打开或关闭。

专利文献1：日本特开平11-238430号公报(1999年8月31日公开)

然而，在上述以往的限位开关中，具有下面的问题。

即，在上述专利文献1所公开的限位开关100中，凸轮105的与凸轮从动件106接触的接触面的一部分比主轴102的轴心更靠上侧。其结果，在致动器103旋转例如90度的情况下，在通过复位弹簧111要使柱塞107直线地向上方返回时的返回方向的力的作用线与凸轮105的轴心一致。因此，对凸轮105不产生旋转力矩。其结果，具有如下问题：凸轮105不能旋转，作为旋转杆的致动器103不能返回初始位置。

发明内容

本发明鉴于上述现有问题而提出，其目的在于，提供一种限位开关，即使旋转杆的旋转角为90度也能够返回初始位置。

为了解决上述问题，本发明的限位开关具有：旋转杆，收到外力进行旋转，凸轮，设置在所述旋转杆的旋转轴上，通过旋转轴的旋转进行旋转，位移构件，具有与所述凸轮接触的凸轮托部，通过进行旋转的凸轮按压凸轮托部，进行直线位移，开关模块，通过所述位移构件的直线位移进行开闭动作，施力构件，当外力解除时对所述位移构件以及旋转杆施力使所述位移构件以及所述旋转杆返回初始位置，其特征在于，所述凸轮形成为，在与所述旋转轴垂直的方向的截面中，在未作用外力时凸轮的与所述凸轮托部接触的接触面整体比旋转轴的轴心更靠凸轮托部侧。

根据上述的发明，凸轮形成为，在与旋转轴垂直的方向的截面中，在未作用所述外力时所述凸轮的与所述凸轮托部接触的接触面整体比所述旋转轴的轴心更靠所述凸轮托部侧。

因此，在例如旋转杆旋转90度的情况下，凸轮也根据旋转轴的旋转而旋转90度。在该凸轮旋转90度的位置，在与旋转轴垂直的方向的截面中，凸轮处于偏离旋转轴的轴心的位置。其结果，通过施力构件使位移构件直线地返回凸轮侧时的返回方向的力的作用线与凸轮的轴心不一致。因此，对凸轮产生旋转力矩。因此，在旋转杆被旋转90度的情况下，凸轮也能够向返回方向旋转，从而旋转杆能够返回初始位置。

因此，能够提供一种限位开关，即使旋转杆的旋转角为90度也能够返回初始位置。

在本发明的限位开关中，所述凸轮是切取所述旋转轴的长度方向的截面圆形部的一部分而形成的，并且在所述凸轮的截面中具有经过截面圆形部上的比圆形截面的中心更靠外周侧的点的第一弦，且所述凸轮的截面形成为将比所述第一弦更靠外周侧的部分包括在内的形状。

由此，凸轮能够提供如下具体例子：在与旋转轴垂直的方向的截面中，在未作用外力时凸轮的与凸轮托部接触的接触面整体比旋转轴的轴心更位于凸轮托部侧。

另外，在本发明中，第一弦相对于旋转杆线对称。其结果，在外力作用于旋转杆的情况下，无论旋转杆为顺时针旋转或逆时针旋转，凸轮也都顺时针旋转或逆时针旋转。因此，能够提供无论旋转杆顺时针旋转或逆时针旋转也能够旋转的限位开关。

在本发明的限位开关中，所述凸轮具有形成于所述第一弦和第二弦之间的截面，该第二弦设置在所述第一弦的外周侧且与所述第一弦平行。

由此，第二弦与凸轮托部接触。在此，第二弦由直线形成。因此，在未作用外力时，凸轮的由第二弦的平面形成的底面与凸轮托部的由平面形成的上表面接触。其结果，在未作用外力时，凸轮稳定地与凸轮托部的平面接触。因此，能够提供一种限位开关，在没有外力作用于旋转杆的情况下，能够稳定地保持该位置。

在本发明的限位开关中，所述旋转轴与顶端具有辊的旋转杆连接，施加外力的被检测物与辊抵接来按压该辊，由此所述旋转轴经由所述旋转杆旋转，并且优选所述旋转杆与所述凸轮的第一弦相互垂直。

由此，在未作用外力时的旋转杆的稳定位置为例如垂直方向的情况下，凸轮的第一弦朝向水平方向。其结果，即使旋转杆顺时针旋转或逆时针旋转，都能够可靠地旋转至90度。

根据本发明的限位开关，能够达到如下效果，提供一种限位开关，即使旋转杆的旋转角为90度也能够返回初始位置。

附图说明

图1是表示本发明中的限位开关的一个实施方式的图，即表示限位开关1的主要部分的结构的立体图。

图2是表示上述限位开关的外观结构的立体图。

图3是表示上述限位开关的结构的侧视剖视图。

图4是表示上述限位开关的凸轮内置块的内部的凸轮结构的主要部分的侧视图。

图5是表示上述限位开关的凸轮内置块的内部结构，即图3的A-A线的剖视图。

图6A是表示在旋转杆处于稳定位置时的凸轮的配置状态的主视图，图6B是表示外力作用于辊而旋转杆稍微旋转，凸轮伴随着该旋转也稍微旋转的状态的主视图，图6C是表示在旋转杆旋转90度时的凸轮的状态的主视图。

图7是表示本发明中的限位开关的比较例，即表示凸轮的截面形状包括旋转轴的轴心的限位开关的结构的侧视图。

图8是表示在上述比较例的限位开关中旋转杆旋转90度时的结构的主要部分的主视图。

图9A是表示以往的限位开关的结构的主视图，图9B是表示上述限位开关的结构的侧视图。

图10是表示上述以往的限位开关的主要部分的结构的立体分解图。

其中，附图标记说明如下：

1限位开关

10壳体

10a壳体主体

10b盖体

11开关机构(开关模块)

12柱塞(位移构件)

13操作轴

13a上端部

14螺旋弹簧(施力构件)

20凸轮内置块

21块机壳

22轴承

23凸轮

23a第一弦

23b第二弦

24凸轮托部

25凸轮复位弹簧(施力构件)

30致动器部

31旋转轴

31a圆板被支撑部

31b轴心

32旋转杆

33辊

具体实施方式

基于图1～图8说明本发明的一个实施方式，如下所述。

本实施方式的限位开关是以保护微型开关不受外力、水、油、尘埃等影响为目的而装入金属外壳或树脂外壳中的开关，是用于检测被检测物的位置、变化、移动或通过等，输出与上述检测的有无相对应的有(ON)信号或无(OFF)信号的开关。

基于图2以及图3说明本实施方式的限位开关1的结构。图2是表示本实施方式的限位开关1的外观结构的立体图。图3是表示上述限位开关1的结构的侧视剖视图。

如图2以及图3所示，本实施方式的限位开关1具有壳体10、凸轮内置块20、致动器部30。

壳体10的内部空间配置有作为开关模块的开关机构11，壳体10保护该开关机构11不受外力、水、油、气体、尘埃等影响。壳体10由壳体主体10a与盖体10b组成，该壳体主体10a具有用于将开关机构11装入内部空间的开口，该盖体10b用于封闭该开口。盖体10b通过在壳体10的内部布线后被安装在壳体主体10a上，确保壳体10的密封性。壳体10的材质并不特别的限定，能够使用树脂或金属等。

凸轮内置块20安装于壳体10的上部，该凸轮内置块20内置有通过后述的凸轮23使致动器部30的旋转杆32的旋转移动转换为直线移动的机构。

致动器部30具有旋转轴31、旋转杆32、被检测物接触的辊33。

致动器部30从凸轮内置块20向侧面突出，在未施加因与被检测物接触而来自外部的力时的位置是稳定位置。在本实施方式中，致动器部30的稳定位置是指向时钟的0点方向的位置。

在上述结构的限位开关1中，在从左方对图2所示的致动器部30的辊33施加力时，旋转杆32以稳定位置为基准向顺时针方向旋转。然后，在解除力时，旋转杆32返回稳定位置。另一方面，在从图2所示的右方对致动器部30施加力时，旋转杆32以稳定位置为基准向逆时针方向旋转，然后，在解除力时，该旋转杆32返回稳定位置。如后所述，开关机构11通过致动器部30的旋转杆32的旋转来进行动作。

接着，详细地说明限位开关1的内部结构。

如图3所示，在限位开关1中的壳体10的内部设置有柱塞12、操作轴13、柱塞复位弹簧14。柱塞12被支撑为能够在壳体主体10a的内部上下地移动，后述的凸轮23经由后述的凸轮托部24以及柱塞复位弹簧14与柱塞12的长度方向的一端接触，该凸轮23处于致动器部30的旋转轴31的长度方向的端部。

利用由例如螺旋弹簧形成的柱塞复位弹簧14向操作轴13施加用于使被按下的柱塞12返回基准位置的作用力。在操作轴13借助柱塞复位弹簧14抬高至上方极限位置的状态下，柱塞12被操作轴13保持的位置是柱塞12的基准位置。

此时，通过致动器部30的旋转杆32的旋转，凸轮23也旋转，能够经由凸轮托部24在柱塞12的长度方向对柱塞12施加力。其结果，柱塞12从基准位置沿着该长度方向发生位移，向下方驱动从开关机构11的顶面露出的操作轴13的上端部13a来按下操作轴13。

当致动器部30的旋转杆32返回稳定位置时，柱塞12也借助柱塞复位弹簧14的作用力返回基准位置。通过这样的柱塞12以及操作轴13的位移，来使开关机构11所具有的未图示的触点接通或断开。

此外，开关机构11具有例如光断路器、机械式等的开关，通过上述旋转杆32的旋转进行开闭动作。

接着，基于图2以及图3说明限位开关1中的凸轮内置块20。

如图2以及图3所示，凸轮内置块20具有块机壳21、位于该块机壳21内部的旋转轴31、轴承22、凸轮23、凸轮托部24以及凸轮复位弹簧25。

如上所述，就旋转轴31而言，一侧的端部与旋转杆32连接，并且另一侧的端部被块机壳21支撑为能够自由旋转。具体而言，旋转轴31在凸轮内置块20的内部，截面形成为圆形，在凸轮内置块20的旋转杆32侧，旋转轴31被设置于块机壳21的内壁的轴承22支撑为能够自由旋转。另外，旋转轴31在凸轮内置块20的旋转杆32侧的相反侧的顶端具有圆板被支撑部31a。该圆板被支撑部31a为圆板，圆板的中心与旋转轴31的轴心31b一致。并且，圆板被支撑部31a松配合地嵌入块机壳21的立设壁上所形成的圆筒凹部轴中且能够自由旋转。其结果，旋转轴31被凸轮内置块20的轴承22和圆筒凹部轴承支撑为能够自由旋转。

凸轮托部24与凸轮23的下端面接触，如上所述，通过与凸轮23的接触而受到的按压力经由柱塞复位弹簧14传递至柱塞12。

凸轮复位弹簧25由例如螺旋弹簧形成，当设置在旋转轴31的下端部分的凸轮23随着旋转杆32的旋转而旋转时，该凸轮复位弹簧25与该凸轮23抵接对该凸轮23施力，使得该凸轮23返回初始的状态即旋转杆32的稳定位置。

接着，基于图1、图4以及图5详细地说明本实施方式的凸轮23的结构。图1是表示本实施方式中的限位开关1的主要部分的结构的立体图。图4是表示上述限位开关1的凸轮内置块20的内部中的凸轮23的结构的主要部分的侧视图。图5是表示上述限位开关1的凸轮内置块20的内部结构，即图3的A-A线的剖视图。

如图1所示，本实施方式的凸轮23具有第二弦23b，该第二弦23b在凸轮23的与旋转轴31垂直的方向的截面中，位于比旋转轴31的轴心31b更靠凸轮托部24侧的位置，该第二弦23b形成在未作用外力时凸轮23与凸轮托部24接触的整个接触面。

具体而言，如图4所示，凸轮23是切取旋转轴31的长度方向的截面圆形部的一部分而形成的，并且在凸轮23的截面中，具有经过比截面圆形部上的比圆形截面的中心更靠外周侧的点，并且凸轮23的截面形成为将比第一弦23a更靠外周侧的部分包括在内的形状。

另外，在本实施方式中，凸轮23具有在第一弦23a和第二弦23b之间形成的截面，该第二弦23b设置在该第一弦23a的外周侧且与第一弦23a平行。

即，如图5所示，凸轮23的截面为由相互平行的第一弦23a和第二弦23b在中心以外的部分切取圆而形成的截面。

并且，在该状态中，凸轮23的第一弦23a与凸轮复位弹簧25的下端抵接，并且凸轮23的第二弦23b与凸轮托部24的上端抵接。另外，如图1所示。致动器部30的旋转杆32处于未作用外力的稳定位置。其结果，在该旋转杆32的稳定位置，旋转杆32与凸轮23的第一弦23a以及第二弦23b相互垂直。

基于图6A、图6B、图6C说明上述结构的凸轮23的动作。图6A是表示在旋转杆32处于稳定位置时的凸轮23的配置状态的主视图。图6B是表示外力作用于辊33而旋转杆32稍微旋转，凸轮23伴随着该旋转同样地稍微旋转的状态的主视图。图6C是表示在旋转杆32旋转90度时的凸轮23的状态的主视图。

如图6A所示，在旋转杆32处于稳定位置时，即在此为旋转杆32例如处于垂直方向时，凸轮23的第一弦23a与凸轮复位弹簧25的底面平行地抵接，并且凸轮23的第二弦23b与凸轮托部24的上表面抵接。因此，凸轮23的第一弦23a以及第二弦23b与平面即凸轮复位弹簧25的底面以及凸轮托部24的上表面相抵接，因此，旋转杆32稳定于垂直方向的稳定位置，而被保持在该状态。

在该状态下，当未图示的被检测物与图1所示的致动器部30的辊33相抵接而按压该辊33时，旋转杆32转动。随之，如图6B所示，凸轮23围绕轴心31b转动。然后，例如，当图1所示的致动器部30的旋转杆32转动了例如90度时，如图6C所示，凸轮23以垂直状态与凸轮复位弹簧25的底面以及凸轮托部24的上表面垂直的状态与凸轮复位弹簧25的底面以及凸轮托部24的上表面相抵接。

在此，例如，如图7所示，在比较例的凸轮91的截面形状为包含旋转轴92的轴心91a的限位开关90的情况下，如图8所示，在凸轮91与复位弹簧93的底面以及凸轮托部94的上表面相抵接时，凸轮91不能转动。即，复位弹簧93的作用力的作用线和平行于凸轮91的长度方向的中央线一致，因此，在凸轮23上不产生转动力。其结果，在比较例即凸轮91的截面形状包含于旋转轴92的轴心91a的限位开关90的情况下，旋转杆不能转动90度。

相对与此，在本实施方式的限位开关1中，如图6C所示，凸轮23偏离旋转轴31的轴心31b设置。其结果，在图6C中，在凸轮复位弹簧25的按压力施加于凸轮23的情况下，对凸轮23作用以轴心31b为中心的顺时针方向的力矩。因此，凸轮23旋转以使旋转杆32返回稳定位置，从而能够返回图6A所示的初始状态。

即，在本实施方式的限位开关1中，能够提供一种限位开关1，即使旋转杆32的转动为90度或超过90度，也能够可靠地返回稳定位置。

这样，本实施方式的限位开关1具有：旋转杆32，收到外力进行旋转；凸轮23，设置在旋转杆32的旋转轴31上，通过旋转轴31的旋转进行旋转；作为位移构件的柱塞12，具有与凸轮23接触的凸轮托部24，通过凸轮托部24被旋转的凸轮23按压，从而进行直线位移；作为开关模块的开关机构11，通过柱塞12的直线位移进行开闭动作；作为施力构件的凸轮复位弹簧25以及螺旋弹簧14，当外力解除时对柱塞12以及旋转杆32施力使其返回初始位置。并且，凸轮23的与旋转轴31垂直的方向上的截面中，在未作用外力时，凸轮23的与凸轮托部24接触的接触面整体比旋转轴31的轴心31b更靠凸轮托部24侧。此外，作为该情况的凸轮23的形状能够为，例如第一弦23a向中心方向凸出或凹陷的形状。另外，在本实施方式中，使用作为施力构件的凸轮复位弹簧25以及螺旋弹簧14等弹簧，但并不一定限定于弹簧，也可以是橡胶等的弹性构件。

根据上述的结构，凸轮23的在与旋转轴31垂直的方向的截面中，在未作用外力时凸轮23的与凸轮托部24接触的接触面整体比旋转轴31的轴心31b更靠凸轮托部24侧。

因此，在例如旋转杆32旋转90度的情况下，凸轮23也通过旋转轴31的旋转而旋转90度。在该凸轮23旋转90度的位置，凸轮23在与旋转轴31垂直的方向的截面中，处于偏离旋转轴31的轴心31b的位置。其结果，通过凸轮复位弹簧25以及螺旋弹簧14使柱塞12直线地返回凸轮23侧时的返回方向的力的作用线与凸轮23的轴心不一致。因此，对凸轮23产生旋转力矩。因此，在旋转杆32旋转90度的情况下，凸轮23也能够向返回方向旋转，进而旋转杆32能够返回初始位置。

因此，能够提供即使在旋转杆32的旋转角为90度也能够返回初始位置的限位开关1。此外，就本实施方式的限位开关1而言，对即使在旋转杆32的旋转角为90度的情况下也能够返回初始位置的限位开关1进行了说明。但是，在本发明中，并非限定于此，例如，也能够提供即使在旋转杆32的旋转角超过90度的情况下也能够返回初始位置的限位开关1。

另外，在本实施方式的限位开关1中，凸轮23是切取旋转轴31的长度方向的截面圆形部的一部分而形成的，并且就凸轮23的截面形状而言，具有经过截面圆形部的比圆形截面的中心更靠外周侧的点的第一弦23a，并且具有包括比第一弦23a更靠外周侧的部分的截面。其结果，例如，能够形成截面为用第一弦23a切取圆而成的形状的凸轮23，即被圆上的第一弦23a和短的圆弧所包围的部分形状的凸轮23。

由此，凸轮23能够提供如下具体例子：在与旋转轴31垂直的方向的截面中，在未作用外力时，凸轮23的与凸轮托部24接触的接触面整体比旋转轴31的轴心31b更靠凸轮托部24侧。

另外，在本实施方式中，第一弦23a相对于旋转杆32形成为线对称。其结果，在外力作用于旋转杆32的情况下，无论旋转杆32顺时针旋转或逆时针旋转，凸轮23顺时针旋转或逆时针旋转。因此，能够提供旋转杆32顺时针旋转或逆时针旋转时都能够旋转的限位开关1。

另外，就本实施方式的限位开关1而言，凸轮23具有在第一弦23a和比第一弦23a更靠外周侧设置且与第一弦23a平行的第二弦23b之间所形成的截面。

由此，第二弦23b与凸轮托部24接触。在此，第二弦23b由直线形成。因此，在未作用外力时，凸轮23的由第二弦23b的平面形成的底面与凸轮托部24的由平面形成的上表面接触。其结果，在未作用外力时，凸轮23稳定地与凸轮托部24的平面接触。因此，能够提供一种限位开关1，在没有外力作用于旋转杆32的情况下，能够稳定地保持该位置。

另外，在本实施方式的限位开关1中，优选旋转轴31与在顶端具有辊33的旋转杆32连接，通过赋予外力，例如门等被检测物与辊33相抵接而按压该辊33，使得旋转轴31经由旋转杆32旋转，并且旋转杆32与凸轮23的第一弦23a相互垂直。

由此，在未作用外力时的旋转杆32的稳定位置为例如垂直方向的情况下，凸轮23的第一弦23a朝向水平方向。其结果，无论旋转杆32顺时针旋转或逆时针旋转，都能够可靠地旋转至90度。

此外，本发明不限于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围内能够进行各种变更，适当组合不同的实施方式所分别公开的技术手段而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围内。

本发明能够用作作为生产设备、工业机械中的定位、物体检测等的传感器所使用的限位开关。

Claims (4)

1.一种限位开关，

具有：

旋转杆，受到外力进行旋转，

凸轮，设置在所述旋转杆的旋转轴上，根据旋转轴的旋转进行旋转，

位移构件，具有与所述凸轮接触的凸轮托部，通过进行旋转的凸轮按压凸轮托部，进行直线位移，

开关模块，通过所述位移构件的直线位移进行开闭动作，

施力构件，当外力解除时对所述位移构件以及所述旋转杆施力使所述位移构件以及所述旋转杆返回初始位置；

其特征在于，

所述凸轮形成为，在与所述旋转轴垂直的方向的截面中，在未作用外力时凸轮的与所述凸轮托部接触的接触面整体比旋转轴的轴心更靠凸轮托部侧。

2.如权利要求1所述的限位开关，其特征在于，

所述凸轮是切取所述旋转轴的长度方向的截面圆形部的一部分而形成的，并且在所述凸轮的截面中具有经过截面圆形部上的比圆形截面的中心更靠外周侧的点的第一弦，且所述凸轮的截面形成为将比所述第一弦更靠外周侧的部分包括在内的形状。

3.如权利要求2所述的限位开关，其特征在于，所述凸轮具有形成于所述第一弦和第二弦之间的截面，该第二弦设置在所述第一弦的外周侧且与所述第一弦平行。

4.如权利要求2或3所述的限位开关，其特征在于，

所述旋转轴与顶端具有辊的旋转杆连接，施加外力的被检测物与辊抵接来按压该辊，由此所述旋转轴经由所述旋转杆旋转，

并且所述旋转杆与所述凸轮的第一弦相互垂直。