JP2010176995A

JP2010176995A - 振動スイッチ

Info

Publication number: JP2010176995A
Application number: JP2009017282A
Authority: JP
Inventors: Yuko Nakano; 祐孝中野
Original assignee: Chichibu Fuji Co Ltd
Current assignee: Chichibu Fuji Co Ltd
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】良好なスイッチ感度を備え、動作不良が少なく、しかもコンパクトで安価な振動スイッチの提供。
【解決手段】絶縁材料からなり、２箇所の開口部２０，２１が対向する貫通状の空間部２Ａを備えたハウジング２と、前記空間部に移動自在に挿入した球状の可動導電部材３と、前記ハウジングに配置され、前記開口部の一方側と他方側に前記可動電極が交互に接離するように夫々配置された２個の電極部を有する第１電極部材４と、前記空間部に配置され、前記可動導電部材が縁部に接離する孔部を有する第２電極部材５と、を備え、前記両電極部は、該両電極部から一方向に延設された連結部４Ｃにより一体にされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動によりＯＮ／ＯＦＦする振動センサに関する。

本発明に係る振動スイッチに関連する先行技術文献情報として、例えば、次の特許文献１がある。

特開平１０−１５４４５１号公報

特許文献は、全方向の振動が検出可能な無指向性の振動スイッチについて述べられている。該振動スイッチは、非導電性のハウジング内に可動導電部材である３個の球体が移動自在に内蔵支持されており、該球体のいずれかがハウジングに支持された２個の電極部材に接触することによりＯＮ（又はＯＦＦ）状態となり、離間することによりＯＦＦ（又はＯＮ）状態となる。

しかしながら、特許文献の振動スイッチは、複数個の可動導電部材及び電極部材、これら可動導電部材及び電極部材を支持するハウジング、複数の絶縁部材等、振動スイッチを構成する部品点数が多い上に、構造が複雑であるため、小型化や製造コストの削減が困難であった。また、可動導電部材と電極部材との接触による衝撃で、動作不良の要因となる可動導電部材及び電極部材の損傷や変形等が早期に生じやすいという問題があった。更に、スイッチ感度を高めるには、可動導電部材を移動させる空間の精度を高くする必要があるが、前記複雑な構造であることから精度を高めることが極めて難しく、前記と同様に小型化や製造コストの削減が困難なものとなっていた。

本発明は、このような問題に対処することを課題とするものである。すなわち、良好なスイッチ感度を備え、動作不良が少なく、しかもコンパクトで安価な振動スイッチの提供が本発明の目的である。

絶縁材料からなり、２箇所の開口部が対向する貫通状の空間部を備えたハウジングと、前記空間部に移動自在に挿入した球状の可動導電部材と、前記ハウジングに配置され、前記開口部の一方側と他方側に前記可動電極が交互に接離するように夫々配置された２個の電極部を有する第１電極部材と、前記空間部に配置され、前記可動導電部材が縁部に接離する孔部を有する第２電極部材と、を備え、前記両電極部は、該両電極部から一方向に延設された連結部により一体にされている。

前記連結部同士が溶接されている。

前記両電極部が連結部と一体成形されている。

前記両電極部の周囲縁がハウジングに対して埋め込み固定されている。

前記両電極部の周囲縁が空間部の周壁に埋め込み固定されている。

前記第２電極部材の孔部の縁部が、前記孔部と同軸とする筒状に形成されている。

前記連結部は、空間部の軸方向に伸縮する伸縮部を備えている。

本発明に係る振動スイッチの第１実施形態を示す断面図。図１の(２)-(２)線断面図。図１の平面図。図３の側面図。本発明に係る振動スイッチの製造工程を示す工程図。本発明に係る振動スイッチの第２実施形態を示す断面図。図６の平面図。

以下、本発明に係る振動スイッチを実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図５は、本発明の第１実施形態を示し、図６〜図７は、本発明の第２実施形態を示す。

本実施形態の振動スイッチの用途は、ＲＦＩＤ（アクティブ型ＩＣタグ）の節電用途が挙げられる。

例えば、
ａ．自動車のインテリジェントキーや事務所・マンション・戸建て等のキーレスエントリーシステム
ｂ．事務所・マンション・戸建のセキュリティ用
ｃ．自動車・バイク・自転車の盗難防止用
ｄ．金庫・両替機などの盗難防止用
ｅ．精密機器や輸出規制品の仕向け地管理用。（本来の仕向け地以外の第三国に出荷された場合、製品の動作停止が可能）
ｆ．技術漏洩防止セキュリティ用
ｇ．オフィスでのパソコンや情報機器の資産管理用
ｈ．組立ラインにおいて、作業者の労務管理用
ｉ．徘徊老人、迷子、ペットなどの居場所確認用
ｊ．事業所内ＲＦＩＤ認証立ち入り許可及び不審者の侵入防止用
ｋ．修学旅行等の団体の員数確認用
ｌ．災害発生時における作業者の員数確認用
ｍ．希少動物等の生態観測や牧場等の動物頭数確認用、その他
ｎ．量販店・スーパー等の荷物一括検品システム用
ｏ．工場、店舗間を循環するコンテナやパレットなどの数量確認や出荷先ごとの管理用
ｐ．消防士の消防活動時の安全確認用
ｑ．一人暮らしの安否確認用
ｒ．児童のランドセルに取付け、登下校時の安全確認通報や大型遊園地等の迷子の位置確認用
ｓ．自動車・バイク・自転車・電動車いす等のライト自動点灯用
ｔ．電源ＯＮ／ＯＦＦ操作が不要な補聴器用

本実施形態の振動スイッチの用途として以上が挙げられるが、例示した用途以外にも、多様な用途に利用することができる。

第１実施形態の振動スイッチ１は、ハウジング２に、可動導電部材３及び第１電極部材４、並びに第２電極部材５を備えて構成されたノーマルクローズ(常閉式)の振動スイッチである。すなわち、可動導電部材３が第１電極部材４と第２電極部材５の双方に接触すると導通状態（ＯＮ状態）となり、可動導電部材３が第１電極部材４と第２電極部材５のいずれか一方に接触するか、非接触で非電通状態（ＯＦＦ状態）となる。該導通状態と非導通状態との繰り返し（チャタリング）を、外部に接続した検出手段（図示せず）で検出することにより、振動スイッチ１がＯＮされて該振動スイッチ１を組み込んだ対象物の振動が検出される。

ハウジング２は、絶縁材料に耐熱性を有する合成樹脂材を用いて立方体に形成されている。該合成樹脂材は、例えば、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）材、フッ素樹脂材等の耐熱性を有するエンジニアリングプラスチックが好ましい。

ハウジング２には、同軸に貫通する空間部２Ａが形成され、該空間部２Ａに可動導電部材３が移動自在に挿入されている。また、ハウジング２の外側には、前記空間部２Ａの一方の開口部２０から他方の開口部２１を通過して巻き付けるように第１電極部材４が取り付けられている。前記空間部２Ａには、該空間部２Ａの軸方向中央部に第２電極部材５が取り付けられている。

可動導電部材３は、例えば、りん青銅や黄銅等の銅合金のように良好な導電性を有する金属材を球体に形成してある。更に、可動導電部材３に対してメッキを施すことにより、より良好な導電性を確保するとともに、表面硬度を向上させている。

尚、より良好な導電性が確保できるとともに、高い表面硬度を備えるメッキとして、例えば、ＡｕＮｉ（ニッケル・金合金）メッキが好ましいが、本発明では、この合金によるメッキに限られない。

第１電極部材４は、りん青銅や黄銅等の銅合金のように良好な導電性を有する薄状の金属板材を用いて所定形状に形成されたものであり、前記可動導電部材３と同様のメッキが施されている。

第１電極部材は、前記開口部２０を塞ぐように配置された電極部（以下、第１電極部という）４Ａと、前記開口部２１を塞ぐように配置された電極部（以下、第２電極部という）４Ｂと、これら両電極部から一方向に延設して該両電極部を連結する連結部４Ｃと、第１電極部４Ａから一方向に延設され、基板（図示せず）に半田付けされる接続端子部４Ｄとが一体成形されている。

第１電極部４Ａ及び第２電極部４Ｂとは、外側に向けて円状に凹ませてなる凹状の接触部４０を有し、該接触部４０の周囲を前記空間部２Ａの周壁２２に対して埋め込み固定される固定部４１とする円盤状に形成されている。接触部４０は平面状を呈し、移動して接触する可動導電部材３を常に面で受けるようにすることによって、可動導電部材３及び両電極部の磨耗や損傷を抑制することができる。

連結部４Ｃは、第１電極部４Ａの固定部４１の周縁及び第２電極部４Ｂの固定部４１の周縁と同厚の帯板状を成しており、その長手方向を両電極部に亘るようにハウジング２の外壁に沿わせている。

接続端子部４Ｄは、連結部４Ｃと同厚の帯板状を成し、連結部４Ｃと径方向で対向する第１電極部の周縁から開口部２１と重なる位置まで至るようにハウジング２の外壁に沿わせている。

本実施形態では、連結部４Ｃの中央部に、該連結部４Ｃを空間部２Ａの軸方向に伸縮させる伸縮部４Ｅが一体成形されている（図４参照）。伸縮部４Ｅは、板厚を連結部４Ｃと同厚とし、対角方向が空間部２Ａの軸方向に沿う方形環状を成している。

尚、本発明では、伸縮部４Ｅの形状を例示した方形環状に限るものではなく、円形や楕円形等の形状でもよい。

前記伸縮部４Ｅは、ハウジング２の空間部２Ａの軸方向の長さにかかわらず、連結部４Ｃを切断したり折り曲げたりする等の長さ調節をすることなく第１電極部材４をハウジング２に取り付けるためのものである。すなわち、該伸縮部４Ｅが伸縮することにより、ハウジング２の長さと連結部４Ｃの長さの差を吸収して、１種類の第１電極部材４で、多様な長さのハウジング２に対応できる。

ハウジング２の外壁には、連結部４Ｃ及び接続端子部４Ｄが挿入される案内溝２３が形成されており、外壁に沿う連結部４Ｃ及び接続端子部４Ｄを案内溝２３で案内することにより、確実に外壁に沿わせることができる。

本実施形態においては、第１電極部４Ａ及び第２電極部４Ｂを前記空間部２Ａの周壁２２に対して埋め込む際に、ハウジング２を第１電極部４Ａ及び第２電極部とともに熱かしめして埋め込まれる（図５（ａ）〜（ｆ）参照）。

ここで、第１電極部材４の取り付け工程を図５（ａ）〜（ｆ）に基づいて説明する。本工程では、ハウジング２の長さが連結部４Ｃの長さよりも短い形態として例示する。

第１工程（図５（ａ））：ハウジング２における開口部２０の縁部に設けられた凹部２０Ａに第１電極部４Ａを嵌入する。
第２工程（図５（ｂ））：凹部２０Ａを第１電極部４Ａとともに熱かしめする。この熱かしめにより、第１電極部４Ａの固定部４１が空間部２Ａの周壁２２に対して埋め込まれた状態になる。
第３工程（図５（ｃ１、ｃ２））：空間部２Ａに可動導電部材３を挿入し、連結部４Ｃを折り曲げて、開口部２１の縁部に設けられた凹部２１Ａと第２電極部４Ｂを対面させる。このとき、伸縮部４Ｅは方形環状を保持している。
第４工程（図５（ｄ１、ｄ２））：第２電極部４Ｂを凹部２１Ａに嵌入する。このとき、伸縮部４Ｅを収縮させることにより長円状になり、ハウジング２の長さと連結部４Ｃの長さの差を吸収して、該連結部４Ｃがハウジング２の外壁に正対して沿うようになる。
第５工程（図５（ｅ））凹部２１Ａを第１電極部４Ｂとともに熱かしめする。この熱かしめにより、第１電極部４Ｂの固定部４１が空間部２Ａの周壁２２に対して埋め込まれた状態になる。
第６工程（図５（ｆ））接続端子部４Ｄを折り曲げて、該接続端子部４Ｄの先端を開口部２１付近まで至らせることにより、第１電極部材４をハウジング２に取り付けることができる。

この取り付け工程により、空間部２Ａの周壁２２に第１電極部４Ａ及び第２電極部４Ｂを埋め込み固定することができる。すなわち、第１電極部材４をハウジング２に対して緩みなく確実に取り付けることができる。また、取付け部材等の別部材を用いることなく、第１電極部材４をハウジング２に対して取り付けることができる。

第２電極部材５は、黄銅等の良好な導電性を有する薄状の金属板材を用いて、空間部２Ａと同軸の孔部５０を開孔した角板状に形成され、周縁を空間部２Ａの側壁２２に埋め込み固定してある。この第２電極部材５が埋め込み固定されたハウジング２は、ハウジング２を構成する際に、空間部２Ａの軸方向に２分割されたハウジング部材間に第２電極部材５を配し、ハウジング部材をインサート成形により一体化することで構成することができる（図示せず）。

孔部５０の縁部は、バーリング加工により筒状縁部５１として形成してあり、接触する可動導電部材３を常に面で受けるようにすることで、可動導電部材３及び第２電極部材５の磨耗や損傷を抑制するようにしている。また、この筒状縁部５１を貫通するような孔部５０の径は、可動導電部材３の径よりも大径にしてある。また、埋め込み固定される第２電極部材５の周縁からハウジングの外側へ接続端子部５２が延設されており、該接続端子部５２は、ハウジング２の外壁に沿わせて開口部２１付近まで至らせている。

尚、本発明の筒状縁部５１は、例示したバーリング加工により形成したものに限られず、筒状体を穴部５０の縁部に溶接等により取り付けて構成してもよい。

第１電極部４Ａと第２電極部４Ｂの間の距離は、可動導電部材３の径よりも長い距離である。また、第１電極部４Ａと第２電極部の間の距離及び第２電極部４Ｂと第２電極部材５の距離は、可動導電部材３の径よりも短い距離である。すなわち、空間部２Ａを移動する可動導電部材３が第１電極部４Ａと第２電極部材５の双方に接触する状態（導通状態）、第２電極部４Ｂと第２電極部材５の双方に接触する状態（導通状態）、第２電極部材５のみに接触する状態（非道通状態）に夫々切り替えるようにすることができる。また、可動導電部材３が空間部２Ａ内において、第２電極部材５に必ず接触した状態で移動し、該移動時に空間部２Ａの周壁２２に対して接触しないようにされているため、該空間部２Ａの形成は高精度である必要がない。

次に、第２実施形態の振動スイッチ１を説明するが、第１実施形態と重複する構成についての説明は、図面に同符号を付すことにより省略する。

本実施形態の第１電極部材４は、第１実施形態のような伸縮部４Ｅがない形態のものである。この第１電極部材４の場合、第１電極部４Ａと第２電極部４Ｂから夫々帯板状の連結部４Ｃが１方向に沿って延設されており、該連結部４Ｃ同士を重ねて半田付けやスポット溶接等の溶接により一体化している。

図示においては、開口部２０付近で連結部４Ｃ同士を重ねている。このように重ねるには、双方ともに連結部４Ｃをある程度長くしておき、ハウジング２の凹部２０Ａ、２１Ａを第１電極部４Ａ及び第２電極部４Ｂとともに熱かしめした後に、連結部４Ｃを所定長さに切断して溶接により一体化する方法が挙げられる。この方法では、連結部４Ｃを切断する工程を要するが、連結部４Ｃ同士を重ね合わせることでハウジング２の長さと連結部４Ｃの長さの差を吸収して、１種類の第１電極部材１で多様な長さのハウジング２に対応することができる。

尚、連結部４Ｃを重ね合わせる部分は、例示した開口部２０付近に限られず、他の部位で重ね合わせてもよいし、重ね合わせる際に切断しなくてもよい（図示せず）。また、連結部４Ｃの長さをハウジング２の長さに対応する長さに形成した第１電極部材を用意してもよい（図示せず）。

本実施形態の振動スイッチ１によれば、良好なスイッチ感度を備え、動作不良が少なく、しかもコンパクトで安価な振動スイッチを提供することができる。

本発明は、例示した実施の形態に限定するものでは無く、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。

１：振動スイッチ
２：ハウジング
３：可動導電部材
４：第１電極部材
５：第２電極部材
２Ａ：空間部
２０：開口部
２１：開口部
２２：周壁
４Ａ：第１電極部(電極部)
４Ｂ：第２電極部(電極部)
４Ｃ：連結部
５０：孔部
４１：固定部(第１電極部及び第２電極部の周囲縁)
４Ｅ：伸縮部
５１：筒状縁部

Claims

絶縁材料からなり、２箇所の開口部が対向する貫通状の空間部を備えたハウジングと、
前記空間部に移動自在に挿入した球状の可動導電部材と、
前記ハウジングに配置され、前記開口部の一方側と他方側に前記可動電極が交互に接離するように夫々配置された２個の電極部を有する第１電極部材と、
前記空間部に配置され、前記可動導電部材が縁部に接離する孔部を有する第２電極部材と、を備え、
前記両電極部は、該両電極部から一方向に延設された連結部により一体にされている振動スイッチ。
前記連結部同士が溶接されている請求項１に記載の振動スイッチ。
前記両電極部が連結部と一体成形されている請求項１に記載の振動スイッチ。
前記両電極部の周囲縁がハウジングに対して埋め込み固定されている請求項１ないし請求項３いずれか１項に記載の振動スイッチ。
前記両電極部の周囲縁が空間部の周壁に埋め込み固定されている請求項１ないし請求項３いずれか１項に記載の振動スイッチ。
前記第２電極部材の孔部の縁部が、前記孔部と同軸とする筒状に形成されている請求項１ないし請求項５いずれか１項に記載の振動スイッチ。
前記連結部は、空間部の軸方向に伸縮する伸縮部を備えている請求項１ないし請求項６いずれか１項に記載の振動スイッチ。