JP6996924B2 - スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、スイッチに関する。

通常、機器等を操作するための制御盤には、誤動作による事故の発生を回避するための非常停止スイッチが設けられている。この非常停止スイッチは、押下操作されると電源を遮断して機器等の稼働を直ちに停止させる。非常停止スイッチには、安全確保の見地から、ボタン部分の形状や、押下操作後の復帰防止等についての様々な規定が存在するため、形状や構造に対して種々の制約が加わる。これにより、非常停止スイッチのボタン部分の形状はキノコ形や円錐形であり、非常停止スイッチの構造はスナップリング等を用いたラッチ機能によって容易に通電状態を復帰させないようにしたものが一般的である。例えば、特許文献１には、開離付勢手段の付勢力の作用により、導電部材の接点が接触状態あるいは接近状態に戻ることを防止できるとする押ボタンスイッチが提案されている。

特許３９０９０８２号公報

しかしながら、非常停止スイッチの構成を、種々の制約に対応可能なものにしようとすると、非常停止スイッチ自体が大形化してしまう。これでは、機器等の小型化、軽量化、携帯化の進展に対応することができない。例えば、ロボットへの作業教示用のティーチングペンダントに設けられた非常停止スイッチは、持ち運びに対応させるためにコンパクト化させることが必須となる。また、制御盤に非常停止スイッチを取り付ける際に、非常停止スイッチを構成する部位のうち、制御盤の内側に配置される部位の寸法を短くして、制御盤の内側のスペースを有効利用したいとする要求もある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、機器等の小型化、軽量化、携帯化の進展に対応した、コンパクトかつ安全性の高いスイッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るスイッチは、
筒形のハウジングと、
ハウジングの上部に覆設され、押下操作と回転操作とを受付けるボタンを有する操作部と、
ボタンへの押下操作に連動して開離する接点を有する接点ユニット部と、
ボタンの内側に配置され、一端がハウジングに接合され、他端がボタンに接合されたねじりコイルばねと、
押下操作の方向に対して垂直方向に伸縮するプランジャを有し、ねじりコイルばねの内側に配置され、ボタンに対して押下操作が行われると、ハウジングの内壁に沿ってプランジャの端部を滑動させながら押下操作の方向に変位するラッチ部と、
を備える。

本発明によれば、ラッチ部がねじりコイルばねの内側に配置されるので、スイッチ内部のスペースを有効利用でき、スイッチ自体をコンパクト化させることができる。その結果、機器等の小型化、軽量化、携帯化の進展に対応した、コンパクトなスイッチを提供することができる。

本発明に係るスイッチにおいて、プランジャは、押下操作の方向に対して垂直方向に伸縮することができる。
本発明によれば、ねじりコイルばねの内側にラッチ部をコンパクトに配置することができる。

本発明に係るスイッチにおいて、ハウジングの内壁は、一部に突起部を有する形状であり、
突起部は、ボタンが押下操作されると、プランジャが突起部の頂部を通過する前は接点が接触する方向に付勢し、プランジャが突起部の頂部を通過した後は接点が開離する方向に付勢することが好ましい。

本発明によれば、ラッチ機能が発揮されるため、プランジャが突起部の頂部を通過する前は接点が接触する方向に付勢し、プランジャが突起部の頂部を通過した後は接点が開離する方向に付勢することとなる。その結果、機器等の操作者による誤操作を防いだり、接点のバウンド等によるチャタリングの発生を防いだりすることができる安全性の高いスイッチを提供することができる。また、本発明によれば、プランジャが突起部の頂部を通過した前後で付勢方向が反転するため、操作者は接点の切換タイミングを明確な操作感の違いで認識できる。

本発明によれば、機器等の小型化、軽量化、携帯化の進展に対応した、コンパクトかつ安全性の高いスイッチを提供することができる。

本発明のスイッチの一実施形態に係る非常停止スイッチの分解斜視図である。 図１の非常停止スイッチが押下される前の状態を示す断面図である。 図１の非常停止スイッチが押下された後の状態を示す断面図である。 図１の非常停止スイッチに対して押下操作がされた場合におけるプランジャが付勢する方向と力の大きさとを示すグラフである。 従来の非常停止スイッチの例を示す断面図である。

本発明のスイッチの一実施形態に係る非常停止スイッチ１について、図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。

［基本構成］
非常停止スイッチ１は、通電状態にある機器等を遮断状態にして緊急停止させるために用いられるスイッチであり、図１乃至図３に示すように、操作部１１と、ねじりコイルばね１２と、ラッチ部１３と、ハウジング部１４と、接点ユニット部１５と、固定部１６とで構成される。

以下、非常停止スイッチ１の各構成要素について詳しく説明する。

（操作部）
操作部１１は、ボタン１０１と、ボタンコイルばね１０２とで構成されている。

ボタン１０１は、図１乃至図３に示すように、非常停止スイッチ１の最上部に配置された円筒形のボタンである。ボタン１０１に対する押下操作が行われると、押下操作に連動して、後述する接点ユニット部１５の接点Ｃと固定端子５０２とが開離する。接点Ｃと固定端子５０２とが開離すると、通電状態にある機器等が遮断状態になる。ボタン１０１の形状は特に限定されないが、緊急時に非常停止スイッチ１を押下操作する操作者が、機器等を非常停止させるためのスイッチであることを容易に認識でき、かつ掌で押し易い形状であることが好ましい。

ボタンコイルばね１０２は、ボタン１０１とプランジャ本体２０１との間に配置されたコイルばねである。ボタンコイルばね１０２は、ボタン１０１が押下される際に加えられる力を若干吸収する。このため、ボタン１０１に若干の遊びを持たせることができる。その結果、ボタン１０１に対する誤操作による機器等の遮断を防ぐことができる。

（ねじりコイルばね）
ねじりコイルばね１２は、図２及び図３に示すように、ボタン１０１の内側に配置されたコイルばねである。ねじりコイルばね１２の一端は、後述のハウジング部１４のハウジング３０１に接合され、ねじりコイルばね１２の他端は、操作部１１のボタン１０１に接合されている。

ボタン１０１に対する押下操作が行われた後に、ボタン１０１に対する回転操作が行われると、ねじりコイルばね１２は、弾性変形することにより、押下された状態にあるボタン１０１を押下操作前の状態に復帰させる。この回転操作により、ボタン１０１が押下操作前の状態に復帰すると、開離状態にあった接点ユニット部１５の接点Ｃは再び固定端子５０２と接触した状態（押下操作前の状態）に復帰する。ねじりコイルばね１２の内側には、ねじりコイルばね１２の内側のスペースを利用して、ラッチ部１３が配置されている。

（ラッチ部）
ラッチ部１３は、図１に示すように、プランジャ本体２０１と、プランジャコイルばね２１１と、滑動棒２１２とを含むように構成されている。ラッチ部１３は、図２及び図３に示すように、ねじりコイルばね１２の内側、かつ後述するハウジング３０１の上部の開口部を塞ぐように配置されている。

プランジャ本体２０１の中心部には貫通孔２１３が設けられており、この貫通孔２１３の内部にプランジャコイルばね２１１が配置されている。プランジャコイルばね２１１の両端部には滑動棒２１２が接合されている。

ボタン１０１に対する押下操作が行われると、ラッチ部１３は、押下操作の方向に変位する。ラッチ部１３が押下操作の方向に変位すると、プランジャ本体２０１は、押下操作の方向に対して垂直方向に伸縮しながら、後述するハウジング３０１の上部の開口部の内壁に沿って端部を滑動させる。
ハウジング３０１の上部の開口部の内壁は、一部に突起部が設けられている。このため、ラッチ部１３は、プランジャ本体２０１の滑動棒２１２の端部が突起部の頂部（以下「ラッチ点」と呼ぶ）Ｐを通過する前は、後述する接点ユニット部１５の接点Ｃが固定端子５０２と接触する方向に付勢する。これに対して、滑動棒２１２の端部がラッチ点Ｐを通過した後は、ラッチ部１３は、接点Ｃが固定端子５０２と開離する方向に付勢する。
これにより、機器等が通電状態（ＯＮ状態）にある場合には、通電を維持させる方向にラッチ機能が発揮され、機器等が遮断状態（ＯＦＦ状態）にある場合には、遮断を維持させる方向にラッチ機能が発揮されることとなる。その結果、機器等の操作者による誤操作を防いだり、接点のバウンド等によるチャタリングの発生を防いだりすることができる。

（ハウジング部）
ハウジング部１４は、ハウジング３０１と、防水ゴム３０２とを含むように構成されている。ハウジング３０１は、上部と下部との夫々に開口部を有する筒形のハウジングである。

ハウジング３０１の上部には、ハウジング３０１の上部を覆うようにボタン１０１が配置されている。ハウジング３０１の上部の外周には、防水ゴム３０２を配置させるための溝３０３が設けられており、溝３０３に配置された防水ゴム３０２は、ボタン１０１の内部に水や埃等の異物が侵入することを防いでいる。その結果、ボタン１０１の内部に水や埃等の異物の侵入により生じ得る故障や事故等を防ぐことができる。
ボタン１０１とハウジング３０１との間には、ねじりコイルばね１２が配置されている。ねじりコイルばね１２の一端はハウジング３０１に接合されており、ねじりコイルばね１２の他端はボタン１０１に接合されている。

ハウジング３０１の上部の開口部には、ハウジング３０１の上部の開口部を塞ぐようにラッチ部１３が配置されている。このとき、ハウジング３０１の内壁に設けられたラッチ点Ｐは、プランジャ本体２０１の滑動棒２１２の両端部よりも下側に位置している。このため、ラッチ部１３は、接点ユニット部１５の接点Ｃが固定端子５０２と接触する方向に付勢している。
ハウジング３０１の下部の開口部には、ハウジング３０１の下部の開口部を塞ぐように接点ユニット部１５が配置されている。

（接点ユニット部）
接点ユニット部１５は、図１に示すように、ケース５０１と、固定端子５０２と、転換子５０３と、接点コイルばね５０４と、接点Ｃとを含むように構成されている。接点ユニット部１５は、ハウジング３０１の下部の開口部を塞ぐように配置されている。

接点Ｃは、通常時は固定端子５０２と接触状態にあるが、ボタン１０１に対する押下操作に連動して開離状態となる。また、接点Ｃは、押下操作れた後のボタン１０１に対する回転及び引張操作に連動して固定端子５０２との接触状態に復帰する。即ち、ボタン１０１に対する押下操作に連動して接点Ｃが固定端子５０２と接触状態から開離状態になると、通電状態にある機器等が遮断状態となる。これに対して、ボタン１０１に対する回転及び引張操作に連動して接点Ｃが固定端子５０２との接触状態に復帰すると、遮断状態にあった機器等が通電状態に復帰する。

非常停止スイッチ１は、図２及び図３に示すように、接点ユニット部１５の一部が制御盤の外側のスペースＹに配置される。これに対して、従来型の非常停止スイッチは、図５に示すように、接点ユニット７０５の全体が制御盤の内側のスペースＺに配置される。即ち、非常停止スイッチ１は、ねじりコイルばね１２の内側のスペースにラッチ部１３を配置することで省スペース化を実現させているため、接点ユニット部１５の一部を制御盤の外側のスペースＹに配置することができる。これにより、制御盤の内側のスペースＺに配置される接点ユニット部１５の部位を縮小させることができる。その結果、制御盤の内側のスペースを有効利用ことができる。

（固定部）
固定部１６は、丸ナット４０１と、ゴム座金４０２とで構成されている。

丸ナット４０１は、制御盤に非常停止スイッチ１を固定するための部材である。ゴム座金４０２は、制御盤と丸ナット４０１との間に配置され、制御盤と非常停止スイッチ１との接合部に隙間が生じる事を防いでいる。これにより、非常停止スイッチ１が制御盤から外れないように固定することができる。また、制御盤と非常停止スイッチ１との接合部から水や埃等の異物が制御盤の内部に侵入することを防いでいる。その結果、非常停止スイッチ１が制御盤から外れたり、水や埃等が侵入したりすることで生じ得る故障や事故を未然に防ぐことができる。

［ラッチ機能］
非常停止スイッチ１の操作者が、ボタン１０１に対する押下操作を行うと、ラッチ部１３は、押下操作に連動してハウジング部１４の内壁にガイドされながらハウジング部１４の上部から下部に変位する。
ラッチ部１３にはプランジャ本体２０１が設けられており、ハウジング部１４には内壁にラッチ点Ｐが設けられている。このため、ラッチ部１３がハウジング部１４のラッチ点Ｐを通過する前後でラッチ機能が発揮される。

ボタン１０１に対する押下操作が行われると、結果的に接点ユニット部１５の接点Ｃが固定端子５０２と開離することになるが、プランジャ本体２０１の滑動棒２１２の端部が、ラッチ点Ｐを通過するまでは、接点Ｃと固定端子５０２との接触を維持させる方向に付勢するようにラッチ機能が発揮される。
これに対して、一度ラッチ部１３がラッチ点Ｐを通過すると、接点Ｃが固定端子５０２と開離する方向に付勢するようにラッチ機能が発揮される。
即ち、機器等が通電状態（ＯＮ状態）にある場合には、通電を維持させる方向にラッチ機能が発揮され、機器等が遮断状態（ＯＦＦ状態）にある場合には、遮断を維持させる方向にラッチ機能が発揮されることとなる。その結果、機器等の操作者による誤操作を防いだり、接点のバウンド等によるチャタリングの発生を防いだりすることができる。

図４のグラフは、１回の押下操作でプランジャが付勢する方向と力の大きさとを示すグラフである。図４のグラフの横軸は、ボタン１０１に対する１回の押下操作におけるストロークＳを示す軸であり、図３のグラフの縦軸は、１回の押下操作でプランジャ本体２０１が付勢する方向と力の大きさを示している。
図４のグラフに示すように、ボタン１０１に対する押下操作の初期は、接点Ｃと固定端子５０２との接触を維持させる方向に付勢するようにラッチ機能が発揮されるため、機器等のＯＮ状態を保持しようとする力（Ｋ１）が強い。その後、押下操作が進むにつれて、機器等のＯＮ状態を保持しようとする力（Ｋ１）は次第に弱くなり、プランジャ本体２０１の滑動棒２１２の端部がハウジング３０１のラッチ点Ｐに至った時点で、機器等のＯＮ状態を保持しようとする力（Ｋ１）と機器等のＯＦＦ状態を保持しようとする力（Ｋ２）とが均衡する。そして、プランジャ本体２０１の滑動棒２１２の端部がハウジング３０１のラッチ点Ｐを通過すると、今度は、機器等のＯＦＦ状態を保持しようとする力（Ｋ２）が次第に強くなって行く。

ラッチ機能は、従来から存在する非常停止スイッチにも備わっている。従来から存在する非常停止スイッチのハウジング７０３の一部には、図５に示すように、スナップリング７０４が固定されており、ラッチ部７０２の一部に突起部８０１が設けられている。このため、突起部８０１がスナップリング７０４を通過する前後でラッチ機能が発揮される。
具体的には、ボタン７０１に対する押下操作に連動してラッチ部７０２がスナップリング７０４の内側に沿って下方に変位すると、突起部８０１に接触したスナップリング７０４が外側に押し広げられる。そして、ラッチ部７０２がさらに下方に変位すると、突起部８０１はスナップリング７０４に接触しなくなる。このため、スナップリング７０４は、外側に押し広げられていた状態から弾性変形によって元の形状に戻る。

このように、従来から存在する非常停止スイッチでは、突起部８０１がスナップリング７０４を通過する前後でラッチ機能が発揮される。しかしながら、ボタン７０１を押下するためには、最低でも４．５ｍｍのストロークを行うためのスペースをスイッチ内に確保する必要がある。このため、図５に示すように、ハウジング７０３内に大きなスペースＸが存在することとなり、スイッチ全体が大型化し、機器等の小型化、軽量化、携帯化の進展に対応することができない。また、制御盤の内側のスペースに配置される接点ユニット７０５の部位を縮小させることができない。このため、制御盤の内側に配置される部位も大型化してしまう。その結果、制御盤の内側のスペースを有効利用することができない。

［復帰機能］
非常停止スイッチ１の操作者がボタン１０１に対する押下操作が行われると、結果的に接点ユニット部１５の接点Ｃが固定端子５０２と開離することになるが、その後、ボタン１０１に対する回転操作が行われると、ボタン１０１は、ねじりコイルばね１２の弾性変形によって押下操作前の状態に復帰する。

復帰機能は、従来から存在する非常停止スイッチにも備わっている。図５に示すように、従来から存在する非常停止スイッチには、ねじりコイルばね７０６が設けられており、ボタン７０１に対する回転操作が行われると、ねじりコイルばね７０６の弾性変形により、ボタン７０１が押下操作前の状態に復帰する。
しかしながら、図５に示す従来から存在する非常停止スイッチのねじりコイルばね７０６は、ラッチ機能を発揮する部位や、上述のスペースＸよりも上部に配置されるため、スイッチ全体としての小型化、軽量化、携帯化に寄与することができない。
これに対して、非常停止スイッチ１は、図２及び図３に示すように、ねじりコイルばね１２の内側にラッチ部１３を配置するという、これまでにない工夫が凝らされているため、非常停止スイッチ１の内側のスペースＺを有効活用することができる。これにより、接点ユニット部１５のうち制御盤の内側のスペースＺに配置させる部位を縮小させることができる。その結果、制御盤の内側のスペースＺを有効利用することができる、コンパクトなスイッチを提供することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。また、本発明に係る要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更を施してもよい。

例えば、上述の実施形態では非常停止スイッチとなっているが、非常停止スイッチに限らず、あらゆるボタン型のスイッチに本発明を適用することができる。

以上まとめると、本発明が適用されるスイッチは、次のような構成を取れば足り、各種各様な実施形態を取ることができる。
即ち、本発明が適用されるスイッチ（例えば図１の非常停止スイッチ１）は、
筒形のハウジング（例えば図１のハウジング３０１）と、
ハウジングの上部に覆設され、押下操作と回転操作とを受付けるボタン（例えば図１のボタン１０１）を有する操作部（例えば図１の操作部１１）と、
ボタンへの押下操作に連動して開離する接点（例えば図１の接点Ｃ）を有する接点ユニット部（例えば図１の接点ユニット部１５）と、
ボタンの内側に配置され、一端がハウジングに接合され、他端がボタンに接合されたねじりコイルばね（例えば図１のねじりコイルばね１２）と、
プランジャ（例えば図１のプランジャ本体２０１）を有し、ねじりコイルばねの内側に配置され、ボタンに対して押下操作が行われると、ハウジングの内壁に沿ってプランジャの端部（例えば図１の滑動棒２１２）を滑動させながら押下操作の方向に変位するラッチ部（例えば図１のラッチ部１３）と、
を備える。
これにより、機器等の小型化、軽量化、携帯化の進展に対応した、コンパクトなスイッチを提供することができる。

また、本発明に係るスイッチにおいて、プランジャは、押下操作の方向に対して垂直方向に伸縮することができる。
これにより、ねじりコイルばね１２の内側にラッチ部１３をコンパクトに配置することができる。

また、本発明に係るスイッチにおいて、ハウジングの内壁は、一部に突起部を有する形状であり、
突起部は、ボタンが押下操作されると、プランジャが突起部の頂部（例えば図２及び図３のラッチ点Ｐ）を通過する前は接点が接触する方向に付勢し、プランジャが突起部の頂部を通過した後は接点が開離する方向に付勢することができる。
これにより、機器等の操作者による誤操作を防いだり、接点のバウンド等によるチャタリングの発生を防いだりすることができる。

１・・・ 非常停止スイッチ
１１・・・ 操作部
１２・・・ ねじりコイルばね
１３・・・ ラッチ部
１４・・・ ハウジング部
１５・・・ 接点ユニット部
１６・・・ 固定部
１０１・・・ ボタン
１０２・・・ ボタンコイルばね
２０１・・・ プランジャ
２１１・・・ プランジャコイルばね
２１２・・・ 滑動棒
２１３・・・ 貫通孔
３０１・・・ ハウジング
３０２・・・ 防水ゴム
３０３・・・ 溝
４０１・・・ 丸ナット
４０２・・・ ゴム座金
５０１・・・ ケース
５０２・・・ 固定端子
５０３・・・ 転換子
５０４・・・ 接点コイルばね
７０１・・・ ボタン
７０２・・・ ラッチ部
７０３・・・ ハウジング
７０４・・・ スナップリング
７０５・・・ 接点ユニット
７０６・・・ ねじりコイルばね
８０１・・・ 突起部
Ｃ・・・ 接点
Ｐ・・・ ラッチ点
Ｓ・・・ ストローク
Ｘ・・・ スペース
Ｙ・・・ スペース
Ｚ・・・ スペース

Claims (2)

1. 筒形のハウジングと、
   前記ハウジングの上部に覆設され、押下操作と回転操作とを受付けるボタンを有する操作部と、
   前記ボタンへの前記押下操作に連動して開離する接点を有する接点ユニット部と、
   前記ボタンの内側に配置され、一端が前記ハウジングに接合され、他端が前記ボタンに接合されたねじりコイルばねと、
   プランジャを有し、前記ねじりコイルばねの内側において前記プランジャの一部が前記ハウジングの内壁に接触するように配置され、前記ボタンに対して押下操作が行われると、前記ハウジングの内壁に沿って前記プランジャの前記一部を滑動させながら前記押下操作の方向に変位するラッチ部と、
   を備え、
   前記ハウジングの前記内壁は、前記ボタンに対して押下操作が行われて前記プランジャの前記一部が変位する経路中に、一部が突起部を有する形状であり、
   前記ラッチ部は、前記ボタンが押下操作されると、前記ねじりコイルばねの内側において前記プランジャの前記一部から前記ハウジングの前記内壁に対する作用力によって、前記プランジャの前記一部が前記突起部の頂部を通過する前は前記接点が接触する方向に付勢し、前記プランジャの前記一部が前記突起部の頂部を通過した後は前記接点が開離する方向に付勢する、
   スイッチ。
2. 前記プランジャの前記一部が、前記押下操作の方向に対して垂直方向に伸縮することで、前記作用力を発生させる、
   請求項１に記載のスイッチ。

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