JP5086292B2 - リレー - Google Patents

Description

本発明は、接点の開閉によって電気信号回路を切り換えるリレーに関する。

一般に、スペクトラムアナライザなどのアッテネータ部分には電気信号の出力レベルを可変して出力するためにリレーが設けられている。リレーには様々あるが、従来、例えば図１１（ａ）に示すようなリレーがあった。このリレー１０１は、電気信号回路を構成する接点バネ１０２の自由端１０２ｂが、共通接点１０３又はアース接点１０４に開閉されることによって電気信号回路を切り換える一回路二接点のタイプである。

図１１（ａ）に示すように、リレー１０１は、接点バネ１０２と、共通接点１０３とアース接点１０４の各接点と、ベース１０６と、電磁石１０９と、カード組立１１０と、駆動棒１１３とを備えている。

接点バネ１０２は、筐体１０５内に設けられ、一端側が固定端１０２ａとなっており、他端側が自由端１０２ｂとなっている。図１１（ａ）のリレー１０１では、二つの接点バネ１０２，１０２が対向して設けられている。接点バネ１０２の自由端１０２ｂ側には共通接点１０３とアース接点１０４（筐体１０５の内面）が設けられている。なお、接点バネ１０２と共通接点１０３は、アースに対して一定の特性インピーダンスを保持するように整合されている。

また、筐体１０５外にはベース１０６が設けられている。ベース１０６の底面にはベース孔１０７が形成されている。ベース孔１０７は、筐体１０５に形成されている孔１０８に連通して筐体１０５内に通じている。さらに、電磁石１０９は、ベース１０６に固定されている。

カード組立１１０は、金属製のアーマチュア１１１と、カード１１２とから構成されている。アーマチュア１１１は、図示しない弾性を有するスペーサによって電磁石１０９に対して一端が当接するとともに、他端が隙間をあけて取り付けられている。カード１１２は、アーマチュア１１１の他端にこのアーマチュア１１１と略直交して設けられている。このようなアーマチュア１１１とカード１１２からなるカード組立１１０は、アーマチュア１１１の一端を支点として他端のカード１１２が揺動する構成となっている。

駆動棒１１３は、ベース孔１０７と筐体１０５の孔１０８に挿通されており、一端が筐体１０５外に位置し、他端が筐体１０５内に位置している。駆動棒１１３は、その一端がカード組立１１０のカード１１２の先端部１１２ａと当接して、他端が接点バネ１０２の自由端１０２ｂと当接している。駆動棒１１３は、カード組立１１０と接点バネ１０２の間で両者を動作的に連結するものである。

また、下記特許文献１には、図１２に示すリレー２０１が開示されている。リレー２０１は、図１１（ａ）のリレー１０１と同様に、接点バネ２０２による共通接点２０３とアース接点２０４の開閉によって電気信号回路を切り換える一回路二接点のタイプである。図１２に示すように、接点バネ２０２は、自由端２０２ｂが共通接点２０３に向けて弾性によって付勢されており、この共通接点２０３に接している。

さらに、リレー２０１には、アース筐体２０５外に接点バネ２０２と平行配置された平行バネ２０６が設けられている。接点バネ２０２の自由端２０２ｂ及び平行バネ２０６の自由端２０６ｂはそれぞれ駆動棒２０７の両端に固定されている。また、共通接点２０３側には駆動部としてのカード２０８及び電磁石２０９が対になって配置されている。カード２０８は、電磁石２０９の接極子２０９ａに固定された棒状に形成されている。カード２０８の可動片２０８ａは、駆動棒２０７の一端に当接自在となっている。

下記特許文献１に開示されている（図１２の）リレー２０１では、一方の（図１２における右側の）電磁石２０９が通電されると、電磁石２０９に接極子２０９ａが引き付けられ、カード２０８の可動片２０８ａが駆動棒２０７を押し込む。このとき、駆動棒２０７は、接点バネ２０２と平行バネ２０６に両端が固定されており、平行に移動し、接点バネ２０２の自由端２０２ｂをアース接点２０４に当接させる。また、他方の（図１２における左側の）電磁石２０９には電流が流れていないために接極子２０９ａが引き付けられず、接点バネ２０２はそれ自体の弾性によって共通接点２０３に接している。なお、他方の電磁石２０９が通電されたときには、接点バネ２０２の自由端２０２ｂが弾性によって共通接点２０３に当接するとともに、この接点バネ２０２は他方の電磁石２０９の接極子２０９ａ、駆動棒２０７を介してアース接点２０４に向けて付勢される。このように、二つの接点バネ２０２，２０２は、いずれかがアース接点２０４に接することで電気信号回路を切り換える。

実開平５−７５９４２号公報

しかしながら、上述した従来のリレーのうち、まず、図１１（ａ）のリレー１０１では、カード組立１１０がアーマチュア１１１の一端を支点として揺動することによってアーマチュア１１１の他端にあるカード１１２の先端部１１２ａが円運動するため、同図（ｂ）に示すように、カード１１２の先端部１１２ａは駆動棒１１３の一端の面１１３ａにおけるベース孔１０７の中心軸Ｌ上の位置で当接するが、駆動棒１１３を押し込んでいくにつれて徐々に中心軸Ｌからずれた位置Ｚに摺動していた。これにより、駆動棒１１３が傾斜してしまい、ベース孔１０７の両端縁に接触し、この接触による摩擦で接点バネ１０２が動作するまでに時間的な遅れが発生していた。このような時間の遅れがあると、規定時間内に接点が閉じず、電気信号の出力タイミングがずれるという問題が起きてしまう。

次に、上記特許文献１に開示されている（図１２の）リレー２０１では、駆動棒２０７の両端に接点バネ２０２と平行バネ２０６のそれぞれの自由端２０２ｂ，２０６ｂが固定されているため、カード２０８に押し込まれた駆動棒２０７は厳密には平行移動することはなく、僅かに傾斜してしまう。また、駆動棒２０７が挿通される孔の内径は駆動棒２０７の外径に対してそれほど大きく形成されないため、この傾斜によって駆動棒２０７は孔の端縁部に接触し、これにより、図１１のリレー１０１と同様の不具合が発生することとなる。さらに、図１２のように、孔に挿通された駆動棒２０７の両端に接点バネ２０２と平行バネ２０６を固定させるのは技術的にも難しく、コストも嵩んでしまう。

なお、図１１及び１２に示すようなリレーでは、駆動棒が挿通される孔を大きくすることも考えられるが、特性インピーダンスを一定に保持するためにはリレーの大きさをそのままに孔だけを大きく形成することはできなかった。また、仮に孔を大きく形成できたとしても、そこから埃などが入り込んで接点に付着し、電気的な接触不良を引き起こす可能性があった。

そこで本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、駆動棒の傾斜を抑制してベース孔の中心軸からずれないように押し込むことで駆動棒がベース孔と接触することを防ぎ、接点バネが動作するときの時間的な遅れを防止するリレーを提供することを目的としている。

次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
本発明による請求項１記載のリレーは、筐体１３内にそれぞれ固定端１２ａと自由端１２ｂを有する二つの接点バネ１２が対向して設けられ、前記接点バネ１２がその前記自由端１２ａ側に設けられた共通接点１４とアース接点１５の間を揺動して該各接点１４，１５を開閉することによって特性インピーダンスを一定に保持した状態で前記共通接点１４と前記アース接点１５のいずれかに切り換えるリレー１１であって、
前記筐体１３内へと通じるベース孔２０が形成されているベース１６と、
前記ベース１６に電磁石２２を固定させるフレーム２３と、
前記電磁石２２の前記フレーム２３に対して一端が当接するとともに他端が隙間をあけて支持され、前記一端を支点として揺動可能に設けられているアーマチュア２５と、押圧部２７ａを有して前記アーマチュア２５の前記他端に設けられているカード２７とからなる略Ｌ字形状のカード組立２４と、
前記ベース１６の前記ベース孔２０に挿通されており、前記押圧部２７ａと前記接点バネ１２の前記自由端１２ｂの間に設けられて前記カード組立２４と前記接点バネ１２を動作的に連結する駆動棒２８と、を備え、
固定端３０ａと自由端３０ｂを有し、前記自由端３０ｂが前記カード組立２４における前記カード２７の前記押圧部２７ａと前記駆動棒２８の間に介在する略板バネ状の傾斜抑制手段３０を具備することを特徴としている。

請求項２記載のリレーは、前記駆動棒２８が、前記傾斜抑制手段３０に面で当接するための平坦な端面２９を有することを特徴としている。

本発明のリレーによれば、カード組立のカードの押圧部と駆動棒の間に固定端と自由端を有する略板バネ状の傾斜抑制手段が介在することで、カードの押圧部が円運動しても、その間の傾斜抑制手段の自由端が押圧部の円運動のうちの横成分は伝達せずに縦成分だけを伝達するため、駆動棒を傾斜させずに移動させることができる。これにより、駆動棒はベース孔に接触しなくなり、接点バネの動作の時間的な遅れを防止することができる。

また、駆動棒が平坦な端面を有しており、略板バネ状の傾斜抑制手段とは平坦面同士が当接するため、駆動棒の姿勢を規制するようになり、駆動棒の傾斜を更に確実に抑制することができる。

本発明のリレーが適用されたアッテネータを示す斜視図である。 図１における側面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 リレーの斜視図である。 駆動棒が押し込まれたときの姿勢を説明するための図である。 接点の切換試験の説明図である。 （ａ）接点開状態の駆動棒の姿勢を説明するための図である。 （ｂ）接点閉状態の駆動棒の姿勢を説明するための図である。 （ａ）接点開状態の駆動棒の姿勢を説明するための図である。 （ｂ）接点閉状態の駆動棒の姿勢を説明するための図である。 オシロスコープによる接点の切換時間測定結果である。 オシロスコープによる接点の切換時間測定結果である。 （ａ）従来のリレーの断面図である。 （ｂ）（ａ）にて駆動棒が押し込まれたときの姿勢を説明するための図である。 従来のリレーの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して具体的に説明する。
図１に示すように、この実施の形態のリレー１１は、アッテネータ１などに適用され、アッテネータ１内にて電気信号の出力レベルを可変して出力する電気信号回路を構成している。アッテネータ１は、入力端子２と出力端子３を備えて、入力端子２から入力された電気信号をリレー１１ごとに適切な信号レベルに減衰させて出力端子３から出力する装置である。そして、リレー１１は、アッテネータ１の基台４上に二つ一組で配置され、各組ごとに略矩形のカバー５が取り付けられている。なお、図１中の矢線Ｘは電気信号の伝送方向である。

図２〜４に示すように、このリレー１１は、接点バネ１２と、共通接点１４とアース接点１５からなる各接点と、ベース１６と、電磁石２２及びフレーム２３と、カード組立２４と、駆動棒２８と、傾斜抑制手段３０とを備えている。

図３に示すように、接点バネ１２は、筐体１３内に設けられ、一端側が固定端１２ａとなっており、他端側が自由端１２ｂとなっている。また、このリレー１１では、二つの接点バネ１２，１２が対向して設けられている。さらに、接点バネ１２は、伝送方向Ｘ（図１参照）に二つ並んで設けられている。接点バネ１２の自由端１２ｂ側には共通接点１４とアース接点１５（筐体１３の内面）が設けられている。なお、接点バネ１２と共通接点１４は、アースに対して一定の特性インピーダンスを保持するように整合されている。

また、筐体１３外にはベース１６が設けられている。特に図４に示すように、ベース１６は、略矩形の底面１７と、この底面１７の周縁に設けられている側壁１８とで略構成されている。さらに、ベース１６の中央には仕切壁１９が設けられており、ベース１６はこの仕切壁１９によって二つの区画に仕切られている。各区画の底面１６の所定位置にはそれぞれ二つのベース孔２０が形成されている。ベース孔２０は、筐体１３に形成されている孔２１に連通して筐体１３内に通じている。

図２に示すように、電磁石２２は、ベース１６の底面１７上に配置され、電磁石２２の両端部にこの電磁石２２と一体的に設けられているフレーム２３によってベース１６に固定されている。

図４に示すように、カード組立２４は、金属製のアーマチュア２５と、カード２７とで略構成されている。アーマチュア２５は、略矩形枠状に形成されている。また、図２に示すように、アーマチュア２５の長手方向の両端部には、一端部がアーマチュア２５の一端に溶接などで固定され、他端部がフレーム２３に固定されている板バネ状のスペーサ２６が設けられている。これにより、アマーチュア２５は、電磁石２２（フレーム２３）に対して一端が当接するとともに、他端が隙間をあけて取り付けられる。カード２７は、アーマチュア２５の他端にこのアーマチュア２５と略直交して設けられている。カード２７の先端部は後述する駆動棒２８を押し込むための押圧部２７ａとなる。そして、アーマチュア２５とカード２７とを組み立てて構成されるカード組立２４は、略Ｌ字形状をなしており、アーマチュア２５の一端を支点として他端のカード２７が揺動可能となっている。

図３に示すように、駆動棒２８は、ベース孔２０と筐体１３の孔２１に挿通されており、一端が筐体１３外に位置し、他端が筐体１３内に位置している。駆動棒２８は、その一端がカード組立２４のカード２７の押圧部２７ａとの間に後述する傾斜抑制手段３０を挟むようになっており、他端が接点バネ１２の自由端１２ｂと当接している。また、駆動棒２８は、伝送方向Ｘ（図１参照）に並んで略コ字形状をなしているとともに、一端側には平坦な端面２９を有し、カード組立２４と接点バネ１２の間で両者を動作的に連結するものである。

図３，４に示すように、傾斜抑制手段３０は、略矩形板バネ状に形成され、一端側がベース１６の底面１７と押えブロック３１の間に挟まれて固定端３０ａとなっており、他端側が自由端３０ｂとなっている。そして、傾斜抑制手段３０は、その自由端３０ｂがカード組立２４におけるカード２７の押圧部２７ａと駆動棒２８の端面２９の間に介在し、駆動棒２８の端面２９に対しては面で当接するようになっている。

図５に示すように、カード組立２４のカード２７の押圧部２７ａにて駆動棒２８を押し込むときには、カード組立２４の揺動によって円運動するカード２７の押圧部２７ａが傾斜抑制手段３０に当接する。このときの当接位置は、ベース孔２０の中心軸Ｌ上の位置であるが、駆動棒２８を押し込んでいくにつれて徐々に中心軸Ｌからずれた位置Ｚまで摺動する。ところが、傾斜抑制手段３０が介在することによって押圧部２７ａの円運動のうちの横方向の成分は駆動棒２８に伝達されず前述した当接位置にて摺動の動きとなるため、縦方向の成分だけが駆動棒２８に伝達される。これにより、駆動棒２８は傾斜せずに押し込まれるようになる。また、駆動棒２８の端面２９と傾斜抑制手段３０の下面が当接することによって駆動棒２８の姿勢は更に規制されることとなる。

なお、本発明の発明者は、上述したリレーのように傾斜抑制手段３０をカード２７と駆動棒２８の間に介在させていることの有効性を検証するために、略板バネ状の傾斜抑制手段３０が、カード２７と駆動棒２８の間に設けられている場合と設けられていない場合とを比較する試験を行っている。この検証では、図６に示すように、アッテネータ１を立てた状態で試験を行っている。

図６に示すように、図中の１〜３セクション、７〜９セクションには傾斜抑制手段３０が設けられていないリレー４１が設置されている。また、４〜６セクション、１０〜１２セクションには傾斜抑制手段３０がカード２７と駆動棒２８の間に設けられているリレー１１が設置されている。この試験は、どこかのセクションに不具合があらわれるまで行っている。

図７，８には上記試験の結果を示している。図７（ａ），（ｂ）に示すように、傾斜抑制手段３０がカード２７と駆動棒２８の間に設けられている場合では、接点の開閉状態にかかわらずいずれのセクションにおいても駆動棒２８の傾斜が抑制され、ベース孔２０と接触しておらず、不具合は発生しなかった。これに対し、傾斜抑制手段３０が設けられていない場合では、図８に示すように、接点の開状態と閉状態の両方で駆動棒２８がカード２７側に付勢され、傾斜してベース孔２０と接触していることがわかった。

また、図９，１０はオシロスコープによる接点の切換時間測定結果であり、このうち、図９は傾斜抑制手段３０がカード２７と駆動棒２８の間に設けられている場合の測定結果であり、図１０は傾斜抑制手段３０が設けられていない場合の測定結果である。そして、図９，１０は共に、オシロスコープの時間軸を５ｍｓ／ｄｉｖに設定し、リレーに信号を入力している状態で接点の切換動作を繰り返し、出力信号のレベルの変化を複数回掃引して観察することで切換時間を測定している。ここで、図９に示すように、傾斜抑制手段３０が設けられている場合の切換時間にはほとんどばらつきがなく、最大切換時間Ｔ₁ は１０ｍｓ未満である。ところが、図１０に示すように、傾斜抑制手段３０が設けられていない場合の切換時間には大きなばらつきが生じており、最大切換時間Ｔ₂ は２５ｍｓ程度になっている。このような結果から傾斜抑制手段３０がカード２７と駆動棒２８の間に設けられていることが有効であることがわかる。

上述した実施の形態によれば、カード組立２４のカード２７の押圧部２７ａと駆動棒２８の間に固定端３０ａと自由端３０ｂを有する略板バネ状の傾斜抑制手段３０が介在することで、カード２７の押圧部２７ａが円運動しても、その間の傾斜抑制手段３０の自由端３０ｂが押圧部２７ａの円運動のうちの横成分は伝達せずに縦成分だけを伝達するため、駆動棒２８を傾斜させずに移動させることができる。これにより、駆動棒２８はベース孔２０に接触しなくなり、接点バネ１２の動作の時間的な遅れを防止することができる。

また、駆動棒２８が平坦な端面２９を有しており、略板バネ状の傾斜抑制手段３０とは平坦面同士が当接するため、駆動棒２８の姿勢を更に規制するようになり、駆動棒２８の傾斜を確実に抑制することができる。

１１…リレー
１２…接点バネ
１２ａ…固定端
１２ｂ…自由端
１３…筐体
１４…共通接点
１５…アース接点
１６…ベース
２０…ベース孔
２２…電磁石
２３…フレーム
２４…カード組立
２５…アーマチュア
２７…カード
２７ａ…押圧部
２８…駆動棒
２９…端面
３０…傾斜抑制手段
３０ａ…固定端
３０ｂ…自由端

Claims (2)

1. 筐体（１３）内にそれぞれ固定端（１２ａ）と自由端（１２ｂ）を有する二つの接点バネ（１２）が対向して設けられ、前記接点バネがその前記自由端側に設けられた共通接点（１４）とアース接点（１５）の間を揺動して該各接点を開閉することによって特性インピーダンスを一定に保持した状態で前記共通接点と前記アース接点のいずれかに切り換えるリレー（１１）であって、
   前記筐体内へと通じるベース孔（２０）が形成されているベース（１６）と、
   前記ベースに電磁石（２２）を固定させるフレーム（２３）と、
   前記電磁石の前記フレームに対して一端が当接するとともに他端が隙間をあけて支持され、前記一端を支点として揺動可能に設けられているアーマチュア（２５）と、押圧部（２７ａ）を有して前記アーマチュアの前記他端に設けられているカード（２７）とからなる略Ｌ字形状のカード組立（２４）と、
   前記ベースの前記ベース孔に挿通されており、前記押圧部と前記接点バネの前記自由端の間に設けられて前記カード組立と前記接点バネを動作的に連結する駆動棒（２８）と、を備え、
   固定端（３０ａ）と自由端（３０ｂ）を有し、前記自由端が前記カード組立における前記カードの前記押圧部と前記駆動棒の間に介在する略板バネ状の傾斜抑制手段（３０）を具備することを特徴とするリレー。
2. 前記駆動棒が、前記傾斜抑制手段に面で当接するための平坦な端面（２９）を有することを特徴とする請求項１記載のリレー。