JP2006040720A - 位置検出スイッチ - Google Patents

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Abstract

【課題】ケーブルの曲げ強度を確保し、冷却水や工作油の基板への到達を抑制し、且つスパッタ等からの保護を確実に図ることを可能とする位置検出スイッチを提供する。
【解決手段】
スパッタカバー受部12aの表面には、その斜め方向に突出するケーブル保持部26が該スパッタカバー受部12aと一体的に形成され、前記ケーブル保持部26には、その突出方向に沿って外部から凹部20に貫通する孔28が設けられている。ケーブル16は、前記孔28を介して凹部20に案内される。また、前記スパッタカバー受部12aの表面は、略全面にわたってスパッタカバー18で覆われている。さらに、前記スパッタカバー受部12aと基板収容部12bとの間に形成された溝部24には、パッキン22が収容されている。
【選択図】図3

Description

本発明は、アクチュエータに装着され、該アクチュエータ内部における変位体の位置を検出する位置検出スイッチに関する。
従来より、自動車等の構成部品を溶接する際、その構成部品をクランプシリンダによってクランプし、前記クランプシリンダの開閉状態を位置検出スイッチによって検出している。この場合、前記クランプシリンダ内に設けられたピストンの摺動作用により前記開閉状態が変化するので、前記位置検出スイッチは、クランプ状態における前記ピストンの位置と、アンクランプ状態における前記ピストンの位置とを高周波磁界を用いて非接触で検出し、これらの検出結果をケーブルを介して外部の表示装置等に出力することにより、前記開閉状態を作業者等に通知するようにしている(特許文献1及び2参照)。
特開2001−43780号公報 特開平10−50183号公報
しかしながら、特許文献1及び2では、クランプシリンダに装着された位置検出スイッチ近傍におけるケーブルの折曲作用を特に考慮していないので、場合によっては前記ケーブルの曲げ強度を確保することができないという問題がある。
また、ワークに対する溶接作業に前記クランプシリンダを用いる際、溶接電極の磨耗によって、該電極の交換が必要とされる。その際、通常の溶接で電極を冷却するための冷却水が電極を交換する時に放出され、前記ケーブル表面に沿って前記位置検出スイッチ内部に侵入し、あるいは一般の作業工程では、前記冷却水や工作油が該位置検出スイッチ内に収容されている基板に到達する可能性がある。
さらに、溶接時に発生するスパッタが前記位置検出スイッチの表面に付着することにより、前記位置検出スイッチの表面が劣化するおそれもある。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ケーブルの曲げ強度を確保し、溶接に使用される冷却水の基板への到達を抑制し、工作油の侵入を阻止する位置検出スイッチを提供することを目的とする。
本発明に係る位置検出スイッチは、アクチュエータに装着され、該アクチュエータ内に設けられた変位体の位置を検出するための位置検出スイッチであって、基板を収容するケースと、前記基板と電気的に接続されるケーブルと、前記ケースと一体的に形成されたケーブル保持部と、を有し、前記ケーブル保持部は、前記ケースのうち、前記アクチュエータに装着した際に外部に露出する表面から突出形成され、突出方向に沿って設けられた孔を介して前記ケーブルを外部から前記ケース内部に案内することを特徴とする。
前記ケーブル保持部と前記ケースとを一体的に構成し、前記突出方向に沿って設けられた前記孔を介して前記ケーブルが前記ケース内部に案内されるので、従来技術に係る位置検出スイッチと比較して、位置検出スイッチ近傍における前記ケーブルの曲げ強度を増加させることができる。
また、前記ケーブル保持部が前記露出面から突出形成され、且つ前記突出方向に前記孔が設けられているので、従来技術に係る位置検出スイッチと比較して、前記ケース内における前記ケーブルの沿面距離が大きくなり、工作油や溶接時に使用される冷却水が前記ケーブル表面に沿って前記ケース内に侵入しても、前記基板への到達を回避することが可能となる。
ここで、前記位置検出スイッチは、前記露出面を被覆する金属製の保護部材をさらに有することが好ましい。これにより、位置検出スイッチが溶接用のクランプシリンダに用いられた場合、溶接時にスパッタが発生しても前記保護部材に付着するので、前記スパッタから前記ケースを確実に保護することが可能となる。
さらに、前記保護部材は、その両側部から一体的に膨出形成された締結部位を有し、前記締結部位のワッシャ効果により前記位置検出スイッチを前記アクチュエータに固定させることが好ましい。これにより、前記保護部材が締結部材の締付力を前記位置検出スイッチに伝達するワッシャとして機能するので、前記アクチュエータに対する前記位置検出スイッチの固定強度を確保することができる。
また、前記位置検出スイッチは、前記ケースと前記アクチュエータとの間をシールするシール部材をさらに有することが好ましい。これにより、前記アクチュエータ内部への前記冷却水や前記工作油の侵入を前記シール部材により阻止することが可能となる。
本発明に係る位置検出スイッチによれば、ケーブル保持部とケースとを一体的に構成し、前記ケーブル保持部の突出方向に設けられた孔を介してケーブルが前記ケース内部に案内されるので、従来技術に係る位置検出スイッチと比較して、位置検出スイッチ近傍における前記ケーブルの曲げ強度を増加させることができる。
また、前記ケーブル保持部が露出面から突出形成され、且つ前記突出方向に沿って前記孔が設けられているので、従来技術に係る位置検出スイッチと比較して、前記ケース内における前記ケーブルの沿面距離が大きくなり、溶接時に使用される冷却水及び工作油が前記ケーブルを伝って前記ケース内に侵入しても、前記基板への到達を回避することが可能となる。
本発明に係る位置検出スイッチの好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る位置検出スイッチ10の斜視図であり、図2は、前記位置検出スイッチ10の分解斜視図であり、図3は、図1のIII−III線に沿った前記位置検出スイッチ10の縦断面図である。
位置検出スイッチ10は、樹脂製のケース12と、前記ケース内に収容される樹脂製の基板14と、前記ケース12を介して前記基板14と電気的に接続されるケーブル16と、前記ケーブル16が前記ケース12から引き出されている一表面を被覆する保護部材としての金属製のスパッタカバー18とを有する。
前記ケース12は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)製のケースで構成することが好ましく、スパッタカバー18を一方の表面で受容する略矩形状のスパッタカバー受部12aと、前記スパッタカバー受部12aの他方の表面から垂直に延在し、且つ基板14を収容するための凹部20が設けられた略矩形状の基板収容部12bとから構成されている。この場合、前記スパッタカバー受部12aの側部は、前記基板収容部12bから長手方向に突出し、この突出部分には、前記基板収容部12bに沿って、シール部材としてのニトリルゴム(NBR)製のパッキン22を収容するための溝部24が形成されている。
スパッタカバー受部12aの前記一方の表面には、その斜め方向に突出するケーブル保持部26が該スパッタカバー受部12aと一体的に形成され、前記ケーブル保持部26には、その突出方向に沿ってスパッタカバー受部12a側の外部から凹部20に貫通する孔28が設けられている。前記孔28の大きさは、ケーブル16の外周よりもわずかに大きくなるように設定されている。これにより、前記ケーブル16は、前記孔28を介して凹部20に案内される。
なお、図1〜図3では、ケーブル保持部26をスパッタカバー受部12aの長手方向の端部に形成し、その突出方向を図面の斜め下側とした場合について示しているが、該スパッタカバー受部12aにおける前記ケーブル保持部26の設置箇所及び突出方向は、位置検出スイッチ10を図示しないアクチュエータに取り付けた際に、一般の作業工程で使用される工作油や、ワークの溶接時に使用される冷却水が侵入しない箇所や方向に設けることが好ましい。
基板収容部12bは、スパッタカバー受部12aの前記他方の表面から延在し且つ厚肉の第1部分30aと、前記第1部分から延在し且つ前記第1部分30aよりも薄肉の第2部分30bとから構成されている。これにより、前記凹部20を上方に向けた状態で基板14を前記凹部20に挿入すれば、前記第1部分30aと前記第2部分30bとによって形成される段差部分に前記基板14の側部が当接し、該当接した状態で前記基板14が前記凹部20内に載置される。
前記基板14の一方の表面(スパッタカバー受部12aに対向する表面)には、2つの発光ダイオード(LED)32a、32b及び複数のパッド34a〜34dが配置され、他方の表面には2つの検出センサ36a、36b及び電子部品38が配置されている。
前記各検出センサ36a、36bは、高周波磁界を発生するコイルであり、前記基板14の長手方向の両端部に離間して各々配置されている。
前記電子部品38は、図示しない発振回路を構成するための電子回路部品であり、前記電子部品38と前記各検出センサ36a、36bとで発振回路を構成し、前記各コイルから高周波磁界を発生させ、前記各コイルの検出範囲(例えば、検出センサ36a、36bから約1.5mmの範囲)内に配置された磁性体からなる変位体によるインピーダンスの変化を検出する。
前記LED32a、32bは、前記検出センサ36a、36bに各々対応する互いに異なる色を発光するLEDであり、前記インピーダンスが変化した場合に前記電子部品38からの信号に基づいて発光する。
前記各パッド34a〜34dは、ケーブル保持部26の孔28を介して凹部20に案内されたケーブル16の各リード線40a〜40dと、はんだ41とを介して電気的に各々接続されている。この場合、前記パッド34a〜34dは、前記電子部品38と電気的に接続されており、前記電子部品38は、前記各パッド34a〜34d、前記はんだ41及び前記各リード線40a〜40dを介して検出結果を示す信号を図示しない表示装置等に出力することが可能である。
基板14をケース12内に収容する場合、先ず、基板14に上述した部品を実装して、孔28を挿通したケーブル16のリード線40a〜40dとパッド34a〜34dとを電気的に接続し、凹部20を上方に向けた状態で前記基板14を前記段差部分に載置する。その際、LED32a、32b及びパッド34a〜34dが設けられた前記基板14の一方の表面がスパッタカバー受部12aと対向するように、前記基板14を前記段差部分に載置する。次いで、基板14の厚さ方向に形成された図示しない切欠を介して、前記基板14の一方の表面と第1部分30aとによって区画形成される空間内を、LED32a、32bからの発光光を透過させる透明な樹脂42aで充填封止する。次いで、検出センサ36a、36b及び電子部品38が設けられた前記基板14の他方の表面と第2部分30bとによって区画形成された凹部に透明ではない黒色の樹脂42bを注入して、前記基板14をケース12内に封止する。これにより、前記基板14は、各部品を実装した状態でケース12内に収容される。
ここで、スパッタカバー受部12aのうち、LED32a、32bに対向する箇所には孔44a、44bが設けられ、該孔44a、44bに乳白色の樹脂46a、46bが充填されている。さらに、前記スパッタカバー受部12aの一方の表面に配置されるスパッタカバー18のうち、樹脂46a、46bに対向する箇所には孔48a、48bが設けられている。これにより、LED32a、32bが発光すれば、樹脂46a、46b及び孔48a、48bを介して発光光が外部へ拡散放射され、視野角が向上した前記各発光光を視認することが可能となる。
なお、前記樹脂46a、46bは、基板14をケース12に収容する前に前記孔44a、44bに充填される。また、樹脂46a、46bに代えて、透明樹脂又はガラス製の光透過部材を前記孔44a、44bに配置しても上述した効果が得られることは勿論である。
ケーブル16は、前述したように、4つのリード線40a〜40dを有する耐スパッタ用のキャプタイヤケーブルであり、その先端部にはコネクタ50が接続されている。
また、ケーブル保持部26近傍のスパッタカバー受部12aの両側部には、膨出部52a、52bがケース12の長手方向と垂直に各々膨出して形成されている。前記膨出部52a、52bには、前記スパッタカバー受部12aから基板14の方向に孔54a、54bが各々設けられ、これらの孔54a、54bにスパッタカバー18を介してねじ56a、56bが挿通する。
また、膨出部52a、52bとケーブル保持部26との間には、スパッタカバー受部12a表面から垂直に突出する突出部58a、58bが、前記スパッタカバー受部12aの側面に沿って形成されている。
さらに、スパッタカバー受部12aの一方の表面のうち、膨出部52a、52b近傍からケーブル保持部26が形成されていない長手方向の端部までの部分には、樹脂46a、46bを囲曉する凹部60が形成され、前記凹部60と、前記膨出部52a、52b及び前記ケーブル保持部26を含む部分との間は、該膨出部52a、52bから前記凹部60に向って傾斜する傾斜部62として形成されている。前記凹部60を形成することにより、該凹部60の側部は前記スパッタカバー受部12a表面から垂直に突出する突出部64として形成される。
スパッタカバー18は、ステンレス製のカバーであり、スパッタカバー受部12aの一方の表面のうち、ケーブル保持部26、突出部58a、58b、64、孔54a、54b及び樹脂46a、46b以外の箇所を覆うようにして形成されている。
すなわち、前記スパッタカバー18は、略矩形状に形成されているが、ケーブル保持部26に対向する箇所には、前記ケーブル保持部26と突出部58a、58bとの間の表面に接触するように二股状に形成され、膨出部52a、52bに対向する箇所には、該膨出部52a、52bに略同一形状の膨出部66a、66bが形成されている。さらに、前記スパッタカバー18の凹部60及び傾斜部62に対向する箇所には、前記凹部60及び前記傾斜部62と接触するように、膨出部66a、66bから端部にかけて傾斜部61と平坦部63とが各々形成されている。つまり、前記傾斜部61は、前記傾斜部62の表面形状に沿って前記膨出部66a、66bから前記平坦部63に向って傾斜している。
さらにまた、スパッタカバー18のうち、樹脂46a、46bと対向する箇所には前述した孔48a、48bが設けられ、孔54a、54bに対向する膨出部66a、66bの箇所には孔68a、68bが設けられている。
これにより、スパッタカバー受部12aの一方の表面にスパッタカバー18を配置すると、前記スパッタカバー18は、凹部60、傾斜部62、膨出部52a、52b及びケーブル保持部26と突出部58a、58bとの間の表面と接触した状態でこれらの箇所を被覆する。すなわち、前記膨出部52a、52bと膨出部66a、66bとが接触し、前記傾斜部62と傾斜部61とが接触し、且つ前記凹部60と平坦部63とが接触する。
このような状態でねじ56aを孔68a及び孔54aに挿通し、且つねじ56bを孔68b及び孔54bに挿通して、これらのねじ56a、56bを図示しないアクチュエータに締結すれば、膨出部66a、66bが、ねじ56a、56bの締付力を位置検出スイッチ10に伝達するワッシャとして機能するので、前記アクチュエータに対する位置検出スイッチ10の固定強度を確保することができる。
パッキン22は、図4に示すように、横断面で見て2つの円が連なった略8字状のシール部材であり、スパッタカバー受部12aと基板収容部12bとの間に形成された溝部24に収容されている。この場合、前記溝部24の幅方向に前記8字が配置されるように、前記パッキン22を前記溝部24に収容する。ここで、前記溝部24近傍の基板収容部12bの側面には、複数のパッキン押え部材70がケース12の長手方向に等間隔で設けられている。前記パッキン22に対する前記パッキン押え部材70の押圧により、前記パッキン22が前記溝部24から外れることを抑制することが可能となる。
本実施形態に係る位置検出スイッチ10の構成は上述した通りであるが、次に、前記位置検出スイッチ10を、アクチュエータであるクランプ装置80(例えば、特開2001−113468号公報参照)に装着した場合について、図5及び図6を参照しながら説明する。
このクランプ装置80は、自動車等の構成部品を溶接ロボットによって溶接する際、前記構成部品(ワーク)をアーム82によってクランプする装置である。前記クランプ装置80の第1ケーシング84aと第2ケーシング84bとの間には、位置検出スイッチ10の基板収容部12bを収容する程度の大きさを有する開口部86が形成され、前記開口部86近傍の第1ケーシング84aには、孔54a、68a(図2参照)に対向して孔88aが形成され、前記開口部86近傍の第2ケーシング84bには、孔54b、68bに対向して孔88bが形成されている。
位置検出スイッチ10の基板収容部12bを開口部86に挿入した状態で、ねじ56aを孔54a、68aに挿通させて孔88aに締結し、ねじ56bを孔54b、68bに挿通させて孔88bに締結すれば、前記位置検出スイッチ10がクランプ装置80に装着される。この場合、第1ケーシング84a及び第2ケーシング84bの表面とスパッタカバー受部12aとの間は、パッキン22によってシールされる。また、検出センサ36a、36bは、前記クランプ装置80内部に配置されたピストンロッド88と、前記ピストンロッド88の先端部に装着され且つ磁性体からなる変位体としてのナックルジョイント90とに対向配置される。図6は、検出センサ36bがナックルジョイント90に対向している場合を示している。
クランプ装置80は、第1ケーシング84a及び第2ケーシング84bで構成されたボディ92と、前記ボディ92の下端部に気密に連結されたシリンダ部94と、アーム82とを備えている。
シリンダ部94のシリンダチューブ96内では、シリンダ室98に沿ってピストン100が往復動作を行い、該ピストン100に連結されたピストンロッド88は、該ピストン100の往復動作に伴い一体的に変位する。
ピストンロッド88の先端部102には、前述したナックルジョイント90が嵌合し、前記ナックルジョイント90はピン104を介して接続プレート106と接続されている。前記接続プレート106は、ピン108を介してトグルリンク機構110に接続され、前記トグルリンク機構110はピン112を介して支持レバー114に接続されている。さらに、前記支持レバー114は先端部に設けられた軸部118を介してアーム82に接続されている。
ここで、ピストン100の往復動作に伴ってピストンロッド88及びナックルジョイント90が一体的に変位した場合における位置検出スイッチ10の動作について説明する。
ピストン100が図6に示す位置に配置されている場合、ナックルジョイント90は、検出センサ36bに対向する位置に配置され、アーム82の先端部は図面の上方に配置されている。この場合、クランプ装置80は、アンクランプ状態である。
ここで、検出センサ36bは、検出範囲内に配置されるナックルジョイント90の位置を検出し、検出結果を示す信号を電子部品38(図1〜図3参照)に出力する。電子部品38は、入力された信号に基づいて、LED32bの発光を指示する信号を出力すると共に、ケーブル16を介して図示しない外部の装置等に前記検出結果を示す信号を出力する。LED32bは、入力された前記発光指示信号に基づいて発光動作を行い、樹脂46bを介して外部に発光光を放射する。これにより、クランプ装置80がアンクランプ状態であることを前記発光光により確認することができる。
この場合、検出センサ36aの検出範囲内には、ナックルジョイント90が配置されていないので、前記検出センサ36aから検出信号が出力されず、従って、LED32aから発光光は放射しない。
次いで、ピストン100が図6に示す位置からシリンダ室98の上方に変位した場合、ピストンロッド88は前記ピストン100と一体的に変位し、前記ピストンロッド88の先端部102に嵌合するナックルジョイント90は、検出センサ36aに対向する位置にまで変位する。接続プレート106は、ピン104を介して前記ナックルジョイント90と一体的に変位し、トグルリンク機構110は、前記接続プレート106からピン108を介して伝達された前記ピストンロッド88の直線運動をアーム82の回動運動に変換する。支持レバー114は、トグルリンク機構110からの前記回動運動に従って軸部118を回転させ、前記アーム82は、前記軸部118の回転に従って回動する。これにより、クランプ装置80は、アンクランプ状態からクランプ状態に至る。
ここで、検出センサ36aは、検出範囲内に配置されたナックルジョイント90の位置を検出し、検出結果を示す信号を電子部品38に出力する。電子部品38は、入力された信号に基づいて、LED32aを発光を指示する信号を出力すると共に、ケーブル16を介して図示しない外部の装置等に前記検出結果を示す信号を出力する。LED32aは、入力された前記発光指示信号に基づいて発光動作を行い、樹脂46aを介して外部に発光光を放射する。これにより、クランプ装置80がクランプ状態であることを前記発光光により確認することができる。
この場合、検出センサ36bの検出範囲内には、ナックルジョイント90が配置されていないので、前記検出センサ36bから検出信号が出力されず、従って、LED32bから発光光は放射しない。
このように、本実施形態に係る位置検出スイッチでは、ケーブル保持部26とケース12とを一体的に構成し、前記ケーブル保持部26の突出方向に沿って設けられた孔28を介してケーブル16が前記ケース12内部に案内されるので、従来技術に係る位置検出スイッチと比較して、前記位置検出スイッチ10近傍における前記ケーブル16の曲げ強度を増加させることができる。
また、ケーブル保持部26がスパッタカバー受部12aから突出形成され、且つ前記突出方向に沿って孔28が設けられているので、従来技術に係る位置検出スイッチと比較して、ケース12内におけるケーブル16の沿面距離が大きくなり、自動車等の構成部品の溶接時に使用される冷却水及び工作油が前記ケーブル16表面に沿って前記ケース12内に侵入しても、基板14への到達を回避することが可能となる。
また、位置検出スイッチ10は、スパッタカバー受部12aの表面を被覆するスパッタカバー18をさらに有しているので、溶接時にスパッタが発生しても前記スパッタは前記スパッタカバー18に付着することになる。従って、前記スパッタからケース12を確実に保護することが可能となる。また、スパッタカバー18は、ねじ56a、56bに対してワッシャとして機能するので、前記位置検出スイッチ10をクランプ装置80に装着した際の固定強度を確保することが可能となる。
さらに、位置検出スイッチ10は、ケース12とクランプ装置80との間をシールするパッキン22をさらに有しているので、前記クランプ装置80内部への前記冷却水及び前記工作油の侵入を前記パッキン22により阻止することが可能となる。また、前記位置検出スイッチ10をクランプ装置80に装着した際の組み付け性も良好となる。
なお、本発明に係る位置検出スイッチは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。
本実施形態に係る位置検出スイッチの斜視図である。 図1の位置検出スイッチの分解斜視図である。 図1のIII−III線に沿った縦断面図である。 図1のIV−IV線に沿った横断面図である。 図1の位置検出スイッチをクランプ装置に装着することを示す斜視図である。 図1の位置検出スイッチをクランプ装置に装着した状態を示す縦断面図である。
符号の説明
10…位置検出スイッチ 12…ケース
12a…スパッタカバー受部 12b…基板収容部
14…基板 16…ケーブル
18…スパッタカバー 20、60…凹部
22…パッキン 24…溝部
26…ケーブル保持部
28、44a、44b、48a、48b、54a、54b、68a、68b、88a、88b…孔
30a…第1部分 30b…第2部分
32a、32b…発光ダイオード(LED)
34a〜34d…パッド 36a、36b…検出センサ
38…電子部品 40a〜40d…リード線
41…はんだ 42a、42b、46a、46b…樹脂
50…コネクタ 52a、52b、66a、66b…膨出部
56a、56b…ねじ 58a、58b、64…突出部
61、62…傾斜部 70…パッキン押え部材
80…クランプ装置 82…アーム
84a…第1ケーシング 84b…第2ケーシング
86…開口部 90…ナックルジョイント
92…ボディ 94…シリンダ部
96…シリンダチューブ 98…シリンダ室
100…ピストン 102…先端部
104、108、112…ピン 106…接続プレート
110…トグルリンク機構 114…支持レバー
118…軸部

Claims (4)

  1. アクチュエータに装着され、該アクチュエータ内に設けられた変位体の位置を検出するための位置検出スイッチであって、
    基板を収容するケースと、
    前記基板と電気的に接続されるケーブルと、
    前記ケースと一体的に形成されたケーブル保持部と、
    を有し、
    前記ケーブル保持部は、前記ケース表面のうち、前記アクチュエータに装着した際に外部に露出する表面から突出形成され、突出方向に沿って設けられた孔を介して前記ケーブルを外部から前記ケース内部に案内する
    ことを特徴とする位置検出スイッチ。
  2. 請求項1記載の位置検出スイッチにおいて、
    前記露出面を被覆する金属製の保護部材をさらに有する
    ことを特徴とする位置検出スイッチ。
  3. 請求項2記載の位置検出スイッチにおいて、
    前記保護部材は、その両側部から一体的に膨出形成された締結部位を有し、前記締結部位のワッシャ効果により前記位置検出スイッチを前記アクチュエータに固定させる
    ことを特徴とする位置検出スイッチ。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の位置検出スイッチにおいて、
    前記ケースと前記アクチュエータとの間をシールするシール部材をさらに有する
    ことを特徴とする位置検出スイッチ。

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