特許 6243421 回転操作形スイッチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6243421

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】回転操作形スイッチ

(51)【国際特許分類】

   H01H 19/63 20060101AFI20171127BHJP

【ＦＩ】

   H01H19/63

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-522626(P2015-522626)

(86)(22)【出願日】2014年4月18日

(86)【国際出願番号】JP2014061022

(87)【国際公開番号】WO2014203608

(87)【国際公開日】20141224

【審査請求日】2015年10月26日

(31)【優先権主張番号】特願2013-130782(P2013-130782)

(32)【優先日】2013年6月21日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】508296738

【氏名又は名称】富士電機機器制御株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390021186

【氏名又は名称】株式会社秩父富士

(74)【代理人】

【識別番号】100075166

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 巖

(74)【代理人】

【識別番号】100133167

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 浩

(72)【発明者】

【氏名】高野 芳弘

(72)【発明者】

【氏名】町田 謹斎

【審査官】 田合 弘幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０４０２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９３８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１５１４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−１２６３１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−２４３６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０９７７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 仏国特許出願公開第０２３３５９３３（ＦＲ，Ａ１）

【文献】 実公昭３４−０００８３２（ＪＰ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ １９／６３

Ｈ０１Ｈ １９／００

Ｈ０１Ｈ １９／１１

Ｈ０１Ｈ １９／１４

Ｈ０１Ｈ １９／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フレームに回転操作可能に支持された回転操作ボタンと、この操作ボタンの下方にこれと対向して配置された１つの開閉接点機構とを設け、前記操作ボタンと開閉接点機構の間に前記操作ボタンの回転操作に連動して前記開閉接点機構を開閉操作する円環状カムを含む操作機構を設けたものにおいて、
前記開閉接点機構は、
プリント基板上に所定の間隔離して対向配置された複数の固定接触子電極と、
この複数の固定接触子電極間に跨って配置され、押圧により変形して、前記固定接触子電極に接離して固定接触子電極間の電気的接続を開閉する皿バネ状の可動接触子とで構成し、
前記操作機構は、
前記操作ボタンの裏面に前記開閉接点機構と対向して円周方向に凹凸をなすカム面の形成された前記円環状カムと、
バネにより付勢されて一方の端面をこのカム面に当接し、他方の端面で前記開閉接点機構を操作する押棒とで構成したことを特徴とする回転操作形スイッチ。

【請求項2】

前記開閉操作機構は、前記操作ボタンの所定の回転角度の回転ごとに前記開閉接点機構を一回開閉（オン、オフ）操作し、前記操作ボタンの１回転の回転で開閉接点機構を複数回開閉（オン、オフ）操作するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の回転操作形スイッチ。

【請求項3】

前記操作ボタンの裏面に所定の回転角度ごとに係止部材と係合する複数の係合穴を設け、前記フレームの前記操作ボタンの係合穴に係合可能な一か所の位置に前記係止部材をばねを介して保持する係止部材保持部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の回転操作形スイッチ。

【請求項4】

前記操作ボタンの表面に前記係合穴と同じ回転角度ごとに指掛け孔を設けたことを特徴とする請求項３に記載の回転操作形スイッチ。

【請求項5】

前記開閉接点機構の開閉回数をカウントする開閉接点機構開閉検出回路を前記開閉接点機構に接続して、前記操作ボタンの回転操作量を弁別することを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の回転操作形スイッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、操作ボタンを回転操作して開閉接点を開閉することができ、または回転位置により異なる信号を得ることのできる回転操作形スイッチに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来のこの種の回転操作形スイッチの例として特許文献１に示されたものを図８に示す。

【0003】

この図８に示す回転操作形スイッチ５０は、フレーム５１の上端に回転可能に支持された回転つまみ５２を備える。フレーム５１は、締付けナット５３により、図示しない制御盤の取付パネルに締結固定される。フレーム５１内には、回転つまみ５２と連結された回転筒５５が回転可能に収納され、その下端に円筒カム５６が連繋されている。フレーム５１の下端には、接点ユニット５７が連結されている。この接点ユニット５７の接点を開閉操作する押棒５８の先端が円筒カム５６のカム面に当接されている。

【0004】

回転つまみ５２は、意図しない回転操作を防止するために、操作キー６０を挿入して回転操作可能に構成されている。

【0005】

このように構成された回転操作形スイッチ５０を操作するときは、回転つまみ５２に操作キー６０を挿入して、このキー６０を右または左方向に回転操作する。キー６０の回転に伴って、回転つまみ５２が回転し、これに連動して回転筒５５、円筒カム５６が回転する。円筒カム５６の回転によるカム面の変位に応じて押棒５８が上下動され、その下端で、接点ユニット５７の接点機構５９を駆動し、接点を開閉（オン、オフ）する。

【0006】

このような従来の回転操作形スイッチは、回転つまみ５２の回転操作により接点ユニット５７の接点を開閉することができるが、接点ユニットとこの接点ユニットを操作する操作機構とが完全にユニット化され相互に軸方向に連結して構成される。このため、必然的にスイッチの操作面から奥行きの寸法が大きくなる問題がある。また、回転セレクタスイッチとして構成する場合は、選択される接点機構の数に対応する個数の接点機構を付設する必要があるので、スイッチの外形が大形になるとともに価格が高価となる問題もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３９３６４３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

この発明は、前記の従来の回転操作形スイッチの問題点を解決するために、操作面からの奥行き寸法が小さく、薄型で小形で、かつ安価な、操作ボタンの回転操作により開閉接点機構を開閉することができる回転操作形スイッチを提供することを課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この発明は、前記の課題を解決するために、フレームに回転操作可能に支持された回転操作ボタンと、この操作ボタンの下方にこれと対向して配置された１つの開閉接点機構とを設け、前記操作ボタンと開閉接点機構の間に前記操作ボタンの回転操作に連動して前記開閉接点機構を開閉操作するカムを含む操作機構を設けたものにおいて、
前記開閉接点機構は、プリント基板上に所定の間隔離して対向配置された複数の固定接触子電極と、この複数の固定接触子電極間に跨って配置され、押圧により変形して、前記固定接触子電極に接離して固定接触子電極間の電気的接続を開閉する皿バネ状の可動接触子とで構成したことを特徴とするものである。

【0010】

この発明においては、前記開閉操作機構は、前記操作ボタンの所定の回転角度の回転ごとに前記開閉接点機構を一回開閉（オン、オフ）操作し、前記操作ボタンの１回転の回転で開閉接点機構を複数回開閉（オン、オフ）操作するように構成することができる。

【0011】

前記操作機構は、前記操作ボタンの裏面に前記開閉接点機構と対向して円周方向に凹凸をなすカム面の形成された円環状カムと、バネにより付勢されて一方の端面をこのカム面に当接し、他端面で前記開閉接点機構を操作する押棒によって構成するのがよい。

【0012】

また、前記操作ボタンの裏面に所定の回転角度ごとに係止部材と係合する複数の係合穴を設け、前記フレームの前記操作ボタンの係合穴に係合可能な一か所の位置に前記係止部材をばねを介して保持する係止部材保持部を設けて、回転範囲の確認が容易になるようにすることができる。

【0013】

さらに、前記操作ボタンの表面に前記係合穴と同じ回転角度ごとに指掛け孔を設けると、前記操作ボタンの回転操作をやりやすくすることができる。

【0014】

また、前記開閉接点機構の開閉回数をカウントする開閉接点機構開閉検出回路を前記開閉接点機構に接続して、前記操作ボタンの回転操作量を弁別することができる。

【発明の効果】

【0015】

この発明の回転操作形スイッチは、回転操作の可能なフレームに支持された操作ボタンと、この操作ボタンの下面に対向して配置された１つの開閉接点機構と、前記の操作ボタンの回転操作に連動して前記開閉接点機構を開閉操作する回転カムを含み操作機構とにより構成しているので、薄型で小形にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】この発明の実施例の回転操作形スイッチの構成を示すもので、（ａ）平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。

【図2】この発明の実施例の回転操作形スイッチの構成を示す分解斜視図である。

【図3】この発明の回転操作形スイッチに使用する操作ボタンの構成を示すもので、（ａ）は立面図、（ｂ）は背面図である。

【図4】この発明の回転操作形スイッチの操作ボタンの裏面に形成されたカムの実施例を示す展開縦断面図である。

【図5】この発明の回転操作形スイッチの取付けパネルへの取付状態を示すもので、（ａ）は、回転操作形スイッチの取付けパネルへの挿入状態を示す図であり、（ｂ）は、取付けパネルへの固定状態を示す図である。

【図6】この発明の回転操作形スイッチの動作説明図である。

【図7】従来の回転操作形スイッチとこの発明の回転操作形スイッチとの機能比較図である。

【図8】従来の回転操作形スイッチの構成を示す部分断面を含む立面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

この発明の実施の形態を図に示す実施例について説明する。

【0018】

図１から図６はこの発明の回転操作形スイッチの実施例を示すものである。

【0019】

図１および図２において、１は回転操作形スイッチ（以下においては、単にスイッチと称することもある）である。このスイッチ１は、２分割された上部フレーム１１aと下部フレーム１１bとを連結して一体的なカップ状の本体フレーム１１を備える。

【0020】

この本体フレーム１１の上部フレーム１１aに、外部から塵埃や水が侵入するのを防ぐためのパッキン１３を介して、操作ボタン１２を挿入して操作部１０を構成する。上部フレーム１１ａに挿入された操作ボタン１２は、その係合片１２ｆを上部フレーム１１ａの一部に係合することにより上部フレーム１１ａに結合される。これによって操作ボタン１２は、上部フレーム１１ａから抜け出ることなくこれによって回転自在に支持される。操作ボタン１２の表面には、指を掛けてこの操作ボタン１２を回転操作するために、所定の回転角度、ここでは１２０°の間隔で３個の指掛け凹部１２ａ、１２ｂ、１２ｃが設けられている。

【0021】

操作ボタン１２の裏面側には、円筒ガイド１２ｄが突出形成されており、その筒内に設けられた環状溝１２ｅの溝底に円周方向に連続する凹凸面によって形成された円環状カム面１２ｍが形成されている（図３（ａ）、（ｂ）参照）。カム面１２ｍは、図４に展開して示すように１回転（３６０°）の範囲内で、１２０°毎の０°、１２０°、２４０°の位置で谷部となり、これより６０°ずれた、６０°、１８０°、３００°の位置で山部となる波形状の凹凸面で形成されている。

【0022】

操作ボタン１２の裏面側の円筒状ガイド１２ｄの円環状カム面１２ｍの形成された環状溝１２ｅ内に、円筒状に形成された押棒１７が緩く嵌合される。押棒１７の上端面には円筒ガイド１２ｄの円環状カム面１２ｍに当接される突起１７ａが１個形成されている。この押棒１７は、図１（ｂ）に示すように、組み立て状態において、押棒付勢バネ１８により下方から上方へ付勢されるので、常に上端面の突起１７ａが円筒ガイド１２ｄの円環状カム面１２ｍに当接されるようになる。

【0023】

操作ボタン１２の裏面には、さらに、この操作ボタンの所定の操作位置を確実に保持するため、指掛け凹部１２ａ、１２ｂ、１２ｃと同じ回転角度(１２０°)間隔で３個の係止用穴１２ｈ、１２ｊ、１２ｋが設けられている。上部フレーム１１ａには、この操作ボタン１２の係止用穴１２ｈに対応して、回転角度決める基準となる位置に、係止ボール１１ｃとこれを保持する保持バネ１１ｄとにより構成された係止部材を保持するための保持穴１１ｅが設けられる。操作ボタン１２が回転操作されて、操作ボタン１２の１つの係止用穴１２ｈ、１２ｊ、１２ｋのいずれかが、上部フレーム１１の保持穴１１ｅに対向する位置にくると、係止ボール１１ｃが保持バネ１１ｄにより係止用穴１２ｈ〜１２ｋのいずれかに押し込まれるので、操作ボタン１２がその位置で係止される。

【0024】

一方、本体フレーム１１の下部フレーム１１ｂ内に、図１（ｂ）に示すように、複数の固定接触子電極２１ａ，２１ｂを形成する導体パターンを備えたプリント基板２１、円形の皿バネ状の可動接触子片２２、間隔保持用の絶縁ライナ２３、押板２４および保護用の可撓性絶縁シート２５を順次挿入し、その底壁上に積み重ねて配置することより、開閉接点機構２０を形成する。このように開閉接点機構２０を収容した下部フレーム１１ｂは、操作部を形成した上部フレーム１１ａの下端側に嵌め合わされ、凹凸係合機構等の適宜の結合手段により連結される。

【0025】

このようにして組み立てられたスイッチ１を図５（ａ）に示すように制御盤等の取付けパネル１５に取付ける場合は、スイッチ１をパネル１５の表側から、このパネル１５に設けられた貫通した取付孔１５ａに挿通し、これにパネル１５の裏面側から締付ナット１６をねじ込んでパネル１５に締付け固定する。これによりスイッチ１が、図５（ｂ）に示すように取付けパネル１５に取付け、固定される。

【0026】

なお、この発明のスイッチ１は、接点開閉機構２０の開閉動作を検知するために、図２に示すように、プリント基板２１に設けられた固定接触子電極２１ａ、２１ｂ間の電気的接続状態を検出する電子回路で構成された開閉検出手段３０を用意し、これを固定接触電極２１ａ、２１ｂに接続すれば、その出力から、操作ボタン１２の回転位置を検知することができ、セレクタスイッチ等への応用が可能となる。

【0027】

次に、このように構成されたこの発明のスイッチ１の動作を、図６を参照して説明する。

【0028】

ここでは、図１（ａ）に示すように操作ボタン１２の指掛け凹部１２ａが時計の３時の位置にあるときの位置を基準位置（回転角０°の位置）とする。

【0029】

図６（ａ）は、操作ボタン１２が前記の基準位置に置かれているときのスイッチ１の状態を示す。この状態では、スイッチ１の押棒１７が、その突起１７ａが図４に示すカム面１２ｍの０°の位置の谷部と接触するまでバネ１８により押上げられるので、押棒１７が押板２４から離間する。このため、皿バネ状の可動接触片２２は、上方へ湾曲し、その外周端が一方の固定接触子電極２１ｂだけに接触するので、固定接触子電極２１ａ，２１ｂ間の電気的接続状態は遮断（ｏｆｆ）状態となる。

【0030】

なお、この状態では、係止ボール１１ｃが係止バネ１１ｄにより押上げられているので、このボール１１ｃが操作ボタン１２の裏面の係止用穴１２ｈに入り込んで、操作ボタン１２を係止固定し、操作ボタン１２が不用意に回転されるのを防止する。

【0031】

次いで、操作ボタン１２を、図１の矢印Ｌ（反時計）方向に１ピッチ（１２０°）回転操作する途中で、操作ボタン１２が元の位置から６０°だけ回転したときの状態を図６（ｂ）に示す。

【0032】

この時は、押棒１７の突起１７ａが円筒カム１２ｃのカム面の山部となる位置（図４の６０°の位置）にくるので、押棒１７がこのカム面の山部で押し下げられる。これに伴って、押板２４が押し下げられるので、皿バネ状の可動接触子片２２が押圧され、可動接触子片２２の中央部が陥没する形に変形する。これにより可動接触子片２２の中央部がプリント基板２１上の固定接触子電極２１ａと接触するので、固定接触子電極２１ａと２１ｂが可動接触子片２２によって電気的に接続され、両固定接触子電極間の電気的接続状態が接続（ｏｎ）状態となる。

【0033】

なお、操作ボタン１２の回転操作の初期位置では、係止ボール１１ｃが操作ボタン１２の係止用穴１２ｈと係合した状態にあるため、指掛け凹部１２ａに指先を掛けて少し大きな力で操作ボタン１２を回転操作する必要がある。回転操作によって係止ボール１１ｃが係止用穴１２ｈの傾斜面によってバネ１１ｄの付勢力に抗して押し込まれ、係止用穴１２ｈとの係合が外れるので、その後は、小さな力で回転操作を継続することができる。

【0034】

操作ボタン１２が１２０°回転され、次の指掛け凹部１２ｂが時計の３時の位置にくると、係止ボール１１ｃが、操作ボタン１２の次の係止穴１２ｊと係合し、操作ボタン１２を確実に１ピッチ分の回転位置で係止することができる（図６（ｃ）参照）。

【0035】

スイッチ１は、この位置では、円筒ガイド１２ｄ内の円環状カム面１２ｍが回転し、図４の１２０°位置の谷部となるカム面が、押棒１７の突起１７ａと接触するようになる。このため、図６（ｃ）に示すように、押棒１７がバネ１８により押し上げられ、押板２４から離間することにより、皿バネ状の可動接触子片２２への押圧力がなくなるので、この可動接触子片２２は、上方へ湾曲した元の形状に復帰し、２つの固定接触子電極２１ａと２１ｂとの間の電気的接続状態が遮断（ｏｆｆ）状態となる。

【0036】

このように操作ボタン１２を決められた１ピッチ（１２０°）だけ回転操作すると、開閉接点機構２０が１回だけオフからオンとなって、またオフに戻る動作をする。操作ボタン１２を２ピッチ分回転操作すると開閉接点機構２０が２回オン状態を示すようになる。
そして、操作ボタン１２を３ピッチ分回転操作（１回転操作）すると開閉接点機構２０が３回オン状態を示すようになる。このため、図２に示した、開閉接点機構２０の開閉状態を監視する開閉検出手段３０により、操作ボタン１２の１回の回転操作ごとの開閉接点機構２０のオン状態になる回数をカウントすることにより、操作ボタン１２の回転ピッチ、したがって回転位置を知ることができ、各ピッチごとに異なる出力信号を出力するようにするとセレクタスイッチと等価な機能を持たせることができる。

【0037】

このようなこの発明の回転操作形スイッチの動作と、従来の回転操作形のセレクタスイッチの動作とを比較したものを機能比較図として図７に示す。

【0038】

両者のスイッチは、何れも３操作の選択ができるものである。このために、従来のスイッチＡは、回転操作により３つの位置を選択が可能な回転つまみと３個の接点回路１、２、３を備える。

【0039】

この従来のセレクタスイッチは、Ａ欄に示すように、回転つまみで第１操作位置を選択すると、接点回路１がオンし、他の２つの接点回路はオフする。回転つまみを回転して第２操作位置を選択すると、接点回路２がオンし、他の２つの接点回路はオフする。さらに、回転つまみを回転して第３操作位置を選択すると、接点回路３がオンし、他の２つの接点回路はオフする。

【0040】

これに対して、この発明のスイッチは、前記したように、操作ボタンは所定回転角度ずつ回転して３つの位置を選択する点は、従来のセレクタスイッチと類似するが、接点回路は１つしか備えていない。

【0041】

この発明のスイッチは、Ｂ欄に示すように、操作ボタンを第１操作位置から第２操作位置まで回転する第１操作を行うと、接点回路が１回オンする。操作ボタンを第１操作位置から第３操作位置まで回転する第２操作を行うと、接点回路が２回オンする。さらに第１操作位置から１回転して第１操作位置まで回転する第３操作を行うと、接点回路が３回オンすることにより、従来の３位置選択のセレクタスイッチと同様に３つの異なる出力信号を得ることができる。

【0042】

前記おいては、操作ボタンを１２０°ピッチで回転操作する例を示したが、この発明においては、操作ボタンの回転ピッチ角度は、これに限ることなく任意に設定することができる。

【符号の説明】

【0043】

１：回転操作形スイッチ
１１：本体フレーム
１１ａ：上部フレーム
１１ｂ：下部フレーム
１１ｃ：係止ボール（係止部材）
１２：回転操作ボタン
１２ａ，１２ｂ、１２ｃ：指掛け凹部
１２ｄ：円筒ガイド
１２ｅ：環状溝
１２ｍ:円環状カム面
１２ｈ、１２ｊ、１２ｋ：係止穴
１７：押棒
１８：押棒付勢バネ
２０：開閉接点機構
２１：プリント基板
２１ａ、２１ｂ：固定接触子電極
２２：可動接触子片
２４：押板
３０：開閉接点機構開閉検出手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】