JP4844640B2 - 電磁リレーおよびそれを用いる制御装置 - Google Patents

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本発明は、電磁リレーおよびそれを用いる制御装置に関し、特に前記電磁リレーは、いわゆる安全リレーと称されるものに関する。
前記安全リレーは、開閉状態が相互に反対の接点、すなわちNO(ノーマリーオープン(a))接点と、NC(ノーマリークローズ(b))接点とを、共通の電磁石、接極子およびカードで駆動するものであり、一方の接点が溶着すると、前記カードが動かず、したがって他方の接点が開閉しなくなり、前記一方の接点の溶着を、前記他方の接点で検知できるようになっている。したがって、このような安全リレーは、安全性が高く、工作機械などを制御する制御装置では、複数段組合わせて用いられ、安全対策が行われている。
このような安全リレーは、これまで、たとえば本件出願人による特許文献1や特許文献2で示すような4接点、たとえば3a1b、2a2bまたは1a3bで実現され、或いは、本件出願人による特許文献3で示すような6接点、たとえば5a1bや3a3bで実現されていた。これらは、ISO13849−1のカテゴリ3,4などで用いられる。
しかしながら、前記ISO13849−1のカテゴリ2のように、そのような多くの接点が要らない場合もあり、たとえば特許文献4で示すように、2接点の例も提案されている。ただし、この特許文献4によれば、3a1bまたは2a2bの4接点の内、2接点にするには、コイル側を残し、すなわち1a1bまたは2aで2接点を構成している。
国際公開第06−006557号パンフレット 特開2000−285782号公報 特開2006−196381号公報 特開平11−339624号公報
図5に特許文献4のリレーの縦断面図を、図6には水平方向の断面図を、図7には図5および図6において切断面線VII−VIIで示す縦断面図を示す。カード101の一部を切り欠いて示す図7からは、このリレー102は、1a1bの接点を有するものと思われ(a接点を参照符号103、b接点を参照符号104で示す)、それらのa,b接点間の絶縁距離を確保するために、支持体105は、図8や図9で示すように構成されている。それによれば、前記接点103,104を収納する空間103a,104aが、絶縁隔壁106によって分離されている。
ここで、絶縁距離は、IEC60664−1にて規定されている。それによると、空間距離は、「汚染度」と「過電圧カテゴリ」とによって、沿面距離は、「汚染度」と材料の「CTI値」とによって決定される。たとえば、強制ガイドや接点溶着時の接点ギャップなどを規定するEN50205で要求される安全リレーの規格に準拠したスリムタイプの安全リレーで、1a1b接点の場合の前記空間距離および沿面距離の算出方法を示す。
(1)該安全リレーは使用環境から過電圧カテゴリIIIであり、発生する衝撃電圧は前記IEC60664−1の表より、AC4000Vと規定される。
(2)NO接点とNC接点とは、それぞれ高圧、低圧として使用される(可能性がある)ことから、強化絶縁とする。
(3)1a1bの該安全リレーの汚染度は3である。
(4)使用材料のCTI値はIIIである。
以上から、強化絶縁時の絶縁距離は、前記IEC60664−1の表より、空間距離は5.5mm、沿面距離は8.0mmとなる。
したがって、特許文献4の場合、2接点が2aで構成される場合、基礎絶縁で、支持体105には、図8で示すものを用いることができる。しかしながら、使用頻度の少ない2a接点に比べて、使用頻度が圧倒的に多く、安全リレーを実現する前記1a1b接点の場合には、前記強化絶縁で、支持体105には、図9で示すように、絶縁隔壁106が、参照符号107で示すように、その外方端で、各接点103,104を取り囲むように互いに離反方向に延設されたものを用い、これによって前記絶縁距離を確保する必要がある。したがって、図9で示す支持体を用いるリレーでは、図8で示す支持体を用いるリレーに比べて、絶縁隔壁107相当分だけ長さが長くなる。なお、最少限の1a1b接点の例について説明したが、上記の問題は、前記3a1bや5a1bのように、相互に異なる極性のa,b接点が絶縁隔壁を挟んで並んで配設される場合に生じる。
本発明の目的は、絶縁隔壁を挟んで異極の接点が配置されるリレーにおいて、より小型化することができる電磁リレーおよびそれを用いる制御装置を提供することである。
本発明の電磁リレーは、相互に逆の接点状態となる接点を少なくとも1組ずつ備え、前記各接点は、相互に対向する固定接点および可動接点から成り、接極子によってスライド変位させられるカードに前記可動接点が係合することで該可動接点が湾曲変形させられて固定接点と接触または離反するとともに、前記相互に逆の接点状態となる2組の接点が前記接極子から離間したカードの端部で、該カードのスライド方向とは交差方向に並んで配設され、それらの間には、絶縁隔壁が配設されて成る電磁リレーにおいて、前記相互に逆の接点状態を実現するにあたって、該電磁リレーの内方側に可動接点が設けられる接点側に、前記2組の接点間を区画した前記絶縁隔壁が、その外方端から、該接点を取り囲むように延設され、さらに前記カードが、該電磁リレーの内方側に可動接点が設けられる接点側で、オーバーハング部分が短縮されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、いわゆる安全リレーなどとして実現され、相互に逆の接点状態となる常開および常閉、すなわちa,bの接点を少なくとも1組ずつ備え、前記各接点は、相互に対向する固定接点および可動接点から成り、電磁石によって駆動される接極子によってスライド変位させられるカードに前記可動接点が係合することで該可動接点が湾曲変形させられて固定接点と接触または離反するとともに、前記相互に逆の接点状態となる2組の接点が前記接極子から離間したカードの端部で、該カードのスライド方向とは交差方向に並んで配設され(1a1b、3a1b、5a1b等で、b接点とa接点との組が接極子から離間して配置され)、それらの間には、前記カードのスライド方向に延びる絶縁隔壁が配設されて成る電磁リレーにおいて、前記相互に逆の接点状態を実現するためには、固定接点に対して、可動接点は前記カードのスライド方向の一方側と他方側とに設けられることになる。そこで、それらの接点の内、該電磁リレーの内方側に可動接点が設けられる接点側で、前記2組の接点間を区画した前記絶縁隔壁を、その外方端から、該接点を取り囲むように延設し、これに対応して、前記カードは、該接点側で、可動接点からはみ出るオーバーハング部分を切り欠いて短縮しておく。
したがって、前記絶縁隔壁を前記相互に逆の接点状態となる2組の接点間から延設することで、a接点とb接点とが絶縁隔壁を挟んで並んで配設されるリレーであっても、異極間の空間距離を確保して、絶縁を確保することができる。また、その絶縁隔壁の延設を、2組の接点それぞれを取り囲むように行うのではなく、内方側に可動接点が設けられる接点側だけとし、さらにその絶縁隔壁の延設される領域だけ、カードを切り欠いておくので、前記絶縁隔壁の延設による大型化を抑えることができる。こうして、絶縁隔壁を挟んで異極の接点が配置される場合であっても、小型で、充分な性能を有する安全リレーを実現することができる。
また、本発明の電磁リレーでは、前記接点には、a接点およびb接点を1つずつ備える安全リレーであることを特徴とする。
上記の構成によれば、接点が1a1b構成であれば、元々リレー自体が小型であり、前記のカードの切り欠きによる全長の短縮効果は大きく、さらに安全リレーは高い絶縁性能が要求されるので、好適である。
さらにまた、本発明の制御装置は、前記の電磁リレーを用いることを特徴とする。
上記の構成によれば、工作機械やラインなどを制御する制御装置に、上記の電磁リレーを安全リレーとして用いることで、該制御装置を小型化することができる。
本発明の電磁リレーは、以上のように、いわゆる安全リレーなどとして実現され、a,bの接点を少なくとも1組ずつ備え、各接点が接極子から離間して、カードのスライド方向とは交差方向に並んで配設される電磁リレーにおいて、前記接点間に設けられる絶縁隔壁を内方側に可動接点が設けられる接点側に巻き込むように延設し、これに対応して、前記カードは、その接点側で、可動接点からはみ出るオーバーハング部分を切り欠いて短縮しておく。
それゆえ、a接点とb接点とが絶縁隔壁を挟んで並んで配設されるリレーであっても、異極間の空間距離を確保して、絶縁を確保することができるとともに、絶縁隔壁の延設による大型化を抑えることができ、小型で、充分な性能を有する安全リレーを実現することができる。
さらにまた、本発明の制御装置は、以上のように、前記の電磁リレーを安全リレーとして用いる。
それゆえ、該制御装置を小型化することができる。
本発明の実施の一形態に係る電磁リレーの分解斜視図である。 図1の組立て状態を示す斜視図である。 図2の平面図である。 前記電磁リレーの動作を説明するための縦断面図である。 典型的な従来技術のリレーの縦断面図である。 図5の水平方向断面図である。 図5および図6の切断面線VII−VIIから見た縦断面図である。 前記図5〜図7で示すリレーにおける支持体(ベース)の一構造例を示す斜視図である。 前記図5〜図7で示すリレーにおける支持体(ベース)の他の構造例を示す斜視図である。
以下、本発明を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、上下方向は、図1を基準として述べる。図1は本発明の実施の一形態に係る電磁リレー1の分解斜視図であり、図2はその組立て状態を示す斜視図であり、図3は図2の平面図である。この電磁リレー1は、a(常開:NO)接点2と、b(常閉:NC)接点3とを1つずつ備えた最少限の接点構成の安全リレーである。以下、便宜上、前記接点2,3の配列方向を左右方向とする。この電磁リレー1は、大略的に、ボディ4と、電磁石ブロック5と、接極子ブロック6と、復帰ばね7と、カード8と、カバー9と、前記接点2,3とを備えて構成される。
前記ボディ4は、絶縁性および難燃性を有するPBT等の成形品などから成り、一端に電磁石ブロック5を搭載する長手状のベース41と、前記ベース41の略中央部に立設される一対の側壁42,43と、前記側壁42,43の電磁石ブロック5側を連結して補強する連結部材44と、前記側壁42,43の接点2,3側を連結する絶縁隔壁45と、前記絶縁隔壁45の中央部から延設され、前記接点2,3を区画する絶縁隔壁46と、前記ベース41の他端側で前記接点2,3を保持する端子台47とを備えて構成される。そして、前記側壁42,43および絶縁隔壁45で区画された領域内に、前記接極子ブロック6および復帰ばね7が収容され、端子台47に各接点2,3の端子21,22;31,32が植設され、絶縁隔壁45上をカード8がスライド変位する。
図4は、この電磁リレー1の縦断面図である。なお、前記カバー9は省略している。この図4によれば、前記電磁石ブロック5および接極子ブロック6の構造が明らかである。それによれば、該電磁石ブロック5は、コイル51と、そのコイル51を巻回したスプール52と、スプール52の中心孔に挿入されるとともに、略L字形のヨーク54,55を有する鉄心53と、前記スプール52の下方側のフランジ部52aに立設される一対のコイル端子56とを備えて構成される。前記各コイル端子56の上部側には、前記コイル51の各端部が接続され、下部側は前記ベース41に圧入されて端子として外部へ突出している。
前記接極子ブロック6は、プラスチック成形品のサブカード61と、軟鉄などから成る可動板62と、直方体形状の永久磁石63とを備えて構成される。可動板62は、矩形平板状に形成され、サブカード61に接着される。永久磁石63は、可動板62の表面に固定される。図1および図2で示すように、サブカード61の左右両側面には一対のピン64が立設され、このピン64がベース41の側壁42,43に形成された孔48にそれぞれ嵌まり込むことで、該接極子ブロック6は、矢符69およびその逆方向に揺動変位自在に保持される。この接極子ブロック6がベース41に装着されると、可動板62の上端部が電磁石ブロック5の上側のヨーク54と対向し、下端部が電磁石ブロック5の下側のヨーク55と対向する。前記サブカード61の上端部からは、舌片65が延設されており、この舌片65がカード8に形成された係合孔81に係合することで、前記カード8の矢符82およびその逆方向への変位駆動が可能になる。
復帰ばね7は、弾性を有する薄肉の金属板の打ち抜きおよび曲折によって図1で示すように略Y字形に形成されて成り、折畳み(重ね合わせ)によって剛性が高められた下端部71が、図4で示すように接極子ブロック6と絶縁隔壁45との間でベース41に圧入され、二股の上端部73,74の先端部75,76が、カード8の復帰ばね孔83,84に挿入されることで、カード8は前記矢符82とは反対方向に、しかも矢符85で示すヨー方向の回転が発生しないように、弾発的に付勢される。
前記接点2,3は、対を成す固定接点端子21,31と、可動接点端子22,32とを備えて構成される。これらの端子21,22;31,32は、弾性を有する薄肉の金属板を打ち抜き、大略的に側面視でクランク状に曲折されて成り、その曲折部分21a,22a;31a,32aの内、可動接点端子22,32側は、剛性を高めるために、前記金属板を折り重ねて2重に形成されている。そして、前記ベース41の他端側において、両側部に形成された取付け溝49に前記曲折部分21a,22a;31a,32aが圧入され、さらに接着剤で固定されることで、該端子21,22;31,32の前記ヨー方向85での回転が抑えられ、相互に平行に対向するように植設される。これらの端子21,22;31,32の下端部21b,22b;31b,32bは前記ベース41から突出することでリレー端子となり、弾発性を有する上腕部21c,22c;31c,32cの先端付近には、接点部材21d,22d;31d,32dがかしめ固定されている。
前記固定接点端子21,31には、剛性を持たせるために、前記上腕部21c,22cにおいて、接点部材21d,31dの下方部分にはリブ21e,31eが形成されており、可動接点端子22,32の押圧による撓みを、ベース41側の基端部分で発生させることで、これらの接点部材21d,22d;31d,32dが略平行に接触するように構成されている。一方、前記可動接点端子22,32の上腕部22c,32cにおいて、ベース41側の部分には、スリット22e,32eが形成され、撓み易くなっている。このスリット22e,32eは、特に設けられなくてもよい。そして、前記絶縁隔壁46で区画された接点2,3の収納空間において、接触している接点部材21d,22d;31d,32dの開放(離反)を補助するとともに、溶着時に接点ギャップを0.5mm以上確保できるように、また復帰ばね7が折れた際の短絡防止のために、端子21,22;31,32間には、切離し用の絶縁隔壁40がベース41から立設されている。
そして、前記コイル51の非通電時には、前記カード8は、復帰ばね7の弾発力によって、電磁石ブロック5側、すなわち矢符82とは反対方向に変位されており、通電によって矢符82方向に変位し、そのスライド方向と直交する一線上に、固定接点端子21と可動接点端子32とが、また可動接点端子22と固定接点端子31とが、それぞれ配設される。加えて、b(常閉:NC)接点3側では、固定接点端子31が内方に、可動接点端子32が外方に配置され、反対にa(常開:NO)接点2側では、可動接点端子22が内方に、固定接点端子21が外方に配置され、前記可動接点端子22,32の上腕部22c,32cの先端部は、前記カード8の係止孔86,87に係止する舌片22f,32fとなっている。
前記カード8は、大略的に、U字状に形成され、上述のサブカード61への係合孔81および左右一対の復帰ばね孔83,84がそのU字の連結部80に、左右一対の前記係止孔86,87がU字の腕部88,89側に形成される。このカード8は、上述のように、サブカード61の舌片65、復帰ばね7の先端部75,76および可動接点端子22,32の舌片22f,32fによって搭載支持される。そして、前記腕部88,89の基端側の裏面に接触しないように前記絶縁隔壁45の上端面45aの高さが、該腕部88,89の内側対向面88c,89cから形成された垂下片88a,89aの下端面88b、89bに接触しないように前記絶縁隔壁46の上端側に形成された段差面46aの高さが、それぞれ設定されている。
また、前記スライド変位の案内としては、以下の2点が行われている。先ず、前記垂下片88a,89a間に前記絶縁隔壁46の上端部46bを挟み込むとともに、前記腕部88,89の内側対向面88c,89c間に前記カバー9の天板91から垂下して形成されたガイド91aが挟み込まれる。次に、前記ガイド91aの下端面91bが、前記腕部88,89の内側対向面88c,89cに垂下片88a,89aを形成することで生じた段部88d,89dに嵌り込む。
前記カバー9は、前記接点部材21d,22d;31d,32dの開閉状態を確認可能なように、透明なパリカーボネートなどの樹脂成形品から成り、底面を開放した箱状に形成され、図2で示すようなボディ4上に各部品が組上がった状態で上方から被せられ、下端の内周面がベース41と接着される。
上述のように構成される電磁リレー1において、コイル51の非通電状態では、図2、図3および図4(a)で示すように、カード8を介する復帰ばね7の弾発力によって、接極子ブロック6は矢符69方向にバイアスされ、これによってカード8は、矢符82方向とは反対方向、すなわち電磁石ブロック5側にスライド変位しており、該カード8によって引っ掛けられている可動接点端子22,32も前記矢符82方向とは反対方向、すなわち電磁石ブロック5側に湾曲変形させられる。これによって、b(NC)接点3側が導通し、a(NO)接点2側が遮断している。
これに対して、コイル51の通電状態では、図4(b)で示すように、カード8を介する復帰ばね7の弾発力に抗して、接極子ブロック6は矢符69方向とは反対方向に揺動し、カード8は矢符82方向、すなわち電磁石ブロック5とは反対側にスライド変位しており、該カード8によって引っ掛けられている可動接点端子22,32も前記矢符82方向、すなわち電磁石ブロック5とは反対側に湾曲変形させられる。これによって、b(NC)接点3側が遮断し、a(NO)接点2側が導通する。
注目すべきは、本実施の形態では、上述のように相互に逆の接点状態となるa(NO)接点2およびb(NC)接点3を1組ずつ備え、それらがスライド変位するカード8に共通に駆動され、さらに2組の接点2,3が前記カード8のスライド方向(矢符82方向およびその反対方向)とは直交方向に並んで配設され、それらの間に前記カード8のスライド方向に延びる絶縁隔壁46が配設されて2組の接点2,3間が区画される場合に、前記絶縁隔壁46が、その外方端46cから、内方側に可動接点端子22が設けられるa接点2側に、該a接点2を取り囲むように延設される延設部46dを有するとともに、それに対応して、前記カード8は、該a接点2側の腕部88で、可動接点端子22からはみ出るオーバーハング部分が切り欠かれて、反対のb接点3側の腕部89に比べて、距離Lだけ短縮されていることである。
したがって、a,b1組ずつのリレーであっても、異極間の空間距離を確保して、絶縁を確保することができる。すなわち、可動接点端子32の接点部材32dから固定接点端子21の接点部材21dまでの前記空間距離は、前記延設部46dが無い場合は、図3において参照符号L1で示すように、前記絶縁隔壁46の外方端46cを経由しただけの短い距離になってしまうのに対して、前記延設部46dを設けることで、参照符号L2で示すように、前記延設部46dを回り込んだ長い距離となる。ここで、透明なポリカーボネートなどの樹脂成形品から成るカバー9は規格上、難燃材と認められず、絶縁には寄与しないが、絶縁性および難燃性を有する材料から成るボディ4の絶縁隔壁46および延設部46dは、絶縁に寄与し、空間距離は上記のようになる。
なお、前述の特許文献4の図10で示すようなa,b両接点103,104のそれぞれの側に延設された絶縁隔壁107を用いる方が、勿論、上述の空間距離を長くすることができるが、本実施の形態のように片側だけに延設部46dを設けるだけでも、前記IEC60664−1の規格を充分に満足することができる。そして、その片側だけの延設部46dに対応して、カード8の腕部88を短くしておくことで、該電磁リレー1の長さL3を、実質、前記延設部46dを設けないものと等しくすることができる。こうして、充分な性能を確保しつつ、接点数を最少にまで削減することによる小型化を着実に実現することができる。
なお、上述のような1a1b構成の安全リレーの場合、接点が1a1b構成であれば、元々リレー自体が小型であり、カード8の切り欠きによる前記長さL3の短縮効果は大きく、さらに安全リレーは前述のような高い絶縁性能が要求されるので、好適であるが、本発明は、3a1bや5a1b等の相互に逆の接点状態となる2組の接点a,bを有し、それら異なる極性の接点a,bの組が前記接極子ブロック6から離間して(外方端で)、カード8のスライド方向とは交差方向(左右方向)に並んで配設されていれば、効果を発揮することができる。たとえば、3a1bの場合、電磁石ブロック5側が、左右共にa接点となるが、外方がa,b接点となる。また、前記延設部46dの延設に、カード8の腕部88の短縮は、必ずしもa(NO)接点側に限らない。すなわち、非励磁でカード8は外側にあってもよく(非励磁でカード8が押出しているか、引込んでいるかには関係ない)、a,bの接点動作を共通のカード8のスライド変位で実現するにあたって、可動接点が内方に設けられる方に絶縁隔壁46を巻き込ませるとともに、カード8を短くすればよい。
このような安全リレーを工作機械やラインなどを制御する制御装置に用いることで、その制御装置を小型化することができ、好適である。
1 電磁リレー
2 a(常開:NO)接点
3 b(常閉:NC)接点
21,31 固定接点端子
22,32 可動接点端子
21c,22c;31c,32c 上腕部
21d,22d;31d,32d 接点部材
21e,31e リブ
22e,32e スリット
4 ボディ
40,45,46 絶縁隔壁
41 ベース
46c 延設部
47 端子台
5 電磁石ブロック
51 コイル
52 スプール
53 鉄心
54,55 ヨーク
6 接極子ブロック
61 サブカード
62 可動板
63 永久磁石
65 舌片
7 復帰ばね
8 カード
80 連結部
81 係合孔
83,84 復帰ばね孔
86,87 係止孔
88,89 腕部
88a,89a 垂下片
9 カバー
91 天板
91a ガイド

Claims (3)

  1. 相互に逆の接点状態となる接点を少なくとも1組ずつ備え、前記各接点は、相互に対向する固定接点および可動接点から成り、接極子によってスライド変位させられるカードに前記可動接点が係合することで該可動接点が湾曲変形させられて固定接点と接触または離反するとともに、前記相互に逆の接点状態となる2組の接点が前記接極子から離間したカードの端部で、該カードのスライド方向とは交差方向に並んで配設され、それらの間には、絶縁隔壁が配設されて成る電磁リレーにおいて、
    前記相互に逆の接点状態を実現するにあたって、該電磁リレーの内方側に可動接点が設けられる接点側に、前記2組の接点間を区画した前記絶縁隔壁が、その外方端から、該接点を取り囲むように延設され、
    さらに前記カードが、該電磁リレーの内方側に可動接点が設けられる接点側で、オーバーハング部分が短縮されていることを特徴とする電磁リレー。
  2. 前記接点には、a接点およびb接点を1つずつ備える安全リレーであることを特徴とする請求項1記載の電磁リレー。
  3. 前記請求項1または2記載の電磁リレーを用いることを特徴とする制御装置。
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