JP5986073B2 - 磁気トリガー型近接スイッチ - Google Patents

Description

本開示は、主に近接スイッチに関し、より詳細には、小型磁気トリガー型近接スイッチに関する。

磁気近接スイッチ（リミットスイッチとしても知られる）は、線形位置感知において一般的に用いられる。典型的には、磁気トリガー型近接スイッチ内に含まれるセンサーは、標的と物理的に接触すること無く前記標的の存在を検出するように適合される。典型的には、前記センサーは、スイッチ本体内に設けられたスイッチング回路機構を含み得、前記スイッチング回路機構は典型的には、複数のレバーおよび接点を含む。前記複数のレバーおよび接点は、１つ以上のバネによって第１の位置へと付勢される。前記標的は、ハウジング内に収容された永久磁石を含む。前記標的が前記センサーの所定の範囲内を通過すると、前記標的磁石によって生成された磁束が前記スイッチング回路機構をトリガし、これにより、ノーマルオープン回路を閉鎖させる。前記ノーマルオープン回路の閉鎖はプロセッサによって検出され、前記センサーの所定の範囲内の前記標的の存在を示す信号が、オペレータまたは自動動作システムへと送られる。前記標的は典型的には、システムの変位可能要素（例えば、バルブ軸）へと固定される。。このような構成により、前記センサーは、前記変位可能要素の位置が変化した時検出することができる。しかし、前記スイッチング回路機構を収容するために必要な前記センサーは比較的大きなサイズであるため、自由空間が限られた領域内にセンサーを配置することが必要な場合、典型的センサーを利用することは不可能である。また、センサーへの給電の必要性によっても、前記センサーの利用用途が制限される。

本発明の１つの例示的局面によれば、磁気トリガー型近接スイッチは、スイッチ本体と、前記スイッチ本体内に非可動に固定された円盤形状の第１の磁石とを含む。第１の端部および第２の端部を有する共通アームも設けられ、前記第２の端部は前記スイッチ本体内に設けられる。前記近接スイッチはまた、第１の端部および第２の端部を有する主要アームを含む。前記第２の端部は前記スイッチ本体内に配置され、前記第２の端部は主要接点を含む。加えて、前記近接スイッチは、第１の端部および第２の端部を有する補助アームを含む。前記第２の端部は前記スイッチ本体内に配置され、前記第２の端部は補助接点も含む。前記近接スイッチはまた、前記スイッチ本体内に配置されたクロスアームを含む。前記クロスアームは、第１の端部および第２の端部を有する。前記第１の端部は前記共通アームへと接続され、前記第２の端部は共通接点を含む。更に、前記近接スイッチは、第１端と該第１端とは反対側の第２端を有し、前記第１端が前記クロスアームに連結されたアクチュエータアームを含む。また、前記近接スイッチは、前記スイッチ本体内に配置された第２の磁石をさらに含む。前記第２の磁石は、前記第１の磁石に相対して移動可能である。前記第２の磁石の動きに起因して第１のスイッチ位置と第２のスイッチ位置との間の前記クロスアームの対応する動きが発生するように、前記第２の磁石が前記アクチュエータアームの第２端に連結され且つ前記アクチュエータアームに連結された唯一の磁石である。前記第１のスイッチ位置において、前記クロスアームの共通接点は前記主要アームの主要接点と接触し、これにより前記共通アームと前記主要アームとの間の回路が完成する。前記第２のスイッチ位置において、前記クロスアームの共通接点と前記補助アームの補助接点とが接触し、これにより前記共通アームと前記補助アームとの間の回路が完成する。

別の実施形態において前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に第１の磁力が発生するように、前記第１の磁石および前記第２の磁石が選択され、前記第１の磁力は、前記クロスアームを前記第１のスイッチ位置において維持する。加えて、前記第２の磁石と前記標的との間に第２の磁力が発生するように前記第２の磁石および前記スイッチ本体の外部の標的が選択され、前記第２の磁力が前記第１の磁力よりも高い場合、前記第２の磁力に起因して前記クロスアームが前記第１のスイッチ位置から前記第２のスイッチ位置へと移動する。

さらなる実施形態において、前記標的と前記第２の磁石との間の第２の磁力が前記第１の磁石と前記第２の磁石との間の第１の磁力よりも低くなると、前記第１の磁力に起因して、前記クロスアームは前記第２のスイッチ位置から前記第１のスイッチ位置へと移動する。

さらなる実施形態において、前記クロスアームの前記第１の端部は前記共通アームの第２の端部へ旋回可能に接続され、前記第２の磁石が前記第１の磁石に相対して動くと、前記クロスアームが前記第１のスイッチ位置から前記第２のスイッチ位置へと移動するかまたは前記第２のスイッチ位置から前記第１のスイッチ位置へと移動する。加えて、細長アクチュエータアームにより、前記第２の磁石が前記共通アームへと接続され得る。前記アクチュエータアームは、前記第１の磁石内に形成されたアパチャ内にさらに配置され得る。

別の実施形態において、前記共通アーム、前記主要アームおよび前記補助アームそれぞれの第１の端部は、前記スイッチ本体の外部設けられる。加えて、前記スイッチ本体は円筒型であり得、高温材料によって構成され得る。さらに、前記スイッチ本体はプラスチックによって構成され得、前記スイッチ本体は密閉され得る。

本発明の別の例示的局面によれば、磁気トリガー型近接スイッチによって標的を検出する方法は、スイッチ本体を提供するステップと、共通アームの第２の端部を前記スイッチ本体内に配置するステップとを含む。加えて、主要アームの主要接点が前記スイッチ本体内に配置され、補助アームの補助接点が前記スイッチ本体内に配置される。前記方法はまた、共通接点を有するクロスアームを前記共通アームへと可動に接続するステップと、第１端及び第２端を有し、前記第１端が前記クロスアームに連結された細長のアクチュエータアームを提供するステップと、第２の磁石を前記共通アームへと接続し且つ前記第２の磁石が前記アクチュエータアームに連結された唯一の磁石であるように、前記第２の磁石を前記アクチュエータアームの前記第２端に連結するステップとを含む。固定の円盤形状をなした第１の磁石は前記第２の磁石に隣接する前記スイッチ本体内に配置され、前記クロスアームの共通接点は、前記第１の磁石から前記第２の磁石へと作用する力によって付勢されて前記主要接点と接触する。前記方法は、前記標的と前記第２の磁石との間の磁力が前記第１の磁石と前記第２の磁石との間の磁力よりも高くなるように前記スイッチ本体の外部の第１の位置に標的を配置するステップをさらに含み、これにより、前記共通接点が前記主要接点から係合解除させて前記補助接点と係合するように前記クロスアームを移動させる。

別の実施形態において、前記方法はまた、前記標的と前記第２の磁石との間の磁力が前記第１の磁石と前記第２の磁石との間の磁力よりも低くなるように、前記スイッチ本体の外部の第２の位置に前記標的を配置するステップを含み、これにより、前記共通接点が前記補助接点から係合解除されて前記主要接点と係合するように、前記クロスアームが移動する。

さらなる実施形態において、前記クロスアームが旋回して前記共通接点が前記主要接点から係合解除されて前記共通接点と前記補助接点とが係合するように、前記クロスアームが前記共通アームの第２の端部へ旋回可能に接続される。

さらなる実施形態において、前記共通接点が前記主要接点と係合すると、前記共通アームと前記主要アームとの間に閉回路が形成され、前記共通接点が前記補助接点と係合すると、前記共通アームと前記補助アームとの間に閉回路が形成される。

さらなる実施形態において、前記方法は、前記共通アーム、前記主要アームおよび前記スイッチ本体の外部の前記補助アームそれぞれの第１の端部を配置するステップを含む。加えて、前記方法は、前記スイッチ本体を密閉するステップを含み得る。

磁気トリガー型近接スイッチの実施形態の平面半断面図である。 図１Ａの実施形態の側面図である。 図１Ａの実施形態の背面図である。 磁気トリガー型近接スイッチの実施形態の分解斜視図である。 磁気トリガー型近接スイッチの実施形態の斜視図である。 磁気トリガー型近接スイッチの実施形態の第１の本体半分部の平面図である。 磁気トリガー型近接スイッチの実施形態の共通アームの斜視図である。 磁気トリガー型近接スイッチの実施形態のクロスアームの斜視図である。 第１のスイッチ位置にある磁気トリガー型近接スイッチの実施形態の半断面図である。 第２のスイッチ位置にある磁気トリガー型近接スイッチの実施形態の半断面図である。

図１Ａに示すように、磁気トリガー型近接スイッチ１０は、スイッチ本体１２と、スイッチ本体１２内に非可動に固定された第１の磁石１４とを含む。近接スイッチ１０はまた、共通アーム１６を含む。共通アーム１６は、第１の端部１８および第２の端部２０を有する。共通アーム１６の第２の端部２０は、スイッチ本体１２内に配置される。近接スイッチ１０は、主要アーム２２をさらに含む。主要アーム２２は、第１の端部２４および第２の端部２６を有する。第２の端部２６はスイッチ本体１２内に配置され、第２の端部２６は主要接点２８を含む。加えて、前記近接スイッチは、補助アーム３０を含む。補助アーム３０は、第１の端部３２および第２の端部３４を有する。第２の端部３４はスイッチ本体１２内に配置され、第２の端部３４は補助接点３６を含む。クロスアーム３８はスイッチ本体１２内に配置され、クロスアーム３８は第１の端部４０および第２の端部４２を有する。第１の端部４０は共通アーム１６へと接続され、第２の端部４２は共通接点４４を含む。第２の磁石４６はスイッチ本体１２内に配置され、第２の磁石４６は、第１の磁石１４に相対して移動可能である。詳細には、第２の磁石４６の動きに起因して第１のスイッチ位置と第２のスイッチ位置との間においてクロスアーム３８の対応する動きが発生するように、第２の磁石４６がクロスアーム３８へと接続される。図６Ａに示す第１のスイッチ位置において、クロスアーム３８の共通接点４４と主要アーム２２の主要接点２８とが接触し、これにより、共通アーム１６と主要アーム２２との間に回路が完成する。図６Ｂに示す第２のスイッチ位置において、クロスアーム３８の共通接点４４と補助アーム３０の補助接点３６とが接触し、これにより、共通アーム１６と補助アーム３０との間に回路が完成する。

図１Ａは、磁気トリガー型近接スイッチ１０のスイッチ本体１２の断面図である。スイッチ本体１２は好適には概して円筒型形状を有し、円形断面を有する。しかし、スイッチ本体１２は、任意の断面形状を持ち得る（例えば、多角形または楕円形）。スイッチ本体１２は、第１の本体半分部１２ａおよび第２の本体半分部１２ｂを含み得る。第２の本体半分部１２ｂは第１の本体半分部１２ａと同一であり得るため、第１の本体半分部１２ａのみを図示している。第１の本体半分部１２ａおよび第２の本体半分部１２ｂはそれぞれプラスチックから形成され得、従来のプロセスを用いて製造され得る（例えば、射出成形）。前記プラスチックは高温材料であり得、これにより、従来のプラスチック材料へ損傷を与え得る環境へスイッチ本体１２を露出させることが可能となる。第１の本体半分部１２ａおよび第２の本体半分部１２ｂは、当該分野において公知の方法のうち任意の方法（例えば、超音波溶接または接着剤利用）を用いて、図１Ｂ、図１Ｃおよび図３に示すように単一のスイッチ本体１２へと連結され得る。さらに、近接スイッチを水またはほこり粒子から保護するために、スイッチ本体１２を密閉することも可能である。しかし、スイッチ本体１２は、任意の適切な材料によって構成することができ、当該分野において公知の任意の手段によって製造され得る。

図１Ａおよび図４に示すように、スイッチ本体１２の半円筒形の第１の本体半分部１２ａは、実質的に平面状の合わせ面５１を持ち得る。実質的に平面状の合わせ面５１は、第２の本体半分部１２ｂの対応する合わせ面（図示せず）と係合してスイッチ本体１２を形成するように、適合される。第１の本体半分部１２ａはまた、開口した第１の端部５２を含む。開口した第１の端部５２は、半円筒形第２の磁気空洞５４を含む。第２の磁気空洞５４は、本体１２の長手方向軸５６に沿って内側方向に延び得る。本体１２は、合わせ面５１の面に沿って延びる。第２の磁気空洞５４は、図２に示す検出器磁石アセンブリ５８を受容するようなサイズにされ得る。検出器磁石アセンブリ５８は、円盤形状の第２の磁石４６と、第２の磁石４６へ接続された磁石ベース６０とを含む。検出器磁石アセンブリ５８は、第２の磁気空洞５４内において長手方向軸５６に沿ってスライド可能に変位し得る。

半円筒形の第１の磁気空洞６２はまた、第１の磁石１４を前記本体内に受容および固定するように第１の本体半分部１２ａ内に形成され得、これにより、円盤形状の第１の磁石１４の長手方向軸は、第１の本体半分部１２ａの長手方向軸５６と実質的にアライメントされる。半円筒形の上側アーム空洞６４は、第２の磁気空洞５４と第１の磁気空洞６２との間において長手方向軸５６に沿って延び得、上側アーム空洞６４は、細長アクチュエータアーム６６を受容するようなサイズにされ得る。細長アクチュエータアーム６６は、クロスアーム３８と磁石ベース６０との間に延びる。概して矩形の接点空洞６８は、共通アーム１６の第２の端部２０、主要アーム２２の第２の端部２６、補助アーム３０の第２の端部３４、クロスアーム３８およびアクチュエータアーム６６の第１の端部１１６を受容するように、第１の本体半分部１２ａ内に形成され得る。半円筒形の下側アーム空洞７０は、第１の磁気空洞６２と接点空洞６８との間において長手方向軸５６に沿って延び得、下側アーム空洞７０は、アクチュエータアーム６６を受容するようなサイズにされ得る。矩形の共通スロット７２は、長手方向軸５６に対して概して平行な方向において接点空洞６８から第１の本体半分部１２ａの第２の端部７４へと延び得、これにより、共通スロット７２は、第１の本体半分部１２ａの後面７６内の共通アパチャ７５を形成する。共通スロット７２は、共通アーム１６を受容するようなサイズにされ得、これにより、共通アーム１６の第１の端部１８は、後面７６内に形成された共通アパチャ７５を通じて延びる。矩形の主要スロット７８は、共通スロット７２に対して概して平行でありかつ共通スロット７２からオフセットした方向において接点空洞６８から第１の本体半分部１２ａの前記第２の端部７４へと延び得、これにより、主要スロット７８は、第１の本体半分部１２ａの後面７６内に主要アパチャ８０を形成する。主要スロット７８は、主要アーム２２を受容するようなサイズにされ得、これにより、主要アーム２２の第１の端部２４は後面７６内の主要アパチャ８０を通じて延びる。加えて、矩形の補助スロット８２は、共通スロット７２及び主要スロット７８に対して概して平行かつ共通スロット７２及び主要スロット７８からオフセットした方向において接点空洞６８から第１の本体半分部１２ａの第２の端部７４へと延び得、これにより、補助スロット８２は第１の本体半分部１２ａの後面７６内において補助アパチャ８４を形成する。補助スロット８２は、補助アーム３２を受容するようなサイズにされ得、これにより補助アーム３２の第１の端部３２は後面７６内の補助アパチャ８４を通じて延びる。

上述したようにまた図１Ａおよび図２に示すように、磁気トリガー型近接スイッチ１０はまた、第１の本体半分部１２ａの第２の磁気空洞５４内にスライド可能に配置された検出器磁石アセンブリ５８と、スイッチ本体１２の第２の本体半分部１２ｂとを含む。検出器磁石アセンブリ５８は、第２の磁石４６（検出器磁石とも呼ぶ）を含み得る。第２の磁石４６は、円筒形状であり得る。好適には、第２の磁石４６は、円盤形状である。第２の磁石４６は、永久磁石であってもよいし、あるいは他の任意の種類の適切な磁石であってもよい。検出器磁石アセンブリ５８はまた、磁石ベース６０と、円周側壁８８を含み得る。磁石ベース６０は、平面状の底部８６を持ち得る。円周側壁８８は、底部８６から離隔方向に延びる。底部８６および側壁８８は、第２の磁石４６を受容するような寸法にされ得、これにより、第２の磁石４６の平面が側壁８８の上部に近接し、第２の磁石４６の外側半径が側壁８８の内側半径よりも若干小さくなる。磁石ベース６０は金属（例えば、ステンレススチール）によって構成され得、第２の磁石４６は磁力によって磁石ベース６０へと固定され得る。あるいは、磁石ベース６０は非磁性材料から構成され得、第２の磁石４６は、機械的または接着剤により磁石ベース６０へと固定され得る。

再度図１Ａおよび図２を参照して、磁気トリガー型近接スイッチ１０は、第１の磁石１４（付勢磁石とも呼ばれる）をさらに含む。第１の磁石１４は、円筒形状であり得、円盤形状を持ち得る。第１の磁石１４はまた、第１の磁石１４の中央長手方向軸に沿って形成されたアパチャ９０を持ち得、アパチャ９０は、アクチュエータアーム６６を受容するようなサイズにされ得る。第１の磁石１４は、スイッチ本体１２の第１の磁気空洞６２内に受容され得、これにより、第１の本体半分部１２ａおよび第２の本体半分部１２ｂが相互連結されてスイッチ本体１２を形成した際に第１の磁石１４が変位不可能となる。第１の磁石１４は、第２の磁石４６と同じ材料で構成され得るが、第１の磁石１４の半径および厚さはそれぞれ、第２の磁石４６の各半径および厚さよりも小さくされ得る。第１の磁石１４は、第２の磁石４６が第１の磁石１４へと吸引されるように、第１の磁気空洞６２内に配置される。すなわち、第２の磁石４６のＮ極がスイッチ本体１２の第２の端部７４に対向する場合、第１の磁石１４のＳ極は第２の磁石４６のＮ極に対向して配置される。逆に言えば、第２の磁石４６のＳ極がスイッチ本体１２の第２の端部７４に対向する場合、第１の磁石１４のＮ極が第２の磁石４６のＳ極に対向して配置される。

ここで図１Ａ、図２および図５Ａを参照して、磁気トリガー型近接スイッチ１０はまた、共通アーム１６を含む。共通アーム１６は、第１のスイッチ位置によって形成された回路および第２のスイッチ位置によって形成された回路の共通構成要素である。共通アーム１６は、導電性金属（例えば、銅または銅合金）の幅狭ストリップであり得、共通アーム１６はスタンピングプロセスから形成され得る。上述したように、共通アーム１６の第２の端部２０は接点空洞６８内に配置され、これにより、共通アーム１６はスイッチ本体１２内に形成された共通スロット７２を通じて延び、第１の端部１８は、共通アパチャ７５を通じてスイッチ本体１２の外部の位置へと突出する。共通アーム１６は、共通アーム１６の長手方向軸がスイッチ本体１２の長手方向軸５６に対して平行になるように共通スロット７２内に配置され得、横断方向において、共通アーム１６は、第１の本体半分部１２ａの合わせ面５１を通過する面に対して垂直である。共通アーム１６の後面９１は、共通スロット７２の第１の壁部９２と接触し得、第１の壁部９２は、図４に示すように合わせ面５１の面に対して垂直方向において、共通アーム１６と長手方向にアライメントされる。共通スロット７２内に配置された共通アーム１６の一部は曲線状であり得、曲線状部９４の上面は、共通スロット７２を形成する第２の壁部９６と接触し得、第２の壁部９６は、第１の壁部９２からオフセットしかつ第１の壁部９２に対して平行である。曲線状部９４の上面と共通アーム１６の後面９１との間の横断距離は共通スロット７２の第１の壁部９２と第２の壁部９６との間の距離よりも大きいため、共通スロット７２内の共通アーム１６を固定する締まりばめが得られる。共通アーム１６の底面９８は、第３の壁部１００と接触し得る。第３の壁部１００は、第１の本体半分部１２ａの共通スロット７２を形成し、第３の壁部１００は、第１の壁部９２および第２の壁部９６に対して垂直であり、共通アーム１６の上面１０２は、第１の本体半分部１２ａおよび第２の本体半分部１２ｂがスイッチ本体１２内に組み立てられた際、第２の本体半分部１２ｂの対応する共通スロット７２の第４の壁部（図示せず）と接触し得る。共通スロット７２の第３の壁部１００は接点空洞６８の底面１０１よりも合わせ面５１によって形成された面により近いため、共通アーム１６の底面９８と第１の本体半分部１２ａの接点空洞６８の底面１０１との間に隙間が存在する。同様に、共通アーム１６の上面１０２と、第２の本体半分部１２ｂの接点空洞６８の上面（図示せず）との間に隙間が存在する。共通アーム１６はまた、横断スロット１０４を含み得る。横断スロット１０４は、第２の端部２０の近隣の共通アーム１６の幅にわたって延びる。

図１Ａおよび図２を参照して、磁気トリガー型近接スイッチ１０はまた、主要アーム２２を含む。主要アーム２２は共通アーム１６と同じ材料によって構成され得、主要アーム２２は、共通アーム１６が共通スロット７２と係合する様態と同じ様態で、主要スロット７８と係合し得る。よって、主要アーム２２の曲線状部１０６により、主要スロット７８内において締まりばめが得られ、これにより主要アーム２２が主要スロット７８内に保持される。加えて、主要アーム２２の第１の端部２４は、スイッチ本体１２の後面７６内に形成された主要アパチャ８０から延び、これにより、合わせ面５１に対して垂直（normal）方向から見た際、主要アーム２２の第１の端部２４が共通アーム１６の第１の端部１８に対して平行となる。主要アーム２２の第２の端部２６は、主要接点２８へと連結される。主要接点２８は、導電性金属（例えば、銅または銅合金）によって構成され得、当該分野において公知の任意の方法（例えば、半田付けまたは機械的締結）によって主要接点２８を主要アーム２２に固定することができる。あるいは、主要接点２８を主要アーム２２の第２の端部２６と一体形成することも可能である。主要接点２８は、接点空洞６８を部分的に規定する第１の空洞壁部１０８の近隣に配置され得る。

再度図１Ａおよび図２を参照して、磁気トリガー型近接スイッチ１０はまた、補助アーム３０を含む。補助アーム３０は、共通アーム１６と同じ材料で構成され得、補助アーム３０は、共通アーム１６が共通スロット７２と係合する様態と同じ様態で、補助スロット８２と係合し得る。しかし、補助アーム３０を主要スロット７８内の主要アーム２２と「鏡像」関係を持つように補助スロット８２内に配置してもよい。より詳細には、補助アーム３０の曲線状部１１０の上面は、主要アーム２２の曲線状部１０６の上面と対向し得る。構成されたように、補助アーム３０の第１の端部３２は、スイッチ本体１２の後面７６内に形成された補助アパチャ８４から延び、これにより、合わせ面５１に対して垂直方向から見た際、補助アーム３０の第１の端部３２が主要アーム２２の第１の端部２４および共通アーム１６の第１の端部１８の双方に対して平行となる。補助アーム３０の第２の端部３４は、補助接点３６へと連結される。主要接点２８と同様に、前記補助接点３６は導電性金属（例えば、銅または銅合金）から構成され得、当該分野において公知の任意の方法（例えば、半田付けまたは機械的締結）によって補助接点３６を補助アーム３０へと固定することができる。あるいは、補助接点３６を補助アーム３０の第２の端部３４と一体形成してもよい。補助接点３６は、第１の空洞壁部１０８からオフセットしかつ第１の空洞壁部１０８に対して平行である接点空洞６８の第２の空洞壁部１１２の近隣に配置され得る。

図１Ａ、図２および図５Ｂを参照して、磁気トリガー型近接スイッチ１０はまた、クロスアーム３８を含む。クロスアーム３８は、導電性金属（例えば、銅または銅合金）の幅狭ストリップから形成され得、共通アーム１６は、スタンピングプロセスおよびその後の屈曲プロセスから形成され得る。クロスアーム３８の第２の端部４２は、共通接点４４を含み得る。共通接点４４は、導電性金属（例えば、銅または銅合金）から構成され得る。当該分野において公知の任意の方法（例えば、半田付けまたは機械的締結）により、共通接点４４をクロスアーム３８へと固定することができる。あるいは、共通接点４４をクロスアーム３８の第２の端部４２と一体形成してもよい。クロスアーム３８の第１の端部４０は、エンドループ１１４を含み得る。エンドループ１１４の一部は共通アーム１６の横断スロット１０４内に配置され得、これにより、共通アーム１６との接触を維持しつつクロスアーム３８が共通アーム１６の第２の端部２０の周囲において回転することが可能となる。クロスアーム３８は、第１のスイッチ位置と第２のスイッチ位置との間において、共通アーム１６の第２の端部２０の周囲において回転可能である。図６Ａに示す第１のスイッチ位置において、クロスアーム３８の共通接点４４は主要アーム２２の主要接点２８と接触し、これにより、共通アーム１６と主要アーム２２との間の回路が完成する。図６Ｂに示す第２のスイッチ位置において、クロスアーム３８の共通接点４４が補助アーム３０の補助接点３６と接触し、これにより、共通アーム１６と補助アーム３０との間に回路が完成する。

再度図１Ａ、図２および図５Ｂを参照して、磁気トリガー型近接スイッチ１０はまた、アクチュエータアーム６６を含む。アクチュエータアーム６６は細長円筒であり得、第１の端部１１６と、第１の端部１１６と反対側の第２の端部１１８とを有する。円筒形のかわりに、アクチュエータアーム６６の形状を任意の適切な断面形状または形状組み合わせにすることが可能である（例えば、四角形、楕円形または多角形）。アクチュエータアーム６６は、プラスチック材料または他の任意の適切な材料から形成され得る。アクチュエータアーム６６は、スイッチ本体１２の上側アーム空洞６４および下側アーム空洞７０内にスライド可能に配置され、上側アーム空洞６４および下側アーム空洞７０それぞれの内径は、アクチュエータアーム６６の外径よりも若干大きい。アクチュエータアーム６６はまた、第１の磁石１４が第１の磁気空洞６２内に配置された際、第１の磁石１４内のアパチャ９０を通じて延び得る。アクチュエータアーム６６の第１の端部１１６は、溝部１２０を含み得る。溝部１２０は、縁部１２２を受容し得る。縁部１２２は、クロスアーム３８内においてアパチャを規定することで、図５Ｂに示すようにアクチュエータアーム６６をクロスアーム３８へと固定する。しかし、当該分野において公知の手段（例えば、機械的締結）を用いて第１の端部１１６をクロスアーム３８へ連結することも可能である。アクチュエータアーム６６の第２の端部１１８は、第１の端部１１６がクロスアーム３８へと連結されるのと同様の様態で、検出器磁石アセンブリ５８の磁石ベース６０へと連結され得る。

動作時において、第１の磁石１４から生成された磁力は、第２の磁石４６を吸引する。この吸引力により、検出器磁石アセンブリ５８は第１の磁石１４に向かって変位し、これによりアクチュエータアーム６６がスイッチ本体１２の第２の端部７４へ向かって変位する。アクチュエータアーム６６の変位に起因して、クロスアーム３８が共通アーム１６の第２の端部２０の周囲において回転し、これにより、共通接点４４が主要接点２８と接触する。この図６Ａに示す第１のスイッチ位置において、主要アーム２２と共通アーム１６との間に回路が完成する。よって、第１のスイッチ位置に起因して発生した閉回路をプロセッサによって検出することが可能となる。前記プロセッサは、共通アーム１６の第１の端部１８および主要アーム２２の第１の端部２４へと動作可能に接続される。

しかし、永久磁石または鉄類を含み得る磁石標的１２４が近接スイッチ１０の所定範囲内の位置へと移動すると、標的１２４と第２の磁石４６との間の磁力は、第２の磁石４６と第１の磁石１４との間の磁力よりも高くなり得る。このような磁力増加に起因して、検出器磁石アセンブリ５８は標的１２４に向かってかつ第１の磁石１４から離隔方向に変位し、これによりアクチュエータアーム６６が変位する。アクチュエータアーム６６は、検出器磁石アセンブリ５８の磁石ベース６０にリジッドに接続される。アクチュエータアーム６６の変位と共に、クロスアーム３８は共通アーム１６の第２の端部２０の周囲において回転し、これにより、共通接点４４が移動して共通接点４４と主要接点２８との接触が解除され、その後共通接点４４は補助接点３６と接触する。この図６Ｂに示す第２のスイッチ位置において、補助アーム３０と共通アーム１６との間に回路が完成する。よって、第２のスイッチ位置に起因して発生した閉回路をプロセッサによって検出すことが可能となる。前記プロセッサは、共通アーム１６の第１の端部１８および補助アーム３０の第１の端部３２へと動作可能に接続される。前記標的が前記近接スイッチ１０の所定範囲内から外れた場合、第１の磁石１４と第２の磁石４６との間の磁力は、第２の磁石４６と標的１２４との間の磁力を上回り、近接スイッチ１０は、上記したような様態で第１の位置に移動する。

当業者であれば、標的１２４と第２の磁石４６との間の磁力は複数の要素（例えば、標的１２４および第２の磁石４６の相対的サイズ、標的１２４と第２の磁石４６との間の距離）に依存し得、また、近接スイッチ１０と標的１２４との間の最適な相互作用が得られるようにこれらの変数を調節することが可能であることを理解する。同様の方法により、第２の磁石４６と第１の磁石１４との間の磁力も調節が可能である。

当業者であれば、磁気トリガー型近接スイッチ１０の本開示の実施形態を用いれば、一体設計を有する比較的小型のスイッチ本体１２が可能となり、その結果、磁気トリガー型近接スイッチを限られた空間の用途（例えば、配電盤）と共に用いることがさらに可能となることを理解する。また、当業者であれば、磁気トリガー型近接スイッチ１０の本開示の実施形態の場合、典型的な近接スイッチとは対照的に、作動において外部電源は不要であるため、近接スイッチ１０の取り付けが簡便になり、また近接スイッチ１０の寿命も延びることを理解する。

上記において多様な実施形態について述べてきたが、本開示はこれに限定されない。開示の実施形態において、特許請求の範囲の範囲内において変更が可能である。例えば、上記した単一極／単投構成の代わりに、二極／双投構成も企図される。加えて、ＬＥＤをハウジング内に設けることで、近接スイッチが第１のスイッチ位置にあるのかまたは第２のスイッチ位置にあるのかを視認することが可能になる。

Claims (16)

1. 磁気トリガー型近接スイッチであって、
   スイッチ本体と、
   前記スイッチ本体内に非可動に固定された円盤形状の第１の磁石と、
   第１の端部および第２の端部を有する共通アームであって、前記第２の端部は前記スイッチ本体内に配置される、共通アームと、
   第１の端部および第２の端部を有する主要アームであって、前記第２の端部は前記スイッチ本体内に配置され、前記第２の端部は主要接点を含む、主要アームと、
   第１の端部および第２の端部を有する補助アームであって、前記第２の端部は前記スイッチ本体内に配置され、前記第２の端部は補助接点を含む、
   前記スイッチ本体内に配置されたクロスアームであって、前記クロスアームは第１の端部および第２の端部を有し、前記第１の端部は前記共通アームへ連結され、前記第２の端部は共通接点を含む、クロスアームと、
   第１端と該第１端とは反対側の第２端を有し、前記第１端が前記クロスアームに連結されたアクチュエータアームと、
   前記スイッチ本体内に配置された第２の磁石であって、前記第２の磁石は前記第１の磁石に相対して移動可能であり、前記第２の磁石の動きに起因して第１のスイッチ位置と第２のスイッチ位置との間において前記クロスアームの対応する動きが発生するように、前記第２の磁石が前記アクチュエータアームの前記第２端に連結され且つ前記アクチュエータアームに連結された唯一の磁石である、第２の磁石と、
   を含み、
   前記第１のスイッチ位置において、前記クロスアームの共通接点は前記主要アームの主要接点と接触し、これにより前記共通アームと前記主要アームとの間の回路が完成し、
   前記第２のスイッチ位置において、前記クロスアームの共通接点が前記補助アームの補助接点と接触し、これにより前記共通アームと前記補助アームとの間に回路が完成する、
   磁気トリガー型近接スイッチ。
2. 前記第１の磁石および前記第２の磁石は、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に第１の磁力が発生するように選択され、前記第１の磁力は前記クロスアームを前記第１のスイッチ位置に維持し、前記第２の磁石および前記スイッチ本体の外部の標的は、前記第２の磁石と前記標的との間に第２の磁力を発生させるように選択され、前記第２の磁力が前記第１の磁力よりも高い場合、前記第２の磁力に起因して、前記クロスアームは前記第１のスイッチ位置から前記第２のスイッチ位置へと移動する、請求項１に記載の磁気トリガー型近接スイッチ。
3. 前記標的と前記第２の磁石との間の前記第２の磁力が前記第１の磁石と前記第２の磁石との間の第１の磁力よりも低くなった場合、前記第１の磁力に起因して前記クロスアームが前記第２のスイッチ位置から前記第１のスイッチ位置へと移動する、前記請求項１〜２のいずれか一項に記載の磁気トリガー型近接スイッチ。
4. 前記クロスアームの前記第１の端部は前記共通アームの第２の端部へと旋回可能に接続され、前記第２の磁石が前記第１の磁石に相対して移動すると、前記クロスアームが前記第１のスイッチ位置から前記第２のスイッチ位置へと回転するかまたは前記第２のスイッチ位置から前記第１のスイッチ位置へと回転する、前記請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気トリガー型近接スイッチ。
5. 前記アクチュエータアームは、前記第１の磁石内に形成されたアパチャ内に配置される、前記請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気トリガー型近接スイッチ。
6. 前記共通アーム、前記主要アームおよび前記補助アームそれぞれの第１の端部は、前記スイッチ本体の外部に配置される、前記請求項１〜５のいずれか一項に記載の磁気トリガー型近接スイッチ。
7. 前記スイッチ本体は円筒型である、前記請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁気トリガー型近接スイッチ。
8. 前記スイッチ本体は高温材料によって構成される、前記請求項１〜７のいずれか一項に記載の磁気トリガー型近接スイッチ。
9. 前記スイッチ本体はプラスチックによって構成される、前記請求項１〜８のいずれか一項に記載の磁気トリガー型近接スイッチ。
10. 前記スイッチ本体は密閉される、前記請求項１〜９のいずれか一項に記載の磁気トリガー型近接スイッチ。
11. 磁気トリガー型近接スイッチによって標的を検出する方法であって、
    スイッチ本体を提供するステップと、
    共通アームの第２の端部を前記スイッチ本体内に配置するステップと、
    前記スイッチ本体内に主要アームの主要接点を配置するステップと、
    前記スイッチ本体内に補助アームの補助接点を配置するステップと、
    共通接点を有するクロスアームを前記共通アームへと可動に接続するステップと、
    第１端及び第２端を有し、前記第１端が前記クロスアームに連結された細長のアクチュエータアームを提供するステップと、
    第２の磁石を前記共通アームへと接続し且つ前記第２の磁石が前記アクチュエータアームに連結された唯一の磁石であるように、前記第２の磁石を前記アクチュエータアームの前記第２端に連結するステップと、
    前記第２の磁石に隣接する前記スイッチ本体内に、固定の円盤形状をなした第１の磁石を配置するステップと、
    前記第１の磁石から前記第２の磁石へと作用する力により、前記クロスアームの共通接点を付勢して前記主要接点と接触させるステップと、
    前記標的と前記第２の磁石との間の磁力が前記第１の磁石と前記第２の磁石との間の磁力よりも高くなるように、前記スイッチ本体の外部の第１の位置に標的を配置するステップであって、これにより、前記共通接点が前記主要接点から係合解除されて前記補助接点と係合するように、前記クロスアームが移動する、ステップと、
    を含む、方法。
12. 前記標的と前記第２の磁石との間の磁力が前記第１の磁石と前記磁石アセンブリとの間の磁力よりも低くなるように、前記スイッチ本体の外部の第２の位置において前記標的を配置するステップをさらに含み、これにより、前記共通接点が前記補助接点から係合解除されて前記主要接点と係合するように、前記クロスアームが移動する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記クロスアームが旋回して前記共通接点が前記主要接点から係合解除されて前記共通接点が前記補助接点と係合するように、前記クロスアームが旋回可能に前記共通アームの第２の端部へ連結される、前記請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記共通接点が前記主要接点と係合すると、前記共通アームと前記主要アームとの間に閉回路が形成され、前記共通接点が前記補助接点と係合すると、前記共通アームと前記補助アームとの間に閉回路が形成される、前記請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記共通アーム、前記主要アームおよび前記補助アームそれぞれの第１の端部を前記スイッチ本体の外部に配置するステップをさらに含む、前記請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記スイッチ本体を密閉するステップをさらに含む、前記請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
    

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