JP5502241B2 - 押しボタンの状態の変化を検出および伝達する装置 - Google Patents

押しボタンの状態の変化を検出および伝達する装置 Download PDF

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Description

本発明は、押しボタン(push-button)の状態の変化を検出および伝達する装置と、押しボタンと検出伝達装置(detection and signalling device)とを結合させる制御アセンブリとに関する。本発明の検出伝達装置は特に、非常停止型の押しボタンへの使用にもっぱら適している。
ある制御された複数の処理において、1つの処理をその全期間にわたって保護するために、連続して複数の緊急停止部(emergency stop)を設置することが知られている。これらの緊急停止部のうちの1つが作動(actuation)することにより、1つの処理を停止することができる。しかしながら、連続する緊急停止部の個数が非常に多いと、どの緊急停止部が作動(activate)しているかを知ることがしばしば難しい。
よって、本発明の目的は、押しボタン(例えば、緊急停止部)の状態の変化を検出し、この状態の変化を伝達する装置を提供することであり、この装置は、既存の押しボタンに対し、押しボタンの構造を変更せずに取り付ける(assemble)ことが容易である。
この目的は、押しボタンの状態の変化を検出および伝達する装置であって、前記押しボタンは、ボディと、前記ボディに取り付けられており(mount)、前記押しボタンに異なる複数の状態を与えて電気回路を制御するために、複数の位置の間を主軸(principal axis)に沿って並進(translation)作動可能(actuable)な制御ヘッドとを備え、前記装置は、前記押しボタンから取り外し可能な付属物(attachment)の形であり、前記装置は、
穴(opening)が形成されたケーシングであって、前記押しボタンの前記ボディは、この穴を通過するように意図されている、ケーシングと、
前記ケーシング内に収容(house)されており、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するために、前記制御ヘッドと協働(cooperate)するように適合された電気エネルギー発生機(electrical energy generator)と、
遠隔受信機(remote receiver)にメッセージを送信する無線送信機(wireless transmitter)であって、前記無線送信機は、前記ケーシング内に収容されており、かつ、前記電気エネルギー発生機に電気的に接続されている、無線送信機と、
を備える装置により達成される。
1つの特徴によれば、前記電気エネルギー発生機は、電磁型であり、前記電気エネルギー発生機は、固定部(fixed part)および可動部(mobile part)が設けられた磁気回路と、前記磁気回路が通過する電磁コイルとを備える。
別の特徴によれば、前記装置は、前記電気エネルギー発生機と協働し、前記制御ヘッドにより並進作動可能な接続部品(connecting piece)を備える。
別の特徴によれば、前記接続部品は、前記穴と同軸上に、伸縮ばね手段(return spring means)に取り付けられたリングを備える。
別の特徴によれば、前記装置は、前記接続部品と前記電気エネルギー発生機の前記可動部との間に取り付けられたばねを備える。
別の特徴によれば、前記接続部品は、前記リングと一体であるつまみ(tab)を備え、前記つまみは、前記可動部に形成された取っ手(lug)が通過する長円の穴(oblong opening)を備える。
別の特徴によれば、前記電気エネルギー発生機の前記可動部は、第1の位置と第2の位置との間を動作(move)可能であり、前記エネルギー発生機は、前記可動部が前記第1の位置から前記第2の位置へと通過するときに第1の量のエネルギーを発生させ、前記可動部が前記第2の位置から前記第1の位置へと通過するときに第2の量のエネルギーを発生させるように配置されている。
別の特徴によれば、前記装置は、前記ケーシング内に収容され、かつ、前記無線送信機を備える電子機器基板(electronics board)を備え、前記無線送信機は、前記電気エネルギー発生機に電気的に接続されている。
別の特徴によれば、前記送信機は、無線周波数送信機(radiofrequency transmitter)である。
別の特徴によれば、前記送信機は、赤外線型である。
本発明はさらに、押しボタンを備える制御アセンブリに関し、前記押しボタンは、ボディと、前記ボディに取り付けられており、前記押しボタンに異なる複数の状態を与えるために、複数の位置の間を主軸に沿って並進作動可能な制御ヘッドとを備え、前記制御アセンブリはさらに、上記に規定された、前記押しボタンの状態の変化を検出および伝達する装置を備え、前記装置は、前記押しボタンの周りにはめられており(fit)、かつ、前記制御ヘッドと機械的に協働するように配置されている、ことを特徴とする。
本発明によれば、前記無線送信機は、前記押しボタンの前記制御ヘッドが押下(depress)されたときに第1のメッセージを送信し、前記押しボタンの前記制御ヘッドが解放(release)されたときに第2のメッセージを送信するように配置されている。
1つの特徴によれば、
前記制御アセンブリは、接触ユニット(contact unit)を備え、前記接触ユニットは、前記押しボタンの前記ボディに取り付けられており(assemble)、かつ、前記制御ヘッドにより作動されるように適合されており、
前記押しボタンの前記ボディは、壁(wall)を貫通して形成された開口(orifice)内に取り付けられており、前記制御ヘッドは、前記壁の前側(front side)に配置されており、前記接触ユニットは、前記壁の後側(rear side)に配置されており、
前記押しボタンの状態の変化を検出および伝達する前記装置は、前記壁の前側に取り付けられ、前記制御ヘッドと前記壁との間に配置されている。
上記に詳説された本発明は特に、非常停止型の押しボタンに使用するのに適している。
その他の特徴および利点は、もっぱら例として与えられ、添付の図面により表された実施形態を参照して、以下の詳細な説明から明らかになる。
壁を貫通して取り付けられた押しボタンと、本発明の検出伝達装置とを備える、本発明による制御アセンブリを投影法で示す。 本発明による制御アセンブリを上部からの視点で示す。 本発明の検出伝達装置を、本発明の装置内に挿入されるように意図されている押しボタンと共に(その接触ユニットは無しで)分解図で示す。 本発明による制御アセンブリを、図2のB−Bに沿った断面図で示す。 本発明による制御アセンブリを、解放された押しボタンと共に、図2のA−Aに沿った断面図で示す。 本発明による制御アセンブリを、押下された押しボタンと共に、図2のA−Aに沿った断面図で示す。 本発明で採用されるエネルギー発生機を分解図で示す。 図7に示すエネルギー発生機の1つの動作位置を示す。 図7に示すエネルギー発生機の1つの動作位置を示す。
本発明の装置は、押しボタンの状態の変化を検出し、この状態の変化を、受信機にメッセージを送信することにより伝達することを可能にする。この装置は特に、押しボタン(例えば、緊急停止型の押しボタン)の操作用に適している。
図3から図6を参照すると、緊急停止型の押しボタン2は、既知の構造(architecture)を有している。この構造は主に、ボディ21と、ボディ21に取り付けられた制御ヘッド20と、締結装置(fastening device)7と、(例えば、締結装置7の助力により機械的にボディ21に取り付けられた)少なくとも1つの接触ユニット22とにより構成されている。接触ユニットは例えば、制御ヘッド20を制御軸(X)に沿って押すことにより作動可能な複数の可動接触部(mobile contact)を備える。緊急停止機能を実現するために、接触ユニットのこれらの接触部は、制御ヘッド20が押下されるときに電気回路を開にする「通常閉(NC:normally closed)」型である。また、その他の複数の接触ユニットが、その他の機能を実現するために接続されていてもよい。
押しボタン2は、壁Pを貫通して形成された標準的な(standard)直径を有する開口内に軸方向に取り付けられるように意図されている。押しボタン2が開口内に取り付けられると、制御ヘッド20は、壁Pの前側(AV)に配置され、1つ以上の接触ユニット22は、壁Pの後側(AR)に取り付けられ、これにより、これらのユニットはユーザに見えなくなる(図1から図4)。締結装置7は、押しボタンを壁Pに固定し、かつ、1つ以上の接触ユニット22を収容することを可能とするが、本出願では詳細には説明しない。このような装置7は、発行された特許EP0889564またはそれに対応するUS6050528において添付図面に示され、詳細に説明されている。
本発明の検出伝達装置3は、現在の押しボタン2に対し、押しボタン2の構造を修正せずに取り付け可能な付属品(accessory)または付属物(attachment)の形である。よって、本発明の装置3は、取り外し可能(removable)であり、従って、押しボタン2に容易に取り付け可能、または押しボタン2から容易に取り外し可能である。ここで、本発明による装置3は、制御ヘッド20と壁Pとの間に位置するように、制御軸(X)に沿って押しボタン2のボディ21の周りにはめられている。
本発明の制御アセンブリは、押しボタン2(例えば、緊急停止型の押しボタン)と、後述のような検出伝達装置3とにより形成されている。これらの2つの要素は、一緒に制御アセンブリを形成するが、これらを一緒に動作させるために構造的または機能的な修正を必要とせずに互いに組み立てられる(assemble)。
図3を参照すると、本発明の検出伝達装置3は、壁Pに対向(bear)する底部(bottom)300と、底部300上に閉じられた上部(top)301とにより構成されたケーシング30を備えている。穴302は、押しボタン2が挿入されるように意図されているが、ケーシング30を完全に貫通しており、前記穴302は、壁Pを貫通する開口の軸と同軸上に位置するように意図されている。底部300は特に、穴302の内壁を形成する管(tube)303を備えている。
この装置は、ケーシング内にはめられ、かつ機械エネルギーを電気エネルギーに変換することを可能とする電気エネルギー発生機1を備えている。このエネルギー発生機1は、詳細は後述するが、例えば電磁誘導型または圧電型であり、機械エネルギーを電気エネルギーに変換することを可能とし、機械エネルギーは、押しボタンの制御ヘッド20のような可動機械制御部材(mobile mechanical control member)の動作により提供される。
電磁誘導を用いたエネルギー発生機1は、図7に表されている。それは、外部の機械的作用により励振コイル(excitation coil)11を通過する磁束を変化させることにより、コイル11内に電流を発生させることが可能である。
図7を参照すると、発生機1は特に、前記励振コイル11と、磁界が流れる(flow)ことが可能な磁気回路とを備え、前記磁気回路は、固定部と可動部10とにより形成されている。
磁気回路内の磁束は、固定部に対する可動部10の瞬間的な角度位置(angular position)により規定される。その結果、固定部に対する可動部10の動作は、コイル11を通過する磁束の変化を発生させ、これが、コイル11内の電流の発生をもたらす。磁束の変化によりコイル11の端子間に発生する電圧は、時間に依存し、その結果、固定部に対する可動部10の変位の速度に依存する。
励振コイル11は、絶縁材料で形成された電機子(armature)110を備え、導電ワイヤのn回巻の巻き線111が電機子110に巻かれている。電機子110は、中心穴を有しており、中心穴は、長軸(longitudinal axis)に沿って形成されており、中心穴の寸法は、磁気回路が中心穴を複数回通過できるように適合されている。図7では、磁気回路の固定部が、1つのループを形成する間にコイル11の中心穴を2回通過する。よって、磁気回路は、コイル11の中心穴を1回目に通過し、その後、ループを形成するためにコイル11の周りを通過し、そして、コイル11の中心穴を2回目に通過する。
磁気回路の可動部10は、例えば対称なH形状を有しており、例えば、強磁性材料の2つの平行な層101a、101b(すなわち、上層101aおよび下層101b)間に挟まれた永久磁石100を備えている。この可動部10は、電機子110の中心穴の長軸に垂直な水平回転軸の周りを回転するように取り付けられている。
磁気回路の固定部は、強磁性材料のような、高い透磁率を有する材料で形成されている。図7を参照すると、固定部は、励振コイル11を枠にはめる(frame)U字形のベース120を備えている。磁気回路の固定部はさらに、第1のアーム121と第2のアーム122とを備えており、第1のアーム121と第2のアーム122は、分離されており、接触しておらずかつ同一でなく、これらのアームの一方は、他方の鏡像(mirror image)である。第1のアーム121は、ベース120の第1の端部に接続されており、一方、第2のアーム122は、ベース120の第2の端部に接続されている。これら2つのアーム121、122は、L字形であり、コイル11の中心穴の長軸に平行な2つの面内で、電機子110の中心穴を別々に通過している。アーム121、122の各々の第2の端部は、可動部10の永久磁石100のいずれかの側に位置し、かつ、可動部10の2つの強磁性層101a、101bの間に位置している。各アーム121、122は、可動部10の停止部(stop)を形成しており、2つの逆の対向表面(opposite bearing surfaces)(すなわち、上対向表面および下対向表面)を規定している。可動部10は、アーム121、122の各々により形成された停止部の間において1の回転自由度を有している。
ベース120がコイル11のいずれかの側に位置するように配置されているため、アーム121、122を通して流れる磁界は、常に、コイル11の中心穴を同一方向に通過する。従って、磁界は、励振コイル11の中心穴を同一方向に2回通過する。
図8Aおよび図8Bを参照すると、可動部10は、その軸に対しシーソー運動を行い、上記の停止部(各停止部で可動部10が磁力により保持される)により規定される2つの異なる端部位置(end position)を占めることができることが分かる。可動部10が、その一方の端部位置から変位し、中心平衡位置(central equilibrium position)を超えて動作するとき、可動部10は、磁力により他方の端部位置へと瞬間的に引き付けられる。この現象は特に、先行特許出願GB1312927に記載されている。
本発明によれば、エネルギー発生機1は、ケーシング30内にはめられており、制御ヘッド20により並進作動可能な可動接続部品4を介して、制御ヘッド20と機械的に協働する。この接続部品4は、ケーシング30内にはめられており、制御ヘッド20のその2つの位置の間における運動を、発生機1の可動部10のその2つの位置の間における運動へと変換することができる。本発明の装置を貫通して形成された穴302は、押しボタン2が通過するように自由に保っておく必要があるため、エネルギー発生機は、制御軸(X)に対しずらして置かれている(offset)。
この装置はさらに、少なくとも1つの電子機器基板5(図3)を備え、電子機器基板5は、無線送信機と、発生機1により発生された電気エネルギーを蓄積するための装置と、無線送信機に関連付けられたアンテナとを備えている。無線送信機は、例えば無線周波数型であり、発生機1により生成された電流をエネルギー蓄積装置を介して供給される。アンテナの助力により、無線送信機は、遠隔受信機(不図示)にメッセージを送信することができ、遠隔受信機は、このメッセージを受信することを可能とする対応アンテナを備えている。送信機と受信機との間で使用される無線通信プロトコルは、例えばZIGBEEである。代替的な実施形態では、送信機は赤外線型でもよい。本発明によれば、メッセージの送信は、制御ヘッド20の動作により制御される。このメッセージは、複数の同一の連続するフレームを備えていてもよく、特に、作動されている押しボタンを受信機が識別(identify)することが可能な固有の識別子(unique identifier)を備えていてもよい。受信機は例えば、組み合わせるすべての押しボタンと、これらの押しボタンの各々の状態とを列挙する表を備えている。
第1の位置から第2の位置への発生機1の可動部10の動作は、第1の量のエネルギーを第1の電圧の形で発生させることができ、これは、電子機器基板5により下流で使用することが可能である。発生機1の可動部10がその第2の位置からその第1の位置へと動作するとき、基板上に設置された電子機器に依存して、さらに、第2の量のエネルギーを第2の電圧の形で発生させることができる。第1の量のエネルギーと第2の量のエネルギーは、発生機1の可動部10の往復運動(to-and-fro movement)の間に発生するが、第1の量のエネルギーと第2の量のエネルギーの各々は、異なるメッセージを送信するために、電子機器基板5により使用されてもよい。具体的には、発生機1の可動部10が往復運動を行うとき、上記の2つの電圧は逆符号であり、第1の電圧が例えば正であり、第2の電圧が例えば負であり、これにより、電子機器基板が、押しボタン2の制御ヘッド20の押下または解放のいずれが起こった(involve)かを区別することと、2つの異なるメッセージ(これらの作用の各々について1つ)を送信することとが可能となる。
接続部品4は、軸(X)の周りに形成されたリング40を備え、ケーシング30の底部300に形成された管303と、ケーシング30の上部301の内部表面との間を軸(X)に沿って滑る(slide)ことができるように配置されている。接続部品4は、解放位置と押下位置との間を制御軸(X)に沿って並進作動可能であり、装置ケーシング30の底部300に対向(bear)する1つ以上のばね60、61(図4では2つのばね)によりその動作を促される(urge)。接続部品4はさらに、制御軸(X)に平行に延びるつまみ41を備え、前記つまみ41は、制御軸(X)に平行な長方向(lengthwise)に延びる長円の穴42を有している。発生機1の可動部10は、長円の穴42を通過する取っ手102により接続部材と機械的に協働し、長円の穴42がカム(cam)を形成し、取っ手102がカムの追従物(follower)を形成する。この装置は、接続部品4のつまみ41と発生機1の可動部10との間に取り付けられたばね62(図3、図5、および図6)を備えている。よって、接続部品4は、ばね62と、取っ手102および長円の穴42により形成されたアセンブリとにより、発生機1の可動部10と機械的に協働する。
緊急停止型の押しボタン2に取り付けられた本発明の検出装置は、以下の手順(way)で機能する。
− 最初に、緊急停止部の制御ヘッド20は、解放位置にある。すなわち、静止時に、発生機1の可動部は、第1の位置にあり、磁力によりこの第1の位置に保持されている(図5)。
− 緊急時において処理を停止すべき場合には、緊急停止部の制御ヘッド20が操作者(operator)により押下される。
− 緊急停止部の制御ヘッド20の押下は、処理の停止をもたらすだけでなく、接続部品4の、検出伝達装置3のケーシング30内への変位ももたらす。接続部品4の並進は、ばね62の圧縮をもたらし、これにより機械エネルギーが蓄積される。しかしながら、単に機械的な力が与えられるだけでは、可動部10をその位置から変位させるのに十分ではない。接続部品4の並進の間、長円の穴42は取っ手102に対して滑る(slide)。
− 並進を継続すると、長円の穴の端部が、取っ手102と接触し、可動部10をその第1の位置から変位させるように可動部10を押す。可動部が十分に変位すると、ばね62により蓄積された機械エネルギーに起因して、可動部10のその第2の位置への急速な回転が確保される。
− 発生機1の可動部10の動作は、電子機器基板5により受信機にメッセージを送信するために使用可能な量のエネルギーを発生させる。受信機がこのメッセージを受信すると、受信機は、押下されている押しボタン2の識別子を知り、この押しボタン2の状態の変化をメモリに格納することができる。
− 押しボタン2の制御ヘッド20が押下位置に保たれている限り(これはしばしば、緊急停止の場合である)、発生機1の可動部10はその第2の位置に留まっている。
− 制御ヘッド20がその静止位置(resting position)に戻されると、ばね60、61は、接触部品4のつまみ41を接触部品4と共に伴って、接触部品4を解放位置に戻す。長円の穴42が再び可動部10の取っ手102と接触すると、可動部10は、その第2の位置から変位する。その後、可動部10のその第1の位置への急速な回転が、ばね60、61により確保される。戻り動作(return movement)中に発生する量のエネルギーは、受信機に新たなメッセージを送信して、制御ヘッド20がその静止位置に戻っていることを受信機に通知するために使用可能である。受信機はその後、ボタンの新たな状態をメモリに格納してもよい。
本発明は特に、制御対象の処理に沿って連続して設置された、複数の緊急停止型の押しボタンの状態の変化を検出するために使用される。これら緊急停止部の個数が多い場合において、本発明の検出伝達装置3は、どの緊急停止部が作動されているかを知ることを可能にする。

Claims (14)

  1. 押しボタン(2)の状態の変化を検出および伝達する装置であって、前記押しボタンは、ボディ(21)と、前記ボディに取り付けられており、前記押しボタンに異なる複数の状態を与えて電気回路を制御するために、複数の位置の間を主軸(X)に沿って並進作動可能な制御ヘッド(20)とを備え、前記装置は、前記押しボタン(2)から取り外し可能な付属物の形であり、前記装置は、
    穴(302)が形成されたケーシング(30)であって、前記押しボタン(2)の前記ボディ(21)は、この穴を通過するように意図されている、ケーシング(30)と、
    前記ケーシング(30)内に収容されており、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するために、前記制御ヘッド(20)と協働するように適合された電気エネルギー発生機(1)と、
    遠隔受信機にメッセージを送信する無線送信機であって、前記無線送信機は、前記ケーシング(30)内に収容されており、かつ、前記電気エネルギー発生機(1)に電気的に接続されている、無線送信機と、
    を備えることを特徴とする装置。
  2. 前記電気エネルギー発生機(1)は、電磁型であり、前記電気エネルギー発生機(1)は、固定部および可動部(10)が設けられた磁気回路と、前記磁気回路が通過する電磁コイル(11)とを備える、ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 前記電気エネルギー発生機(1)と協働し、前記制御ヘッド(20)により並進作動可能な接続部品(4)を備える、ことを特徴とする請求項2に記載の装置。
  4. 前記接続部品(4)は、前記穴(302)と同軸上に、伸縮ばね手段に取り付けられたリング(40)を備える、ことを特徴とする請求項3に記載の装置。
  5. 前記接続部品(4)と前記電気エネルギー発生機(1)の前記可動部(10)との間に取り付けられたばね(62)を備える、ことを特徴とする請求項4に記載の装置。
  6. 前記接続部品(4)は、前記リング(40)と一体であるつまみ(41)を備え、前記つまみ(41)は、前記可動部(10)に形成された取っ手(102)が通過する長円の穴(42)を備える、ことを特徴とする請求項5に記載の装置。
  7. 前記電気エネルギー発生機(1)の前記可動部(10)は、第1の位置と第2の位置との間を動作可能であり、前記エネルギー発生機(1)は、前記可動部(10)が前記第1の位置から前記第2の位置へと通過するときに第1の量のエネルギーを発生させ、前記可動部(10)が前記第2の位置から前記第1の位置へと通過するときに第2の量のエネルギーを発生させるように配置されている、ことを特徴とする請求項2乃至6のいずれか一項に記載の装置。
  8. 前記ケーシング(30)内に収容され、かつ、前記無線送信機を備える電子機器基板(5)を備え、前記無線送信機は、前記電気エネルギー発生機(1)に電気的に接続されている、ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の装置。
  9. 前記送信機は、無線周波数送信機である、ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の装置。
  10. 前記送信機は、赤外線型である、ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の装置。
  11. 押しボタン(2)を備える制御アセンブリであって、前記押しボタン(2)は、ボディ(21)と、前記ボディに取り付けられており、前記押しボタンに異なる複数の状態を与えるために、複数の位置の間を主軸(X)に沿って並進作動可能な制御ヘッド(20)とを備え、前記制御アセンブリはさらに、請求項1乃至10のいずれか一項に規定された、前記押しボタン(2)の状態の変化を検出および伝達する装置(3)を備え、前記装置は、前記押しボタン(2)の周りにはめられており、かつ、前記制御ヘッド(20)と機械的に協働するように配置されている、ことを特徴とする制御アセンブリ。
  12. 前記無線送信機は、前記押しボタンの前記制御ヘッド(20)が押下されたときに第1のメッセージを送信し、前記押しボタンの前記制御ヘッド(20)が解放されたときに第2のメッセージを送信するように配置されている、ことを特徴とする請求項11に記載の制御アセンブリ。
  13. 前記制御アセンブリは、接触ユニット(22)を備え、前記接触ユニット(22)は、前記押しボタンの前記ボディ(21)に取り付けられており、かつ、前記制御ヘッド(20)により作動されるように適合されており、
    前記押しボタンの前記ボディは、壁(P)を貫通して形成された開口内に取り付けられており、前記制御ヘッド(20)は、前記壁(P)の前側(AV)に配置されており、前記接触ユニット(22)は、前記壁(P)の後側(AR)に配置されており、
    前記押しボタン(2)の状態の変化を検出および伝達する前記装置(3)は、前記壁(P)の前側(AV)に取り付けられ、前記制御ヘッド(20)と前記壁(P)との間に配置されている、
    ことを特徴とする請求項11または12に記載の制御アセンブリ。
  14. 前記押しボタン(2)は、非常停止型である、ことを特徴とする請求項11乃至13のいずれか一項に記載の制御アセンブリ。
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