JP3739248B2 - 圧力スイッチ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力スイッチに関し、特に、高圧、具体的には、１００ＭＰａ程度の高圧の圧力流体の圧力設定を行うための圧力スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、作動油等の圧力流体にて作動する機器においては、機器の種類や加工内容に応じて適正圧力を設定し、この設定された圧力の範囲内で機器を駆動するようにすることにより、機器の保護と適正加工を行うようにしているが、これには、通常、圧力スイッチが用いられている。
【０００３】
この圧力スイッチは、圧力流体の圧力が設定圧力を越えると、これを検知して作業者に報知したり、機器を保護するために緊急停止信号を発したり、さらには、一旦機器を停止した後、圧力流体の圧力が設定圧力以下まで低下したときに再び機器を駆動する機能を有している。
【０００４】
この種の圧力スイッチとしては、例えば、Ｃ型ブルドン管を用い、圧力の変動によりＣ型ブルドン管を変形させ、その変位量を機械的機構を介して拡大し、目盛りに表示し、かつ付設したリミットスイッチを作動させるように構成したものがある。
しかしながら、このＣ型ブルドン管を用いた圧力スイッチは、検出対象の圧力流体の圧力が高くなると大形となり、また、これに伴って変位量も大きくなり、圧力変動が頻繁に繰り返えされる流体の場合、Ｃ型ブルドン管に材料疲労が生じ、破損しやすくなり、耐久性の点で問題があった。
【０００５】
この問題点を改善するため、Ｃ型ブルドン管に代えて、圧力流体の圧力をシリンダ内で受け、このシリンダ内に嵌挿したピストンを移動させることにより、付設のリミットスイッチを作動させるようにしたシリンダ式のものが汎用されるようになっている。
しかしながら、このシリンダ式の圧力スイッチは、その構造上の理由から高い寸法精度が要求されるとともに大形となり、流体の漏れ等の事故が起こりやすく、また、設定圧力の調節や設定圧力の表示の確認が行いにくいという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者は、Ｃ型ブルドン管を用いた圧力スイッチやシリンダ式の圧力スイッチの有する問題点に鑑み、圧力変動に対してブルドン管の単位長さ当たりの変位量を小さく抑えながら、ブルドン管の先端部での変位量を大きくし、これにより、材料疲労をなくし、かつ設定圧力の調節や設定圧力の表示の確認を行いやすくしたコイル状のブルドン管を用いた圧力スイッチを提案した（例えば、特公昭６３−４１１７９号公報参照）。
【０００７】
このコイル状のブルドン管を用いた圧力スイッチは、ブルドン管の変位を、カム機構を介して拡大して表示し、圧力設定を行うようにしているので、ブルドン管の材料疲労を抑制できる利点を有していた。
【０００８】
しかしながら、この圧力スイッチは、圧力設定の目盛りの範囲が、つまみを固定したカムの回転角度によって規制され、圧力設定の目盛りを大きくすることが困難で、また、小形の機器が求められるようになっている現状においては、圧力スイッチの小形化にも限度があった。
【０００９】
本発明は、従来の圧力スイッチの有する問題点に鑑み、高圧の圧力流体の圧力設定を、小形かつ簡単な構造の耐久性を有する圧力スイッチによって実現するとともに、圧力設定を正確に、かつその範囲を大きく、さらに、設定圧力の調節や設定圧力の表示の確認を行いやすくした圧力スイッチを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の圧力スイッチは、基端を本体に取り付け、導入される圧力流体の圧力変動により変形するコイル状のブルドン管と、該ブルドン管の先端に取り付けた押圧片と、本体に摺動可能に配設した摺動枠と、該摺動枠に前記押圧片により押圧操作されるように押圧片と対向して取り付けたリミットスイッチと、摺動枠をばねの付勢力に抗して摺動させて前記押圧片とリミットスイッチの間隔を調節する本体に螺合したねじ部材とからなり、摺動枠には、摺動枠の脚片間を連接する頂片に円錐形状の孔を形成し、この孔の内周面をねじ部材と当接する当接面とし、この孔にねじ部材を挿通するとともに、ねじ部材と摺動枠の当接面を、円錐形状に形成したことを特徴とする。
【００１１】
この圧力スイッチは、コイル状のブルドン管の先端に取り付けた押圧片と、リミットスイッチの間隔を、リミットスイッチを取り付けた、本体に摺動可能に配設した摺動枠を、本体に螺合したねじ部材を操作することにより、ばねの付勢力に抗して摺動させて、直接調節するようにしているため、コイル状のブルドン管の有する耐久性に優れているという特性を生かしながら、高圧の圧力流体の圧力設定を、小形かつ簡単な構造でもって実現することができる。
【００１２】
そして、ねじ部材と摺動枠の当接面を、円錐形状に形成することにより、円錐形状の当接面の調心作用によって、ねじ部材と摺動枠の中心軸を一致させて摺動枠の摺動を円滑かつ正確に行うことができ、これにより、押圧片とリミットスイッチの相対的な位置関係を高精度に保持することができる。
【００１３】
また、ねじ部材と摺動枠の円錐形状に形成した当接面間に、その周回方向に沿って複数のボールを介在させることができる。
【００１４】
これにより、ねじ部材を回動可能に保持した摺動枠との摺動抵抗が小さくなり、ねじ部材を高圧設定側又は低圧設定側に回動操作する際のリミットスイッチを取り付けた摺動枠のねじ部材の回動に伴う共回りを抑制し、高精度の圧力設定ができる。
【００１５】
また、ねじ部材に左ねじを刻設することができる。
【００１６】
これにより、設定圧力を高くするときはねじ部材を右回転するように、逆に、設定圧力を低くするときはねじ部材を左回転するようにすることができ、これにより、圧力スイッチの操作性を向上することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の圧力スイッチの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜図４に、本発明の圧力スイッチの一実施例を示す。
【００１９】
この圧力スイッチは、基端を本体（「株」とも称せられる。）１に取り付け、導入される圧力流体の圧力変動により変形するコイル状のブルドン管２と、このブルドン管の先端に取り付けた押圧片５と、本体１に摺動可能に配設した摺動枠３と、この摺動枠３に押圧片５により押圧操作されるように押圧片５と対向して取り付けたリミットスイッチ４と、摺動枠３をばね７の付勢力に抗して摺動させて押圧片５とリミットスイッチ４の間隔Ｃを調節する本体１に螺合したねじ部材６とから構成され、全体が所定の形状をした筐体（図示省略）内に納められ、ビス等を用いて固定されるとともに、本体の開口端を作動油等の圧力流体が流通する配管（図示省略）に接続して用いられる。
【００２０】
本体１に接続することにより圧力流体が導入されるコイル状のブルドン管２は、ステンレス鋼等の金属製パイプ材を、楕円形になるよう扁平させ、これを螺旋形に複数回、巻回して構成するようにする。
本体１とコイル状のブルドン管２との接続は、ブルドン管２の直線状とした基端を本体１の一部に挿入し、溶着等により水密的に接続するものとし、また、このブルドン管２の先端は、圧潰して閉鎖するか、又は閉鎖具２１を溶着することにより閉鎖し、これにより、圧力流体が流通する配管に接続される本体１に流入する圧力流体を、ブルドン管２へ導き、この圧力流体の圧力変動により、ブルドン管２を変形させるようにする。
この場合、ブルドン管２が変形して所要の変位量が得られるように、対象となる圧力流体の圧力に応じて、ブルドン管２を構成する金属製パイプ材の径、肉厚、材質、巻回数等を定めるようにする。
【００２１】
本体１には、その対向する２側面、望ましくは、本体１の軸と平行となる側面に、浅い溝状のガイド溝１１，１１を対向するように形成し、このガイド溝１１，１１に沿って摺動するように摺動枠３を配設するようにする。
【００２２】
この摺動枠３は、ステンレス鋼等の金属製板材を略コ字形断面に屈曲形成し、対向する両脚片３１，３１を、ガイド溝１１，１１に本体１に対して接離方向の直線方向にのみ摺動可能に嵌合し、かつ一方の脚片３１の外側にリミットスイッチ（マイクロスイッチ）４をボルト等の取付具Ｂを介して取り付けるようにする。
これにより、摺動枠３が摺動することにより、リミットスイッチ４の位置が移動するようにする。
【００２３】
コイル状のブルドン管２の閉鎖した先端、例えば、閉鎖具２１に、リミットスイッチ４の操作ボタン４１を押圧操作するための押圧片５を取り付ける。
この押圧片５は、ステンレス鋼等の金属製板材を略Ｌ字形に屈曲形成し、その基端部を取付片とし、この取付片を閉鎖具２１の端面に沿わせ、ボルト等の固定具５１を介して取り付けるか、あるいは直接溶着等により固定し、一方、先端部をリミットスイッチ４の操作ボタン４１と対峙するようにし、これにより、ブルドン管２の変形により押圧片５をリミットスイッチ４に対して接離方向に変位させて、リミットスイッチ４の操作ボタン４１を押圧操作できるようにする。
【００２４】
この押圧片５とリミットスイッチ４の位置関係は、一般的には、通常は、リミットスイッチ４の操作ボタン４１が常に押圧片５によって押圧された状態となるようにし、圧力流体の圧力変動に追従してブルドン管２が変形し、圧力流体の圧力が設定圧力を越えると、押圧片５によるリミットスイッチ４の操作ボタン４１の押圧状態が解除され、この信号により、作業者に報知したり、機器を保護するために緊急停止信号を発したり、さらには、一旦機器を停止した後、圧力流体の圧力が設定圧力以下まで低下したときに再び機器を駆動する動作を行うようにする。
【００２５】
この押圧片５とリミットスイッチ４の位置関係を図を用いて説明すると、押圧片５とリミットスイッチ４の間隔Ｃは、圧力流体の圧力が設定圧力未満の場合には、図３（Ａ）に示すように、リミットスイッチ４の操作ボタン４１が押圧片５によって押圧され、リミットスイッチ４がオンになる小さな間隔Ｃ_１となるように、また、圧力流体の圧力が設定圧力以上になった場合には、図３（Ｂ）に示すように、押圧片５によるリミットスイッチ４の操作ボタン４１の押圧が解除され、リミットスイッチ４がオフになる大きな間隔Ｃ_２となるように、各部材を設定するようにする。
【００２６】
ところで、リミットスイッチ４としてマイクロスイッチを用いる場合には、スイッチの作動距離が、０．１ｍｍ程度であるため、これに対応できるようにする必要がある。
【００２７】
このため、摺動枠３には、図３に示すように、脚片３１，３１間を連接する頂片３２に円錐形状の孔を形成し、この孔の内周面をねじ部材６と当接する当接面３３とし、この孔にねじ部材６を挿通する。
【００２８】
ねじ部材６は、その下部に雄ねじを刻設したねじ杆６１として、本体１に形成したねじ孔１２に螺合し、ねじ部材６を回動操作することにより、その回動方向によって、ねじ部材６の中間に形成した大径の鍔部６２の位置が昇降するようにする。
この鍔部６２は、摺動枠３の頂片３２に形成した円錐形状の当接面３３に当接する下面を、円錐形状の当接面６３に形成し、円錐形状の当接面３３，６３同士で摺動可能に当接するようにする。
【００２９】
これにより、円錐形状の当接面３３，６３同士の調心作用によって、摺動枠３とねじ部材６の中心軸を一致させて摺動枠３の摺動を円滑かつ正確に行うことができ、これにより、押圧片５とリミットスイッチ４の相対的な位置関係を高精度に保持することができることから、例えば、ねじ部材６のねじピッチを０．５ｍｍ程度の小さなピッチに設定するリミットスイッチ４のオン、オフの作動範囲が０．１ｍｍ程度の僅かな変位で作動するマイクロスイッチを用いた圧力スイッチにおいても、安定した動作を行わせることができるものとなる。
【００３０】
なお、摺動枠３の当接面３３とねじ部材６の当接面６３は、本実施例においては、図４（Ａ）に示すように、同一角度の円錐形状に形成したが、円錐形状の角度を異ならせ、ねじ部材６の当接面６３の角度を、摺動枠３の当接面３３の角度より小さくすることもできる。
【００３１】
このほか、摺動枠３内を嵌通して摺動可能に保持されるねじ部材６と、摺動枠３との摺動抵抗を小さくするため、摺動枠３の当接面３３とねじ部材６の当接面６３を、図４（Ｂ）に示すように、同一角度の円錐形状に形成するとともに、円錐形状の当接面３３，６３間に、かつこのねじ部材６の周回方向に沿って、複数のボール９を介在させることができる。
この場合、円錐形状に形成した摺動枠３の当接面３３とねじ部材６の当接面６３間に直接ボール９を嵌挿することもできるが、図４（Ｂ）に示すように、軸受部材３４を摺動枠３の上面に取り付け、この軸受部材３４に円錐形状とした当接面３３を形成することにより、ボール９を安定して介在させることができる。
【００３２】
これにより、摺動枠３の当接面３３とねじ部材６の当接面６３とは、ボール９を介して摺動可能に保持されるため、ねじ部材６を回動させる場合の摺動枠３との摺動抵抗を小さくすることができ、圧力設定を、高圧から低圧あるいは低圧から高圧に設定し直す場合において、摺動枠３内を嵌通して摺動可能に保持されるねじ部材６を回動させても、摺動枠３との摺動抵抗が小さいため、ねじ部材６の回動によるリミットスイッチ４を取り付けた摺動枠３の揺動、特に、ねじ部材６の回動による摺動枠３の共回りを抑制し、高精度の圧力設定が可能となる。
【００３３】
ねじ部材６に嵌挿し、摺動枠３の頂片３２と本体１に形成したばね嵌合穴１３間に配設することにより、摺動枠３を本体１から離間する方向に付勢するばね７は、特に限定されるものではないが、本実施例においては、コイルばねを使用するようにしている。
【００３４】
そして、ねじ部材６の先端には、つまみ８を固定し、つまみ８を操作することにより、ねじ部材６を回動させて、摺動枠３をばね７の付勢力に抗して摺動させて押圧片５とリミットスイッチ４の間隔Ｃを調節するようにする。
【００３５】
ところで、特に限定されるものではないが、本実施例においては、ねじ部材６に左ねじを刻設することにより、設定圧力を高くするときはねじ部材６のつまみ８を右回転するように、逆に、設定圧力を低くするときはねじ部材６のつまみ８を左回転するようにすることにより、圧力設定を行うことができるようにしている。
これにより、通常の機器の操作と違和感がなくなり、圧力スイッチの操作性を向上することができる。
【００３６】
以下、本発明の作用について説明する。
この圧力スイッチは、上記のとおり、ねじ部材６に左ねじを刻設することにより、設定圧力を高くするときはねじ部材６のつまみ８を右回転するようにし、これにより、ねじ部材６が弛み、摺動板３が本体１から離間して、押圧片５とリミットスイッチ４の間隔Ｃが小さく設定される。
また、逆に、設定圧力を低くするときはねじ部材６のつまみ８を左回転するようにし、これにより、ねじ部材６が締まり、摺動板３が本体１に接近して、押圧片５とリミットスイッチ４の間隔Ｃが大きく設定される。
【００３７】
この圧力設定は、押圧片５とリミットスイッチ４の位置関係が、一般的には、リミットスイッチ４の操作ボタン４１が常に押圧片５によって押圧された状態となるようにし、圧力流体の圧力変動に追従してブルドン管２が変形し、圧力流体の圧力が設定圧力を越えると、押圧片５とリミットスイッチ４の間隔Ｃが大きくなり、押圧片５によるリミットスイッチ４の操作ボタン４１の押圧状態が解除されるように、ねじ部材６のつまみ８を回動操作して、押圧片５とリミットスイッチ４の初期状態の間隔Ｃの設定を行うようにする。
【００３８】
このように圧力設定を行って、機器を駆動すると、押圧片５とリミットスイッチ４の間隔Ｃは、圧力流体の圧力が設定圧力未満の場合には、図３（Ａ）に示すように、リミットスイッチ４の操作ボタン４１が押圧片５によって押圧され、リミットスイッチ４がオンになり、また、圧力流体の圧力が設定圧力以上になった場合には、図３（Ｂ）に示すように、圧力流体の圧力変動に追従してブルドン管２が変形し、押圧片５によるリミットスイッチ４の操作ボタン４１の押圧が解除され、リミットスイッチ４がオフになる。
そして、このリミットスイッチ４がオフになった信号により、作業者に報知したり、機器を保護するために緊急停止信号を発したり、さらには、一旦機器を停止した後、圧力流体の圧力が設定圧力以下まで低下したときに再び機器を駆動する動作を行うようにする。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の圧力スイッチによれば、コイル状のブルドン管の先端に取り付けた押圧片と、リミットスイッチの間隔を、リミットスイッチを取り付けた、本体に摺動可能に配設した摺動枠を、本体に螺合したねじ部材を操作することにより、ばねの付勢力に抗して摺動させて、直接調節するようにしているため、コイル状のブルドン管の有する耐久性に優れているという特性を生かしながら、高圧の圧力流体の圧力設定を、小形かつ簡単な構造でもって実現することができる。
そして、圧力設定の目盛りを、ねじ部材の回転に応じて付すことができるので、圧力設定を正確に、かつその範囲を大きく、さらに、設定圧力の調節や設定圧力の表示の確認を行いやすくすることができる。
【００４０】
また、ねじ部材と摺動枠の当接面を、円錐形状に形成することにより、円錐形状の当接面の調心作用によって、ねじ部材と摺動枠の中心軸を一致させて摺動枠の摺動を円滑かつ正確に行うことができ、これにより、押圧片とリミットスイッチの相対的な位置関係を高精度に保持することができることから、例えば、ねじ部材のねじピッチを０．５ｍｍ程度の小さなピッチに設定するリミットスイッチのオン、オフの作動範囲が０．１ｍｍ程度の僅かな変位で作動するマイクロスイッチを用いた圧力スイッチにおいても、安定した動作を行わせることができる。
【００４１】
また、ねじ部材と摺動枠の円錐形状に形成した当接面間に、その周回方向に沿って複数のボールを介在させることにより、ねじ部材を回動可能に保持した摺動枠との摺動抵抗が小さくなり、ねじ部材を高圧設定側又は低圧設定側に回動操作する際のリミットスイッチを取り付けた摺動枠のねじ部材の回動に伴う共回りを抑制し、高精度の圧力設定ができる。
【００４２】
また、ねじ部材に左ねじを刻設することにより、設定圧力を高くするときはねじ部材を右回転するように、逆に、設定圧力を低くするときはねじ部材を左回転するようにすることができ、これにより、圧力スイッチの操作性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の圧力スイッチの一実施例を示す平面図である。
【図２】 同側面断面図である。
【図３】 作動状態を示す説明図で、（Ａ）はリミットスイッチがオンの状態を、（Ｂ）はリミットスイッチがオフの状態を、それぞれ示す。
【図４】 ねじ部材と摺動枠の拡大した当接面を示し、（Ａ）は双方の当接面を円錐形状に形成した場合を、（Ｂ）は円錐形状に形成した当接面間の周回方向に複数のボールを介在させた場合をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１ 本体
１１ ガイド溝
１２ ねじ孔
１３ ばね嵌挿穴
２ ブルドン管
３ 摺動枠
３１ 脚片
３２ 頂片
３３ 当接面
３４ 軸受部材
４ リミットスイッチ
４１ 操作ボタン
５ 押圧片
６ ねじ部材
６１ ねじ杆
６２ 鍔部
６３ 当接面
７ ばね
８ つまみ
９ ボール

Claims (3)

1. 基端を本体に取り付け、導入される圧力流体の圧力変動により変形するコイル状のブルドン管と、該ブルドン管の先端に取り付けた押圧片と、本体に摺動可能に配設した摺動枠と、該摺動枠に前記押圧片により押圧操作されるように押圧片と対向して取り付けたリミットスイッチと、摺動枠をばねの付勢力に抗して摺動させて前記押圧片とリミットスイッチの間隔を調節する本体に螺合したねじ部材とからなり、摺動枠には、摺動枠の脚片間を連接する頂片に円錐形状の孔を形成し、この孔の内周面をねじ部材と当接する当接面とし、この孔にねじ部材を挿通するとともに、ねじ部材と摺動枠の当接面を、円錐形状に形成したことを特徴とする圧力スイッチ。
2. ねじ部材と摺動枠の円錐形状に形成した当接面間に、その周回方向に沿って複数のボールを介在させたことを特徴とする請求項１記載の圧力スイッチ。
3. ねじ部材に左ねじを刻設したことを特徴とする請求項１又は２記載の圧力スイッチ。

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