JP2015204223A - リミットスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】リミットスイッチの動作プランジャの潤滑性能に対策を施して、摺動部の磨耗を抑えて、製品の長寿命化を図る。
【解決手段】
ハウジングと、ハウジング内に収容されたスイッチ動作プランジャと、ハウジングに回動可能に支持されたシャフトと、シャフトの先端部に設けられたアームとを有し、シャフトの回転に応じてスイッチ動作プランジャを移動させて内蔵スイッチをオンオフさせるリミットスイッチにおいて、スイッチ動作プランジャの軸を包囲するようにオイルシールを形成して、スイッチ動作時に当該オイルシールを変形させて、潤滑性能を高めるリミットスイッチである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、物体の有無を機械的に検知するリミットスイッチに関し、特にいかなる環境
下でも長期間使用可能なリミットスイッチに関する。

従来から、例えば組立て工場においてライン上のワークやパレットの有無を検出するのにリミットスイッチが多く用いられている。かかるリミットスイッチには、いわゆるレバータイプのリミットスイッチである。このレバータイプのリミットスイッチは、ハウジングと、ハウジング内に収容された内蔵スイッチと、内蔵スイッチのスイッチオンオフを行なうスイッチ動作プランジャと、スイッチ動作プランジャ駆動用カム部を一部に形成するとともに、端部にアームを有したシャフトとを備えている（ 例えば、特許文献１ 参照。）

かかるリミットスイッチの具体的構成について説明する。リミットスイッチ５ は、図１ に示すように、ハウジング本体６１ 、ハウジングヘッド６２、及びハウジングカバー６３からなるアルミニウム合金製のハウジング６と、ハウジング内に収容された内蔵スイッチＳ Ｗと、ハウジング内において内蔵スイッチ動作方向にのみ移動可能に収容され、内蔵スイッチＳＷをオンオフするスイッチ動作プランジャ７１と、スイッチ動作プランジャ７１の移動方向と直交する方向に回動自在となるようにハウジングヘッド６２に支持され、一部がハウジングヘッド外部に突出したシャフト７２を備えている。また、シャフト７２にはハウジング内部側にカム部７２ａが備わるとともにハウジング外部の突出部には全周に亘ってセレーション７２ｂが形成され、当該セレーション７２にアーム７３が嵌合されている。

そして、被検出対象物がアーム端部のローラ７４に当たることでアーム７３が回動し、これに伴いシャフト７２も回動してシャフト７２のカム部７２ａが変移することでスイッチ動作プランジャ７１を往復移動させる。スイッチ動作プランジャ７１の移動に伴い内蔵スイッチＳＷのオンオフが切り替えられる。

特許文献２における発明では、上述のリミットスイッチにおいて、シャフトとハウジングとの間に軸受けが備わり、当該軸受けとシャフトの間にはシールパッキンが介装されると共に、当該軸受けとハウジングとの間には耐薬品性のシールパッキンと経時的劣化の少ないシールパッキンとが並んで介装されていることを特徴としている。

特開平２−２３９５２７号公報 特開２００６−１３５７８０号公報

特許文献２にあるような構成をとることで当該リミットスイッチは、シャフトとハウジングとの間に軸受けが備わり、軸受けとシャフトとの間にはシールパッキンが介装されると共に、軸受けとハウジングとの間には耐薬品性のシールパッキンと経時的劣化の少ないシールパッキンとが並べて介装されているので、異なる種類のシールパッキンを介装した状態で軸受けを圧入したハウジングヘッドとすることができる。

しかし一方、リミットスイッチを使用する現場事例では、一度設置したスイッチのメンテナンスが行われることは稀で、製造時に前記スイッチ動作プランジャの摺動部に潤滑剤（オイルやグリース）を塗布できる量にも限界があるため、長期間の使用で潤滑剤が揮発または酸化し劣化することがある。そのため、潤滑剤が摺動部に対して悪さをする可能性があった。

このようにスイッチ動作プランジャにおける、摺動部に潤滑状態の改善は従来十分には行われてこなかった。本願発明ではこのスイッチ動作プランジャの潤滑性能に対策を施して、摺動部の磨耗を抑えて、製品個体の長寿命化を図ることを課題とする。

本願発明は、ハウジングと、
前記ハウジング内に収容された内蔵スイッチと、
前記ハウジング内において特定方向にのみ移動可能に収容され、前記スイッチをオンオフするスイッチ動作プランジャと、
前記スイッチ動作プランジャと直交する方向に前記ハウジングに回動可能に支持され、基端部がハウジング内部に収容されかつ先端部がハウジング外部に突出したシャフトと、前記シャフトの先端部に設けられたシャフト回動用アームとを有し、
前記シャフトの回転に応じて前記スイッチ動作プランジャを移動させて前記内蔵スイッチをオンオフさせるリミットスイッチにおいて、
前記スイッチ動作プランジャと前記ハウジング本体との間にブッシュが備わり、
前記スイッチ動作プランジャの外周に少なくとも二つのオイルシールが装着され、
前記オイルシールのそれぞれにオイルが封入されており、
前記スイッチ動作プランジャの移動方向に沿ってその外周に、第１のオイルシール、前記ブッシュ、および第２のオイルシールが環状に連なって装着されており、
前記スイッチ動作プランジャが前記スイッチをオンオフするように移動する場合に、
前記スイッチ動作プランジャと前記ブッシュが摺動することで第１のオイルシールおよび前記第２のオイルシールに形状変化を生じさせて、当該オイルが前記スイッチ動作プランジャと前記ブッシュの間を潤滑することを特徴とするリミットスイッチである。

また、前記第１のオイルシールおよび第２のオイルシールは前記スイッチ動作プランジャの外周に設けられた刻みに嵌合するフック部を備え、このフック部が前記スイッチ動作プランジャの移動に伴って移動することで、当該オイルシールを変形させるリミットスイッチでもある。

さらに、前記ブッシュは前記スイッチ動作プランジャと接触する内周面、または前記ハウジング本体と接触する外周面に、ベアリングが備えられているリミットスイッチでもよい。

本願発明により、スイッチ動作プランジャにかかる摺動部の潤滑剤を密閉させて、酸化等の潤滑剤の劣化を抑える。封入した潤滑剤を摺動時に強制的に流動させることで理想的な流体潤滑が得られる。さらに、摺動部で発生した磨耗粉を洗い流すこともできる効果がある。

従来のリミットスイッチの長手方向断面図である。 本願発明の実施の一態様であるリミットスイッチのハウジング本体部の断面図である。 本願発明の実施の実施例であるスイッチ動作プランジャの摺動動作を示す。 本願発明の実施の実施例であるオイルシール構造の斜視図である。

本願発明におけるリミットスイッチの要部は図１の従来技術に基づいて述べるところ、ハウジングヘッド６２から突出するスイッチ動作プランジャ７１の摺動部にある。それ以外の構成要素は従来技術と同様である。

まず、図1の従来技術と同様に、ハウジングヘッド６２の内部に、カム部７２ａに対してスイッチ動作プランジャ７１と反対側に有底円筒形状の復帰プランジャ３５と、復帰プランジャ３５の底部に一端が着座し他端がハウジングヘッド６２の内壁に着座したコイルスプリング（図示しない）が収容されている。そして、アーム７３が被検出対象物に当たってシャフト７２が回動し、これに伴いシャフト７２のカム部７２ａ が傾斜してもコイルスプリングの付勢力により復帰プランジャ３５の端面が当該カム面全体を押圧して被検出物体が無い初期の回動状態にシャフト７２を復帰させるようになっている。

そして、ハウジング６は上面に開口部が備わり一側端面にスイッチ動作プランジャ７１の収容孔が形成されたステンレス製のハウジング本体６１と、ハウジング本体６１の開口部にネジＳＲを介して被着されるステンレス製のハウジングカバー６３と、ハウジング本体６１の端面に図示しない締結具を用いて取り付けられかつシャフト７２を収容するステンレス製のハウジングヘッド６２とからなる。なお、ハウジング本体６１とハウジングカバー６３との間、および、ハウジング本体６１ とハウジングヘッド６２ との間は適宜シーリング部材によって封止されている。

さらにスイッチ動作プランジャ７１は表面全体が例えばステンレスでできており、有底円筒形状の大径プランジャ７１ａ と、端面から内蔵スイッチ動作用ネジ部３７が突出した小径プランジャ７１ｂ とからなる。また、スイッチ動作プランジャ７１の内部にはコイルスプリング３８が収容され、スイッチ動作プランジャ７１が内蔵スイッチＳＷ 側に変移し過ぎたときはコイルスプリング３８ が圧縮して余分な変移量を吸収するようになっている。これによって、内蔵スイッチ動作用ネジ部３７が適切な変移量だけ移動し、内蔵スイッチＳＷ を破損することなくそのオンオフを切り替え可能としている。一方、大径プランジャ７１ａの端面はコイルスプリングの付勢力によりシャフト７２ のカム部７２ａ に押し当てられている。

さて、本願発明では、図２に示すように、スイッチ動作プランジャ７１では必ずしも大径と小径の二段階構成をとらないストレートなプランジャを例にとり説明する。このようなリミットスイッチにおいて、スイッチ動作プランジャ７１の任意の位置に環状にオイルシール１００が設置される。いわゆるドーナッツ形状をしたオイルシール１００はオイル１０１とシール部１０２とから形成される。オイルシール１００はスイッチ動作プランジャ７１の少なくとも上下２位置に装着されることが望ましい。上下両方向での移動を潤滑に利用するためである。シャフト７２に近い方（上方）を第1のオイルシール１００ａ、内臓スイッチＳＷに近い先端側（下方）を第2のオイルシール１００ｂと呼ぶこととする。オイルには所定の潤滑剤を用いることでよく、以降オイル１０１と呼ぶ。オイルシール１００では製造過程にて、シール部１０２内部にオイル１０１が封入されるもので、スイッチ動作プランジャ７１とオイル１０１で接面する。

また、シール部１０２をスイッチ動作プランジャ７１の上方及び下方にて固定する部位がある。スイッチ動作プランジャ７１の外周に設けられた円周の刻みに嵌合するシール部１０２の突端に設けたフック部１０３である。このように、上下二箇所のシール部１０２ごとのフック部１０３がスイッチ動作プランジャ７１の移動に伴って動くことで、其々のシール部１０２を潰したり引っ張ったりして抑えながらオイル１０１を流動させる。なお、シール部１０２は例えば耐油性ゴムでできている。

さらに、第1のオイルシール１００ａと第2のオイルシール１００ｂに挟まれた位置にブッシュ（軸受け）１１０が備えられる。ブッシュ１１０はハウジング本体６１に埋め込まれて、スイッチ動作プランジャ７１およびオイルシール１００を支持する。ブッシュ１１０の内周または外周にベアリング１１１を設けてもよい。こうして、スイッチ動作プランジャ７１が内臓スイッチＳＷをオンオフするように移動する場合に、スイッチ動作プランジャ７１とブッシュ１００が摺動することで、第１のオイルシール１００ａおよび第２のオイルシール１００ｂに内包したオイル１０１に形状変化を生じさせて、当該オイルが前記スイッチ動作プランジャと前記ブッシュの間のクリアランスを移動することで潤滑性能を高めるのである。なお、ブッシュ１１０は例えば銅系もしくは鉄系金属でできている。

以降、スイッチ動作プランジャ７１の摺動動作にかかるオイルシール１００の形状変化を図３に示して、説明することとする。

図３の左側 図３Ａは、スイッチ動作プランジャ７１が上向きにあり、内臓スイッチＳＷがオフの状態である。オイルシール１００ａ，１００ｂともに初期状態にある。
次に、右側 図３Ｂでは、スイッチ動作プランジャ７１が下向きにあり、内臓スイッチＳＷがオンの状態になる。すると、スイッチ動作プランジャ７１が上から下への移動により、初期状態に比して、オイルシール１００ａは圧縮され、オイルシール１００ｂは伸張された状態になる。オイルシール１００ａは少し水平方向に膨らんだ状態になり、オイルシール１００ｂ上下方向に伸びたことがわかるであろう。フック部１０３の移動による作用である。

こうして、オイルシール１００ａおよび１００ｂにおいてシール部１０２の形状が変化することで、オイル１０１を強制的に流動させて、スイッチ動作プランジャ７１の摺動部のオイルがリフレッシュされる。このように、オイル１０１への圧力印加によって流体潤滑に近い潤滑状態を実現できるし、また磨耗粉を洗い流したりする効果も奏する。

次に、図４では、スイッチ動作プランジャ７１にオイルシール１００およびブッシュ１１０を連装する製作過程を紹介する。
左側 図４Aにあるのが完成形のものであり、これがハウジング本体６１に格納される。

右側 図４Bで示すのが、ブッシュ１１０（予めハウジング本体に収められていてもよい）にスイッチ動作プランジャ７１を貫入して、上下にオイルシール１００ａ，１００ｂを装着する様を示す。スイッチ動作プランジャ７１に円周状の刻み１０４が一部見えているが、そこにオイルシール１００のシール部１０２フック部１０３が嵌めこまれて完成形になる。

また、シール部１０２のフランジ部１０６はブッシュ１１０およびハウジング本体６１との間でオイル・パッキンの役目を果たす（図２、図3を参照）。
なお、オイル１０１はその作業前後に適宜注入することでよい。

産業上の利用分野

本願発明にかかるリミットスイッチは、従来技術であげたタイプのリミットスイッチに限定されず、スイッチ動作プランジャを備えたあらゆるタイプのリミットスイッチに適用できる。スイッチ動作プランジャの径が大小の段階的な構造であっても構わない。
また、薬液や海水のかかる環境下で使用されるリミットスイッチにも適用対象が限定されず、高温環境下や高圧環境下で使用されるリミットスイッチにも適用可能である。

５ リミットスイッチ
６ ハウジング
３５ 復帰プランジャ
３７ 内臓スイッチ動作用ネジ部
３８ コイルスプリング
６１ ハウジング本体
６２ ハウジングヘッド
６３ ハウジングカバー
７１ スイッチ動作プランジャ
７１ａ 大径プランジャ
７１ｂ 小径プランジャ
７２ シャフト
７２a カム部
７２b セレーション
７２c 段部
７３ アーム
７４ ローラ
８１ 軸受け
８２ O―リング
８３ V―シールパッキン

１００ オイルシール
１０１ オイル
１０２ シール部
１０３ シールフック部
１０４ スイッチ動作プランジャ刻み
１０６ フランジ部
１１０ ブッシュ
１１１ ベアリング部

Claims (3)

1. ハウジングと、
   前記ハウジング内に収容された内蔵スイッチと、
   前記ハウジング内において特定方向にのみ移動可能に収容され、前記スイッチをオンオフするスイッチ動作プランジャと、
   前記スイッチ動作プランジャと直交する方向に前記ハウジングに回動可能に支持され、基端部がハウジング内部に収容されかつ先端部がハウジング外部に突出したシャフトと、前記シャフトの先端部に設けられたシャフト回動用アームとを有し、
   前記シャフトの回転に応じて前記スイッチ動作プランジャを移動させて前記内蔵スイッチをオンオフさせるリミットスイッチにおいて、
   前記スイッチ動作プランジャと前記ハウジング本体との間にブッシュが備わり、
   前記スイッチ動作プランジャの外周に少なくとも二つのオイルシールが装着され、
   前記オイルシールのそれぞれにオイルが封入されており、
   前記スイッチ動作プランジャの移動方向に沿ってその外周に、第１のオイルシール、前記ブッシュ、および第２のオイルシールが環状に連なって装着されており、
   前記スイッチ動作プランジャが前記スイッチをオンオフするように移動する場合に、
   前記スイッチ動作プランジャと前記ブッシュが摺動することで第１のオイルシールおよび前記第２のオイルシールに形状変化を生じさせて、当該オイルが前記スイッチ動作プランジャと前記ブッシュの間を潤滑することを特徴とするリミットスイッチ。
2. 請求項１におけるリミットスイッチにおいて、
   前記第１のオイルシールおよび第２のオイルシールは前記スイッチ動作プランジャの外周に設けられた刻みに嵌合するフック部を備え、このフック部が前記スイッチ動作プランジャの移動に伴って移動することで、当該オイルシールを変形させるリミットスイッチ。
3. 請求項１におけるリミットスイッチにおいて、
   前記ブッシュは前記スイッチ動作プランジャと接触する内周面、または前記ハウジング本体と接触する外周面に、ベアリングが備えられているリミットスイッチ。
   

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