JP5935334B2 - リミットスイッチ - Google Patents

Description

本発明はリミットスイッチ、特に、検出感度に優れたリミットスイッチに関する。

従来、リミットスイッチ、例えば、特許文献１の図１に示すように、アクチュエータ３の回動によって主軸２，カム４が回動することにより、プランジャ６が内蔵スイッチ７の作動軸７ａを押し下げ、前記内蔵スイッチ７の接点を開閉するものがある。

特開平１１−２３８４３０号公報

しかしながら、前述のリミットスイッチでは、プランジャ６が内蔵スイッチ７の作動軸７ａを単に押し下げるだけであるので、変位量が少なく、検出感度が低いという問題点がある。
本発明は、前述の問題点に鑑み、検出感度の高いリミットスイッチを提供することを課題とする。

本発明に係るリミットスイッチは、ハウジング内に収納，固定したスイッチ本体の天井面から露出する操作軸の上端部を、前記ハウジングに上下に移動可能に支持されたプランジャで駆動し、接点を開閉するリミットスイッチにおいて、前記スイッチ本体とプランジャとの間に、平行に配置した一対の支持軸にそれぞれ回動可能に支持された一対の回動舌片からなり、一方の回動舌片の自由端部を前記操作軸の上端部に当接させる一方、残る他方の回動舌片の自由端部を一方の前記回動舌片の上面に当接させ、かつ、その上面に前記プランジャの下端部を当接させた変位拡大機構部を、配置するとともに、前記スイッチ本体の上面に前記変位拡大機構部を設けた構成としてある。

本発明によれば、変位拡大機構部を介し、プランジャの変位量を拡大してスイッチ本体の操作軸に伝えることができるので、リミットスイッチの検出感度が高くなり、高感度のリミットスイッチが得られる。

また、本発明によれば、組み付け作業が簡単になり、生産性の高いリミットスイッチが得られる。

本発明の実施形態としては、少なくともいずれか一方の前記回動舌片の自由端部が折り曲げられていてもよい。
本実施形態によれば、折り曲げられた自由端部が線接触することにより、より円滑な動作特性を有するリミットスイッチが得られる。

本発明の別の実施形態としては、変位拡大機構部の固定位置を変動可能にしてもよい。
本実施形態によれば、組立後においても変位拡大機構部の位置を微調整できるので、歩留まりの良いリミットスイッチが得られるという効果がある。

図１Ａ，１Ｂは本発明に係るリミットスイッチの第１実施形態の動作前後を示す斜視図である。 図１で示したリミットスイッチの分解斜視図である。 図１で示したリミットスイッチの異なる角度から視た分解斜視図である。 図４Ａ、４Ｂは図２で示したスイッチ本体の拡大斜視図、部分分解斜視図である。 図１で示した駆動機構部の分解斜視図である。 図１で示した駆動機構部の異なる角度から視た分解斜視図である。 図７Ａ，７Ｂは図４Ａで示したスイッチ本体の動作前後を示す斜視図である。 図８Ａは図４で示したスイッチ本体の動作前の正面図、図８Ｂは図８ＡのＢ−Ｂ線断面図、および、図８Ｃは動作後の縦断面図である。 図９Ａは第２実施形態に係るスイッチ本体の動作前の正面図、図９Ｂは図９ＡのＢ−Ｂ線断面図、および、図９Ｃは動作後の縦断面図である。 図１０Ａは第３実施形態に係るスイッチ本体の動作前の正面図、図１０Ｂは図１０ＡのＢ−Ｂ線断面図、および、図１０Ｃは動作後の縦断面図である。 図１１Ａは第４実施形態に係るスイッチ本体の動作前の正面図、図１１Ｂは図１１ＡのＢ−Ｂ線断面図、および、図１１Ｃは動作後の縦断面図である。 図１２Ａは第５実施形態に係るスイッチ本体の動作前の正面図、図１２Ｂは図１２ＡのＢ−Ｂ線断面図、および、図１２Ｃは動作後の縦断面図である。

本発明に係るリミットスイッチの実施形態を図１ないし図１２に従って説明する。
第１実施形態に係るリミットスイッチは、図１ないし図８に示すように、変位拡大機構部４０を備え、かつ、ハウジング１０内に組み込んだスイッチ本体２０を、プランジャ５０を介し、操作レバー７９を備えた駆動機構部６０で駆動するものである。

前記ハウジング１０は、図２および図３に示すように、後述するスイッチ本体２０を収納可能な箱形状を有するものであり、その正面に設けた開口部１１に沿って環状リブ１２が形成されている。そして、前記環状リブ１２に環状シール材１３を位置決めし、前記ハウジング１０にカバー１４を固定ネジ１４ａでネジ止め固定することにより、前記開口部１１が密閉される。また、前記ハウジング１０は、その底面に接続孔１５を設けてあるとともに、その天井面に操作孔１６を設けてある。そして、前記操作孔１６の内周面には位置決め用スリット１７が９０度ピッチで軸心方向に形成されているとともに、前記操作孔１６の開口縁部近傍に環状段部１８が同心円上に形成されている。

スイッチ本体２０は、前記ハウジング１０の前記開口部１１から収納可能な外形形状を有し、前記ハウジング１０の内側面に３個の固定ネジ２０ａで固定される。
また、前記スイッチ本体２０は、図４に示すように、その正面が仕切り用リブ２１で上下２段に仕切られ、その上段中央に傾斜した６角形の第１突部２２が突設される一方、その下段中央に方形の第２突部２３が突設されている。さらに、前記第１突部２２の両側には接続ネジ２４を備えた断面略コ字形状の固定接点端子２５，２６が埋設されている一方、第２突部の両側には接続ネジ２４を備えた固定接点端子２７，２８が埋設されている。
そして、前記スイッチ本体２０は、その両側縁部から絶縁壁２９，２９が手前側に迫り出すように設けられている。

さらに、前記スイッチ本体２０は、図８に示すように、その内部に操作軸３０を上下にスライド移動可能に支持してあるとともに、コイルばね３１を介して上方に付勢してある。このため、前記操作軸３０の上端部が前記スイッチ本体２０の天井面に設けた操作孔２０ｂから突出している。そして、前記操作軸３０は、図８に示す可動接触片３２を上下に反転させることにより、前記可動接触片３２の両端に設けた可動接点（図示せず）が、前記固定接点端子２５，２６の固定接点と、前記固定接点端子２７，２８の固定接点とに交互に接離する。

変位拡大機構部４０は、図４に示すように、対向する一対の支持板４１，４２間に架け渡した支持軸４３，４４に、座金４５を介し、回動舌片４６，４７をそれぞれ回動可能に支持してある。そして、前記変位拡大機構部４０は、前記ハウジング１０の天井面に設けた係合溝２０ｃ，２０ｄに前記支持板４１，４２の係合爪部４１ａ，４２ａをそれぞれスライド嵌合して固定する。これにより、図８に示すように、前記回動舌片４６の先端部が操作軸３０の上端部に当接するとともに、前記回動舌片４７の屈曲した先端部が前記回動舌片４６の略中央部に当接する。なお、前記支持板４１には位置規制用突起４１ｂ（図４）が設けられている。また、変位拡大機構部４０の固定はスライド嵌合に限らず、ハウジング１０の天井面に対して上下方向から嵌合するように固定してもよい。

プランジャ５０は、図２および図３に示すように、前記ハウジング１０の操作孔１６に沿って上下動可能な外形形状を有し、その上端部に設けた鍔部５１の下面に筒体５２を突設してある。前記鍔部５１の上面には略Ｔ字形状の操作用突条５３を設ける一方、前記筒体５２にガイド用リブ５４およびスリット５５を同一直線上に設けてあるとともに、係合孔５６を設けてある。そして、前記筒体５２内にはコイルばね５７を介してスライド部材５８を嵌め込んである。前記スライド部材５８は、前記スリット５５に係合するガイド用突起５８ａを有するとともに、前記係合孔５６に係止する抜け止め用爪部５８ｂを突設してある。

そして、前記ハウジング１０に設けた位置決め用スリット１７のいずれかに、前記プランジャ５０のガイド用リブ５４を選択して嵌合することにより、前記プランジャ５０に組み込んだスライド部材５８の下端部が前記変位拡大機構部４０の回動舌片４７に当接する。そして、回動舌片４６を介して操作軸３０を押し下げることにより、後述する操作レバー７９の回動方向を検出できる。

駆動機構部６０は、図５および図６に示すように、前記ハウジング１０の上面にシールリング６１を介して固定ネジ６２で固定されたボックス６３に組み付けられている。
すなわち、前記ボックス６３に設けた筒状リブ６４の組付孔６５から圧入固定された円筒状軸受部７０に回動軸７１が回動可能に挿入されている。そして、前記回動軸７１の先端部が前記ボックス６３の内側面に設けた軸受け用凹部（図示せず）に嵌合しているとともに、前記回動軸７１の先端側には復帰用コイルばね７２を狭持する一対の環状カム７３，７４がＥリング７５を介して抜け止めされている。

特に、前記環状カム７３，７４は、平坦面７１ａ（図６）を設けた前記回動軸７１の先端部に嵌合可能な貫通孔７３ａ，７４ａを有している。そして、前記貫通孔７３ａ，７４ａの内周面には、前記回動軸７１の平坦面７１ａの縁部に係止可能な断面３角形の突条７３ｂ，７４ｂを軸心方向に沿って突設してある。また、前記復帰用コイルばね７２は、その両端を前記環状カム７３，７４にそれぞれ係止することにより、前記回動軸７１に回動方向の付勢力を付与する。後述する操作レバー７９を元の位置に復帰させるためである。

一方、前記筒状リブ６４から突出する前記回動軸７１の後端側にはゴム製のオイルシール７６が装着されているとともに、セット位置表示板７７を係合してある。さらに、前記回動軸７１の後端部にはローラ７８を備えた操作レバー７９が調整ネジ７９ａを介して固定されている。

次に、前述の構成部材からなるリミットスイッチの組立方法について説明する。
変位拡大機構部４０を組み付けたスイッチ本体２０を、ハウジング１０の開口部１１から挿入し、３個の固定ネジ２０ａで固定する。そして、前記ハウジング１０の操作孔１６に設けた位置決め用スリット１７にプランジャ５０のガイド用リブ５４を選択的に嵌合して組み付ける。そして、前記操作孔１６の周囲に設けた環状段部１８にシールリング６１を嵌合し、前記ハウジング１０にボックス６３を固定ネジ６２で固定する。

一方、回動軸７１の先端側に環状カム７３、復帰用コイルばね７２および環状カム７４を順次挿入するとともに、Ｅリング７５で抜け止めする。そして、前記ボックス６３の組付孔６５から前記回動軸７１を挿入し、前記回動軸７１の先端部をボックス６３の内側面に設けた軸受け用凹部（図示せず）に嵌合した後、円筒状軸受部７０を組付孔６５に圧入固定する。これにより、円筒状軸受部７０が環状カム７３の外向面に当接し、回動軸７１が抜け止めされる。このとき、環状カム７３，７４がプランジャ５０の操作用突条５３に当接している。さらに、前記ボックス６３から突出する回動軸７１の後端側にゴム製のオイルシール７６を嵌合することにより、シールするとともに、セット位置表示板７７を係合する。ついで、前記回動軸７１の後端部に操作レバー７９を組み付け、調整ネジ７９ａで固定する。

そして、前記ハウジング１０の環状リブ１２に環状シール材１３を位置決めした後、カバー１４を固定ネジ１４ａでネジ止めすることにより、組立作業が完了する。

ついで、現場において前記スイッチ本体２０にリード線を接続する場合には、前記カバー１４を取り外した後、下段側の固定接点端子２７，２８に図示しないリード線の接続端子をそれぞれ接続ネジ２４で固定する。ついで、固定接点端子２６に図示しないリード線の接続端子を接続ネジ２４で固定する。最後に、図示しないリード線を固定接点端子２５に接続ネジ２４で固定することにより、接続作業が完了する。

本実施形態によれば、仕切り用リブ２１によって沿面距離が長くなるとともに、第１突部２２および第２突部２３が絶縁壁として機能するので、絶縁特性に優れたリミットスイッチが得られる。

また、前述の接続構造と異なる接続を行う場合には、リード線を第１突部２２に沿って迂回させて固定接点端子２６に接続してもよい。
本実施形態によれば、第１突部２２の外周面がリード線の配線経路に沿った形状を有しているので、接続作業を効率化できるという利点がある。

次に、本実施形態に係るリミットスイッチの動作を説明する。
すなわち、図１に示すように、操作レバー７９に外力が負荷されていない場合には、操作レバー７９が垂直に立設し、駆動機構部６０の一対の環状カム７３，７４がプランジャ５０の操作用突条５３に当接しているだけであり、プランジャ５０を押し下げていない。
このため、操作軸３０がコイルばね３１のばね力で上方に押し上げられ、可動接触片３２の両端部に設けた可動接点（図示せず）が固定接点端子２５，２６に接触している。

そして、前記操作レバー７９が外力で時計回り方向に回動すると、回動軸７１に設けた平坦面７１ａの一方側縁部が環状カム７３の突条７３ｂに係止する。このため、前記環状カム７３だけが回動し、プランジャ５０の操作用突条５３を押し下げることにより、コイルばね５７が圧縮され、スライド部材５８が下降し、回動舌片４７を押し下げる。この結果、回動舌片４６がテコの原理で押し下げられ、操作軸３０が押し下げられる。そして、可動接触片３２が押し下げられ、反転することにより、前記可動接触片３２に設けた可動接点が固定接点端子２５，２６から固定接点端子２７，２８に切り替わる。
ついで、外部からの負荷が解除されると、復帰用コイルばね７２のばね力で回動軸７１が逆方向に回動し、操作レバー７９が元の位置に復帰するとともに、コイルばね３１のばね力で操作軸３０，プランジャ５０が押し上げられる。

一方、前記操作レバー７９が外力で反時計回り方向に回動すると、回動軸７１に設けた平坦面７１ａの他方側縁部が環状カム７４の突条７４ｂに係止する。このため、前記環状カム７４だけが回動し、プランジャ５０の操作用突条５３を押し下げることにより、コイルばね５７が圧縮され、スライド部材５８が下降し、回動舌片４７を押し下げる。この結果、回動舌片４６がテコの原理で押し下げられ、操作軸３０が押し下げられる。そして、可動接触片３２が押し下げられ、反転することにより、前記可動接触片３２に設けた可動接点が固定接点端子２５，２６から固定接点端子２７，２８に切り替わる。
ついで、外部からの負荷が解除されると、復帰用コイルばね７２のばね力で回動軸７１が逆方向に回動し、操作レバー７９が元の位置に復帰するとともに、コイルばね３１のばね力で操作軸３０，プランジャ５０が押し上げられる。

本実施形態では、プランジャ５０をハウジング１０に組み付ける際に、そのガイド用リブ５４を選択した位置決め用スリット１７に係合することにより、例えば、時計回り方向の外力は検出するが、反時計回り方向の外力は検出しないという使用が可能である。

第２実施形態は、図９に示すように、回動舌片４６，４７をより長くすることにより、テコの比率を大きくし、より大きな操作力および操作量を確保できるようにした場合である。他は前述の実施形態と同様であるので、同一部分に同一番号を附して説明を省略する。

第３実施形態は、図１０に示すように、第１実施形態における回動舌片４６，４７の取り付け位置を変更することにより、より大きな操作量を確保できるようにした場合である。取り付け位置を変更するだけでテコの比率を変更できるので、使い勝手が良く、部品管理が容易である。

第４実施形態は、図１１に示すように、第１実施形態における回動舌片４６，４７の上下位置を変更した場合である。上下位置を変更するだけでテコの比率を変更できるので、部品管理が容易で、使い勝手が良い。

第５実施形態は、図１２に示すように、第１実施形態における回動舌片４６，４７の取り付け位置および外形寸法を変更せず、操作軸３０の位置を支持軸４４に接近させることにより、テコの比率を変更した場合である。
本実施形態から明らかなように、回動舌片４６，４７の形状等を変更せずに、テコの比率を変更できるので、設計の自由度が増大するという利点がある。

なお、図示しないが、ハウジング１０の天井面に設けた係合溝２０ｃ，２０ｄと、変位拡大機構部４０の支持板４１，４２に設けた係合爪部４１ａ，４２ａとをスライド嵌合して固定する際に、その固定位置を変動可能にしてもよい。変位拡大機構部４０の固定位置を変動可能にすることにより、組立後においてもテコの比率を微調整でき、製品の歩留まりを改善できるという利点がある。
同様の理由から、スイッチ本体２０を固定ネジ２０ａで固定するためのネジ孔を位置調整用長孔としてもよいことは勿論である。

なお、操作レバーは必ずしも垂直に組み付ける必要はなく、例えば、水平方向あるいは斜め方向に取り付けても良い。
さらに、前述の実施形態では４本のリード線を接続する場合について説明したが、必ずしもこれに限らず、例えば、６本あるいは８本のリード線を接続するリミットスイッチに適用してもよい。
そして、前記回動軸には環状カムを１個だけ取り付けてもよいことは勿論である。

本実施形態では、前述のリミットスイッチに限らず、他の形状のリミットスイッチに適用してもよいことは勿論である。

１０：ハウジング
１１：開口部
１４：カバー
１５：接続孔
１６：操作孔
２０：スイッチ本体
２１：仕切り用リブ
２２：第１突部
２３：第２突部
２４：接続ネジ
２５，２６，２７，２８：固定接点端子
２９：絶縁壁
３０：操作軸
３１：コイルばね
４０：変位拡大機構部
４１，４２：支持板
４３，４４：支持軸
４６，４７：回動舌片
５０：プランジャ
５１：鍔部
５２：筒体
５３：操作用突条
５４：ガイド用リブ
５７：コイルばね
５８：スライド部材
６０：駆動機構部
６１：シールリング
６２：固定ネジ
６３：ボックス
６４：筒状リブ
６５：組付孔
７０：円筒状軸受部
７１：回動軸
７１ａ：平坦面
７２：復帰用コイルばね
７３，７４：環状カム
７５：Ｅリング
７６：オイルシール
７７：セット位置表示板
７８：ローラ
７９：操作レバー

Claims (3)

1. ハウジング内に収納，固定したスイッチ本体の天井面から露出する操作軸の上端部を、前記ハウジングに上下に移動可能に支持されたプランジャで駆動し、接点を開閉するリミットスイッチにおいて、
   前記スイッチ本体とプランジャとの間に、
   平行に配置した一対の支持軸にそれぞれ回動可能に支持された一対の回動舌片からなり、一方の回動舌片の自由端部を前記操作軸の上端部に当接させる一方、残る他方の回動舌片の自由端部を一方の前記回動舌片の上面に当接させ、かつ、その上面に前記プランジャの下端部を当接させた変位拡大機構部を、配置するとともに、
   前記スイッチ本体の上面に前記変位拡大機構部を設けたことを特徴とするリミットスイッチ。
2. 少なくともいずれか一方の前記回動舌片の自由端部が折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載のリミットスイッチ。
3. 変位拡大機構部の固定位置を変動可能にしたことを特徴とする請求項１または２に記載のリミットスイッチ。

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