スイッチおよびその制御方法

スイッチ、特に、手動操作および遠隔操作できるスイッチに関する。

従来、手動操作および遠隔操作できるスイッチとしては、例えば、ケース内部に、電気回路の開閉を行う接点と、電磁石を有し、ケースに外部からの操作によって接点の開閉を行うハンドルが設けられたスイッチにおいて、前記ハンドルの内側には永久磁石が一方の極を前記電磁石に向けて取り付けられており、前記電磁石に流す電流の向きを切り替えて前記永久磁石を吸着、反発させ前記ハンドルを操作することによって、前記接点の開閉を行うことを特徴とするスイッチがある（特許文献１参照）。

しかしながら、前述のスイッチでは、その図１で示すように、電磁石１３で永久磁石１５を吸引，反発させることにより、ハンドル１４を回動させてスイッチ１１を切り替えていた。 このため、スイッチ１１の切り替えの際に大きな衝撃力が永久磁石１５に負荷されるので、前記永久磁石１５が損傷しやすく、故障の原因となり易い。
また、スイッチ１１の切り替えの際に前記永久磁石１５が電磁石１３の鉄芯に衝突するため、衝突音の発生が避けられず、使用者に耳障りになる。
そして、前記ハンドル１４が永久磁石１５を内蔵しているので、前記ハンドル１４自体が重くなり、慣性力が大きい。 このため、外部からの振動や衝撃力によって前記ハンドル１５が誤動作しやすい。
さらに、前記スイッチ１１の周囲近傍に強磁性体等が存在すると、前記ハンドル１４の永久磁石１５が前記強磁性体等の影響で誤動作しやすい。 このため、前述のような不具合を解決しようとすると、永久磁石１５の磁力を強くしたり、あるいは、永久磁石１５，１５間の距離を短くするという技術上の対策が必要になり、設計に手間がかかるという問題点がある。
本発明に係るスイッチは、前記問題点に鑑み、故障しにくく、耳障りな衝突音が発生しないだけでなく、誤動作しにくいスイッチを提供することを目的とする。

本発明に係るスイッチは、操作ボタンの手動操作で可動接触片を回動し、前記可動接触片に設けた可動接点を固定接点に接離して接点を開閉するとともに、前記操作ボタンを遠隔操作でリモート制御できる遠隔操作ユニットを備えたスイッチであって、前記遠隔操作ユニットが、ステッピングモーターと、前記ステッピングモーターの回動動作を前記操作ボタンに伝達して接点を開閉する伝達部材と、からなる構成としてある。

本発明によれば、従来例のような永久磁石を使用していないので、永久磁石が破損する心配がなく、故障しにくい。
また、永久磁石やスイッチの構成部品には電磁石の衝撃操作による衝突がなくなり、耳障りな衝突音が発生しない。
さらに、操作ボタンが永久磁石を内蔵していないので、慣性力が小さく、外部からの衝撃力や振動等による誤動作を防止できるとともに、外部の強磁性体等の影響による誤動作も防止できる。

本発明の実施形態としては、前記遠隔操作ユニットの伝達部材が、前記ステッピングモーターの回動軸の回動動作を前記操作ボタンに回動動作として伝えるカム部材であってもよい。
本実施形態によれば、カム部材の採用によって種々の設計，制御が可能となり、設計の自由度が広がる。
なお、ステッピングモーターの回動軸にカム部材を直結してもよいことは勿論である。

本発明の別の実施形態としては、前記遠隔操作ユニットの伝達部材が、前記ステッピングモーターの回動軸に接続したピニオンに歯合するギヤ部を備えていてもよい。

本実施形態によれば、ラック・ピニオン機構を利用することにより、選択の範囲が広がり、設計の自由度が大きくなる。

本発明の異なる実施形態としては、前記遠隔操作ユニットの両側に配置した前記可動接触片を、前記操作ボタンで操作可能としてもよい。
本実施形態によれば、複数の接点開閉を行うことができ、汎用性のスイッチが得られる。

本発明に係るスイッチの制御方法としては、操作ボタンの手動操作で可動接触片を回動し、前記可動接触片に設けた可動接点を固定接点に接離して接点を開閉するとともに、前記操作ボタンを遠隔操作でリモート制御する遠隔操作ユニットを備えたスイッチの制御方法であって、前記遠隔操作ユニットを構成するステッピングモーターで前記操作ボタンを回動させて接点を開閉した後、前記ステッピングモーターを逆回転させることにより、前記遠隔操作ユニットを構成する伝達部材を初期位置に復帰させ、手動操作可能とする工程としてある。

本発明によれば、伝達部材を初期位置に復帰させることにより、再度、操作ボタンを手動で操作できるスイッチが得られるという効果がある。

図Ａ，図Ｂは本発明に係るスイッチの第１実施形態を異なる角度から視た斜視図である。

図１Ａに基づく分解斜視図である。

図１Ｂに基づく分解斜視図である。

図１に示した箱形ベースの断面斜視図である。

図Ａ，Ｂは第１実施形態に係る遠隔操作ユニットを示す斜視図および正面図、図Ｃ，Ｄは第２実施形態に係る遠隔操作ユニットを示す斜視図および正面図、図Ｅ，Ｆは第３実施形態に係る遠隔操作ユニットを示す斜視図および正面図である。

図Ａ，図Ｂは図１で示したスイッチの正面断面図および部分断面斜視図である。

図Ａ，図Ｂは図１で示したスイッチの部分断面斜視図および遠隔操作ユニットの全体斜視図である。

図Ａ，図Ｂは図１で示したスイッチの正面断面図および背面断面図である。

図Ａ，図Ｂは動作前後を示す概略背面図である。

図１に係るスイッチを制御するためのブロック図である。

図１に示したスイッチの制御過程を説明するための概略機構図およびタイムチャート図である。

図１に示したスイッチの逆方向の制御過程を説明するための概略機構図およびタイムチャート図である。

本発明に係るスイッチの実施形態を、図１ないし図１２の添付図面に従って説明する。
本実施形態に係るスイッチ１は、図２および図３に示すように、箱形ベース１０と、接点機構部２０、可動接触片３０と、コイルバネ４０と、遠隔操作ユニット５０と、操作ボタン７０とで構成されている。

箱形ベース１０は、図４に示すように、その底面中央に設けた位置決め用凹所１１の両側隅部に、３つの端子孔１２，１３，１４を同一直線上にそれぞれ設けてある。 前記端子孔１２，１３の間、および、前記端子孔１２，１４の間には絶縁突起１５，１５がそれぞれ突設してある。 また、前記絶縁突起１５，１５の間には断面三角形の支持突部１６を突設してある。 そして、前記箱形ベース１０の対向する側面には軸孔１７，１７を同一軸心上に設けてある。 さらに、前記箱形ベース１０の対向する外側面には、一対の抜け止め用弾性爪部１８，１８をそれぞれ一体成形してある。
なお、前記箱形ベース１０の対向する内側面には断面コ字形状の絶縁壁１９，１９をそれぞれ一体成形してある。 そして、前記絶縁壁１９の上端縁部の基部には一段低い位置決め用段部１９ａを形成してある。

接点機構部２０は、図２および図３に示すように、共通固定接点端子２１の両側に固定接点端子２３，２６をそれぞれ配置した構成である。 そして、前記箱形ベース１０の端子孔１２，１３，１４に、前記共通固定接点端子２１および固定接点端子２３，２６をそれぞれ圧入することにより、前記箱形ベース１０の底面縁部に同一直線上に配置されている。

前記共通固定接点端子２１は、断面略Ｌ字形状に屈曲するとともに、その上辺部を切り起こして共通固定接点２２を形成してある。 そして、前記共通固定接点端子２１を前記箱形ベース１０の端子孔１２に圧入すると、前記共通固定接点２２が前記箱形ベース１０の支持突部１６に当接するので、高い組立精度で位置決めできる（図８）。

一方、前記固定接点端子２３，２６は、断面略Ｌ字形状に屈曲した上辺部の先端縁部２４，２７をそれぞれ下方側に屈曲するとともに、前記上辺部に固定接点２５，２８をそれぞれ設けてある。 そして、前記固定接点端子２３，２６を前記箱形ベース１０の端子孔１３，１４に圧入することにより、前記先端縁部２４，２７が前記箱形ベース１０の底面に当接し、高い組立精度で位置決めできる。

可動接触片３０は、図２および図３に示すように、プレス成形品であり、その中央部から支持突起３１を切り起こすとともに、その両端に可動接点３２，３３をそれぞれ設けてある。 また、前記支持突起３１と可動接点３２との間、および、前記支持突起３１と可動接点３３との間には、略Ｕ字形状に屈曲した屈曲部３４を形成してある。 前記屈曲部３４は、操作信頼性を高めるため、後述する操作ボタン７０の操作片７３によって操作可能な形状となっている。

コイルバネ４０は、図８に示すように、その下端部を前記可動接触片３０の支持突起３１に挿入する一方、その上端部を後述する操作ボタン７０の嵌合孔７４に挿入することにより、前記操作ボタン７０の操作に伴って前記可動接触片３０を回動し、一方向に付勢するバネ力を付与する。

遠隔操作ユニット５０は、後述する操作ボタン７０をリモート制御するためのものである。 そして、図２，図３に示すように、ユニットケース５１にカバー５５を組み付けて形成した内部空間に、ステッピングモーター６０およびカム部材からなる伝達部材６３を組付けて収納してある。
前記ステッピングモーター６０は、その回動軸６１に小ギヤであるピニオン６２を装着してある。 一方、カム部材からなる前記伝達部材６３は、伝達部材本体６４の上部から一対の操作部６６，６７を平行、かつ、側方に延在するとともに、その下部にギヤ部６８を形成してある。
そして、前記ユニットケース５１の内側面上段に突設した支軸（図示せず）に、前記伝達部材６３の軸孔６５を挿通し、回動可能に支持する。 さらに、前記ユニットケース５１の内側面下段に設けた凹部５２（図３）に前記ステッピングモーター６０を組み込む。 ついで、前記カバー５５の内向面に突設した抜け止め用筒状軸部５６を前記支軸の先端に嵌合することにより、前記伝達部材６３の脱落を防止する。 そして、前記カバー５５の弾性腕部５７を前記ユニットケース５１の係止突起５３に係合することにより、遠隔操作ユニット５０が完成する。 このとき、図７Ｂに示すように、前記遠隔操作ユニット５０の操作孔５４から前記伝達部材６３を目視できる。

操作ボタン７０は、図２および図３に示すように、その対向する外側面に軸部７１，７１を同一軸心上に突設するとともに、その天井面の中央部から下方側に延在し、かつ、前記伝達部材６３の操作部６６，６７に当接可能な操作棒７２（図３）を一体成形してある。 また、前記操作ボタン７０は、前記操作棒７２の両側に一対の操作片７３，７３をそれぞれ一体成形してある。 前記操作片７３は前記可動接触片３０の屈曲部３４に当接し、可動接触片３０を強制的に回動させることにより、操作信頼性を高めるためのものである。 そして、前記一対の操作片７３，７３の間には、前記コイルバネ４０の上端部を挿入するための嵌合孔７４（図８）を形成してある。
なお、操作棒７２は操作ボタン７０に必ずしも一体成形する必要はなく、別体を組付けて形成してもよい。

本発明に係るスイッチは、図８および図９に示すように、軸部７１，７１を中心として操作ボタン７０の一方側を押し下げると、コイルバネ４０が座屈し、前記可動接触片３０が共通固定接点２２を中心に回動し、可動接点３３が固定接点２８に当接する。 そして、操作信頼性を高めるため、操作ボタン７０の操作片７３が前記可動接触片３０の屈曲部３４を押圧し、可動接触片３０を強制的に回動する。 このとき、前記コイルバネ４０のバネ力で可動接触片３０が付勢され、ガタツキが生じない。 また、操作ボタン７０の開口縁部が前記箱形ベース１０の位置決め用段部１９ａに当接し、位置規制される。 このため、操作ボタン７０は、その他方側を押し下げて反転操作できるだけである。

次に、本発明に係るスイッチ１に外部機器８０を接続した場合の動作を図１０ないし図１２に従って説明する。
図１０に示すように、外部機器８０の制御回路８１がドライバ回路８２を介してスイッチ１のステッピングモーター６０に接続されている。 また、スイッチ１の接点機構部２０が前記外部機器８０の負荷８３に接続されている。

まず、図１１に示すように、操作ボタン７０の操作により、可動接点３３が固定接点２８に接触し、負荷８３に導通しているとともに、操作ボタン７０の開口縁部が箱形ベース１０の位置決め用段部１９ａに当接し、位置規制されている。
そして、前記外部機器８０の制御回路８１からドライバ回路８２を介して制御信号が出力されると、図１１に示すように、前記ステッピングモーター６０が回動して伝達部材６３を回動する。 このため、前記伝達部材６３の操作部６７が操作ボタンの操作棒７２を押圧し、前記操作ボタン７０を回動させる。 そして、前記操作ボタン７０が所定の角度に達すると、コイルバネ４０のバネ力によって操作ボタン７０が反転し、可動接触片３０を回動する。 この結果、可動接点３２が固定接点２５に接触し、負荷８３に導通する。

さらに、前記ステッピングモーター６０が逆方向に回動することにより、伝達部材６３も回動し、伝達部材６３の操作部６７が操作棒７２から離れ、初期位置に復帰する。 このため、前記操作ボタン７０が、再度、手動操作可能となる。 以後、同様な操作を逆方向においても繰り返すことができ（図１２）、前記スイッチ１を連続して遠隔操作できる。

なお、第１実施形態に係る前記遠隔操作ユニット５０としては、図５Ａ，図５Ｂに示すように、ピニオン６２を備えたステッピングモーター６０と、ギヤ部６８を備え、かつ、カム部材からなる伝達部材６３と、からなるものについて説明したが、必ずしもこれに限らない。
例えば、第２実施形態（図５Ｃ，図５Ｄ）に示すように、ピニオン６２を備えたステッピングモーター６０と、ラック６９を備えた伝達部材６３との組み合わせであってもよい。
本実施形態によれば、選択肢が増え、設計の自由度が大きくなるという利点がある。

また、第３実施形態（図５Ｅ，図５Ｆ）に示すように、ステッピングモーター６０の回動軸６１に伝達部材６３を直結してもよい。
本実施形態によれば、部品点数，組立工数が少なくなるとともに、応答特性が俊敏になるという利点がある。

本実施形態では、２組の接点機構部２０，２０を有する場合について説明したが、少なくとも１つの接点機構部を有するスイッチに適用してもよい。
また、前記可動接触片３０は、その両端に可動接点を有する場合に限らず、少なくとも片側に１つの可動接点を有するものであってもよい。

本発明に係るスイッチは、前記実施形態のものに限らず、他のスイッチに適用できることは勿論である。

１０：箱形ベース ２０：接点機構部 ２１：共通固定接点端子 ２２：共通固定接点 ２３，２６：固定接点端子 ２５，２８：固定接点 ３０：可動接触片 ３１：支持突起 ３２，３３：可動接点 ４０：コイルバネ ５０：遠隔操作ユニット ５１：ユニットケース ５５：カバー ５６：軸部 ６０：ステッピングモーター ６１：回動軸 ６２：ピニオン ６３：伝達部材 ６４：伝達部材本体 ６５：軸孔 ６６，６７：操作部 ６８：ギヤ部 ６９：ラック ７０：操作ボタン ７１：軸部 ７２：操作棒 ７３：操作片