JP3633656B2 - 安全スイッチ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば産業機械が設置される部屋の出入口などの壁面に装着され、その出入口の扉が開かれたときには、産業機械等への電源供給を停止する安全スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業機械が設置された部屋や工場あるいは産業機械自体の危険ゾーンでは、作業者が機械に巻き込まれて負傷するといったトラブルの発生を防止する目的として、部屋や危険ゾーンの出入口の扉が完全に閉まっていないときには、機械の駆動をロックするシステムを設けることが要求される。このため危険ゾーン等の出入口部には安全スイッチが設けられる。
【０００３】
このような安全スイッチは、スイッチ本体が部屋の出入口周辺の壁面に装着され、その出入口の扉を閉じたときに扉に固着されたアクチュエータがスイッチ本体の操作部に進入し、これにより接点ブロックの可動接点（可動片）が切り換わる構造のスイッチで、このような切り換わり動作で回路接続が主回路（産業機械への電源供給回路）側へと切り換わって部屋内の機械が運転可能な状態となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した安全スイッチによれば、扉を開いて内部の産業機械の保守点検などを行っている際に、第三者により扉が無意識に閉じられると、接続回路が切り換わり産業機械が運転可能な状態となって、メンテナンス作業者に危険が及ぶ虞れがある。
【０００５】
このような問題を解決するため、本出願人は、スイッチ本体側のユニットに回路接続具（プラグ）を着脱自在に装着し、そのプラグの取り外しにより主回路が遮断されるように構成した安全スイッチを既に提案している（特願平５−２７９７７８号）。
【０００６】
この提案技術によれば、プラグを取り外してさえおれば、扉が閉鎖されても部屋内の産業機械が運転可能な状態となることはないが、プラグ受けの差込み口の端子（クリップ）が外部に露呈しているため、その端子間を針金等により主回路を閉とすることが可能で、その改善が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、プラグの着脱により主回路の接続・遮断を行える構造で、しかも、専用のプラグ以外では主回路を閉とすることができない構造の安全スイッチの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、産業機械が設置される部屋等の出入口周辺にスイッチ本体が装着され、その出入口の扉に固着したアクチュエータが当該扉の閉鎖とともにスイッチ本体の操作部に進入することにより接続回路が補助回路から主回路側へと切り換わる構造の安全スイッチにおいて、上記操作部に進入したアクチュエータの抜けを阻止するロック機構が操作部に設けられているとともに、上記スイッチ本体側のユニットのカバーに一体形成された円筒形状の受け座と、その受け座の内部に円筒軸を中心として回動自在に嵌め込まれたプラグ受けと、互いに導通する一対の差込み金具が設けられたプラグを有し、上記プラグ受けには、上記プラグの差込み金具が嵌り込む差込み構造の一対の端子が、その各差込み口を外部に露呈させた状態で配置され、これらの各端子には、それぞれ接点を介して上記主回路を切断した回路端が接続され、さらに、上記プラグは、その各差込み金具をそれぞれ対応する上記プラグ受けの端子に差し込んで、所定の角度だけ回転させた状態で止め部材により上記受け座からの抜けが阻止され、かつ、その固定位置へのプラグの回転に伴う上記プラグ受けの回転により、上記接点が開の状態から閉に切り換わるように構成されているとともに、上記差込み金具を上記プラグ受けの端子に差し込んで当該プラグを回転させたときに、上記操作部のロック機構がロック可能な状態となるように構成されていることによって特徴づけられる。
本発明において、上記スイッチ本体側のユニットが上記ロック機構のロック解除用のソレノイドユニットであり、そのソレノイドユニットのソレノイドがオンであるときにのみ、当該ユニットに装着されているプラグの回転・取り外しが可能となるように構成してもよい。
【０００９】
【作用】
本発明によれば、産業機械の主回路がプラグの一対の金具を通じて接続されるので、このプラグをスイッチ本体側のユニットから取り外すと、主回路は確実に遮断される。従ってプラグを取り外してさえおれば、扉が閉鎖されても部屋内の産業機械が運転可能状態となることはない。さらに、プラグの差込み金具をスイッチ本体側ユニットのプラグ受けの端子に差し込んでプラグを回転させたときに、操作部のロック機構がロック可能な状態となるように構成しているので、プラグを取り外してさえおれば、扉が閉鎖されてもアクチュエータにロックがかかることがなく、作業者が部屋内に閉じ込められるという事態を招く虞もない。
また、本発明において、操作部のロック機構のロック解除するためのソレノイドユニットを備え、そのソレノイドユニットにプラグを着脱自在に装着してロック機構のロックとロック解除を行う場合、ソレノイドユニットのソレノイドがオンであるときにのみ、当該ユニットに装着されているプラグの回転・取り外しが可能となるように構成すれば、ソレノイドがオンとならない限りはプラグの回転・取り外しが不可能となるので、例えば、作業者が手順を誤ってソレノイドがオンとなる前にプラグを扱っても、その取り外しが阻止される。また、産業機器の運転中に、何らかの原因によってプラグが外れて機械への電源供給が停止されるといった不測の事態を招く虞もない。
【００１０】
しかも、プラグ３は、接点閉の状態では止め部材により抜けが防止されているので、プラグ３を取り外す際にはプラグ３を回転させることが必要で、その回転により接点が開の状態なる。すなわち、プラグ３を取り外した状態では、接点は必ず開の状態となるので、プラグ受け１の端子１０に針金等を差し込んでも主回路ＣＭ が閉の状態となることはない。
【００１１】
【実施例】
まず、本発明を適用する安全スイッチの概略構造を、図９に示す斜視図を参照しつつ説明する。
【００１２】
この安全スイッチは、主にスイッチ本体１０１とアクチュエータ１０２によって構成されており、そのスイッチ本体１０１は部屋の出入口の周縁の壁面に固着される。また、アクチュエータ１０２は扉１０４に固着されるが、その位置はスイッチ本体の挿入孔１０１ａに対向する位置で、扉１０４を閉鎖した状態のときにスイッチ本体１０１の操作部１１１内に進入する。
【００１３】
そして、アクチュエータ１０２の進入により、スイッチ部１１２に内蔵の接点ブロックの接続接点が切り換わり部屋内の機械が運転可能な状態となる。一方、扉１０４の開放によりアクチュエータ１０２が操作部１１１から抜けたときには接点が復帰して機械への電源供給がオフされる。
【００１４】
この安全スイッチでは、操作部１１１に機械的なロック機構（図示せず）が設けられており、このロック機構によって、操作部１１１に進入したアクチュエータの移動（抜け側への移動）が阻止され、これにより扉の開放を禁止するといったロックシステムが採用されている。また、そのロック機構の解除用の機器としてソレノイドユニット１０３がスイッチ本体１０１の側部に装着されている。
【００１５】
次に、本発明実施例の特徴部分を、以下、図面に基づいて説明する。
図１は本発明実施例の外観斜視図、図２はその実施例の要部構造を示す図で、（Ａ） は縦断面図，（Ｂ） は（Ａ） のＸ−Ｘ矢視図である。また図３は図２（Ｂ） Ｙ−Ｙ断面図である。さらに図４は図２（Ｂ） のＺ−Ｚ断面図で、図５，図６の各（Ａ） 〜（Ｄ） は、それぞれ図２（Ａ） のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄ断面図である。
【００１６】
この例で注目すべき構成は、図２（Ａ） に示すように、ソレノイドユニット１０３の上面カバー１３１に円筒形状の受け座１３２を一体的に設け、この受け座１３２にプラグ受け１を、円筒軸を中心として回動自在に配設している点にある。
【００１７】
このプラグ受け１には、図２（Ｂ） に示すように、中心を挟んで互いに対向する位置に、後述するプラグ３の接続ピン３１の挿入用の一対のピン挿入孔１１が設けられており、また、プラグ３の突起３２の挿入用の一対の挿入孔１２が設けられている。さらに、プラグ受け１には、ガイド溝１２ａ〔図５（Ａ） 参照〕に沿って上下方向に変位自在のプレート２が設けれている。
【００１８】
このプレート２は、図３に示すように上方への変位が、プラグ受け１の上部に一体形成された規制部材１３によって規制され、かつ、圧縮コイルばね２ａの弾性力によってその規制部材１３に向けて押圧されている。また、プレート２の両端は、プラグ受け１の側方に突出しており、その両端が図５（Ａ），図７に示すように、受け座１３２の内周面に一体形成された突部１３２ｂに当たることによってプラグ受け１の右向きの回転が規制される。
【００１９】
さらに、プレート２は、突部１３２ｂの下端よりも下方位置にまで押し下げることが可能で、その位置まで押し下げると、プレート２は突部１３２ｂによる規制が解除され、この状態でプラグ受け１が回転可能となる。
【００２０】
そして、プラグ受け１には、図２に示すように、各ピン挿入孔１１の内部にそれぞれ差込み受け構造の端子１０が配置されている。この一対の端子１０は、図８の電気回路図に示すように、主回路ＣＭ のマイクロスイッチＭＳ１と主回路ＣＭ の接続ポートＰ４ との間に、後述する接触ピン６と固定片７ａを介して直列に接続される。
【００２１】
一方、プラグ３は、図２（Ａ），図３（Ｂ） に示すように、プラグ枠３０と、これに一体的に設けられた一対の接続ピン３１および一対の突起３２によって構成されている。
【００２２】
プラグ枠３０は、受け座１３２に設けた突起１３２ａと、これに嵌り合う溝カム３０ａで構成される、いわゆるバヨネット継手構造により受け座１３２に着脱自在で、その受け座１３２への差し込み・回転により装着され、また、逆の手順で受け座１３２から取り外すことができる。そのプラグ３の回転範囲は、例えば４５度程度である。なお、プラグ枠３０の溝カム３０ａの始端と終端との間には斜面が形成されている。また、プラグ枠３０には把手３０ｂが取り付けられている。
【００２３】
一対の接続ピン３１は、Ｕ字形状に曲げ加工した金属線材の先端部を利用したもので、この一対の接続ピン３１の間隔は、先の一対の端子１０の配置関係に対応している。
【００２４】
一対の突起３２は、図３（Ｂ） に示すように、プラグ受け１のプレート２を、圧縮コイルばね２ａの弾性力に抗して押し込むためのもので、プラグ枠３０を受け座１３２に完全に差し込んだ状態で、各突起プレート３２の下端面つまりプレート２の上端面が、受け座１３２の内周面の突部１３２ｂの下端と同一レベルとなるか、もしくは僅かに下方に位置する。
【００２５】
次に、ソレノイドユニット１０３の内部構造を説明する。
まず、このユニットの端部には、スイッチ本体の操作部１１１のロック機構を機械的に解除する機構（図示せず）が内蔵されており、その解除機構の操作ロッド８の先端がプラグ受け１の下方位置に臨んでいる。また、その操作ロッド８と対向する位置に、このユニットに内蔵されたソレノイド（図示せず）の駆動ロッド９の先端が臨んでおり、この２本ロッド８と９との間に板カム５が配置されている。
【００２６】
板カム５は、プラグ受け１と中心が一致する軸４によって回転自在に支持されており、また、この板カム５とプラグ受け１とは、それぞれの上面と下面に設けられた凹部５２と凸部１４との嵌り合いにより相互に連結されており、従って、板カム５はプラグ受け１の回転に伴って回転する。なお、軸４の下端には後述する端子台７が止め輪４ａにより装着されている。
【００２７】
板カム５には、図５（Ｃ），図６（Ｃ） に示すように軸４とは異なる位置を中心として円弧状に延びる溝カム５ａが形成されており、この溝カム５ａには解除機構の操作ロッド８の先端部に設けられたカムフォロワピン８ａが差し込まれている。また、板カム５は、溝カム５ａと対向する部分の外周面５ｂのカム形状が軸４を中心とする円弧形状となっており、この部分の周端に段付き部５ｃが形成されている。
【００２８】
さらに、板カム５には、図４に示すように、軸４を中心として互いに対称となる位置に、一対の接触ピン６が埋め込まれている。この接触ピン６は上下方向の変位自在で、圧縮コイルばね６ａおよび止め輪６ｂによって下方に向けて押圧された状態で配置されており、その先端が板カム５の下面から所定量だけ突出している。この一対の接触ピン６は、先のプラグ受け１の一対の端子１０に配線Ｌを介して接続される。
【００２９】
板カム５の下部に配置された端子台７には、一対の固定片７ａが接触ピン６に対応する位置関係で配置されており、その接触ピン６が図５（Ｄ） に位置しているときには、図４（Ａ） に示すように接触ピン６の下端には何も接触せず、この状態から板カム５の回転により、接触ピン６が図６（Ｄ） の位置に移動すると図４（Ｂ） に示すように、接触ピン６が圧縮コイルばね６ａの弾性力に抗して上方に押圧された状態で固定片７ａに接触する。
【００３０】
そして、端子台７の一対の固定片７ａの一方には、図８の電気回路図に示すように主回路ＣＭ の接続ポートＰ４ からの配線Ｌ４ が接続され、他方には、マイクロスイッチＭＳ１の端子に配線Ｌ３ を介して接続される。
【００３１】
なお、以上の構造のソレノイドユニット１０３においてソレノイドの駆動ロッド９は、ソレノイドが励磁状態となったときに後退して、その先端部に設けた当てピン９ａがマイクロスイッチＭＳ１とＭＳ２の各アクチュエータＭＡ１とＭＡ２に当たって、その各スイッチのオン・オフがそれぞれ切り換わる。この動作を、図８に示す電気回路図で説明すると、ソレノイドＳがオンとなると、主回路ＣＭ のマイクロスイッチＭＳ１（例えばＢ接点）がオフとなり、補助回路ＣＳ のマイクロスイッチＭＡ２（例えばＡ接点）がオフとなる。
【００３２】
次に、本発明実施例の作用を各部の動作とともに述べる。なお、この作用説明において前方とは図２〜図６の各図中の左側の向きを指す。
まず、プラグ３をソレノイドユニット１０３から取り外した状態では、プラグ受け１の回転方向の位置は図５（Ａ），（Ｂ） に示す状態となっている。また、板カム５の回転方向の位置は図５（Ｃ） に示す状態となっており、この板カム５の外周面５ｂに、ソレノイドの駆動ロッド９の先端が当たる。なお、図５（Ｃ） にはソレノイドがオフの状態のときを示す。
【００３３】
さて、以上の状態でプラグ３を受け座１３２に合わせて差し込むと、図２（Ａ），図３（Ｂ） に示すように、プラグ３の各接続ピン３１がプラグ受け１の端子１０に嵌り込み、これと同時に、プレート２がプラグ３の突起３２によって押し込められてプラグ受け１が回転可能な状態なり、この後、差し込んだプラグ３を時計方向に回転させると、プラグ受け１の回転に伴って板カム５とが回転する。
【００３４】
この板カム５の回転により、図６（Ｃ） に示すように、カムフォロワピン８ａが溝カム５ａによって前方へと押し出され、これに伴って操作ロッド８が前進し、スイッチ本体の操作部１１１のロック機構が作動可能な状態となる。また、板カム５の回転により段付き部５ｃがソレノイドの駆動ロッド９の先端に対向する位置へと移動し、これにより駆動ロッド９の規制が解除され、駆動ロッド９が前進して、段付き部５ｃに当たる。従って、この状態で板カム５の回転つまりプラグ受け１とプラグ３の回転が規制されプラグ３の取り外しが不可となる。
【００３５】
また、このような動作と同時に、板カム５の回転により、一対の接触ピン６が図５（Ｄ） の位置から図６（Ｄ） の位置へと移動して、その各接触ピン６が端子台７の固定片７ａに接触し、この時点で、図８の電気回路図に示すように主回路ＣＭ の接続ポートＰ４ とマイクロスイッチＭＳ１とが接続される。
【００３６】
次に、プラグ３を装着した状態で扉１０４が閉鎖され、これに伴ってアクチュエータ１０２がスイッチ本体の操作部１１１の内部に侵入すると、そのアクチュエータ１０２にロックがかかるととともに、スイッチ部１１２の接点ブロックの接点が切り換わり、図８の電気回路図に示すように補助回路ＣＳ が遮断され主回路ＣＭ が接続される。
【００３７】
この後、ロック解除信号に応じてソレノイドＳが励磁されると、駆動ロッド９が後退し、これにより、各マイクロスイッチＭＳ１，ＭＳ２のオン・オフが切り換わり、主回路ＣＭ が遮断され、補助回路ＣＳ が接続可能な状態となる。また、駆動ロッド９の後退により、このロッド９の先端が板カム５から抜けて、板カム５が回転可能な状態となる。そして、プラグ３を先とは逆向きに回して受け座１３２から抜き取ると、板カム５の回転位置は先の図５（Ｃ） の状態へと戻り、これにより操作部１１１のロック機構が解除され、この時点でアクチュエータ１０２の抜き取りつまり扉の開放が可能となる。
【００３８】
以上のように、この実施例では、操作部１１１のロック機構のロック解除とその復帰の動作には、ソレノイドの駆動ロッド９の移動が関係しないので、プラグ３を抜き取った状態〔図５（Ｃ） の状態〕において、電気的故障や停電等の何らかの原因によりソレノイドがオフとなっても操作部１１１のロック機構がロック可能な状態となることはない。従って、プラグ３を抜き取ってさえおれば、停電等の異常が発生しても扉閉鎖により作業者が部屋内に閉じ込められることはない。しかも、そのような異常によってソレノイドがオフとなってもその駆動ロッド９は板カム５の外周面５ｂで前進が規制されるので、主回路ＣＭ のマイクロスイッチＭＳ１がオンとなることはなく、従って、この実施例の構造では二重の保護機能をもつ、極めて安全性の高いスイッチとなる。
【００３９】
さらに、この実施例によると、ソレノイドユニット１０３に装着したプラグ３は、ソレノイドがオンとならない限りは回転・抜き取りが不可能な構造となっているので、例えば、作業者が手順を誤ってソレノイドがオンとなる前にプラグ３を扱っても、その抜き取りは阻止される。また、産業機器の運転中に、何らかの原因によってプラグ３が外れて機械への電源供給が停止されるといった不測の自体を招く虞れもない。
【００４０】
また、プラグ３を抜き取った状態では、接触ピン６と固定片７ａとの接触が断たれているので、プラグ受け１の一対の端子１０を針金等により短絡させても主回路ＣＭ が閉回路になることはない。
【００４１】
さらにまた、プラグ３の溝カム３０ａには斜面が形成されているので、プラグ３を取り外す方向に回すだけで、プラグ３は圧縮コイルバネ２ａの弾性力によって飛び出して脱落するのでその操作性がよく、しかも、プラグ３が回転の途中で溝カム３０ａに突起１３２ａが引っ掛かってプラグ３が中途半端な位置に止まるという不具合もない。
【００４２】
なお、以上の本発明実施例においては、プラグ受け１の端子１０と板カム５に設けた接触ピン６とを配線Ｌにより接続しているが、この両者は直に接触させてよいし、あるいは接触子等を介して接触させてもよい。
【００４３】
次に、本発明を、スイッチ本体１０１を単体で使用する場合に適用した例を説明する。図１０はその実施例の構成を示す図で、（Ａ） および（Ｂ） はそれぞれ外観斜視図および電気回路図である。
【００４４】
この例では、スイッチ本体１０１のスイッチ部１１２に、先の実施例と同様なプラグ２０３を着脱自在に装着しており、このプラグ２０３を抜き取ることで、（Ｂ） の電気回路図に示すように、主回路ＣＭ を遮断することができる。なお、プラグ２０３に対応する接点２１０などの具体的な構造は図示しないが、先の実施例で説明した図４の構造と同様な構造を採用する。ただし、この例の場合、ロック機構とは関係なく単に主回路ＣＭ の接続・遮断を行えればよいので、先の実施例のような板カム等の構成は不要である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の安全スイッチによれば、スイッチ本体にプラグ（回路接続具）を着脱自在に装着し、そのプラグの取り外しにより主回路（産業機械等への電源供給回路）が遮断されるように構成したので、プラグを取り外してさえおれば、扉が閉鎖されても部屋内の産業機械が運転可能状態となることはなく、これにより、作業者は部屋内での保守点検中に扉の状態に注意をはらう必要がなくなり、常に安心した状態で作業を行うことができる。またプラグ自体が主回路の電気通路の一部を形成しているので、作業者は主回路が確実に遮断されたか否かをプラグの装着の有無により目視で確認できるので、信頼性が高い。
【００４６】
しかも、プラグ受け側の一対の端子と主回路との間に接点を設け、この接点がプラグを取り外したときには、必ず開の状態となるように構成しているので、プラグ受け側の一対の端子を針金等で短絡しても主回路が閉回路となることはなく、従って、上記効果と合わせた二重の安全性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の構成を示す外観斜視図
【図２】その実施例の要部構成を示す図で、（Ａ） は中央縦断面図，（Ｂ） は（Ａ） のＸ−Ｘ矢視図
【図３】図２（Ｂ） のＹ−Ｙ断面図
【図４】図２（Ｂ） のＺ−Ｚ断面図
【図５】図２（Ａ） のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−ＣおよびＤ−Ｄ断面図
【図６】図２（Ａ） のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−ＣおよびＤ−Ｄ断面図
【図７】本発明実施例において受け座１３２の内周面に設けた突部１３２ｂの形状を示す図
【図８】本発明実施例の電気回路図
【図９】本発明を適用する安全スイッチの概略構成を示す外観斜視図
【図１０】本発明の他の実施例の構成を示す図で、（Ａ） は外観斜視図，（Ｂ） は電気回路図
【符号の説明】
１ プラグ受け
１０ 端子（差込み受け構造）
１１ ピン挿入孔
３ プラグ
３０ａ 溝カム
３１ 接続ピン
６ 接触ピン
７ 端子台
７ａ 固定片
１０１ スイッチ本体
１１１ 操作部
１１２ スイッチ部
１０３ ソレノイドユニット
１３１ 上面カバー
１３２ 受け座
１３２ａ 突起

Claims (2)

1. 産業機械が設置される部屋等の出入口周辺にスイッチ本体が装着され、その出入口の扉に固着したアクチュエータが当該扉の閉鎖とともにスイッチ本体の操作部に進入することにより接続回路が補助回路から主回路側へと切り換わる構造の安全スイッチにおいて、
   上記操作部に進入したアクチュエータの抜けを阻止するロック機構が操作部に設けられているとともに、上記スイッチ本体側のユニットのカバーに一体形成された円筒形状の受け座と、その受け座の内部に円筒軸を中心として回動自在に嵌め込まれたプラグ受けと、互いに導通する一対の差込み金具が設けられたプラグを有し、
   上記プラグ受けには、上記プラグの差込み金具が嵌り込む差込み構造の一対の端子が、その各差込み口を外部に露呈させた状態で配置され、これらの各端子には、それぞれ接点を介して上記主回路を切断した回路端が接続されるとともに、
   上記プラグは、その各差込み金具をそれぞれ対応する上記プラグ受けの端子に差し込んで、所定の角度だけ回転させた状態で止め部材により上記受け座からの抜けが阻止され、かつ、その固定位置へのプラグの回転に伴う上記プラグ受けの回転により、上記接点が開の状態から閉に切り換わるように構成されているとともに、上記差込み金具を上記プラグ受けの端子に差し込んで当該プラグを回転させたときに、上記操作部のロック機構がロック可能な状態となるように構成されていることを特徴とする安全スイッチ。
2. 請求項１記載の安全スイッチにおいて、上記スイッチ本体側のユニットが上記ロック機構のロック解除用のソレノイドユニットであり、そのソレノイドユニットのソレノイドがオンであるときにのみ、当該ユニットに装着されているプラグの回転・取り外しが可能であることを特徴とする安全スイッチ。

Images