JP3960512B2 - スイッチ機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気的な開閉を行うスイッチ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電気的な開閉を行う電気開閉器や継電器などのスイッチ機構は、通常、可動側接点と固定側接点とが一つのケース内に収納された一体構造になっている。
【０００３】
しかし、たとえば、ロボットアームなどの遠隔操作機構を用いて遠隔制御対象となる電動装置に設けられている各種の電気機器を遠隔操作するような遠隔操作システムにおいては、可動側接点と固定側接点とを互いに分離独立した構成とし、必要に応じて可動側接点を外部操作によって固定側接点に接触させて電気的に導通するようなスイッチ機構が必要となる。
【０００４】
すなわち、図７に示すように、電動装置５０には固定側接点５５，５５を介してバッテリなどの電源５１やモータ等の各種の電気機器５２がそれぞれ接続され、また、遠隔操作機構のアクチュエータには可動側接点５６が取り付けられている。そして、アクチュエータ側にある可動側接点５６を電動装置５０側の固定側接点５５に接触して両接点５５，５６間を導通させることにより、電源５１からの電力を電気機器５２に供給する。また、アクチュエータ側の可動側接点５６を電動装置５０側の固定側接点５５から切り離して両接点５５，５６間を非導通にすることで、電源５１から電気機器５２への電力供給を遮断する。
【０００５】
このように、固定側接点５５と可動側接点５６とが互いに分離独立し、かつ、必要に応じて両接点５５，５６が接触するようなスイッチ機構としては、たとえば、固定側接点５５と可動側接点５６とをそれぞれ平板状の接触端子板により構成し、両端子板を当接離間させて電気的な開閉を行う方式（以下、単純接触方式という）のものや、可動側接点をプラグ形状に、固定側接点をソケット形状にそれぞれ形成して、ソケットに対してプラグを抜き差しすることで電気的な開閉を行う方式（以下、差し込み方式という）のものが考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の単純接触方式のスイッチ機構においては、両接点５５，５６を互いに案内するようなガイド機構が一切設けられていなので、両接点５５，５６を近付けたときに互いに位置ずれを生じ易く、電気的な導通を確実にとることが難しい。
【０００７】
また、後者の差し込み方式のスイッチ機構においては、可動側接点５６となるプラグを固定側接点５５であるソケットに一旦差し込んだ後は、両接点５５，５６間の接続は確実に行えるが、プラグをソケットに円滑に差し込んだ状態にするまでに互いに位置ずれが生じ易く、前者の場合と同様に電気的な導通を確実にとることが難しい。
【０００８】
つまり、上記のいずれの方式のスイッチ機構においても、両接点５５，５６間を確実に接触させるには、可動側接点５６を特定の一方向からのみ精度良く固定側接点５５に向けて接近させる必要があり、このため、遠隔操作機構を極めて精度良く制御せねばならず、制御システム側の負担が大きくなるばかりか、遠隔操作機構のアクチュエータ等の動作に制約を加えることになる。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、接点同士が互いに分離独立していて、必要に応じて両接点間を近接離間させることにより電気的な開閉を行う場合において、比較的簡単な構成であるにもかかわらず、電気的な開閉動作を確実に行うことができる、スイッチ機構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】
本発明は、上記の目的を達成するために、次の構成を採用している。
すなわち、請求項１記載の発明に係るスイッチ機構は、一対の導体から成る本体側端子片と、該本体側端子片の導体に接触離間される通電用端子片とを備え、前記本体側端子片と通電用端子片とは相対的に変位自在に設けられ、前記本体側端子片と通電用端子片とが互いに接触押圧されたとき、前記一対の導体間が通電用端子片を介して通電されるものであって、前記本体側端子片の一対の導体はそれぞれが円錐台形状と成され、各導体の頂部が互いに対面した状態で絶縁体を介して接合されることによりＶ字状に開口した傾斜面が形成され、前記本体側端子片と通電用端子片とが互いに接触押圧されるとき、前記通電用端子片が前記導体の傾斜面に案内されることにより一対の導体のそれぞれに接触し前記一対の導体間が通電されることを特徴としている。
【００１１】
これにより、本体側端子片の各導体の傾斜面が互いに外方に向けて大きく開口しているので、通電用端子片が相対的に位置ずれしていても本体側端子片と通電用端子片とを互いに接近させると、通電用端子片は、本体側端子片の各導体の傾斜面に接触した後は、その傾斜面に案内されて自然に両導体間にはまり込み、本体側端子片の導体間が通電用端子片を介して導通される。このため、比較的簡単な構成であるにもかかわらず、従来に比べて電気的な開閉動作を確実に行うことができる。
【００１２】
更に、通電用端子片が本体側端子片に対して一方向からのみでなく多方向から接近してきた場合にも確実に電気的な導通を図ることができ、通電用端子片が本体側端子片に接近する場合の方向性に対する制約が緩和され自由度が高まる。
【００１３】
請求項２に記載の発明に係るスイッチ機構は、請求項１に記載の構成において、前記本体側端子片は複数設けられており、これらの各本体側端子片は絶縁材を介して順次接合されていることを特徴としている。
【００１４】
これにより、通電用端子片は、複数ある本体側端子片の内の所定の位置にある一つの本体側端子片にのみ確実に接触し、しかも、各々の本体側端子片は電気的に分離独立しているため、各本体側端子片に対して予め複数の電気部品を個別に接続しておけば、各電気部品をそれぞれ確実に動作させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係るスイッチ機構の全体構成を示す斜視図、図２は図１のスイッチ機構を含む等価回路図である。
【００１６】
この実施の形態のスイッチ機構１は、固定側接点として作用する本体側端子片２と、可動側接点として作用する通電用端子片３とを備える。
【００１７】
本体側端子片２は、台形円錐状をした金属等からなる上下一対の導体５，６を有し、各導体５，６の頂部側が互いに対面した状態で絶縁体７を介して接合されている。これにより、本体側端子片２の各導体５，６には、両導体５，６によって絶縁体７を起点として外方に向けてＶ字状に開口するように傾斜する傾斜面５ａ，６ａが形成されている。
【００１８】
そして、この本体側端子片２には、上記の導体５，６および絶縁体７の軸心を貫通して支軸８が取り付けられ、この支軸８が電動装置５０の所定箇所に取り付けられている。また、各導体５，６と支軸８との間には絶縁材９が介在されている。さらに、図２に示すように、各導体５，６には、電動装置５０に設けられているバッテリ等の電源５１やモータ等の電気機器５２がそれぞれ電気的に接続されている。
【００１９】
一方、通電用端子片３は、本体側端子片２の各導体５，６と接触離間されるもので、球状をした金属等の導体からなる。なお、通電用端子片３は、各導体５，６に接触可能であれば必ずしも球状のものでなくてもよい。そして、この通電用端子片３にはピン１２が取り付けられ、このピン１２が遠隔操作機構のアクチュエータを構成するシリンダ１３のピストン１４先端にバネ１５を介して連結されており、このシリンダ１３とピストン１４によって通電用端子片３が本体側端子片２に対して近接離間する。また、シリンダ１３のピストン１４にはこれに直交してピン１６が嵌着され、このピン１６の両端と通電用端子片３との間がそれぞれ支持バネ１７で連結されている。これによって、通電用端子片３は本体側端子片２に対して上下方向についても相対的に変位自在になっている。なお、１８は、シリンダ１３を取り付けるためのベースである。
【００２０】
この構成において、電動装置５０の電源５１から電気機器５２に電力を供給して電気機器５２を動作させる場合には、シリンダ１３のピストン１４を伸長させて通電用端子片３を、電動装置５０に取り付けられている本体側端子片２に接触させる。
【００２１】
この場合、通電用端子片３と本体側端子片２との相対位置が変位していて、当初は通電用端子片３が本体側端子片２の片側の導体５のみに接触していても、さらに通電用端子片３を押圧すると、この通電用端子片３が最初に接触した導体５の傾斜面に案内されて最終的には上下の導体５，６間にはまり込むので、一対の導体５，６間が通電用端子片３を介して導通されることになる。
【００２２】
そして、本体側端子片２の導体５，６間が通電用端子片３を介して導通されると、電源５１からの電力がこのスイッチ機構１を介して電気機器５２に供給される。また、シリンダ１３のピストン１４を後退させると、通電用端子片３が本体側端子片２の各導体５，６から離間して両者５，６間が非導通になるので、電源５１から電気機器５２への電力供給が遮断される。
【００２３】
このように、この実施の形態１のスイッチ機構１は、本体側端子片２の各導体５，６の傾斜面５ａ，６ａが外方に向けてＶ字状に大きく開口しているので、通電用端子片３が本体側端子片２に対して相対的に位置ずれしていても本体側端子片２への導入が容易であり、しかも、通電用端子片３が本体側端子片２に一旦接触すると、各傾斜面５ａ，６ａが通電用端子片３の案内役を果たすため、比較的簡単な構成であるにもかかわらず、従来に比べて電気的な開閉動作を確実に行うことができる。
【００２４】
しかも、本体側端子片２の各導体５，６の傾斜面５ａ，６ａは、円錐台形斜面となっているため、通電用端子片３が本体側端子片２の周方向のいずれから接近した場合にも確実に電気的な導通を図ることができ、各端子片２，３を互いに接近させる場合の方向性に対する制約が緩和されている。このため、通電用端子片３を取り付けた遠隔操作機構の操作の自由度が高まる。
【００２５】
［実施の形態２］
図３は、この実施の形態２におけるスイッチ機構の要部を示す側面図、図４は図３のスイッチ機構を含む等価回路図であり、図１および図２に示した構成と対応する部分には同一の符号を付す。
【００２６】
この実施の形態２のスイッチ機構２０は、可動側接点として作用する通電用端子片３は実施の形態１の場合と同様で単一のものであるが、固定側接点として作用する本体側端子片２が複数設けられており、各々の本体側端子片２が絶縁材２１を介して順次接合され構成されている。
【００２７】
そして、これらの各本体側端子片２と絶縁材２１の軸心を貫通して支軸２２が取り付けられ、この支軸２２が電動装置５０に取り付けられている。また、図４に示すように、各々の本体側端子片２を構成する導体５，６には、電動装置５０を構成する各種の電気機器５２がそれぞれ電気的に接続されている。
その他の構成は、上記の実施の形態１の場合と同じであるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００２８】
この実施の形態２においては、各々の本体側端子片２の導体５，６に対して予め電気機器５２を個別に接続されているので、通電用端子片３を複数設けられている本体側端子片２の内の所定の位置にある一つの本体側端子片２に向けて押圧すれば、当該本体側端子片２にのみ確実に接触し、しかも、各々の本体側端子片２は電気的に分離独立しているため、各電気機器５２をそれぞれ確実に動作させることができる。
【００２９】
ところで、上記の実施の形態１，２のスイッチ機構１，２０の具体的な使用例としては、たとえば、図５に示すように、一方の車両３０に本体側接触片２を、他方の車両３１に通電用端子片３を取り付け、たとえば、他方の車両３１を一方の車両３０に接近させて通電用端子片３を本体側接触片２に接触させることにより、一方の車両３０に搭載されている電動装置５０を起動するといった使い方をすることができる。
【００３０】
上記の実施の形態１，２に対して、次のような変形例や応用例を考えることができる。
（１） 上記の実施の形態１では、本体側端子片２の支軸８が電動装置５０の所定箇所に固定されていて、この本体側端子片２に対して通電用端子片３が上下方向に相対的に変位自在な構成を示したが、図６に示すように、本体側端子片２の支軸８をばね２４を介して電動装置５０に上下方向に変位可能に固定する一方、通電用端子片３を遠隔操作機構のアクチュエータを構成するシリンダ１３のピストン１４先端に固定した構成とすることも可能である。
【００３１】
（２） この実施の形態１，２では、通電用端子片３が可動側接点、本体側端子片２が固定側接点として作用する場合について説明したが、これとは逆に、通電用端子片３を固定側接点として、本体側端子片２を可動側接点として作用させる構成のものであってもよい。
【００３２】
（３） 上記の実施の形態１，２では、通電用端子片３を遠隔操作機構のアクチュエータに取り付けるようにしているが、必ずしも、遠隔操作機構に取り付けた構成である必要はなく、通電用端子片３を本体側端子片２に対して近接離間して電動装置５０の各電気機器５２の電気的な開閉を行うものであれば、それ以外の機構部分に取り付けることも可能である。さらに、本発明は、図１ないし図６に示した構成のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更して実施することができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果を奏する。
（１） 請求項１記載の発明に係るスイッチ機構は、本体側端子片の各導体の傾斜面が外方に向けて大きく開口しているので、通電用端子片が相対的に位置ずれしていても本体側端子片と通電用端子片とを互いに接近させると、通電用端子片は、本体側端子片の各導体の傾斜面に接触した後は、その傾斜面に案内されて自然に両導体間にはまり込み、本体側端子片の導体間が通電用端子片を介して導通される。このため、比較的簡単な構成であるにもかかわらず、従来に比べて電気的な開閉動作を確実に行うことができる。
【００３４】
更に、本体側端子片の一対の導体はそれぞれが円錐台形状と成され、各導体の頂部が互いに対面した状態で絶縁体を介して接合されていることにより、通電用端子片が本体側端子片に対して一方向からのみでなく全方向に対して接触することができるため、確実に電気的な導通を図ることができ、方向性に対する制約が緩和され自由度が高まる。
【００３５】
（２） 請求項２に記載の発明に係るスイッチ機構は、請求項１に記載の発明の効果に加えて、複数の本体側端子片が絶縁体を介して順次接合されているので、通電用端子片は複数ある本体側端子片の内の所定の位置にある一つの本体側端子片にのみ確実に接触し、しかも、各々の本体側端子片は電気的に分離独立しているため、各本体側端子片に対して予め複数の電気部品を個別に接続しておけば、各電気部品をそれぞれ確実に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係るスイッチ機構の全体構成を示す斜視図である。
【図２】 図１のスイッチ機構を含む等価回路図である。
【図３】 本発明の実施の形態２に係るスイッチ機構の要部を示す側面図である。
【図４】 図３のスイッチ機構を含む等価回路図である。
【図５】 本発明のスイッチ機構の具体的な使用例を示す側面図である。
【図６】 本発明のスイッチ機構の変形例を示す側面図である。
【図７】 遠隔操作機構を用いて電気機器を遠隔操作するようなシステムに使用されるスイッチ機構を説明するための等価回路図である。
【符号の説明】
１ スイッチ機構
２ 本体側端子片
３ 通電用端子片
５ 導体
５ａ 傾斜面
６ 導体
６ａ 傾斜面
７ 絶縁体
２０ スイッチ機構
２１ 絶縁材

Claims (2)

1. 一対の導体から成る本体側端子片と、該本体側端子片の導体に接触離間される通電用端子片とを備え、前記本体側端子片と通電用端子片とは相対的に変位自在に設けられ、前記本体側端子片と通電用端子片とが互いに接触押圧されたとき、前記一対の導体間が通電用端子片を介して通電されるものであって、
   前記本体側端子片の一対の導体はそれぞれが円錐台形状と成され、各導体の頂部が互いに対面した状態で絶縁体を介して接合されることによりＶ字状に開口した傾斜面が形成され、前記本体側端子片と通電用端子片とが互いに接触押圧されるとき、前記通電用端子片が前記導体の傾斜面に案内されることにより一対の導体のそれぞれに接触し前記一対の導体間が通電されることを特徴とするスイッチ機構。
2. 前記本体側端子片は複数設けられており、これらの各本体側端子片は絶縁材を介して順次接合されていることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ機構。

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