JP5992714B2 - 不正操作防止カム装置 - Google Patents

Description

本発明は、選択的にスイッチを作動させるのに使用されるカム装置に関する。特に、安全インターロックスイッチに使用されるが、これに限られるわけではない。

通常、安全インターロックスイッチは、機械の防護ドアに隣接して取り付けられ、機械が静止状態のときにのみ、防護ドアを開いて機械に接近し操作できるようにするものである。このようなスイッチは、機械への電力供給を可能にする常閉接点（normally closed contacts）を有している。電力供給を遮断して機械を停止し、防護ドアのロックを解除するには、スイッチを作動させて常閉接点を開く必要がある。スイッチの作動は、スプリング（バネ）で付勢されたカムプランジャをスイッチハウジングから出したり入れたりして常閉接点の開閉を行うカムプランジャの繰り返し動作により行う。

カムプランジャは、カムの回転により移動する。作動キーをカムハウジングに挿入したりカムハウジングから引き出したりして、作動キーをカムのプロファイルと係合させたり解除したりすることにより、カムは回転する。通常、作動キーをカム機構に差し込むまでは機械を再始動することはできない。また、作動キーを引き出すことによって常閉接点を強制的に開いて、機械を停止している。

公知のカム機構の欠点の１つは、カムの回転が比較的容易で、したがってアクティベータの挿入によってカムを直接回転させるというカム機構の不正操作が起こり得ることである。

本発明の目的はこのような欠点を軽減することにある。また、本発明の更なる目的は、特定の承認されたキーアクティベータ（key activator）を挿入したときにのみカムが回転するという改良されたカム機構を提供することにある。

本発明のカム装置は、第１のプランジャ位置と第２のプランジャ位置との間を移動（変位）するカムプランジャの動作によってスイッチを選択的に作動させるのに使用される。カムプランジャの第１のプランジャ位置と第２のプランジャ位置に対応するカムの第１のカム位置と第２のカム位置との間を回転するカムの回転によって、カムプランジャは第１のプランジャ位置と第２のプランジャ位置の間を移動する。本発明のカム装置は、カムと、カムを第１のカム位置にロックするロック機構（locking system）と、ロック機構のロックを解除してカムを第２のカム位置まで回転させるリリース機構（release system）とから構成される。ロック機構は、カムの両側のそれぞれに設けられる個別の機械式ロック（mechanical lock）で構成されている。カムを第２のカム位置まで回転させるには、リリース手段、すなわち、リリース機構によって、機械式ロックのロックをそれぞれ解除（unlock）しなければならない。

リリース機構は、複数の機械式ロックを同時に解除できるものであればよい。

たとえば、各機械式ロックは２つの個別の部品で構成される。カムのロックを解除するには、個別の部品のロックを順々に解除しなければならない。

２つの個別の部品は、少なくとも１つのロックリリースと少なくとも１つのロッキングアームであってもよい。ロックリリースは、リリース機構を受ける手段と、解除した後ロッキングアームを移動する当接手段とを有する。カムはカムのプロファイル（profile）上に形成されたロッキング凹部を有している。ロッキングアームはこのロッキング凹部と解除可能に係合するアーム部を有している。ロッキングアームをスプリング付勢（spring loaded）してもよい。

好ましい実施の１つの形態では、カムを選択的に回転可能にカムピンに取り付ける。ロックリリースもカムピンに取り付ける。リリース機構とロックリリースとが係合したとき、ロックリリースはカムピンを中心に回転することができる。ロッキングアームは、ロックリリースから離れて個別に取り付けてもよい。

カムの両側には、少なくとも２つのロックリリースをそれぞれ設けてもよい。２つのロックリリースとは、前面ロックリリース（front lock release）と端部ロックリリース（end lock release）である。前面ロックリリースと端部ロックリリースは、どちらか一方が回転して一方が他方を移動させるときに係合する、それぞれ対応する当接手段を有している。また、前面ロックリリースと端部ロックリリースは、リリース機構を受ける手段をそれぞれ有しており、異なる角度で方向づけることができる。たとえば、その角度は９０度である。また、カム装置は、リリース機構が取り除かれるとカムを初期位置に戻す復帰手段を有していてもよい。また、復帰手段は、ロックリリースのうち少なくとも１つとカムに作用する復帰スプリング（バネ）を備えている。復帰手段は、カムの回転を制限する停止手段を有していてもよい。たとえば、停止手段は、カムまたはロックリリースの一方に形成されたスロットと、カムまたはロックリリースの他方に設けられてスロット内を移動するスピゴット（spigot）とから構成される。スピゴット及びスロットは、カム及びロックリリースの回転軸と同軸的に設けることができる。スロットの少なくとも一方の端部はスピゴットと当接する。

リリース機構は、カムの両側に設けられたロック機構とそれぞれ接触する２つの個別の従属アーム（dependent arm）を備えていてもよい。さらに、リリース機構は、アームの下方に配置されるカムムーバーを備えていてもよい。カムムーバーは、いったんロック機構が解除されるとカムとのみ接触し、カムを動作可能にする。

次に、添付の図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例について説明する。具体的な実施例はほんの一例である。

本発明にしたがって構成し、安全スイッチに取り付けたカム装置の斜視図である。 図１のカムハウジングの端面図で、ハウジング内部にあるカム機構を示すためにカムハウジングの端部を取り除いてある。 図２のカム機構の展開図である。 図３のカムの詳細図で、カムピンは省略してある。 カムハウジングの斜視図で、ロッキングアームの取り付けを示すためにハウジング端部を取り除いてある。また、カム並びにカムの前面ロックリリース及び端部ロックリリースは図面から省略してある。 図１のカムハウジングの中央縦断面図で、キーアクティベータがカムに挿入されておらず、ロッキングアームによってカムの回転が阻止されている状態を示している。 図６の縦断面に平行な面で切断した断面図で、キーアクティベータがカムハウジングの端部から挿入されて、端部ロックリリースと係合している間カムが回転する最初の段階を示している。 図６と同じ断面図であるが、キーアクティベータが完全に挿入されてカムと係合している状態を示している。 図７と同じ断面図であるが、カムハウジングの前面からキーアクティベータを挿入する場合の代替挿入ルートを示している。図では、キーアクティベータが部分的に挿入されており、カムの前面ロックリリースに接触している。 図８と同様の断面図であるが、キーアクティベータが前面から挿入されている状態を示している。 カムとカムの端部ロックリリースの１つとの相互作用を示す詳細展開図である。 図８と同様の断面図であるが、さらに切断して、キーアクティベータが部分的に挿入されて、端部ロックリリースがカムの側面プロファイル（side profile）で係合している状態を示している。 図８と同じ断面図であるが、キーアクティベータが引き出されている。

図１及び図２に最も良く示されているように、本発明のカム装置は、スイッチ６′に動作可能に取り付けられたカム機構４を収納するカムハウジング２を備えている。カム機構４は、カムハウジング２の前面開口部７または端部開口部１０から挿入できるキーアクティベータ８によって動作する。複数の挿入用の開口部７，１０を設けることによって、さまざまな姿勢でカム装置を取り付けることを可能にするとともに、リリース機構の少なくとも一部を構成するキーアクティベータ８を挿入する際に、前面開口部７と端部開口部１０のいずれかを選択することによって操作者が操作しやすいようにしている。

図２、図３、及び図４に最も良く示されているように、カム機構４は、カムピン１４に回転可能に取り付けられるカム１２を備えている。カムハウジング２は、一対の同心の孔１８が形成された内部ハウジング１６を有している。カムピン１４は、これらの孔１８を介して内部ハウジング１６の内部に堅固に（rigidly）に取り付けられている。カム１２の他に、カム機構４はカムピン１４に選択的に回転可能に取り付けられる左側前面ロックリリース２０と左側端部ロックリリース２２とを備えている。左側前面ロックリリース２０は内部ハウジング１６の内部に取り付けられ、左側端部ロックリリース２２は左側前面ロックリリース２０とカム１２の一方の側面との間に取り付けられる。

また、左側前面ロックリリース２０及び左側端部ロックリリース２２と鏡面対象となるように、右側前面ロックリリース２０及び右側端部ロックリリース２２が、カム１２の反対側に設けられている。カムピンへの取り付け（組み立て）は２つのコイル状の端部２６を有するカムスプリング（バネ）２４を使用して行う。カムスプリングの端部２６は、カム１２から離れて且つカムの内部ハウジング１６の内壁部に隣接して、前面ロックリリースの各々に設けられた環状のショルダー部２８の周囲に係合する。

カムピン１４の他に、ロッキングアームシャフト３０もカムの内部ハウジング１６にカムピン１４と並行して堅固に取り付けられている。ロッキングアームシャフト３０は、互いに鏡面対象となる一対のロッキングアーム３２の一方を左側に、他方を右側に支持する。各ロッキングアーム３２は、ロッキングアーム３２を付勢するロッキングアームスプリング（バネ）３４を備えている。

左右のロッキングアーム３２及び左右の前面ロックリリース２０、２２の各々は、前面開口部７または端部開口部１０のいずれかからキーアクティベータ８を挿入することによって各種のロッキング部品が順々に解放されるまで、いわゆる「オフ」位置にカム１２をロックするように作用する。すなわち、２組の左右のスプリング付勢回転アーム（spring loaded rotating arm）（２０、２２）（各スプリングにより付勢された回転アームは、前述の前面ロックリリース２０と端部ロックリリース２２とを備えている）がキーアクティベータ８の挿入によって作動すると、スプリング付勢回転アーム（２０、２２）は回転し、各々の通常の位置でカム１２をロックしカムの回転を阻止している２つの左右のスプリング付勢回転アーム（ロッキングアーム３２）の係合を解除する。

図５（ロッキングアーム３２の構造をより明確に示すために、カムの内部ハウジング１６内にはロッキングアーム３２のみが示されている）を参照すると、各ロッキングアーム３２は２つのアーム部３２ａ及び３２ｂを備えている。各ロッキングアーム３２の第１のアーム部３２ａは、カム１２のプロファイル上に形成された同じロッキング凹部３６に係合する（図６を参照）。各ロッキングアーム３２の第２のアーム部３２ｂは、前面ロックリリース２０と端部ロックリリース２２とにそれぞれ係合する。２つのアーム部３２ａ、３２ｂは、ロッキングアームシャフト３０上のロッキングアーム用の回転可能な取付具の周囲に堅固に接続される。

図６を参照すると、カムハウジング２にキーアクティベータ８が挿入されていないときには、カム１２のプロファイル上に形成されたロッキング凹部３６の周辺部に係合している（左右の）ロッキングアーム３２の第１のアーム部３２ａによりカム１２の回転は阻止されている。この位置では、カムプランジャ３８はスイッチハウジング６の内部に延びるように、カム１２の外周プロファイル（outer profile）により支持されている。この位置では、スイッチ内の常閉接点（normally closed contact）５（図８）は開いており、スイッチ内の常開接点（normally open contact）は閉じており、電力は供給対象の機械（attendant machinery）には供給されない。

図１に最も良く示されているように、キーアクティベータ８は実質的に先が２つに分かれたフォークのような形状をしている。（左右の）各先端部（prong）４０は２つの先端部の間に延びるブリッジ部４２に支持され、キーアクティベータ８は細長いハンドル部４４で終端している。前述したように、使用時には、キーアクティベータ８はカムハウジング２の開口部７、１０から挿入されて、カム１２を回転させ、そしてスイッチ６´を作動させる。図７及び図８に示すように、スイッチを作動させるには多くのステップを経る必要がある。図７及び図８では、キーアクティベータ８は端部開口部１０から挿入されている。この位置でキーアクティベータ８がカムハウジング２の内部に入ると、最初に、左右の先端部４０は左右の端部ロックリリース２２とそれぞれ係合する。各端部ロックリリース２２は第１のアーム部４６を備えている。第１のアーム部４６の端部には、各先端部４０を収容する溝部（トラフ）（trough）４７（図３，図７）が形成されている。溝部（トラフ）４７は、ロックリリース２２から外側に延びて、当接ショルダー部４９（図３）の役割も果たしている。キーアクティベータ８をさらに奥に挿入すると、先端部４０が溝部（トラフ）４７に係合し、端部ロックリリース２２を押す。このとき、端部ロックリリース２２はカムピン１４上の取付具の周りを回転する。端部ロックリリース２２の回転により、端部ロックリリース２２の上に載っているロッキングアーム３２の第２のアーム部３２ｂは、バネ力に抗して端部ロックリリース２２の回転に伴って回転する。これにより、ロッキングアーム３２の第１のアーム部３２ａは持ち上げられて、カム１２のロッキング凹部３６と第１のアーム部３２ａとの係合は強制的に解除される。その結果、カム１２は解放されて回転可能となる。キーアクティベータ８をさらに奥に挿入すると、（図８に最もよく示されているように）キーアクティベータ８のブリッジ部４２はカムのプロファイルに設けられた第１のスロット４８に係合する。これによってカム１２は回転し、カム１２に設けられた別の凹部５０をカムプランジャ３８に近づける。スイッチハウジング６からカムプランジャ３８を付勢するバネ力により、カムプランジャ３８はスイッチハウジング６から出てカム１２のプロファイル内に変位して、カム１２の凹部５０と係合する。

その結果、スイッチ６´内の常閉接点は閉じ、常開接点は開いて、電力が機械に復電される。

図９及び図１０は、カムハウジング２の前面開口部７からキーアクティベータ８を挿入してカムを解放し回転させる場合を示している。この場合、左右のスプリング２６は左右の前面ロックリリース２０にそれぞれ係合する。各前面ロックリリース２０は湾曲した湾曲アーム部５２を有しており、キーアクティベータ８の先端部４０は前面ロックリリース２０の湾曲アーム部５２に係合して前面ロックリリース２０を回転させる。前面ロックリリース２０の湾曲アーム部５２が回転するのにつれて、湾曲アーム部５２は端部ロックリリース２２の当接ショルダー部４９（図３）と係合する。これにより、端部ロックリリース２２は前面ロックリリース２０とともに回転する。前述の場合と同様に、この回転により、ロッキングアーム３２の第２のアーム部３２ｂが回転する。キーアクティベータ８をさらに奥に挿入すると、キーアクティベータ８のブリッジ部４２がカムのプロファイルに設けられた第２のスロット５４に係合する。このとき、ロッキングアーム３２の第１のアーム部３２ａはカム１２のロッキング凹部３６から外れ、カム１２は回転可能になる。前述した場合と同様に、その結果、カムプランジャ３８はスイッチハウジング６から出てカムの凹部５０に係合し、接点が切り替わり、電力が機械に復電される。

図１１から図１３に最も良く示されているように、各端部ロックリリース２２はカム復帰スピゴット（つまみ状の部分）（spigot）５６を有している。カム復帰スピゴット５６はカム１２の側面に設けられたスロット５８に係合する。カム側面に設けられたスロット５８は、カムピン１４の長手方向の軸と同心の円弧である。カムの側面に設けられたスロット５８は、左右の端部ロックリリース２２のスピゴット５６を収容する。このような構成により、キーアクティベータ８を抜き取った後、カム１２が正しい位置でロッキングアーム３２によりロックされることを確実にしている。

図１２（キーアクティベータ８を端部開口部から挿入する場合について説明した図であるが、前面開口部から挿入する場合にも同じ原理を適用できることは理解されよう）に最も良く示されているように、キーアクティベータ８を挿入すると、端部ロックリリース２２は回転し、最初にスロット５８の一方の端部の当接位置Xから離れる方向にスピゴット５６を移動させる。回転時のスピゴット５６はもはやカム１２とは当接せず、スロット５８に沿って移動する。その結果、カム１２は自由に回転できるようになる。キーアクティベータ８を抜き取ると（図１３を参照）、キーアクティベータ８が端部ロックリリース２２を押すことはない。端部ロックリリース２２は、スプリング２４、２６により付勢されているので、スプリング２４、２６の力で開始位置に回転して戻る。これにより、端部ロックリリース２２のスピゴット５６はスロット５８に沿ってスロット５８の端部に戻り、当接位置Ｘでもう一度カム１２と当接する。当接位置Ｘは、スピゴット５６によってカム１２を確実に移動するように、カムのプロファイルに設けられたロッキング凹部３６と係合するスプリングにより付勢されたロッキングアーム３２と係合する正しい位置に配置されている。

本発明は前述した実施例の詳細に限定されるものではなく、実施例は単に例として述べたものであることは理解されよう。

カムの回転が容易ではなく、カム機構の不正操作が起こり得ないカム装置を提供することができる。

２ カム装置
４ カム機構
６ スイッチハウジング
７，１０ 開口部
８ キーアクティベータ
１２ カム
１４ カムピン
１６ 内部ハウジング
１８ 孔
２０ 前面ロックリリース
２２ 端部ロックリリース
２４，２６ スプリング
３０ ロッキングアームシャフト
３２ ロッキングアーム
３２ａ 第１のアーム部
３２ｂ 第２のアーム部
４０ 先端部
４２ ブリッジ部
４７ 溝部
４８ 第１のスロット
５０ 凹部
５２ 湾曲アーム部
５４ 第２のスロット
５６ スピゴット
５８ スロット

Claims (16)

1. 第１のプランジャ位置と第２のプランジャ位置との間を移動するカムプランジャの動作によってスイッチを選択的に作動させるのに使用され、前記第１のプランジャ位置と前記第２のプランジャ位置と対応する第１のカム位置と第２のカム位置との間を回転するカムの回転により、前記カムプランジャが前記第１のプランジャ位置と前記第２のプランジャ位置との間を移動するカム装置であって、
   前記カムと、前記カムを前記第１のカム位置にロックするロック機構と、前記ロック機構のロックを解除して前記カムを前記第２のカム位置まで回転させるリリース機構とを備え、
   前記ロック機構は、前記カムの両側のそれぞれに設けられる個別の機械式ロックで構成されており、前記カムを前記第２のカム位置まで回転させるには、前記リリース機構によって前記機械式ロックのロックをそれぞれ解除しなければならないものであり、
   前記機械式ロックは２つの個別の部品でそれぞれ構成されており、前記カムのロックを解除するには前記２つの部品のロックを順々に解除しなければならないものであり、
   前記２つの個別の部品は、少なくとも１つのロックリリースと少なくとも１つのロッキングアームとで構成されており、
   前記カムの両側のそれぞれに少なくとも２つの前記ロックリリースが設けられており、前記ロックリリースの各々は、１つの前面ロックリリースと１つの端部ロックリリースとから構成されており、前記前面ロックリリースと前記端部ロックリリースは、前記２つのロックリリースの一方が回転して前記２つのロックリリースの他方を移動させたときに係合する、対応する当接手段を有していることを特徴とするカム装置。
2. 前記リリース機構は、前記機械式ロックをそれぞれ同時に解除するようになっている請求項１に記載のカム装置。
3. 前記ロックリリースは、前記リリース機構を受ける手段と、前記ロッキングアームを解除してから移動させる当接手段とを有している請求項１に記載のカム装置。
4. 前記カムは前記カムのプロファイル上にロッキング凹部を有しており、前記ロッキングアームは前記ロッキング凹部と解除可能に係合するアーム部を有している請求項１または３に記載のカム装置。
5. 前記ロッキングアームはスプリング付勢されている請求項１、３または４に記載のカム装置。
6. 前記カムはカムピン上で選択的に回転するように取り付けられており、
   前記ロックリリースも前記カムピンに取り付けられており、前記リリース機構がロックリリースと係合したときに、前記ロックリリースは前記カムピンを中心として回転可能である請求項１、４または５に記載のカム装置。
7. 前記ロッキングアームは、前記ロックリリースから離れて取り付けられている請求項１、３乃至６のいずれか１項に記載のカム装置。
8. 前記前面ロックリリースと前記端部ロックリリースは、前記リリース機構を受ける手段をそれぞれ有しており、異なる角度に方向づけられている請求項１に記載のカム装置。
9. 前記角度が９０度である請求項８に記載のカム装置。
10. 前記リリース機構を取り除くと前記カムを前記カムの初期位置に戻す復帰手段を有している請求項１、６乃至９のいずれか１項に記載のカム装置。
11. 前記復帰手段は、少なくとも１つの前記ロックリリースと前記カムに作用する戻りスプリングで構成されている請求項１０に記載のカム装置。
12. 前記復帰手段は、前記カムの回転を制限する停止手段を有している請求項１０または１１に記載のカム装置。
13. 前記停止手段は、前記カムと前記ロックリリースの一方に形成されたスロットと、前記カムと前記ロックリリースの他方に設けられて前記スロット内を移動するスピゴットとから構成されている請求項１２に記載のカム装置。
14. 前記スピゴットと前記スロットは、前記カムと前記ロックリリースの回転軸と同軸的に設けられており、前記スロットの少なくとも１つの端部は前記スピゴットと当接する部分を有している請求項１３に記載のカム装置。
15. 前記リリース機構は、前記カムの両側に配置された前記ロック機構とそれぞれ接触する２つの個別の従属アームを備えている請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のカム装置。
16. 前記リリース機構は、さらに前記従属アームの下方に設けられて、前記ロック機構のロックが解除されると、前記カムを動作させるように前記カムとのみ接触するカムムーバーを備えている請求項１５に記載のカム装置。
    

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