スイッチ
【課題】防塵、防水スイッチの構造は一般的にゴム製のシールパッキンを使用したものが多く存在する。ゴム製の伸縮性のあるゴムブーツ等を使用することにより、密閉構造としてスイッチ内部の気密性を確保している。ただ悪環境の機械加工現場などで使用する場合、切粉等が発生してゴムブーツに穴を開けるなどのトラブルが発生する場合がある。
【解決手段】磁石とホールＩＣを金属ケースで囲うことにより、密閉構造にして防塵、防水機能を強化したものである。悪環境の機械加工現場においても使用が可能となる。さらに無接点方式となっているため防爆型となる。このように優れた機能を持つことにより広範囲で使用が可能なスイッチである。
【解決手段】磁石とホールＩＣを金属ケースで囲うことにより、密閉構造にして防塵、防水機能を強化したものである。悪環境の機械加工現場においても使用が可能となる。さらに無接点方式となっているため防爆型となる。このように優れた機能を持つことにより広範囲で使用が可能なスイッチである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無接点方式の防塵、防水スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にスイッチは金属部の接触を利用した接点方式と磁石、ホール素子あるいは磁界の変化や光等を利用した無接点方式がある。それぞれに一長一短があり、目的に応じて使用されている。スイッチの使用環境において、例えば一般家庭で使用する場合は防塵、防水機能はあまり必要としないのが通常である。ところが製造現場における機械装置で使用する場合は、防塵、防水機能を備えたスイッチが強く求められている。例えば、工作機械の近傍でスイッチを使用する場合は切削加工時の切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等が発生するために防塵、防水機能を高めることはたいへん重要である。さらに屋外で使用する場合は風雨、砂塵、気温の変化等にさらされるために防塵、防水機能が求められる。また海の深い場所で使用するスイッチは耐食性、耐薬品性に優れ、耐圧性にも対応できる構造としなければならない。さらに石油関連のプラント装置では発火による爆発を避けるため防爆型のスイッチが使用される。この際に接点方式では接点部で火花が発生するために無接点方式のスイッチが多く採用されている。また近年、工場内における爆発事故が発生しているが、その際にも発火性部品の使用を厳しく制限している。その意味でも防爆型で、防塵、防水のスイッチは有効である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
防塵、防水スイッチの構造は一般的にゴム製のシールパッキンを使用したものが多く存在する。シールパッキンはゴム製で伸縮性のあるゴムブーツ、特殊形状のシールパッキン、Ｏリング等が使用される。ゴム製のシールパッキンはスイッチ内部の気密性を保持する上で、取扱いが容易で伸縮性に富んだ優れた機能を有している。例えば、押ボタンスイッチの防塵、防水スイッチは軸受に対して、軸が上下にスライドして動作を繰り返す構造となっている。このスイッチの防塵、防水性を高めるために、通常、円筒形でジャバラ形状によるゴムブーツをスイッチの軸および軸受部に取り付けることにより、密閉構造を達成することができる。このジャバラ形状のゴムブーツを採用することにより、押ボタンスイッチのストローク量をカバーし、押圧、戻り圧に対して大きな負荷をかけることなく、スムーズなスイッチ動作が可能となる。またレバー型スイッチの場合は通常、円筒形のゴム製パイプを設置してレバーおよびスイッチ本体部に固定すれば密閉構造を達成することができる。このようにゴム製のシールパッキンを使用すれば各種のスイッチを防塵、防水構造にすることができる。
【０００４】
ただ、スイッチの使用される環境を調べてみると、通常の場合は防塵、防水機能を持ったスイッチであればほとんどの場所に対応可能であるが、一部の悪環境下では、ゴム製のシールパッキンによる防塵、防水機能だけでは対応できない場所が存在する。例えば、工作機械の近傍でスイッチを使用する場合、切削加工時に発生する切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等が発生する。この際、シールパッキンに切粉が飛んでゴムブーツに穴をあけたり、クーラント（切削溶剤）がゴムブーツの一部を溶かしたりして穴をあけたりすることが発生する。このような悪環境下ではゴムブーツに変えて、金属ベローズ等を使用することも可能であるが、スイッチが高価になる欠点があった。また、スイッチのシールパッキンにゴムブーツ等を使用した場合、高圧のかかる場所では使用が厳しい状況であった。スイッチのゴムブーツに外圧がかかり、ゴムブーツがつぶれ、動作が不安定になるトラブルが発生していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述の課題は本発明の防塵、防水スイッチによって問題を解決し、目的を達成することができる。従来の防塵、防水型スイッチはゴム製のシールパッキンを使用していたが、この方式を変更して、スイッチの構造を金属で囲った構造としたものである。実施例では４タイプのスイッチについて説明しているが、その中の１タイプ、レバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）にて説明する。レバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）は本体ケース（Ａ）と接触子（Ａ）で構成する。本体ケース（Ａ）の内部はプリント基板上にホールＩＣを配置する。ホールＩＣは配線コード（１）に接続し、延長コードからの配線コード（２）と接続する。延長コードは外部からの電源供給および出力信号を取り出す構成となっている。この延長コードはコード保持金具で固定され、密閉構造となっている。本体ケース（Ａ）の外部に接触子（Ａ）を配置し、Ｌ金具、板ナットにて固定する。接触子（Ａ）は板バネとなっており、その中間部下部に磁石を配置する。磁石は磁石ホルダーと磁石ケースによって固定されている。磁石ホルダーは接触子（Ａ）に固定された構造となっている。ここで磁石は密閉構造となっている。このレバー型防塵、防水スイッチの動作原理は通常、信号出力がＯＦＦ状態であるが、接触子（Ａ）の上部から検出体（Ａ）を押しつけるとある一定の距離でホールＩＣが磁石に反応して出力信号がＯＮ状態になる。そのまま限界まで押しつけてもＯＮ状態を保持した状態となる。また、検出体（Ａ）を接触子（Ａ）から離した状態にすると信号出力はＯＮからＯＦＦ状態に戻り、定位置で次の動作を待機する状態となる。
【０００６】
このレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）はホールＩＣ、プリント基板、配線コード、および磁石の部分がすべて密閉構造となっているために、防塵、防水機能が非常に高いスイッチ構造となっている。延長コード部を除き、表面に出ている部品は金属で構成している。この金属は防▲錆▼に強く、耐薬品性にも強い材料を使用する。これによって工作機械の加工現場の悪環境下で、切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等が発生する近傍でも使用が可能となる。このレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）は水中での使用はもちろんのこと、海の深い場所でも使用が可能である。もう一つの特徴としては、このレバー型防塵、防水スイッチは無接点方式となっているために、防爆型である。近年、工場で爆発事故が発生しているが、この際に本発明によるレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）を使用すれば、スイッチが原因による爆発事故は防止することができる。このようにレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）の使用範囲は広範囲に渡っており、いままで制限があった分野にも適用できるものである。さらに本スイッチは構造がシンプルでローコストの製造ができる特徴を持っている。
【発明の効果】
【０００７】
従来の防塵、防水型スイッチはゴム製のシールパッキンを使用して、目的の機能を達成したものが多かった。例えば、このスイッチを工場の機械加工現場で使用する場合、ゴム製のシールパッキンでは対応できない場所が多く存在するために設置場所が制限されることがあった。悪環境下の機械加工現場で使用するためには、スイッチの密閉構造を十分に吟味したものとし、防▲錆▼、耐薬品性、耐圧力性、耐久性等に優れた金属材料を選定することが重要である。本発明の防塵、防水スイッチはこのような悪環境下でも正常な動作を確保することができる。また、もう一つの特徴であるスイッチを無接点方式にすることにより、火花の発生しない防爆型にすることができる。近年、工場では石油、化学物質を使用した製品が多く存在するが、この際に引火性ガスが充満して爆発などのトラブルが発生するために、接点方式スイッチが制限されることがある。本来、防塵、防水スイッチを使用する場合は、使用する場所の環境に左右されず、設置できること望ましいが、全ての条件を満足するスイッチを作ることは技術的にたいへん難しいことである。今回、提供する防塵、防水スイッチはいままでのスイッチに比べ防塵、防水機能が優れている特徴を持っており、無接点方式にすることにより、工場の悪環境下でも使用できる構造となっている。いままで使用が制限されていた場所でも設置可能となるので、広範囲の分野にわたって設置されることが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を適用した防塵、防水スイッチの実施形態を説明する。
【０００９】
これから本発明のレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）について詳しく説明する。まず図１はレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）の外観図である。図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は（Ａ）の平面図、図１（Ｃ）は（Ａ）の左側面図、図１（Ｄ）は（Ａ）の右側面図である。図２は図１（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。具体的な部品構成、動作については図２の図面に基づいて説明する。レバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）２５は本体ケース（Ａ）１の内部にプリント基板１０に半田付けされたホールＩＣ１１を配置する。このプリント基板１０は基板ホルダー９に固定し、さらに本体ケース（Ａ）１に固定する。電源と信号出力を取り出すために、延長コード１６とホールＩＣ１１が配線コード（１）１２と配線コード（２）１３によって接続される。この延長コード１６はコード保持金具１４に固定され、本体ケース（Ａ）１にも固定され、内部は密閉構造となる。ここでワイヤーブレード１５は金属製で機械加工時に発生する切粉等によって延長コード１６が損傷しないように保護するためのものである。またさらに防塵、防水機能を高めたい場合は金属性のパイプを使用すればさらに強化される。配線コード（１）１２と配線コード（２）１３は３芯のコードで、途中で接続され、絶縁処理が施され、絶縁チューブ２０で保護される。ここで本体ケース（Ａ）１は固定穴２１によって外部のブラケット等に固定される。ここで使用する金属材料は防▲錆▼、耐薬品性、耐圧力性、耐久性に優れ、非磁性体の材料を選定する。
【００１０】
次に接触子（Ａ）２は本体ケース（Ａ）１にＬ金具３、板ナット５、ボルト４によって固定される。この接触子（Ａ）２は板バネ材料を使用しており、Ｙ軸方向の力に対してバネ性を有したものとなっている。この接触子（Ａ）２の中間部、下部には磁石ホルダー６をロー付等で溶着し固定する。次に磁石８を磁石ケース７に挿入し、磁石ホルダー６に固定する。この際、磁石８は密閉構造となる。ここで磁石ホルダー６と磁石ケース７の金属材料は前項で述べた優れた要素を満足することはもちろんのこと非磁性体の金属材料を選定する。これは磁石８によって接触する金属が磁化されることを防ぐためである。次に接触子（Ａ）２の先端がＹ軸方向に押された場合、ホールＩＣと磁石の距離１７からホールＩＣがＯＦＦの距離１８を通過して、ホールＩＣがＯＮの距離１９に到達する。このレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）２５は図２示す通り一定の範囲内で可動するが、検出体（Ａ）２２（図３、参照）が接触子（Ａ）２から離れたところを図示しており、次の検出体（Ａ）２２が来るのを待ち受ける状態となっている。ホールＩＣ１１と磁石８を使用した今回の方式は磁石８の磁界にホールＩＣ１１内部のホール素子が反応して信号を出力するものである。このレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）２５で注意しなければならないことは磁石８を使用するために、接触子（Ａ）２、磁石ホルダー６、磁石ケース７の表面に磁性材料の切粉、研磨粉等が若干、付着する場合が発生するが、この際はこれを除去する作業が発生する。このため磁性材料を機械加工する場合は定期的に切粉、研磨粉等を除去するメンテナンスが必要となる。前述で紹介した通りレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）２５の構造は密閉構造となっており、防塵、防水機能を強化したものである。
【００１１】
図３はレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）の動作行程図を示している。図３（Ａ）は検出体（Ａ）が接触子（Ａ）に接触する前の行程を示している。図３（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。図３（Ｃ）は検出体（Ａ）が接触子（Ａ）に接触した状態の行程を示している。図３（Ｄ）は（Ｃ）の平面図である。図３（Ｅ）は検出体（Ａ）が接触子（Ａ）を押し付けた状態の行程を示している。図３（Ｆ）は（Ｅ）の平面図である。ここではレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）２５における、検出体（Ａ）２２と接触子（Ａ）２の動作行程図を示している。具体的に図３（Ａ）、（Ｂ）では検出体（Ａ）２２にＦの力が加わって接触子（Ａ）２に近づこうとしている状態で、信号出力はＯＦＦ状態である。図３（Ｃ）、（Ｄ）では検出体（Ａ）２２にＦの力が加わって接触子（Ａ）２に接触した状態で、信号出力はＯＦＦ状態である。図３（Ｅ）、（Ｆ）では検出体（Ａ）２２にＦの力が加わって接触子（Ａ）２を押し付けた状態である。検出体（Ａ）２２および接触子（Ａ）２共、Ｙ軸方向に移動する。ホールＩＣ１１の信号出力は途中の動作点でＯＮ状態となり、そのままＯＮ状態を維持することになる。ホールＩＣ１１の信号出力がＯＮなる距離は図２で示した通りである。また検出体（Ａ）２２が接触子（Ａ）２から離れる場合は逆の行程をたどり、途中の位置で信号出力はＯＦＦ状態になる。この磁石８とホールＩＣ１１の動作および信号出力については次項の図１２にて詳しく説明する。このレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）２５は無接点方式の防爆型となっている。
【００１２】
図４はレバー型防塵、防水スイッチの（Ｂ）の外観図である。図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）は（Ａ）の平面図、図４（Ｃ）は（Ａ）の左側面図、図４（Ｄ）は（Ａ）の右側面図である。図５は図４（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。具体的な部品構成、動作については図５の図面に基づいて説明する。レバー型防塵、防水スイッチ（Ｂ）２６の部品構成、動作については図１および図２で示すものと、接触子（Ｂ）２３を除いて同一なものなのでここでは詳しい説明を省くことにする。接触子（Ｂ）２３は本体ケース（Ａ）１にＬ金具３、板ナット５、ボルト４によって固定される。この接触子（Ｂ）２３は板バネ材料を使用し、先端部が図で示すように山形の形状になっている。検出体（Ｂ）２４（図６、参照）がＸ軸方向で移動してくると、接触子（Ｂ）２３がＹ軸方向に押され、一定の範囲内で可動する。これによってホールＩＣと磁石の距離１７からホールＩＣがＯＦＦの距離１８を通過して、ホールＩＣがＯＮの距離（動作点）１９に到達する。検出体（Ｂ）２４が接触子（Ｂ）２３から離れると図示した状態で、次の検出体（Ｂ）２４を待ち受ける状態となる。
【００１３】
図６はレバー型防塵、防水スイッチ（Ｂ）の動作行程図を示している。図６（Ａ）は検出体（Ｂ）が接触子（Ｂ）に接触する前の行程を示している。図６（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。図６（Ｃ）は検出体（Ｂ）が接触子（Ｂ）を押し付けた状態の行程を示している。図６（Ｄ）は（Ｃ）の平面図である。ここではレバー型防塵、防水スイッチ（Ｂ）２６における、検出体（Ｂ）２４と接触子（Ｂ）２３の動作行程図を示している。具体的に図６（Ａ）、（Ｂ）では検出体（Ｂ）２４にＦの力が加わって接触子（Ｂ）２３近づこうとしている状態で、信号出力はＯＦＦ状態である。図（Ｃ）、（Ｄ）では検出体（Ｂ）２４にＦの力が加わって接触子（Ｂ）２３を押し付けた状態である。検出体（Ｂ）２４はＸ軸方向に移動し、接触子（Ｂ）２３はＹ軸方向に移動する。ホールＩＣ１１の信号出力は途中の動作点でＯＮ状態となり、そのままＯＮ状態を維持することになる。ホールＩＣ１１の信号出力がＯＮになる距離は図５で示した通りである。また検出体（Ｂ）２４が接触子（Ｂ）２３から離れる場合は逆の行程をたどり、途中の位置で信号出力はＯＦＦ状態になる。このレバー型防塵、防水スイッチ（Ｂ）２６も無接点方式の防爆型となっている。
【実施例２】
【００１４】
次に、本発明のアーム型防塵、防水スイッチについて説明する。図７はアーム型防塵、防水スイッチの外観図である。図７（Ａ）は正面図、図７（Ｂ）は（Ａ）の平面図、図７（Ｃ）は（Ａ）の左側面図、図７（Ｄ）は（Ａ）の右側面図である。図８は図７（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。具体的な部品構成、動作については図８の図面に基づいて説明する。アーム型防塵、防水スイッチ５１は本体ケース（Ｃ）３１の内部にプリント基板３８に半田付けされたホールＩＣ３９を配置する。このプリント基板３８は基盤ホルダー３７に固定し、さらに本体ケース（Ｃ）３１に固定する。電源と信号出力を取り出すために延長コード４４とホールＩＣ３９が配線コード（１）４０と配線コード（２）４１によって接続される。この延長コード４４はコード保持金具４２に固定され、本体ケース（Ｃ）３１にも固定され、内部は密閉構造となる。ここでワイヤーブレード４３は金属製で機械加工時に発生する切粉等によって延長コード４４が損傷しないように保護するためのものである。またさらに防塵、防水機能を高めたい場合は金属製のパイプを使用すればさらに強化される。配線コード（１）４０と配線コード（２）４１は３芯のコードで、途中で接続され、絶縁処理が施され、絶縁チューブ４８で保護される。ここで本体ケース（Ｃ）３１は固定穴４９によって外部のブラケット等に固定される。ここで使用する金属材料は防▲錆▼、耐薬品性、耐圧力性、耐圧力性、耐久性に優れ、非磁性体の材料を選定する。
【００１５】
次に接触子（Ｃ）３２は本体ケース（Ｃ）３１に止めネジ３６によって固定される。この接触子（Ｃ）３２は先端棒状コイルバネを使用しており、Ｙ軸方向の力に対してバネ性を有したものとなっている。この接触子（Ｃ）３２の左側部、下部には磁石ホルダー３３がロー付等で溶着し固定する。次に磁石３５を磁石ケース３４に挿入し、磁石ホルダー３３に固定する。この際、磁石３５は密閉構造となる。ここで磁石ホルダー３３と磁石ケース３４の金属材料は前項で述べた優れた要素を満足することはもちろんのこと非磁性体の金属材料を選定する。これは磁石３５によって接触する金属が磁化されることを防ぐためである。次に接触子（Ｃ）３２の先端がＹ軸方向に押された場合、ホールＩＣと磁石の距離４５からホールＩＣがＯＦＦの距離４６を通過して、ホールＩＣがＯＮの距離（動作点）４７に到達する。このアーム型防塵、防水スイッチ５１は図８で示す通り一定の範囲内で可動するが、検出体（Ｃ）５０（図９、参照）が接触子（Ｃ）３２から離れているところを図示しており、次の検出体（Ｃ）５０を待ち受ける状態となる。ホールＩＣ３９と磁石３５を使用した今回の方式は磁石３５の磁界にホールＩＣ３９内部のホール素子が反応して信号を出力するものである。このアーム型防塵、防水スイッチ５１で注意しなければならないことは磁石３５を使用するために、接触子（Ｃ）３２、磁石ホルダー３３、磁石ケース３４の表面に磁性材料の切粉、研磨粉等が若干、付着する場合が発生するが、この際はこれを除去する作業が発生する。このため磁性材料を機械加工する場合は定期的に切粉、研磨粉等を除去するメンテナンスが必要となる。前述で紹介した通りアーム型防塵、防水スイッチ５１の構造は密閉構造となっており、防塵、防水機能を強化したものである。
【００１６】
図９はアーム型防塵、防水スイッチの動作行程図を示している。図９（Ａ）は検出体（Ｃ）が接触子（Ｃ）に接触した状態の行程を示している。図９（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。図９（Ｃ）は検出体（Ｃ）が接触子（Ｃ）を押し付けた状態の行程を示している。図９（Ｄ）は（Ｃ）の平面図である。ここではアーム型防塵、防水スイッチ５１における、検出体（Ｃ）５０と接触子（Ｃ）３２の動作行程図を示している。具体的には図９（Ａ）、（Ｂ）では検出体（Ｃ）５０にＦの力が加わって接触子（Ｃ）３２に接触した状態で、信号出力はＯＦＦ状態である。図９（Ｃ）、（Ｄ）では検出体（Ｃ）５０にＦの力が加わって接触子（Ｃ）３２を押し付けた状態である。検出体（Ｃ）５０および接触子（Ｃ）３２共、Ｙ軸方向に移動する。ホールＩＣ３９の信号出力は途中の動作点でＯＮ状態となり、そのままＯＮ状態を維持することになる。ホールＩＣ３９の信号出力がＯＮになる距離は図８で示した通りである。また検出体（Ｃ）５０が接触子（Ｃ）３２から離れる場合は逆の行程をたどり、途中の位置で信号出力はＯＦＦ状態になる。この磁石３５とホールＩＣ３９の動作および信号出力については次項の図１２にて詳しく説明する。このアーム型防塵、防水スイッチ５１は無接点方式で防爆型となっている。
【実施例３】
【００１７】
次に、本発明の接触型防塵、防水スイッチについて説明する。図１０は接触型防塵、防水スイッチの外観図および動作行程図である。図１０（Ａ）は正面図、図１０（Ｂ）は（Ａ）の左側面図、図１０（Ｃ）は（Ａ）の右側面図である。図１０（Ｄ）は検出体（Ｄ）が先端子に接触し、動作点まで押し込んだ図、図１０（Ｅ）は検出体（Ｄ）が先端子を押し、限界まで到達した図である。図１１は図１０の断面図および動作行程図である。図１１（Ａ）は図１０（Ａ）のＡ−Ａ断面図、図１１（Ｂ）は（Ａ）の左側面図、図１１（Ｃ）は（Ａ）の右側面図である。図１１（Ｄ）は図１０（Ｄ）のＤ−Ｄ断面図、図１１（Ｅ）は図１０（Ｅ）のＥ−Ｅ断面図である。具体的な部品構成、動作については図１１の図面に基づいて説明する。接触型防塵、防水スイッチ７７の本体ケース（Ｄ）６１の内部にプリント基板６８に半田付けされたホールＩＣ６９を配置する。このプリント基板６８は基板ホルダー６７に固定し、固定金具６６固定し、さらに本体ケース（Ｄ）６１に固定する。電源と信号出力を取り出すために、延長コード７５とホールＩＣ６９が配線コード（１）７０と配線コード（２）７１によって接続される。この延長コード７５はコード保持金具７３に固定され、本体ケース（Ｄ）６１にも固定され、内部は密閉構造となる。ここでワイヤーブレード７４は金属製で機械加工時に発生する切粉等によって延長コード７５が損傷しないように保護するためのものである。またさらに防塵、防水機能を高めたい場合は金属製のパイプを使用すればさらに強化される。ここで本体ケース（Ｄ）６１にネジが切ってあるが、これは接触型防塵、防水スイッチ７７をブラケット等に固定する際、２枚のナットを使用して固定するものである。配線コード（１）７０と配線コード（２）７１は３芯のコードで、途中で接続され、絶縁処理が施され、絶縁チューブ７２で保護される。ここで使用する金属材料は防▲錆▼、耐薬品性、耐圧力性、耐久性に優れ、非磁性体の材料を選定する。
【００１８】
ここで先端子６３は磁石ケース６４の中に磁石６５を挿入して密閉構造とする。ここで先端子６３と磁石ケース６４とコイルバネ６２の金属材料は前項で述べたように優れた要素を満足することはもちろんのこと、非磁性体の金属材料を選定する。これは磁石６５によって接触する金属が磁化されるのを防ぐためである。また磁石ケース６４にはコイルバネ６２の端をロー付け等で溶着し固定する。コイルバネ６２のもう一方の端も固定金具６６にロー付け等で溶着し固定する。これによって先端子６３はＸ軸方向に可動できることになる。この接触型防塵、防水スイッチ７７で注意しなければならないことは磁石６５を使用するために、先端子６３、磁石ケース６４、コイルバネ６２の表面に磁性材料の切粉、研磨粉等が若干、付着する場合が発生したり、また切粉の一部がコイルバネ６２に絡まったりすることがあるので、これを除去するために作業が発生する。このため磁性材料を機械加工した場合は定期的に切粉、研磨粉等を除去するメンテナンスが必要となる。前述で紹介した通り接触型防塵、防水スイッチ７７の構造は密閉構造となっており、防塵、防水機能を強化したものである。
【００１９】
次に、接触型防塵、防水スイッチ７７の動作について説明する。図１１（Ａ）では検出体（Ｄ）７６にＦの力が加わっているが先端子６３に接触する前の行程を示している。信号出力はＯＦＦ状態である。図１１（Ｄ）では検出体（Ｄ）７６にＦの力が加わってＸ軸方向に移動し、先端子６３に接触して、押し付けた状態を示している。ここではホールＩＣがＯＮの距離（動作点）７８を示し、この距離がホールＩＣ６９の動作点の位置となる。また図１１（Ｅ）では検出体（Ｄ）７６にＦの力が加わって先端子６３が最も押し付けられた状態を示している。信号出力は動作点からＯＮ状態のままである。ここで接触型防塵、防水スイッチ７７のストローク７９は図で示した通りである。また検出体（Ｄ）７６が先端子６３から離れる場合は逆の行程をたどり、途中の動作点位置で信号出力はＯＦＦ状態になる。ホールＩＣ６９と磁石６５を使用した今回の方式は磁石６５の磁界にホールＩＣ６９内部のホール素子が反応して信号を出力するものである。この磁石６５とホールＩＣ６９の動作および信号出力については次項の図１２にて詳しく説明する。この接触型防塵、防水スイッチ７７は無接点方式の防爆型となっている。
【００２０】
本発明の図１２はホールＩＣの動作原理図について説明する。まず、図１２（Ａ）で、ホールＩＣ、ＨＩＣはホール素子ＨＥとアンプ回路ＡＭＰとシュミットトリガーＳＴで構成されている。それぞれの回路には安定化電源ＲＥＧによって安定した電源が供給される。ホール素子ＨＥが磁石ＭＡＧの磁界を感知した場合は電圧を出力し、アンプ回路ＡＭＰに信号を入力する。アンプ回路ＡＭＰからの出力信号はシュミットトリガーＳＴによって波形が整形され、トランジスタＴＲＩおよび抵抗Ｒ１の回路に信号を伝達する。信号はトランジスタＴＲ１のコレクタ部から信号出力ＯＵＴＰＵＴされる。ここでホールＩＣ、ＨＩＣには電源電圧ＶｃｃおよびグランドＧＮＤから電源が供給される。この図では磁石ＭＡＧ（本図ではＳ極がホール素子ＨＥに向かっている）はホール素子ＨＥが磁界を感知する位置より離れているので、ホールＩＣがＯＦＦの距離８１となっている。当然、信号出力ＯＵＴＰＵＴはＯＦＦ状態にある。図１２（Ｂ）では磁石ＭＡＧはホール素子ＨＥが磁界を感知する位置に到達したので、ホールＩＣがＯＮになる距離（動作点）８２となっている。当然、信号出力ＯＵＴＰＵＴは動作点に達し、ＯＮ状態にある。図１２（Ｃ）では磁石ＭＡＧはホール素子ＨＥが磁界を感知し続けているので、ホールＩＣがＯＮの距離８３となっている。当然、信号出力ＯＵＴＰＵＴはＯＮ状態にある。この磁石ＭＡＧとホール素子ＨＥによるスイッチは無接点方式で接点方式と異なり火花等を発生しないために防爆型の防塵、防水スイッチとなる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
防塵、防水スイッチにおいてゴム製のシールパッキンによる密閉構造のスイッチは従来から使用されてきたが、前述したようにいくつかの問題が存在した。そのために使用範囲に制限があったことが現状であった。本発明の防塵、防水スイッチは主要部分を金属で囲い密閉構造としたことにより、機械加工現場における悪環境下、切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等に対しても十分対応できる構造となっている。また、このスイッチは無接点方式（防爆仕様）となっているために、近年工場で発生している爆発事故などに対しても有効なスイッチとなっている。また水中での使用が可能となり、さらに海水の深海で高圧力の場所においても使用が可能となっている。このように従来では使用が制限されていた所でも、使用が可能となるので、スイッチの利用範囲が今後、拡大していくものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】レバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）の外観図。
【図２】図１（Ｂ）のＡ−Ａ断面図。
【図３】レバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）の動作行程図。
【図４】レバー型防塵、防水スイッチ（Ｂ）の外観図。
【図５】図４（Ｂ）のＡ−Ａ断面図。
【図６】レバー型防塵、防水スイッチ（Ｂ）の動作行程図。
【図７】アーム型防塵、防水スイッチの外観図。
【図８】図７（Ｂ）のＡ−Ａ断面図。
【図９】アーム型防塵、防水スイッチの動作行程図。
【図１０】接触型防塵、防水スイッチの外観図および動作行程図。
【図１１】図１０の断面図および動作行程図。
【図１２】ホールＩＣの動作原理図。
【符号の説明】
【００２３】
１ 本体ケース（Ａ）
２ 接触子（Ａ）
６ 磁石ホルダー
８ 磁石
１１ ホールＩＣ
１６ 延長コード
１７ ホールＩＣと磁石の距離
２２ 検出体（Ａ）
２３ 接触子（Ｂ）
２４ 検出体（Ｂ）
２５ レバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）
２６ レバー型防塵、防水スイッチ（Ｂ）
３１ 本体ケース（Ｃ）
３２ 接触子（Ｃ）
３９ ホールＩＣ
４５ ホールＩＣと磁石の距離
５０ 検出体（Ｃ）
５１ アーム型防塵、防水スイッチ
６１ 本体ケース（Ｄ）
６２ コイルバネ
６３ 先端子
６４ 磁石ケース
６９ ホールＩＣ
７６ 検出体（Ｄ）
７７ 接触型防塵、防水スイッチ
７８ ホールＩＣがＯＮの距離（動作点）
７９ ストローク
８２ ホールＩＣがＯＮになる距離（動作点）
ＨＩＣ ホールＩＣ
Ｖｃｃ 電源電圧
ＧＮＤ グランド
ＯＵＴＰＵＴ 信号出力
ＨＥ ホール素子
ＭＡＧ 磁石
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無接点方式の防塵、防水スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にスイッチは金属部の接触を利用した接点方式と磁石、ホール素子あるいは磁界の変化や光等を利用した無接点方式がある。それぞれに一長一短があり、目的に応じて使用されている。スイッチの使用環境において、例えば一般家庭で使用する場合は防塵、防水機能はあまり必要としないのが通常である。ところが製造現場における機械装置で使用する場合は、防塵、防水機能を備えたスイッチが強く求められている。例えば、工作機械の近傍でスイッチを使用する場合は切削加工時の切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等が発生するために防塵、防水機能を高めることはたいへん重要である。さらに屋外で使用する場合は風雨、砂塵、気温の変化等にさらされるために防塵、防水機能が求められる。また海の深い場所で使用するスイッチは耐食性、耐薬品性に優れ、耐圧性にも対応できる構造としなければならない。さらに石油関連のプラント装置では発火による爆発を避けるため防爆型のスイッチが使用される。この際に接点方式では接点部で火花が発生するために無接点方式のスイッチが多く採用されている。また近年、工場内における爆発事故が発生しているが、その際にも発火性部品の使用を厳しく制限している。その意味でも防爆型で、防塵、防水のスイッチは有効である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
防塵、防水スイッチの構造は一般的にゴム製のシールパッキンを使用したものが多く存在する。シールパッキンはゴム製で伸縮性のあるゴムブーツ、特殊形状のシールパッキン、Ｏリング等が使用される。ゴム製のシールパッキンはスイッチ内部の気密性を保持する上で、取扱いが容易で伸縮性に富んだ優れた機能を有している。例えば、押ボタンスイッチの防塵、防水スイッチは軸受に対して、軸が上下にスライドして動作を繰り返す構造となっている。このスイッチの防塵、防水性を高めるために、通常、円筒形でジャバラ形状によるゴムブーツをスイッチの軸および軸受部に取り付けることにより、密閉構造を達成することができる。このジャバラ形状のゴムブーツを採用することにより、押ボタンスイッチのストローク量をカバーし、押圧、戻り圧に対して大きな負荷をかけることなく、スムーズなスイッチ動作が可能となる。またレバー型スイッチの場合は通常、円筒形のゴム製パイプを設置してレバーおよびスイッチ本体部に固定すれば密閉構造を達成することができる。このようにゴム製のシールパッキンを使用すれば各種のスイッチを防塵、防水構造にすることができる。
【０００４】
ただ、スイッチの使用される環境を調べてみると、通常の場合は防塵、防水機能を持ったスイッチであればほとんどの場所に対応可能であるが、一部の悪環境下では、ゴム製のシールパッキンによる防塵、防水機能だけでは対応できない場所が存在する。例えば、工作機械の近傍でスイッチを使用する場合、切削加工時に発生する切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等が発生する。この際、シールパッキンに切粉が飛んでゴムブーツに穴をあけたり、クーラント（切削溶剤）がゴムブーツの一部を溶かしたりして穴をあけたりすることが発生する。このような悪環境下ではゴムブーツに変えて、金属ベローズ等を使用することも可能であるが、スイッチが高価になる欠点があった。また、スイッチのシールパッキンにゴムブーツ等を使用した場合、高圧のかかる場所では使用が厳しい状況であった。スイッチのゴムブーツに外圧がかかり、ゴムブーツがつぶれ、動作が不安定になるトラブルが発生していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述の課題は本発明の防塵、防水スイッチによって問題を解決し、目的を達成することができる。従来の防塵、防水型スイッチはゴム製のシールパッキンを使用していたが、この方式を変更して、スイッチの構造を金属で囲った構造としたものである。実施例では４タイプのスイッチについて説明しているが、その中の１タイプ、レバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）にて説明する。レバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）は本体ケース（Ａ）と接触子（Ａ）で構成する。本体ケース（Ａ）の内部はプリント基板上にホールＩＣを配置する。ホールＩＣは配線コード（１）に接続し、延長コードからの配線コード（２）と接続する。延長コードは外部からの電源供給および出力信号を取り出す構成となっている。この延長コードはコード保持金具で固定され、密閉構造となっている。本体ケース（Ａ）の外部に接触子（Ａ）を配置し、Ｌ金具、板ナットにて固定する。接触子（Ａ）は板バネとなっており、その中間部下部に磁石を配置する。磁石は磁石ホルダーと磁石ケースによって固定されている。磁石ホルダーは接触子（Ａ）に固定された構造となっている。ここで磁石は密閉構造となっている。このレバー型防塵、防水スイッチの動作原理は通常、信号出力がＯＦＦ状態であるが、接触子（Ａ）の上部から検出体（Ａ）を押しつけるとある一定の距離でホールＩＣが磁石に反応して出力信号がＯＮ状態になる。そのまま限界まで押しつけてもＯＮ状態を保持した状態となる。また、検出体（Ａ）を接触子（Ａ）から離した状態にすると信号出力はＯＮからＯＦＦ状態に戻り、定位置で次の動作を待機する状態となる。
【０００６】
このレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）はホールＩＣ、プリント基板、配線コード、および磁石の部分がすべて密閉構造となっているために、防塵、防水機能が非常に高いスイッチ構造となっている。延長コード部を除き、表面に出ている部品は金属で構成している。この金属は防▲錆▼に強く、耐薬品性にも強い材料を使用する。これによって工作機械の加工現場の悪環境下で、切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等が発生する近傍でも使用が可能となる。このレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）は水中での使用はもちろんのこと、海の深い場所でも使用が可能である。もう一つの特徴としては、このレバー型防塵、防水スイッチは無接点方式となっているために、防爆型である。近年、工場で爆発事故が発生しているが、この際に本発明によるレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）を使用すれば、スイッチが原因による爆発事故は防止することができる。このようにレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）の使用範囲は広範囲に渡っており、いままで制限があった分野にも適用できるものである。さらに本スイッチは構造がシンプルでローコストの製造ができる特徴を持っている。
【発明の効果】
【０００７】
従来の防塵、防水型スイッチはゴム製のシールパッキンを使用して、目的の機能を達成したものが多かった。例えば、このスイッチを工場の機械加工現場で使用する場合、ゴム製のシールパッキンでは対応できない場所が多く存在するために設置場所が制限されることがあった。悪環境下の機械加工現場で使用するためには、スイッチの密閉構造を十分に吟味したものとし、防▲錆▼、耐薬品性、耐圧力性、耐久性等に優れた金属材料を選定することが重要である。本発明の防塵、防水スイッチはこのような悪環境下でも正常な動作を確保することができる。また、もう一つの特徴であるスイッチを無接点方式にすることにより、火花の発生しない防爆型にすることができる。近年、工場では石油、化学物質を使用した製品が多く存在するが、この際に引火性ガスが充満して爆発などのトラブルが発生するために、接点方式スイッチが制限されることがある。本来、防塵、防水スイッチを使用する場合は、使用する場所の環境に左右されず、設置できること望ましいが、全ての条件を満足するスイッチを作ることは技術的にたいへん難しいことである。今回、提供する防塵、防水スイッチはいままでのスイッチに比べ防塵、防水機能が優れている特徴を持っており、無接点方式にすることにより、工場の悪環境下でも使用できる構造となっている。いままで使用が制限されていた場所でも設置可能となるので、広範囲の分野にわたって設置されることが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を適用した防塵、防水スイッチの実施形態を説明する。
【０００９】
これから本発明のレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）について詳しく説明する。まず図１はレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）の外観図である。図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は（Ａ）の平面図、図１（Ｃ）は（Ａ）の左側面図、図１（Ｄ）は（Ａ）の右側面図である。図２は図１（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。具体的な部品構成、動作については図２の図面に基づいて説明する。レバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）２５は本体ケース（Ａ）１の内部にプリント基板１０に半田付けされたホールＩＣ１１を配置する。このプリント基板１０は基板ホルダー９に固定し、さらに本体ケース（Ａ）１に固定する。電源と信号出力を取り出すために、延長コード１６とホールＩＣ１１が配線コード（１）１２と配線コード（２）１３によって接続される。この延長コード１６はコード保持金具１４に固定され、本体ケース（Ａ）１にも固定され、内部は密閉構造となる。ここでワイヤーブレード１５は金属製で機械加工時に発生する切粉等によって延長コード１６が損傷しないように保護するためのものである。またさらに防塵、防水機能を高めたい場合は金属性のパイプを使用すればさらに強化される。配線コード（１）１２と配線コード（２）１３は３芯のコードで、途中で接続され、絶縁処理が施され、絶縁チューブ２０で保護される。ここで本体ケース（Ａ）１は固定穴２１によって外部のブラケット等に固定される。ここで使用する金属材料は防▲錆▼、耐薬品性、耐圧力性、耐久性に優れ、非磁性体の材料を選定する。
【００１０】
次に接触子（Ａ）２は本体ケース（Ａ）１にＬ金具３、板ナット５、ボルト４によって固定される。この接触子（Ａ）２は板バネ材料を使用しており、Ｙ軸方向の力に対してバネ性を有したものとなっている。この接触子（Ａ）２の中間部、下部には磁石ホルダー６をロー付等で溶着し固定する。次に磁石８を磁石ケース７に挿入し、磁石ホルダー６に固定する。この際、磁石８は密閉構造となる。ここで磁石ホルダー６と磁石ケース７の金属材料は前項で述べた優れた要素を満足することはもちろんのこと非磁性体の金属材料を選定する。これは磁石８によって接触する金属が磁化されることを防ぐためである。次に接触子（Ａ）２の先端がＹ軸方向に押された場合、ホールＩＣと磁石の距離１７からホールＩＣがＯＦＦの距離１８を通過して、ホールＩＣがＯＮの距離１９に到達する。このレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）２５は図２示す通り一定の範囲内で可動するが、検出体（Ａ）２２（図３、参照）が接触子（Ａ）２から離れたところを図示しており、次の検出体（Ａ）２２が来るのを待ち受ける状態となっている。ホールＩＣ１１と磁石８を使用した今回の方式は磁石８の磁界にホールＩＣ１１内部のホール素子が反応して信号を出力するものである。このレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）２５で注意しなければならないことは磁石８を使用するために、接触子（Ａ）２、磁石ホルダー６、磁石ケース７の表面に磁性材料の切粉、研磨粉等が若干、付着する場合が発生するが、この際はこれを除去する作業が発生する。このため磁性材料を機械加工する場合は定期的に切粉、研磨粉等を除去するメンテナンスが必要となる。前述で紹介した通りレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）２５の構造は密閉構造となっており、防塵、防水機能を強化したものである。
【００１１】
図３はレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）の動作行程図を示している。図３（Ａ）は検出体（Ａ）が接触子（Ａ）に接触する前の行程を示している。図３（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。図３（Ｃ）は検出体（Ａ）が接触子（Ａ）に接触した状態の行程を示している。図３（Ｄ）は（Ｃ）の平面図である。図３（Ｅ）は検出体（Ａ）が接触子（Ａ）を押し付けた状態の行程を示している。図３（Ｆ）は（Ｅ）の平面図である。ここではレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）２５における、検出体（Ａ）２２と接触子（Ａ）２の動作行程図を示している。具体的に図３（Ａ）、（Ｂ）では検出体（Ａ）２２にＦの力が加わって接触子（Ａ）２に近づこうとしている状態で、信号出力はＯＦＦ状態である。図３（Ｃ）、（Ｄ）では検出体（Ａ）２２にＦの力が加わって接触子（Ａ）２に接触した状態で、信号出力はＯＦＦ状態である。図３（Ｅ）、（Ｆ）では検出体（Ａ）２２にＦの力が加わって接触子（Ａ）２を押し付けた状態である。検出体（Ａ）２２および接触子（Ａ）２共、Ｙ軸方向に移動する。ホールＩＣ１１の信号出力は途中の動作点でＯＮ状態となり、そのままＯＮ状態を維持することになる。ホールＩＣ１１の信号出力がＯＮなる距離は図２で示した通りである。また検出体（Ａ）２２が接触子（Ａ）２から離れる場合は逆の行程をたどり、途中の位置で信号出力はＯＦＦ状態になる。この磁石８とホールＩＣ１１の動作および信号出力については次項の図１２にて詳しく説明する。このレバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）２５は無接点方式の防爆型となっている。
【００１２】
図４はレバー型防塵、防水スイッチの（Ｂ）の外観図である。図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）は（Ａ）の平面図、図４（Ｃ）は（Ａ）の左側面図、図４（Ｄ）は（Ａ）の右側面図である。図５は図４（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。具体的な部品構成、動作については図５の図面に基づいて説明する。レバー型防塵、防水スイッチ（Ｂ）２６の部品構成、動作については図１および図２で示すものと、接触子（Ｂ）２３を除いて同一なものなのでここでは詳しい説明を省くことにする。接触子（Ｂ）２３は本体ケース（Ａ）１にＬ金具３、板ナット５、ボルト４によって固定される。この接触子（Ｂ）２３は板バネ材料を使用し、先端部が図で示すように山形の形状になっている。検出体（Ｂ）２４（図６、参照）がＸ軸方向で移動してくると、接触子（Ｂ）２３がＹ軸方向に押され、一定の範囲内で可動する。これによってホールＩＣと磁石の距離１７からホールＩＣがＯＦＦの距離１８を通過して、ホールＩＣがＯＮの距離（動作点）１９に到達する。検出体（Ｂ）２４が接触子（Ｂ）２３から離れると図示した状態で、次の検出体（Ｂ）２４を待ち受ける状態となる。
【００１３】
図６はレバー型防塵、防水スイッチ（Ｂ）の動作行程図を示している。図６（Ａ）は検出体（Ｂ）が接触子（Ｂ）に接触する前の行程を示している。図６（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。図６（Ｃ）は検出体（Ｂ）が接触子（Ｂ）を押し付けた状態の行程を示している。図６（Ｄ）は（Ｃ）の平面図である。ここではレバー型防塵、防水スイッチ（Ｂ）２６における、検出体（Ｂ）２４と接触子（Ｂ）２３の動作行程図を示している。具体的に図６（Ａ）、（Ｂ）では検出体（Ｂ）２４にＦの力が加わって接触子（Ｂ）２３近づこうとしている状態で、信号出力はＯＦＦ状態である。図（Ｃ）、（Ｄ）では検出体（Ｂ）２４にＦの力が加わって接触子（Ｂ）２３を押し付けた状態である。検出体（Ｂ）２４はＸ軸方向に移動し、接触子（Ｂ）２３はＹ軸方向に移動する。ホールＩＣ１１の信号出力は途中の動作点でＯＮ状態となり、そのままＯＮ状態を維持することになる。ホールＩＣ１１の信号出力がＯＮになる距離は図５で示した通りである。また検出体（Ｂ）２４が接触子（Ｂ）２３から離れる場合は逆の行程をたどり、途中の位置で信号出力はＯＦＦ状態になる。このレバー型防塵、防水スイッチ（Ｂ）２６も無接点方式の防爆型となっている。
【実施例２】
【００１４】
次に、本発明のアーム型防塵、防水スイッチについて説明する。図７はアーム型防塵、防水スイッチの外観図である。図７（Ａ）は正面図、図７（Ｂ）は（Ａ）の平面図、図７（Ｃ）は（Ａ）の左側面図、図７（Ｄ）は（Ａ）の右側面図である。図８は図７（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。具体的な部品構成、動作については図８の図面に基づいて説明する。アーム型防塵、防水スイッチ５１は本体ケース（Ｃ）３１の内部にプリント基板３８に半田付けされたホールＩＣ３９を配置する。このプリント基板３８は基盤ホルダー３７に固定し、さらに本体ケース（Ｃ）３１に固定する。電源と信号出力を取り出すために延長コード４４とホールＩＣ３９が配線コード（１）４０と配線コード（２）４１によって接続される。この延長コード４４はコード保持金具４２に固定され、本体ケース（Ｃ）３１にも固定され、内部は密閉構造となる。ここでワイヤーブレード４３は金属製で機械加工時に発生する切粉等によって延長コード４４が損傷しないように保護するためのものである。またさらに防塵、防水機能を高めたい場合は金属製のパイプを使用すればさらに強化される。配線コード（１）４０と配線コード（２）４１は３芯のコードで、途中で接続され、絶縁処理が施され、絶縁チューブ４８で保護される。ここで本体ケース（Ｃ）３１は固定穴４９によって外部のブラケット等に固定される。ここで使用する金属材料は防▲錆▼、耐薬品性、耐圧力性、耐圧力性、耐久性に優れ、非磁性体の材料を選定する。
【００１５】
次に接触子（Ｃ）３２は本体ケース（Ｃ）３１に止めネジ３６によって固定される。この接触子（Ｃ）３２は先端棒状コイルバネを使用しており、Ｙ軸方向の力に対してバネ性を有したものとなっている。この接触子（Ｃ）３２の左側部、下部には磁石ホルダー３３がロー付等で溶着し固定する。次に磁石３５を磁石ケース３４に挿入し、磁石ホルダー３３に固定する。この際、磁石３５は密閉構造となる。ここで磁石ホルダー３３と磁石ケース３４の金属材料は前項で述べた優れた要素を満足することはもちろんのこと非磁性体の金属材料を選定する。これは磁石３５によって接触する金属が磁化されることを防ぐためである。次に接触子（Ｃ）３２の先端がＹ軸方向に押された場合、ホールＩＣと磁石の距離４５からホールＩＣがＯＦＦの距離４６を通過して、ホールＩＣがＯＮの距離（動作点）４７に到達する。このアーム型防塵、防水スイッチ５１は図８で示す通り一定の範囲内で可動するが、検出体（Ｃ）５０（図９、参照）が接触子（Ｃ）３２から離れているところを図示しており、次の検出体（Ｃ）５０を待ち受ける状態となる。ホールＩＣ３９と磁石３５を使用した今回の方式は磁石３５の磁界にホールＩＣ３９内部のホール素子が反応して信号を出力するものである。このアーム型防塵、防水スイッチ５１で注意しなければならないことは磁石３５を使用するために、接触子（Ｃ）３２、磁石ホルダー３３、磁石ケース３４の表面に磁性材料の切粉、研磨粉等が若干、付着する場合が発生するが、この際はこれを除去する作業が発生する。このため磁性材料を機械加工する場合は定期的に切粉、研磨粉等を除去するメンテナンスが必要となる。前述で紹介した通りアーム型防塵、防水スイッチ５１の構造は密閉構造となっており、防塵、防水機能を強化したものである。
【００１６】
図９はアーム型防塵、防水スイッチの動作行程図を示している。図９（Ａ）は検出体（Ｃ）が接触子（Ｃ）に接触した状態の行程を示している。図９（Ｂ）は（Ａ）の平面図である。図９（Ｃ）は検出体（Ｃ）が接触子（Ｃ）を押し付けた状態の行程を示している。図９（Ｄ）は（Ｃ）の平面図である。ここではアーム型防塵、防水スイッチ５１における、検出体（Ｃ）５０と接触子（Ｃ）３２の動作行程図を示している。具体的には図９（Ａ）、（Ｂ）では検出体（Ｃ）５０にＦの力が加わって接触子（Ｃ）３２に接触した状態で、信号出力はＯＦＦ状態である。図９（Ｃ）、（Ｄ）では検出体（Ｃ）５０にＦの力が加わって接触子（Ｃ）３２を押し付けた状態である。検出体（Ｃ）５０および接触子（Ｃ）３２共、Ｙ軸方向に移動する。ホールＩＣ３９の信号出力は途中の動作点でＯＮ状態となり、そのままＯＮ状態を維持することになる。ホールＩＣ３９の信号出力がＯＮになる距離は図８で示した通りである。また検出体（Ｃ）５０が接触子（Ｃ）３２から離れる場合は逆の行程をたどり、途中の位置で信号出力はＯＦＦ状態になる。この磁石３５とホールＩＣ３９の動作および信号出力については次項の図１２にて詳しく説明する。このアーム型防塵、防水スイッチ５１は無接点方式で防爆型となっている。
【実施例３】
【００１７】
次に、本発明の接触型防塵、防水スイッチについて説明する。図１０は接触型防塵、防水スイッチの外観図および動作行程図である。図１０（Ａ）は正面図、図１０（Ｂ）は（Ａ）の左側面図、図１０（Ｃ）は（Ａ）の右側面図である。図１０（Ｄ）は検出体（Ｄ）が先端子に接触し、動作点まで押し込んだ図、図１０（Ｅ）は検出体（Ｄ）が先端子を押し、限界まで到達した図である。図１１は図１０の断面図および動作行程図である。図１１（Ａ）は図１０（Ａ）のＡ−Ａ断面図、図１１（Ｂ）は（Ａ）の左側面図、図１１（Ｃ）は（Ａ）の右側面図である。図１１（Ｄ）は図１０（Ｄ）のＤ−Ｄ断面図、図１１（Ｅ）は図１０（Ｅ）のＥ−Ｅ断面図である。具体的な部品構成、動作については図１１の図面に基づいて説明する。接触型防塵、防水スイッチ７７の本体ケース（Ｄ）６１の内部にプリント基板６８に半田付けされたホールＩＣ６９を配置する。このプリント基板６８は基板ホルダー６７に固定し、固定金具６６固定し、さらに本体ケース（Ｄ）６１に固定する。電源と信号出力を取り出すために、延長コード７５とホールＩＣ６９が配線コード（１）７０と配線コード（２）７１によって接続される。この延長コード７５はコード保持金具７３に固定され、本体ケース（Ｄ）６１にも固定され、内部は密閉構造となる。ここでワイヤーブレード７４は金属製で機械加工時に発生する切粉等によって延長コード７５が損傷しないように保護するためのものである。またさらに防塵、防水機能を高めたい場合は金属製のパイプを使用すればさらに強化される。ここで本体ケース（Ｄ）６１にネジが切ってあるが、これは接触型防塵、防水スイッチ７７をブラケット等に固定する際、２枚のナットを使用して固定するものである。配線コード（１）７０と配線コード（２）７１は３芯のコードで、途中で接続され、絶縁処理が施され、絶縁チューブ７２で保護される。ここで使用する金属材料は防▲錆▼、耐薬品性、耐圧力性、耐久性に優れ、非磁性体の材料を選定する。
【００１８】
ここで先端子６３は磁石ケース６４の中に磁石６５を挿入して密閉構造とする。ここで先端子６３と磁石ケース６４とコイルバネ６２の金属材料は前項で述べたように優れた要素を満足することはもちろんのこと、非磁性体の金属材料を選定する。これは磁石６５によって接触する金属が磁化されるのを防ぐためである。また磁石ケース６４にはコイルバネ６２の端をロー付け等で溶着し固定する。コイルバネ６２のもう一方の端も固定金具６６にロー付け等で溶着し固定する。これによって先端子６３はＸ軸方向に可動できることになる。この接触型防塵、防水スイッチ７７で注意しなければならないことは磁石６５を使用するために、先端子６３、磁石ケース６４、コイルバネ６２の表面に磁性材料の切粉、研磨粉等が若干、付着する場合が発生したり、また切粉の一部がコイルバネ６２に絡まったりすることがあるので、これを除去するために作業が発生する。このため磁性材料を機械加工した場合は定期的に切粉、研磨粉等を除去するメンテナンスが必要となる。前述で紹介した通り接触型防塵、防水スイッチ７７の構造は密閉構造となっており、防塵、防水機能を強化したものである。
【００１９】
次に、接触型防塵、防水スイッチ７７の動作について説明する。図１１（Ａ）では検出体（Ｄ）７６にＦの力が加わっているが先端子６３に接触する前の行程を示している。信号出力はＯＦＦ状態である。図１１（Ｄ）では検出体（Ｄ）７６にＦの力が加わってＸ軸方向に移動し、先端子６３に接触して、押し付けた状態を示している。ここではホールＩＣがＯＮの距離（動作点）７８を示し、この距離がホールＩＣ６９の動作点の位置となる。また図１１（Ｅ）では検出体（Ｄ）７６にＦの力が加わって先端子６３が最も押し付けられた状態を示している。信号出力は動作点からＯＮ状態のままである。ここで接触型防塵、防水スイッチ７７のストローク７９は図で示した通りである。また検出体（Ｄ）７６が先端子６３から離れる場合は逆の行程をたどり、途中の動作点位置で信号出力はＯＦＦ状態になる。ホールＩＣ６９と磁石６５を使用した今回の方式は磁石６５の磁界にホールＩＣ６９内部のホール素子が反応して信号を出力するものである。この磁石６５とホールＩＣ６９の動作および信号出力については次項の図１２にて詳しく説明する。この接触型防塵、防水スイッチ７７は無接点方式の防爆型となっている。
【００２０】
本発明の図１２はホールＩＣの動作原理図について説明する。まず、図１２（Ａ）で、ホールＩＣ、ＨＩＣはホール素子ＨＥとアンプ回路ＡＭＰとシュミットトリガーＳＴで構成されている。それぞれの回路には安定化電源ＲＥＧによって安定した電源が供給される。ホール素子ＨＥが磁石ＭＡＧの磁界を感知した場合は電圧を出力し、アンプ回路ＡＭＰに信号を入力する。アンプ回路ＡＭＰからの出力信号はシュミットトリガーＳＴによって波形が整形され、トランジスタＴＲＩおよび抵抗Ｒ１の回路に信号を伝達する。信号はトランジスタＴＲ１のコレクタ部から信号出力ＯＵＴＰＵＴされる。ここでホールＩＣ、ＨＩＣには電源電圧ＶｃｃおよびグランドＧＮＤから電源が供給される。この図では磁石ＭＡＧ（本図ではＳ極がホール素子ＨＥに向かっている）はホール素子ＨＥが磁界を感知する位置より離れているので、ホールＩＣがＯＦＦの距離８１となっている。当然、信号出力ＯＵＴＰＵＴはＯＦＦ状態にある。図１２（Ｂ）では磁石ＭＡＧはホール素子ＨＥが磁界を感知する位置に到達したので、ホールＩＣがＯＮになる距離（動作点）８２となっている。当然、信号出力ＯＵＴＰＵＴは動作点に達し、ＯＮ状態にある。図１２（Ｃ）では磁石ＭＡＧはホール素子ＨＥが磁界を感知し続けているので、ホールＩＣがＯＮの距離８３となっている。当然、信号出力ＯＵＴＰＵＴはＯＮ状態にある。この磁石ＭＡＧとホール素子ＨＥによるスイッチは無接点方式で接点方式と異なり火花等を発生しないために防爆型の防塵、防水スイッチとなる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
防塵、防水スイッチにおいてゴム製のシールパッキンによる密閉構造のスイッチは従来から使用されてきたが、前述したようにいくつかの問題が存在した。そのために使用範囲に制限があったことが現状であった。本発明の防塵、防水スイッチは主要部分を金属で囲い密閉構造としたことにより、機械加工現場における悪環境下、切粉、クーラント（切削溶剤）、研磨粉塵等に対しても十分対応できる構造となっている。また、このスイッチは無接点方式（防爆仕様）となっているために、近年工場で発生している爆発事故などに対しても有効なスイッチとなっている。また水中での使用が可能となり、さらに海水の深海で高圧力の場所においても使用が可能となっている。このように従来では使用が制限されていた所でも、使用が可能となるので、スイッチの利用範囲が今後、拡大していくものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】レバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）の外観図。
【図２】図１（Ｂ）のＡ−Ａ断面図。
【図３】レバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）の動作行程図。
【図４】レバー型防塵、防水スイッチ（Ｂ）の外観図。
【図５】図４（Ｂ）のＡ−Ａ断面図。
【図６】レバー型防塵、防水スイッチ（Ｂ）の動作行程図。
【図７】アーム型防塵、防水スイッチの外観図。
【図８】図７（Ｂ）のＡ−Ａ断面図。
【図９】アーム型防塵、防水スイッチの動作行程図。
【図１０】接触型防塵、防水スイッチの外観図および動作行程図。
【図１１】図１０の断面図および動作行程図。
【図１２】ホールＩＣの動作原理図。
【符号の説明】
【００２３】
１ 本体ケース（Ａ）
２ 接触子（Ａ）
６ 磁石ホルダー
８ 磁石
１１ ホールＩＣ
１６ 延長コード
１７ ホールＩＣと磁石の距離
２２ 検出体（Ａ）
２３ 接触子（Ｂ）
２４ 検出体（Ｂ）
２５ レバー型防塵、防水スイッチ（Ａ）
２６ レバー型防塵、防水スイッチ（Ｂ）
３１ 本体ケース（Ｃ）
３２ 接触子（Ｃ）
３９ ホールＩＣ
４５ ホールＩＣと磁石の距離
５０ 検出体（Ｃ）
５１ アーム型防塵、防水スイッチ
６１ 本体ケース（Ｄ）
６２ コイルバネ
６３ 先端子
６４ 磁石ケース
６９ ホールＩＣ
７６ 検出体（Ｄ）
７７ 接触型防塵、防水スイッチ
７８ ホールＩＣがＯＮの距離（動作点）
７９ ストローク
８２ ホールＩＣがＯＮになる距離（動作点）
ＨＩＣ ホールＩＣ
Ｖｃｃ 電源電圧
ＧＮＤ グランド
ＯＵＴＰＵＴ 信号出力
ＨＥ ホール素子
ＭＡＧ 磁石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体ケース（Ａ）の内部にホールＩＣを配置し、プリント基板および基板ホルダーに固定し、これを該本体ケース（Ａ）に固定し、密閉構造として、一方で板バネ構造の接触子（Ａ）の中間位置下部に磁石を配置して、金属のケースで囲い密閉構造にして、該接触子（Ａ）の一端は該本体ケース（Ａ）に固定して、検出体（Ａ）がＹ軸方向に移動した場合、該ホールＩＣが該磁石の磁界を感知して、動作点においてＯＮ状態になり、動作点の手前ではＯＦＦ状態となっており、該ホールＩＣの信号が配線コード、延長コードによって外部に出力するもので、接点構造が無接点方式となっていることを特徴とするスイッチ装置の防塵、防水構造。
【請求項２】
本体ケース（Ａ）の内部にホールＩＣを配置し、プリント基板および基板ホルダーに固定し、これを該本体ケース（Ａ）に固定し、密閉構造として、一方で板バネ構造の接触子を山形の形状を持つ接触子（Ｂ）として、中間位置下部に磁石を配置して、金属のケースで囲い密閉構造にして、該接触子（Ｂ）の一端は該本体ケース（Ａ）に固定して、検出体（Ｂ）がＸ軸方向に移動した場合、該磁石がＹ軸方向に移動して、該ホールＩＣが該磁石の磁界を感知して、動作点においてＯＮ状態になり、動作点の手前ではＯＦＦ状態となっており、該ホールＩＣの信号が配線コード、延長コードによって外部に出力するもので、接点構造が無接点方式となっていることを特徴とするスイッチ装置の防塵、防水構造。
【請求項３】
本体ケース（Ｃ）の内部にホールＩＣを配置し、プリント基板および基板ホルダーに固定し、これを該本体ケース（Ｃ）に固定し、密閉構造として、一方で先端棒状コイルバネ構造の接触子（Ｃ）の左側位置下部に磁石を配置して、金属のケースで囲い密閉構造にして、該接触子（Ｃ）の一端は該本体ケース（Ｃ）に固定して、検出体（Ｃ）がＹ軸方向に移動した場合、該ホールＩＣが該磁石の磁界を感知して、動作点においてＯＮ状態となり、動作点の手前ではＯＦＦ状態となっており、該ホールＩＣの信号が配線コード、延長コードによって外部に出力するもので、接点構造が無接点方式となっていることを特徴とするスイッチ装置の防塵、防水構造。
【請求項４】
本体ケース（Ｄ）の内部にホールＩＣを配置し、プリント基板および基板ホルダーに固定し、これを固定金具に固定し、さらに該本体ケース（Ｄ）に固定し、密閉構造として、またコイルバネを固定金具に固定し、一方で該コイルバネを磁石ケースに固定し、該磁石は磁石ケース、先端子に固定し、密閉構造を構成し、検出体（Ｄ）がＸ軸方向に移動した場合、該ホールＩＣが該磁石の磁界を感知して、動作点においてＯＮ状態となり、動作点の手前ではＯＦＦ状態となっており、該ホールＩＣの信号が配線コード、延長コードによって外部に出力されるもので、接点構造が無接点方式となっていることを特徴とするスイッチ装置の防塵、防水構造。
【請求項１】
本体ケース（Ａ）の内部にホールＩＣを配置し、プリント基板および基板ホルダーに固定し、これを該本体ケース（Ａ）に固定し、密閉構造として、一方で板バネ構造の接触子（Ａ）の中間位置下部に磁石を配置して、金属のケースで囲い密閉構造にして、該接触子（Ａ）の一端は該本体ケース（Ａ）に固定して、検出体（Ａ）がＹ軸方向に移動した場合、該ホールＩＣが該磁石の磁界を感知して、動作点においてＯＮ状態になり、動作点の手前ではＯＦＦ状態となっており、該ホールＩＣの信号が配線コード、延長コードによって外部に出力するもので、接点構造が無接点方式となっていることを特徴とするスイッチ装置の防塵、防水構造。
【請求項２】
本体ケース（Ａ）の内部にホールＩＣを配置し、プリント基板および基板ホルダーに固定し、これを該本体ケース（Ａ）に固定し、密閉構造として、一方で板バネ構造の接触子を山形の形状を持つ接触子（Ｂ）として、中間位置下部に磁石を配置して、金属のケースで囲い密閉構造にして、該接触子（Ｂ）の一端は該本体ケース（Ａ）に固定して、検出体（Ｂ）がＸ軸方向に移動した場合、該磁石がＹ軸方向に移動して、該ホールＩＣが該磁石の磁界を感知して、動作点においてＯＮ状態になり、動作点の手前ではＯＦＦ状態となっており、該ホールＩＣの信号が配線コード、延長コードによって外部に出力するもので、接点構造が無接点方式となっていることを特徴とするスイッチ装置の防塵、防水構造。
【請求項３】
本体ケース（Ｃ）の内部にホールＩＣを配置し、プリント基板および基板ホルダーに固定し、これを該本体ケース（Ｃ）に固定し、密閉構造として、一方で先端棒状コイルバネ構造の接触子（Ｃ）の左側位置下部に磁石を配置して、金属のケースで囲い密閉構造にして、該接触子（Ｃ）の一端は該本体ケース（Ｃ）に固定して、検出体（Ｃ）がＹ軸方向に移動した場合、該ホールＩＣが該磁石の磁界を感知して、動作点においてＯＮ状態となり、動作点の手前ではＯＦＦ状態となっており、該ホールＩＣの信号が配線コード、延長コードによって外部に出力するもので、接点構造が無接点方式となっていることを特徴とするスイッチ装置の防塵、防水構造。
【請求項４】
本体ケース（Ｄ）の内部にホールＩＣを配置し、プリント基板および基板ホルダーに固定し、これを固定金具に固定し、さらに該本体ケース（Ｄ）に固定し、密閉構造として、またコイルバネを固定金具に固定し、一方で該コイルバネを磁石ケースに固定し、該磁石は磁石ケース、先端子に固定し、密閉構造を構成し、検出体（Ｄ）がＸ軸方向に移動した場合、該ホールＩＣが該磁石の磁界を感知して、動作点においてＯＮ状態となり、動作点の手前ではＯＦＦ状態となっており、該ホールＩＣの信号が配線コード、延長コードによって外部に出力されるもので、接点構造が無接点方式となっていることを特徴とするスイッチ装置の防塵、防水構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２５２７３２（Ｐ２００９−２５２７３２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２０００２（Ｐ２００８−１２０００２）
【出願日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【出願人】（５０４２２３７８７）有限会社日新エレックス (7)
【出願人】（３９９０２２１４６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【出願人】（５０４２２３７８７）有限会社日新エレックス (7)
【出願人】（３９９０２２１４６）
【Ｆターム（参考）】
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