JP4391436B2

JP4391436B2 - ３ポジションスイッチ

Info

Publication number: JP4391436B2
Application number: JP2005083333A
Authority: JP
Inventors: 晃斉藤
Original assignee: 日本開閉器工業株式会社
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: JP2006269157A

Description

本発明は、押ボタンスイッチに係り、特にＯＦＦ−ＯＮ−ＯＦＦの３ポジションスイッチ（イネーブルスイッチ）に関するものである。

従来、ロボットの教示装置やラインにおける制御操作スイッチとしては、手元に携帯する押ボタンスイッチが用いられている。特に、近年では、人間工学に基づいて危険を回避できるスイッチとして、３ポジションスイッチ（イネーブルスイッチ）が普及してきている。かかる３ポジションスイッチは、操作しない状態ではＯＦＦであり、制御対象物を操作するために押ボタンを押すとＯＮになり、押ボタンを解放するとＯＦＦに復帰する。また、ＯＮの状態からさらに押ボタンを押し込む操作によってもスイッチをＯＦＦにすることができる。すなわち、制御対象物の暴走や操作者の不注意などにより予期せぬ異常動作が起こり、操作者に危害が及ぶような場合には、操作者は押ボタンを解放するか、さらに押ボタンを押し込むかの何れかの行動をとる。つまり、咄嗟に押ボタンを押す、あるいは離す、どちらの動作を行っても、即座にスイッチがＯＮからＯＦＦになるように構成されている。そのため、３ポジションスイッチは、フェイルセーフに働く安全なスイッチといえる（下記特許文献１〜４参照）。
特開２００３−３２３８３２号公報特開２００２−０７５１２１号公報ＷＯ０２／０６１７７９Ａ１号公報特開２００２−３３４６２５号公報

しかしながら、かかる従来の３ポジションスイッチは構造が複雑で、大きく、コストが高いといった問題があった。
本発明は、上記状況に鑑みて、操作機械の突然の異常に際して回路を確実に遮断することができ、しかも構造が簡単で、安定な動作を行うことができるコンパクトな３ポジションスイッチを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕３ポジションスイッチにおいて、ベースに被着されるハウジングと、このハウジングの中央部に配置されるとともに、両側の面になだらかな傾斜面と急峻な傾斜面が形成されたカム部が設けられたプランジャを有する押ボタンと、前記プランジャの下部と前記ベース間に配置される復帰用バネと、前記ベースに水平方向に形成される溝に枢支されるともに、前記カム部に係合する滑動子付き転換子を有する揺動片と、この揺動片の反転用バネを介した傾動に応動する可動接片と、前記ベースに固定され、前記可動接片の変位によりこの可動接片と接触可能な固定接触部を有する固定端子とを備え、前記押ボタンの第１段の押圧操作により、前記カム部に係合したままで、前記揺動片の上下の傾きが反転し、それにより前記反転用バネが反転し、この反転用バネの反転で前記可動接片を上昇させて前記固定端子の固定接触部に前記可動接片を接触させて回路を閉路し、この時点で押ボタンを解放すると前記固定接触部から可動接片は離れて開路し、前記第１段の押ボタンの更なる押し込みによる第２段の操作により、前記転換子の滑動子が前記カム部の急峻な傾斜面を乗り越えてなだらかな傾斜面に移動することにより、前記揺動片の上下の傾きがさらに反転し、前記反転用バネの逆向きの反転で前記可動接片を下降させて前記固定接触部から前記可動接片を離して回路を開路することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の３ポジションスイッチにおいて、前記ベースに水平方向に形成される溝が前記転換子の滑動子の後方への移動を可能にし、前記滑動子の前記カム部の急峻な傾斜面からなだらかな傾斜面への離脱を円滑にすることを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の３ポジションスイッチにおいて、片側に１回路、両側で２回路の開閉を行うことを特徴とする。

本発明によれば、構造が簡単で、安定な動作を行うことができるコンパクトな３ポジションスイッチを提供することができる。

本発明の３ポジションスイッチは、ベースに被着されるハウジングと、このハウジングの中央部に配置されるとともに、両側の面になだらかな傾斜面と急峻な傾斜面が形成されたカム部が設けられたプランジャを有する押ボタンと、前記プランジャの下部と前記ベース間に配置される復帰用バネと、前記ベースに水平方向に形成される溝に枢支されるともに、前記カム部に係合する滑動子付き転換子を有する揺動片と、この揺動片の反転用バネを介した傾動に応動する可動接片と、前記ベースに固定され、前記可動接片の変位によりこの可動接片と接触可能な固定接触部を有する固定端子とを備え、前記押ボタンの第１段の押圧操作により、前記カム部に係合したままで、前記揺動片の上下の傾きが反転し、それにより前記反転用バネが反転し、この反転用バネの反転で前記可動接片を上昇させて前記固定端子の固定接触部に前記可動接片を接触させて回路を閉路し、この時点で押ボタンを解放すると前記固定接触部から可動接片は離れて開路し、前記第１段の押ボタンの更なる押し込みによる第２段の操作により、前記転換子の滑動子が前記カム部の急峻な傾斜面を乗り越えてなだらかな傾斜面に移動することにより、前記揺動片の上下の傾きがさらに反転し、前記反転用バネの逆向きの反転で前記可動接片を下降させて前記固定接触部から前記可動接片を離して回路を開路する。これにより、操作機械の突然の異常に対して、回路を確実に遮断することができ、構造が簡単で、安定な動作を行うことができるコンパクトな３ポジションスイッチを実現する。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す３ポジションスイッチの構成断面図、図２はベースの全体斜視図、図３はそのベースの片側の斜視図、図４は固定端子の配置図、図５はそのハウジングの斜視図、図６はその押ボタンの斜視図、図７はそのプランジャ及び復帰用コイルバネの斜視図、図８はその可動接片の構成図であり、図８（ａ）はその断面図、図８（ｂ）はその平面図、図９はその揺動片の斜視図である。

これらの図において、１はベースであり、図３に示すように、突起１Ｇと嵌合穴１Ｈ（突起１Ｇに対向する嵌合穴、嵌合穴１Ｈに対向する突起は図示なし）との嵌着により、図２に示すように、ベース１Ａとベース１Ｂとが組み付けられてベース１が構成される。そのベース１には中央に突出部１Ｃ、両側に突出部１Ｄが形成され、突出部１Ｄには外側から内側に溝６が形成され、この溝６には後述する揺動片１２の枢支部１２Ａが係合するように構成されている。また、中央の突出部１Ｃには後述する可動接片１９の枢支部１９Ａが係合する係止部１Ｅが形成されている。また、ベース１の外側面には図２に示すように後述するハウジング５の嵌合穴５Ｂに嵌着される突起１Ｆが形成されている。さらに、ベース１の内側には図３に示すように嵌合穴１Ｊが形成され、その部分に図４に示すような配置で固定端子２が植設されるようになっている。なお、３は固定接触部である。

５はハウジングであり、このハウジング５の下部の開口部はベース１で塞がれるように、ベース１と組み合わされる。図５に示すように、そのハウジング５の上面の中央部には後述する押ボタン７が係合する開口部５Ａが形成されており、また、側面の下部には上記したベース１の突起１Ｆが嵌着される嵌合穴５Ｂが形成されている。
７は押ボタンであり、ハウジング５の開口部５Ａに係合され、図６に示すように、下部にストッパー７Ａ、側面に後述するプランジャ８の突起８Ｂが係合する係合穴７Ｂが形成されている。

８は押ボタン７の中央から下方に延びるように形成されるプランジャであり、図７に示すように、案内部８Ａ、押ボタン７の係合穴７Ｂに係合する突起８Ｂ、プランジャ８の両側に設けられるカム部９が形成されている。このカム部９はなだらかな傾斜面９Ａと急峻な傾斜面９Ｂからなり、後述する滑動子１６との協働によりクイックアクション機能を有する。プランジャ８の下部には復帰用コイルバネ１０が配置される。

１９は可動接片であり、図８に示すように、基部に枢支部１９Ａが形成されており、この枢支部１９Ａがベース１の係止部１Ｅに係合されて、可動接片１９に形成される可動接触部１９Ｂの上下方向への揺動を行わせる。この可動接触部１９Ｂが揺動して、固定端子２の固定接触部３に接触することにより、回路はオンとなる。可動接片１９の先端部には突起２０が形成されており、この突起２０と後述する転換子１３の後端下方の突起１７との間に反転用コイルスプリング１８が装着されて、可動接片１９の急速揺動動作を可能にする。

１２は揺動片であり、図９に示すように、股状の構造をしており、その脚部に枢支部１２Ａが形成されており、この枢支部１２Ａはベース１の両側の突出部１Ｄに形成された溝６に係合され、この枢支部１２Ａを支点として回転可能に枢支されるとともに、溝６に沿って水平方向に若干移動可能に枢支されるように構成されている。かかる構造としているために、転換子１３を有する揺動片１２の上下の傾きが反転する際の動作が円滑なものとなる。

この揺動片１２の先端部分には転換子１３が設けられ、この転換子１３には内部にくり抜き穴１４が形成されており、このくり抜き穴１４内に密着巻のコイルスプリング１５を介して滑動子１６が上記したプランジャ８のカム部９に沿って移動できるように装着されている。転換子１３の後端下方には突起１７が形成されており、上記した可動接片１９の先端部の突起２０に他端が係合する反転用コイルスプリング１８の一端が係合されている。そこで、その可動接片１９は、転換子１３の動作に伴ってその位置が上昇すると可動接触部１９Ｂが固定接片２の固定接触部３に接触して、回路がＯＮとなり、下降すると回路がＯＦＦとなる。

図１０〜図１２は本発明の３ポジションスイッチの動作の説明図である。
（１）まず、図１０に示すように、押ボタン７が押されていない場合には、図１と同様であり、可動接片１９は下降しており、回路はＯＦＦの状態である。
（２）次に、図１１に示すように、押ボタン７が押される（押ボタン７を軽く操作する）と、プランジャ８は押し下げられる。すると、プランジャ８のカム部９も下がるが、滑動子１６はカム部９の急峻な傾斜面９Ｂに係合したまま、下方に押し下げられるので、転換子１３の突起１７は上方を向くことになり、そのために反転用コイルスプリング１８は反転する。すると反転用コイルスプリング１８のもう一方の端部が可動接片１９の突起２０に係合しているので、可動接片１９は上昇して固定接触部３に接触することにより、回路がＯＮとなる。なお、この図１１の状態で操作者が押ボタン７から手を離し押ボタン７を解放すると、ベース１の凹部に配置された復帰用スプリング１０がプランジャ８を押し上げるため、図１０の状態に戻って回路はＯＦＦとなる。

（３）次に、この３ポジションスイッチの押ボタン７を更に押し込む（押ボタン７を強く操作する）と、図１２に示すように、転換子１３及び揺動片１２の支点１１は溝６内を後方に移動し、滑動子１６は急峻な傾斜面９Ｂを乗り越えて、なだらかな面９Ａを滑り降りる。すると、転換子１３の後端下方の突起１７は下方を向くので、反転用コイルスプリング１８のもう一方の端部が係合する可動接片１９は下方へ移動することになり、回路はＯＦＦとなる。

このように構成したので、例えば、操作対象物や操作者が何らかの異常状態に陥って押ボタンを更に強く押した状態であっても、図１２のように回路はＯＦＦ状態となる。つまり、押ボタンを放した場合、また、更に強く押した場合のいずれの場合でも、フェールセーフに作用するので、極めて安全な制御操作用３ポジションスイッチとして機能することができる。

更に、本発明の３ポジションスイッチは、中央にカム部を有するプランジャを配置し、その両側にクイックアクション機能を有するスイッチ開閉部を配置するようにしたので、安定感があり、コンパクトで堅牢に構成することができる。
また、前後に一対の固定端子２を図４に示すように左右に配置し、可動接片１９の上昇により対峙した固定端子２の固定接触部３を可動接片１９で橋絡して回路を閉成し、可動接片１９の下降により対峙した固定端子２の固定接触部３から可動接片１９を離脱して回路を開成する。このように、開閉機構が左右に配置されるので、１個のスイッチで合計２回路の開閉を行うことができる。

このように、本発明によれば、操作機械の突然の異常に際して、回路を確実に遮断することができるとともに、コンパクトなスイッチでありながら、多くの回路の開閉を行わせることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の３ポジションスイッチは、操作者が押ボタンスイッチの押圧動作を解放しても、または更に強く押し込んでもスイッチをＯＦＦ状態にできるといったフェィルセーフ機能を有する押ボタンスイッチとして利用可能である。

本発明の実施例を示す３ポジションスイッチの構成断面図である。本発明の実施例を示す３ポジションスイッチのベースの全体斜視図である。本発明の実施例を示す３ポジションスイッチのベースの片側の斜視図である。本発明の実施例を示す３ポジションスイッチの固定端子の配置図である。本発明の実施例を示す３ポジションスイッチのハウジングの斜視図である。本発明の実施例を示す３ポジションスイッチの押ボタンの斜視図である。本発明の実施例を示す３ポジションスイッチのプランジャ及び復帰用コイルバネの斜視図である。本発明の実施例を示す３ポジションスイッチの可動接片の構成図である。本発明の実施例を示す３ポジションスイッチの揺動片の斜視図である。本発明の３ポジションスイッチの第１の動作態様を示す一部断面図である。本発明の３ポジションスイッチの第２の動作態様（軽く押圧操作）を示す一部断面図である。本発明の３ポジションスイッチの第３の動作態様（強く押圧操作）を示す一部断面図である。

１，１Ａ，１Ｂベース
１Ｃ中央の突出部
１Ｄ両側の突出部
１Ｅ係止部
１Ｆ，１Ｇ，８Ｂ，１７，２０突起
１Ｈ，１Ｊ，５Ｂ嵌合穴
７Ｂ係合穴
２固定端子
３固定接触部
５ハウジング
５Ａ開口部
６溝
７押ボタン
７Ａストッパー
８プランジャ
８Ａ案内部
９カム部
９Ａなだらかな傾斜面
９Ｂ急峻な傾斜面
１０復帰用コイルバネ
１２揺動片
１２Ａ，１９Ａ枢支部
１３転換子
１４くり抜き穴
１５密着巻のコイルスプリング
１６滑動子
１８反転用コイルスプリング
１９可動接片
１９Ｂ可動接触部

Claims

（ａ）ベースに被着されるハウジングと、
（ｂ）該ハウジングの中央部に配置されるとともに、両側の面になだらかな傾斜面と急峻な傾斜面が形成されたカム部が設けられたプランジャを有する押ボタンと、
（ｃ）前記プランジャの下部と前記ベース間に配置される復帰用バネと、
（ｄ）前記ベースに水平方向に形成される溝に枢支されるともに、前記カム部に係合する滑動子付き転換子を有する揺動片と、
（ｅ）該揺動片の反転用バネを介した傾動に応動する可動接片と、
（ｆ）前記ベースに固定され、前記可動接片の変位により該可動接片と接触可能な固定接触部を有する固定端子とを備え、
（ｇ）前記押ボタンの第１段の押圧操作により、前記カム部に係合したままで、前記揺動片の上下の傾きが反転し、それにより前記反転用バネが反転し、該反転用バネの反転で前記可動接片を上昇させて前記固定端子の固定接触部に前記可動接片を接触させて回路を閉路し、この時点で押ボタンを解放すると前記固定接触部から可動接片は離れて開路し、前記第１段の押ボタンの更なる押し込みによる第２段の操作により、前記転換子の滑動子が前記カム部の急峻な傾斜面を乗り越えてなだらかな傾斜面に移動することにより、前記揺動片の上下の傾きがさらに反転し、前記反転用バネの逆向きの反転で前記可動接片を下降させて前記固定接触部から前記可動接片を離して回路を開路することを特徴とする３ポジションスイッチ。
請求項１記載の３ポジションスイッチにおいて、前記ベースに水平方向に形成される溝が前記転換子の滑動子の後方への移動を可能にし、前記滑動子の前記カム部の急峻な傾斜面からなだらかな傾斜面への離脱を円滑にすることを特徴とする３ポジションスイッチ。
請求項１又は２記載の３ポジションスイッチにおいて、片側に１回路、両側で２回路の開閉を行うことを特徴とする３ポジションスイッチ。