JP4403559B2

JP4403559B2 - 圧力スイッチ

Info

Publication number: JP4403559B2
Application number: JP2006331108A
Authority: JP
Inventors: 寛川上; 和宏倉原
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2026-12-07
Also published as: KR20080052495A; KR100938397B1; US20080135395A1; TWI344165B; DE102007058598B4; JP2008145202A; US7893371B2; CN101197222A; TW200836224A; DE102007058598A1; CN101197222B

Description

本発明は、検出部によって検知された圧力流体の圧力値が予め設定された圧力値と一致した際に検出信号を出力する圧力スイッチに関する。

従来から、例えば、負圧流体を吸着用パッド等の吸着搬送手段に対して供給することにより、ワークを吸着用パッドによって吸引しながら所定位置に搬送することが行われている。この場合、吸着用パッドに対して供給された負圧流体の圧力値が所定圧に到達してワークが確実に吸着されたか否かを確認するために、圧力スイッチが用いられている。この圧力スイッチでは、一般的に、検出部として機能する半導体圧力センサが用いられ、この半導体圧力センサに対して付与される圧力によって変化する抵抗値に基づいて流体の圧力を検出し、前記圧力センサによって検出された圧力値が予め設定された設定圧力値と一致したときにワークが吸着されたものと判断して検出信号を出力している。

このような圧力スイッチは、例えば、検出部が収容された本体部の圧力取入口に管継手を介して真空配管が着脱自在に接続され、前記真空配管を流通する負圧流体が前記本体部に導入されることにより、前記負圧流体の圧力を検出している（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−３７４７３号公報

ところで、特許文献１に開示されたような圧力スイッチでは、例えば、負圧発生源となるコンプレッサから送り出される油滴や結露により発生する水滴、流体中に含まれる異物等が、前記真空配管に沿って移動して本体部に収容された圧力センサに対して衝突することがある。この場合、圧力センサは、通路に設けられた非常に小さな孔を通じて流通する流体の圧力を検知する構造であるため、前記小さな孔を通じて油滴、水滴、異物等が前記圧力センサに直撃し、前記圧力センサの不具合を引き起こして検出精度の低下を招くことが懸念される。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、検出部への塵埃等の進入を防止し、前記検出部による圧力流体の圧力を確実且つ安定的に検出することが可能な圧力スイッチを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、圧力流体の圧力を検出する検出部を有し、前記検出部によって検出された圧力値に基づいた出力信号を出力する圧力スイッチにおいて、
前記圧力流体が流通する第１通路を有するハウジングと、
前記第１通路と臨むように前記ハウジングの内部に収容され、前記圧力流体の圧力を検出する検出部と、
前記ハウジングに装着され、前記第１通路と連通し且つ同軸上に配置された第２通路を有するアダプタと、
前記アダプタに対して着脱自在に設けられ、前記圧力流体の供給される配管が接続される継手と、
前記アダプタに形成され、前記第１及び第２通路の軸線上に配置され、前記検出部に向かって流通する前記圧力流体の流通を規制する壁部と、
前記壁部を中心とした両側に形成される一組の連通口と、
を備え、
前記壁部は、前記第１又は第２通路において内周面を接続するように一直線状に形成され、前記圧力流体が前記継手から前記第１及び第２通路へと流通する際、前記壁部を避けるようにして前記連通口から迂回するように流通すると共に、前記アダプタには、前記ハウジングの孔部に挿入自在に形成され、前記第２通路の外周側に半径方向に縮径自在な係止爪と、前記係止爪の先端に形成され、半径外方向に膨出した膨出部と、前記第２通路と前記係止爪との間に形成され、断面略Ｕ字状に形成されたキャップが挿入される環状の凹部とを有し、前記キャップは、前記凹部内において前記係止爪の内周面に当接し、該係止爪の半径内方向への変位を規制することを特徴とする。

本発明によれば、ハウジングの第１通路と該ハウジングに装着されたアダプタの第２通路との軸線上に壁部を設け、前記壁部によって圧力流体の一部が前記第１通路に臨むように配置された検出部に向かって直線的に流通することを規制している。従って、圧力流体中に含有された水分、塵埃等が、該圧力流体と共に第１及び第２通路に沿って直線的に移動した場合に、検出部に臨むように配置された壁部によって前記水分、塵埃等が該検出部に対して直接衝突することが阻止される。その結果、水分、塵埃等が含有された圧力流体でも、検出部による検出精度の低下が生じることがなく、前記圧力流体の圧力を確実且つ安定的に検出することができる。

また、壁部は、第１又は第２通路に設けられ、該第１又は第２通路の内周面と前記壁部との間に前記圧力流体が流通する連通口を形成することにより、前記壁部によって流れの規制された圧力流体を、壁部から連通口へと迂回するように流通して検出部へと導くことができる。その結果、連通口を設けることによって壁部によって規制された圧力流体を好適に迂回させて流通させることができるため、前記圧力流体が検出部に対して直線的に流れることを防止できる。

さらに、壁部を、第１又は第２通路の通路断面積の約１／３を覆うように設定することにより、前記壁部によって圧力流体の流れを好適に規制することができ、且つ、前記壁部以外の部位から前記圧力流体を迂回させて検出部側へと供給させることが可能となる。そのため、検出部に対して必要且つ十分な圧力流体を供給して、その圧力を検出することができる。

さらにまた、継手は、第２通路を介してアダプタの内部に挿入され、前記アダプタに形成されたピン孔に挿通された連結ピンを係合させることによって該アダプタに対して連結させるとよい。これにより、配管の接続された継手を、ハウジングに装着されたアダプタに対して簡便に着脱させることができるため、前記継手を交換する際のメンテナンス性を良好とすることができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、ハウジングの第１通路と該ハウジングに装着されたアダプタの第２通路の軸線上に壁部を設け、前記壁部によって圧力流体の一部が前記第１通路に臨むように配置された検出部に向かって直線的に流通することを規制することにより、圧力流体中に含有された水分、塵埃等が、該圧力流体と共に第１及び第２通路に沿って直線的に移動した場合に、壁部によって前記水分等が前記検出部に直接衝突することが阻止される。その結果、水分、塵埃等が含有された圧力流体でも、検出部による検出精度の低下が生じることがなく、前記圧力流体の圧力を確実且つ安定的に検出することが可能となる。

本発明に係る圧力スイッチについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る圧力スイッチを示す。

この圧力スイッチ１０は、図１〜図５に示されるように、ハウジング１２と、該ハウジング１２の内部に設けられる制御基板１４と、該制御基板１４に設けられ、圧力流体（例えば、負圧流体）の圧力を検出する検出部１６と、前記ハウジング１２の孔部３０に装着される継手ホルダ（アダプタ）１８と、前記継手ホルダ１８に接続されて流体が流通する継手２０とを含む。

ハウジング１２は、ディスプレイ２２及び操作ボタン２４が設けられるプレート状のカバー２６と、前記カバー２６に連結され、前記制御基板１４等が内部に収容される有底箱状のケース２８とからなる。ケース２８には、制御基板１４及び検出部１６が収容された状態でその開口部にカバー２６が装着されることによって閉塞されて前記ケース２８が密閉される。

また、ケース２８の底部には、略中央部に貫通した孔部３０が形成され、該孔部３０に継手ホルダ１８が装着される。

制御基板１４は、ケース２８の内部に底部と略平行に固定され、ディスプレイ２２及び操作ボタン２４が電気的に接続される。なお、ディスプレイ２２は、例えば、検出部１６によって検出された圧力流体の圧力値を表示可能に設けられ、操作ボタン２４は、例えば、モードの設定操作等を行うために設けられる。

検出部１６は、ケース２８の孔部３０に臨むように制御基板１４の側面に装着され、前記制御基板１４に対して電気的に接続されている。この検出部１６は、例えば、半導体圧力センサからなり、該検出部１６に対して付与される圧力流体の圧力によって変化する抵抗値に基づいて前記圧力を検出可能としている。

センサホルダ３２は、断面略Ｔ字状に形成され、その一端部に形成されて制御基板１４に対して検出部１６を取り囲むように装着されるベース部３４と、前記ベース部３４から突出し、その内部に圧力流体が流通する通路（第１通路）３６を有する筒部３８とからなる。

ベース部３４の内部には検出部１６が収容される空間部４０を備え、該空間部４０が筒部３８の通路３６と連通している。筒部３８は、ベース部３４の略中央に設けられ、制御基板１４から離間する方向に向かって所定高さで一直線上に形成されると共に、その軸線上に沿って通路３６が形成されている。すなわち、通路３６は、空間部４０内に配設された検出部１６に臨むように配置されている。

継手ホルダ１８は、円筒状に形成され、略中央部に軸線方向に沿って貫通した貫通孔（第２通路）４２を有する。継手ホルダ１８の一端部は、ハウジング１２の孔部３０に挿入自在に形成され、貫通孔４２の外周側に半径方向に縮径自在な複数の係止爪４４が設けられる。この係止爪４４は、継手ホルダ１８の周方向に沿って等間隔離間して配置されると共に、その先端には半径外方向に膨出した膨出部４６を有する。すなわち、係止爪４４は、膨出部４６を有する先端が半径内方向に傾動自在に設けられる（図５参照）。

貫通孔４２は、継手ホルダ１８の一端部側に形成され、センサホルダ３２の筒部３８が挿入される第１孔部４８と、該第１孔部４８に隣接して拡径した第２孔部５０と、継手ホルダ１８の他端部側に形成されて前記第２孔部５０より拡径した第３孔部５２とを含む。

また、第１孔部４８と第２孔部５０との境界部位に第１段部５４が形成されると共に、前記第２孔部５０と第３孔部５２との境界部位に第２段部５６が形成される。なお、第１及び第２孔部４８、５０は、前記貫通孔４２の軸線と略直交する平面状に形成される。

そして、貫通孔４２を構成する第２及び第３孔部５０、５２に継手２０が挿入された際、継手２０の一部が第１及び第２段部５４、５６に当接することによって係止される。

さらに、貫通孔４２には、第１孔部４８の内周面に沿って形成された環状溝を介してＯリング５８が装着され、前記貫通孔４２にセンサホルダ３２の筒部３８が挿入された際に前記Ｏリング５８が前記筒部３８の外周面に当接する。これにより、継手ホルダ１８における貫通孔４２とセンサホルダ３２における筒部３８との間からの圧力流体の漏出が阻止され、前記継手ホルダ１８の内部の気密が保持されることとなる。

継手ホルダ１８の一端部には、貫通孔４２と係止爪４４との間に環状の凹部６０が設けられ、前記凹部６０には断面略Ｕ字状に形成されたキャップ６２が挿入される。キャップ６２は、凹部６０内において係止爪４４の内周面に当接し、該係止爪４４の半径内方向への変位を規制している。

キャップ６２は、略中央部に孔部６４が形成され、前記継手ホルダ１８に装着された際にセンサホルダ３２の筒部３８が挿通される。すなわち、この筒部３８は、キャップ６２の孔部６４を介して継手ホルダ１８の貫通孔４２へと挿入されることとなる。

また、円筒状に形成されたキャップ６２の外周面には、先端に向かって徐々に縮径するテーパ面６６が形成され、前記キャップ６２が前記テーパ面６６から凹部６０に挿入される。すなわち、継手ホルダ１８の係止爪４４が、キャップ６２のテーパ面６６によって徐々に半径外方向へと押し出されて該キャップ６２の外周面によって前記継手ホルダ１８の軸線と略平行な状態で保持される。換言すれば、キャップ６２は、継手ホルダ１８を構成する係止爪４４の半径内方向への変位を規制するストッパ手段として機能する。

さらに、キャップ６２により貫通孔４２の一部が覆われるため、該貫通孔４２に装着されたＯリング５８の脱落が好適に防止される。

また、第１孔部４８には、第２孔部５０側となる端部に継手ホルダ１８の軸線と略直交し、該貫通孔４２の中央を横切るように防護壁（壁部）６８が設けられる。防護壁６８は、所定幅で一直線状に形成され、貫通孔４２の軸線を中心として内周面同士を接続するように形成される。

そして、第１孔部４８には、図６に示されるように、防護壁６８を中心としてその両側に半円状の連通口７０ａ、７０ｂがそれぞれ形成され、前記防護壁６８の幅寸法Ｗは、該防護壁６８が第１孔部４８の断面積の約１／３を覆うように設定される。すなわち、貫通孔４２を構成する第１孔部４８は、防護壁６８によって断面積の約１／３が塞がれ、一方及び他方の連通口７０ａ、７０ｂの断面積が、防護壁６８の断面積と略同一となる。

さらに、防護壁６８は、継手ホルダ１８の貫通孔４２にセンサホルダ３２の筒部３８が挿入された際、該筒部３８における通路３６の軸線の延長線上に配置される。このように、防護壁６８は、貫通孔４２に装着された継手２０から導入される圧力流体が通路３６へと流通する際、前記圧力流体が前記貫通孔４２から前記通路３６へと一直線上に流通することがないように設けられる。換言すれば、継手２０内から継手ホルダ１８に導入される圧力流体が防護壁６８によって連通口７０ａ、７０ｂを通じて迂回するように流通する。

一方、継手ホルダ１８の外周面には、該継手ホルダ１８と継手２０とを連結する連結ピン７２の挿入される一組のピン孔７４ａ、７４ｂが形成され、該ピン孔７４ａ、７４ｂは前記継手ホルダ１８の軸線を中心として略対称となる位置に一直線上に形成される。

連結ピン７２は、略Ｕ字状に形成され、所定間隔離間した一組のピン部７６の端部側からピン孔７４ａの一方へと挿入し、継手ホルダ１８の内部を通じて他方のピン孔７４ｂへと挿通される。

継手２０は、直角に折曲された断面略Ｌ字状に形成され、その一端部が継手ホルダ１８の他端部に連結ピン７２によって接続されると共に、他端部には、流体の流通する配管７７が着脱自在に接続されている。なお、この継手２０は、断面略Ｌ字状に形成される場合に限定されるものではなく、例えば、その一端部と他端部とが一直線上に配置されたストレート状の継手２０としてもよい。

この継手２０の内部には、配管７７を通じて圧力流体が流通する管路７８が形成され、前記継手２０が継手ホルダ１８に接続された際に、前記管路７８が前記継手ホルダ１８の貫通孔４２と連通すると共に、継手２０の他端部における管路７８と貫通孔４２とが一直線上に配置される。

また、継手２０の外周面には、環状のピン溝８０が前記継手２０の軸線に対して対称となる位置に形成され、前記ピン溝８０に連結ピン７２のピン部７６がそれぞれ挿通される。すなわち、継手２０の一端部が継手ホルダ１８の貫通孔４２に挿入され、第１及び第２段部５４、５６に係止された状態で、前記継手ホルダ１８における一方のピン孔７４ａから連結ピン７２を挿入することにより、前記連結ピン７２のピン部７６がそれぞれ継手２０のピン溝８０に係合される。これにより、継手２０と継手ホルダ１８との軸線方向に沿った相対変位が連結ピン７２によって規制され、前記継手２０と継手ホルダ１８とが接続される。

本発明の実施の形態に係る圧力スイッチ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に前記圧力スイッチ１０の組み付け方法について簡単に説明する。なお、ハウジング１２を構成するカバー２６に予めディスプレイ２２、操作ボタン２４及び制御基板１４等が組み付けられている状態とする。

先ず、ハウジング１２を構成するケース２８の孔部３０に継手ホルダ１８の一端部を挿入し、係止爪４４を前記孔部３０を介してケース２８の底部から内側に突出させる。この際、係止爪４４は、孔部３０の内周面によって一旦半径内方向に押圧されて縮径し、膨出部４６が前記ケース２８の底部に対して突出することにより再び半径外方向に若干だけ拡径する。そして、継手ホルダ１８の凹部６０にケース２８側からキャップ６２を挿入することにより、係止爪４４が半径外方向に押圧されて半径内方向への変位が規制される。これにより、係止爪４４の膨出部４６がケース２８の底部に係合され、継手ホルダ１８がケース２８に対して連結される。

すなわち、膨出部４６が底部に係合された状態で係止爪４４の半径内方向へとの変位が規制されるため、前記係止爪４４が孔部３０内へと移動することがなく、ケース２８に対して固定される。

次に、継手ホルダ１８の貫通孔４２にＯリング５８を装着すると共に、検出部１６を含むセンサホルダ３２の装着された制御基板１４をカバー２６と共に上方からケース２８に対して装着する。これにより、制御基板１４、センサホルダ３２がケース２８の内部に収容されると共に、前記カバー２６によって開口したケース２８の端部が閉塞される。また、センサホルダ３２の筒部３８が継手ホルダ１８の第１孔部４８に挿入され、該筒部３８の外周面がＯリング５８によって囲繞される。そのため、センサホルダ３２と継手ホルダ１８との間の気密が確実に保持される。この際、筒部３８に形成された通路３６は、継手ホルダ１８の防護壁６８と対向する位置に配置される。なお、上述したＯリング５８は、継手ホルダ１８をケース２８に連結する前に予め第１孔部４８に対して装着するようにしてもよい。

最後に、継手ホルダ１８の貫通孔４２に継手２０の一端部を挿入し、第１及び第２段部５４、５６に対して当接させることにより該継手２０を位置決めすると共に、連結ピン７２を継手ホルダ１８における一方のピン孔７４ａから挿入して他方のピン孔７４ｂへと挿通させることにより、該継手ホルダ１８の内部に挿入された継手２０のピン溝８０にピン部７６が挿通されるため、前記継手ホルダ１８と継手２０とが一体的に連結される。

次に、このように組み付けられた圧力スイッチ１０の動作並びに作用効果について説明する。

先ず、図示しない圧力流体供給源（例えば、コンプレッサ）から配管７７へと圧力流体が供給され、前記圧力流体が前記配管７７を通じて継手２０内の管路７８へと流通する。そして、管路７８から継手ホルダ１８の貫通孔４２へと流通する圧力流体が、貫通孔４２を構成する第１孔部４８の防護壁６８によって妨げられ、該防護壁６８を避けるようにしてその両側に設けられた一組の連通口７０ａ、７０ｂから迂回するように流通する。

また、例えば、圧力流体中に水分、塵埃等が含まれていた場合、前記水分、塵埃等が管路７８から第１孔部４８へと流通するにあたって防護壁６８に衝突するため、前記水分、塵埃等が管路７８から第１孔部４８へと直線的に移動することが阻止される。そのため、圧力流体中の水分、塵埃等が、管路７８から第１孔部４８へと進入することが抑制される。

そして、一組の連通口７０ａ、７０ｂを通じて第１孔部４８へと流通した圧力流体がセンサホルダ３２の通路３６を通じて空間部４０へと導入される。これにより、空間部４０に収容された検出部１６に対して圧力流体の圧力が付与され、その圧力によって変化した抵抗値を制御基板１４へと出力することによって前記抵抗値の変化に基づいて前記圧力流体の圧力が算出される。この圧力流体の圧力値が制御基板１４からディスプレイ２２へと出力されて表示されると共に、前記圧力値に基づいた出力信号が外部へと出力される。

以上のように、本実施の形態では、継手ホルダ１８における貫通孔４２の中央に防護壁６８を設けることにより、前記貫通孔４２から検出部１６に臨む通路３６に流通する圧力流体を連通口７０ａ、７０ｂへと迂回させることができる。換言すれば、圧力流体が継手２０の管路７８及び貫通孔４２から通路３６へと一直線上に流通することを阻止できる。そのため、例えば、圧力流体中に水分、塵埃等が含まれていた場合に、前記水分、塵埃等が圧力流体と共に管路７８から通路３６へと直線的に移動して通路３６を通じて検出部１６に直接衝突することが阻止される。その結果、水分、塵埃等が含有された圧力流体においても、検出部１６による検出精度の低下が生じることがなく、前記圧力流体の圧力を確実且つ安定的に検出することが可能となる。これにより、様々な使用環境において圧力スイッチ１０の信頼性向上を図ることができる。

また、検出部１６が収容されたハウジング１２の孔部３０に継手ホルダ１８を装着し、配管７７の接続された継手２０を前記継手ホルダ１８に対して連結ピン７２によって着脱自在に接続している。これにより、継手２０をハウジング１２に対して簡便に着脱させて交換することができるため、圧力スイッチ１０のメンテナンス性を向上させることができる。

本発明に係る圧力スイッチは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の実施の形態に係る圧力スイッチの外観斜視図である。図１に示す圧力スイッチの分解斜視図である。図１の圧力スイッチを別の方向から見た一部切欠断面斜視図である。図３の圧力スイッチをさらに別の方向から見た一部切欠断面斜視図である。図２に示す圧力スイッチにおいて継手ホルダ近傍を示す拡大縦断面図である。図１に示す圧力スイッチを継手ホルダ側から見た平面図である。

符号の説明

１０…圧力スイッチ１２…ハウジング
１４…制御基板１６…検出部
１８…継手ホルダ２０…継手
２６…カバー２８…ケース
３２…センサホルダ３６…通路
３８…筒部４０…空間部
４２…貫通孔４４…係止爪
４６…膨出部６０…凹部
６２…キャップ６８…防護壁
７０ａ、７０ｂ…連通口７２…連結ピン
７７…配管７８…管路

Claims

圧力流体の圧力を検出する検出部を有し、前記検出部によって検出された圧力値に基づいた出力信号を出力する圧力スイッチにおいて、
前記圧力流体が流通する第１通路を有するハウジングと、
前記第１通路と臨むように前記ハウジングの内部に収容され、前記圧力流体の圧力を検出する検出部と、
前記ハウジングに装着され、前記第１通路と連通し且つ同軸上に配置された第２通路を有するアダプタと、
前記アダプタに対して着脱自在に設けられ、前記圧力流体の供給される配管が接続される継手と、
前記アダプタに形成され、前記第１及び第２通路の軸線上に配置され、前記検出部に向かって流通する前記圧力流体の流通を規制する壁部と、
前記壁部を中心とした両側に形成される一組の連通口と、
を備え、
前記壁部は、前記第１又は第２通路において内周面を接続するように一直線状に形成され、前記圧力流体が前記継手から前記第１及び第２通路へと流通する際、前記壁部を避けるようにして前記連通口から迂回するように流通すると共に、前記アダプタには、前記ハウジングの孔部に挿入自在に形成され、前記第２通路の外周側に半径方向に縮径自在な係止爪と、前記係止爪の先端に形成され、半径外方向に膨出した膨出部と、前記第２通路と前記係止爪との間に形成され、断面略Ｕ字状に形成されたキャップが挿入される環状の凹部とを有し、前記キャップは、前記凹部内において前記係止爪の内周面に当接し、該係止爪の半径内方向への変位を規制することを特徴とする圧力スイッチ。
請求項１記載の圧力スイッチにおいて、
前記壁部は、前記第１又は第２通路の通路断面積の約１／３を覆うように設定されることを特徴とする圧力スイッチ。
請求項１又は２記載の圧力スイッチにおいて、
前記継手は、前記第２通路を介して前記アダプタの内部に挿入され、前記アダプタに形成されたピン孔に挿通された連結ピンが係合されることによって該アダプタに対して連結されることを特徴とする圧力スイッチ。