JP4522291B2 - 安全スイッチ - Google Patents

Description

この発明は、例えば産業機械等の防護扉周縁の壁面に取り付けられ、防護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。

従来、産業機械の防護扉などには、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ことを目的として、防護扉が完全に閉まっていないときには、機械を駆動させないようにする安全スイッチが配設されている。このような安全スイッチの一例として、例えば、特許文献１に記載の安全スイッチのように、操作キーが安全スイッチ内に挿入された後、該操作キーを安全スイッチ内で機械的にロックすることにより、操作キーの引抜を防止するロック機構を備えているものがある。

このロック機能を備える安全スイッチは、ロボット等の産業機械に電気的に接続されるもので、スイッチ本体（キースイッチ）とアクチュエータ（キー）とにより構成されており、スイッチ本体は防護扉周縁の壁面に固着され、またアクチュエータは防護扉に固着される。そのときのアクチュエータの固着位置はスイッチ本体のキー挿入口に対向し、かつ、防護扉を閉鎖した状態のときにスイッチ本体の左上部のヘッドケース内に進入可能なように設定されている。

そして、アクチュエータの進入により、スイッチ本体のヘッドケースの下方に位置する接点が閉に切り換わり、産業機械へ電源が供給されて機械が駆動可能な状態となる。一方、防護扉の開放によりアクチュエータが後退してヘッドケースから抜け出ると、内蔵の接点が開に切り換わり、機械への電源供給が遮断される。

ところで、ヘッドケースには、アクチュエータの進入・後退に伴いアクチュエータと係合して回転されるカム体（駆動カム）と、カム体の下方に配置されて、該カム体の回転に応じてそのカム外形（カム曲線部）に沿って上下動する従動体が配設されている。そして、ヘッドケースの下方のスイッチ本体内部には、従動体に連動して上下動する作動体および操作体と、この操作体に連動して開閉する接点が配設されている。また、操作体付近に設けられたバネによって、従動体、作動体および操作体は上方へ付勢されており、従動体がカム体のカム外形を摺接し、カム体の回転に伴って従動体、作動体および操作体が一体的に上下動し、この上下動に連動して各接点の開閉状態が切り換わる。

また、この安全スイッチには、左右に移動するロック部材（ロック体）、Ｌ字状のロックレバー、プランジャを有するロック機構が設けられている。ロックレバーは中央部が回転自在に軸支され、ロックレバーの左端はロック部材の右端部に、右端はプランジャの下端側にそれぞれ回転自在に連結されており、プランジャの移動がロックレバーの回転を経てロック部材に伝達される。また、ロック部材はバネによって左方へ付勢されている。そのため、カム体の時計方向への回転に伴って従動体がカム体の外形の径大部から径小部へと摺接し、バネの付勢により操作体が上方に移動するとともに、ロック部材が左方へ移動する。その結果、ロック部材が操作体の下方に入り込み、操作体の下方への移動がロック部材によって阻止されるため、従動体によりカム体が係止されることになり、これによってカム体が回転が阻止されたロック状態に保持され、アクチュエータの引抜きが阻止される。

また、ロック機構のプランジャを駆動するための電磁ソレノイドが、スイッチ本体内の右上部に配設されており、該電磁ソレノイドが外部からの制御によって通電および通電遮断されることにより、プランジャがそれぞれ上動および下動する。そして、カム体のロック状態では、電磁ソレノイドは通電遮断の状態にあり、この状態から電磁ソレノイドが通電されると、その電磁的吸引力によってプランジャが上動し、プランジャの上動によってロックレバーが反時計方向に回転し、これによりロック部材が右方へ移動して操作体の下動が可能となり、カム体が反時計方向に回転可能な状態となる。その結果、カム体がロックされた状態から開放されてアンロック状態となり、アクチュエータの引抜きが可能となる。

特開平９−２４５５８４号公報（［００３５］〜［００４４］，図１）

ところで、上記した従来の安全スイッチの場合、駆動カム（カム体）がロック状態であって、引抜きが阻止されているアクチュエータが、電磁ソレノイドの通電によって正常にロック解除されないまま、駆動カムのカム曲線部（カム外形）の破壊強度を越える引抜き方向への力がアクチュエータに強制的に加えられると、次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、強引にアクチュエータを後退させて引抜こうとした場合、アクチュエータが係合している駆動カムを回転させようとする力となる。ところが、電磁ソレノイドに通電されていないため、ロック機構はロックの状態のままであり、従動体（操作ロッド）は駆動カムのカム曲線部の径小部に係合したままである。そのため、アクチュエータを引抜く力が大きいと、カム曲線部の破壊強度を越えてカム曲線部が破損し、駆動カムは回転可能な状態となり、アクチュエータが引抜かれるのに伴い、回転することとなる。

しかしながら、駆動カムのカム曲線部が破損したにも関わらず、ロック機構はロックの状態のままであるため、従動体（操作体）は上動したままであり、スイッチ本体の接点はアクチュエータが引抜かれているにも関わらず、アクチュエータが進入状態にある電気信号を発し続けることになる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ロック機能を備えた安全スイッチがロック状態においてアクチュエータが強制的にスイッチ本体から後退された場合であっても、アクチュエータのスイッチ本体からの後退を確実に検出することが可能な安全スイッチを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するため、本発明にかかる安全スイッチは、スイッチ本体の操作部に進入・後退自在にアクチェータが設けられ、前記アクチュエータの進入・後退に応じて、スイッチ部に設けられた操作ロッドが往復移動することにより接点部の接点が開閉して前記アクチュエータの進入・後退を検出する安全スイッチにおいて、前記操作部に回転自在に設けられた駆動カムと、前記スイッチ本体のロック機構部に設けられ前記駆動カムの回転をロックするロック機構とを備え、前記駆動カムは、その外周面に係合部、切欠部およびカム曲線部がそれぞれ周方向の離れた位置に形成され、前記アクチュエータの押込みに伴い、前記アクチュエータの一部が前記係合部に係合し、該係合状態のままで前記アクチュエータが前記操作部に進入するに連れて一方向に回転され、前記アクチュエータの引抜きに伴い、前記アクチュエータが前記操作部から後退するに連れて、前記アクチュエータの一部が前記係合部との係合状態から脱するまで他方向に回転され、この駆動カムの両方向への回転により、前記操作ロッドが前記カム曲線部を摺接することによって前記操作ロッドが往復移動し、前記ロック機構は、ロック位置とアンロック位置との間を前記駆動カムの回転軸に対してほぼ直交方向に移動自在に設けられ、前記アクチュエータが進入状態にあるときに前記ロック位置への移動により前記切欠部に係合して前記駆動カムの回転をロックし、前記アンロック位置への移動により前記切欠部への係合が解除されるロック体と、前記ロック体を移動させる駆動部とを備えることを特徴としている（請求項１）。

このように構成された発明では、アクチュエータがスイッチ本体の操作部に押込まれて進入するのに伴い、該アクチュエータの一部が係合部と係合して、この係合状態のままでアクチュエータにより駆動カムが一方向に回転される。この駆動カムの回転に伴い、駆動カムのカム曲線部と操作ロッドとが摺接することによって、該操作ロッドが移動し、該操作ロッドの移動に伴って、接点部の接点が開閉する。そして、ロック機構の駆動部がロック体をロック位置まで移動させることによって、該ロック体と駆動カムの切欠部とが係合して、駆動カムの回転がロックされる。その結果、該駆動カムと係合しているアクチュエータの後退が阻止され、該アクチュエータを操作部から引抜くことが不可能となる。

このように、駆動カムの回転がロックされている状態で強引にアクチュエータを後退させて操作部から引抜こうとした場合、アクチュエータの一部が駆動カムの係合部に係合しているため、駆動カムに強制的な回転力が加わる。ところが、駆動カムの切欠部にはロック体が係合したままであるため、アクチュエータを引抜く力が大きい場合、切欠部またはロック体の少なくとも一方が破壊されることがある。その結果、駆動カムは回転可能な状態となり、アクチュエータが引抜かれて操作部から後退するのに伴い他方向に回転され、アクチュエータの一部が係合部との係合状態から脱する。このとき、駆動カムのカム曲線部および操作ロッドは破損することなく正常な状態であるため、駆動カムの他方向への回転に伴って、カム曲線部と操作ロッドとが摺接しつつ操作ロッドが移動する。そして、該操作ロッドの移動に伴って、接点部の接点が正常に開閉するため、例えば、この接点の開閉に基づいてアクチュエータの引抜き（後退）を検出することができる。したがって、安全スイッチの破壊強度以上の力でアクチュエータがスイッチ本体から後退した場合にも、アクチュエータのスイッチ本体からの後退を確実に検出することができる。

また、前記ロック体の先端部が前記切欠部に直接係合し、当該先端部の破壊強度が、前記駆動カムの前記切欠部の破壊強度よりも低く設定されている構成でもよい（請求項２）。また、前記ロック体は、基部と該基部に連続する先端部とからなり、前記先端部と前記基部との境界部分には破壊強度を下げるための欠損部が形成されていることが望ましく、さらには、前記ロック体は、基部と該基部に連続する先端部とからなり、前記先端部は前記基部に接着されて形成されていることが望ましい。

このような構成とすれば、ロック体の先端部の破壊強度は、駆動カムの切欠部の破壊強度より低く設定されているため、ロック体の先端部の方が駆動カムの切欠部よりも破損しやすい。そのため、アクチュエータが安全スイッチに進入して、かつ、ロック体が切欠部に係合することにより駆動カムがロックされた状態でアクチュエータがスイッチ本体から強引に引抜かれると、このときの引抜力は、駆動カムを係止しているロック体と切欠部との係合部分に集中するが、破壊強度の低い、ロック体の先端部が駆動カムの切欠部よりも先に破損し、駆動カムが回転可能になる。このように、スイッチ本体から無理にアクチュエータを引抜いた際には、ロック体の先端部のみが破損して、安全スイッチを構成するその他の部分は正常な状態を維持する。したがって、破損したロック体のみを交換すれば、再度、安全スイッチを正常な状態で使用することができるため、低コスト化を実現することができる。

また、前記ロック機構により前記駆動カムの回転がロックされた状態で、前記アクチュエータが強引に引抜かれたときに、前記切欠部が破壊されるようにしてもよい（請求項３）。

また、前記接点部が、前記スイッチ本体内において外部接続用ケーブルの端部に電気的に接続され、前記接点部の接点の開閉による電気信号によって前記アクチュエータの進入・後退の状態を検出するものである構成でもよい。このような構成とすれば、接点部の接点の開閉による電気信号により、外部からアクチュエータの進入・後退を検出することができる。
また、前記接点部が、前記スイッチ本体内に設けられた常開接点および外部装置の動作制御に使用される常閉接点を備え、前記アクチュエータの進入に伴う前記操作ロッドの移動により、前記常開接点および常閉接点がそれぞれ開状態および閉状態となり、前記常開接点の開状態により、前記アクチュエータの進入を検出するための電気信号が得られ、前記常閉接点の閉状態により前記外部装置を操作不能状態から操作可能状態にする構成でもよい。このような構成とすれば、アクチュエータの進入に伴い常閉接点が閉状態となって、外部装置が操作不能状態から操作可能状態となる一方、常開接点はアクチュエータの進入に伴って開状態となる。このように、常閉接点とは逆の開閉動作を行う常開接点の開閉状態をモニタすることにより、アクチュエータの進入・後退に加えて、外部装置の状態を外部から確認することができる。

また、前記駆動部は、前記ロック機構部に設けられその中心軸方向が前記ロック体の移動方向にほぼ直交して配設されたヒンジ型電磁石と、ほぼＬ字形を成す一片と他片とからなり、前記一片および他片に沿って前記ヒンジ型電磁石が配置されおり、前記一片が通電状態の前記ヒンジ型電磁石の前記中心軸方向の一端に吸引されることにより、前記Ｌ字形の屈曲部を揺動の中心として揺動して、前記ヒンジ型電磁石の他端側に配置される前記他片が前記一片の吸着方向とほぼ直交する方向であって前記ロック体の移動方向に変位する作動体と、前記他片の変位を前記ロック体に伝達して前記ロック体を移動させる伝達部と、前記作動体を、前記ヒンジ型電磁石の通電により前記作動体が変位する方向と反対方向に付勢する復帰バネとを備え、前記作動体は、前記復帰バネの付勢に抗して前記ヒンジ型電磁石に吸着される構成でも構わない（請求項４）。このような構成とすれば、ヒンジ型電磁石はその中心軸方向がロック体の移動方向にほぼ直交するように配設され、該ヒンジ型電磁石への通電により発生した電磁的吸引力が働く方向を、伝達部を介して偏向してロック体に伝達することによって、該ロック体を移動させている。このように、ヒンジ型電磁石への通電による電磁的吸引力が働く方向を、伝達部によって偏向させてロック体に伝達しているため、プランジャ型電磁石のように該電磁的吸引力を直線的に利用するのに比べ、薄型かつ小型の安全スイッチを提供することができる。

また、前記スイッチ本体は直方体状を有し、６つの外側面のうち一隅部を成す２つの周側面のいずれか一方に１つだけアクチュエータ進入口が形成され、前記スイッチ本体の前記一隅部に対向する他隅部に、前記接点部の接点に接続されるケーブルの引き出し口が形成され、前記駆動カムは、その外周面に前記係合部と前記カム曲線部とをそれぞれ１つずつ有し、前記カム曲線部は、前記アクチュエータが前記アクチュエータ進入口から後退しきったときに前記操作ロッドが接する位置から、前記アクチュエータが前記アクチュエータ進入口に進入しきったときに前記操作ロッドが接する位置まで前記駆動カムの外周面に１つだけ形成され、前記ケーブル引き出し口からケーブルが、ほぼ前記対向する一組の隅部を結ぶ方向へ引き出される構成でもよい（請求項５）。このような構成とすれば、アクチュエータ進入口と、ケーブル引き出し口との関係から、ケーブルの引き出し方向の自由度が高く、安全スイッチを壁面または防護扉へ配設可能であり、また、アクチュエータ進入口が水平／垂直向きのどちらにでも配設可能となる。また、安全スイッチを裏表、どちらの面を配設場所へ密着させることもできる。したがって、安全スイッチの取り付けの自由度が増し、安全スイッチ取付けの選択範囲を広げることができる。

また、前記ロック機構の少なくとも前記ロック体は、ユニット化されて前記駆動部に対して組み込み・取り外し自在に配設されている構成としてもよい。このような構成とすれば、ロック体がユニット化されて駆動部に対して組み込み・取り外し自在に配設されているため、ロック体が破損した場合であっても、このユニットを交換すればよく、短時間で作業効率よく安全スイッチを復元する事ができる。

以上のように、請求項１に記載の発明によれば、このように、駆動カムの回転がロックされている状態で強引にアクチュエータを後退させて操作部から引抜こうとした場合であっても、駆動カムの切欠部またはロック体の少なくとも一方が破壊されて駆動カムは回転可能な状態となり、操作ロッドは駆動カムのカム曲線部と摺接しつつ操作ロッドが移動することが可能で、接点部の接点は正常に開閉するため、例えば、この接点の開閉に基づいてアクチュエータの引抜き（後退）を検出することができ、アクチュエータのスイッチ本体からの後退を確実に検出することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、ロック体の先端部の破壊強度は、駆動カムの切欠部の破壊強度より低く設定されているため、ロック体の先端部の方が駆動カムの切欠部よりも破損しやすく、破損したロック体のみを交換するだけで、安全スイッチを復元することができ、安全スイッチの復元に要するコストの低減を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、ヒンジ型電磁石はその中心軸方向がロック体の移動方向にほぼ直交するように配設され、該ヒンジ型電磁石への通電により発生した電磁的吸引力が働く方向を、伝達部を介して偏向してロック体に伝達することによって、該ロック体を移動させるため、プランジャ型電磁石のように該電磁的吸引力を直線的に利用するのに比べ、薄型かつ小型の安全スイッチを提供することができる。

請求項５に記載の発明によれば、アクチュエータ進入口と、ケーブル引き出し口との関係から、安全スイッチを壁面または防護扉へ配設可能であり、また、アクチュエータ進入口が水平／垂直向きのどちらにでも配設可能となる。また、安全スイッチを裏表、どちらの面を配設場所へ密着させることもできる。したがって、安全スイッチの取付けの自由度が増し、安全スイッチ取付けの選択範囲を広げることができる。

＜第１実施形態＞
この発明の第１実施形態について図１ないし図５を参照して説明する。図１ないし図４はスイッチ本体の断面図、図５は安全スイッチの外観図を示す。

本発明における安全スイッチは、上記した従来のものとほぼ同様に、外部装置であるロボット等の産業機械等にケーブルを介して電気的に接続されるスイッチであり、図１に示すように、スイッチ本体１と、アクチュエータ３とにより構成される。

このとき、スイッチ本体１は、操作部５とスイッチ部７とロック機構部８とからなり、図示を省略する産業機械の防護扉周縁の壁面に固着される。また、アクチュエータ３は防護扉に固着され、その位置は操作部５の側面に形成されたアクチュエータ進入口９ａに対向する位置であり、防護扉を閉鎖した状態のときに操作部５のアクチュエータ進入口９ａ内に進入する。なお、アクチュエータ３は、図１に示すように、基部３ａと、この基部３ａから突出する一対の押圧片３ｂと、これら両押圧片３ｂを互いに連結する連結片３ｃとから構成されている。このとき、幅が大きく厚みの薄い平板状のアクチュエータの押圧片と比べ、両押圧片３ｂは幅が小さく厚みのある形状を有し、連結片３ｃを通る断面がコ字状を成している。

スイッチ本体１の左上部に配設された操作部５は、図１ないし図４に示すように、ケース部材１１と、回転軸１３がこのケース部材１１の内面に枢支されて回転自在に支持された駆動カム１５を備えている。この駆動カム１５の外周面上部には、アクチュエータ３の連結片３ｃが嵌挿する係合部１５ａが、上記したアクチュエータ進入口９ａから覗く位置に形成されている。さらに、駆動カム１５の外周面上部には後述するロック機構部８のロック体８０が係合する切欠部１５ｂが形成されている。また、駆動カム１５の外周面下部にはカム曲線部１５ｃが形成されており、操作部５の下方に位置するスイッチ部７から先端部分が出退自在に操作部５内に突出する操作ロッド２１の半球状の先端が駆動カム１５のカム曲線部１５ｃを摺接する。そして、駆動カム１５の回転に伴って操作ロッド２１が進入・後退して往復移動すると、スイッチ部７に内蔵されている接点部７０の接点の開閉状態が切り換えられる。

次に、スイッチ部７について説明する。このスイッチ部７は、図１に示すように、ケース部材１１と一体となって直方体状のスイッチ本体１を形成するケース部材３３の内部であって操作部５の下方に配設され、接点が内蔵された接点部７０と、上記した操作ロッド２１とから構成されている。また、このケース部材３３に、操作部５側のケース部材１１が着脱自在に取り付けられるように構成されている。そして、アクチュエータ進入口９ａが形成されたケース部材１１側の隅部に対向するケース部材３３側の隅部には、外部接続用ケーブルのケーブル引き出し口３３ａが形成されている。また、図１に示すように、ケース部材３３の外面には、スイッチ本体１を産業機械の防護扉周縁の壁面に取り付けるためのボルトが挿入される一対の取付孔３３ｂが形成されている。

ところで、接点部７０には、操作ロッド２１の他端部に接し操作ロッド２１と一体となって移動する可動部材３７と、この可動部材３７に連動して開閉する第１および第２常閉接点３９，４０とを備えている。各常閉接点３９，４０は、それぞれ可動端子３９ａ，４０ａと固定端子３９ｂ，４０ｂとからなり、各可動端子３９ａ，４０ａは可動部材３７に固定され、各固定端子３９ｂ，４０ｂは接点部７０に配設された枠部材４３に固定されている。ここで、各常閉接点３９，４０のうち、例えば、常閉接点３９は産業機械への電源供給及び遮断用であり、後述するロック機構部８に配設された常閉接点と直列に接続されている。また、常閉接点４０はこれら電源供給及び遮断用の接点の開閉状態のモニタ用である。

そして、可動部材３７は、板状の基板部４５と、この基板部４５の一方面（図１の表面側）の両端に立設される第１取付部５３および第２取付部５４とから構成されており、その一端側が操作ロッド２１の他端と当接するとともに、その他端側にコイルバネ（図示省略）が取り付けられ、コイルバネによって可動部材３７が操作部５の方向、すなわち上方に付勢されている。また、各取付部５３，５４には、一対の突起５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂがそれぞれ可動部材３７の長手方向に互いに対向して設けられている。

そして、第１，２常閉接点３９，４０の可動端子３９ａ，４０ａが、一方の突起５３ａ，５４ａの根元部それぞれに着脱自在に取り付けられるとともに、各対の突起５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂにぞれぞれ外嵌されたバネ（図示省略）によって、各可動端子３９ａ，４０ａが各取付部５３，５４に押し付けられて固定されており、これらのバネにより、特に図２に示されるように、各可動端子３９ａ，４０ａそれぞれと各固定端子３９ｂ，４０ｂそれぞれとの間の接触力が発生されている。

ここで、ケース部材３３には、産業機械と電気的に接続されるケーブル（図示省略）が装着されており、接点部７０の内部においてケーブルと各常閉接点３９，４０とが電気的に接続され、各常閉接点３９，４０が開閉することによる電気信号によって、アクチュエータ３の操作部５への進入・後退の検出および産業機械への電源供給及び電源供給の遮断が行われるようになっている。

ところで、第２常閉接点４０の固定端子４０ｂは、図１に示すように、接点部７０の枠部材４３に形成された常閉接点用取付部４３ａに着脱自在に取り付けられ、可動端子４０ａとともにその取り付け位置および取り付け状態を変更可能に取り付けられており、第２常閉接点４０を常開接点に切り換えることができるようになっている。

すなわち、枠部材４３には、上記した常閉接点用取付部４３ａに加え、固定端子４０ｂが着脱自在に取り付けられる常開接点用取付部４３ｂが形成されており、第２常閉接点４０の可動端子４０ａを一方の突起５４ａから取り外して他方の突起５４ｂ側に取り付けるとともに、固定端子４０ｂを常閉接点用取付部４３ａから取り外して常開接点用取付部４３ｂに取り付けることにより、第２常閉接点４０を常開接点に切り換えることができる。こうすることで、この常開接点は、第１常閉接点３９と逆の開閉動作を行うため、第２常閉接点４０の場合とは異なる動作のモニタ用接点として用いることができ、用途に応じて常閉と常開の選択を行うことができる。

なお、アクチュエータ３が進入していない図１の状態では、操作ロッド２１はコイルバネに抗して駆動カム１５のカム曲線部１５ｃにより押圧されてほとんどの部分がスイッチ部７側に没した状態にあり、操作ロッド２１により可動部材３７が押し込まれている。これによって、各常閉接点３９，４０の可動端子３９ａ，４０ａおよび固定端子３９ｂ，４０ｂが離間し、各常閉接点３９，４０が開状態となり、産業機械への電源供給が遮断されて産業機械が操作不能な状態となっている。

次に、ロック機構部８について説明する。このロック機構部８は、図１に示すように、ケース部材３３の内部であって操作部５の右方に配設され、上記したロック体８０とロック体８０を移動させる駆動部８１とを有するロック機構８ａと、常開および常閉接点が内蔵されたロック接点部８ｂと、手動ロック解除機構８ｃとから構成されている。

ロック機構８ａを構成するロック体８０は図１に示すアンロック位置と、図２に示すロック位置との間を、駆動カム１５の回転軸１３に対してほぼ直交方向に移動自在にロック体支持部８０１に支持されている。また、ロック体８０の先端部８０ａの外径は基部８０ｂの外径よりも小さく構成されている。そして、ロック体８０がロック位置に移動した際、先端部８０ａが駆動カム１５の切欠部１５ｂと係合することによって、駆動カム１５の回転をロックする。一方、ロック体８０がアンロック位置に移動した際、先端部８０ａと切欠部１５ｂとの係合が解除され、駆動カム１５が回転可能な状態となる。

また、駆動部８１は、コアにコイルが巻回されてなるヒンジ型電磁石８１ａと、ヒンジ型電磁石８１ａへの通電により電磁的吸引力を受けて変位する略Ｌ字形の鉄等の磁性材料からなる作動体８１ｂと、作動体８１ｂを左方に付勢する板バネからなる復帰バネ８１ｃと、作動体８１ｂの変位をロック体８０へ伝達するリンク体８１ｄとで構成されている。ヒンジ型電磁石８１ａは、その中心軸方向がロック体８０の移動方向に対してほぼ直交して配設されており、ロック接点部８ｂのケース８２に支持されている。また、図１に示すように、ヒンジ型電磁石８１ａとケース８２との間には隙間８３が生じるように、ヒンジ型電磁石８１ａはケース８２に支持されており、隙間８３に作動体８１ｂと復帰バネ８１ｃとが配設されている。

作動体８１ｂは、その屈曲部８１ｂ１が鈍角となるように構成された略Ｌ字形の部材であって、屈曲部８１ｂ１部分を揺動の中心軸として揺動自在に隙間８３内に配設されている。また、復帰バネ８１ｃは、隙間８３内であって、作動体８１ｂの右方に、その付勢力が左方を向くように配設されている。また、作動体８１ｂの上端部８１ｂ２にはリンク体８１ｄが連結されており、リンク体８１ｄにロック体８０が軸支されている。

したがって、図２に示すように、ヒンジ型電磁石８１ａが通電遮断されていれば、作動体８１ｂは復帰バネ８１ｃによって左方に付勢され、上端部８１ｂ２は屈曲部８１ｂ１部分を揺動の中心軸として左方に移動する。そして、上端部８１ｂ２が左方に移動するのに伴い、上端部８１ｂ２に連結されているリンク体８１ｄが左方に移動して、リンク体８１ｄに軸支されているロック体８０が図２中の矢印方向、すなわちロック位置へと移動する。一方、ヒンジ型電磁石８１ａが通電されていれば、作動体８１ｂの下左端部８１ｂ３がヒンジ型電磁石８１ａの電磁的吸引力によってヒンジ型電磁石８１ａへ吸引される。その結果、作動体８１ｂの上端部８１ｂ２は復帰バネ８１ｃの付勢力に抗しつつ、屈曲部８１ｂ１を揺動の中心軸として右方に移動する。そして、上端部８１ｂ２が右方に移動するのに伴い、上端部８１ｂ２に連結されているリンク体８１ｄが右方に移動して、リンク体８１ｄに軸支されているロック体８０が図３中の矢印方向、すなわちアンロック位置へと移動する。このように、この実施形態では、作動体８１ｂとリンク体８１ｄとが、本発明の「伝達部」として機能している。

また、ロック接点部８ｂのケース８２内には常開および常閉接点が配設されている（図示省略）。これら、常開および常閉接点のうちの可動接点はそれぞれ、上記したリンク体８１ｄに支持されている。したがって、これらの可動接点はリンク体８１ｄの動きに連動して、それぞれ同じ方向に移動することとなる。この実施形態では、リンク体８１ｄが左方に移動した場合、すなわち、ロック体８０がロック位置へ移動した場合、常開および常閉接点は、それぞれ開および閉状態となり、リンク体８１ｄが右方へ移動した場合、すなわち、ロック体８０がアンロック位置へ移動した場合、常開および常閉接点は、それぞれが閉および開状態となるように構成されている。また、上記したように、例えば、ケース８２内の常閉接点と、接点部７０に配設された接点のうち、産業機械と接続されている常閉接点３９とが直列に接続されている。また、これらの常開接点の電気信号をモニタすることによって、ロック体８０の動作を検出することができる。

また、手動ロック解除機構８ｃは凸部８４ａを有する解除カム８４を備えている。図２に示すように、ロック体８０がロック位置へ移動して、ロック体８０と切欠部１５ｂとが係合状態にある場合に、スイッチ本体１の外部から、解除キー等によって解除カム８４を時計回りに回転させることによって、ロック状態を解除することができる。すなわち、解除カム８４を時計方向に回転させることによって、凸部８４ａがリンク体８１ｄと摺接しつつ、リンク体８１ｄを右方へ移動させることができる。その結果、リンク体８１ｄが右方へ移動するのに伴い、リンク体８１ｄに軸支されているロック体８０も連動して右方へ移動し、ロック体８０と切欠部１５ｂとの係合状態が解除され、駆動カム１５を回転可能な状態とすることができる。

続いて動作について説明する。図１に示すように、アクチュエータ３がスイッチ本体１の操作部５に進入していない場合、操作ロッド２１はコイルバネに抗して駆動カム１５のカム曲線部１５ｃの径大部分により押圧されてほとんどの部分がスイッチ部７側に没した状態にあり、操作ロッド２１により可動部材３７が押し込まれている。これによって、各常閉接点３９，４０の可動端子３９ａ，４０ａおよび固定端子３９ｂ，４０ｂが離間し、各常閉接点３９，４０が開状態となり、産業機械への電源供給が遮断されて産業機械が操作不能な状態となっている。また、ロック体８０は復帰バネ８１ｃに抗して駆動カム１５の外周部により押圧されてアンロック位置へと移動しており、ロック接点部８ｂの常開および常閉接点は、それぞれ閉および開状態となっている。

次に、防護扉等を閉じることによって、アクチュエータ３が操作部５に進入すると、図２に示すようにアクチュエータ３の連結片３ｃが駆動カム１５の係合部１５ａと係合して、アクチュエータ３の進入に伴って駆動カム１５が時計方向に回転される。駆動カム１５が回転するのに伴い、操作ロッド２１の先端がカム曲線部１５ｃの径大部分から径小部分へと摺接しつつ、操作ロッド２１がコイルバネの付勢力によって上方に移動する。操作ロッド２１が上方に移動するのに伴って、常閉接点３９，４０が開状態から閉状態となる。また、駆動カム１５の回転に伴い、切欠部１５ｂがロック体８０と対向する位置に移動することによって、復帰バネ８１ｃの付勢力によってロック体８０が左方に移動して、切欠部１５ｂとロック体８０の先端部８０ａとが係合状態となり、駆動カム１５の回転がロック、アクチュエータ３の引抜が阻止された状態となる。また、ロック体８０がロック位置へ移動することによって、ロック接点部８ｂの常開および常閉接点は、それぞれ開および閉状態へと切り換わる。したがって、ロック接点部８ｂの常閉接点および第１常閉接点３９が同時に閉状態となるため、これらの常閉接点に直列に接続されているロボット等の産業機械に電源が供給され、産業機械が操作可能な状態となる。

続いて、ヒンジ型電磁石８１ａが外部からの制御によって通電された場合、図３に示すように、作動体８１ｂの下左端部８１ｂ３がヒンジ型電磁石８１ａの電磁的吸引力によってヒンジ型電磁石８１ａに向って吸引される。そのため、作動体８１ｂの上端部８１ｂ２は復帰バネ８１ｃの付勢力に抗しつつ屈曲部８１ｂ１を揺動の中心軸として右方に移動するため、ロック体８０が右方のアンロック位置へと移動する。したがって、ロック体８０と切欠部１５ｂとの係合状態が解除されるため、駆動カム１５の回転のロック状態が解除され、アクチュエータ３が後退可能になり、防護扉等を開放する事が可能な状態となる。また、ロック体８０がアンロック位置へと移動するのに伴い、ロック接点部８ｂの常閉接点および常開接点が、それぞれ開および閉状態に切り換わり、その結果、ロック接点部８ｂの常閉接点および第１常開接点３９と直列に接続されている産業機械の電源が遮断され、産業機械は動作不可能な状態となるともに、ロック接点部８ｂの常開接点を流れる電気信号によってアンロック状態であることが検出される。

ところで、図２に示すように駆動カム１５の回転がロックされている状態で強引にアクチュエータ３を後退させて操作部５から引抜こうとした場合について、図２および図４を参照しつつ詳述する。アクチュエータ３を強引に後退させた場合、アクチュエータ３の連結片３ｃが駆動カム１５の係合部１５ａに係合しているため、駆動カム１５に強制的な回転力が加わる。このとき、駆動カム１５の切欠部１５ｂにはロック体８０の先端部８０ａが係合したままであるため、アクチュエータ３を引抜く力は、駆動カム１５を係止している先端部８０ａと切欠部１５ｂとの係合部分に集中する。そして、アクチュエータ３をスイッチ本体１から強引に引抜けば、先端部８０ａの径を小さくして先端部８０ａの破壊強度を切欠部１５ｂの破壊強度よりも低く設定しているため、破壊強度の低いロック体８０の先端部８０ａが駆動カム１５の切欠部１５ｂよりも先に破損し、駆動カム１５が回転可能な状態となる。

そして、アクチュエータ３が操作部５から後退するのに伴い、駆動カム１５は反時計方向へ回転されて、アクチュエータ３の連結片３ｃが係合部１５ａとの係合状態から脱する。このとき、図４に示すように、駆動カム１５のカム曲線部１５ｃおよび操作ロッド２１は破損することなく正常な状態であるため、駆動カム１５の反時計方向への回転に伴って、操作ロッド２１がカム曲線部１５ｃの径小部分から径大部分へと摺接しつつ操作ロッド２１がコイルバネの付勢力に抗しつつ下方に移動する。そして、操作ロッド２１の下方への移動に伴って、接点部７０の常閉接点３９，４０が正常に開の状態となる。すなわち、接点部７０が有する常閉接点３９，４０が正常に動作しているため、これらの常閉接点３９，４０の状態に基づいてアクチュエータ３の引抜き（後退）を検出して、産業機械への電源が確実に遮断される。

以上のように、この実施形態では、駆動カム１５の回転がロックされている状態で強引にアクチュエータ３を後退させて操作部５から引抜くことによって、破壊強度の低いロック体８０が破損して、駆動カム１５が回転可能な状態となった場合でも、駆動カム１５のカム曲線部１５ｃおよび操作ロッド２１は破損することなく正常な状態である。そのため、アクチュエータ３が操作部５から後退するのに伴い、駆動カム１５が反時計方向へ回転されてアクチュエータ３の連結片３ｃが係合部１５ａとの係合状態から脱するときに、操作ロッド２１がカム曲線部１５ｃの径小部分から径大部分へと摺接しつつ操作ロッド２１は下方へ移動する。そして、この操作ロッド２１の下方への移動に伴って、接点部７０の常閉接点３９，４０は正常に開の状態へ切り換わるため、この常閉接点の状態に基づいてアクチュエータ３の引抜き（後退）を検出することができる。したがって、正常にロック解除されないまま防護扉等が強引に開放されてアクチュエータ３がスイッチ本体１から引抜かれた場合にも、アクチュエータ３のスイッチ本体１からの後退を確実に検出することができる。

また、この実施形態では、ロック体８０の先端部８０ａの破壊強度を、駆動カム１５の切欠部１５ｂの破壊強度より低く設定しているため、ロック体８０の先端部８０ａの方が駆動カム１５の切欠部１５ｂよりも破損しやすい。そのため、ロック体８０の先端部８０ａが破損しても、破損したロック体８０のみを交換すれば、再度、安全スイッチを正常な状態で使用することができるため、低コスト化を実現することができる。

また、この実施形態では、接点部７０に配設された常閉接点３９，４０の開閉による電気信号によってアクチュエータ３の操作部５内への進入・後退の状態を検出しているため、常閉接点３９，４０の開閉による電気信号により、外部からアクチュエータ３の進入・後退を検出することができる。

また、この実施形態では、ヒンジ型電磁石８１ａをそのコア（中心軸）の方向がロック体８０のロック位置とアンロック位置との間の移動方向にほぼ直交するように配設し、ヒンジ型電磁石８１ａへの通電により発生した電磁的吸引力が働く方向を、作動体８１ｂおよびリンク体８１ｄを介して偏向してロック体８０に伝達することによって、ロック体８０を移動させているため、例えば、プランジャ型電磁石のように該電磁的吸引力を直線的に利用するのに比べ、安全スイッチ全体の薄型化、小型化を図ることができる。

また、この実施形態では、スイッチ本体１は直方体状を有し、スイッチ本体１の対向する一組の隅部の一方にアクチュエータ進入口９ａが、他方にケーブル引き出し口３３ａがそれぞれ形成されている。このため、図５に示すように、アクチュエータ進入口９ａと、ケーブル引き出し口３３ａとの関係から、ケーブルの引き出し方向の自由度が高く、安全スイッチを壁面または防護扉へ配設可能であり、また、アクチュエータ進入口が水平／垂直向きのどちらにでも配設可能となる。また、安全スイッチを裏表、どちらの面を配設場所へ密着させることもできる。したがって、安全スイッチの取付けの自由度が増し、安全スイッチ取付けの選択範囲を広げることができる。また、このような構成とすれば、安全スイッチの取付けの自由度が増すことによって、従来のようにアクチュエータ進入口を２つ設けなくてもよいため、未使用の側のアクチュエータ進入口からゴミ等が進入することによって安全スイッチが故障するのを防止することができ、安全スイッチの耐久性の向上も図ることができる。なお、図５（ａ）は安全スイッチの表面を上側にした図、図５（ｂ）は安全スイッチの裏面を上側にした図である。

＜第２実施形態＞
図６は本発明にかかるロック体ユニットを示す図であり、図６を参照しつつ本発明にかかる安全スイッチの第２実施形態について詳述する。この第２実施形態が、上記第１実施形態と大きく異なる点は、ロック機構のロック体が、ユニット化されて駆動部に対して組み込み・取り外し自在に配設されている点であり、その他の構成および動作は、上記第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態との相違点を中心に第２実施形態について詳細に述べる。なお、第１実施形態と同一な構成および動作については、その構成および動作の説明を省略する。

図６に示すように、ロック体ユニット８０２は、ロック体支持部８０２ｃおよびシール部材８０２ａ，８０２ｂでロック体８０２ｄを支持することによって構成されている。そして、このロック体ユニット８０２が駆動部を構成するヒンジ型電磁石８１ａの上方に組み込み・取り外し自在に配設されている。また、ロック体８０２ｄは基部８０２ｅと、基部８０２ｅに連続した先端部８０２ｆとで構成されており、基部８０２ｅと先端部８０２ｆとの境界には、破壊強度を下げるための孔８０２ｇが穿設されている。

このようにロック体８０２ｄがロック体ユニット８０２としてユニット化されて駆動部に対して組み込み・取り外し自在に配設されているため、ロック体８０２ｄが破損した場合であっても、このロック体ユニット８０２を交換すればよく、短時間で作業効率よく安全スイッチを復元する事ができる。また、ロック体８０２ｄの先端部８０２ｆの破壊強度を下げるための孔８０２ｇが設けられているため、アクチュエータが安全スイッチ本体から強引に引抜かれたときには、ロック体８０２ｄの先端部８０２ｆを、確実に先に破損させて、駆動カムの切欠部を正常な状態に維持する事が出来る。したがって、アクチュエータが安全スイッチ本体から強引に引抜かれることによって、安全スイッチが故障したときには、ロック体ユニット８０２を交換するだけで安全スイッチを正常な状態に復元する事ができる。

＜その他＞
また、ロック体は上記した構成に限定されず、例えば図７に示すように種々の変更を加えることが可能である。なお、図７はロック体を示すである。図７（ａ）に示すロック体８０４は、基部８０４ｂと基部８０４ｂに連続する先端部８０４ａとからなり、先端部８０４ａと基部８０４ｂとの境界部分には破壊強度を下げるための、例えば溝状の欠損部８０４ｃが形成されている。また、図７（ｂ）に示すロック体８０３は、基部８０３ｂと基部８０３ｂに連続する先端部８０３ａとからなり、先端部８０３ａは基部８０３ｂに接着されて形成されている。このとき、基部８０３ｂと先端部８０３ａは同一部材、異種部材のいずれでも構わない。このような構成とすれば、アクチュエータが安全スイッチ本体から強引に引抜かれたとき、駆動カムの切欠部ではなく、ロック体の先端部を確実に破損させることができる。なお、上記欠損部を設けた状態で、基部と先端部とを接着する構成でももちろんよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、接点部に配設された常閉接点のうちの一方を常開接点としてもよい。この場合、常閉接点を外部装置の動作制御に使用して、常開接点をアクチュエータの進入を検出するための電気信号を得るための接点とすればよい。このような構成とすれば、アクチュエータの進入に伴い常閉接点が閉状態となって、外部装置が操作不能状態から操作可能状態となる一方、常開接点はアクチュエータの進入に伴って開状態となる。このように、常閉接点とは逆の開閉動作を行う常開接点の開閉状態をモニタすることにより、アクチュエータの進入・後退に加えて、外部装置の状態を外部から確認することができる。

また、上記した実施形態では、２個の常閉接点３９，４０を用い、その開閉動作により産業機械への電源供給及び供給遮断を行っているため、例えば、常閉接点３９，４０が閉状態となって、産業機械への電源供給が行われている際に、常閉接点３９，４０の可動端子３９ａ，４０ａと固定端子３９ｂ，４０ｂとが溶着した場合であっても、アクチュエータ３が後退し、操作ロッド２１によって可動部材３７が押し込まれることにより、溶着した可動端子３９ａ，４０ｂと固定端子３９ｂ，４０ｂとを強制的に開離することができ、安全スイッチの信頼性を向上することができる。

また、上記した実施形態では、常閉接点を２個設けているが、これに限定されるものではなく、１個または３個或いは、４個以上設けてもよい。なお、安全スイッチとしての信頼性を高めるためには、常閉接点を少なくとも２個設けることが望ましい。さらに、第２常閉接点４０は、可動端子４０ａと固定端子４０ｂの位置を変更することにより、常開接点に切り換えることができるよう構成されているため、スイッチ部７の接点構成を用途に応じて簡単に変更することができる。

このとき、第２常閉接点４０を常開接点に切り換える場合には、可動端子４０ａと固定端子４０ｂの位置を変更するだけよく、各接点構造に専用の部品を必要としないため、コストの低減を図ることができ、しかも部品が増加することによる部品の組間違え等も未然に防ぐことができる。なお、上記した実施形態では、第２常閉接点４０のみを接点構造が切り換え可能な接点として構成しているが、これに限定されるものではなく、接点構造が切り換え可能な接点の数は任意である。

また、上記した第１および第２実施形態では、復帰バネ８１ｃのバネ荷重（付勢力）によってロック体８０をロック位置へ移動させて、ヒンジ型電磁石８１ａが通電状態となったときの電磁的吸引力によってロック体８０をアンロック位置へ移動させているが、この電磁的吸引力によってロック体８０をロック位置へ移動させてロック機構８ａをロック状態としてもよい。この場合、例えば、ロック体８０をアンロック位置へ移動させる向きに付勢力が働くような復帰バネを配設するのが望ましい。

この発明の第１実施形態におけるスイッチ本体の断面図である。 この発明の第１実施形態におけるスイッチ本体の断面図である。 この発明の第１実施形態におけるスイッチ本体の断面図である。 この発明の第１実施形態におけるスイッチ本体の断面図である。 この発明の第１実施形態における安全スイッチの外観図である。 この発明の第２実施形態におけるロック体ユニットを示す図である。 この発明の他の実施形態におけるロック体を示す図である。

符号の説明

１…スイッチ本体
３…アクチュエータ
３３ａ…ケーブル引き出し口
５…操作部
１５…駆動カム
１５ａ…係合部
１５ｂ…切欠部
１５ｃ…カム曲線部
２１…操作ロッド
３９，４０…常閉接点（接点）
７…スイッチ部
７０…接点部
８…ロック機構部
８ａ…ロック機構
８０，８０２ｄ，８０３，８０４…ロック体
８０２…ロック体ユニット
８０ａ，８０２ｆ，８０３ａ，８０４ａ…先端部
８０ｂ，８０２ｅ，８０３ｂ，８０４ｂ…基部
８１…駆動部
８１ａ…ヒンジ型電磁石（駆動部）
８１ｂ…作動体（駆動部、伝達部）
８１ｄ…リンク体（駆動部、伝達部）
９ａ…アクチュエータ進入口

Claims (5)

1. スイッチ本体の操作部に進入・後退自在にアクチェータが設けられ、前記アクチュエータの進入・後退に応じて、スイッチ部に設けられた操作ロッドが往復移動することにより接点部の接点が開閉して前記アクチュエータの進入・後退を検出する安全スイッチにおいて、
   前記操作部に回転自在に設けられた駆動カムと、前記スイッチ本体のロック機構部に設けられ前記駆動カムの回転をロックするロック機構とを備え、
   前記駆動カムは、
   その外周面に係合部、切欠部およびカム曲線部がそれぞれ周方向の離れた位置に形成され、前記アクチュエータの押込みに伴い、前記アクチュエータの一部が前記係合部に係合し、該係合状態のままで前記アクチュエータが前記操作部に進入するに連れて一方向に回転され、前記アクチュエータの引抜きに伴い、前記アクチュエータが前記操作部から後退するに連れて、前記アクチュエータの一部が前記係合部との係合状態から脱するまで他方向に回転され、この駆動カムの両方向への回転により、前記操作ロッドが前記カム曲線部を摺接することによって前記操作ロッドが往復移動し、
   前記ロック機構は、
   ロック位置とアンロック位置との間を前記駆動カムの回転軸に対してほぼ直交方向に移動自在に設けられ、前記アクチュエータが進入状態にあるときに前記ロック位置への移動により前記切欠部に係合して前記駆動カムの回転をロックし、前記アンロック位置への移動により前記切欠部への係合が解除されるロック体と、前記ロック体を移動させる駆動部とを備える
   ことを特徴とする安全スイッチ。
2. 前記ロック体の先端部が前記切欠部に直接係合し、
   当該先端部の破壊強度が、前記駆動カムの前記切欠部の破壊強度よりも低く設定されていることを特徴とする請求項１記載の安全スイッチ。
3. 前記ロック機構により前記駆動カムの回転がロックされた状態で、前記アクチュエータが強引に引抜かれたときに、
   前記切欠部が破壊される請求項１記載の安全スイッチ。
4. 前記駆動部は、
   前記ロック機構部に設けられその中心軸方向が前記ロック体の移動方向にほぼ直交して配設されたヒンジ型電磁石と、
   ほぼＬ字形を成す一片と他片とからなり、前記一片および他片に沿って前記ヒンジ型電磁石が配置されおり、前記一片が通電状態の前記ヒンジ型電磁石の前記中心軸方向の一端に吸引されることにより、前記Ｌ字形の屈曲部を揺動の中心として揺動して、前記ヒンジ型電磁石の他端側に配置される前記他片が前記一片の吸着方向とほぼ直交する方向であって前記ロック体の移動方向に変位する作動体と、
   前記他片の変位を前記ロック体に伝達して前記ロック体を移動させる伝達部と、
   前記作動体を、前記ヒンジ型電磁石の通電により前記作動体が変位する方向と反対方向に付勢する復帰バネとを備え、
   前記作動体は、前記復帰バネの付勢に抗して前記ヒンジ型電磁石に吸着されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の安全スイッチ。
5. 前記スイッチ本体は直方体状を有し、
   ６つの外側面のうち一隅部を成す２つの周側面のいずれか一方に１つだけアクチュエータ進入口が形成され、
   前記スイッチ本体の前記一隅部に対向する他隅部に、前記接点部の接点に接続されるケーブルの引き出し口が形成され、
   前記駆動カムは、その外周面に前記係合部と前記カム曲線部とをそれぞれ１つずつ有し、
   前記カム曲線部は、前記アクチュエータが前記アクチュエータ進入口から後退しきったときに前記操作ロッドが接する位置から、前記アクチュエータが前記アクチュエータ進入口に進入しきったときに前記操作ロッドが接する位置まで前記駆動カムの外周面に１つだけ形成され、
   前記ケーブル引き出し口からケーブルが、ほぼ前記対向する一組の隅部を結ぶ方向へ引き出されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の安全スイッチ。

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