JPS5941255B2 - リ−ドスイツチおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、リードスイッチおよびその製造方法に関する
。

本発明に関連する技術として、本出願人の米国特許出願
第４００７９６号および米国特許第３７９４９４４号に
記載されているものがめる。

本出願人のこれら発明より以前の従来のリードスイッチ
の製造技術に関しては、この米国特許第３７９４９４４
号に説明されている。

上記特許には、外囲器が断面が非円形に造られ、リード
が、それを外囲器に封入しつ＼ろる間６つの自由度のう
ちの５つの自由度で該リードを位置づけする唯一つの手
段となるように形成された新規なリードスイッチが開示
されている。

米国特許第３７９４９４４号に記載される２素子リード
スイツチのリード素子は、非円形の外囲器に緊密に嵌合
するように寸法をとられた相補的断面形状を有し、かつ
、リードすなわち接点部分の断面積より大きい断面積を
有する密封部分をもつように造られた。

これは、リード素子の特別の成形を必要とした。

ガラス外囲器スイッチの製造中素子の位置および配向を
維持するため、密封段階中米軟化のガラス上に当接する
ある長さの密封部分を有することを必要とした。

本発明は、リード素子（または、普通の場合、複数のリ
ード素子の各々）および外囲器管を、リート素子を６の
全自由度において動かないよりに保持する唯一の手段と
して働くように使用でき、部分的に重なるリード素子の
接触領域間のギャップを精確に決定するようにリード素
子および外囲器管の内部の寸法を定め、そして、リード
素子自体の弾性を利用することにより、リード接点のは
ずみおよびばたつきを最小にするようにリード素子の接
点部分の端部当接部と外囲器間に予定された所望の圧力
を設定するリードスイッチおよびその製造方法に関する
ものでるる。

上に概説した本発明にしたがえば、リードスイッチは、
いずれも外囲器内に存在する２つの端部当接部および中
間密封−当接部分を有しかっこの端部当接部の少なくと
も一方が接点部分の一部であるリード素子を備え、端部
当接部が外囲器の内壁の無変形部分に当接し、密封−当
接部分が外囲器に封着される。

完成されたスイッチにおいて、一方の端部当接部をその
一部として含む外部端子部分を取り囲む外囲器の一部が
端子部分を露出するために除去することができる。

本発明のリードスイッチを形成するに際しては、外囲器
を形成する全長さにわたり一様な既知の内高寸法をもつ
断面非円形の外囲器管が形成される。

リード素子は、２つの端部当接部と、該端部当接部間に
あって該端部当接部により形成される平面から完全には
ずれた中間密封−当接部分を備える。

上記平面と密封−当接部分の当接面間の距離は、外囲器
管の内高寸法よりも大きい。

リードは、両端部および密封−当接部分の当接表面を外
囲器管の内壁に当接せしめるように十分深く外囲器中に
開放端部がら挿入される。

リードの接点端部の当接部は、完成されたスイッチにお
いて該部分により最終的に加えられる力より大きな力で
当接する。

次いで、密封−当接部分の少なくとも一部が外囲器とな
る管に封着され、リード素子の接点部分の端部当接部に
より加えられる圧力が少なくとも部分的に除去される。

好ましい具体例において、外囲器管はガラスより成り、
実質的に一様ではゾ矩形の内部断面を有する。

リード素子は、はソ一様な矩形断面形状を有し、外囲器
管の内幅寸法に近く該管内に摺動自在に嵌合する幅、外
囲器管の内高寸法の半分以下の厚さ、および外囲器管の
長さより短い長さを有する。

リード素子は、密封−当接部分を形成するように中間部
分においてリード素子の復元力を越えて曲げられる。

成形されたリード素子が外囲器管に挿入された後、外囲
器管のガラスは、リード素子の密封−当接部分の領域で
軟化され、リードが外囲器に封着される。

その間、同時に、密封−当接部分は軟化された外囲器管
の一部をリードの端部当接部により形成される面から遠
ざけるように動かし、リードの内部端部当接部の押圧力
の少なくとも一部を除去する。

リードの密封−当接部分にゆるガラスの変位に代えて、
ろるいはそれの補助として、リードの密封−当接部分お
よび内部接点部間のリードを、例えば微細に焦点調節さ
れたレーザビームにより加熱して押圧力を除去すること
ができる。

整列され直列接続されたスイッチが単一の外囲器に形成
される具体例においては、中間のリード素子は、端子部
分および接点部分でなく２つの接点部分を有することの
できる。

好ましい具体例においては、リード素子の弾発は、密封
行程中リード素子を縦方向に並進運動しないように保持
する働きをするだけでなく、ガラスが軟化されるとき自
動的圧力調節手段を提供する働きをする。

接点部分の端部当接部が外囲器の内壁を押圧することに
より、スイッチの接点部分のばたつきおよびはずみは最
小とされる。

以上および以下に続く記載において、「高さ」及び「幅
」という用語は、図面を明瞭に理解する上において便宜
上付したものである。

リード素子は、その製造の挿入および密封段階中それ自
体で適所に保持されるから、外囲器管はこれらの段階中
任意の可能な向きにおくことができる。

本発明の１つの目的は、製造が容易かつ経済的でるり、
一様に正確かつ確実ではずみやばたつきが最小とされた
リードスイッチを提供することでるる。

本発明のこれらおよびその他の目的は、以下の説明およ
び図面を参照することにより技術に精通したものには明
らかであろう。

本発明の１つの具体例を示す第１ないし第８図を詳しく
参照すると、参照番号１（第７図および第８図参照）は
、外囲器２およびリード素子３および４を具備する完成
されたリードスイッチを示している。

変形された密封領域を除き、外囲器は、第５図に詳しく
示されるように、断面がは＼矩形であり、幅寸法が高さ
寸法よりも犬で、幅広の上下内面２１および２２、比較
的低い高さの内側面２３および２４、およびこれら内面
間にや＼丸められた凹部ないし面取り部２５を有してい
る。

実際には、内側面は、第５図および第６図に若干誇張し
て示されるように外向きに若干彎曲している。

リード素子３および４は同一でろるが、中心長軸の回り
に１８０°回転されている。

この具体例のリード素子は、各々、断面が矩形で、各縦
縁に面取り部２５の彎曲ないし半径に対応する彎曲ない
し半径を有しており、端子ないし外部部分５１、接点な
いし内部部分５２および密封−当接部分５３を有する。

図示の具体例において、外端当接部５５は、外部部分５
１の端部の縁部である。

リードの内部部分の内端当接部５６は、内部部分５２の
内端の縁部でめる。

密封−当接部分５３は、当接部分ないし表面５４を有す
る。

当接部５５および５６は平行でろり、測当接部が外囲器
内にるるとき幅広の表面２２と線接触をなす。

もしも一端が他端に関して若干ひねられていたとしても
、例えば当接部５６が当接部５５に関して若干ひねられ
ていたとしても、当接部および５６，５５の一方の接触
線と他方の当接部の接触点とでなお基準面が形成される
でろろ５゜密封−当接部分５３は、リード素子が外囲器
に挿入される前に完全に基準面外にある。

外囲器は、外囲器を形成する長さにわたり一様な内部寸
法を有する管２０から形成される。

管は少なくとも一端にて開放されており、リード素子の
挿入を容易にするため朝顔形に開くことができる。

リードスイッチ１の製造の好ましい具体例において、ガ
ラス管２０は複数対のリード素子を収容するに十分の長
さを有する。

第９図には多数対のうちの２対が示されている。

リード素子は、その当接部の偏倚に抗して管中の所望さ
れる正確な長さ方向位置まで押し込まれる。

第５図から分るように、各リード素子および管の寸法は
、その位置において、リード素子が面取り部２５の内壁
と６箇処で接触し、リード素子を６の可能な自由度のう
ちの５の自由度において正確に位置づけるよ５に定めら
れる。

リード素子の当接部が管の内壁の面取り部または幅広の
表面２１および２２と当接することにより、素子は６番
目の自由度における連動、すなわち長さ方向の並進運動
をしないように保持される。

この保持はまた、重なる接点部分間に正確に予定された
ギャップを提供する。

この最大ギャップは、管の実効高さ寸法すなわち管の内
壁上におけるリード素子の接点部分の当接部の当接点と
リード素子の接点端部における全厚の差である。

本具体列のリード素子を形成するに際しては、まず、平
担な金属ストリップ材料が、素子が造られる金属の復元
力以上に曲げられる。

リードは管中に挿入される。

リードの密封−当接部分の領域における管２０のガラス
がガラスのアニール温度より高いガラスのひずみ点を越
える温度以上に、たソシ水様のコンシステンシをもつに
至る温度はど高くない温度で加熱される。

この状態において。リード素子の密封当接部分が当接し
ているガラス管壁に相対するガラス管壁部分が第４図に
示されるごとく崩れ、リード素子を密封当接部分５３に
沿って密封し、同時に素子のばねのため、当接−密封部
分は端部当接部の基準面から遠ざかるように移動し、ガ
ラスを若干外方に変位させる。

ガラス、したがってリードの加熱は、リード素子のひず
みを緩和する傾向がめるが、密封行程中の加熱により生
ずるリード素子の外向きの動きもリード素子のひずみ除
去も、管２０の内壁に対するリードの当接部の圧力を完
全に除去することはない。

離間する点における管の密封は、特許第 ３７９４９４４号に説明されているごとく同時または逐
次的に遂行できるが、この密封によって複数の外囲器２
が製造された。

複数の外囲器は、外囲器間にて管を切断することによっ
て分離できる。

逐次のスイッチ間のくず部分は、端子部分５１が両端か
ら突出した第７図および第８図に示される種類のスイッ
チを造るため除去することができる。

下記に挙げる有用な寸法の例は、単なる例示でるり、制
限として見られるべきではない。

最初丸い断面を有するキンプルガラスＫＧ １２型また
はコーニング０１２０型の鉛ガラス管が、周知の真空成
型法により金属棒上において第５図に示される形状に成
形されつる。

得られた管は、第５図に見られる面２１および２２間の
内高が０．０１６インチ±０．０００１インチ、面２３
および２４間の内幅が０．０５１インチ±０．０００２
インチとじつる。

表面２３および２４の中心線における内幅は、面取り部
２５の高さ縁部におけるこれら表面間の幅よりも約０．
０００２インチ大であり、そして面取り部自体は０．０
０３ないし０．００４インチの半径を有しつる。

管の外側寸法は０．０４０インチ×０．０７０インチ±
０．００１インチとじつるが、この寸法は重要ではない
。

第１ないし第４図に示される具体例のリード素子は、０
．７００インチの長さ、０．０４６インチの幅および０
．００フインチの厚さを有するものとじつる。

リード素子は、真直な端子部分および真直な接点部分を
残すように約０．００７ないし０．０１０インチの半径
で横断線に沿って曲げられる。

この例示の具体例においては、端子部分と接点部分の長
さは同一でない。

端子部分は０．２８９インチ長であり、密封部分は０．
１８８インチ長であり、接点部分は０．２２３インチ長
である。

端子部分の当接部（縁部）から密封部分の当接部の頂点
までの距離は０．３８３インチ、また接点部分の当接部
（縁部）から密封部分の当接部の頂点までの距離は０．
３１フインチでめる。

密封部分の当接部の頂点は、リード素子が管中に挿入さ
れる前、第１図に例示されるごとく基準面より０．０１
８インチのところにある。

リード素子が管中に挿入されるとき、密封部分の当接部
の頂点は、基準面に向って０．００２インチ押されるこ
とが分る。

ガラスの軟化は、例として言及された形式の場合、１２
５０’Ｐないし１３００’Ｆの熱を必要とするが、ガラ
スが軟化されるときウェスチングハウス５２、ドライバ
ーハリス１５２ｔ−たはカーペンタテクノロジ５２（い
ずれも強磁性体）のごとき任意の多数の周知のガラス密
封合金より造ることができるリード素子のばねのため、
ガラスは、基準面から遠ざかる方向に約０．００１０イ
ンチ変位され、接点部分の当接部に所望量の残留圧力を
生ずる。

リード素子の加熱はまたリード素子の若干の緩和を生ぜ
しめるが、圧力を完全に除去してしまうほどではない。

接点部分の当接部は内壁に軽く当たる。

リード素子３および４は、管２０内において０．０１２
インチ重なるように位置づけられる。

密封行程中における接点端部相互の後退量は、実際には
無視できるほどであることが分った。

短いリードスイッチを製造する際、同じ内部幅および高
さの管が使用できるが、例えば０．４００インチ長の短
いリード素子が使用できる。

密封部分の当接部の頂点の基準面からの高さはなお約０
．０１８インチとじつる。

短いスイッチの接点部分の長さは、約０．２００インチ
とじつる。

大形リードスイッチまたはガラスの大きな外向き変位が
行なわれるスイッチの製造においては、密封行程中接点
部分の端部が若干認知できるほど互に後退することがめ
りつるが、これはリード素子が最初に位置づけされると
きこれを容易に考慮に入れることができる。

本発明のリードスイッチの他の具体例を示す第１０図を
参照すると、整列され直列接続された２極リードスイツ
チを単一の外囲器内に作るため３本のリード素子が配置
されている。

リードスイッチ素子が配置される管２０は、３本の素子
の密封領域で密封され、そして両端の管は、３本のリー
ド素子のうちの２本の素子の端子部分を露出するために
除去されることとなる。

図から分るように、この具体例においては、中心リード
素子３０は２つの接点部分３２および密封部分２３を有
し、そして密封部分２３は、２つの接点部分３２に関し
て中心に位置づけされるべきでるる。

前述の米国特許第３７９４９４４号においては、密封部
分の堅固な部分をガラス外囲器の未軟化領域に支持する
ことによりリード素子の密封部分が抑止されたのである
が、本方法は、この特許に記載される方法と違って、リ
ード素子の密封領域の少なくとも一部が、外囲器の軟化
されたガラスを基準面から遠ざかるよう変位させるよう
に自由に移動できることを必要とすることを観察された
い。

本方法におけるガラスの変位量は、ガラスの軟化領域の
幅により限定されつる。

しかしながら、実際の製造においては、例示として上述
した寸法の管およびリード素子を使った場合、応力除去
量の所望の大きさへの制御は、軟化領域の長さの精確な
制御によらず、ガラスの強度および加熱の継続時間の制
御により達成されたが、いずれか一方または両方の制御
手段を使用できる。

図示、説明された例示の具体例において、端子および接
点部分の端部当接部は縁部により構成された。

端子および接点部分の一方または双方の端部は、正接的
または幅広の平担な当接面を提供するため、彎曲状また
は平坦な当接部を形成するように再彎曲されつることが
分る。

離間リブまたは突部が表面２２または２１またはその両
者に設けられた場合は、リード素子の当接部は、凹面ま
たは平坦な内表面自体ではなくリブまたは突部上に当接
することになるが、これはリードスイッチの製造方法ま
たはそれらの特性に影響を及ぼさない。

この場合、管の実効高さ寸法は、リブの頂部から測定さ
れる。

密封行程中における外囲器の変位の代りにまたはそれの
補助として、リード素子の接点部分を最初若干弧状に造
り、次いで、微細に焦点調節されたレーザビームまたは
誘導加熱器のごとき注意深く制御された加熱源で密封−
当接部分および接点部分の当接部間の領域で接点部分を
加熱することにより、接点部分の復元力をしてその元の
未彎曲状態への復帰に役立たせしめるように、応力を除
去することができる。

技術に精通したものであれば、上述の記載を考慮すれば
、特許請求の範囲内において本発明のリードスイッチお
よび該スイッチを製造する方法の数々の変更を思いつく
でろろう。

単なる１例であるが、管が寸法上安定であり、上述の例
示的実施例で示唆される許容値で形成され５るならば、
他の管をガラスの代りに使用できる。

密封は、接点部分の緩和が例えばレーザビームにより密
封行程後遂行されるならば、管の融解以外の他の手段に
よって遂行できる。

リード素子は、断面が一様に矩形形状に造られると多く
の利点を有するが、必ずしもその必要はない。

励えば、ヒンジ用切欠きまたは勿泪を設けてもよいし、
または厚くした部分を設けてもよいし、狭い端子部分と
標準幅の密封当接部分および接点部分とをもつ長いブレ
ード付きのスペード形リードを使用してもよい。

後者の構造においては、端子部分の当接部は、外囲器の
内壁上に１点または比較的狭い領域で当接する。

これらのすべての変形において、密封−当接部分は、端
部当接部の面外になければならず、また、好ましくは、
密封−当接部分および少なくとも一方の端部当接部が、
前述の好ましい具体例元おけるように座着し、少なくと
も５点位置決め配置に相当するものを提供するように寸
法が定められる。

外囲器管それ自体は他の非円形形態とすることができる
。

例えば、単一の可動リードが１つのスイッチ内において
１つの固定接点とともに使用され、管の内部形態が等脚
台形の場合には、接点端部が平行面の狭い方と当接しな
ければならず、可動リード素子の密封当接部分の幅は端
部当接部分の幅よりも大とすべきである。

このような台形構造においては、有効幅寸法が２つめる
。

管が６角形または８角形の内部形態が使用される場合、
リード素子は一様幅とすることができ、位置決め目的の
ための管の有効内部幅は１面の長さでろる。

米国特許第３７９４９４４号に例示されるごとく平坦な
長円形が使用される場合、有効幅は平行面の長さである
。

例示される２極スイツチでなく多極の直列接続スイッチ
を造るためには多数のスイッチ素子を使用でき、また多
段の別箇のスイッチを形成するため、単一の管に多数の
リード素子を位置づけして密封することができる。

端部当接部を形成すべく中間にリブ、Ｖ形部またはくぼ
みを備える長い再彎曲された端子部分を使用し、端部当
接部を越える部分を密封段階中および密封段階後管から
突出させれば、密封段階径外囲器の一部を除去する必要
を排除することができる。

これらの変形は単なる例示にすぎない。

【図面の簡単な説明】

図面において、第１図は外囲器管中への挿入前における
本発明のリード素子の１具体例の拡大側面図、第２図は
第１図に示されるリード素子および同一で長軸の回りに
１８０°回転された他の１つのリード素子が挿入された
本発明の外囲器管の１具体例の拡大縦断面図、第３図は
リード素子が外囲器中に密封された直後における本発明
のリードスイッチの拡大上面図、第４図は第３図の４−
４線に沿って見た断面図、第５図は第４図の５−５線か
ら見た端面図、第６図は第４図の６−６線に沿って見た
断面図、第７図は第３図に示される構造と同じ構造のリ
ードスイッチの平面図で、外囲器の両端の外側部分がリ
ード素子の外部端子部分を露出させるために除去された
もの、第８図は第７図のリードスイッチの上面図、第９
図は各々２＠のリード素子をもつ複数のリードスイッチ
を形成するため密封前に外囲管に複数のリード素子を挿
入した状態を示す縦断面図、第１０図は単一の外囲器よ
り成る整列された直列接続リードスイッチを形成するた
め密封前に外囲器管に複数のす−ド素子を挿入した状態
を示す縦断面図でるる。 図中主要な部分は次の通りである。 ３．４：’Ｊ−ド素子、２０：外囲器管、５１：端子部
分、５２：接点部分、５３：密封−当接部分、５５゜５
６：当接部、５４：当接部または面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 密封された接点内包部分を有する外囲器、および端
   子部分、密封−当接部分および端部当接部を有する接点
   部分を備える前記外囲器内の同一の「＜」の字型の細長
   いリードを含み、前記接点部分の端部当接部が前記外囲
   器の内壁の未変形部分、に当接し、前記密封−当接部分
   の少なくとも一部が前記外囲器に封着され、そして前記
   端子部分が前記密封−当接部分の前記封着部から前記外
   囲器の前記密封された接点内包部分から遠ざかる方向に
   延在するリードスイッチ。 ２ 既知の実効内高寸法を有する管を成形する段階を含
   むリードスイッチを製造する方法において。 少なくとも一方が接点部分の一部でめる２端部および該
   端部間の中間に該端部より形成される平面から完全に外
   れて位置する中間密封部分を具備する「＜」の字型のリ
   ード素子を形成する段階と、前記リード素子を、前記両
   端部および前記密封部分の当接表面を前記管の内壁に当
   接せしめるに充分深く前記管中にその開放端から挿入す
   る段階と、前記密封部分を前記管に到着するとともに、
   前記リード素子の前記接点部分端部により加えられる圧
   力の少なくとも一部を除去する段階とを含み、前記リー
   ド素子の形成に際して、前記密封部分の当接表面は、前
   記管の前記実効内高寸法より大きい距離前記平面から変
   位され、また前記リード素子の挿入の際、前記リード素
   子の接点部分の端部が完成されたスイッチにおいて該端
   部により最終的に加えられる力よりも大きい力で当接す
   るリードスイッチの製造方法。