JP2664320B2 - 流量検出スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マイクロスイッチを
使用して流体の流れの有無を検出する流量検出スイッチ
に関し、さらに詳細には、流れが多い状態でも流れが少
ない状態でも安定して流体の流れの有無を検出可能な流
量検出スイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば自動車製造ラインで鋼板を
スポット溶接するために使用される溶接ガン等の電極
は、その使用時に冷却しないと高温になり溶接ガンの電
極が破損する恐れがあり危険であるため、電極内部を流
れる冷却水の流れの有無を常に検出することが必要とさ
れている。そして、溶接ガン等の電極内部を流れて電極
を冷却する冷却水の流れの有無を検出する手段として、
マイクロスイッチの付いた流量検出スイッチが使用され
ている。ここで、流量検出スイッチとしてマイクロスイ
ッチが広く使用されているのは、電気信号を取り出すの
が容易であり、かつコストが低いためである。

【０００３】従来使用されているマイクロスイッチを使
用する流量検出スイッチ１２の一例を図５に断面図で示
す。スイッチ本体３には、その左側に開口して入力ポー
ト９が、その右側に開口して出力ポート１０が形成され
ている。また、スイッチ本体３には、開口孔８が形成さ
れ入力ポート９と出力ポート１０とを連通している。開
口孔８にはロッド４が貫通し、ロッド４の傾斜を有する
円筒状のオリフィス部７が開口孔８に対抗する位置にあ
る。ロッド４の下端には、復帰ばね１１が取り付けら
れ、ロッド４を上方向に付勢している。

【０００４】ロッド４の上端には、作動レバー２が当接
している。作動レバー２は回転中心により回転可能に付
設され、作動レバー２の先端部には、マイクロスイッチ
１のマイクロスイッチ検出部が位置している。ロッド４
の入力ポート側の復帰ばね１１の上側に下ダイヤフラム
６が取り付けられ復帰ばね１１を冷却水Ｆから遮断して
いる。また、ロッド４の出力ポート側に上ダイヤフラム
５が取り付けられ、マイクロスイッチ１等を冷却水Ｆか
ら遮断している。

【０００５】次に、上記構成を有する流量検出スイッチ
１２の作用を説明する。冷却水Ｆが流れると、連通孔８
とオリフィス部７とで構成されているオリフィスの入力
ポート側と出力ポート側とに差圧が発生する。この差圧
をダイヤフラム５，６が検出して、ロッド４を下方向に
変位させる。ロッド４が下方向に変位することにより、
作動レバー２が時計周りに回転してマイクロスイッチ検
出部を押圧し、マイクロスイッチ１が電気信号を発生す
る。この流量スイッチ１２を自動車製造ラインで使用さ
れる溶接装置の冷却水ユニットにおいて、溶接装置への
冷却水入口または出口に設置すれば、溶接装置が稼働中
に冷却水Ｆの流量検出スイッチがオフ状態を検出した場
合等、溶接装置を自動的に停止させることができ、溶接
装置の加熱による破損を防止できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
流量検出スイッチには以下のような問題があった。 （１）自動車製造装置等で使用される溶接装置が必要と
する冷却水の流量は、その溶接装置の容量により大きく
異なるため、冷却水として少量流す場合と大量に流す場
合とがある。従来の流量検出スイッチでは、大量の冷却
水を検出する流量検出スイッチでは、少量の冷却水を検
出できず、また、少量の冷却水を検出する流量スイッチ
に大量の冷却水を流すと、流量検出スイッチ自体が流体
抵抗となって大量の冷却水が流れにくいという問題があ
った。そのため、少量の冷却水を検出でき、かつ大量の
冷却水を流しても流体抵抗の少ない流量検出スイッチが
望まれていた。

【０００７】（２）オリフィスの上流側用ダイヤフラム
と下流用ダイヤフラムを別々に設けていたので、流量検
出スイッチが大型化すると共に、コストアップとなる問
題があった。この発明は、上述した問題点を解決するた
めになされたものであり、広い検出幅を有する流量スイ
ッチを低価格で供給することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明の流量検出スイッチは、入力ポートと出力
ポートとを連通する開口孔と、該開口孔に進入して設け
られる傾斜を有する円柱状である弁体とを有する流量検
出スイッチであって、弁体の移動を復帰ばねを有する可
動体の移動によって検出することにより流体の流れの有
無を検出するマイクロスイッチと、復帰ばねよりばね荷
重が大きく弁体の移動を可動体に伝達する逃げばねとを
有している。

【０００９】また、この目的を達成するために、この発
明の流量検出スイッチは、ダイヤフラム弁体が弁座と当
接または離間することにより、入力ポートと出力ポート
とが遮断または連通される流量検出スイッチであって、
ダイヤフラム弁体の移動を検出することにより流体の流
れの有無を検出するマイクロスイッチを有すると共に、
入力ポートがダイヤフラム弁体の弁本体側に連通し、出
力ポートがダイヤフラム弁体の弁本体でない側に連通し
ている。

【００１０】また、この目的を達成するために、この発
明の流量検出スイッチは、ダイヤフラム弁体が弁座と当
接または離間することにより、入力ポートと出力ポート
とが遮断または連通される流量検出スイッチであって、
ダイヤフラム弁体の移動を検出することにより流体の流
れの有無を検出するマイクロスイッチと、復帰ばねより
ばね荷重が大きく弁体の移動を前記可動体に伝達する逃
げばねとを有すると共に、ダイヤフラム弁体の弁体本体
部が傾斜を有する円柱状であって弁座の開口孔に進入し
て付設され、入力ポートがダイヤフラム弁体の弁本体側
に連通し、出力ポートがダイヤフラム弁体の弁本体でな
い側に連通している。

【００１１】

【作用】上記の構成を有するこの発明の流量検出スイッ
チの弁体は、弁座と当接または離間することにより、入
力ポートと出力ポートとを遮断または連通される。ま
た、マイクロスイッチは、ダイヤフラム弁体の移動を復
帰ばねを有する可動体の移動によって検出することによ
り流体の流れの有無を検出する。また、復帰ばねよりば
ね荷重が大きい逃げばねは、弁体の移動を可動体に伝達
するが、多量の流体が流れて弁体の移動量が大きく復帰
ばねで吸収しきれない場合に、弁体の移動量を吸収す
る。

【００１２】また、傾斜を有する円柱状であって弁座の
開口孔に進入して付設されるダイヤフラム弁体の弁体本
体部は、弁座と共に流体の流れる流路オリフィスを形成
し、弁体の移動量と流体の流量とが比例的に変化するよ
うにしている。また、連通孔が出力ポートとダイヤフラ
ム弁体の弁本体でない側である弁室とを連通しているの
で、出力ポートの静圧がダイヤフラム弁体の弁本体でな
い側にかかっている。

【００１３】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例である
流量検出スイッチの構成を示す断面図である。従来技術
の説明で使用した部品の名称および番号は、同じ物につ
いてはそのまま使用する。スイッチ本体３には、その左
側に開口して入力ポート９が、その右側に開口して出力
ポート１０が形成されている。また、スイッチ本体３に
は、弁座１５が形成されている。

【００１４】弁座１５には弁体１４が当接している。弁
体１４の傾斜を有する円筒状の弁体オリフィス部１４ａ
が弁座１５の開口孔１５ａに進入している。弁体１４の
周囲には、弾性体からなるダイヤフラム１３が固着さ
れ、ダイヤフラム１３の外側はスイッチ本体３に固着さ
れている。ダイヤフラム１３により、弁体１４は弁座１
５に対して当接または離間可能に保持されている。スイ
ッチ本体３、弁体１４およびダイヤフラム１３により形
成される弁室２１は、連通孔１７により出力ポート１０
に連通している。

【００１５】弁体１４の上部には弁体ロッド１４ｂが形
成されており、弁体ロッド１４ｂの上端は、逃げばね受
け１８を介して逃げばね２３に当接している。逃げばね
２３は、弁体１４の検出部である可動体１９の内部に伸
縮可能に組み込まれている。そして、可動体１９は、ス
イッチ本体３に上下方向摺動可能に組み込まれている。
可動体１９に当接して組み込まれている復帰ばね１８
は、弁体１４を弁座１５に当接する方向に付勢してい
る。

【００１６】可動体１９の上端面に軽く接触してまたは
少し離れてマイクロスイッチ検出部２２が位置するよう
に、マイクロスイッチ１が付設されている。マイクロス
イッチ検出部２２は、図示しないスイッチばねにより外
側に付勢されている。マイクロスイッチ１の共通接点
は、コモン接点が２４Ｖ直流電源の一方に、ノーマルク
ローズ接点が表示灯２０に接続している。また、表示灯
２０は２４Ｖ直流電源の他の一方に接続している。ま
た、マイクロスイッチ１のノーマルクローズ接点は、図
示しない溶接ユニットの制御装置に接続している。

【００１７】次に、上記構成を有する流量検出スイッチ
１２の作用について説明する。図１は、冷却水Ｆの流れ
がない場合の流量検出スイッチ１２の状態を示す断面図
である。また、図２は、少量の流体Ｆが流れる場合の流
量検出スイッチ１２の状態を示す断面図である。また、
図３は、多量の冷却水Ｆが流れる場合の流量検出スイッ
チ１２の状態を示す断面図である。

【００１８】溶接ユニットにおいて溶接が行われていな
い場合、溶接電極チップ２５を冷却する必要がないの
で、冷却水Ｆは流されていない。従って、入力ポート９
と出力ポート１０とで冷却水Ｆの差圧が発生しておら
ず、弁室２１は出力ポート１０と連通孔１７により連通
しているので、ダイヤフラム１３と弁体１４とにかかる
流体圧は等しく、弁体１４は、復帰ばね１８により弁座
１５に当接されている。

【００１９】可動体１９も復帰ばね１８により下方に付
勢されており、可動体１９とマイクロスイッチ検出部２
２とは接触していない。従って、マイクロスイッチ１の
ノーマルクローズ接点とコモン接点とが導通しており、
表示灯２０が点灯し、溶接ユニット制御装置にも流体の
流れを検出していない情報が伝達されている。

【００２０】はじめに、溶接ユニットの容量が小さくて
０．５リットル／分程度の少量の冷却水Ｆを流す場合を
図２により説明する。少量の冷却水Ｆを流すと入力ポー
ト９と出力ポート１０との間で差圧が発生する。出力ポ
ート１０と弁室２１とは連通孔１７で連通しているの
で、ダイヤフラム１３と弁体１４との上下で、復帰ばね
荷重とダイヤフラム面にかかる圧力によって生じる荷重
との差により生じる差圧が発生し、弁体１４が上に少し
移動する。このとき、弁体１４の傾斜を有する円筒状の
弁体オリフィス部１４ａが弁座１５の開口孔１５ａに進
入しているので、弁体１４が移動したときに弁体オリフ
ィス部１４ａと弁座１５とで形成されるオリフィスは、
冷却水Ｆが流れる断面積としては比例的に漸次増加す
る。従って、冷却水Ｆの流量と弁体１４の移動量とはほ
ぼ比例する。

【００２１】少量の冷却水Ｆが流れることにより、弁体
１４が上方向にわずかに移動すると、可動体１９が弁体
ロッド１４ｂにより押し上げられる。可動体１９の内部
に収納されている逃げばね２３のばね荷重は復帰ばね１
１のばね荷重より大きいので、復帰ばね１１が縮むのみ
で逃げばね１１はほとんど変形しない。しかし、可動体
１９の移動は、マイクロスイッチ検出部２２を押圧して
マイクロスイッチ１を作動させるには十分な距離であ
り、少量の冷却水Ｆの流れによりマイクロスイッチ１は
作動する。従って、溶接ユニット制御装置への信号はオ
フとなり、溶接ユニット制御装置は冷却水Ｆが流れてい
ることを確認できる。仮に、溶接中に冷却水Ｆの流れが
なくなると、弁体１４に作用する差圧が小さくなり、復
帰ばねが可動体１９と弁体１４とを押し下げマイクロス
イッチ１を復帰させるので、溶接ユニット制御装置に冷
却水Ｆが流れていないことを伝達する。溶接ユニット制
御装置は、溶接中に冷却水Ｆの流れが検出できない場
合、速やかに溶接電極チップ２５への通電を遮断して電
極チップ２５が加熱して破損することを防止する。

【００２２】次に、溶接ユニットの容量が大きくて５リ
ットル／分程度の多量の冷却水Ｆを流す場合を図３によ
り説明する。多量の冷却水Ｆを流すと入力ポート９と出
力ポート１０との間で大きい差圧が発生する。出力ポー
ト１０と弁室２１とは連通孔１７で連通しているので、
ダイヤフラム１３と弁体１４との上下で大きい差圧が発
生し、弁体１４が上に大きく移動する。このとき、弁体
１４の傾斜を有する円筒状の弁体オリフィス部１４ａが
弁座１５の開口孔１５ａに進入しているので、弁体１４
が移動したときに弁体オリフィス部１４ａと弁座１５と
で形成されるオリフィスは、冷却水Ｆが流れる断面積と
しては比例的に漸次増加する。従って、冷却水Ｆの流量
と弁体１４の移動量とはほぼ比例する。これにより、流
体抵抗を小さくし、大量の冷却水Ｆが流れやすくなる。

【００２３】多量の冷却水Ｆが流れることにより、弁体
１４が上方向に大きく移動すると、可動体１９が弁体ロ
ッド１４ｂにより押し上げられる。可動体１９の内部に
収納されている逃げばね２３のばね荷重は復帰ばね１１
のばね荷重より大きいが、弁体ロッド１４ｂが押し上げ
る移動量が大きくなり、復帰ばね１１の縮み分だけでは
弁体ロッド１４ｂの移動量を吸収することができない。
従って、復帰ばね１１が縮んだ後は、弁体ロッド１４ｂ
の移動量を逃げばね１１が縮んで吸収する。

【００２４】これにより、多量の冷却水Ｆが流れて弁体
１４が大きく移動した場合でも、マイクロスイッチ検出
部２２にかかる変形量は大きくならないため、マイクロ
スイッチ１が破損する恐れがなく冷却水Ｆの流量を安定
して検出することができる。従って、溶接ユニット制御
装置への信号はオフとなり、溶接ユニット制御装置は冷
却水Ｆが流れていることを確認できる。仮に、溶接中に
冷却水Ｆの流れがなくなると弁体１４が弁座１５と当接
し、マイクロスイッチ１が冷却水Ｆの流れを検出できな
くなるので、溶接ユニット制御装置に冷却水Ｆが流れて
いないことを伝達する。溶接ユニット制御装置は、溶接
中に冷却水Ｆの流れが検出できない場合、速やかに溶接
電極チップ２５への通電を遮断して電極チップ２５が加
熱して破損することを防止する。

【００２５】また、図４に示す溶接ユニットにおいて、
流量検出スイッチの上流側にある溶接ガン電極チップ２
５が溶接ガンから抜け落ちた場合、上流側の圧力が無く
なるため、下流側に電極チップ２５位置より高い圧力が
あると、従来の技術では、冷却水Ｆがチップ側に逆流す
る恐れがある。このとき、冷却水Ｆが逆流して溶接ガン
電極チップ２５が抜け落ちた箇所より噴出すると製品を
錆させる等の問題があった。本発明の流量検出スイッチ
１２では、冷却水Ｆの下流側が直接ダイヤフラム１３の
上側に作用しているので、弁体１４が弁座１５に押し付
けられるため、電極チップ２５が抜け落ちた場合でも逆
流が遮断され、製品が悪影響を受けることがない。

【００２６】以上詳細に説明したように、本発明の流量
検出スイッチ１２によれば、弁体オリフィス部１４が傾
斜を有する円柱状であって弁座１５の開口部１５ａに進
入して付設され、かつ弁室２１と出力ポート１０とを連
通孔１７で連通しているので、１つのダイヤフラム弁１
３，１４で流量検出スイッチを構成できるため、従来の
流量検出スイッチと比較して大幅なコストダウンを実現
できる。また、復帰ばね１１よりばね荷重の大きい逃げ
ばね２３を可動体１９に組み付けて、多量の冷却水Ｆが
流れた時の弁体１４の大きな移動量を吸収しているの
で、使用流量幅の広い流量検出スイッチ１２を実現する
ことができる。

【００２７】本発明の流量検出スイッチの一実施例につ
いて詳細に説明したが、本発明は本実施例に限定される
ことなく、色々な応用が可能である。例えば、本実施例
ではマイクロスイッチとして接点式のスイッチを使用し
たが、無接点式のマイクロスイッチを使用してもよい。
また、ばねとして圧縮コイルばねを使用しているが、他
のばねを使用してもよい。また、本実施例では弁体とダ
イヤフラムとを別部品として組み立てているが、樹脂で
一体的に成形してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、こ
の発明の流量検出スイッチは、ダイヤフラム弁体の移動
を復帰ばねを有する検出部の移動によって検出すること
により流体の流れの有無を検出するマイクロスイッチを
有すると共に、ダイヤフラム弁体の弁体本体部が傾斜を
有する円柱状であって弁座の開口孔に進入して付設さ
れ、入力ポートがダイヤフラム弁体の弁本体側に連通
し、出力ポートがダイヤフラム弁体の弁本体でない側に
連通しているので、１つのダイヤフラムで流量検出スイ
ッチを構成することができるため、流量検出スイッチの
コストダウンを実現できる。

【００２９】また、この発明の流量検出スイッチは、弁
体の移動を復帰ばねを有する検出部の移動によって検出
することにより流体の流れの有無を検出するマイクロス
イッチと、マイクロスイッチの検出部に当接する可動体
と、復帰ばねよりばね荷重が大きく弁体の移動を可動体
に伝達する逃げばねとを有しているので、流体の流量が
多量に流れた場合でも弁体の移動量を吸収することがで
きるため、多量から少量まで使用流量幅の大きな流量検
出スイッチを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である流量検出スイッチの構
成を示す断面図である。

【図２】少量の流体が流れた時の流量検出スイッチの状
態を示す断面図である。

【図３】多量の流体が流れた時の流量検出スイッチの状
態を示す断面図である。

【図４】溶接ユニットの配管図である。

【図５】従来の流量検出スイッチの構成を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ マイクロスイッチ ３ スイッチ本体 ９ 入力ポート １０ 出力ポート １３ ダイヤフラム １４ 弁体 １５ 弁座 １７ 連通孔 １９ 可動体 ２３ 逃げばね Ｆ 冷却水

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ポートと出力ポートとを連通する開
   口孔と、該開口孔に進入して設けられる傾斜を有する円
   柱状である弁体とを有する流量検出スイッチにおいて、 前記弁体の移動を復帰ばねを有する可動体の移動によっ
   て検出することにより、流体の流れの有無を検出するマ
   イクロスイッチと、 前記復帰ばねよりばね荷重が大きく、前記弁体の移動を
   前記可動体に伝達する逃げばねとを有することを特徴と
   する流量検出スイッチ。
2. 【請求項２】 ダイヤフラム弁体が弁座と当接または離
   間することにより、入力ポートと出力ポートとが遮断ま
   たは連通される流量検出スイッチにおいて、 前記ダイヤフラム弁体の移動を検出することにより、流
   体の流れの有無を検出するマイクロスイッチを有すると
   共に、 前記入力ポートが前記ダイヤフラム弁体の弁本体側に連
   通し、 前記出力ポートが前記ダイヤフラム弁体の弁本体でない
   側に連通することを特徴とする流量検出スイッチ。
3. 【請求項３】 ダイヤフラム弁体が弁座と当接または離
   間することにより、入力ポートと出力ポートとが遮断ま
   たは連通される流量検出スイッチにおいて、 前記ダイヤフラム弁体の移動を検出することにより、流
   体の流れの有無を検出するマイクロスイッチと、 前記復帰ばねよりばね荷重が大きく、前記弁体の移動を
   前記可動体に伝達する逃げばねとを有すると共に、 前記ダイヤフラム弁体の弁体本体部が傾斜を有する円柱
   状であって前記弁座の開口孔に進入して付設され、 前記入力ポートが前記ダイヤフラム弁体の弁本体側に連
   通し、 前記出力ポートが前記ダイヤフラム弁体の弁本体でない
   側に連通することを特徴とする流量検出スイッチ。