JP5108129B2 - 衝突防止機能を有するスイッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば工作機械などを囲む安全柵の安全ドアに用いられるスイッチ装置である。

特許文献１にはキースイッチが開示される。このキースイッチは、例えば射出成形機の型開閉部の安全ドアや工作機械を囲む安全柵の安全ドアに取り付けられる。このキースイッチは、例えば安全柵に取り付けられるスイッチ本体と、安全ドアに取り付けられる操作キーと、を備える。安全ドアが閉められると、操作キーはスイッチ本体のヘッド部内に進入する。操作キーはヘッド部内でロックされる。その結果、安全ドアの誤った開閉を防止することができる。

特開２００２−２１６５９２号公報

特許文献１では、操作キーは、キー本体と、キー本体の先端から突き出るキー部と、を備える。こうした操作キーはばね部材で保持されている。例えば作業者が安全ドアを勢いよく閉じた場合、操作キーのキー部がヘッド部に進入し過ぎる。操作キーのキー本体がヘッド部の外側に衝突する。前述の通り、操作キーがばね部材で保持されていることから、キー本体とヘッド部とが衝突してはじめて衝突の衝撃がばね部材で吸収される。その結果、衝突の衝撃によってヘッド部が破損してしまうことがある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、スイッチ本体と操作キーとの衝突を回避することができるスイッチ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、
第１本体に取り付けられるスイッチ本体と、
前記第１本体に対して相対移動可能な第２本体に取り付けられて、前記相対移動の方向に前記第２本体に対して相対移動可能な移動体であって、前記スイッチ本体に係合可能な操作キーを有する移動体と、
前記第２本体が前記第１本体に向かって移動して前記操作キーが前記スイッチ本体に係合する時、前記移動体を受け止めて前記スイッチ本体に向かう前記操作キーの移動を阻止し、前記操作キーと前記スイッチ本体との衝突を回避する受け止め部と、
前記移動体の移動方向において前記移動体と前記第２本体との間に配置される弾性体と、
を備えるスイッチ装置が提供される。

また、こうしたスイッチ装置では、前記移動体は、前記操作キーを保持するブラケットを備え、前記スイッチ本体に向かう前記操作キーの移動の阻止にあたって前記ブラケットが前記受け止め部に受け止められる。

また、こうしたスイッチ装置では、前記スイッチ本体の位置は前記移動体の移動方向に調節可能である。その一方で、前記操作キーの位置は前記移動体の移動方向に調節可能である。

以上のように本発明によれば、スイッチ本体と操作キーとの衝突を回避することができるスイッチ装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るスイッチ装置の構造を概略的に示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るスイッチ装置の構造を概略的に示す側面図である。 図２の３−３線に沿った部分断面図である。 一具体例に係るスイッチ本体の構造を概略的に示す部分水平断面図である。 図４の５−５線に沿った部分断面図である。 第２本体が第１本体に対して閉鎖位置を確立した時のスイッチ装置を示す平面図である。 第２本体が第１本体に対して閉鎖位置を確立した時のスイッチ装置を示す側面図である。 第２本体が第１本体に対して初期前進位置を確立した時のスイッチ装置を示す側面図である。 第２本体が第１本体に対して最大前進位置を確立した時のスイッチ装置を示す側面図である。 第２本体が第１本体に対して最大前進位置を確立した時のスイッチ装置を示す平面図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るスイッチ装置１１の構造を概略的に示す平面図であり、図２はその側面図である。このスイッチ装置１１は、例えば工作機械を囲む安全柵に組み込まれる。安全柵は、第１本体すなわちカバー１２と、カバー１２に対してスライド移動することによって相対移動可能な第２本体すなわちスライドドア１３と、を備える。スライドドア１３の移動方向は所定の方向Ｄに沿って規定される。カバー１２に対するスライドドア１３の相対移動によって、カバー１２の開口部１４が開閉される。

図１及び図２では、スライドドア１３は、カバー１２の開口部１４を閉鎖する閉鎖位置から開口部１４を開放する開放位置に向かって僅かに後退した位置に配置されている。カバー１２には、方向Ｄに平行なスライドドア１３の移動経路上に例えば直方体形状の弾性体１５が取り付けられている。弾性体１５は例えばゴムなどの弾性材料から形成される。スライドドア１３が閉鎖位置に配置されると、弾性体１５はスライドドア１３の移動を受け止める。このとき、弾性体１５は弾性変形によって、スライドドア１３から作用する衝撃を吸収することができる。

スイッチ装置１１は、例えばカバー１２の上端面に取り付けられるスイッチ本体１６と、スライドドア１３に相対移動自在に取り付けられる移動体１７と、を備える。移動体１７は、スイッチ本体１６に係合可能な操作キー１８を備える。スイッチ本体１６は例えば平たい直方体形状に形成される。後述されるように、操作キー１８がスイッチ本体１６にロックされると、カバー１２に対するスライドドア１３の相対移動が規制される。こうしてスライドドア１３の開閉が規制されるので、安全柵内への例えば人の進入を防止することができる。

スイッチ本体１６は例えば平板状のブラケット１９に取り付けられる。ブラケット１９は、例えば４本のねじ２１によって例えばカバー１２の上端面に取り付けられる。各ねじ２１は、ブラケット１９に形成されて前述の方向Ｄに平行に長尺に延びる長孔２２を貫通してカバー１２のねじ孔にねじ込まれる。図１の例では、各ねじ２１は、長孔２２の両端同士の中間位置に規定される中心位置に配置される。各ねじ２１は長孔２２内を移動することができる。その結果、方向Ｄに沿って長孔２２内でねじ２１の位置が調整されれば、方向Ｄに沿ってブラケット１９すなわちスイッチ本体１６の位置を調整することができる。

図１から明らかなように、スイッチ本体１６はその１つの角部にヘッド部２３を備える。ヘッド部２３は、操作キー１８に向き合うスイッチ本体１６の正面に配置される。後述のように、ヘッド部２３の正面にはスロット（図示せず）が形成される。スライドドア１３が、開口部１４を閉鎖する閉鎖位置に向かって前進すると、操作キー１８は、スライドドア１３の前進に応じてヘッド部２３のスロット内に進入していく。その結果、ヘッド部２３内に配置されるカム部材（図示せず）が操作キー１８と係合する。カム部材がロックされることによってヘッド部２３内で操作キー１８がロックされる。ヘッド部２３の詳細は後述される。

ブラケット１９には、ブラケット１９の輪郭から前方に突き出るとともにカバー１２の前端から外側に前方に突き出る受け止め部すなわち突出部２４が形成される。突出部２４は、ブラケット１９の輪郭から水平に突き出る平板状の基端部２４ａと、基端部２４ａの前端で例えば９０°の角度で上方に立ち上がる平板状の先端部２４ｂと、から形成される。先端部２４ｂはヘッド部２３の正面で直立する。先端部２４ｂの外向き面は、例えば床面に垂直な仮想平面に沿って広がる。突出部２４はブラケット１９と一体的に形成される。ブラケット１９及び突出部２４は例えば金属板から形成される。

その一方で、操作キー１８は、平板状のキー部１８ａと、キー部１８ａの後端に連続する平板状のキー本体部１８ｂと、キー本体部１８ｂの後端に連続する平板状の取付部１８ｃと、から形成される。キー部１８ａ及びキー本体部１８ｂは、例えば床面に平行な仮想平面に沿って広がる。キー部１８ａには、その前端に形成される切り欠きと、切り欠きよりも後方に形成される開口と、が形成される。この切り欠き及び開口によってキー部１８ａは後述のカム部材と係合する。キー部１８ａは、スライドドア１３が閉鎖位置に位置決めされた時にヘッド部２３内に挿入される。このとき、キー本体部１８ｂはヘッド部２３の外側に配置される。取付部１８ｃはキー本体部１８ｂから９０°の角度で上方に折り曲がる。操作キー１８は例えば金属板から形成される。

図１から明らかなように、方向Ｄに直交する方向に規定されるキー部１８ａの幅は、方向Ｄに沿ってキー部１８ａの前端から後端まで均一の大きさに設定される。このキー部１８ａの幅は、同様に方向Ｄに直交する方向に規定されるキー本体部１８ｂの幅よりも小さく設定される。キー部１８ａの幅方向にキー部１８ａの外側に規定されるキー本体部１８ｂの前縁は、方向Ｄに直交する方向に規定される。図１から明らかなように、操作キー１８のキー部１８ａは、スライドドア１３の前端よりも前方にスイッチ本体１６のヘッド部２３に向かって突き出る。

移動体１７は、操作キー１８を保持するブラケット２５を備える。操作キー１８はブラケット２５の前端面に取り付けられる。取付にあたって、例えば２本のねじ２６が取付部１８ｃを貫通してブラケット２５のねじ孔にねじ込まれる。ブラケット２５は、内向き面同士で相互に対向する平板状の前端部２５ａ及び平板状の後端部２５ｂと、前端部２５ａ及び後端部２５ｂを相互に連結する平板状の連結部２５ｃと、から形成される。前述の操作キー１８は前端部２５ａの外向き面に取り付けられる。スライドドア１３が開口部１４を開放する開放位置に位置決めされると、前端部２５ａの外向き面は突出部２４の先端部２４ｂの外向き面に平行に広がる。

図３は図２の３−３線に沿った部分断面図である。図３を併せて参照すると、ブラケット２５の前端部２５ａの内向き面及び後端部２５ｂの内向き面の間には、方向Ｄに平行に延びる１対のシャフト２７、２７が配置されている。各シャフト２７は例えば円柱状に形成される。各シャフト２７は、一端でねじ２８によって前端部２５ａに取り付けられており、他端でねじ２９によって後端部２５ｂに取り付けられている。シャフト２７、２７同士は、方向Ｄに直交する方向に所定の間隔で離間して配置されている。ここでは、シャフト２７、２７同士の間で操作キー１８がブラケット２５の前端部２５ａに取り付けられている。

シャフト２７、２７は、ブラケット２５の前端部２５ａ及び後端部２５ｂの間に配置される例えば直方体形状のブロック３１に支持される。ブロック３１は、方向Ｄに平行にブロック３１を貫通する１対の貫通孔３２、３２内にシャフト２７、２７を受け入れる。方向Ｄに沿って規定されるブロック３１の長さは、同様に方向Ｄに沿って規定される前端部２５ａ及び２５ｂの間の距離よりも小さく設定される。その結果、ブロック３１は前端部２５ａ及び後端部２５ｂの間でシャフト２７に沿ってスライド移動することができる。貫通孔３２内には例えば無給油ブッシュ３３が圧入されている。スライド移動時、無給油ブッシュ３３の働きによって貫通孔３２内でシャフト２７の摺動が許容される。

ブラケット２５の前端部２５ａ及びブロック３１の前端の間で各シャフト２７にはシャフト２７に同軸に弾性体すなわちコイルばね３４が取り付けられる。コイルばね３４は、外力を受けていない原形の状態でシャフト２７に取り付けられてもよく、又は、外力を受けて収縮した状態でシャフト２７に取り付けられてもよい。本実施形態では、コイルばね３４は原形の状態でシャフト２７に取り付けられている。このコイルばね３４の働きで、ブロック３１の後端はブラケット２５の後端部２５ｂに受け止められる。なお、弾性体にはコイルばね３４に代えて例えばゴムのブロックが用いられてもよい。

ブロック３１は底面で、例えば床面に平行な仮想平面に沿って広がる平板状のブラケット３５に取り付けられる。取り付けにあたって、図１から明らかなように、ねじ３６、３６が用いられる。各ねじ３６は、ブロック３１に形成される貫通孔を通ってブラケット３５のねじ孔にねじ込まれる。ブラケット３５は例えばスライドドア１３の内壁面に不動に取り付けられる。取付にあたって例えばねじ（図示せず）が用いられる。なお、ブラケット３５には、方向Ｄに沿って複数のねじ孔が形成されてもよい。ねじ３６がねじ込まれるねじ孔の位置によって、方向Ｄに沿ってブロック３１すなわち操作キー１８の位置を調整することができる。

図４は一具体例に係るスイッチ本体１６の構造を概略的に示す部分水平断面図であり、図５は図４の５−５線に沿った断面図である。スイッチ本体１６は筐体３７を備える。筐体３７ではヘッド部２３の正面に、方向Ｄに直交するとともに水平方向に延びるスロット３８が形成される。スロット３８は操作キー１８のキー部１８ａを受け入れる。筐体３７内にはスロット３８に向き合うカム部材３９が配置される。カム部材３９は、例えば水平方向に延びる回転軸４１回りに回転することができる。カム部材３９の回転は、後述のように、操作キー１８のキー部１８ａとの係合によって引き起こされる。カム部材３９の回転は所定の回転角位置でロックされることが可能である。

スイッチ本体１６にはいわゆるメカニカルロックタイプ又はソレノイドロックタイプのいずれかが用いられる。いずれのタイプでも、スイッチ本体１６の筐体３７内には、電流の供給によってオンオフされるソレノイド（図示せず）が組み込まれる。ソレノイドのオンオフに応じてプランジャ（図示せず）がカム部材３９の回転をロックして、操作キー１８のキー部１８ａとカム部材３９との係合が維持される。周知の通り、ソレノイドのオフ時にカム部材３９の回転がロックされるタイプがメカニカルロックタイプに相当する。ソレノイドのオン時にカム部材３９の回転がロックされるタイプがソレノイドロックタイプに相当する。

次に、スライドドア１３の開閉動作を説明する。スライドドア１３が方向Ｄに沿って閉鎖位置に向かって閉じ方向に前進すると、図６に示されるように、スライドドア１３はその前端で弾性体１５に受け止められる。弾性体１５は弾性変形によってスライドドア１３からの衝撃を吸収する。スライドドア１３はカバー１２に対して第１位置すなわち閉鎖位置を確立する。このとき、操作キー１８のキー部１８ａは、ヘッド部２３のスロット３８からヘッド部２３内に挿入される。所定の位置まで挿入されたキー部１８ａはカム部材３９と係合する。このとき、コイルばね３４によって、スライドドア１３に対する操作キー１８の相対位置は維持される。

図７に示されるように、キー部１８ａとの係合に応じてカム部材３９は回転軸４１回りで所定の回転角位置まで回転する。このとき、操作キー１８のブラケット２５の前端部２５ａは、突出部２４の先端部２４ｂに所定の隙間で向き合う。すなわち、前端部２５ａの外向き面と先端部２４ｂの外向き面とは相互に平行に広がる。所定の回転角位置でカム部材３９がロックされると、操作キー１８のキー部１８ａとカム部材３９との係合がロックされる。ヘッド部２３からキー部１８ａの脱落は規制される。その結果、カバー１２に対するスライドドア１３の相対移動は規制される。こうしてスライドドア１３の開閉が規制されるので、安全柵内への例えば人の進入を防止することができる。

その一方で、スライドドア１３が通常よりも勢いよく閉じられた場合、スライドドア１３は大きな力で弾性体１５に衝突する。その結果、弾性体１５は前述に比べて大きく弾性変形する。スライドドア１３は、前述の閉鎖位置よりもカバー１２に接近する第２位置すなわち初期前進位置を確立する。その結果、図８に示されるように、ブラケット２５の前端部２５ａは突出部２４の先端部２４ｂに受け止められる。こうしてヘッド部２３に対する操作キー１８のそれ以上の接近は阻止される。このとき、キー本体部１８ｂの前縁はヘッド部２３の筐体３７との間に所定の隙間を規定する。この時点では、ブラケット２５の前端部２５ａとブロック３１との間の距離すなわちコイルばね３４の長さに変化は生じない。

図９に示されるように、スライドドア１３の勢いによってスライドドア１３が初期前進位置からさらにカバー１２に向かって接近すると、スライドドア１３はカバー１２に最大限に接近する第３位置すなわち最大前進位置を確立する。弾性体１５は最大限に弾性変形する。スライドドア１３のスライド移動は停止する。前述のように、先端部２４ｂは前端部２５ａを受け止めることから、ヘッド部２３に対する操作キー１８の接近は阻止される。従って、スライドドア１３が初期前進位置から最大前進位置に移動するにつれて、ブラケット２５はブロック３１に対してスライド移動していく。ブロック３１は前端部２５ａに向かってブラケット２５に対して相対移動していく。コイルばね３４には弾性復元力が蓄積されていく。こうして前端部２５ａと先端部２４ｂとの衝突の衝撃が吸収される。

先端部２４ｂは前端部２５ａを受け止めることから、図１０から明らかなように、操作キー１８のキー本体部１８ｂの前縁とヘッド部２３との間の隙間の大きさは変化しない。こうして操作キー１８のキー本体部１８ｂとヘッド部２３の筐体３７との衝突を確実に回避することができる。その結果、ヘッド部２３の破損を確実に回避することができる。その後、弾性体１５の弾性復元力によってスライドドア１３は閉鎖位置に向かって押し戻される。このとき、コイルばね３４の弾性復元力によって、ブロック３１すなわちスライドドア１３に対して操作キー１８の位置は維持される。キー部２５のキー部１８ａとカム部材３９との係合は維持される。

その後、スライドドア１３が閉鎖位置に復帰すると、前述と同様に、ブラケット２５の前端部２５ａと突出部２４の先端部２４ｂとの間に隙間が形成される。ここで、この隙間の大きさは、操作キー１８がこの隙間の距離をヘッド部２３に向かって移動しても、キー部１８ａとカム部材３９との間の係合が維持される大きさに設定される。同様に、この隙間の大きさは、操作キー１８がこの隙間の距離をヘッド部２３に向かって移動しても、キー本体部１８ｂの前縁とヘッド部２３との間に所的の隙間が維持される大きさに設定される。こうした隙間の大きさが維持される限り、操作キー１８とヘッド部２３との衝突を確実に回避することができる。

以上のようなスイッチ装置１１では、スライドドア１３が閉鎖位置に向かって勢いよく前進した場合に、操作キー１８を有する移動体１７のブラケット２５の前端部２５ａが、スイッチ本体１６を支持するブラケット１９の突出部２４の先端部２４ｂに受け止められる。すなわち、移動体１７は、ヘッド部２３とは別個のブラケット１９の突出部２４で受け止められる。その結果、ブラケット２５すなわち操作キー１８の前進は規制される。スイッチ本体１６に向かう操作キー１８の移動は規制される。操作キー１８とスイッチ本体１６すなわちヘッド部２３との衝突を確実に回避することができる。このとき、前端部２３ｂと先端部２４ｂとの衝突の衝撃はコイルばね３４で吸収される。その結果、操作キー１８はヘッド部２３に確実に係合することができる。

また、スイッチ装置１１では、長孔２２内でねじ２１の位置が調節されれば、方向Ｄにおけるブラケット１９すなわちスイッチ本体１９の位置を調節することができる。同様に、ブラケット３５に対するねじ３６の位置が調節されれば、方向Ｄにおけるブロック３１すなわち操作キー１８の位置を調節することができる。これらの調節によって、突出部２４の先端部２４ｂとブラケット２５の前端部２５ａとの間の隙間の量を調節することができる。こうしてスイッチ本体１９と操作キー１８との間の距離を簡単に調節することができる。なお、突出部２４の先端部２４ｂは、前述のブラケット２５の前端部２５ａに代えて、操作キー１８の取付部１８ｃを受け止めてもよい。このとき、取付部１８ｃは、キー本体部２５ｃから９０°の角度で下方に折り曲がる。

１１ スイッチ装置
１２ 第１本体（カバー）
１３ 第２本体（スライドドア）
１６ スイッチ本体
１７ 移動体
１８ 操作キー
２４ 受け止め部（突出部）
２５ ブラケット
３４ 弾性体（コイルばね）

Claims (4)

1. 第１本体に取り付けられるスイッチ本体と、
   前記第１本体に対して相対移動可能な第２本体に取り付けられて、前記相対移動の方向に前記第２本体に対して相対移動可能な移動体であって、前記スイッチ本体に係合可能な操作キーを有する移動体と、
   前記第２本体が前記第１本体に向かって移動して前記操作キーが前記スイッチ本体に係合する時、前記移動体を受け止めて前記スイッチ本体に向かう前記操作キーの移動を阻止し、前記操作キーと前記スイッチ本体との衝突を回避する受け止め部と、
   前記移動体の移動方向において前記移動体と前記第２本体との間に配置される弾性体と、
   を備えることを特徴とするスイッチ装置。
2. 請求項１に記載のスイッチ装置において、前記移動体は、前記操作キーを保持するブラケットを備え、前記スイッチ本体に向かう前記操作キーの移動の阻止にあたって前記ブラケットが前記受け止め部に受け止められることを特徴とするスイッチ装置。
3. 請求項１又は２に記載のスイッチ装置において、前記スイッチ本体の位置は前記移動体の移動方向に調節可能であることを特徴とするスイッチ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のスイッチ装置において、前記操作キーの位置は前記移動体の移動方向に調節可能であることを特徴とするスイッチ装置。

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