JP2727617B2 - 無接点スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の分野〉 この発明は光を利用した無接点スイツチに関するもの
である。

〈従来技術と課題〉 従来、この種スイツチとして、第６図に示すように箱
形スイツチ本体101内の発光素子102と受光素子103とを
左右方向で対向して配置し、上記両素子102,103間に位
置して上記スイツチ本体101の上壁側に押込操作部104a
を有するプランジヤ104を上下動可能に嵌挿するととも
に、復帰ばね105で弾性的に支持して、上記プランジヤ1
04の下端に垂設されたしや光板106で上記発光素子102か
らの光路を開閉させてスイツチ出力を得るようにしたも
のがある。

しかるに、上記従来のものは、しや光板106を設けた
プランジヤ104の変位方向に対して直交方向に発光素子1
02と受光素子103を配置した構成のため、上記直交方向
におけるスイツチ本体101の外径寸法が大きくなる欠点
があり、しかも発光素子102からの光路を直交方向から
しや光板106で開閉するため、長ストローク化は期待で
きず、さらに発光素子102と受光素子とを一軸上に離し
て対向配置するため、上記軸方向の小寸化の障害となつ
ている。

また、従来、この種の無接点スイッチとして、押ボタ
ンからなる可動体に反射板を装着し、スイッチ本体に収
納された発光素子からの光を上記反射板で反射して受光
素子に入射させ、上記可動体の軸移動にもとづく反射板
の変位で、この反射板が上記発光素子と受光素子に接近
し過ぎることにより焦点をぼかし、上記発光素子から受
光素子に入射する光量を減少させて上記受光素子をオフ
させるように構成した光電式押ボタンスイッチが知られ
ている（特開昭62−287529号公報参照）。

ところが、上記構成によれば、発光素子から受光素子
に入射する光量を反射板による焦点のぼかし動作で減少
させて上記受光素子をオフさせるものであるから、上記
可動体の軸移動の全ストロークにわたってスイッチ出力
を得ることができず、上記可動体の動作ストロークが短
かくなるなどの課題がある。

このことは実開昭60−87122号公報に開示された光学
式スイッチ装置についてもほぼ同様な課題がある。

〈発明の目的〉 この発明は上記課題を解消するためになされたもの
で、小形かつ高精度にスイッチ出力を全ストロークにわ
たって発生させて可動体の軸移動位置を検出することが
できる無接点スイッチを提供することを目的とする。

〈発明の構成と効果〉 請求項１の発明による無接点スイッチは、スイッチ本
体に収納された発光素子と、この発光素子からの光を集
光する光学レンズと、上記スイッチ本体に移動可能に装
着されて上記光学レンズを光軸方向へ移動操作する可動
体と、この可動体に装着されて上記光学レンズで集光さ
れた光を反射する反射鏡と、この反射鏡からの反射光を
受光する受光素子とを具備し、上記可動体の軸移動にも
とづく光学レンズの変位で上記受光素子の受光量をアナ
ログ的に変化させ、この受光量の変化に応じたスイッチ
出力を発生させて上記可動体の軸移動位置を検出するよ
うに構成したことを特徴とする。

請求項２の発明による無接点スイッチは、一端部をス
イッチ本体の内部空間に配設した発光および受光用の光
ファイバユニットと、この光ファイバユニットの他端部
に配置された発光および受光素子と、上記スイッチ本体
の内部空間に配設されて上記光ファイバユニットを介し
上記発光素子からの光を集光する凹面反射鏡と、この反
射鏡で集光された光量を絞って上記光ファイバユニット
を介し上記受光素子に受光させる光透過用スリットと、
上記スイッチ本体に移動可能に装着されて上記光透過用
スリットを光軸方向へ移動操作する可動体とを具備し、
上記可動体の軸移動にもとづく光透過用スリットの変位
で上記受光素子の受光量をアナログ的に変化させ、この
受光量の変化に応じたスイッチ出力を発生させて上記可
動体の軸移動位置を検出するように構成したことを特徴
とする。

請求項１の発明によれば、発光素子からの光を光学レ
ンズで集光して反射鏡で反射し、この反射光を受光素子
に入射するため、上記可動体の軸移動にもとづく光学レ
ンズの変位で上記受光素子の受光量を全ストロークにわ
たってアナログ的に変化させることができ、この受光量
の変化に応じたスイッチ出力を発生させて上記可動体の
軸移動位置を小形かつ高精度に検出することができる。

また、請求項２の発明によれば、発光素子からの光を
凹面反射鏡、光透過用スリットおよび光ファイバユニッ
トを介して受光素子に受光させ、スイッチ本体に移動可
能な装着された可動体の軸移動にもとづく上記光透過用
スリットの変位で上記受光素子の受光量を全ストローク
にわたってアナログ的に変化させることができ、この受
光量の変化に応じたスイッチ出力を発生させて上記可動
体の軸移動位置を小形かつ高精度に検出することができ
る。

〈実施例の説明〉 以下、この発明の実施例を図面にしたがつて説明す
る。

第１図はこの発明に係る無接点スイツチの一例を示す
断面図である。

同図において、１は合成樹脂等からなる筒形のスイツ
チ本体であり、丸形の中空部２を有し、軸方向の前後両
端の開口はそれぞれ表蓋３および裏蓋４で閉塞されてい
る。

５は上記スイツチ本体１の軸線上に配設された合成樹
脂等からなるプランジヤであり、前面側には上記表蓋３
に形成された透孔６を貫通して前方へ突出する柱状の操
作部5aが一体形成され、後端部には、中空部２に内嵌す
るつば部７が連成されている。このつば部７の後面中央
には、上記軸線に沿つて円柱状のボス部８が形成されて
おり、上記プランジヤ５とで可動体９を構成している。

10は発光素子、11は受光素子であり、それぞれ上記ボ
ス部８の先端に向けて軸線に線対称な位置で、上記裏蓋
４の前面側の凹所12,13に固定されている。14は上記発
光素子10と受光素子11との間に位置して、上記裏蓋４の
前面に形成されたしや光壁部である。

15は上記ボス部８の先端に固定された光学レンズ，た
とえば半球状のボールレンズであり、その固着面である
平面部は反射鏡16として構成されている。この反射鏡16
は上記発光素子10からの光を受光素子11へ送り返すもの
であり、これにより、上記可動体９の軸方向の変位量
（ストローク量）に応じて受光素子11の受光量がアナロ
グ的に変化するように設定されている。

17は上記軸方向の略中央に位置してスイツチ本体１の
内周面に形成された環状突壁である。18は上記可動体９
に復帰力を付勢する手段、たとえば復帰コイルばねであ
り、上記つば部７の後面に形成された環状のばね座部19
と上記突壁17の前面に形成されたばね座部20との間に掛
設されている。

21はスイツチ本体１の内周面に設けられたモニタ用の
受光素子であり、発光素子10の発光量をモニタして一定
にさせるためのものである。

これらスイツチ本体１や可動体９等により、スイツチ
部Ａが構成されている。

第２図は上記受光素子11の出力の信号処理を行なうコ
ントロール部Ｂの回路構成を示すものであり、たとえば
受光素子11からの出力を検出・増幅する受光量検出回路
31と、可動体９が押込駆動された際の受光量と一定の受
光量レベルとの大小を比較する比較器32と、比較器32か
らの判別出力から可動体９の変位位置の検出用スイツチ
出力を送出する出力回路33とを備えている。このコント
ロール部Ｂは、スイツチ本体１に装着される配線基板
（図示せず）に設定される。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

発光素子10からの光はボールレンズ15の反射鏡16で反
射され、反射光は受光素子11で受光される。

いま、可動体９を自由位置（FP）から動作限度位置
（TTP）まで押し込んだ時のボールレンズ15は発光素子1
0の光軸上を通り、受光素子11に対しては第3a図に示す
位置関係となる。上記可動体９が上記動作限度位置まで
移動する過程上、上記発光および受光素子10,11の中心
と上記ボールレンズ15の中心位置は、該ボールレンズ15
の位置にかかわらず、仮想的に同一軸線上にある（第3b
図）。また、可動体９を動作限度位置まで移動した際の
ボールレンズ15への入射角をθａとすると、可動体９の
自由位置から動作限度位置までの入力角θｂは、常にθ
ａ＞θｂとなり、可動体９の変位量（ストローク量）に
応じて上記入射角が大きくなり、受光素子11の受光量が
増大する（第3c図）。

したがつて、コントロール部Ｂにおいて、一定の受光
量でスレツシユホルドレベルを設定しておけば、受光量
が上記レベルに対して大きいか小さいかを比較器32が判
別し、出力回路33からON・OFFのスイツチ出力が送出さ
れる。

ここで、筒形スイツチ本体１内に軸動可能に設定され
た可動体９に反射鏡16をもつた半球状のボールレンズ15
を設け、発光素子10からの光を、軸線に線対称の受光素
子11に送り返すようにしたから、軸方向と直交方向のス
イツチ本体１の外形を小さくでき、しかも上記可動体９
の軸方向の変位に応じて受光素子11の受光量をボールレ
ンズ15と反射鏡16でアナログ的に変化させる構成のた
め、従来のものに比して動作ストローク量を大きくとり
易くなる。また、受光素子11の基準受光量レベルを変え
るだけで、動作点を容易に変更することもできる。

第４図ならびに第5a図および第5b図は、この発明の他
の実施例を示し、裏蓋４に発光および受光用の光フアイ
バユニツト41を固定し、スイツチ本体１内に設けた立壁
42の後面に発光素子10からの光を光フアイバユニツト41
を介して受光素子11側へ送り出す凹面反射鏡43を形成し
て、プランジヤ５に形成された弾性脚44の先端側に光透
過用スリツト45aを有する可動スリツト板45を保持させ
て、可動体９を移動させることにより、上記凹面反射鏡
43からスリツト45aを通る光量、すなわち、受光量を変
えられるようにしたものである。同図中、46は裏蓋４に
形成された透孔、47は上記弾性脚44の先端に形成された
可動スリツト板保持溝、48はスイツチ本体１の内壁に形
成されて上記弾性脚44が嵌入されるガイド溝、49は光フ
アイバ保持金具、50は光フアイバ保持金具49の締付固定
用ナツトである。

上記構成においても、前記実施例と同様の効果が得ら
れるうえ、光フアイバユニツト41の導入により、コント
ロール部Ｂ側に発光および受光素子10,11を設け、スイ
ツチ部Ａ側の一層のコンパクト化を進めることができる
利点がある。

なお、上記各例において、可動体９に復帰力を与える
手段は、復帰コイルばね18に限られるものではなく、磁
石の反発力を利用したもの等、他の構成であつてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る無接点スイツチの一例を示す断
面図、第２図は同スイツチにおける受光素子の出力の信
号処理を行なうコントロール部を示すブロツク図、第3a
図〜第3c図はそれぞれ同無接点スイツチの動作説明図、
第４図はこの発明の他の実施例を示す無接点スイツチの
分解斜視図、第5a図および第5b図はそれぞれ第４図のも
のを動作前および動作状態で示す断面図、第６図は従来
例の断面図である。 １…スイツチ本体、5a…操作部、９…可動体、10…発光
素子、11…受光素子、15…光学レンズ（ボールレン
ズ）、16…反射鏡、41…光ファイバユニット、43…凹面
反射鏡、45a…光透過用スリット。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スイッチ本体に収納された発光素子と、こ
   の発光素子からの光を集光する光学レンズと、上記スイ
   ッチ本体に移動可能に装着されて上記光学レンズを光軸
   方向へ移動操作する可動体と、この可動体に装着されて
   上記光学レンズで集光された光を反射する反射鏡と、こ
   の反射鏡からの反射光を受光する受光素子とを具備し、
   上記可動体の軸移動にもとづく光学レンズの変位で上記
   受光素子の受光量をアナログ的に変化させ、この受光量
   の変化に応じたスイッチ出力を発生させて上記可動体の
   軸移動位置を検出するように構成したことを特徴とする
   無接点スイッチ。
2. 【請求項２】一端部をスイッチ本体の内部空間に配設し
   た発光および受光用の光ファイバユニットと、この光フ
   ァイバユニットの他端部に配置された発光および受光素
   子と、上記スイッチ本体の内部空間に配設されて上記光
   ファイバユニットを介し上記発光素子からの光を集光す
   る凹面反射鏡と、この反射鏡で集光された光量を絞って
   上記光ファイバユニットを介し上記受光素子に受光させ
   る光透過用スリットと、上記スイッチ本体に移動可能に
   装着されて上記光透過用スリットを光軸方向へ移動操作
   する可動体とを具備し、上記可動体の軸移動にもとづく
   光透過用スリットの変位で上記受光素子の受光量をアナ
   ログ的に変化させ、この受光量の変化に応じたスイッチ
   出力を発生させて上記可動体の軸移動位置を検出するよ
   うに構成したことを特徴とする無接点スイッチ。