JP4780927B2 - 安全スイッチ - Google Patents

Description

この発明は、操作部材の操作によって電源ライン又は信号ラインの接点を開閉するスイッチ装置に関し、特に、産業機械の防護扉等に設置される安全スイッチに関する。

従来より、マシニングセンタやＮＣ加工機等の産業機械には、作業者の安全性を確保すべく、安全スイッチを備えた防護扉が設けられている。従来の安全スイッチは、防護扉に取り付けられたアクチュエータと防護扉周縁の壁面に取り付けられたスイッチ本体とから構成されている（例えば、特許文献１参照。）。スイッチ本体は、操作部材である駆動カムを軸支した操作部と産業機械の電源ラインを構成するケーブルが接続された接点部とを備えている。

防護扉を閉じるとアクチュエータがスイッチ本体の挿入孔から内部に進入し、スイッチ本体内の操作部に配置された駆動カムを回転させる。駆動カムの回転は、操作ロッドを介して接点部に伝達され、産業機械への電源ラインの接点を閉じる。防護扉を開けるとアクチュエータがスイッチ本体から抜け出し、駆動カムが反転して産業機械への電源ラインの接点が開く。

作業者が産業機械に近づく際に防護扉を開くと、安全スイッチが産業機械への電源供給を切断し、産業機械の動作が停止する。これによって、作業者が動作中の産業機械に巻き込まれて負傷する等の事故の発生が防止される。

安全スイッチには、産業機械の電源ラインを構成するケーブルの接点だけでなく、産業機械の制御回路との間に接続される信号ラインを構成するケーブルの接点を備えたものもある。従来の安全スイッチでは、電源ライン又は信号ラインを構成するケーブルが、挿入孔が形成されている側面とは反対側の側面、又は、挿入孔が形成されている側面に直交する側面において挿入孔が形成されている側とは反対側の端部近傍から内部に挿入されている。

また、安全スイッチには、外部からの信号によって動作するソレノイドを備え、スイッチ本体内に進入したアクチュエータの抜脱方向の移動を選択的に規制できるようにしたものもある。
特開２００２−１４０９６２号公報

しかしながら、従来のスイッチ装置では、接点部に接続すべきケーブルが結線される端子部がスイッチ本体内に備えられていた。

安全スイッチのスイッチ本体は、防護扉周縁の壁面において、挿入孔が防護扉に取り付けられたアクチュエータに対向する位置に取り付けなければならない。また、産業機械が動作している間に作業者が恣意的に防護扉を開閉させることを防止するためには、防護扉の外側からアクセスできない位置にスイッチ本体を取り付けなければならない。このように、スイッチ本体の取付位置には制約が多く、スイッチ本体は比較的狭小なスペースに取り付けられる。このため、安全スイッチのスイッチ本体に対しては小型化の要請が強く、スイッチ本体内の端子部の近傍にはケーブルの取り廻しのための充分なスペースは存在せず、スイッチ本体におけるケーブルの配線作業は容易でない。

これらのことから、スイッチ本体を取付位置に取り付けた後、ケーブルをスイッチ本体内に引き込んで端子部に配線する作業は極めて困難であった。一方、スイッチ本体内の端子部にケーブルを配線した後に、スイッチ本体を取付位置に取り付けることとすると、ケーブルが延出した状態のスイッチ本体を所定の取付位置に移動させることになって取扱いが困難になる。また、スイッチ本体に故障や破損を生じた場合やケーブルに断線を生じた場合のメンテナンス作業時には、取付位置に取り付けられた状態のスイッチ本体内の端子部に対してケーブルを着脱しなければならず、メンテナンス作業が煩雑になる。

この発明の目的は、スイッチ本体から分離した状態で端子部に対するケーブルの結線作業を行うことができるようにし、スイッチ装置の取付作業やメンテナンス作業を容易に行うことができる安全スイッチを提供することにある。

この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えたものである。

（１） 操作部における操作部材の動作に応じて開閉する接点部と、前記接点部に接続すべきケーブルが着脱自在に装着される端子部と、を備え、
前記操作部及び前記接点部をスイッチ本体に収納し、
前記操作部は、前記スイッチ本体内の長手方向における第１の端部側に配置され、外部からアクチュエータが挿抜された時の前記操作部材の動作によって前記接点部を開閉させ、
前記端子部を、前記接点部に接続されたソケットと前記ケーブルが接続されるプラグとを互いに着脱自在にしたコネクタによって構成するとともに、前記スイッチ本体の長手方向における第２の端部側に配置し、
前記ケーブルが貫通する貫通孔を備えるとともに前記端子部を被覆する蓋体を前記スイッチ本体に前記長手方向に沿って着脱自在にし、
前記蓋体は、一方の面を開放面とした矩形断面の筐体形状を呈し、前記スイッチ本体の前記第２の端部との間に前記端子部を密閉するものであり、
前記ソケットは、前記接点部の基板に固定されるとともに、前記プラグとの着脱面を前記スイッチ本体の前記第２の端部から前記蓋体側に露出して配置され、
前記プラグは、前記ケーブルがネジ又はスプリングクランプを介して着脱自在に接続され、前記ソケットと着脱自在にした状態で前記スイッチ本体側に離間可能にして前記蓋体に収納したことを特徴とする。

この構成においては、接点部に接続されたソケットとケーブルが接続されるプラグとを着脱自在にした端子部が、操作部及び接点部を収納したスイッチ本体から露出して配置され、ケーブルを貫通孔に貫通させた状態でスイッチ本体に着脱自在にされた蓋体によって被覆される。

したがって、ケーブルが接続されるプラグは、ソケットが接続された接点部を収納したスイッチ本体に対して、蓋体とともに分離可能にされる。蓋体の貫通孔にケーブルを貫通させる作業、及び、ケーブルにプラグを結線する作業が、スイッチ本体から分離した位置で行われる。
また、蓋体をスイッチ本体に装着した状態で、端子部が外部から密閉される。さらに、プラグに対してケーブルが着脱自在にされる。

（２）前記基板は、前記接点部にリード線を介して接離可能にしたことを特徴とする。
（３）前記蓋体は、前記貫通孔を経由して外部から内部に挿入された前記ケーブルを接続したプラグを、前記ソケットに接続可能な状態で固定する保持部材を一体的に備え、前記スイッチ本体に対する前記蓋体の着脱によって、前記ソケットと前記プラグとが着脱されることを特徴とする。

この構成においては、ソケットに対するプラグの着脱が、スイッチ本体に対する蓋体の着脱と同時に行われる。

この発明によれば、以下の効果を奏することができる。

（１）ケーブルが接続されるプラグを、ソケットが接続された接点部を収納したスイッチ本体に対して、蓋体とともに分離可能にすることにより、蓋体の貫通孔にケーブルを貫通させる作業、及び、ケーブルにプラグを結線する作業を、スイッチ本体から分離した位置で行うことができる。

これにより、スイッチ本体から分離した位置で蓋体の貫通孔にケーブルを貫通させ、このケーブルにプラグを結線した後に、スイッチ本体に蓋体を接近させてフラグをソケットに装着することにより、ケーブルをスイッチ本体内の接点部に接続することができる。これによって、スイッチ装置の取付作業やメンテナンス作業を容易に行うことができる。

（２）蓋体をスイッチ本体に装着した状態で、端子部を外部から密閉することができる。これにより、蓋体をスイッチ本体に装着することにより、端子部への塵埃や水分の侵入を防止でき、結線不良や短絡事故等を確実に防止することができる。

（３）プラグに対してケーブルを着脱自在にすることにより、スイッチ本体を取付位置に取り付けた後においても、ケーブルの交換等の作業を容易に行うことができる。

（４）ソケットに対するプラグの着脱を、スイッチ本体に対する蓋体の着脱と同時に行うことができる。これにより、スイッチ本体内の接点部に対するケーブルの配線作業をスイッチ本体に対する蓋体の装着作業によって極めて容易に行うことができる。

図１は、この発明の実施形態に係る安全スイッチの構成及び動作を示す側面断面図である。図１（Ａ）は操作部にアクチュエータが挿入された状態を示し、図１（Ｂ）は操作部からアクチュエータが抜き出された状態を示している。また、図２は、上記安全スイッチの蓋体及びスイッチ本体における要部の構成を示す図である。図２（Ａ）はスイッチ本体の底面図、図２（Ｂ）は端子部を除いたスイッチ本体の底面図、図２（Ｃ）は蓋体の底面図である。

この発明の実施形態に係る安全スイッチ１０は、蓋体１をスイッチ本体２の底面に取り付けて構成されている。蓋体１は、１面を開放面とした矩形断面の筐体形状を呈し、内部にプラグ１４を収納している。プラグ１４は、後述するソケットとともにこの発明の端子部であるコネクタを構成する。蓋体１は、開放面をスイッチ本体２の底面に対向させて着脱自在に装着される。

蓋体１には、例えば、産業機械に供給すべき電源ラインのケーブル３が貫通する貫通孔１２Ａが形成されている。ケーブル３は、一端部を外側から内側へ向けて蓋体１の貫通孔１２Ａを貫通した後、プラグ１４に装着される。蓋体１の貫通孔１２Ａには、ケーブル３を挟持する防水コネクタ１２Ｂが備えられており、ケーブル３が貫通した状態で気密状態にされる。

プラグ１４は、図示しないネジ又はスプリングクランプによってケーブル３を着脱自在に挟持する。このため、断線等の発生時にプラグ１４に対するケーブル３の交換作業を容易に行うことができる。

スイッチ本体２は、断面形状が蓋体１の開放面と同一形状である中空四角柱形状を呈している。スイッチ本体２の内部には、操作部２３及び接点部２４が収納されている。操作部２３には、この発明の操作部材である駆動カム２５が軸支されている。駆動カム２５は、スイッチ本体２の一方の側面に形成された挿入口２３Ａから挿入されたアクチュエータ６との当接によって回転する。

接点部２４には、コイルバネ２４Ａの弾性力によって上方に付勢された２個の可動接点２４Ｂ，２４Ｂ、可動接点２４Ｂ，２４Ｂに対向して配置された２個の固定接点２４Ｃ，２４Ｃ、及び、下端部に可動接点２４Ｂ，２４Ｂを保持した操作ロッド２４Ｄを備えている。

駆動カム２５の周面には、接点部２４から延出した操作ロッド２４Ｄの上端が当接している。駆動カム２５の回転により、駆動カム２５の周面において操作ロッド２４Ｄの上端が当接する位置が変化し、操作ロッド２４Ｄが上下方向に変位する。この操作ロッド２４Ｄの上下移動に応じて、可動接点２４Ｂ，２４Ｂが固定接点２４Ｃ，２４Ｃに選択的に接触又は離間する。

スイッチ本体２の底面には、開口孔２２を備えた凹所２１が形成されている。凹所２１には、ソケット１３が配置されている。したがって、ソケット１３は、スイッチ本体２の底面に露出している。ソケット１３は、蓋体１のプラグ１４とともにこの発明の端子部であるコネクタを構成する。ソケット１３は、基板１３Ａに固定されている。ソケット１３の装着面１３Ｃは、凹所２１の開放面に対向している。基板１３Ａは、凹所２１内に２本のネジ１３Ｂを介して取り付けられる。

スイッチ本体２の接点部２４に収納されている固定接点２４Ｃ，２４Ｃとソケット１３の基板１３Ａとが、開口孔２２を通過したリード線９，９によって電気的に接続されている。

なお、基板１３Ａは、必ずしもスイッチ本体２の凹所２１内に固定されている必要はない。

蓋体１における開放面には、全周にわたって凸部１２Ｃが形成されており、２箇所にネジ孔１２Ｅ，１２Ｅが形成されている。一方、スイッチ本体２の底面には、全周にわたって凹部１１Ｄが形成されており、２箇所にネジ穴１１Ｅ，１１Ｅが形成されている。凹部１１Ｄには、パッキン５が収納されている。ネジ孔１２Ｅ，１２Ｅ及びネジ穴１１Ｅ，１１Ｅに螺合する２本の取付ネジ１２Ｄを介して、蓋体１がスイッチ本体２の底面に着脱自在に取り付けられる。蓋体１をスイッチ本体２の底面に取り付けた際には、凸部１２Ｃが凹部１１Ｄに嵌入してパッキン５に圧接する。これによって、スイッチ本体２の凹所２１の端面と蓋体１との気密状態が維持される。

蓋体１においてケーブル３の端部に接続されたプラグ１４が、スイッチ本体２の凹部２１内のソケット１３に挿入されている。したがって、スイッチ本体２の接点部２４は、挿入口２３Ａから操作部２３内にアクチュエータ６が挿入されているか否かに応じて、電源ラインの接点を開閉する。

このため、アクチュエータ６を産業機械の防護扉に取り付けるとともに、防護扉周縁の壁面においてスイッチ本体２の挿入口２３Ａがアクチュエータ６に対向する位置に安全スイッチ１０を取り付けておくことにより、防護扉が閉じられている状態でのみ産業機械に電源を供給し、防護扉が開かれている状態では産業機械が動作しないようにすることができる。

なお、蓋体１内及びスイッチ本体２の凹所２１内に収納される端子部としては、所謂ナイロンコネクタ等の種々のコネクタを用いることができる。さらに、蓋体１内及びスイッチ本体２の凹所２１内に収納できる範囲で、複数のソケットを備えることもでき、上記の例では各２個のソケット１３及びプラグ１４が収納されている。

また、スイッチ本体２の内部には、外部からの駆動信号に基づいて駆動カム２５を選択的に回転させるソレノイドを備えることもできる。この場合には、スイッチ本体２の形状は、図２に示す形状よりも大型化する。

図３は、上記安全スイッチの端子部を構成するソケットに対するプラグの着脱状態を示す図である。スイッチ本体２にケーブル３を接続する際には、図３（Ａ）に示すように、スイッチ本体２の底面から蓋体１を取り外し、蓋体１の貫通孔１２Ａにケーブル３の端部を外側から内側に向けて貫通させた後、図３（Ｂ）に示すように、ケーブル３の端部にプラグ１４を装着する。次いで、図３（Ｃ）に示すように、プラグ１４をスイッチ本体２の凹所２１内に固定されたソケット１３に装着した後に、図３（Ｄ）に示すように、蓋体１をスイッチ本体２に装着する。

このように、ケーブル３の端部に対するプラグ１４の装着作業をスイッチ本体２から分離して行うことができるため、スイッチ本体２の取付位置を選択する際にケーブル３に対するプラグ１４の装着作業のための作業スペースの制約がなく、スイッチ本体２の取付位置の自由度が高くなる。また、ケーブル３が配線されていない状態でスイッチ本体２を取り付けることができ、スイッチ本体２の取付作業が容易になる。さらに、スイッチ本体２の故障時や破損時、又は、ケーブル３の断線時等において、スイッチ本体２又はケーブル３を容易に交換することができる。

なお、蓋体１にプラグ１４を固定するか、又は、蓋体１とプラグ１４とを一体的に形成することもできる。この場合には、スイッチ本体２に対する蓋体１の着脱にともなってプラグ１４がソケット１３に着脱されるため、結線作業が容易になるとともに、振動等によるソケット１３からのプラグ１４の脱落を防止することもできる。例えば、図４（Ａ）に示すように、蓋体１の内側面に保持部材１２Ｆを形成し、図４（Ｂ）に示すように、ケーブル３の端部に装着されたプラグ１４を、保持部材１２Ｆを介して蓋体１に固定する。

図５は、上記安全スイッチの別の構成を示す図である。図５（Ａ）に示す例では、蓋体１の側面に貫通孔１２Ａを形成している。スイッチ本体２に蓋体１を装着すると、ケーブル３がスイッチ本体２の側方に延出する。これによって、安全スイッチ１０を上下方向に余裕のない取付スペースに取り付ける場合にも、ケーブル３の着脱作業を容易に行うことができる。

また、図５（Ｂ）に示す例では、蓋体１における複数の面に貫通孔１２Ａを形成している。複数の貫通孔１２Ａのそれぞれにケーブル３を貫通させることにより、スイッチ本体２に複数のケーブル３を配線することができる。

上記の例では、蓋体１を介してスイッチ本体２に電源ラインを構成するケーブル３を接続しているが、信号ラインを構成するケーブルを接続することもできる。また、この発明は、安全スイッチ１０だけでなく、押しボタンスイッチ等の操作部材の動作に応じて開閉する接点部を有するスイッチ装置の全てに同様に適用することができる。

なお、図６に示すように、安全スイッチ１０′を構成する蓋体１′を板状に構成するとともに、スイッチ本体２′に下面に開放した収納部３０を形成し、この収納部３０にソケット１３及びプラグ１４を収納するようにしてもよい。この場合、収納部３０において、ソケット１３はスイッチ本体２′の底面側に露出した状態で収納されている。

この発明の実施形態に係る安全スイッチの構成を示す断面図である。 上記安全スイッチの要部の構成を示す図である。 上記安全スイッチの端子部を構成するソケットに対するプラグの着脱状態を示す図である。 上記安全スイッチの別の例を説明する図である。 上記安全スイッチのさらに別の例を説明する図である。 上記安全スイッチのさらに別の例を説明する図である。

符号の説明

１ 蓋体
２ スイッチ本体
３ ケーブル
１０ 安全スイッチ
１２Ａ 貫通孔
１３ ソケット（端子部）
１４ プラグ（端子部）
２１ 開口孔
２２ 凹所
２３ 操作部
２４ 接点部
２５ 駆動カム（操作部材）

Claims (3)

1. 操作部における操作部材の動作に応じて開閉する接点部と、前記接点部に接続すべきケーブルが着脱自在に装着される端子部と、を備え、
   前記操作部及び前記接点部をスイッチ本体に収納し、
   前記操作部は、前記スイッチ本体内の長手方向における第１の端部側に配置され、外部からアクチュエータが挿抜された時の前記操作部材の動作によって前記接点部を開閉させ、
   前記端子部を、前記接点部に接続されたソケットと前記ケーブルが接続されるプラグとを互いに着脱自在にしたコネクタによって構成するとともに、前記スイッチ本体の長手方向における第２の端部側に配置し、
   前記ケーブルが貫通する貫通孔を備えるとともに前記端子部を被覆する蓋体を前記スイッチ本体に前記長手方向に沿って着脱自在にし、
   前記蓋体は、一方の面を開放面とした矩形断面の筐体形状を呈し、前記スイッチ本体の前記第２の端部との間に前記端子部を密閉するものであり、
   前記ソケットは、前記接点部の基板に固定されるとともに、前記プラグとの着脱面を前記スイッチ本体の前記第２の端部から前記蓋体側に露出して配置され、
   前記プラグは、前記ケーブルがネジ又はスプリングクランプを介して着脱自在に接続され、前記ソケットと着脱自在にした状態で前記スイッチ本体側に離間可能にして前記蓋体に収納したことを特徴とする安全スイッチ。
2. 前記基板は、前記接点部にリード線を介して接離可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の安全スイッチ。
3. 前記蓋体は、前記貫通孔を経由して外部から内部に挿入された前記ケーブルを接続したプラグを、前記ソケットに接続可能な状態で固定する保持部材を一体的に備え、前記スイッチ本体に対する前記蓋体の着脱によって、前記ソケットと前記プラグとが着脱されることを特徴とする請求項１又は２に記載の安全スイッチ。

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