JP6835442B2 - リミットスイッチ - Google Patents

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Description

この発明は、回転軸の回転によって、スイッチをオン状態とオフ状態との間で切り替え可能となるリミットスイッチに関する。
リミットスイッチは、物体検知等の用途に多く用いられるセンサである。その中でも、レバー式のリミットスイッチは、例えば、工作機械、生産機械、搬送装置、産業用車両、及び、産業用ロボット等の各種設備や装置に使用されており、被検出物体の存在有無、位置、及び、変位等を検出可能となっている。
レバー式のリミットスイッチにおいては、被検出物体が回転レバーに当接することにより、その回転レバーが回転し、これに伴って、回転軸が回転する。このとき、回転軸には、カム部が形成されており、回転軸が回転して、そのカム部が変位することにより、内蔵スイッチがオフ状態からオン状態に切り替わる。このように、内蔵スイッチがオン状態になることにより、被検出物体の存在を検出したことになる。そして、このような、従来のリミットスイッチとしては、例えば、特許文献1に開示されている。
また、リミットスイッチは、塵、埃、及び、水分等の異物が飛散した環境下で使用される場合もある。このとき、異物がスイッチ内部に侵入すると、当該リミットスイッチに動作不良が発生してしまい、検出精度に影響を与えることになる。そこで、従来から、異物のスイッチ内部への侵入を防止することを目的として、ブーツシール等の保護カバーを備えたリミットスイッチが提供されている。そして、このような、保護カバーを備えたリミットスイッチとしては、例えば、特許文献2に開示されている。
特開2004−247255号公報 特開2008−265945号公報
ここで、通常、リミットスイッチのハウジング表面には、目印や目盛り等のマークが設けられている。このマークは、現在の回転軸の回転角度位置を示すためのマークとなっている。これにより、作業者は、回転側の指針と固定側のマークとの位置関係から、現在の回転軸の回転角度位置を確認して、検出動作が適正に行われたか否かを判定することになる。
しかしながら、上述したように、保護カバーをリミットスイッチに被せてしまうと、指針やマークが隠れてしまい、作業者がリミットスイッチによる検出動作を確認することができないおそれがある。
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、保護カバーを取り付けた場合であっても、回転軸の回転角度位置を確認して、検出動作が適正に行われたか否かを判定することができるリミットスイッチを提供することを目的とする。
この発明に係るリミットスイッチは、先端部がハウジングの外部に突出した状態で、ハウジング内に回転可能に収容される回転軸と、回転軸が外部からの回転操作力を受けて回転することによって、オン状態とオフ状態との間で切り替わるスイッチと、回転操作力が回転軸から取り除かれたときに、回転軸を初期の回転角度位置に復帰させる復帰機構と、回転軸の先端部に固定され、回転軸とハウジングとの間から異物が侵入することを防止する保護カバーと、ハウジングの外周面に設けられ、回転軸が回転してスイッチがオン状態とオフ状態との間で切り替わるときにおける回転軸の回転角度位置に配置される回転角度位置表示マークと、保護カバーを回転軸径方向に向けて貫通し、保護カバーの回転時に回転角度位置表示マークの回転軸径方向外側を通過する指針用開口部とを備えるものである。
この発明によれば、保護カバーを取り付けた場合であっても、回転軸の回転角度位置を確認して、検出動作が適正に行われたか否かを判定することができる。
本発明の実施の形態に係るリミットスイッチの縦断面図である。 リミットスイッチの上部における縦断面図である。 ブーツシールの詳細図である。図3Aはブーツシールの正面図である。図3Bは図3AのIII−III矢視断面図である。図3Cはブーツシールの背面図である。 ハウジングヘッドの詳細図である。図4Aはハウジングヘッドの側面図である。図4Bは図4AのIV−IV矢視断面図である。 ブーツシールの変形例を示す縦断面図である。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1に示した本実施の形態に係るリミットスイッチ1は、被検出物体の存在有無を検出可能とする、ノーマリーオープン形式のセンサとなっている。つまり、リミットスイッチ1においては、被検出物体が検出領域内に存在するときに、出力がオン状態となる。
図1及び図2に示すように、リミットスイッチ1は、ハウジング本体11と、このハウジング本体11の上部に設けられるハウジングヘッド12とを有している。更に、ハウジングヘッド12には、円筒部12Aが形成されている。この円筒部12Aは、ハウジングヘッド12の側部から外部に向けて円筒状に突出した部位となっている。
ハウジング本体11とハウジングヘッド12とは、中空構造をなしており、それらの内部空間同士は、互いに連通している。内蔵スイッチ13は、ハウジング本体11の内部に収容されている。一方、回転軸14及び復帰プランジャ(復帰機構)30は、ハウジングヘッド12の内部に収容されている。そして、スイッチ動作用プランジャ20は、ハウジング本体11とハウジングヘッド12とに亘って収容されている。
回転軸14は、その先端部が円筒部12Aから外部に向けて突出した状態で、ハウジングヘッド12の内部において回転可能に収容されている。そして、回転軸14の先端部には、セレーション部14aが形成されており、このセレーション部14aには、回転レバー15の基端部が嵌合されている。
つまり、回転レバー15においては、先端部が基端部を回転中心として回転することになる。このとき、回転レバー15は、初期位置(復帰位置)から、回転方向一方側及び回転方向他方側に向けて回転可能となっている。従って、リミットスイッチ1は、回転レバー15が、回転方向一方側及び回転方向他方側のうち、いずれかの回転方向に向けて回転した場合であっても、被検出物体の存在有無を検出可能となっている。
また、回転軸14の基端側には、平板状をなすカム部14bが形成されている。このカム部14bは、回転軸方向と直交する方向において、スイッチ動作用プランジャ20及び復帰プランジャ30と対接している。
更に、図2に示すように、円筒部12A内における回転軸14の外周面には、Oリング16が嵌め込まれている。これにより、Oリング16は、円筒部12Aの内周面と回転軸14の外周面との間に介在されることになり、ハウジングヘッド12の内部における液密性(シール性)を保持している。
図1及び図2に示すように、スイッチ動作用プランジャ20は、プランジャ部材21、ピン22、及び、コイルばね23を有している。プランジャ部材21は、有底円筒状をなしており、ハウジングヘッド12の内部に収容されると共に、回転軸方向と直交する方向において、往復移動可能に支持されている。これにより、プランジャ部材21の上端面は、カム部14bの下側平坦面を押圧可能となっている。
ピン22は、上端がプランジャ部材21の下部に接続する一方、下端が内蔵スイッチ13に当接しており、プランジャ部材21の移動と共に移動可能となっている。これにより、ピン22は、自身の往復移動によって、内蔵スイッチ13をオン状態とオフ状態との間で切り替えが可能となっている。また、コイルばね23は、プランジャ部材21とピン22との間において、圧縮状態で介在されている。つまり、プランジャ部材21は、コイルばね23の付勢力によって、常に、回転軸14のカム部14bに向けて押圧されている。
更に、プランジャ部材21が内蔵スイッチ13側に移動し過ぎた場合には、コイルばね23が圧縮して、その余分な移動量を吸収するようになっている。これにより、ピン22は、適切な移動量で移動して、内蔵スイッチ13を破損させることなく、オン状態とオフ状態との間で切り替えることができる。
これに対して、図2に示すように、復帰プランジャ30は、プランジャ部材31及びコイルばね32を有している。プランジャ部材31は、有底円筒状をなしており、回転軸方向と直交する方向において、往復移動可能に支持されている。これにより、プランジャ部材31の下端面は、カム部14bの上側平坦面を押圧可能となっている。
コイルばね32は、プランジャ部材31の内部に挿入されると共に、当該プランジャ部材31の内面とハウジングヘッド12の内面との間において、圧縮状態で介在されている。つまり、プランジャ部材31は、コイルばね32の付勢力によって、常に、回転軸14のカム部14bに向けて押圧されている。
従って、被検出物体が回転レバー15に当接して、当該回転軸14が回転し、これに伴って、回転軸14のカム部14bが傾斜しても、プランジャ部材31の下端面は、コイルばね32の付勢力によって、カム部14bの上側平坦面を押し戻すことができる。これにより、復帰プランジャ30は、回転軸14の回転角度位置を、初期の回転角度位置(復帰位置)に復帰させると共に、回転レバー15を、被検出物体が当接していないときの上記初期位置に復帰させることができる。
ここで、図1及び図2に示すように、回転軸14の先端側には、リング部材41、リング部材42、ブーツシール(保護カバー)43、及び、ワッシャ44が、回転軸方向内側から外側に向けて順に圧入されて固定されている。リング部材41,42及びワッシャ44は、金属製となっており、ブーツシール43は、ゴム材等の樹脂製となっている。
更に、ブーツシール43は、有底円筒状をなすことにより、円筒部12Aを回転軸方向外側及び回転軸径方向外側から覆っている。これにより、ブーツシール43は、回転軸14の外周面と円筒部12Aの内周面との間から異物が侵入することを防止することができる。
リング部材42は、2つの凹部42aを有している。これらの凹部42aは、リング部材42における回転軸方向外側を向く面、即ち、リング部材42におけるブーツシール43と接する面に形成されており、その面から回転軸方向内側に向けて円形状に凹んでいる。
これに対して、図2、図3Aから図3Cに示すように、ブーツシール43は、中心孔43a及び2つの突部43bを有している。中心孔43aは、ブーツシール43の中心部を貫通しており、回転軸14の先端部の中でも、セレーション部14aの根元に圧入されている。突部43bは、ブーツシール43の内面(底面)、即ち、ブーツシール43におけるリング部材42と接する面に形成されており、その面から回転軸方向内側に向けて突出している。
そして、各突部43bは、回転軸方向において各凹部42aと嵌合可能となっている。このように、凹部42aと突部43bとを嵌合させることにより、ブーツシール43の回転軸周方向位置を位置決めすることができる。つまり、ブーツシール43は、回転軸14の回転方向への位置ずれを生じることなく、回転軸14の回転と共に回転することができる。
なお、リング部材42、凹部42a、及び、突部43bは、位置決め機構を構成するものである。また、上述した本実施の形態においては、リング部材42に凹部42aを形成する一方、ブーツシール43に突部43bを形成しているが、リング部材42に突部を形成する一方、ブーツシール43に凹部を形成しても構わない。
更に、図1、図3Aから図3Cに示すように、ブーツシール43は、回転軸14の指針となるスリット(指針用開口部)43c,43dを有している。スリット43c,43dは、ブーツシール43の外周部を回転軸径方向に向けて貫通しており、回転軸周方向の設置間隔が180°となっている。つまり、スリット43c,43dは、回転軸14を中心として、対向配置されている。
これに対して、図1、図4A及び図4Bに示すように、円筒部12Aの外周面には、回転角度位置表示マーク12a〜12dが設けられている。回転角度位置表示マーク12a〜12dは、回転軸14がスイッチオフ側からスイッチオン側に向けて回転する際に、内蔵スイッチ13がオフ状態からオン状態に切り替わるときにおける回転軸14の回転角度位置に配置されている。回転角度位置表示マーク12a〜12dとスリット43c,43dとは、回転軸方向において同じ位置に配置されている。
なお、本実施の形態における回転角度位置表示マーク12a〜12dは、例えば、円筒部12Aの外周面から、回転軸径方向外側に向けて突出させると共に、その突出端面の中央部を凹ました形状となっており、更に、その凹部内に蛍光塗料を塗布することによって形成されたものである。
このとき、回転角度位置表示マーク12a,12b間における回転軸周方向の設置間隔と、回転角度位置表示マーク12c,12d間における回転軸周方向の設置間隔とは、同じ設置間隔となっている。更に、回転角度位置表示マーク12a,12cは、回転軸14を中心として対向配置されており、回転角度位置表示マーク12b,12dは、回転軸14を中心として対向配置されている。
そして、回転軸14が初期の回転角度位置に位置するときには、スリット43cが、回転角度位置表示マーク12a,12b間における回転軸周方向中間位置に配置されており、スリット43dが、回転角度位置表示マーク12c,12d間における回転軸周方向中間位置に配置されている。
言い換えれば、回転角度位置表示マーク12a,12bは、初期の回転角度位置に配置されたスリット43cに対して、回転方向一方側及び回転方向他方側のそれぞれに配置されている。また、回転角度位置表示マーク12c,12dは、初期の回転角度位置に配置されたスリット43dに対して、回転方向一方側及び回転方向他方側のそれぞれに配置されている。
従って、ブーツシール43が回転軸14と共に回転した場合には、スリット43c,43dは、回転角度位置表示マーク12a〜12dの回転軸径方向外側を、それらと回転軸径方向において対向しながら、通過することになる。従って、作業者は、回転軸14の回転時において、スリット43c,43dを介して、回転角度位置表示マーク12a〜12dを見ることができるため、当該スリット43c,43dが、回転角度位置表示マーク12a〜12dを回転方向下流側に向けて通過したか否かを、確認することができる。
次に、本実施の形態に係るリミットスイッチ1による被検出物体の検出動作について、詳細に説明する。
先ず、回転レバー15に対して、被検出物体の当接による回転操作力が作用していない場合には、回転軸14は、初期の回転角度位置に位置している。即ち、図2に示すように、回転軸14のカム部14bにおける上下平坦面は、スイッチ動作用プランジャ20の上端面、及び、復帰プランジャ30の下端面によって、それぞれ押圧されている。
これに対して、被検出物体が回転レバー15に当接して、当該回転レバー15に回転操作力が作用すると、これに伴って、回転軸14及びブーツシール43が共に回転する。これと同時に、カム部14bの回転角度位置が変化する。
これにより、復帰プランジャ30においては、プランジャ部材31が、コイルばね32の不勢力に抗して、押し上げられる。また、スイッチ動作用プランジャ20においては、プランジャ部材21が、コイルばね23の付勢力に抗して、押し下げられると共に、ピン22が下方に向けて押し込まれる。この結果、内蔵スイッチ13においては、ピン22が押し込まれることによって、オフ状態からオン状態に切り替わる。即ち、リミットスイッチ1は、被検出物体を検出したことになる。
そして、被検出物体が回転レバー15から離れて、当該回転レバー15から回転操作力が取り除かれると、復帰プランジャ30においては、プランジャ部材31が、コイルばね32の付勢力によって、カム部14bの上平坦面全体を押圧する。これにより、カム部14bは、初期の回転角度位置に戻るため、これに伴って、回転軸14及びブーツシール43は、初期の回転角度位置に復帰する。
これと同時に、スイッチ動作用プランジャ20においては、プランジャ部材21が、コイルばね23の付勢力によって、カム部14bの下平坦面全体を押圧すると共に、ピン22が、押し上げられて、内蔵スイッチ13から離れる。この結果、内蔵スイッチ13においては、オン状態からオフ状態に切り替わる。即ち、リミットスイッチ1による被検出物体の検出が完了したことになる。
ここで、回転操作力が作用して、回転レバー15が回転方向一方側に向けて回転した場合には、図4Bにおいて矢印R1で示すように、ブーツシール43は、回転軸14と共に、回転方向一方側に向けて回転する。これにより、スリット43cは、回転角度位置表示マーク12aに向けて回転し、スリット43dは、回転角度位置表示マーク12cに向けて回転する。
このとき、作業者は、スリット43c内を覗き込んで、当該スリット43cが回転角度位置表示マーク12aを回転方向下流側に向けて通過したか否か、または、スリット43d内を覗き込んで、当該スリット43dが回転角度位置表示マーク12cを回転方向下流側に向けて通過したか否かを、確認することができる。即ち、作業者は、検出動作が適切に行われたか否かを判断することができる。
一方、回転操作力が作用して、回転レバー15が回転方向他方側に向けて回転した場合には、図4Bにおいて矢印R2で示すように、ブーツシール43は、回転軸14と共に、回転方向他方側に向けて回転する。これにより、スリット43cは、回転角度位置表示マーク12bに向けて回転し、スリット43dは、回転角度位置表示マーク12bに向けて回転する。
このとき、作業者は、スリット43c内を覗き込んで、当該スリット43cが回転角度位置表示マーク12bを回転方向下流側に向けて通過したか否か、または、スリット43d内を覗き込んで、当該スリット43dが回転角度位置表示マーク12dを回転方向下流側に向けて通過したか否かを、確認することができる。即ち、作業者は、検出動作が適切に行われたか否かを判断することができる。
そして、スリット43cが回転角度位置表示マーク12a,12bを通過しなかったり、スリット43dが回転角度位置表示マーク12c,12dを通過しなかったりした場合には、被検出物体の回転レバー15への押し込み不足であると考えられるため、例えば、回転レバー15における被検出物体との接触位置を調整したり、回転レバー15の長さを調整したりする。
また、リミットスイッチ1を使用する場合には、被検出物体の大きさや形状、使用用途、及び、設置場所等によって、回転角度位置表示マーク12a〜12dが設置される回転角度位置を変更する必要がある。このような場合には、スリット43c,43dにおける回転軸周方向の開口寸法となるスリット幅が狭いため、リミットスイッチ1の種類に応じて、スリット43c,43dの回転軸周方向位置がそれぞれ異なる複数種類のブーツシール43を用意する必要がある。
そこで、ブーツシール43においては、スリット43c,43dのスリット幅を広くすることにより、回転角度位置表示マーク12a〜12dが設置される回転角度位置がそれぞれ異なる複数種類のリミットスイッチ1に対して、対応可能としている。
この点については、図5を用いて説明する。図5に示すように、ブーツシール43においては、例えば、1つのスリット43dのスリット幅を広くするのではなく、2つのスリット43dを回転軸周方向に沿って配置することにより、その全スリット幅を、1つのスリット43dを設けたときのスリット幅と比べて、広くするようにしている。
このように、回転角度位置表示マーク12a〜12dが設置される回転角度位置に応じて、スリット43c,43dのスリット幅を変更することにより、1つのブーツシール43を、回転角度位置表示マーク12a〜12dが設置される回転角度位置がそれぞれ異なる複数種類のリミットスイッチ1に適用することができる。これにより、ブーツシール43の汎用性を向上させることができる。
但し、上述した本実施の形態においては、指針用開口部として、スリット43c,43dを採用しているが、これに限定されることはなく、回転角度位置表示マーク12a〜12dを見ることができるのであれば、開口部形状を適宜設定しても構わない。
以上より、本発明に係るリミットスイッチ1によれば、回転軸14に固定したブーツシール43に、指針となるスリット43c,43dを形成すことにより、ブーツシール43を取り付けた場合であっても、異物のハウジング内部への侵入防止を図りつつ、回転軸14の回転角度位置を確認することができるので、検出動作が適正に行われたか否かを判定することができる。
また、ブーツシール43を回転軸14に圧入した際に、ブーツシール43の突部43bと、回転軸14に固定したリング部材42の凹部42aとを嵌合させることにより、ブーツシール43の回転軸周方向位置を位置決めすることができる。これにより、ブーツシール43を常に回転軸14と共に回転させることができる。
更に、回転角度位置表示マーク12a,12bを、回転軸14が初期の回転角度位置に位置するときのスリット43cに対して、回転方向一方側及び回転方向他方側のそれぞれに設けると共に、回転角度位置表示マーク12c,12dを、回転軸14が初期の回転角度位置に位置するときのスリット43dに対して、回転方向一方側及び回転方向他方側のそれぞれに設けることにより、回転軸14(回転レバー15)が、回転方向一方側及び回転方向他方側のうち、いずれかの回転方向に向けて回転した場合であっても、検出動作を行うことができる。
また更に、スリット43cとこれに対応する回転角度位置表示マーク12a,12bとからなる組と、スリット43dとこれに対応する回転角度位置表示マーク12c,12dとからなる組とを設けることにより、作業者による視認方向を複数設定することができる。これにより、リミットスイッチ1の設置自由度を向上させることができる。
そして、回転角度位置表示マーク12a〜12dが設置される回転角度位置に応じて、スリット43c,43dのスリット幅を変更することにより、1つのブーツシール43を、回転角度位置表示マーク12a〜12dが設置される回転角度位置がそれぞれ異なる複数種類のリミットスイッチ1に適用することができる。これにより、ブーツシール43の汎用性を向上させることができる。
なお、本願発明は、その発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは、実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。例えば、上述した実施の形態においては、本発明に係るリミットスイッチを、ノーマリーオープン形式のリミットスイッチに適用した場合について説明したが、被検出物体が検出領域内に存在しないときに出力がオン状態となる、ノーマリークローズ形式のリミットスイッチに適用することも可能である。
1 リミットスイッチ
11 ハウジング本体
12 ハウジングヘッド
12A 円筒部
12a〜12d 回転角度位置表示マーク
13 内蔵スイッチ
14 回転軸
14a セレーション部
14b カム部
15 回転レバー
16 Oリング
20 スイッチ動作用プランジャ
21 プランジャ部材
22 ピン
23 コイルばね
30 復帰プランジャ
31 プランジャ部材
32 コイルばね
41 リング部材
42 リング部材
42a 凹部
43 ブーツシール
43a 中心孔
43b 突部
43c,43d スリット
44 ワッシャ

Claims (6)

  1. 先端部がハウジングの外部に突出した状態で、前記ハウジング内に回転可能に収容される回転軸と、
    前記回転軸が外部からの回転操作力を受けて回転することによって、オン状態とオフ状態との間で切り替わるスイッチと、
    前記回転操作力が前記回転軸から取り除かれたときに、前記回転軸を初期の回転角度位置に復帰させる復帰機構と、
    前記回転軸の先端部に固定され、前記回転軸と前記ハウジングとの間から異物が侵入することを防止する保護カバーと、
    前記ハウジングの外周面に設けられ、前記回転軸が回転して前記スイッチがオン状態とオフ状態との間で切り替わるときにおける前記回転軸の回転角度位置に配置される回転角度位置表示マークと、
    前記保護カバーを回転軸径方向に向けて貫通し、前記保護カバーの回転時に前記回転角度位置表示マークの回転軸径方向外側を通過する指針用開口部とを備える
    ことを特徴とするリミットスイッチ。
  2. 前記保護カバーの回転軸周方向位置を位置決めする位置決め機構を備える
    ことを特徴とする請求項1記載のリミットスイッチ。
  3. 前記位置決め機構は、
    前記回転軸の外周面に固定されるリング部材と、
    前記保護カバー及び前記リング部材のうち、いずれか一方の部材に形成される突部と、
    前記保護カバー及び前記リング部材のうち、いずれか他方の部材に形成され、前記突部と嵌合する凹部とを有する
    ことを特徴とする請求項2記載のリミットスイッチ。
  4. 前記回転角度位置表示マークは、
    前記回転軸が初期の回転角度位置に位置するときの前記指針用開口部に対して、前記回転軸の回転方向一方側、及び、前記回転軸の回転方向他方側に、それぞれ設けられる
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載のリミットスイッチ。
  5. 前記指針用開口部と、当該指針用開口部に対応する前記回転角度位置表示マークとからなる組は、複数組設けられる
    ことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載のリミットスイッチ。
  6. 前記指針用開口部における回転軸周方向の開口寸法は、
    前記回転角度位置表示マークが設置される回転角度位置に応じて変更される
    ことを特徴とする請求項1から請求項5のうちのいずれか1項記載のリミットスイッチ。
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