(57)【要約】【課題】  全体の大型化を招くことなく複数極の接点切換えを行うことができるスナップアクション型のスイッチ装置を得る。【解決手段】  外部からの操作力で往動変位し復帰バネ３１によって復帰変位する第１プランジャ１９と、複数の可動片２０，２１をプランジャ変位作動方向に並べて備えた第２プランジャ２２とをスナップアクションバネ２３を介して連係し、第１プランジャ１９の大きい操作変位に対して第２プランジャ２２を小さいストロークでスナップ作動させるよう構成してある。【選択図】        図４
2005079041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの操作力で往動変位し復帰バネによって復帰変位する第１プランジャと、複数の可動片を有する第２プランジャと、前記両プランジャ間に亘って設けられるスナップアクションバネとを備え、
前記第１プランジャの変位によって、前記第２プランジャを反転させて前記可動片に設けられている可動接点を、固定接点に対して接離させることを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２】
前記第２プランジャは、片持ち状に突設された支持アームを有し、前記スナップアクションバネは、一端が前記支持アームに係止されるとともに、他端が前記第１プランジャに係止される請求項１記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記スナップアクションバネを、一対の弓形バネで構成し、前記第２プランジャは、互いに逆向きに突設された一対の前記支持アームを有する請求項２記載のスイッチ装置。
【請求項４】
前記第１プランジャと前記第２プランジャとを相対変位可能に係合し、前記スナップアクションバネの係止作用で両プランジャを仮組み連結してある請求項１〜３のいずれかに記載のスイッチ装置。
【請求項５】
前記第２プランジャに支点周りに回動可能に係合支持されるとともに外周凸曲部をケース側の固定受け面に当接支持された強制開離用のカムを備え、往動変位される前記第１プランジャによって前記カムの先端部を当接押圧して回動させることで、固定受け面に対する前記カムの外周凸曲部を中心とした相対回動に伴って前記支点を第１プランジャの往動変位方向と逆方向に強制変位させる請求項１〜４のいずれかに記載のスイッチ装置。
【請求項６】
前記第１プランジャの往動変位に沿う方向における前記カムの先端部と前記支点との距離を、前記カムの先端部と前記外周凸曲部との距離よりも十分大きく設定してある請求項５記載のスイッチ装置。
【請求項７】
前記カムには、前記第２プランジャに係合支持される係合部に連なるリブが突設されている請求項５または６記載のスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種機械装置の位置検出などに利用されるリミットスイッチの内蔵スイッチなどに好適なスイッチ装置に関し、更に詳しくは、接点動作が、動作反転用のバネによって、外部からの操作速度に無関係に急速に反転するスナップアクション型のスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から生産設備や産業機械における位置決めや物体検知などに用いられるリミットスイッチとして種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかるリミットスイッチには、接点動作が外部からの操作速度に比例するスローアクション型のものと、外部からの操作速度に無関係に急速に反転するスナップアクション型のものとがある。
【特許文献１】特開平７−１１４８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のスナップアクション型のスイッチは、１つの可動片を変位作動させて固定片に対して接触および離間させる一極タイプであり、機械装置の機能アップに対応して複数極タイプのものが望まれている。
【０００５】
しかし、複数極化に際しては各極の接点間に十分な絶縁距離を確保する必要があるので、単に可動片および固定片の対を増やして極数を多くしただけでは、スイッチング機構全体の大型化を招くことになる。
【０００６】
本発明は、このような実情に着目してなされたものであって、全体の大型化を招くことなく複数極の接点切換えを行うことができるスナップアクション型のスイッチ装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、次のように構成している。
【０００８】
すなわち、本発明のスイッチ装置は、外部からの操作力で往動変位し復帰バネによって復帰変位する第１プランジャと、複数の可動片を有する第２プランジャと、前記両プランジャ間に亘って設けられるスナップアクションバネとを備え、前記第１プランジャの変位によって、前記第２プランジャを反転させて前記可動片に設けられている可動接点を、固定接点に対して接離させるものである。
【０００９】
本発明によると、常態においては、スナップアクションバネが複数の可動片を有する第２プランジャを、ストロークエンドの一端側に付勢しており、外部からの操作によって第１プランジャが復帰バネに抗して変位（往動）するに連れてスナップアクションバネが次第に変形されてゆく。スナップアクションバネのデッドポイントを越えるまで第１プランジャが往動変位された時点でスナップアクションバネが反転作動して第２プランジャへの付勢力が反転し、この反転した付勢力によって第２プランジャはストロークエンドの他端側まで急速変位され、複数極の接点切換えが行われる。  外部からの操作が解除されると、第１プランジャは復帰バネによって復帰変位し（復動）、スナップアクションバネのデッドポイントを逆に越えた時点で第２プランジャへの付勢力が再び反転し、第２プランジャがストロークエンドの一端側まで急速変位して、元の接点切換え状態に復帰する。
【００１０】
この場合、スナップアクションバネをデッドポイントの前後に亘って変形操作する第１プランジャが大きく変位作動するのに対して、実際の接点切換えを司る第２プランジャのストロークは任意に小さく設定することができる。
【００１１】
従って、本発明によると、第２プランジャの変位量が小さいので、第２プランジャをプランジャ作動方向に大きなものにしなくても、複数の可動片を備えた第２プランジャによって、接点間の絶縁距離を必要かつ十分に確保しながら変位作動させることができ、その結果、全体の大型化を招くことなく複数極の接点切換えを行うことができるスナップアクション型のスイッチ装置を構成することが可能となる。
【００１２】
本発明の一実施態様においては、前記第２プランジャは、片持ち状に突設された支持アームを有し、前記スナップアクションバネは、一端が前記支持アームに係止されるとともに、他端が前記第１プランジャに係止されるものである。
【００１３】
この実施態様によると、変位量の少ない第２プランジャに支持アームを備えているので、支持アームを含めた第２プランジャ全体の変位作動スペースが、第１プランジャに支持アームを備えてスナップアクションバネを支持する場合の第１プランジャ全体の変位作動スペースに比較して小さいものとなる。
【００１４】
従って、この実施態様によると、スナップアクションバネの一端を支持する支持アームを変位作動量の少ない側の第２プランジャに設けることで、部材の変位作動に要するスペースを小さくすることができ、配線接続用の端子などを配置するスペースの確保が容易となり、スイッチ装置全体の小型化に有効となる。
【００１５】
本発明の好ましい実施態様においては、前記スナップアクションバネを、一対の弓形バネで構成し、前記第２プランジャは、互いに逆向きに突設された一対の前記支持アームを有するものである。
【００１６】
この実施態様によると、一対のスナップアクションバネを第２プランジャの両側において均等に作用させることができ、第２プランジャをバランスよく円滑に変位作動させることができる。
【００１７】
従って、この実施態様によると、第２プランジャは支持アームを両側に突出させた比較的大型の部品となるが、その変位作動量が少ないので、一対のスナップアクションバネを使用して接点切換え作動の円滑化を図りながらスイッチの大型化を招くことがない。
【００１８】
本発明の他の実施態様においては、前記第１プランジャと前記第２プランジャとを相対変位可能に係合し、前記スナップアクションバネの係止作用で両プランジャを仮組み連結している。
【００１９】
この実施態様によると、第１プランジャ、複数の可動片を備えた第２プランジャ、および、スナップアクションバネを一つの予備組立て（サブアッシ）部品として取り扱うことができ、組付け作業性にも優れたものとなる。
【００２０】
本発明の一実施態様においては、前記第２プランジャに支点周りに回動可能に係合支持されるとともに外周凸曲部をケース側の固定受け面に当接支持された強制開離用のカムを備え、往動変位される前記第１プランジャによって前記カムの先端部を当接押圧して回動させることで、固定受け面に対する前記カムの外周凸曲部を中心とした相対回動に伴って前記支点を第１プランジャの往動変位方向と逆方向に強制変位させるものである。
【００２１】
この実施態様によると、第１プランジャに外力が加えられない常態において複数極における少なくとも一極の接点が常閉となっている場合に利用されるものであって、第１プランジャを操作しての接点切換えを行うと、第１プランジャによってカムの先端部が当接押圧され、カムがケースの固定受け面に沿って摺接移動しながら外周凸曲部を中心として相対回動することで、第２プランジャに係止されているカムの支点が変位し、これによって第２プランジャが第１プランジャの変位方向と逆方向に強制変位され、常閉接点に溶着が発生していても強制的に開離され、信頼性の高い接点切換え作動を行わせることができる。
【００２２】
本発明の好ましい実施態様においては、前記第１プランジャの往動変位に沿う方向における前記カムの先端部と前記支点との距離を、前記カムの先端部と前記外周凸曲部との距離よりも十分大きく設定している。
【００２３】
この実施態様によると、カムの先端部が、プランジャの往動変位方向に少し変位すると、カムが大きく回動する。換言すると、カム先端部が必要量後退回動するのに必要なカムの回動角度が小さいものとなって、固定受け面に対するカムの摺動変位量が少なくなる。
【００２４】
従って、この実施態様によると、第１プランジャに当接押圧されて回動するカムの固定受け面に対する摺動摩耗を抑制して、所期の強制開離機能を長期間良好に維持することができる。
【００２５】
本発明の他の実施態様においては、前記カムには、前記第２プランジャに係合支持される係合部に連なるリブが突設されている。
【００２６】
この実施態様によると、強制開離の際、カムの係合部が接点融着力に打ち勝って第２プランジャを強制的に押圧することになり、その押圧反力がカムの係合部に作用することになるが、このカムの係合部はリブによって補強されているので、大きい反力に対してもカムの係合部が変形することなく第２プランジャを接点開離方向に押圧することができる。
【００２７】
従って、この実施態様によると、強い接点融着が発生していても強力な強制開離機能を発揮させることができ、所期の強制開離機能を長期間良好に維持することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように本発明によれば、接点間の絶縁距離を十分に確保しながら複数極の接点切換えを行うことができるスナップアクション型のスイッチ装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
図１に本発明に係るスイッチ装置を内蔵したリミットスイッチの全体外観斜視図が示されている。このリミットスイッチは、本体ケース１の上端に、ローラ付き操作レバー３を左右に回動操作自在に備えたヘッドケース２が連結されており、この操作レバー３の回動操作をヘッドケース２内に装備されたカム機構によってスイッチ操作部材の上下変位に変換することで、本体ケース１に内装された後述のスイッチ装置としてのスイッチ本体４を操作するように構成されており、ヘッドケース２の内部構造は特に従来と変わるところはないので、ここではその図示および説明を省略する。
【００３１】
図２にスイッチ本体４の正面図が、また、図３にスイッチ本体４の縦断した側面図が示されている。さらに、図４および図５には、異なる状態のスイッチ本体の縦断正面図が示されている。
【００３２】
前記スイッチ本体４は、前方に開放されたスイッチケース１１、これに前方より挿入されて上下面での爪係止によって連結固定されるベース台１２、このベース台１２に組付け支持されるスナップ作動型のプランジャ機構１３、等で構成されており、スイッチケース１１は本体ケース１の内部にネジ止め固定されるようになっている。
【００３３】
前記ベース台１２の上下には、２極のスイッチ回路を構成するために左右一対づつ端子金具１４，１５が圧入固定され、各端子金具１４，１５から内方に向けて延出された固定片１４ａ，１５ａの上面にそれぞれ接点１４ｓ，１５ｓが備えられるとともに、各端子金具１４，１５の前方露出部位に配線接続用の端子ネジ１６，１７が装着されている。なお、本体ケース１の前面に備えられたカバー１ａを外して本体ケース前面を開放することで、スイッチ本体４の前面を露出させて端子金具１４，１５への配線操作を行えるようになっている。
【００３４】
図３〜図６に示すように、前記プランジャ機構１３は、ヘッドケース２から延出されて本体ケース１に突入されたスイッチ操作部材１８による押し込み操作を受ける段違い角柱状の第１プランジャ１９と、上下２組の可動片２０，２１を左右に貫通支持した角柱状の第２プランジャ２２と、これら両プランジャ１９，２２に亘って組み付けられる左右一対のスナップアクションバネ２３とから構成されている。第１プランジャ１９の上端がベース台１２の上壁部に形成された開口２４、および、スイッチケース１１の上壁部に形成された開口２５に臨設するよう組付けられる。また、第１プランジャ１９と第２プランジャ２２とは、所定範囲での相対上下移動のみが可能に前後方向から係合されている。
【００３５】
第２プランジャ２２に装着された上下２組の可動片２０，２１における左右両端の下面には、前記固定片１４ａ，１５ａに上向きに備えられた接点１４ｓ，１５ｓに対向して接点２０ｓ，２１ｓが設けられるとともに、各可動片２０，２１は所定範囲内で上下変位可能かつバネ２６，２７によって上方からバックアップ付勢されている。
【００３６】
前記スナップアクションバネ２３は、下方に向けて凸曲された弓形バネが利用されており、このスナップアクションバネ２３の内端部ａが、第１プランジャ１９の上下中間部位における左右側面に形成された外向きＶ形溝２８に係止されるとともに、スナップアクションバネ２３の外端部ｂが、第２プランジャ２２から左右外方に向けて片持ち状に突設された支持アーム２９における遊端部の内向きＶ形溝３０に係止されている。スナップアクションバネ２３を弾性変形させて両プランジャ１９，２２に係止装着した状態では、スナップアクションバネ２３の外端部と内向きＶ形溝３０との係止摩擦によって、両プランジャ１９，２２が前後方向に分離することが阻止されている。つまり、スナップアクションバネ２３を両プランジャ１９，２２に亘って装着したプランジャ機構１３は予備組立て（サブアッシ）部品として取り扱うことができるようになっている。
【００３７】
弓形バネからなる前記スナップアクションバネ２３は、第１プランジャ１９で係止された内端部ａを上下に変位させることで、第２プランジャ２２に係止された外端部ｂの付勢移動方向を下向きおよび上向きに切換え反転させるものであり、内端部ａが外端部ｂより上方にある状態では、スナップアクションバネ２３の外端部ｂが拡がり復元する弾性力の下向き成分によって第２プランジャ２２を下方に付勢し、逆に、内端部ａが外端部ｂより下方にある状態では、スナップアクションバネ２３の外端部ｂが拡がり復元する弾性力の上向き成分によって第２プランジャ２２を上方に付勢する。
【００３８】
また、第１プランジャ１９の上下中間部位に形成された下向き段差部とベース台１２の底壁との間には強い圧縮コイルバネからなる復帰バネ３１が組付けられており、第１プランジャ１９の上端に押し込み操作が加えられない状態では、図４に示すように、復帰バネ３１によって第１プランジャ１９が上方ストロークエンドまで押し上げられており、この時、スナップアクションバネ１３の内端部ａが外端部ｂより上方にあり、上記のように第２プランジャ２２は下方に付勢され、可動片２０，２１の接点２０ｓ，２１ｓが固定片１４ａ，１５ａの接点１４ｓ，１５ｓに接触されて、上側の端子金具１４同士、および、下側の端子金１５具同士がそれぞれ導通された状態がもたらされる。つまり、この例では、上下２組の固定片１４ａ，１５ａおよび可動片２０，２１によって２極の常閉スイッチ回路が構成されているのである。
【００３９】
そして、上記したように、ヘッドケース２の操作レバー３を中立起立姿勢から左方あるいは右方に設定角度以上に回動操作すると、スイッチ操作部材１８が下方に変位作動して、第１プランジャ１９が復帰バネ３１に抗して下方に押し込み変位されるとともに、これに伴ってスナップアクションバネ２３の内端部ａが下方変位する。第１プランジャ１９が所定量押し込み変位されると、スナップアクションバネ２３の内端部ａが外端部ｂと同高さとなるデッドポイントに到達し、スナップアクションバネ２３の内端部ａが前記デッドポイントを下方に越えるとスナップアクションバネ２３の外端部ｂによって第２プランジャ２２に与えられる付勢方向が下向きから上向きに反転し、第２プランジャ２２は一瞬にして上方に変位作動し、固定片１４ａ，１５ａに対して可動片２０，２１が開離されて２極のスイッチ回路が同時に開成される。
【００４０】
なお、第１プランジャ１９の下方移動限界がベース台１２の底壁によって制限されているのに対して、第１プランジャ１９を押し込み操作する機構中にはストローク吸収手段が備えられており、操作レバー３が必要以上に過剰に回動操作されても、第１プランジャ１９をストロークエンド以上に押し込み操作することはない。
【００４１】
また、操作レバー３への操作力が解除されると操作レバー３はヘッドケ−２ス内の中立復元機構によって中立起立姿勢にまで自動復帰回動し、これに伴って第１プランジャ１９への押し込み操作も解除され、復帰バネ３１の弾性復元力によって第１プランジャ１９は元の上方ストロークエンドにまで上昇変位する。この際、スナップアクションバネ２３の内端部ａがデッドポイントを上方に通過した時点で外端部ｂにより付勢方向が上向きから下向きに反転し、第２プランジャ２２は瞬時に下方変位して元の接点接触状態に復元し、２極のスイッチ回路が同時に閉成される。
【００４２】
ここで、第１プランジャ１９がスナップ作動後にスナップアクションバネ２３の外端部ｂに上下方向へ十分な付勢力をもたらすために大きいストロークで変位作動されるのに対してスナップ作動する第２プランジャ２２の作動ストロークは、接点開閉に必要な最低限度の小さい長さに設定されている。例えば、第１プランジャ１９のストロークが６〜７ｍｍであるのに対して、第２プランジャ２２の作動ストロークは１ｍｍ程度の小さいものとなる。
【００４３】
また、複数極のうちの少なくとも一つが常閉型に構成されている場合には、常閉接点間に溶着が発生するおそれがあるので、第１プランジャ１９の押し込み作動を利用して常閉接点を強制的に開離する強制開離機構を備えておくことが望ましく、この例では前記第２プランジャ２２の下端部に以下のように構成された強制開離機構３２が配備されている。
【００４４】
この強制開離機構３２には、回動式のカム３３が利用されている。このカム３３は、図８および図９にも示されるように、側面視で下面外周が下向きに凸曲された略三角形状に形成されており、第２プランジャ２２の下端部に下向きに切欠き開放したカム装着溝３４、スイッチケース１１の奥壁内面、および、ベース台１２に設けられた固定受け面３５とで囲まれた空間に左右移動不能に嵌め込まれており、その上方頂部に位置する係合部が、カム装着溝３４の溝底面とスイッチケース１１の奥壁内面とのなす角部によって形成された部分に係止支持され、カム３３がその係止箇所を支点ｐとして前後に回動可能になっている。
【００４５】
また、カム３３の前向きの先端部３３ａは、前記支点ｐ周りの回動によってカム装着溝３４の前部から出退可能となっており、カム装着溝３４から前方に突出したカム先端部３３ａが第１プランジャ１９の下端部１９ａの上下移動軌跡に干渉するようになっている。
【００４６】
強制開離機構３２は以上のように構成されており、その作動を図７に基づいて説明する。
【００４７】
第２プランジャ２２が下方ストロークエンドにある接点閉成状態では、図７（ａ）に示すように、カム３３は前方に回動してその下方の先端部３３ａがカム装着溝３４から前方に突出した姿勢で待機している。
【００４８】
この状態で第１プランジャ１９が下方に押し込み変位されると、図７（ｂ）に示すように、第１プランジャ１９の下端部１９ａが前方に突出しているカムの先端部３３ａに上方から当接し、更に第１プランジャ１９が下方に押し込み変位されることで、先端部３３ａを下方に当接押圧されたカム３３は、図７（ｃ）および（ｄ）に示すように、固定受け面３５に沿って摺接後退しながら外周凸曲部３３ｂを中心にして相対回動する。この場合、カム３３は固定受け面３５によって下方から支持されながら第２プランジャ２２に対しては支点ｐを中心に後方に相対回動することになり、支点ｐは固定受け面３５に対しては上方に強制変位されることになる。従って、この支点ｐの上方への強制変位によって第２プランジャ２２が強制的に突き上げられ、接点間に溶着が発生していたとしても強制的に開離されるのである。
【００４９】
ここで、図９に示すように、カム３３の先端部３３ａと支点ｐとの上下方向（プランジャ変位作動方向）での距離は、カム先端部３３ａと外周凸曲部３３ｂとの上下方向での距離よりも十分大きく設定してあり、カム先端部３３ａの上下への少しの変位に対してカム３３が大きく回動する。換言すると、カム先端部３３ａが第２プランジャ２２内に後退回動するのに必要なカム回動角度が小さいものとなって、固定受け面３５に対するカム３３の摺動変位量が少なくなる。なお、Ｌは、第１プランジャ１９の下端部１９ａに当接押圧されてカム３３が後退回動する場合の、第２プランジャ２２に対する支点ｐを中心にしたカム先端部３３ａの回動軌跡を示している。
【００５０】
また、カム３３の左右外側面には、上端の係合部に連なるリブ３６が突設されており、強制開離機能が発揮される際、カム３３の上端部が接点融着力に打ち勝って第２プランジャ２２を強制的に押圧することになり、その押圧反力がカム上端の係合部に作用することになるが、このカム上端の係合部はリブ３６によって補強されているので、大きい反力に対してもカム上端の係合部が変形することなく第２プランジャ２２を確実に接点開離方向に押圧する。
【００５１】
なお、本発明は、以下のような形態で実施することもできる。
【００５２】
（１）上記実施の形態では２極のスイッチ回路を構成する場合を例示したが、３極あるいはそれ以上の複数極のものに適用することもできる。
【００５３】
（２）上記実施の形態では２極のスイッチ回路を共に常閉回路としているが、一方の極で常閉回路を、他方の極で常開回路を形成する仕様とすることもできる。
【００５４】
（３）複数極をそれぞれ常開スイッチ回路とすることもでき、この場合は強制開離機構は不要となる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のスイッチ装置は、リミットスイッチの内蔵スイッチなどとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】リミットスイッチの全体外観を示す斜視図である。
【図２】スイッチ本体の正面図である。
【図３】スイッチ本体の縦断側面図である。
【図４】接点切換え操作されていない状態のスイッチ本体の縦断正面図である。
【図５】接点切換え操作された状態のスイッチ本体の縦断正面図である。
【図６】プランジャ機構の斜視図である。
【図７】強制開離機構の作動説明図である。
【図８】強制開離機構に利用されるカムの斜視図である。
【図９】カムの回動後退作動を説明するための拡大側面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１９              第１プランジャ
２０              可動片
２１              可動片
２２              第２プランジャ
２３              スナップアクションバネ
３１              復帰バネ
３３              カム
３３ａ            先端部
３３ｂ            外周凸曲部
３５              固定受け面
３６              リブ
ｐ                支点
【図１】
2005079041.tif 000003
【図２】
2005079041.tif 000004
【図３】
2005079041.tif 000005
【図４】
2005079041.tif 000006
【図５】
2005079041.tif 000007
【図６】
2005079041.tif 000008
【図７】
2005079041.tif 000009
【図８】
2005079041.tif 000010
【図９】
2005079041.tif 000011