JP3607298B2 - スイッチアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明はスイッチアッセンブリに関し、更に詳しくは、これに専用するものではないが、運動機械に対し動力源の制御に使用される、ロープ作動スイッチアッセンブリに関する。
既知のロープ作動スイッチアッセンブリは、機械の近くに固定されるようにした安全スイッチと、該スイッチと接続されるとともにロープを介して操作可能とされ、該ロープが緊張し又は緩んだときに電源をオフに切り替えるようにした、アクチュエータとから構成される。
上記形式の安全スイッチはハウジングを有し、該ハウジング内に２つの常開接点が設けられ、一方の接点は固定される一方、他方の接点は可動とされるとともに軸方向に可動としたばね付勢プランジャに取り付けて各接点の閉状態を保持するようにされ、その結果上記電源をオンとする。
上記軸方向に可動としたプランジャはカム機構の可動カムに支えられ、常時、カムが当該プランジャを電源オン位置に配置する一方、ロープによりカムを回転させるとともに当該プランジャを軸方向に移動させて電源オフ位置とする。
従来の一具体例において、ロープがハウジング内に延びるシャフトの軸方向に沿って一列状に揃えて接続される。このロープはシャフトに緊張して接続され、該シャフトはシャフトばねから付与されるバイアス力に抗して保持される。ロープの緊張が（例えば、該ロープの切断により）緩むと、上記バイアス力によりシャフトが第１軸方向に移動され、該ロープの緊張が（例えば、該ロープの引張により）増大すると、該ロープにより上記シャフトが第２軸方向に移動する。シャフトは長手方向に沿った位置におけるアンダーカット部に隣接して周方向ラッチ部材を有する。このシャフトはカムに設けられたピンと係合する面部を有し、該シャフトのいずれかの軸方向における移動によりカムを駆動するとともにプランジャを作動させて電源オフ位置とする。もし、ロープが切断すれば、シャフトばねによりシャフトがスイッチオフ位置に保持される。一方、ロープが引張され、その後、解放されると、上記アンダーカット部と係合したラッチ部材により、シャフトはスイッチオフ位置に保持される。上記スイッチをリセットしないことには、再び、電源をオンとすることが阻止される。
上記従来形式のスイッチアッセンブリは、ロープが切断しても具合よく作動するが、ロープに僅かな緩みがあると、電源をオフとすることができるものの、ラッチ部材を作動させ、その後にロープの緊張に僅かな緩みを生じさせて再び電源をオンとすることを防止することができないという、不具合があった。同様に、ロープの緊張が僅かでも減少すると、電源をオフに切り替えられるものの、その後のロープの僅かな緊張の増大により、再び、電源をオンにしてしまう可能性がある。もし、例えば、機械の操作者が怪我をしてロープを引っ張って当該機械をスイッチオフにしようとしても、該引張力が余りにも弱く、さもなければ、十分な力でロープを引っ張ってラッチ部材と係合させることができず、このような危険な状態が生じ得る。
本発明の目的は、上記種々の不具合を回避し又は軽減した、スイッチアッセンブリを提供することにある。
本発明によれば、第１状態と第２状態とを切り替え操作するスイッチと、上記スイッチを作動するカム追従部材と、上記カム追従部材に相対的に移動可能としたアクチュエータ部材と、上記アクチュエータ部材を予め定められた位置から移動させることにより上記カムを回転させて上記スイッチを作動させるように設けたリンク機構部とにより構成され、上記リンク機構部が上記アクチュエータ部材により移動させられるピボット軸に装着されたレバーから成り、上記レバーが静止カム面と協働して上記アクチュエータ部材を移動させることにより該レバーをピボット運動させるとともに上記回転カムを回転させるようにした、スイッチ機構が提供される。
本発明におけるレバー機構部は、アクチュエータシャフト又はそれと同類のものを比較的僅かに移動させることにより回転カムを可成り大きな角度を角変位可能とするものである。したがって、本発明の装置は、ロープ操作スイッチの場合に重要とされる高感度のものとされる。
アクチュエータ部材がハウジングの内部に延びるシャフトとされ、該シャフトに接続された本体部にレバーをピボット運動可能に支持するとともに上記ハウジングの内壁部に静止カムが形成される。
好ましくは、回転カムはスイッチの第１状態とする基準位置から少なくとも該スイッチの第２状態とする位置に回転され、上記カムがレバーにより回転させられるや否や該カムは上記基準位置から離れるようにバイアスが掛けられる。このバイアス手段は回転カムに隣接してピボット運動可能に支持された第１ラッチ部材、上記カムに押し付けて接触させられた第２ラッチ部材、上記第１及び第２ラッチ部材に個別にバイアスを掛けるようにしたばねにより構成され、上記カムが基準位置にあるとき、上記ばねによるバイアス力が上記回転カムの回転軸と交差する方向に向けるようにされる。アクチュエータ部材は少なくとも上記ラッチ部材のうちの一方における開口を貫通して延びるようにされ、第１ラッチ部材はばねを介して掛けられるバイアスに抗してアーチ状の表面の周りをピボット運動するようにされる。第１ラッチ部材を押圧移動させる手段が設けられ、該手段によりばねバイアス力が回転カムの回転軸の片側に向けて該カムを回転させる。
好ましくは、レバーの一方の面に静止カムを受容する凹部が形成されるとともに該凹部と対向する面に一対の腕部が形成され、アクチュエータ部材が予め定められた位置にあるとき、上記対向腕部が回転カムの一部分を形成する対向する接触面部に向けて突出し、上記アクチュエータ部材が予め定められた位置から第１方向に移動するとき、上記一方の腕部が移動して上記接触面部と接触する一方、上記アクチュエータ部材が第１方向と反対方向に移動するとき、上記他方の腕部が移動して上記接触面部と接触するようにされる。このレバーの腕部は、アクチュエータ部材が予め定められた位置にない限り、スイッチを第１状態及び第２状態間で切り替え作動させるようにカムを回転させる。
もう１つの実施例において、レバーの一方の面に静止カムを受け入れる凹部が形成されるとともに該凹部と対向する他方の面に腕部が形成され、アクチュエータ部材が予め定められた位置にあるとき、上記腕部が上記回転カムの一部分を形成する接触面部に突出し、上記アクチュエータ部材が予め定められた位置から第１方向に移動するとき、上記腕部が移動することにより上記接触面部と接触して上記カムを回転し、上記アクチュエータ部材が上記予め定められた位置から第２方向に移動するとき、接触部材を支持するアクチュエータ部材が移動して上記接触部部材と接触して上記カムを回転させる。アクチュエータ部材を第１方向又は第２方向に移動させることにより上記カムを同じ方向に回転するようにしてもよい。
以下に、本発明の実施例を、あくまで単に一例として、つぎの添付図面を参照して説明する：
図１は、本発明のスイッチアッセンブリの分解斜視図であり；
図２は、図１のスイッチアッセンブリの部分断面図であり；
図３は、図２の３−３線における断面図であり、２−２線により図２の断面図が示され；
図４は、スイッチアッセンブリのアクチュエータシャフトが第１方向に変位された後における、図３と同様の断面図であり；
図５は、アクチュエータシャフトが第２方向に変位されたことを示す、図３と同様の断面図であり；
図６、図７及び図８は、図１のスイッチアッセンブリに組み込まれたアクチュエータカムを示し、図７及び図８は、図６の７−７線、及び、８−８線断面図であり；
図９〜図13は、図１のスイッチアッセンブリに組み込まれた外ばね支持部材を示し、図10及び図13は、図９における10−10線及び13−13線断面図であり、図11及び図12は、図10における11−11線及び12−12線断面図であり；
図14〜図16は、図１のスイッチアッセンブリに組み込まれた内ばね支持部材を示し、図15及び図16は、図14における15−15線及び16−16線断面図であり；
図17は、図１のスイッチアッセンブリに組み込まれた鋳造箱の一端部の平面図であり；
図18は、図17の18−18線断面図であり；
図19及び図20は、それぞれ、図１のアッセンブリにおける第１及び第２スイッチング状態に対する、アクチュエータカムと内及び外ばね支持部材間の相対的位置を示す図であり；
図21〜図24は、図１のスイッチアッセンブリに組み込まれたレバー支持部材を示し、図22、図23及び図24は、図21における22−22線、23−23線及び24−24線断面図であり；
図25〜図27は、図１のアッセンブリに組み込まれた蓋カムを示し、図26及び図27は、図25における26−26線及び27−27線断面図であり；
図28は、本発明のもう１つの実施例の内部構成部分の平面図であり；
図29は、図28の実施例に組み込まれたレバー支持部材の平面図であり；
図30は、図29における30−30線から見た図であり、図31は、図30の31−31線から見た図であり、図32は、図30における32−32線から見た図であり；
図33は、図28の実施例に組み込まれたレバーの平面図であり；
図34は、図28の実施例に組み込まれたカムの平面図であり；
図35は、図34における35−35線断面図であり；
図36は、図28の実施例に組み込まれた外ばね支持部材の平面図であり；及び
図37は、図36における37−37線から見た図であり、図38は、図37における38−38線から見た図である。
図１において、図示のスイッチアッセンブリは、通常、蓋２により閉鎖される開口を有する鋳造箱１（ハウジング）により構成される。上記箱１と蓋２間に弾性シール３が受容され、該蓋21および箱１は互いにボルト４により固定される。この蓋２には、透明レンズ６により閉鎖された窓５が形成され、第１穴７に、リセットレバー９と接続されたシャフト８を受け入れる一方、第２穴に、停止ボタン11と連結されたシャフト10を受け入れる。
上記箱１の内部に、ボルト13により３穴回路ブレーカアッセンブリ12（スイッチ）が固定される。上記回路ブレーカアッセンブリに図示されたポートを介してワイヤ（図示しない）を供給するとともに該回路ブレーカアッセンブリは、上記箱内の成形部14にねじ15及び協働するワッシャを介してワイヤを接続して接地することができる。
回路ブレーカアッセンブリ12の一端部に隣接してアクチュエータカム16がピン17を介して固定される。このアクチュエータカム16に２つの駆動ピン18が取り付けられ、これら駆動ピン18は上方の蓋カム19内まで延びる。蓋カム19は、アクチュエータカム16と蓋カム19間に、及び、駆動ピン18間に配置されるとともにリセットレバー９のシャフト８により回転するように固定される。レバー21はレバー支持部材20上のピン22を介して装着され、このレバーは、上記箱１の内壁部に鋳造成形法により形成されたカム面（図１中には図示しない）と協働して作用する。
アクチュエータカム16にスロット23が形成され、該スロット23は内ばね支持部材25の本体部から上方に延びる短いピン24を受容する。内ばね支持部材25は外ばね支持部材26の下方部に摺動可能に受容され、ばね27は両ばね支持部材25及び26間で圧縮されて該両ばね支持部材25及び26に互いに分離するようにバイアスを掛ける。外ばね支持部材26は上記箱１の内壁部に形成されたアーチ状のリブ28に押し付けて接触させられる。
外ばね支持部材26は開口29を形成し、該開口29を通してアクチュエータシャフト30が延びる。アクチュエータシャフト30は、フランジ32を形成したばねハウジング31を貫通して延びるとともに該ハウジング31のフランジ32がボルト33を介して上記箱１の一端の壁部に装着される。シャフト30におけるばねハウジング31と接触するスリーブ35と該シャフト30の長さ方向に沿った位置に固定された止め輪36及び止め輪カバー37との間部の周部にばね34が設けられる。このようにして、ばね34は箱１の内部でシャフト30にバイアスを掛けている。箱１の内側のシャフト30の一端部がレバー支持部材20に設けた穴を貫通して延びるとともに止め輪38により該穴から離脱しないように保持される。シャフト８、10及び30の周部に適当なＯリング及びベローシールが設けられ、これにより回路ブレーカ12を確実に封止して閉じ込める。
図２及び図３において、回路ブレーカアッセンブリ12がアクチュエータカム16に形成された凹部40と対面するプランジャ39を支持する様子が示される。説明のために、プランジャ39はアクチュエータカムから離間して示されるが、実際には、該プランジャは図３における右手側に向けてバイアスされて該カムに押し付けられている。図２及び図３において、各構成部分が所定位置に示され、これら構成部分は、シャフト30に取り付けられたリング41がロープと接続され、該ロープは適当に緊張されて該シャフト30とレバー支持部材20を中間位置に保持するようにされる。上記中間位置において、Ｗ字形のレバー21が両ピン18が貫通する平面について対称とされる。そのような位置にあるレバー21により、アクチュエータカム16は、（図３における）下方ピン18の動きに妨害されることなく何れの方向にも回転可能とされる。上記ロープの緊張が増大すると、シャフト30は右側に移動する。その結果、ピン22及びレバー21を支持するレバー支持部材20もまた右側に移動する。そのような移動の様子が図４に示される。レバー21における上記アクチュエータカムから離れた側の面が上記箱１の壁部に一体的に形成された、垂直に延びるリブ42に押し付けられている。リブ42は、レバー21が係合するカムとして作用し、ピン22が右側に移動すると、その結果、上記レバー21は該ピン22の回りを時計回りに隣接するピン18と接触するまで回転する。シャフト30が図４に示される位置より更に右側に移動すると、レバー21はピン18を右側に押圧し、図４においてアクチュエータカム16を反時計回りに回転させる。その結果、プランジャ39が上記回路ブレーカ12の本体部内に押し込まれ、該回路ブレーカ12内の接点のスイッチングを行う。
シャフト30の位置を制御するロープの緊張が低減すると、該シャフト30は図３において左側に移動することとなる。その結果、図５に示されるように、レバー21は、反時計回りにピン18と係合するまでピボット運動を行う。更に、シャフト30に加えられる緊張力が緩和されると、レバー21を更に回転させ、図５においてピン18を左側に押圧し、その結果、アクチュエータカム16を時計回りに回転させる。これは再びプランジャ39を回路ブレーカアッセンブリ12の本体部内へ押し込む。
アクチュエータカム16が一旦図３における位置から変位すると、ばね27並びに内及び外ばね支持部材25及び26がアクチュエータカム16をスナップアクションで急速に動かす。これは図17〜図20を参照するとよく理解できる。
図17及び図18は、それぞれ、外ばね支持部材26を受容する箱１の一端部から見た、平面図及び部分断面図である。これらの図面は、断面形状が半円形とする、垂直に延びるリブ28を示し、箱１におけるシャフト30が挿通される開口の上部及び下部に延びる。更に、上記箱の基部にアーチ状の起立リブ43が形成され、図２からよく解るように、リブ43は外ばね支持部材26の下部44を保持する。このようにして、外ばね支持部材26はリブ28とリブ43間に形成されたアーチ状通路に沿って回転可能とされる。
図19及び図20において、アクチュエータカム16、内ばね支持部材25及び外ばね支持部材26の概要が図２（図19）に対応した態様で示され、それは、シャフト30が箱１から引き出された結果（図４に図示されるよりも極端な状態）としてアクチュエータカムの移動に対応するものである。点45は、アクチュエータカム16が回転可能とされる固定軸を示し、点46は外ばね支持部材26の回転軸を示し、点47は内ばね支持部材25がアクチュエータカム16に対して回転可能とされる軸の位置を示す。図19に示される相対位置に関し、点45、46及び47は一直線上に並んでいる。よって、ばね支持部材25及び26に別々に作用するばね押圧力は、アクチュエータカム16に如何なるトルクも付与することがない。アクチュエータカム16が図19に示される位置から移動されるや否や、最早、点47は点45と点46とを結ぶ直線から外れ、その結果、ばね支持部材25及び26は分離して動き、これによりアクチュエータカム16を図19に示される初期位置から離れるように回転させる。このようにして所望のスナップアクションが得られる。
図４及び図５において、レバー21が、一旦、図３に示される位置から移動すると、アクチュエータカム16を図３に示される位置に戻すには、アーチ状の通路を横切って延びるレバー21に形成された２つの腕部のうちの一方又は両方を隣接するピン18を介して追従させる必要がある。したがって、もし、例えば、シャフト30の軸方向位置を制御するロープが切断すると、該シャフトは図２において左側に移動し、レバー21はアクチュエータカム16を時計回りに押圧し、レバー21が図２に示されるスタート位置に戻される迄、上記アクチュエータカム16が図２に示される位置に戻らないように防止する。このようにして、ロープが切断したとき、上記回路ブレーカ12を介して作動させられた如何なる装置の作動も停止され、シャフト30が図３に示される位置に戻されないことには再び作動させることが出来ない。一旦、シャフト30が図３に示される位置に戻されると、操作者はリセットレバー９を簡単に回転して蓋カム19を回転させることができる。蓋カム19はピン18と係合され、したがって該カムを回転することにより、また、アクチュエータカム16を回転させることとなる。
レバー支持部材20の位置はレンズ６を通して監視することができる。この監視は、該レンズ６の真下に延びる、レバー支持部材20の表面部に適当な模様48を付して容易化することができる。したがって、回路ブレーカの状態が容易に観察することができる。
停止ボタン11は、押圧されることによりアクチュエータカム16を図３に示される位置から移動させるようにすることができる。停止ボタンシャフト10は指示チップ49（図２）を有し、該チップ49は外ばね支持部材26に形成された傾斜面部50の直ぐ上に配置される。上記ボタン11の押圧によりピン10を傾斜面部50に向けて駆動し、外ばね支持部材26が垂直リブ28の周囲に回転させられる。該回転が開始するや否や、機構部は迅速かつ実質的なアクチュエータカム16の回転を確実なものとする。
図１〜図27の実施例において、ロープの緊張が予め定められた制限値を超えたとき、カムは一方向に回転する一方、該ロープの緊張が予め定められた制限値を下回ったとき、該カムは反対方向に回転する。これに代えて当該装置を変形することができ、そのような変形例が図28〜図38を参照して説明される。
図28において、この実施例は図１〜図27の実施例に極めて類似していることに注意すべきである。特に、図示されたロープスイッチはカム52を形成したケーシング51により構成され、該カム52に対しレバー53が押し付けられて接触している。このレバーは、シャフト55の一端部に装着されたレバー支持部材54から下方に延びるピンにピボット運動可能に取り付けられる。レバー支持部材54がカム56上に装着され、該カム56から２つのピン57が延びている。外ばね支持部材58は、上記ケーシングの内壁部に形成されたカム59に押し付けられて該カム59の回りを回転することができる。外ばね支持部材58は内ばね支持部材60を受け入れ、該内ばね支持部材60はカム56における凹部と噛み合わされる。内ばね支持部材60は、図14に図示されたものと形状及び機能が同様のものとされるが、図28には、該支持部材60の大部分が外ばね支持部材58及びレバー支持部材54により覆われて一部分のみが見られる。ばね（図示しない）が支持部材58及び60に別々にバイアスが掛けられるようになっている。
図１〜図27の実施例においては、シャフト55が図28に示される位置から何れかの方向に移動されると、カムは回転して当該スイッチをオフ状態に作動させる。一方、図28〜図38の実施例においては、シャフト55の移動方向に拘わらず、カム56は、常に、同一方向、例えば、図28に示されるように、時計回り方向に回転する。
図28において、シャフト55が右側に移動すると、レバー53は、カム52と噛み合う結果、反時計回りに回転させられる。該レバーは、上側のピン57と噛み合ってカム56を時計回りに押圧する。カム56が非常に僅かでも移動すると、内及び外ばね支持部材並びにカム56間を内部結合して中央機構部を形成し、該カム56に時計回りのトルクを印加し、その結果、急速に接点オフ位置に回転させるようになっている。
図28において、シャフト55が左側に移動すると、接触面61が外ばね支持部材58に形成された表面部62と接触させられる。その結果、外ばね支持部材が反時計回りに回転するとともにそれにより内ばね支持部材60が回転して該カム56を時計回りに回転させる。再び、カム56の移動が開始されるや否や、上記中央機構部が該カムを急速に回転して接点オフ位置とする。
このようにして、当該スイッチに取り付けられたロープが過大に緩み又は緊張すると、このスイッチは自動的に安全位置を推定する。緊急時、図１〜図27の実施例におけるボタン11と同様のボタン（図示しない）を押圧することにより、当該スイッチをオフとすることができる。上記ボタンの押圧により指示シャフト（図示しない）を駆動して外ばね支持部材58の上部に形成された傾斜面部63と接触させる。これにより外ばね支持部材を反時計回りに回転させ、再び、接点オフ位置に向けてカム56を時計回りに回転させる。
図28〜図38に図解される実施例の各構成部分は、説明図１〜図27の実施例における程には詳細に説明しないが、前述した説明により上記２つの実施例の操作方法における共通点が十分に明らかにされたものと確信する。

Claims (11)

1. 第１状態と第２状態とを切り替え操作するブレーカアッセンブリと、アクチュエータカムにより上記ブレーカアッセンブリを作動するカム追従プランジャと、上記カム追従プランジャに相対的に移動可能としたアクチュエータ部材と、上記アクチュエータ部材を予め定められた位置から移動させることにより上記アクチュ エータカムを回転させて上記ブレーカアッセンブリを作動させるように設けたリンク機構部とにより構成され、上記リンク機構部が上記アクチュエータ部材により移動させられるピンに装着されたレバーから成り、上記レバーが静止カムとなるハウジング内のリブと協働して上記アクチュエータ部材を移動させることにより該レバーがピボット運動するとともに上記アクチュエータカムを回転させるようにした、スイッチ機構。
2. アクチュエータ部材がハウジングの内部に延びるアクチュエータシャフトであり、該アクチュエー タシャフトに接続されたレバー支持部材にレバーをピンを介してピボット運動可能に支持するとともに上記の内壁部に静止カムとなるリブを形成した、請求項１に記載のスイッチ機構。
3. アクチュエータカムがブレーカアッセンブ リの第１状態とする基準位置から少なくとも該ブレーカ アッセンブリの第２状態とする位置に回転され、上記ア クチュエータカムがレバーにより回転させられるや否や該アクチュエータカムを上記基準位置から離れるようにバイアスを掛けるようにした、請求項１又は請求項２に記載のスイッチ機構。
4. バイアス手段がアクチュエータカムに隣接してピボット運動可能に支持された第１ラッチ部材、上記アクチュエータカムに押し付けて接触させられた第２ラッチ部材、上記第１及び第２ラッチ部材に互いに分離するようにバイアスを掛けるようにしたばねにより構成され、上記アクチュエータカムが基準位置にあるとき、上記ばねによるバイアス力を上記アクチュエータカムの回転軸と交差する方向に向けるようにした、請求項３に記載のスイッチ機構。
5. アクチュエータ部材が少なくとも上記ラッチ部材のうちの一方における開口を貫通して延びるようにした、請求項４に記載のスイッチ機構。
6. 第１ラッチ部材がばねにより掛けられるバイアスに抗してアーチ状の表面の周りにピボット運動するようにした、請求項４又は請求項５に記載のスイッチ機構。
7. 第１ラッチ部材を押圧移動させる手段を設け、該手段によりばねバイアス力がアクチュエータカムの回転軸の片側に向けて該アクチュエータカムを回転させるようにした、請求項４、請求項５又は請求項６に記載のスイッチ機構。
8. レバーの一方の面に静止カムを受容する凹部が形成されるとともに該凹部と対向する面に一対の腕部が形成され、アクチュエータ部材が予め定められた位置にあるとき、上記対向腕部がアクチュエータカムの一部分を形成する対向する接触面部に向けて突出し、上記アクチュエータ部材が予め定められた位置から第１方向に移動するとき、上記一方の腕部が移動して上記接触面部と接触する一方、上記アクチュエータ部材が第１方向と反対方向に移動するとき、上記他方の腕部が移動して上記接触面部と接触するようにした、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のスイッチ機構。
9. レバーの一方の面にリブを受け入れる凹部が形成されるとともに該凹部と対向する他方の面に腕部が形成され、アクチュエータ部材が予め定められた位置にあるとき、上記腕部が上記アクチュエータカムの一部分形成する接触面部に突出し、上記アクチュエータ部材が予め定められた位置から第１方向に移動するとき、上記腕部が移動することにより上記接触面部と接触して上記アクチュエータカムを回転し、上記アクチュエータ部材が上記予め定められた位置から第２方向に移動するとき、接触部材を支持するアクチュエータ部材が移動して上記接触部部材と接触して上記アクチュエータカムを回転させるようにした、請求項３〜請求項７のいずれかに記載のスイッチ機構。
10. アクチュエータ部材を第１方向又は第２方向に移動させることによりアクチュエータカムを同一方向に回転させるようにした、請求項９に記載のスイッチ機構。
11. レバーを配置することにより、アクチュエータ部材が予め定められた位置にない限り、ブレーカ アッセンブリを第１状態及び第２状態間で切り替え作動させるようにアクチュエータカムを回転させるようにした、請求項１〜請求項10のいずれかに記載のスイッチ機構。

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