JP6839968B2 - リミットスイッチ - Google Patents

Description

この発明は、プランジャを備えたリミットスイッチに関する。

リミットスイッチは、外力、水又は埃等から保護するために、スイッチ部をハウジングに収容したものである。このリミットスイッチとして、カッププランジャ及びＯＴ（オーバートラベル）プランジャを用いたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

このリミットスイッチでは、作動体により回転レバーが回動されると、この回動に伴ってシャフトが回動される。そして、シャフトの回動によって、カッププランジャがコイルバネの付勢力に抗して押し込まれ、同様に、ＯＴプランジャが押し込まれる。そして、ＯＴプランジャが押し込まれることで、スイッチ部のボタンがコイルバネの付勢力に抗して押し込まれ、スイッチ部がオンとなる。
一方、回転レバーに対する回動が解放されると、シャフトに対する回動も解放される。そして、コイルバネの付勢力によって、カッププランジャは初期位置に復帰され、この復帰力によって、シャフトは初期位置に復帰される。そして、ＯＴプランジャがシャフトから解放されると、コイルバネの付勢力によって、スイッチ部のボタンは初期位置に復帰され、スイッチ部がオフとなる。そして、このボタンの復帰力によって、ＯＴプランジャは初期位置に復帰される。

特開２００４−２４７２５５号公報

しかしながら、従来のリミットスイッチでは、ＯＴプランジャが、自身を支持するブッシュとの摩擦により摩耗する。その結果、摩耗粉又はスラッジ等がスイッチ部の復帰を阻害する故障が発生する恐れがある。また、ＯＴプランジャはスイッチ部のボタンの復帰力により初期位置に復帰するため、ブッシュとの摩擦力が大きいと、スイッチ部が復帰できない恐れがある。
一方、ＯＴプランジャの長さを伸ばせば摩擦力は低減する。すなわち、ＯＴプランジャの長さを伸ばすことで、ブッシュに加わるスラスト荷重が低減し、摩耗を抑制できる。しかしながら、ＯＴプランジャはリミットスイッチの動作特性を決める重要部品であり、長さ調整及びＯＴの吸収といった機能が必要となるため、リミットスイッチの限られたスペースではＯＴプランジャの長さを安易に伸ばすことは難しい。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、プランジャの摩耗を抑制できるリミットスイッチを提供することを目的としている。

この発明に係るリミットスイッチは、端部が凸形状に構成されたボタンを有するスイッチ部と、ボタンを押し込む当接部を有するプランジャとを備え、当接部は、軸心に、ボタンに対して径が小さく構成され当該ボタンの端部のうちの一部が係合可能な凹部を有することを特徴とする。

この発明によれば、上記のように構成したので、プランジャの摩耗を抑制できる。

この発明の実施の形態１に係るリミットスイッチの構成例を示す側断面図である。 図２Ａ〜図２Ｃは、この発明の実施の形態１における当接部の構成例を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係るリミットスイッチでの摩擦力の低減理由を説明するための図であり、ＯＴプランジャをシャフトの軸心方向から見た図である。 図４Ａ、図４Ｂは、この発明の実施の形態１に係るリミットスイッチの効果を説明する図であり、図４Ａは従来のリミットスイッチでの摩擦力を示す図であり、図４Ｂは実施の形態１に係るリミットスイッチ（図２Ａの場合）での摩擦力を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るリミットスイッチの別の構成例を示す断面図である。

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はこの発明の実施の形態１に係るリミットスイッチの構成例を示す断面図である。
リミットスイッチは、外力、水又は埃等から保護するために、スイッチ部５をハウジング１に収容したものである。このリミットスイッチは、図１に示すように、ハウジング１、シャフト２、カッププランジャ（復帰プランジャ）３、ＯＴプランジャ（プランジャ）４及びスイッチ部５を備えている。

シャフト２は、一端側がハウジング１の外部に突出され、残りの部分が、軸周りに回転可能にハウジング１に収容されている。このシャフト２には、一端にセレーション部２１が形成され、他端側に板状のカム部２２が形成されている。また、シャフト２のセレーション部２１には、作動体により回動される回転レバー（不図示）が連結されている。

カッププランジャ３は、シャフト２を初期位置に復帰させるための部材である。このカッププランジャ３は、カム部２２に当接し、シャフト２の回動に伴って当該シャフト２の軸心方向に直交（略直交の意味を含む）する方向に押し込まれるように移動可能にハウジング１に収容されている。また、カッププランジャ３は、コイルバネ６によりカム部２２側に付勢されている。

ＯＴプランジャ４は、スイッチ部５のボタン５１を押し込むための部材である。このＯＴプランジャ４は、カム部２２に当接し、シャフト２の回動に伴って当該シャフト２の軸心方向に対して垂直（略垂直の意味を含む）な方向に押し込まれるように移動可能にハウジング１に収容されている。このＯＴプランジャ４は、一端に、スイッチ部５のボタン５１に当接して押し込む当接部４１を有している。また、ＯＴプランジャ４は、ブッシュ７により支持されている。また、ＯＴプランジャ４は、内部にコイルバネ４２を有し、ＯＴを吸収する機能を有している。このＯＴプランジャ４の当接部４１の詳細については後述する。

スイッチ部５は、動作モードをオン又はオフに切替えるボタン５１を有し、ハウジング１に収容されている。なお、ボタン５１は、例えば図１に示すような半球状、又は蒲鉾状等のように、凸形状に構成されている。また、ボタン５１は、コイルバネ（不図示）により突出方向に付勢されている。

次に、ＯＴプランジャ４の当接部４１の構成例について、図１，２を参照しながら説明する。
ＯＴプランジャ４の当接部４１は、図１，２に示すように、軸心（略軸心の意味を含む）に、スイッチ部５のボタン５１に対して径が小さい凹部４１１を有している。この凹部４１１は、例えば図２に示すように、円筒穴、円錐穴又は半球状穴等の形状に構成されている。図１では、円筒穴の凹部４１１が設けられた場合を示している。

次に、上記のように構成されたリミットスイッチの動作例について説明する。
まず、作動体により回転レバーが回動されると、この回動に伴ってシャフト２が軸周りに回動される。そして、シャフト２の回動によってカム部２２の向きが変化することで、カッププランジャ３がコイルバネ６に抗して押し込まれ、同様に、ＯＴプランジャ４も押し込まれる。そして、ＯＴプランジャ４が押し込まれることで、当接部４１がスイッチ部５のボタン５１に当接して当該ボタン５１を押し込み、スイッチ部５がオンとなる。
なお、ＯＴプランジャ４は、ＯＴを吸収する機能を有しているため、ボタン５１を押し込み過ぎてスイッチ部５を破壊することを回避できる。

一方、回転レバーに対する回動が解放されると、シャフト２に対する回動も解放される。そして、コイルバネ６の付勢力によって、カッププランジャ３は初期位置に復帰され、この復帰力によって、シャフト２は初期位置に復帰される。そして、シャフト２が初期位置に復帰されることで、ＯＴプランジャ４がシャフト２から解放される。そして、コイルバネの付勢力によって、スイッチ部５のボタン５１は初期位置に復帰され、スイッチ部５はオフとなる。そして、ボタン５１の復帰力によって、ＯＴプランジャ４は初期位置に復帰される。

ここで、リミットスイッチでは、図３に示すように、シャフト２が回動すると、板状のカム部２２がＯＴプランジャ４の軸心から離れた位置に力Ｆ１を加える。よって、この場合、ＯＴプランジャ４とブッシュ７との間で摩擦が生じてしまう。
一方、実施の形態１に係るリミットスイッチでは、ＯＴプランジャ４の当接部４１に凹部４１１を設けている。そのため、この凹部４１１にボタン５１が当接することで、ＯＴプランジャ４の移動方向が規制され、ＯＴプランジャ４とブッシュ７との間での摩擦が低減される。以下では、ＯＴプランジャ４とブッシュ７との間で摩擦が低減する理由について、図３を参照しながら説明する。

以下では、ＯＴプランジャ４は等速運動をするものとする。また、ＯＴプランジャ４とブッシュ７との間のクリアランスによるＯＴプランジャ４の傾きは小さいため、無視するものとする。
ここで、カム部２２によりＯＴプランジャ４に加えられる力をＦ１とする。また、力Ｆ１に対し、ボタン５１によりＯＴプランジャ４に加えられる力をＦ２とする。また、力Ｆ１により、ブッシュ７によりＯＴプランジャ４に加えられる力をＦ３，Ｆ４とする。この場合、力Ｆ１〜Ｆ４のつり合いは、下式（１），（２）で表される。
Ｆ１＝Ｆ２ （１）
Ｆ４＝Ｆ３ （２）

ここで、ＯＴプランジャ４の軸心から力Ｆ１が加えられる位置までの距離をＬ１とする。また、ＯＴプランジャ４の上端から、ＯＴプランジャ４がブッシュ７と当接する最上点までの距離をＬ３とする。また、ＯＴプランジャ４の上端から、ＯＴプランジャ４がブッシュ７と当接する最下点までの距離をＬ４とする。この場合、モーメントのつり合いは、下式（３）で表される。
Ｆ１・Ｌ１＋Ｆ３・Ｌ３−Ｆ４・Ｌ４＝０ （３）

そして、これらの式（１）〜（３）から下式（４）が得られる。
Ｆ４＝Ｆ１・Ｌ１／（Ｌ４−Ｌ３） （４）

ここで、当接部４１に設けた凹部４１１によりＯＴプランジャ４を幾分拘束すると、Ｆ４がスイッチ部５のボタン５１側にも分散されて低減される。そして、摩擦力は「摩擦係数×Ｆ４（Ｆ３）」であるため、Ｆ４が低減すれば摩擦力は低減する。

図４はこの発明の実施の形態１に係るリミットスイッチの効果を示す図である。図４Ａは従来のリミットスイッチでの摩擦力を示し、図４Ｂは実施の形態１に係るリミットスイッチ（図２Ａの場合）での摩擦力を示している。図４において、横軸はＯＴプランジャ４の位置を示し、縦軸はＯＴプランジャ４に加えられる力Ｆ４を示している。また、実線部分はスイッチ部５のボタン５１を押し込む際での力Ｆ４を示し、破線部分はスイッチ部５のボタン５１が復帰される際での力Ｆ４を示している。そして、この実線部分と破線部分の間の幅が広いほど、摩擦力が大きいことを示している。
この図４に示すように、図４Ａに示す従来のリミットスイッチに対し、図４Ｂに示す実施の形態１に係るリミットスイッチの方が、摩擦力が低減されていることがわかる。

以上のように、この実施の形態１によれば、ボタン５１を有するスイッチ部５と、ボタン５１を押し込む当接部４１を有するＯＴプランジャ４とを備え、当接部４１は、軸心に、ボタン５１に対して径が小さい凹部４１１を有するように構成したので、ＯＴプランジャ４の摩耗を抑制できる。

なお上記では、スイッチ部５のボタン５１を押し込むプランジャとして、ＯＴを吸収する機能を有するＯＴプランジャ４を用いた場合を示した。しかしながら、これに限らず、スイッチ部５のボタン５１を押し込むプランジャとして、ＯＴを吸収する機能を有していないプランジャ４ｂを用いてもよい。図５では、カム式のリミットスイッチを示している。
図５に示すリミットスイッチでは、図１に示すリミットスイッチに対し、カム部２２をカム部２２ｂに変更し、カッププランジャ３を、シャフト２を初期位置に復帰させるよう付勢するねじりコイルバネ８に変更し、ＯＴプランジャ４を上記プランジャ４ｂに変更している。その他の構成は図１と同様である。

また、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。

１ ハウジング
２ シャフト
３ カッププランジャ（復帰プランジャ）
４ ＯＴプランジャ（プランジャ）
４ｂ プランジャ
５ スイッチ部
６ コイルバネ
７ ブッシュ
８ ねじりコイルバネ
２１ セレーション部
２２，２２ｂ カム部
４１ 当接部
４２ コイルバネ
５１ ボタン
４１１ 凹部

Claims (4)

1. 端部が凸形状に構成されたボタンを有するスイッチ部と、
   前記ボタンを押し込む当接部を有するプランジャとを備え、
   前記当接部は、軸心に、前記ボタンに対して径が小さく構成され当該ボタンの端部のうちの一部が係合可能な凹部を有する
   ことを特徴とするリミットスイッチ。
2. カム部を有するシャフトと、
   前記カム部に当接し、前記シャフトの回動に伴って当該シャフトの軸心方向に直交する方向に押し込まれ、コイルバネにより当該カム部側に付勢された復帰プランジャとを備え、
   前記プランジャは、オーバートラベルを吸収する機能を有し、前記カム部に当接し、前記シャフトの回動に伴って当該シャフトの軸心方向に直交する方向に押し込まれる
   ことを特徴とする請求項１記載のリミットスイッチ。
3. カム部を有するシャフトと、
   前記シャフトを初期位置に復帰させるよう付勢するねじりコイルバネとを備え、
   前記プランジャは、前記カム部に当接し、前記シャフトの回動に伴って当該シャフトの軸心方向に直交する方向に押し込まれる
   ことを特徴とする請求項１記載のリミットスイッチ。
4. 前記凹部は、円筒穴である
   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。

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