JP2879956B2 - 接点の調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、接点の開閉を行うバイメタル材や板ばね
などの開閉動作や接触圧を調整する方法に関する。

〔従来の技術〕

温度に応じて反りが反転する第２図例示のごとき反転
型バイメタル材１を接点開閉用板材として用いた接点機
構の一例として、第３図（ａ）にみるように、ベース２
に大きな開口部2aを設けておき、その上に上方に凸とな
ったバイメタル材１を載置してその端部をベース２に固
定しておき、一端がベース２上の接続端子2bに固定され
他端を自由端として同自由端に接点3aを固定した板ばね
３の付勢力で前記接点3aを前記バイメタル材１に押しつ
けるようにしたものがある。この接点機構においては、
雰囲気温度が所定の作動温度域になると、バイメタル材
１が第３図（ｂ）にみるように下方に凸となるよう反転
して、接点部が開かれる。雰囲気が上記作動温度域を下
回るようになると、再びバイメタル材１が上方に凸とな
るよう反転して、接点が閉じられる。

このような反転型バイメタル材１は、第４図（ａ）に
みるように、高膨張材と低膨張材の２枚合わせ材４をゴ
ム製の台5a上に置いて曲率Ｒの成形ポンチ5bで押圧し、
所定の湾曲形状に成形することで作製するのであるが、
反転型バイメタル材１の反転特性はその湾曲度合によっ
て定まるので、成形ポンチ5bとしては設定する作動温度
域ごとに適性な曲率Ｒをもつものを選ぶ必要があり、こ
の適性曲率Ｒがバイメタル材１の材料、寸法などによっ
て異なるため、まず適当に選んだ成形ポンチ5bで押圧成
形して得たバイメタル材１を、第４図（ｂ）にみるよう
に、作動温度域の下限温度に保たれた低温液槽6aと作動
温度域の上限温度に保たれた高温液槽6bとに浸漬して反
転が適性に起きるか否かを検査し、反転が適性に行われ
ないようであると、曲率Ｒの異なる成形ポンチ5bを用い
て再び２枚合わせ材４を湾曲成形し、上記と同様に検査
することで、トライアンドエラーにより適性な曲率Ｒを
有する成形ポンチ5bを見つけて量産に移るようにしてい
た。

しかし、この適性な曲率を有する成形ポンチを見つけ
る作業は極めて手間と時間が掛かる作業である。しか
も、このようにして適性な成形ポンチを見つけて量産す
るとしても、ロット中には別の原因で所定の作動温度域
では反転しないバイメタル材も出てくるので、上記の検
査作業は欠くことが出来ないし、かつ、不合格品が出る
ことを避けることも出来ない。

つぎに、温度に応じて反りの程度が変わるだけの非反
転型バイメタル材を接点開閉用板材として用いた接点機
構の一例として、第７図にみるように、ベース12に接続
端子12aと固定端子12bを設けておいて、自由端に接点13
aを有するバイメタル材11の一端を前記接続端子12aに固
定し、この接続端子12aをひねり調整治具14を用いて図
の矢印に見るように捻って、バイメタル材11上の接点13
aと固定端子12b上の接点13bとの間のギャップｇを適正
に調整することが行われていた。この接点機構では、当
初ギャップｇが０である場合（始めから閉じている場
合）には、所定の作動温度域に達するとバイメタル材11
が反って接点が開かれ、上記作動温度を下回る温度にな
ると反りが小さくなって（反りがなくなって）接点が閉
じられる。他方、当初ギャップｇがプラスである場合
（始めから開いている場合）には、所定の作動温度域に
達するとバイメタル材11が反って接点が閉じられ、上記
作動温度域を下回る温度になると反りが小さくなって
（反りがなくなって）接点が開かれる。

しかし、ひねり調整治具を用いる調整は、専門的技術
を要するという問題のほかに、捻りを受ける接続端子12
aにスプリングバックがあるために調整に時間がかか
り、しかも調整精度が悪いという問題もあった。

接点開閉用板材として、上記バイメタル材11に代えて
板ばねを用いる接点機構もあるが、この場合における板
ばね上の接点と固定端子上の接点の間のギャップの調整
も、やはり、ひねり調整治具を用いて行っており、上記
と同様の問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上に見たように、接点開閉用板材に対する従来の調整
は、種々の問題を有していた。

このような事情に鑑みて、この発明は、調整が容易で
あり、精度も良い、接点の調整方法を提供することを課
題とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、この発明にかかる接点の調
整方法は、接点開閉用板材に紫外線光を照射して切削加
工を加えるようにするものである。この調整方法として
は、たとえば、接点開閉用板材が温度に応じて反りが反
転するバイメタル材である場合には、所定の作動温度域
では常に一方側に反っているよう予備調整しておいたバ
イメタル材に対し、前記作動温度域に保たれた雰囲気下
で紫外線光を照射して、反りの反転が起きるまで切削加
工を加えるようにし、接点開閉用板材が温度に応じて反
りの程度が変わる非反転型バイメタル材である場合に
は、一端が接続端子に固定され他端を自由端として同自
由端に有する接点を開いた状態と閉じた状態のいずれか
一方の状態に保っているバイメタル材に対し、所定の作
動温度域に保たれた雰囲気下で紫外線光を照射して、前
記接点が他方の開閉状態になる反りが起きるまで切削加
工を加えるようにし、また、接点開閉用板材が板ばねで
ある場合には、一端が接続端子に固定され他端を自由端
として同自由端に有する接点を閉じた状態に押しつけて
いる板ばねに対し、紫外線光を照射して、その押しつけ
ている力が所定値になるまで切削加工を加えるようにす
る。

これらの場合に、紫外線光としてレーザを用いること
が好ましく、エキシマレーザを用いることがより好まし
い。レーザは、照射エネルギーが高いので切削加工を効
率的に行うとともに、照射範囲を絞り易いので細部の切
削加工を良好に行うからである。特に、エキシマレーザ
は、たとえば、金属表面に対し、極く表面部分のみを切
削加工し熱的影響を被処理材に対して加えないので、好
ましい。エキシマレーザでは、たとえば、金属加工に必
要なエネルギー密度は５〜50J/cm²である。

〔作用〕

接点開閉用板材に対して紫外線光による切削加工を施
すと、接点開閉用板材が当初もっていた膨張収縮能力や
ばね力が切削の進行とともに少しずつ変化してゆく。そ
のため、連続的に微調整を重ねて行くことになり、調整
精度が上がる。しかも、この調整は非接触で行われる。

〔実施例〕

以下に、この発明にかかる接点の調整方法の実施例を
詳しく説明する。

まず、接点開閉用板材としての反転型バイメタル材に
対する調整例を説明する。２枚合わせ材４を、第４図
（ａ）にみるようにゴム製台5aと成形ポンチ5bを用いて
押圧して、第２図にみるような所定の湾曲形状を有し反
転するバイメタル材１を作製しておく。この準備工程は
従来と同様である。ただ、この発明においては、バイメ
タル材１の湾曲度合は従来よりも深くしておく。すなわ
ち、成形ポンチ5bの曲率Ｒを大きくしておき、所定の作
動温度域では常に一方側に反っているように予備調整し
ておくのである。そして、このようにして準備しておい
たバイメタル材１を、第１図（ａ）にみるように所定の
作動温度域に保たれた液槽6cに浸漬したり、この液槽6c
に代えて所定の作動温度域に保たれた恒温室（図示せ
ず）に入れたりする等しておいて、レーザビーム８を適
当パルス数だけ繰り返し照射して例えば第１図（ｂ）に
みるような形状の溝７を彫る等の切削加工を施して、部
分的にバイメタル材１の厚みを減じて行くと、バイメタ
ル材１の反り特性が次第に弱くなっていって、ついに反
り方向が逆になる反転が起きるので、ここで上記切削加
工を止めることにする。つまり、バイメタル材１に対
し、適正な作動温度域に保たれた雰囲気下でレーザビー
ム８を照射して、反りの反転が起きるまで切削加工を加
えるのである。このような切削加工を施して得られるバ
イメタル材１は、上述の切削加工により、所定の作動温
度域に非拘束状態で保たれている状態で反転が起きるよ
うになっているため、その反転動作は極めて正確であ
る。そして、すべてのバイメタル材に対してこのような
調整を施しながら仕上げてゆくため、歩留まりは100％
である。

この調整方法において、バイメタル材素材に対して加
える切削加工の形状は上記実施例に限らない。なお、こ
の切削加工に際しては、普通、マスクプレートを用いて
加工形状を整えるようにする。

つぎに、接点開閉用板材としての非反転型バイメタル
材に対する開閉動作の調整例を説明する。この場合は、
第５図にみるように接点が閉じた状態に組み立てておい
たバイメタル材に対して、調整を行う。すなわち、ベー
ス12に接続端子12aと固定端子12bを設けておいて、自由
端に接点13aを有するバイメタル材11の他端を接続端子1
2aに固定し、ひねり調整治具を用いて接続端子12aを捻
ることにより、バイメタル材11上の接点13aと固定端子1
2b上の接点13bとの間のギャップｇが０になるように予
め調整しておく。つまり、初期組立て状態では第６図
（ａ）のように接点が開いていたのを、接続端子12aを
捻ることによって第６図（ｂ）のようにギャップｇが０
になるようにするのである。この状態では、バイメタル
材11は少し撓んでいるようにするのが良い。そして、こ
の際に重要なことは、この発明では、この際の予備調整
の程度が、このように予備調整しておいた接点機構を所
定の作動温度域の雰囲気下においても接点が開かないよ
うな調整程度とすることである。そして、このように予
備調整しておいた接点機構を第６図（ｃ）のように所定
の作動温度域の雰囲気下におく。このときには、バイメ
タル材11はすこし反るために、撓み応力は第６図（ｂ）
の状態よりも小さくなっているが、勿論、接点は開かな
い。そこで、第６図（ｄ）にみるように、このような状
態のバイメタル材11に対してレーザビーム18を適当パル
ス数だけ照射する。具体的には、第５図にみるように、
スリット15aを有するマスクプレート15を通してレーザ
ビーム18を繰り返し照射して、バイメタル材11に対し溝
11aを彫る等の切削加工を施して部分的にバイメタル材1
1の厚みを減じて行くと、バイメタル材11の反り特性が
次第に弱くなっていって、ついに接点が開くので、ここ
で上記切削加工を止めることにする。つまり、バイメタ
ル材11に対し、適正な作動温度域に保たれた雰囲気下で
レーザビーム18を照射して、接点が開く程度にまで切削
加工を加えるのである。このような切削加工を施して得
られるバイメタル材は、上記切削加工により、所定の作
動温度域に非拘束状態で保たれている状態で接点が開く
ようになっているため、スプリングバックが全く生じ
ず、その接点動作は極めて正確である。そして、すべて
のバイメタル材に対してこのような調整を施すようにす
るため、歩留まりは100％である。

上記実施例では、ギャップｇが０になるよう予備調整
した常閉型の接点機構に対する調整方法であったが、ギ
ャップｇがプラスとなる開状態に予備調整した常開型の
接点機構に対する調整方法は、予備調整段階では接点が
開いているようにし、所定の作動温度域でのレーザビー
ム照射による切削加工で接点を閉じるようにするほか
は、上記と同様である。

上記非反転型バイメタル材は、通常、高膨張側を切削
すると反り変形が小さくなり、低膨張側を切削すると反
り変形が大きくなる。

この調整方法において、非反転型バイメタル材に対し
て加える切削加工の形状は上記実施例に限らない。な
お、このような長さのあるバイメタル材に対して部分的
な切削加工を施す場合には、長さ方向の１個所に切削加
工を集中させるのでなく、なるべく切削加工が長い範囲
に分散するように工夫するのが良い。このように工夫す
ることにより、バイメタル材の撓み形状が円滑になるか
らである。

最後に、接点開閉用板材としての板ばねに対する接触
圧調整例を説明する。この場合は、第８図にみるように
組み立てておいた状態の板ばねに対して、調整を行う。
すなわち、ベース22に接続端子22aと固定端子22bを設け
ておいて、自由端に接点23aを有する板ばね21の他端を
接続端子22aに固定し、ひねり調整治具を用いて接続端
子22aを捻ることにより、板ばね21上の接点23aと固定端
子22b上の接点23bとの間のギャップｇが０になるように
閉じた状態に押しつけて予め調整しておく。この際に重
要なことは、この発明では、この予備調整の程度を、接
点が所定の力の強さで押しつけられているようにするこ
とである。そして、このような状態の板ばね21に対しレ
ーザビーム28を適当パルス数だけ照射して、板ばね21に
対し溝21aを彫る等の切削加工を施して部分的に板ばね2
1の厚みを減じて行くと、板ばね21のばね特性が次第に
弱くなっていって、ついにその押しつけている力が所定
値になるまで上記切削加工を加えることにする。このよ
うな切削加工を施して得られる板ばねは、上記非接触状
態、非拘束状態下での切削加工により、ばね力が微調整
されているため、スプリングバックが全く生じず、その
接点動作は極めて正確である。そして、すべてのバイメ
タル材に対してこのような調整を施すようにするため、
歩留まりは向上する。

上記切削加工は、たとえば、つぎのような考えのもと
に行う。

一般に、素材としての板ばねには、厚みｔにおいてΔ
ｔのバラツキがあり、幅ＷにおいてΔＷのバラツキがあ
る。そこで、板ばね表面に局部的な切削を施すことで、
このバラツキΔｔ、ΔＷの影響を解消するようにする。

板ばねにねじれや反り、あるいは面内での局部的な厚
みムラがある場合に、場所を変えて切削することによ
り、上記ねじれや反り、あるいは面内での局部的な厚み
ムラの影響を解消するようにする。

長さのある板ばねに対して部分的な切削加工を施す場
合に、長さ方向の１個所に切削加工を集中させるのでな
く、なるべく切削加工が長い範囲に分散するように工夫
することで、板ばねの撓み形状が円滑になるようにす
る。

切削溝の形状は線状に限らず、円状や楕円状、矩形状
などもあり得る。

この発明にかかる接点開閉用板材の開閉動作や接触圧
の調整例は、上記に限らない。

〔発明の効果〕

この発明によれば、接点開閉用板材に対して紫外線光
による切削加工を施すことにより調整を行うようにして
いるため、接点開閉用板材が当初もっていた膨張収縮能
力やばね力が切削の進行とともに少しずつ変化してゆ
く。そのため、連続的に微調整を重ねて行くことにな
り、調整精度が上がる。しかも、この調整は非接触で行
われるため、スプリングバックの影響がなく、特性調整
後における特性の変化がない。

レーザビームを用いて調整する方法には、この発明の
ような切削加工のほかに、熱を加えて内部応力に変化を
生じさせることも考えられるが、内部応力の変化や熱影
響はなかなか計算できないのに対し、切削加工による反
り特性やばね特性の変化は計算可能なので、調整の確実
さ精度の良さに優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明の一調整例を示す断面図、第１
図（ｂ）はこの調整例で得られた反転型バイメタル材を
示す平面図、第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）は反転型バイメ
タル材の平面図、ｂ−ｂ断面図、ｃ−ｃ断面図、第３図
（ａ）（ｂ）は反転型バイメタル材を用いた接点機構の
作動を示す断面図、第４図（ａ）（ｂ）は従来の調整例
を示す説明図、第５図はこの発明の別の調整例を示す斜
視図、第６図（ａ）〜（ｄ）はこの調整例を工程順に示
す説明図、第７図は従来の別の調整例を示す斜視図、第
８図（ａ）〜（ｃ）はこの発明のさらに別の調整例を示
す接点機構の平面図と正面図および板ばねの拡大断面図
である。 １……反転型バイメタル材、７……溝、８……レーザビ
ーム、11……非反転型バイメタル材、11a……溝、13a・
13b……接点、18……レーザビーム、21……板ばね、21a
……溝、23a・23b……接点、28……レーザビーム。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】接点開閉用板材に紫外線光を照射して切削
   加工を加えることを特徴とする接点の調整方法。
2. 【請求項２】接点開閉用板材が温度に応じて反りが反転
   するバイメタル材であって、所定の作動温度域では常に
   一方側に反っているよう予備調整しておいたバイメタル
   材に対し、前記作動温度域に保たれた雰囲気下で紫外線
   光を照射して、反りの反転が起きるまで切削加工を加え
   る請求項１記載の接点の調整方法。
3. 【請求項３】接点開閉用板材が温度に応じて反りの程度
   が変わるバイメタル材であって、一端が接続端子に固定
   され他端を自由端として同自由端に有する接点を開いた
   状態と閉じた状態とのいずれか一方の状態に保っている
   バイメタル材に対し、所定の作動温度域に保たれた雰囲
   気下で紫外線光を照射して、前記接点が他方の開閉状態
   になる反りが起きるまで切削加工を加える請求項１記載
   の接点の調整方法。
4. 【請求項４】接点開閉用板材が板ばねであって、一端が
   接続端子に固定され他端を自由端として同自由端に有す
   る接点を閉じた状態に押しつけている板ばねに対し、紫
   外線光を照射して、その押しつけている力が所定値にな
   るまで切削加工を加える請求項１記載の接点の調整方
   法。