(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動する移動体に取付けられ長方形平板状で先端が切出しナイフ状の傾斜部を有するドッグと、棒状のアクチュエータとこのアクチュエータを押下することによりスイッチがオンするスイッチ本体とから成るリミットスイッチとから構成され、前記リミットスイッチは前記ドッグの前方移動方向に配置され、前記ドッグの往復運動により前記ドッグの傾斜部と前記アクチュエータの頭部とが当接し前記アクチュエータを伸縮させることにより前記スイッチ本体をオンオフさせて前記ドッグの位置検出を行う位置検出用スイッチ機構において、
前記アクチュエータはその先端に前記アクチュエータの軸方向中央位置に対して左右に所定の角度だけ回動しかつ所定の張力で中央位置に戻る復元力を有するように取付けられた４辺形の可動プレート部を備え、前記ドッグの往復運動により前記ドッグの傾斜部と前記可動プレート部とが当接し前記アクチュエータを伸縮させてスイッチ本体をオンオフすると同時に、前記ドッグと前記プレート部の形状を往路でスイッチ本体からアクチュエータ伸縮方向に最も遠い当接位置が前記プレート部の回転中心から前記ドッグの傾斜部に下ろした垂線よりも前記ドッグの進行方向側となるようにし、復路でスイッチ本体の復元力により前記プレート部が前記ドッグの進行方向側に回動するように往路時のスイッチ本体からアクチュエータ伸縮方向に最も遠い当接位置が前記アクチュエータの軸方向中央位置に対して反対側まで回転しないように前記プレートの回動角度を制限し、前記プレートが前記アクチュエータの軸方向中心位置に対して回動可能な角度が前記ドッグの傾斜部の角度よりも大きくなるようにすることにより、前記可動プレート部は前記ドッグの往復運動時にそれぞれドッグの進行方向に回動し前記スイッチ本体がオンオフするときの前記ドッグの傾斜部と前記可動プレート部とのスイッチ本体からアクチュエータ伸縮方向に最も遠い当接位置をずらすことにより前記スイッチ本体の応差を吸収するようにすることを特徴とする位置検出用スイッチ機構。
【請求項２】
前記可動プレート部は、前記アクチュエータの先端に回転可能に支点ピンで取付けられた４辺形のプレートと、前記プレートを前記アクチュエータの軸方向中央位置に所定の張力で戻すための２つのバネと、前記プレートの上辺、両角部に取付けられ前記ドッグと当接する２つのローラと、前期ローラの中心位置が前期アクチュエータの軸方向中央位置に対して反対側まで回動しないように制限するために前記アクチュエータに取付けられたストッパとを備えることを特徴とする請求項１記載の位置検出用スイッチ機構。
【請求項３】
前記プレートは、その上辺両角部に設けられた前記２つのローラを削除し上辺両角部を前記２つのローラと同形の円形にフォーミングすることを特徴とする請求項２記載の位置検出用スイッチ機構。
【請求項４】
前記２つのローラはその何れか１つあるいは両方を水平方向に取付位置を調整可能にすることを特徴とする請求項２記載の位置検出用スイッチ機構。
【請求項５】
前記ドッグの傾斜部は、前記スイッチ本体がオンオフするときに前記可動プレート部が当接する傾斜部と往路時に初めて前記可動プレートと当接する前記スイッチ本体に近いより急傾斜な傾斜部の２段の傾斜を有することを特徴とする請求項１，２，３あるいは４記載の位置検出用スイッチ機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスイッチ機構に関し、特に移動体の水平あるいは回転動作においてその移動体の位置検出あるいは位置決めに用いられる位置検出用スイッチ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の位置検出用スイッチ機構は、例えば図７（ａ）に示すような構成である。図７は従来例における構成とその動作を説明する各状態（ａ）〜（ｄ）の側面図である。
【０００３】
図７（ａ）において、水平方向に往復運動する移動体に取付けられ長方形平板状で先端が切出しナイフ状の傾斜部を有するドッグ（検出用押棒）と、先端が円形の棒状のアクチュエータ７２ａとこのアクチュエータを押下することによりスイッチがオンするスイッチ本体７２ｂとから成るリミットスイッチ７２とから構成されており、リミットスイッチ７２はドッグの前方移動方向に配置されている。
【０００４】
そしてドッグが前方へ移動する往賂は、図７（ｂ）に示すようにドッグ７１の傾斜部がアクチュエータの頭部と当接し、そして傾斜部下方に摺動して行くことによりアクチュエータ７２ａを押し下げてリミットスイッチ７２をオンする。
【０００５】
また図７（ｃ）の状態を経てドッグが後方へ移動する復路は、ドッグがアクチュエータ７２ａの頭部を傾斜部上方向に沿って摺動して行くことにより、アクチュエータ７２ａは上昇してリミットスイッチ７２をオフとする。このようにリミットスイッチ７２のオンあるいはオフの時のドッグ７１の位置により移動体の位置検出を行っている。尚、ここでいうリミットスイッチは、機器の運動工程中の定められた位置でオンオフ動作する制御用の位置検出スイッチである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、リミットスイッチは一般的に接点の開閉に可動ばねが使用されるため、図７に示すような応差を有している。即ち、応差とは、図７（ｂ）のスイッチがオンになる時のストロークと図７（ｄ）に示すオフになる時のストロークとの差である。この応差は機械的なヒステリヒスであり、スイッチの安定した開閉動作（振動等により発生するチャタリング防止）のためには必要であるが、図８に示すように、移動体の往路と復路とにおけるスイッチの動作位置にずれを生じさせる。
【０００７】
図８はリミットスイッチの応差とドッグの検出位置ずれとの関係を説明する側面図である。即ち実線が示した図７（ｂ）のリミットスイッチ７２のオン時のドッグ７１の位置と、点線で示した図７（ｄ）のオフ時の位置とがずれることになる。この位置ずれは、移動体を常に往路のみの動作に対して位置検出および位置決めする場合は間題ないが、往路および復路の両方向からの動作に対して位置検出および位置決めする場合には、その方向によって位置にずれを生じさせることになる。
【０００８】
このようなスイッチ機構を、例えば回転するアンテナの方位角を設定する制御装置に使用した場合、アンテナの回転円周上に置いて位置検出を行い方位角を設定するが、アンテナの回転は両方向に回転するので往復路で検出位置にずれがあると正確な方位角を設定できないという間題が発生する。
【０００９】
この位置ずれの原因となるスイッチの応差を減少させるものとして、実開昭６２−４９８３０号公報に記載されたスイッチがあるが、これは、スイッチ自体の応差を減少させるものである。しかし応差を減少させると開閉動作時にチャタリングが発生しやすくなるという側面があるので、スイッチの安定した開閉動作が要求される制御装置に使用するには適さないという問題がある。
【００１０】
このため往復両方向の位置ずれがなく、かつ開閉動作の安定したスイッチ機構を得るためには、応差を有するリミットスイッチを使用したスイッチ機構を往復路それぞれに対応して２組み配置すれば、この目的は一応達することができる。しかしこれではスイッチ機構全体が大きくなり、またコストも高くなるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、この応差を有したリミットスイッチを１つだけ使用した場合でも、往復両方向にこの応差により発生する検出位置ずれを無くしたスイッチ機構を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の位置検出用スイッチ機構は、往復運動する移動体に取付けられ長方形平板状で先端が切出しナイフ状の傾斜部を有するドッグと、棒状のアクチュエータとこのアクチュエータを押下することによりスイッチがオンするスイッチ本体とから成るリミットスイッチとから構成され、前記リミットスイッチは前記ドッグの前方移動方向に配置され、前記ドッグの往復運動により前記ドッグの傾斜部と前記アクチュエータの頭部とが当接し前記アクチュエータを伸縮させることにより前記スイッチ本体をオンオフさせて前記ドッグの位置検出を行う位置検出用スイッチ機構において、前記アクチュエータはその先端に前記アクチュエータの軸方向中央位置に対して左右に所定の角度だけ回動しかつ所定の張力で中央位置に戻る復元力を有するように取付けられた４辺形の可動プレート部を備え、前記ドッグの往復運動により前記ドッグの傾斜部と前記可動プレート部とが当接し前記アクチュエータを伸縮させてスイッチ本体をオンオフすると同時に、前記ドッグと前記プレート部の形状を往路でスイッチ本体からアクチュエータ伸縮方向に最も遠い当接位置が前記プレート部の回転中心から前記ドッグの傾斜部に下ろした垂線よりも前記ドッグの進行方向側となるようにし、復路でスイッチ本体の復元力により前記プレート部が前記ドッグの進行方向側に回動するように往路時のスイッチ本体からアクチュエータ伸縮方向に最も遠い当接位置が前記アクチュエータの軸方向中央位置に対して反対側まで回転しないように前記プレートの回動角度を制限し、前記プレートが前記アクチュエータの軸方向中心位置に対して回動可能な角度が前記ドッグの傾斜部の角度よりも大きくなるようにすることにより、前記可動プレート部は前記ドッグの往復運動時にそれぞれドッグの進行方向に回動し前記スイッチ本体がオンオフするときの前記ドッグの傾斜部と前記可動プレート部とのスイッチ本体からアクチュエータ伸縮方向に最も遠い当接位置をずらすことにより前記スイッチ本体の応差を吸収するようにしている。
【００１３】
前記可動プレート部は、前記アクチュエータの先端に回転可能に支点ピンで取付けられた４辺形のプレートと、前記プレートを前記アクチュエータの軸方向中央位置に所定の張力で戻すための２つのバネと、前記プレートの上辺、両角部に取付けられ前記ドッグと当接する２つのローラと、前期ローラの中心位置が前期アクチュエータの軸方向中央位置に対して反対側まで回動しないように制限するために前記アクチュエータに取付けられたストッパとを備えた構成としても良い。
【００１４】
前記プレートは、その上辺両角部に設けられた前記２つのローラを削除し上辺両角部を前記２つのローラと同形の円形にフォーミングすることでも良い。また、前記２つのローラはその何れか１つあるいは両方を水平方向に取付位置を調整可能にするようにしても良い。
【００１５】
また、前記ドッグの傾斜部は、前記スイッチ本体がオンオフするときに前記可動プレート部が当接する傾斜部と往路時に初めて前記可動プレートと当接する前記スイッチ本体に近いより急傾斜な傾斜部の２段の傾斜を有するようにしても良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１の実施の形態例を示す側面図である。図２は図１におけるスイッチ機構の往路における動作を説明する各時点（ａ）〜（ｄ）の側面図である。図３は図２に続く復路における動作を説明する各時点（ａ）〜（ｄ）の側面図である。図４は図１におけるスイッチ機構の特性を説明する側面図である。
【００１９】
図５は本発明の第２の発明の実施例を示す側面図である図６は本発明の第３の発明の実施例を示す側面図である。
【００２０】
先ず、図１〜４を参照して第１の実施の形態例を説明する。本実施例は実用的なドッグの傾斜部が２段の場合について説明する。図１において構成を説明する。
【００２１】
水平方向に往復運動する移動体に取付けられ長方形平板状で先端が切出しナイフ状で外側に向かって２段の傾斜部を有するドッグ１と、棒状のアクチュエータ２２とこのアクチュエータ２２を押下することによりスイッチがオンするスイッチ本体２１と、アクチュエータ２２の先端にアクチュエータの軸方向中央位置に対し左右に所定の角度だけ回転しかつ所定の張力で中央位置に戻る復元力を有するように取付けられた４辺形の可動プレート部２３とから成るリミットスイッチ２とから構成されている。
【００２２】
そして可動プレート部２３は、アクチュエータ２２の先端に回転可能に支点ピン２３５で取付けられた４辺形のプレート２３２と、プレート２３２の回動角度を制限するためにアクチュエータ２２に取付けられたストッパ２３４と、プレート２３２をアクチュエータ２２の軸方向中央位置に所定の張力で戻すため２つのバネ２３３ａ，２３３ｂとプレート２３２の上辺両角度に取付けられたローラ２３１ａ，２３１ｂとで構成されている。
【００２３】
次に図２、図３および図４を用いて動作について説明する。図２，図３において先ず概要を説明する。図２においてドッグ１の往路は、先ずスタート位置から移動し図２（ａ）に示すようにドッグ１の傾斜部上部が可動プレート部２３のローラ２３１ａと当接し、図２（ｂ）に示すようにローラ２３１ａが取付けられたプレート２３２を進行方向に所定の角度まで回動させる。そして図２（ｃ）に示すように傾斜部下方向に移動して行くことによりアクチュエータ２２を押し下げてスイッチ本体２１をオンとし、そして図２（ｄ）に示すようにドッグ平担部下辺と両方のローラ２３１ａ，２３１ｂとが当接した状態となる。
【００２４】
続いて、図３において、ドッグ１の復路は、図３（ａ）に示すようにドッグ１がスイッチオン後の位置から移動し、両方のローラ２３１ａ，２３１ｂを移動して行き、図３（ｂ）に示すようにドッグ１の傾斜部によりプレート２３２を進行方向に所定の角度まで回動させて、図３（ｃ）に示すように引続き傾斜部上方向に移動して行くことにより、アクチュエータ２２が自身の復元力で上昇してスイッチ本体２１をオフとし、そして図３（ｄ）に示すようにスタート位置に戻る。スイッチ本体２１のオン、オフ時におけるドッグ１とローラ２３１との当接位置はずれているので、アクチュエータ２２のストロークの差が生じてスイッチ本体２２の応差を吸収することができる。
【００２５】
次に動作の詳細について説明する。図２（ａ）において、アクチュエータ２２が自由位置にある状態（スイッチ本体２１はオフ）で、アクチュエータ２２の先端に設置された可動プレート部２３のローラ２３１ａは移動してきたドッグ１に当接する。ローラ２３１が取付けられたプレート２３２はバネ２３３によりアクチュエータ２２の軸中心線１０３に対して図に示す中央位置に保持されている。ローラ２３１ａはドッグ１に押されてプレート２３２は図２（ｂ）のように回動する。この時、図の方向にプレート２３２を回動させるために、プレート２３２の回動中心の支点ピン２３５とドッグ１に当接するローラ２３１ａの回転中心を結ぶ線分１０１が、支点ピン２３５からドッグ１の接触面に鉛直に下ろした線分１０２よりも回転方向側になるように、つまりα＞γとなるように設定されている。ここで、αはドッグ１の一段目の傾斜面角度、γは直線１０３と線分１０１がなす角度であり、αは線分１０２と１０３のなす角度に等しい。
【００２６】
このように設定されているので、ローラ２３１ａの回転軌跡１０５がドッグ１に干渉しない方向（図２−ａでは時計回り方向）にローラ２３１ａは回転する。プレート２３２はストッパ２３４にあたるまで回動する。プレート２３２の回動は、アクチュエータ２２の軸中心線１０３に対して、ドッグ１が当接しているローラ２３１ａの回転中心が反対側へ移動しないように、ストッパ２３４により制限する。これは、後述するように、図２（ｃ）から図２（ｄ）の状態へ移るときに、プレート２３２を図に示す方向に回動させ、以降の動作を可能とするためである。
【００２７】
ドッグ１が更に移動すると、アクチュエータ２２はドッグ１に押されて縮む。ローラ２３１ａがドッグ１の一段目の傾斜面を越え、二段目の傾斜面に接触するようになったとき、回動しているプレート２３２がその回動位置を保ち、逆方向に回動しないように、β＞δとなるように設定されている。ここで、βはドッグ１の二段目の傾斜面角度、δはローラ２３１ａがストッパ２３４にあたった状態での、支点ピン２３５とローラ２３１ａの回転中心とを結ぶ線分１０１と、アクチュエータ２２の軸中心線１０３とのなす角度である。β＞δとすればプレート２３２が逆方向に回動しない理由は前述の一段目の傾斜面に当接している場合と同様である。
【００２８】
スイッチ本体２１は図２（ｃ）に示す時点でアクチュエータ２２の縮み量が動作位置に達してオフからオンになる。
【００２９】
ドッグ１が更に移動し、ローラ２３１ａを乗り越えると、アクチュエ−タ２２とバネ２３３の復元力により、プレート２３２が回動し、図２（ｄ）に示す形態となる。これは、前述のとおり、プレート２３２の回動角度はストッパ２３４により、直線１０３に対してローラ２３１ａの回転中心が反対側へ移動しないように、制限されているため、アクチュエータ２２とバネ２３３ａとの復元力がプレート２３２を元の向きに回転させるように作用するためである。本図では、ドッグがスイッチ本体２１の左側から移動してくる場合を示したが、右側から移動してくる場合にも同じ動きとなるように、可動プレート部２３を構成する２つのローラ２３２およびストッパ２３４はアクチュエータ部２２の軸中心線１０３に対して対称に配置してある。
【００３０】
図２（ｄ）の状態から、図３（ａ）に示すように移動体の移動方向が反転すると、プレート２３２はアクチュエータ２２の復元力により、図３（ｂ）に示すように回動し、ドッグ１が更に移動すると、アクチュエータ２２が伸びて動作位置に達する。スイッチ本体２１には応差があるためこの状態ではまだオンからオフにならない。
【００３１】
ドッグ１が更に移動し、図３（Ｃ）に示すようにアクチュエータ２２が戻りの位置まで伸びたとき、スイッチ本体２１はオンからオフになる。このとき、ローラ２３１が２つともドッグ１の二段目の傾斜面に接触するまでプレート２３２が回動できるようにγ−δ≧βとなるように設定されている。ここでβ、γ、δの定義は図２と同じであり、図３（ｃ）では、γ−δ＝βの場合を示している。γ−δはプレート２３２が回動できる角度であるから、γ−δ≧βの場合には、ローラ２３１が２つともドッグ１の二段目の傾斜面に当接するまでプレート２３２が回動する。しかしγ−δ＜βの場合には、ローラ２３１ａのみしか当接しない状態となる。
【００３２】
ドッグ１が更に移動し、ローラ２３１に接触しなくなると、図３（ｄ）に示すように、バネ２３３ｂによりプレート２３２は回動して元の位置に戻される。
【００３３】
次に図４について、スイッチ本体２１の応差が吸収され検出位置ずれがなくなる理由を説明する。以上説明したように、本発明によるスイッチ機構は、リミットスイッチ２のアクチュエータ２２の先端に、往復時に異なった方向に回転する可動プレート部２３を有していることにより、往復時でドッグ１と可動プレート部２３のローラの接触位置が変化する。リミットスイッチは図４に示すように、応差を有しているため、図８で説明したようにドッグの位置にずれが生じる。本発明では、可動プレート部２３が往復時で異なった方向に回動することにより、往復時でドッグ１とローラ２３１の当接位置が変化するため、ドッグ１が同じ位置でも、その移動方向によりドッグ１により押されるアクチュエータ２２のストロークが異なる。
【００３４】
これは、図４に示したようにオフからオンになる時のアクチュエータ２２の縮み量よりも、オンからオフになる時の縮み量の方が小さいという応差を、吸収する方向であるため、スイッチがオフからオンになる時のドッグの位置とオンからオフになる時のドッグの位置との間のずれ量がなくなる。
【００３５】
この効果により、スイッチがオフからオンになるときのストロークと、オンからオフになるときのストロークとの差である応差により発生する往復時の位置検出の誤差をなくすことができる。
【００３６】
尚、吸収できる応差の量は、ドッグ１の傾斜角と可動プレート２３のプレート２３２の寸法とにより略決定されるので、応差の大きさによりこれ等の値が設計上決定される。しかしドッグ１の傾斜角は、ドッグがローラとの当接状態を保持しスムースに移動するためには１５〜３０度が適当である。従って、傾斜角が決まれば応差によりプレート２３２の寸法が決まることになる。
【００３７】
本実施例のようにドッグ１の傾斜部が２段になっていると可動プレート部２３の設計の自由度が大きくなり、この部分を小型化できるメリットがある。
【００３８】
例えば、本実施例では角度αを急傾斜とし（例えば６０°）角度βを通常角度（例えば２０°）として、プレート２３２を製作し易い寸法にすると同時に大きな応差を吸収できるようにしている。
【００３９】
次に図５を参照して第２の実施の形態例を説明する。本実施例はドッグ３を通常の１段傾斜にした例である。前述したように傾斜が１段の場合はプレート４３２の寸法が図示のように大きくかつたて長となるが、ドッグの製作が容易となる利点がある。
【００４０】
次に図６を参照して第３の実施の形態例を説明する。本実施例は図１におけるローラの一方ローラ２３１ａを水平方向に位置を可変して応差を微調整できるようにしたものである。図６はローラ２３１ａ部分の断面図で、ローラ２３１ａをレール２３７上にスライドさせ、調整ネジ２３６でこのスライド量を調整するものである。尚、図５においても同様に適用できる。
【００４１】
また、図ｌにおいて、ローラ２３１を削除しプレート２３２の両角をこのローラと同形の円形にフォーミングするようにしても良い。こうすれば可動プレート部２３のコストを低減することができる。しかし円形部とドッグ１との摩擦抵抗が生ずるので、ドッグ１の移動力、アクチュエータ２２の復元力、バネ２３３の張力を強くする必要が生ずる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の位置検出用スイッチ機構は、アクチュエータ先端に設けた可動プレート部が回動することにより、スイッチ本体がオンオフする時のドッグと可動プレート部のローラとの当接位置がずれてスイッチ本体の応差を吸収しているので、ドッグの往復時の検出位置ずれをなくすことができ、かつスイッチ本体の応差はそのまま存在するので、オンオフ時にチャッタなどの発生がなく安定確実に動作するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態例を示す側面図である。
【図２】図２は図１におけるスイッチ機構の往路における動作を説明する各時点（ａ）〜（ｄ）の側面図である。
【図３】図３は図２に続く復路における動作を説明する各時点（ａ）〜（ｄ）の側面図である。
【図４】図４は図１におけるスイッチ機構の特性を説明する側面図である。
【図５】図５は本発明の第２の発明の実施例を示す側面図である。
【図６】図６は本発明の第３の発明の実施例を示す側面部分断面図である。
【図７】図７は従来例における応差を説明する側面図である。
【図８】図８は従来例における位置ずれを説明する側面図である。
【符号の説明】
１    ドッグ
２    リミットスイッチ
２１    スイッチ本体
２２    アクチュエータ
２３    可動プレート部
２３１ａ，２３１ｂ    ローラ
２３２    プレート
２３３ａ，２３３ｂ    バネ
２３４    ストッパ
２３５    支点ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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