JP2015082489A

JP2015082489A - スイッチ

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Publication number: JP2015082489A
Application number: JP2013221464A
Authority: JP
Inventors: 一如月森; Kazuyuki Tsukimori; 高橋　学; Manabu Takahashi; 学高橋; 裕幸森山; Hiroyuki Moriyama; 慎弥勝部; Shinya Katsube; 勇樹山本; Yuki Yamamoto
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2015-04-27
Also published as: US20150114805A1; CN204167176U; CN104576153A; US9697960B2; EP2874168A2; EP2874168A3

Abstract

【課題】耐久性を向上する。【解決手段】リミットスイッチ（１）は、第１および第２カム（３３，３４）のカム動作部（３３ｂ，３４ｂ）にカム受部が押されてプランジャ（４１）が変位し、スイッチモジュールがオンオフする。第１〜第３カム受部（４４〜４６）はカム動作部（３３ｂ，３４ｂ）よりも柔らかい樹脂にて形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、工場の生産ラインに配置され、所定位置への加工対象物の到達を検出するスイッチに関する。

従来、工場の生産ラインにはリミットスイッチが多用されている。リミットスイッチは、加工対象物が所定の加工位置に移送されたことを検出し、加工機械を自動的に起動するのに使用されている。

この種のリミットスイッチとしては、回転レバーおよび回転レバーに接続された回転軸が外力を受けて回転し、回転軸に設けられたカムに押されてプランジャ（変位部材）が変位し、プランジャの変位によってスイッチモジュールをオンオフさせるものが知られている。また、カムおよびプランジャは共に金属材料にて形成されている。

アズビル株式会社、汎用コンパクト型リミットスイッチＬＳシリーズ、[平成２５年１０月２１日検索]、インターネット<http://www.compoclub.com/support/selectionguide/scc/CP-GC1003/D/LS_1003.pdf?download>

ところが、上記従来の構成では、カムおよびプランジャが共に硬い金属材料にて形成されているため、耐久性を高めることが困難であるという問題点を有している。

すなわち、カムおよびプランジャが共に硬い金属材料にて形成されていると、リミットスイッチが動作することにより、カムおよびプランジャの摩耗が継続して進行するため、リミットスイッチの耐久性を高めることが困難となる。

したがって、本発明は、耐久性を高めることができ、高い信頼性を得ることができるスイッチの提供を目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明のスイッチは、外力を受けて回転する回転軸と、前記回転軸に設けられ、前記回転軸の回転に応じて回転し、カム動作部を有するカムと、前記カム動作部と接触するカム受部を有し、回転する前記カム動作部に前記カム受部が押されることにより位置が変位する変位部材と、前記変位部材の変位によりオンオフ動作を行うスイッチモジュールとを備えているスイッチにおいて、前記カム動作部は金属にて形成され、前記カム受部は、前記カム動作部よりも柔らかい樹脂にて形成されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、回転軸が外力を受けて回転すると、回転軸の回転に応じてカムが回転し、カムのカム動作部に変位部材のカム受部が押されて変位部材が変位する。この変位部材の変位によりスイッチモジュールがオンオフ動作する。

ここで、例えば、カムのカム動作部と変位部材のカム受部とを、共に硬い金属にて形成した場合には、スイッチの使用に応じて、カム動作部とカム受部との摩耗が継続して進行するため、スイッチは耐久性が低下し易い。

これに対し、本発明のスイッチでは、カム動作部は金属にて形成され、変位部材のカム受部は、カムのカム動作部よりも柔らかい樹脂にて形成されている。したがって、スイッチの使用開始当初は、変位部材のカム受部の摩耗が進行し易い。しかしながら、ある程度、変位部材のカム受部の摩耗が進行した時点では、カム動作部とカム受部との当接面の折り合いが良くなり、変位部材のカム受部は、上記時点以降、摩耗し難くなる。この結果、スイッチは、耐久性を高めることができ、高い信頼性を得ることができる。

上記のスイッチにおいて、前記カムは、前記回転軸の第１方向への回転に応じて前記第１方向へ回転する第１カム、および前記回転軸の前記第１方向とは逆の第２方向への回転に応じて前記第２方向へ回転する第２カムとを有し、前記変位部材の前記カム受部は、第１から第３カム受部を有し、前記変位部材は、前記第１カムのカム動作部が前記第１カム受部に作用し、かつ前記第２カムのカム動作部が前記第２カム受部に作用する第１の状態、前記第１カムのカム動作部が前記第３カム受部に作用し、かつ前記第２カムのカム動作部がいずれのカム受部にも作用しない第２の状態、および前記第１カムのカム動作部がいずれのカム受部にも作用せず、かつ前記第２カムのカム動作部が前記第３カム受部に作用する第３の状態に、配置可能である構成としてもよい。

上記の構成によれば、変位部材は、第１カムのカム動作部が第１カム受部に作用し、かつ第２カムのカム動作部が第２カム受部に作用する第１の状態、第１カムのカム動作部が第３カム受部に作用し、かつ第２カムのカム動作部がいずれのカム受部にも作用しない第２の状態、および第１カムのカム動作部がいずれのカム受部にも作用せず、かつ第２カムのカム動作部が第３カム受部に作用する第３の状態に、配置可能である。

したがって、本発明のスイッチは、使用形態に応じ、変位部材の配置状態として第１から第３の状態のいずれかを選択することができ、汎用性および利便性の高いものとすることができる。

上記のスイッチは、変位した前記変位部材を変位前の位置に移動させる弾性部材を備え、前記変位部材は、上下方向に変位し、前記カムの下に配置され、回転する前記カム動作部に前記カム受部が押されることにより下方に変位する構成としてもよい。

上記の構成によれば、変位部材は、回転するカム動作部にカム受部が押されることにより下方に変位する。一方、変位部材は、変位前の位置へは、弾性部材の作用により移動する。このように、変位部材が変位前の位置に復帰する場合に、カムおよび変位部材に加わる荷重は、弾性部材の弾性力のみとなる。したがって、変位部材が変位前の位置に復帰する場合にカムおよび変位部材に加わる荷重を小さくでき、スイッチの耐久性をさらに向上することができる。

上記のスイッチは、前記第１カムと前記第２カムとの間に配置され、前記回転軸に前記外力が作用しなくなったときに、前記第１カムおよび前記第２カムを回転前の位置に復帰させるトーションばねを備えている構成としてもよい。

上記の構成によれば、回転軸に外力が作用しなくなったときに、第１カムと第２カムとの間に配置されたトーションばねの作用により、第１カムと第２カムとが回転前の位置に復帰する。

したがって、簡単な構成により、第１カムおよび第２カムが回転前の位置に復帰する場合に第１カムおよび第２カムに加わる荷重を低減でき、スイッチの耐久性をさらに高めることができる。

本発明の構成によれば、スイッチは、耐久性を高めることができ、高い信頼性を得ることができる。

本発明の実施の形態のリミットスイッチを示す斜視図である。図１に示したカム内蔵ブロックの構造を示す斜視図である。図２に示したカム内蔵ブロックの縦断面図である。図２に示したカム内蔵ブロックにおけるブロック筐体の内部の構造を示す正面図である。図４に示したカム内蔵ブロックを回転軸の小径部側から大径部側へ向かって見た場合の側面図である。図１に示したスイッチ動作部のプランジャとスイッチ動作本体部とを示す分解斜視図である。図１に示したリミットスイッチが第１動作モードに設定されている状態を示す正面図である。図１に示したリミットスイッチが第２動作モードに設定されている状態を示す正面図である。図１に示したリミットスイッチが第３動作モードに設定されている状態を示す正面図である。接触する２固体の一般的な摺動摩耗の進行過程を示す説明図である。図１に示したリミットスイッチにおいて、プランジャの材料と第１および第２カムの材料との複数の組合せについての耐摩耗性試験を行った結果を示すグラフである。

本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。

<リミットスイッチ１の全体構成>
図１は、本発明の実施の形態のリミットスイッチ（スイッチ）１を示す斜視図である。リミットスイッチ１は、物体の位置、変化、移動または通過等を検出し、これら検出の有無に応じてオンオフ動作を行う。

図１に示すように、リミットスイッチ１は、スイッチ動作部１１、カム内蔵ブロック１２および回転レバー１３を備えている。

スイッチ動作部１１は、動作部筐体２１およびスイッチモジュール２２を備えている。動作部筐体２１は、筐体本体部２１ａおよび蓋部２１ｂを有している。スイッチモジュール２２は、筐体本体部２１ａの内部空間に配置されている。蓋部１１ｂは、筐体本体部２１ａの、スイッチモジュール２２を組み込むための開口部２１ａ１を塞ぐように、筐体本体部２１ａにねじ２３にて取り付けられる。

カム内蔵ブロック１２はスイッチ動作部１１の上にねじ２４にて固定され、回転レバー１３は、カム内蔵ブロック１２の回転軸３１（図２参照）にネジ２５にて固定されている。

回転軸３１は、回転レバー１３の取り付け部分がカム内蔵ブロック１２のブロック筐体３２から水平方向に突出ており、この突出部分に回転レバー１３が取り付けられている。回転レバー１３は、定位置において、回転軸３１から上方に延びている。回転レバー１３の定位置は、物体との接触による外力が加わらないときの回転レバー１３の位置である。

回転レバー１３は、図１に示した直立状態（リミットスイッチ１を回転レバー１３側から回転軸３１の軸方向に見た状態）において、左方向から外力が加わると、回転軸３１と共に時計回りに回転し、その後、外力が取り除かれると定位置に戻る。一方、回転レバー１３は、右方向から外力が加わると、回転軸３１と共に反時計回りに回転し、その後、外力が取り除かれると定位置に戻る。

スイッチモジュール２２は、フォトインタラプタや機械式等のスイッチを備え、上記のような回転レバー１３の回転により、オンオフ動作を行う。

<カム内蔵ブロック１２の構成>
図２は、カム内蔵ブロック１２の構造を示す斜視図、図３はカム内蔵ブロック１２の縦断面図である。なお、図３では、トーションばね３５を取り除いた状態を示している。また、図４は、カム内蔵ブロック１２におけるブロック筐体３２の内部の構造を示す正面図である。図５は、図４に示したカム内蔵ブロック１２を回転軸３１の小径部３１ｂ側から大径部３１ａ側へ向かって見た場合の側面図である。

図２および図３に示すように、カム内蔵ブロック１２は、回転軸３１、ブロック筐体３２、第１カム３３、第２カム３４およびトーションばね３５を備えている。

回転軸３１は、軸受３６（図３参照）等を介して、ブロック筐体３２により回転自在に支持されている。回転軸３１は、回転レバー１３の取り付け部側の部分が大径部３１ａとなっており、回転レバー１３の取り付け部側の部分とは反対側の部分が小径部３１ｂとなっている。

（第１カム３３および第２カム３４の構成）
第１カム３３および第２カム３４は、ＳＭＦ５０４０などの金属材料により形成されている。第１カム３３および第２カム３４は、回転軸３１の小径部３１ｂに取り付けられ、回転軸３１の回転に伴って回転するようになっている。第１カム３３と第２カム３４との間には、トーションばね３５が設けられている。

第１カム３３および第２カム３４は、詳細には、図３に示すように、軸取付部３３ａ，３４ａおよびカム動作部３３ｂ，３４ｂを有している。軸取付部３３ａ，３４ａは、筒状に形成され、回転軸３１に沿って第１カム３３と第２カム３４との対向方向に延びている。トーションばね３５は、軸取付部３３ａ，３４ａの回りに設けられている。

ここで、図５に示すように、第２カム３４と回転軸３１の小径部３１ｂとの嵌合状態、および第２カム３４に対するトーションばね３５のばね力の作用状態は、回転軸３１が反時計回りに回転する場合には、小径部３１ｂと第２カム３４との間に遊びがなく、回転軸３１の回転に伴って第２カム３４が回転するようになっている。一方、回転軸３１が時計回りに回転する場合には、小径部３１ｂと第２カム３４との間の遊びにより、回転軸３１の回転によっても第２カム３４が回転しないようになっている。このために、第２カム３４の上には回転止め部材６１が配置されている。

また、第１カム３３と回転軸３１の小径部３１ｂとの嵌合状態、および第１カム３３に対するトーションばね３５のばね力の作用状態は、回転軸３１が時計回りに回転する場合には、小径部３１ｂと第１カム３３との間に遊びがなく、回転軸３１の回転に伴って第１カム３３が回転するようになっている。一方、回転軸３１が反時計回りに回転する場合には、小径部３１ｂと第１カム３３との間の遊びにより、回転軸３１の回転によっても第１カム３３が回転しないようになっている。このために、第１カム３３の上には、同様に、回転止め部材６１が配置されている。

カム動作部３３ｂ，３４ｂは、図５に示すように、第１カム３３および第２カム３４における、回転軸３１に対して垂直方向に広がる板状部分の外周部に形成され、第１カム３３と第２カム３４との対向方向に延びている。カム動作部３３ｂ，３４ｂの幅（回転軸３１方向の長さ）は、軸取付部３３ａ，３４ａの幅（回転軸３１方向の長さ）よりも狭くなっている。

カム動作部３３ｂ，３４ｂは、スイッチオン部３３ｂ１，３４ｂ１とスイッチオフ部３３ｂ２，３４ｂ２とを有している。スイッチオン部３３ｂ１，３４ｂ１は、回転軸３１の軸心を中心とする円弧状に形成され、第１カム３３および第２カム３４の最大径部分となっている。スイッチオフ部３３ｂ２，３４ｂ２は、スイッチオン部３３ｂ１，３４ｂ１から回転軸３１に近づく方向（径が小さくなる方向）に傾斜した後、谷部３３ｂ２１，３４ｂ２１を形成するように直線状に延びている。

カム動作部３３ｂのおよびカム動作部３４ｂの形状は、回転軸３１の中心を通り回転軸３１と平行な面に対して互いに対象となっている。また、トーションばね３５における第１カム３３側の端部は、第１カム３３のカム動作部３３ｂにおけるスイッチオフ部３３ｂ２の端部に係合され、一方、トーションばね３５における第２カム３４側の端部は、第２カム３４のカム動作部３４ｂにおけるスイッチオフ部３４ｂ２の端部に係合されている。

<スイッチ動作部１１の構成>
スイッチ動作部１１は、図６に示すように、プランジャ（変位部材）４１とスイッチ動作本体部５１とを備えている。図６は、スイッチ動作部１１のプランジャ４１とスイッチ動作本体部５１とを示す分解斜視図である。

（プランジャ４１の構成）
プランジャ４１は、樹脂材料にて形成されている。この樹脂材料には、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＰＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）なども使用することができる。また、これら樹脂には、各種添加剤を入れて性能を向上させてもよい。例えば、ガラスフィラーを添加して硬度を上げたり、フッ素樹脂を添加して潤滑性を上げたりしてもよい。

プランジャ４１は、胴部４２、板状部４３および棒状部４８を有している。板状部４３は胴部４２の上に水平に形成され、棒状部４８は、胴部４２の下面から垂直下方に突出している。

板状部４３の上面には、第１〜第３カム受部４４〜４６がＴ字形に形成されている。第１および第２カム受部４４，４５は直線状に形成され、第３カム受部４６は、第１および第２カム受部４４，４５との接続部から、第１および第２カム受部４４，４５と直交するように形成されている。

第１、第２および第３カム受部４４，４５，４６は、第１カム（第２カム３４）におけるスイッチオフ部３３ｂ２（スイッチオフ部３４ｂ２）の谷部３３ｂ２１（谷部３４ｂ２１）に対応した形状の山部４４ａ，４５ａ，４６ａを上部に有している。

プランジャ４１の胴部４２は、概略円柱形に形成され、外周面に胴部４２の軸方向（上下方向）に延びる位置決め凸部４７が２個形成されている。これら２個の位置決め凸部４７は、胴部４２の軸を中心として互いに１８０度の間隔をおいて形成され、１個の位置決め凸部４７は、例えば第３カム受部４６の位置に対応する位置、すなわち第３カム受部４６の真下の位置に形成されている。

（スイッチ動作本体部５１の構成）
スイッチ動作本体部５１は、プランジャ４１が装着されるプランジャ装着凹部５２を上部に有している。プランジャ装着凹部５２は、プランジャ４１の板状部４３が配置される板状部受部５３、および胴部挿入部５４を有している。板状部受部５３は、スイッチ動作本体部５１の上面から凹んだ円形の領域であり、胴部挿入部５４は、板状部受部５３の中央部に形成され、板状部受部５３から下方に延びる円形穴状の領域である。

胴部挿入部５４の形成位置における筐体本体部２１ａには、プランジャ４１の位置決め凸部４７が嵌合される位置決め凹部５５が４個形成されている。これら４個の位置決め凹部５５は、胴部挿入部５４の回りの壁面に互いに９０度の間隔を置いて形成されている。

したがって、プランジャ４１をスイッチ動作本体部５１のプランジャ装着凹部５２に装着した場合には、プランジャ４１の胴部４２がプランジャ装着凹部５２の胴部挿入部５４に挿入され、かつプランジャ４１の位置決め凸部４７がプランジャ装着凹部５２の位置決め凹部５５に嵌合される。また、プランジャ４１の板状部４３がプランジャ装着凹部５２の板状部受部５３上に配置される。また、プランジャ４１は、スイッチ動作本体部５１に対して、９０度ずつ回転させて装着することにより、９０度ごとの４つの位置のいずれかの位置に配置できるようになっている。

<リミットスイッチ１の第１から第３動作モード>
ここで、カム内蔵ブロック１２の第１および第２カム３３，３４と、プランジャ４１の第１〜第３カム受部４４〜４６と、位置決め凸部４７と、プランジャ装着凹部５２とは、リミットスイッチ１を下記の第１動作モード（第１の状態）から第３動作モード（第３の状態）に設定できるような位置関係となっている。

第１動作モード（第１の状態）は、第１および第２カム３３，３４が、それぞれ第１〜第３カム受部４４〜４６のうちのいずれかのカム受部に作用できる形態である。この第１動作モードは、本実施の形態では、第１および第２カム３３，３４がそれぞれ第１および第２カム受部４４，４５に作用できる形態である。

第２動作モード（第２の状態）は、第１カム３３のみが、第１〜第３カム受部４４〜４６のうちのいずれかのカム受部に作用できる形態である。この第２動作モードは、本実施の形態では、第１カム３３が第３カム受部４６に作用できる形態である。

第３動作モード（第３の状態）は、第２カム３４のみが、第１〜第３カム受部４４〜４６のうちのいずれかのカム受部に作用できる形態である。この第３動作モードは、本実施の形態では、第２カム３４が第３カム受部４６に作用できる形態である。

また、プランジャ４１がプランジャ装着凹部５２に装着された状態において、プランジャ４１の板状部４３は、筐体本体部２１ａの上面から突出するようになっている。なお、この構成に限定されず、少なくとも第１〜第３カム受部４４〜４６がスイッチ動作本体部５１の筐体本体部２１ａの上面から突出するようになっていればよい。この状態では、スイッチ動作本体部５１の内部において、プランジャ４１がばね（弾性部材）６２（図５参照）によって押し上げられており、スイッチモジュール２２はオフとなる。

一方、第１カム３３または第２カム３４がプランジャ４１の第１〜第３カム受部４４〜４６のいずれかに作用した場合、プランジャ４１は下方に押し下げられる。この状態では、プランジャ４１の動作により、スイッチモジュール２２がオンとなる。

<リミットスイッチ１の動作説明>
（第１動作モードでの動作）
上記の構成において、リミットスイッチ１の第１から第３動作モードでの動作について説明する。図７は、リミットスイッチ１が第１動作モードに設定されている状態を示す正面図である。図８は、リミットスイッチ１が第２動作モードに設定されている状態を示す正面図である。図９は、リミットスイッチ１が第３動作モードに設定されている状態を示す正面図である。

第１動作モードでは、図７に示すように、第１カム３３がプランジャ４１の第１カム受部４４に作用でき、第２カム３４がプランジャ４１の第２カム受部４５に作用できる。回転レバー１３が回転していない状態（図１に示す直立状態）では、第１および第２カム３３，３４は、非作用位置に配置される。この非作用位置では、第１および第２カム３３，３４は、谷部３３ｂ２１，３４ｂ２１が第１および第２カム受部４４，４５の山部４４ａ，４６ａに位置する。したがって、プランジャ４１は、スイッチ動作本体部５１内のばね６２により上方へ押し上げられて、上方へ突出した状態となっている。この状態ではリミットスイッチ１はオフとなる。なお、回転レバー１３が回転していない場合に、第１および第２カム３３，３４が上記非作用位置に配置されるのは、第２および第３モードにおいても同様である。

回転レバー１３が直立状態から外力を受けて時計回りに回転すると、第１カム３３が時計回りに回転し、第１カム３３のスイッチオン部３３ｂ１が第１カム受部４４に作用し、プランジャ４１を押し下げる。これにより、リミットスイッチ１がオンとなる。この場合、第２カム３４は回転しない。

一方、回転レバー１３が直立状態から外力を受けて反時計回りに回転すると、第２カム３４が反時計回りに回転し、第２カム３４のスイッチオン部３４ｂ１が第２カム受部４５に作用し、プランジャ４１を押し下げる。これにより、リミットスイッチ１がオンとなる。この場合、第１カム３３は回転しない。

なお、回転レバー１３は、加わっていた外力が無くなると、直立状態に復帰する。この場合、プランジャ４１は、スイッチ動作本体部５１内のばねによって押し上げられ、上方へ突出した状態に戻る。また、第１カム３３は、トーションばね３５のばね力によって反時計回りに回転し、非作用位置に戻る。

（第２動作モードでの動作）
第２動作モードでは、図８に示すように、第１カム３３がプランジャ４１の第２カム受部４５に作用できる。

回転レバー１３が直立状態から外力を受けて時計回りに回転すると、第１カム３３が時計回りに回転し、プランジャ４１を押し下げ、リミットスイッチ１がオンとなる。この場合、第２カム３４は回転しない。

一方、回転レバー１３が直立状態から外力を受けて反時計回りに回転すると、第２カム３４が反時計回りに回転するものの、第２カム３４の下にはプランジャ４１のカム受部が存在しないので、プランジャ４１は突出状態のままである。したがって、リミットスイッチ１はオフのままである。この場合、第１カム３３は回転しない。

（第３動作モードでの動作）
第３動作モードでは、図９に示すように、第２カム３４がプランジャ４１の第３カム受部４６に作用できる。

回転レバー１３が直立状態から外力を受けて時計回りに回転すると、第１カム３３が時計回りに回転するものの、第１カム３３の下にはプランジャ４１のカム受部が存在しないので、プランジャ４１は突出状態のままである。したがって、リミットスイッチ１はオフのままである。この場合、第２カム３４は回転しない。

一方、回転レバー１３が直立状態から外力を受けて反時計回りに回転すると、第２カム３４が反時計回りに回転し、プランジャ４１を押し下げ、リミットスイッチ１がオンとなる。この場合、第１カム３３は回転しない。

<リミットスイッチ１の利点>
上記のように、リミットスイッチ１は、プランジャ４１を９０度ごとに回転させて配置することにより、プランジャ４１に対して、第１および第２カム３３，３４を作用させる第１動作モード、第１カム３３のみを作用させる第２動作モード、および第２カム３４のみを作用させる第３動作モードに設定することができる。また、回転レバー１３の９０度の回転動作（オーバートラベル動作）にも対応することができる。

したがって、リミットスイッチ１は、使用形態に応じて第１から第３動作モードのいずれかを選択することができ、汎用性および利便性の高いものとなっている。

また、第１および第２カム３３，３４を金属材料にて形成する一方、プランジャ４１を第１および第２カム３３，３４よりも柔らかい樹脂材料にて形成しているので、リミットスイッチ１の耐久性を高めることができる。

すなわち、第１および第２カム３３，３４とプランジャ４１とを、例えば同種の金属材料や同種の樹脂材料など、硬さが同程度の材料にて形成した場合には、リミットスイッチ１の使用に応じて、第１および第２カム３３，３４とプランジャ４１との摩耗が継続して進行するため、リミットスイッチ１は耐久性が低下し易い。

これに対し、第１および第２カム３３，３４を金属材料にて形成し、プランジャ４１を第１および第２カム３３，３４よりも柔らかい樹脂材料にて形成した場合には、リミットスイッチ１の使用開始当初、プランジャ４１の第１〜第３カム受部４４〜４６の摩耗が進行し易い。しかしながら、ある程度、プランジャ４１の第１〜第３カム受部４４〜４６の摩耗が進行した時点では、第１および第２カム３３，３４とプランジャ４１との当接面の折り合いが良くなり、プランジャ４１は、上記時点以降、摩耗し難くなる。この結果、リミットスイッチ１は耐久性が向上する。以下その理由について詳細に説明する。

摩耗現象には大別してアブレッシブ摩耗と凝着摩耗とがある。アブレッシブ摩耗は、相対的に硬い側の面の突起が軟らかい側の面を削り取る（表面粗さに強く依存する）ものである。また、摺動面に介在する硬い粒子(異物)によって摺動面が削られる。

凝着摩耗は、摺動面が相互移着することによる摩耗であり、面同士が強く押し付けられるほど進行する（面圧に依存する）。凝着摩耗は、近い組成の材料同士の場合、移着粒子が大きく成長してシビア摩耗（下記参照）になりやすい。また、摺動面に移着を阻害する介在物（例えば油膜）があると起こりにくい。摩耗量はHolmの摩耗式によって次のように推測される。

V = Z・P・l / pm
（V：摩耗量(摩耗体積)、Z：Holmの摩耗係数、P：荷重、l：摩耗距離、pm：軟らかい方の硬度）
また、一般的に、接触する２固体の摺動摩耗は図１０のように進行する。図１０は、シビア・マイルド摩耗遷移の説明図である。図１０に示すように、時間軸に沿って見たとき、摩耗の進行過程には、シビア摩耗とマイルド摩耗とが存在する。シビア摩耗は、大きな摩耗粒子(数十μｍ以上)を生成し、損耗が大きい。マイルド摩耗は、微細な摩耗粒子(サブミクロン以下)を生成し、損耗が小さい。

したがって、摺動面の損耗を抑制するには、シビア摩耗を早期にマイルド摩耗へと遷移させること、マイルド摩耗をできる限り継続させ、シビア摩耗へ遷移させないことの２点が重要である。

そこで、プランジャ４１の材料（材質）と第１および第２カム３３，３４の材料（材質）とについて、最適な組合せを選定することで摺動摩耗を抑制し、特性変動を抑えることができる。図１１は、プランジャ４１の材料（材質）と第１および第２カム３３，３４の材料（材質）との複数の組合せについての耐摩耗性試験を行った結果を示すグラフである。なお、図１１において、縦軸のＰＴの変位[°]は、第１および第２カム３３，３４およびプランジャ４１が摩耗したことによるリミットスイッチ１の特性変動を示し、具体的には、リミットスイッチ１がオンするときのアクチュエータ（回転レバー１３）の角度の、初期からのズレ量を示している。

グラフＡは、第１および第２カム３３，３４を金属（焼結金属（ＳＭＦ５０４０））、プランジャ４１を第１および第２カム３３，３４よりも柔らかい樹脂（ＰＡ６６（ガラスフィラー３０％））とした場合を示す。この組合せでは、摺動摩耗を抑制し、リミットスイッチ１の特性変動を抑えることができる。

グラフＢは、第１および第２カム３３，３４とプランジャ４１とを同種の樹脂（ＰＡ６６（ガラスフィラー３０％））とした場合を示す。この組合せでは、凝着摩耗が進行して急激に損耗してしまう。

グラフＣは、第１および第２カム３３，３４とプランジャ４１とを異種の樹脂（第１および第２カム３３，３４：ＰＯＭ（Ｍ９０−４４））、プランジャ４１：ＰＡ６６（ガラスフィラー３０％）とした場合を示す。この組合せでは、摺動摩耗を抑制できない。これは、摩擦熱の影響が大きく、限界ＰＶ値が低下するためと考えられる。

図１１の結果からも分かるように、第１および第２カム３３，３４を金属材料にて形成する一方、プランジャ４１を第１および第２カム３３，３４よりも柔らかい樹脂材料にて形成し、両者に意図的に硬度差を付けることにより、凝着摩耗を抑制し、かつプランジャ４１の摩耗状態を早期にマイルド摩耗へ遷移させることができる。この結果、リミットスイッチ１の耐久性を向上することができる。

なお、プランジャ４１には、動作時の面圧により変形しないだけの硬度（限界ＰＶ値）を確保する。また、プランジャ４１に塗布するグリースを高粘度化して油膜破断を抑制することにより、マイルド摩耗からシビア摩耗へ遷移し難くすることができる。また、ガラスフィラー量は最適な量を添加するのが好ましい。多すぎるとガラスフィラーを含んだ摩耗粉によりアブレッシブ摩耗が起こり、少なすぎると限界ＰＶ値が低くなり、面圧に耐え切れず変形することになる。

また、プランジャ４１を樹脂にて形成した場合には、プランジャ４１が軽量化される。したがって、リミットスイッチ１の耐振動性および耐衝撃性を向上することができる。これにより、上下方向に摺動するプランジャ４１の重量が大きいことに起因して、振動を受けた際に誤動作を生じる不具合、および落下した際の衝撃等で内部のマイクロスイッチが破損する不具合等を抑制することができる。

なお、第１および第２カム３３，３４は、全体が金属材料にて形成されている構成に限定されず、少なくともカム動作部３３ｂ，３４ｂの表面が金属材料にて形成されている構成であってもよい。同様に、プランジャ４１は、全体が樹脂材料にて形成されている構成に限定されず、少なくとも第１〜第３カム受部４４〜４６が樹脂材料にて形成されている構成であってもよい。

（実施例１）
リミットスイッチ１は、第１および第２カム３３，３４をＳＭＦ５０４０にて形成し、プランジャ４１をガラスフィラー入りのナイロンＰＡ６６にて形成した。このリミットスイッチ１について、機械的な耐久性テストを行った。その結果、１５００万回以上の動作回数によっても、安定した動作を行うことができた。この結果、本実施例のリミットスイッチ１の耐久性は従来品と比較して、大幅に向上したことが分かった。

（実施例２）
リミットスイッチ１は、第１および第２カム３３，３４をＳＭＦ５０４０にて形成し、プランジャ４１をＰＥＥＫにて形成した。ＰＥＥＫは、耐熱性および耐摺動性に優れた材質であることが知られている。このリミットスイッチ１について、機械的な耐久性テストを行った。その結果、常温環境では３０００万回以上、１２０℃の高温環境下では１００万回以上の動作回数によっても、安定した動作を行うことができた。この結果、本実施例のリミットスイッチ１は、従来品と比較して耐久性が大幅に向上したことが分かった。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、生産ライン等で用いられるリミットスイッチに利用することができる。

１リミットスイッチ（スイッチ）
１１スイッチ動作部
１２カム内蔵ブロック
１３回転レバー
２１動作部筐体
２２スイッチモジュール
３１回転軸
３２ブロック筐体
３３第１カム
３３ｂカム動作部
３４第２カム
３４ｂカム動作部
３３ｂ１スイッチオン部
３４ｂ１スイッチオン部
３３ｂ２スイッチオフ部
３４ｂ２スイッチオフ部
３３ｂ２１谷部
３４ｂ２１谷部
３５トーションばね
４１プランジャ
４２胴部
４３板状部
４４第１カム受部
４４ａ山部
４５第２カム受部
４５ａ山部
４６第３カム受部
４６ａ山部
６１回転止め部材
６２ばね（弾性部材）

また、本発明のスイッチは、外力を受けて回転する回転軸と、前記回転軸に設けられ、前記回転軸の回転に応じて回転し、カム動作部を有するカムと、前記カム動作部と接触するカム受部を有し、回転する前記カム動作部に前記カム受部が押されることにより位置が変位する変位部材と、前記変位部材の変位によりオンオフ動作を行うスイッチモジュールとを備えているスイッチにおいて、前記カムは、前記回転軸の第１方向への回転に応じて前記第１方向へ回転する第１カム、および前記回転軸の前記第１方向とは逆の第２方向への回転に応じて前記第２方向へ回転する第２カムとを有し、前記変位部材の前記カム受部は、第１から第３カム受部を有し、前記変位部材は、前記第１カムのカム動作部が前記第１カム受部に作用し、かつ前記第２カムのカム動作部が前記第２カム受部に作用する第１の状態、前記第１カムのカム動作部が前記第３カム受部に作用し、かつ前記第２カムのカム動作部がいずれのカム受部にも作用しない第２の状態、および前記第１カムのカム動作部がいずれのカム受部にも作用せず、かつ前記第２カムのカム動作部が前記第３カム受部に作用する第３の状態に、配置可能であることを特徴としている。

スイッチ動作部１１は、動作部筐体２１およびスイッチモジュール２２を備えている。動作部筐体２１は、筐体本体部２１ａおよび蓋部２１ｂを有している。スイッチモジュール２２は、筐体本体部２１ａの内部空間に配置されている。蓋部２１ｂは、筐体本体部２１ａの、スイッチモジュール２２を組み込むための開口部２１ａ１を塞ぐように、筐体本体部２１ａにねじ２３にて取り付けられる。

カム動作部３３ｂのおよびカム動作部３４ｂの形状は、回転軸３１の中心を通り回転軸３１と平行な面に対して互いに対称となっている。また、トーションばね３５における第１カム３３側の端部は、第１カム３３のカム動作部３３ｂにおけるスイッチオフ部３３ｂ２の端部に係合され、一方、トーションばね３５における第２カム３４側の端部は、第２カム３４のカム動作部３４ｂにおけるスイッチオフ部３４ｂ２の端部に係合されている。

（第２動作モードでの動作）
第２動作モードでは、図８に示すように、第１カム３３がプランジャ４１の第３カム受部４６に作用できる。

Claims

外力を受けて回転する回転軸と、
前記回転軸に設けられ、前記回転軸の回転に応じて回転し、カム動作部を有するカムと、
前記カム動作部と接触するカム受部を有し、回転する前記カム動作部に前記カム受部が押されることにより位置が変位する変位部材と、
前記変位部材の変位によりオンオフ動作を行うスイッチモジュールとを備えているスイッチにおいて、
前記カム動作部は金属にて形成され、前記カム受部は、前記カム動作部よりも柔らかい樹脂にて形成されていることを特徴とするスイッチ。
前記カムは、前記回転軸の第１方向への回転に応じて前記第１方向へ回転する第１カム、および前記回転軸の前記第１方向とは逆の第２方向への回転に応じて前記第２方向へ回転する第２カムとを有し、
前記変位部材の前記カム受部は、第１から第３カム受部を有し、
前記変位部材は、前記第１カムのカム動作部が前記第１カム受部に作用し、かつ前記第２カムのカム動作部が前記第２カム受部に作用する第１の状態、前記第１カムのカム動作部が前記第３カム受部に作用し、かつ前記第２カムのカム動作部がいずれのカム受部にも作用しない第２の状態、および前記第１カムのカム動作部がいずれのカム受部にも作用せず、かつ前記第２カムのカム動作部が前記第３カム受部に作用する第３の状態に、配置可能であることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ。
変位した前記変位部材を変位前の位置に移動させる弾性部材を備え、
前記変位部材は、上下方向に変位し、前記カムの下に配置され、回転する前記カム動作部に前記カム受部が押されることにより下方に変位することを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチ。
前記第１カムと前記第２カムとの間に配置され、前記回転軸に前記外力が作用しなくなったときに、前記第１カムおよび前記第２カムを回転前の位置に復帰させるトーションばねを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスイッチ。