JP2004014450A - リミットスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】無接点型マイクロスイッチを封入したリミットスイッチの提供。
【解決手段】窒化処理したステンレスアクチュエータレバー２８はポリイミド板バネ２５でハウジング１２上部に片持支持される。ハウジング空洞４２に収納された無接点型マイクロスイッチ３４は取付台５０のネジ機構４８，５４による上下移動で動作位置を微調整後、シリコンゴム等の充填剤で空洞４２内に封入される。アクチュエータレバー２８の動きをマイクロスイッチ３４に伝達するピストン３６は偏平円錐状ベローズ３８の中心でハウジング１２に気密に支持され、復帰用コイルバネ６４を備えるリミットスイッ１０は高感度で、耐水・耐油性、耐摩耗性で耐久性に優れる。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動きを制限または制御するリミットスイッチに係わり、より具体的には、産業用として広汎に使用される無接点マイクロスイッチで耐水性、耐蝕性、耐摩耗性を備えた構成に関する。ちなみに、リミットスイッチは、位置、変位、移動、通過等を検出するためのスイッチであって、マイクロスイッチは開閉動作を小さな力で迅速確実に電流が開閉できるように設計・製作された小型スイッチと定義する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のリミットスイッチは、一般的にレバー式のアクチュエータがヒンジで回動自在に支持され、アクチュエータの自由端が作動機構のカムやドグに押動されるとその動きを摺動ピンに伝達して、トグル機構などのスナップアクションで接点をＯＮからＯＦＦまたはＯＦＦからＯＮに切換えることで、信号を出力し運動機構の動作を検知している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、リミットスイッチを作動させる付勢力は、アクチュエータレバーを動かして接点をスナップアクションさせるのに伴う反作用による抵抗を受けるので、それを克服する大きさの付勢力が要求されるから、その付勢力が機能に逆作用を及ぼす影響を避けるにはリミットスイッチの作動力はできるだけ弱い方がよい。また、リミットスイッチが産業機械ばかりでなく土木・建築などの現場機械に使用される劣悪な環境では、アクチュエータとして機能するレバーを支持するヒンジの支軸には、塵埃の堆積や繰返し作動による摩耗が避けられない。ＪＩＳＣ　４５０８の封入型マイクロスイッチは大型で、コンパクトな構成を要求される箇所には軽便に使い難い。
【０００４】
そこで本発明の目的は、耐摩耗性で耐蝕性、耐水性があり耐久性に優れ、しかも微弱な作動力で機能する一般型リミットスイッチの提供である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係わるリミットスイッチは、基本型が空洞を凹設した偏平な箱型ハウジングであって、前記ハウジング外面は、取付孔が標準配置（ＪＩＳ　Ｃ　４５０５では取付孔二箇所の中心間距離：２５．４ｍｍ）で穿設され取付面として機能する厚み方向の前後二面と、この二面の上縁を画定しアクチュエータレバーを支持する上面と、前記二面の下縁を画定し前記空洞が開口する下面とを備え、前記空洞内に無接点型マイクロスイッチを上下位置調節可能に設置して、前記上面に前記アクチュエータレバーを片持ち板バネで支持するとともに、前記アクチュエータレバーと前記マイクロスイッチとの間に両者を連係するピストンを挾装し、前記ピストンを中央部にシール結合して支持する弾性皮膜の外縁で、前記空洞と連通して前記ピストンを嵌装する貫通孔が開口する前記上面の環状凹部周縁を封止し、かつ前記マイクロスイッチを収納した空洞をシール剤で充填した。
【０００６】
そして、前記取付面として機能する二面には、片面の少なくとも二箇所に低い小突起を凸設し、他面の対応位置に前記小突起に嵌合する穴部を凹設した。また、前記板バネをポリイミドで形成し、前記弾性皮膜は偏平な円錐面に沿った傾斜をもつ円板ベローズでポリイミドを素材として形成した。さらに、前記アクチュエータレバーをステンレス（ＳＵＳ３０４）で形成し表面に窒化処理を施した。その上、前記アクチュエータレバーの先端を前記ハウジング側面まで延在させて、前記ハウジング側面に臨む位置に移動範囲を規制する角孔を穿設して前記ハウジング側面の突起に遊嵌させた。一方、前記ピストンとマイクロスイッチ取付台の間には圧縮コイルバネを挾装し、前記ピストンの重量と前記波状弾性膜による付勢力を支持する。しかも、前記マイクロスイッチ取付台は外周に雄ネジが設けられて前記ハウジングの貫通孔に設けた雌ネジに螺合させ、好適には前記マイクロスイッチ取付台を回動してネジ機構により前記アクチュエータレバーに対する相対位置を移動し、前記アクチュエータレバーによる前記マイクロスイッチの自由位置に対する動作位置の距離を調整可能にした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わるリミットスイッチの実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係わるリミットスイッチ１０の一実施例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。また図２は、図１（ｂ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った底面図で、さらに図３は図１（ｂ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って一部を断面で示す側面図である。
【０００８】
リミットスイッチ１０のハウジング１２は、アルミ系ダイカスト成型品で厚み方向の前後二面（図１（ｂ）の紙面に平行な面）１４，１５を貫通して二箇所に取付孔１６，１７が穿設される。取付孔１６，１７の中心間距離は、ＪＩＳ　Ｃ４５０５に基づいて２５．４ｍｍに設定すると好適である。取付孔１６，１７の前面１４側開口は取付ボルト（図示しない）の頭を沈めるザグリ穴１８，１９が凹設され、取付孔１６，１７の後面１５の周囲にはザグリ穴１８，１９に緩嵌可能な低い小突起２０，２１が凸設される。
【０００９】
そこで例えば、小突起２０，２１が嵌入可能な凹部を取付相手部材（図示しない）に設けることによって、リミットスイッチ１０の位置は容易かつ正確に確定することができる。
【００１０】
図１（ｂ）において、前後二面１４，１５の上縁を画定する上面２２の図中右端に設けた座２３の二箇所にネジ穴２３ａが刻装され、ポリイミドの板バネ２５と締金２４にはそれぞれ二箇所にネジ穴２３ａと整合する位置にボルト穴２４ｂが穿設される。座２３と締金２４との間に板バネ２５を挾装して、ボルト穴２４ｂに挿通したボルト２６をネジ穴２３ａに螺入して締付け、締金２４で板バネ２５を座２３に圧着して固定する。締金２４には、ボルト２６の頭２６ａを埋入するザグリ穴２４ａが凹設されている。板バネ２５をこのボルト結合で着脱自在としたことにより、上面２２と板バネ２５との空隙２２ａに塵埃が堆積したときには、板バネ２５を取外して清掃することが可能であり、板バネ２５が外力による不測の損傷を受けた場合には交換できる利点がある。
【００１１】
符号２８はアクチュエータレバーで板バネ２５の自由端にリベット２９で結合される。アクチュエータレバー２８はステンレス（ＳＵＳ３０４）の板材で成形され、表面に窒化処理が施されているので耐蝕性、耐摩耗性に優れ、摩擦が少ないので、ドグやカム等の作動体による作動方向の自由度にはかなりの余裕があり、必ずしも摺接部分２８ｂの稜線に対する厳密な垂直度は要求されない。アクチュエータレバー２８は片持梁構成の板バネ２５に支持されているので、回動を受けて摩耗する軸および軸受が存在しない。従って、アクチュエータレバー２８は潤滑が不要であり、塵埃や錆の挟入によって摩耗が促進されることもない。
【００１２】
アクチュエータレバー２８の自由端２８ａは、作動を受ける図示しないドグやカムとの摺接部分２８ｂが板バネ２５の延長線からほぼ４５°の角度で図中大きく上方に屈曲させて設けられ、また摺接部分２８ｂで約９０°に屈曲させ、さらに先端部分２８ｃは、ハウジング１２の側面３０に沿って曲げられほぼ平行に垂下する。ハウジング側面３０上方には、先端部分２８ｃを可動自在に収容する刳込部３０ａが凹設される。
【００１３】
一方、アクチュエータレバー先端部分２８ｃには、角孔３２が穿設され（図３参照）、刳込部３０ａは、角孔３２のほぼ中央に対応する位置を刳残して規制部分３０ｂを形成し、角孔３２に遊嵌させる。従って、外部からの強制力によるアクチュエータレバー２８の動きは角孔３２の内縁が規制部分３０ｂに当接する範囲内に規制される。さらに、刳込部３０ａの外周に残された左右の周壁３０ｃおよび先端部分２８ｃ下端の対向面３０ｄが必要以上の動きを制限し、安全ストッパとして機能する。
【００１４】
アクチュエータレバー２８の板バネ２５との接合部近傍に、アクチュエータレバー２８の動きを無接点型マイクロスイッチ３４に伝達するピストン３６のヘッド３６ａの球面に成形した頂面が当接する。ピストン３６の基体３６ｂは円柱体で、上端には拡径されたフランジ３６ｃ上部から基体３６ｂより僅かに大径の座３６ｄが延在し、座３６ｄの中央より突出する小径のボス３６ｅにヘッド３６ａの中心孔が嵌合する。ヘッド３６ａ下面とボス３６ｄの上面の間にポリイミドで成形した弾性皮膜の円板ベローズ３８の中央部が挾装され接着面がポリイミドシールで完全に封止される。円板ベローズ３８は、同心円の波型の凹凸が偏平な円錐面に沿って形成され、中心にボス３６ｅと同径の透孔が貫通する。
【００１５】
図１（ｂ）に示されるように、ハウジング１２には図中下面４０に開口する空洞４２が上面２２と相対する側に形成され、図２に底面図として示されている。上面２２から空洞４２に有段の貫通孔４４が連通する。貫通孔４４が開口する上面２２には周壁４６ａが上方に拡径する傾斜面の環状凹部４６が形成され、周壁４６ａが底面４６ｂと接する円周に円板ベローズ３８の外周縁を当接させて、接着剤でシールする。底面４６ｂにピストン３６から張出するフランジ３６ｂの外形より僅かに大径の有段部４６ｃが凹設され、有段部４６ｃはフランジ３６ｂの下方移動領域を規制して垂直方向の過大な外力に対する安全ストッパとして機能する。
【００１６】
有段部４６ｃから空洞４２に連通する縮径された円筒孔４６ｄの下部に雌ネジ４８が刻装され、空洞４２には拡径された開口がマイクロスイッチ取付台５０の直線案内部５２として機能する。マイクロスイッチ取付台５０は円筒状で、先端部に円筒孔４６ｄ下部の雌ネジ４８に螺合する雄ネジ５４が設けられ、基部５６が直線案内部５２に摺動自在に嵌合する。基部５６の図中下部は拡径されてマイクロスイッチ取付座５８を形成し、既製の無接点型マイクロスイッチ３４の外形に適合させてザグリ６２が刻装され、既製の無接点型マイクロスイッチ３４がこの中に適当な手段で固定される。なお、無接点型マイクロスイッチ３４にはホールＩＣが利用される。
【００１７】
マイクロスイッチ取付台５０の中心には貫通孔５０ａを設けてピストン３６の基部３６ｂを摺動自在に嵌装する。貫通孔５０ａは下端部をピストン基部３６ｂとの遊隙が少ない摺接部５０ｂとし、それ以外の上部には拡径した逃げが設けられる。ピストンのフランジ３６ｃ下面とマイクロスイッチ取付台の雄ネジ５４上面との間には、ピストンヘッド３６ａの頂面をアクチュエータレバー２８下面に常時当接させるように、ピストン３６を上方に付勢する圧縮コイルバネ６４が挾装される。一方、ピストン３６の図中下端は既製のマイクロスイッチ３４の自由位置にある作動ピン（アクチュエータ）３４ａの先端に当接している。マイクロスイッチ３４は無接点型なので復帰バネは弱く、従来の一般工業用リミットスイッチのスナップアクションで作動する接点に比べると極めて僅かな操作力で十分機能させることができる。
【００１８】
リミットスイッチ１０の取付方向によって、接点の動作位置がアクチュエータレバー２８およびピストン３６の自重に大きく影響を受けることがないように、板バネ２５、円板ベローズ３８および圧縮コイルバネ６４の弾性が総合的に設定される。マイクロスイッチ取付台５０は回動により、ピストン３６および圧縮コイルバネ６４が共に上下に移動し、図１（ｂ）に実線で示したアクチュエータレバー２８の自由位置に対する動作位置（二点鎖線図示）の距離を調整することができる。工場で規定の動作位置調整を行って、無接点型マイクロスイッチ３４に配線したケーブル（図示しない）をハウジング１２の配線口６６から取出した後、空洞４２はシリコンゴムまたはエポキシ系の充填剤で封止される。
【００１９】
以上、本発明に係わるリミットスイッチの一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、その形状や構成等について、本発明の構成要件から逸脱しない範囲で、細部に関する多様な変更や部品の再構成等の改変をなし得ることが予期される。例えば動作表示灯として発光ダイオード６８を取付けてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係わるリミットスイッチによれば、取扱いに繊細な注意を要求される微小な形状の無接点型マイクロスイッチを基本型のリミットスイッチ内に封入したので、極めて感度のよい、位置決め、変位、移動または通過用センサとしてリミットスイッチを通常の機械部品に対する感覚で取扱うことができ、しかもマイクロスイッチと同等の作動感度が保証される。そして、取付面に設けた互いに嵌合する凸部と凹部により、複数のリミットスイッチの積層使用にも相互の正確な位置決めを容易に行うことが可能である。
【００２１】
また、無接点型マイクロスイッチは上下位置調節可能に設置したので、適正な動作位置を設定することができる。さらに、アクチュエータレバーは片持ち板バネで支持され、アクチュエータレバーの動きを無接点型マイクロスイッチに伝達するピストンはベローズ状の弾性皮膜で支持しており、全く摩擦部分がないので潤滑が不要であり、摩耗要素がないので耐久性が向上する。しかも、ベローズ状の弾性皮膜のピストンおよびハウジングとの接合部は気密にシールされ、無接点型マイクロスイッチはハウジングの空洞内に充填剤で封入されるので、電気接点は完全に外界と隔離され、リミットスイッチは完全に防水、防塵型となるため、水中や油中の使用や塵埃の多い劣悪な環境での使用が可能である。
【００２２】
また、アクチュエータレバーはステンレス（ＳＵＳ３０４）で形成して表面に窒化処理を施し、板バネおよびベローズ状の弾性皮膜をポリイミドで形成したので、耐蝕性、耐摩耗性に優れている。その上、アクチュエータレバーの移動範囲は先端の角孔内に遊嵌するハウジング側面の突起により制限され、さらに、アクチュエータレバーの先端を収容するハウジングの刳込部を安全ストッパとして機能させることができる。またアクチュエータレバーに作用する過剰な垂直方向の下方移動に対しては円板ベローズ弾性皮膜下方の段部がピストンフランジの下方移動を阻止するので、無接点型マイクロスイッチに不当な外力が及ぶのを防ぐことができる。
【００２３】
一方、ピストンとマイクロスイッチ取付台の間に挾装した圧縮コイルバネが、ピストンの重量と前記波状弾性膜による付勢力を支持するので、リミットスイッチの取付姿勢に関係なく安定な一定の動作位置を確保することができ、マイクロスイッチ取付台はネジ機構による微調整で、アクチュエータによる前記マイクロスイッチの自由位置に対する動作位置を正確に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるリミットスイッチの一実施例を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２】図１（ｂ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った底面図である。
【図３】図１（ｂ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って一部を断面で示す側面図である。
【符号の説明】
１０　リミットスイッチ
１２　ハウジング
２４　締金
２５　板バネ
２８　アクチュエータレバー
３２　角孔
３４　無接点型マイクロスイッチ
３６　ピストン
３８　円板ベローズ
４２　空洞
４４　貫通孔
４８　雌ネジ
５０　マイクロスイッチ取付台
５４　雄ネジ
６４　圧縮コイルバネ

Claims (9)

1. 基本型が空洞を凹設した偏平な箱型ハウジングであって、前記ハウジングの外面は、取付孔が標準配置で穿設され取付面として機能する厚み方向の前後二面と、この二面の上縁を画定しアクチュエータレバーを支持する上面と、前記二面の下縁を画定し前記空洞が開口する下面とを備え、前記空洞内に無接点型マイクロスイッチを上下位置調節可能に設置して、前記上面に前記アクチュエータレバーを片持ち板バネで支持するとともに、前記アクチュエータレバーと前記マイクロスイッチとの間に両者を連係するピストンを挾装し、前記ピストンを中央部にシール結合して支持する弾性皮膜外縁で、前記空洞と連通して前記ピストンを嵌装する貫通孔が開口する前記上面の環状凹部周縁を封止し、かつ前記マイクロスイッチを収納した空洞をシール剤で充填したことを特徴とするリミットスイッチ。
2. 前記取付面として機能する二面には、片面の少なくとも二箇所に低い小突起を凸設し、他面の対応位置に前記小突起に嵌合する穴部を凹設したことを特徴とする請求項１に記載のリミットスイッチ。
3. 前記板バネをポリイミドで形成したことを特徴とする請求項１に記載のリミットスイッチ。
4. 前記弾性皮膜は偏平な円錐面に沿った傾斜をもつ円板ベローズでポリイミドを素材として形成したことを特徴とする請求項１に記載のリミットスイッチ。
5. 前記アクチュエータレバーをステンレス（ＳＵＳ３０４）で形成して表面に窒化処理を施したことを特徴とする請求項１に記載のリミットスイッチ。
6. 前記アクチュエータレバーの先端を前記ハウジング側面まで延在させて、前記ハウジング側面に臨む位置に移動範囲を規制する角孔を穿設して前記ハウジング側面の突起に遊嵌させたことを特徴とする請求項１に記載のリミットスイッチ。
7. 前記ピストンとマイクロスイッチ取付台の間には圧縮コイルバネを挾装し、前記ピストンの重量と前記弾性皮膜による付勢力を支持することを特徴とする請求項１に記載のリミットスイッチ。
8. 前記マイクロスイッチ取付台は外周に雄ネジが設けられて前記ハウジングの貫通孔に設けた雌ネジに螺合させたことを特徴とする請求項７に記載のリミットスイッチ。
9. 前記マイクロスイッチ取付台を回動してネジ機構により前記アクチュエータレバーに対する相対位置を移動し、前記アクチュエータレバーによる前記マイクロスイッチの自由位置に対する動作位置の距離を調整可能にしたことを特徴とする請求項８に記載のリミットスイッチ。

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