物體檢測致動器和物體檢測開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有增加的耐久性的物體檢測致動器和物體檢測開關(guān)。本發(fā)明的物體檢測致動器包括：旋轉(zhuǎn)軸；滾輪桿；以及滾輪，所述滾輪由包括不銹鋼材料的燒結(jié)體構(gòu)成并且浸漬有潤滑油，其中，所述不銹鋼材料的密度在6.45g/cm3至6.7g/cm3的范圍內(nèi)，所述滾輪通過所述旋轉(zhuǎn)軸能旋轉(zhuǎn)地附接至所述滾輪桿、適于接收外力的負(fù)載、并且適于根據(jù)所述外力的負(fù)載而使所述物體檢測致動器移位。
【專利說明】物體檢測致動器和物體檢測開關(guān)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年6月29提交的日本專利申請N0.2012-147860的優(yōu)先權(quán)的權(quán)
益，將其全部內(nèi)容結(jié)合于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種物體檢測致動器和物體檢測開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0004]常規(guī)地，已知在工廠生產(chǎn)線上使用限位開關(guān)，以檢測諸如待加工產(chǎn)品的物體是否已轉(zhuǎn)移至預(yù)定位置，并且自動地啟動加工機械。限位開關(guān)設(shè)置有致動器，并且所運送的物體的經(jīng)過通過該物體與致動器的接觸來檢測。
[0005]例如，日本未經(jīng)實審的專利公開N0.2006-164665 (2006年6月22公開)披露了一種限位開關(guān)，該限位開關(guān)通過物體與不銹鋼材料的致動器的接觸來檢測物體的經(jīng)過。該致動器具有滾輪桿和滾輪，并且該滾輪利用旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地附接至滾輪桿。因此，在物體經(jīng)過期間，物體與致動器之間的摩擦減小了。
[0006]通常，滾輪由作為多孔材料的不銹鋼材料的燒結(jié)體構(gòu)成，并且油滲透到多個孔中。所述油因此在滾輪旋轉(zhuǎn)時滲出到滾輪的表面上，并且旋轉(zhuǎn)軸和滾輪的接觸部分的潤滑性能得以改進。
[0007]近年來，設(shè)置在致動器上的負(fù)載在持續(xù)增加，諸如待檢測的物體重量的增加，以及接觸頻率或接觸次數(shù)的增加。因此，追求一種具有甚至更大強度的致動器。例如，使用高密度燒結(jié)體(例如，6.9g/cm3)來制造高強度致動器。
[0008]然而，隨著負(fù)載在逐漸地持續(xù)增加，已變得不再可能確保利用常規(guī)技術(shù)制造的致動器的充分的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]已設(shè)計本發(fā)明以解決上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種具有增加的耐久性的物體檢測致動器和物體檢測開關(guān)。
[0010]本申請的發(fā)明人已研究了不能確保充分的使用壽命的原因。結(jié)果，他們已發(fā)現(xiàn)由于不可能使油充分地滲透到燒結(jié)體的孔中，因此在滾輪與旋轉(zhuǎn)軸的接觸部分存在摩擦增大，并且該接觸部分因此容易磨損并且很快便需要更換致動器。為了減小摩擦，本發(fā)明人因此通過試錯法(trail and error)減小燒結(jié)體的密度,增加孔的數(shù)目，并且增加滲入的油的量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管強度隨著密度的減小而成比例地降低，然而油滲漏量的增加使得使用壽命延長，這就產(chǎn)生了本申請的發(fā)明。
[0011 ] 為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種物體檢測致動器，包括:旋轉(zhuǎn)軸；滾輪桿；滾輪，由包括不銹鋼材料的燒結(jié)體構(gòu)成并且浸潰有潤滑油，其中，不銹鋼材料的密度在6.45g/cm3至6.7g/cm3的范圍內(nèi)，滾輪通過旋轉(zhuǎn)軸能旋轉(zhuǎn)地附接至滾輪桿并且適于接收外力的負(fù)載并適于根據(jù)外力的負(fù)載而使目標(biāo)檢測致動器移位。
[0012]根據(jù)該構(gòu)造，通過減小不銹鋼材料的密度，潤滑油的含量可增加為比常規(guī)技術(shù)的多。因此，可降低由滾輪與旋轉(zhuǎn)軸之間的接觸部分中產(chǎn)生的摩擦而導(dǎo)致的滾輪和旋轉(zhuǎn)軸的磨損，并且因此滾輪不大可能發(fā)出咔噠聲。因此提供一種具有增加的耐久性的物體檢測致動器。
[0013]另外，在本發(fā)明的物體檢測致動器中，可將例如奧氏體或馬氏體不銹鋼材料用作所述不銹鋼材料。
[0014]此外，在本發(fā)明的物體檢測致動器中，可向不銹鋼材料添加1.5wt%至3wt%范圍內(nèi)的銅。
[0015]根據(jù)該構(gòu)造，通過將預(yù)定量的銅添加至不銹鋼材料可提高韌性，并且因此可抑制在滾輪與旋轉(zhuǎn)軸的接觸部分中產(chǎn)生磨蝕粉末。
[0016]此外，在本發(fā)明的物體檢測致動器中，可向不銹鋼材料添加3wt%至15wt%范圍內(nèi)的鑰鐵硬顆粒。
[0017]根據(jù)該構(gòu)造，通過將預(yù)定量的鑰鐵硬顆粒添加至不銹鋼材料可提高硬度，并且因此同樣可抑制在滾輪與旋轉(zhuǎn)軸的接觸部分中產(chǎn)生磨蝕粉末。
[0018]此外，為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明的物體檢測開關(guān)包括上述物體檢測致動器以及輸出與物體檢測致動器的位置對應(yīng)的信號的信號輸出單元。
[0019]根據(jù)該構(gòu)造，可提供一種具有增加的耐久性的物體檢測開關(guān)。因此，本發(fā)明具有能增加耐久性的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為示出了本實施例中的物體檢測開關(guān)的實例的視圖；
[0021]圖2為示出了致動器耐久性試驗的實例的視圖；以及
[0022]圖3為示出了耐久性試驗結(jié)果的曲線圖。
【具體實施方式】
[0023]將參照附圖描述本發(fā)明的一個實施例。在以下描述中，相同的符號表不相同的部件。部件的名稱和作用也相同。因此，不對其進行重復(fù)的詳細(xì)描述。
[0024]圖1為示出了本實施例中的物體檢測開關(guān)的實例的視圖。如在圖1中所示，用作物體檢測開關(guān)的限位開關(guān)I為這樣的開關(guān)，該開關(guān)檢測位置、改變、運動、經(jīng)過等，并且根據(jù)是否進行檢測而輸出ON信號或OFF信號。
[0025]限位開關(guān)I設(shè)置有殼體3、止擋部件5、以及用于物體檢測的致動器7。殼體3具有布置在其內(nèi)部空間中的開關(guān)模塊9，并且殼體3保護開關(guān)模塊9免受外力、水、油、氣體、灰塵等的影響。殼體3由具有開口的殼體主體3a和封閉該開口的蓋3b構(gòu)成，其中開關(guān)模塊9經(jīng)由所述開口安裝在所述內(nèi)部空間中。
[0026]致動器7從止擋部件5突出，由固定件11固定、并且能夠圍繞固定件11轉(zhuǎn)動。在未施加外力時致動器7的位置為初始位置(home position)。這里,致動器7的初始位置是朝向表的12點鐘方向定向的位置。在圖1中，當(dāng)從左側(cè)施加力時，致動器7圍繞固定件11在順時針方向上轉(zhuǎn)動，并且之后在將力去除時返回至初始位置。另一方面，當(dāng)從右側(cè)施加力時，致動器7圍繞固定件11在逆時針方向上轉(zhuǎn)動，并且之后在將力去除時返回至初始位置。
[0027]當(dāng)由于與檢測本體接觸而被施加外力時，致動器7通過操作本體而將該力傳輸至開關(guān)模塊9?；镜?，操作本體具有諸如彈簧或凸輪的機構(gòu)，并且將致動器7的運動傳輸至開關(guān)模塊9。根據(jù)致動器7的轉(zhuǎn)動角度，開關(guān)模塊9輸出各種信號，包括表示已檢測到檢測本體的信號。
[0028]致動器7包括固定至固定件11的滾輪桿13、以及利用旋轉(zhuǎn)軸15可轉(zhuǎn)動地附接至滾輪桿13的滾輪，并且滾輪桿13由于滾輪17與檢測本體之間的接觸而圍繞固定件11轉(zhuǎn)動。因為滾輪17由于與檢測本體的接觸而轉(zhuǎn)動，所以與檢測本體的摩擦減小。
[0029]此外，滾輪17通過對不銹鋼材料進行燒結(jié)而形成。對于用于滾輪17的不銹鋼材料，通?？墒褂肍e-Cr基不銹鋼材料或者Fe-Cr-Ni基不銹鋼材料。Fe-Cr基不銹鋼材料的實例包括馬氏體不銹鋼材料(SUS410)和鐵素體不銹鋼材料(SUS430)。Fe-Cr-Ni基不銹鋼材料的實例包括奧氏體不銹鋼材料(SUS304)、奧氏體-鐵素體不銹鋼材料(SUS329JI)、以及析出硬化不銹鋼材料。析出硬化不銹鋼材料的實例包括馬氏體不銹鋼材料(SUS630)、奧氏體不銹鋼材料、半奧氏體不銹鋼材料(SUS631)、以及奧氏體-鐵素體不銹鋼材料。
[0030]不銹鋼燒結(jié)體的密度通常為6.4g/cm3至7.0g/cm3,但是優(yōu)選地為6.45g/cm3至6.7g/cm3。另外，不銹鋼的燒結(jié)體浸潰有潤滑油，以改進滾輪的潤滑性能。例如，可將電機油、錠子油、礦物油、石蠟油等用作潤滑油。
[0031]此外，可通過利用液相燒結(jié)法添加預(yù)定量的銅粉以及通過添加預(yù)定量的鑰鐵硬顆粒，來利用燒結(jié)制造滾輪17。因此可通過提高韌性和硬度來提高耐磨性，并且因此抑制滾輪17產(chǎn)生磨蝕粉末。特別地，盡管優(yōu)選的是將銅添加至SUS304燒結(jié)體并且將鑰鐵添加至SUS410，然而也可將鑰鐵添加至SUS304燒結(jié)體并且將銅添加至SUS410。此外，可將銅和鑰鐵兩者都添加至SUS304和SUS410中的每一個。
[0032]應(yīng)當(dāng)注意的是，所添加的銅的量優(yōu)選地在1.5wt%至3wt%的范圍內(nèi)，因為如果這個量小于0.5wt%則耐磨性得不到充分提高，并且如果這個量超過4wt%則會導(dǎo)致脆化。所添加的鑰鐵的量優(yōu)選地在3wt%至15wt%的范圍內(nèi)。特別地，通過將鑰鐵添加至SUS410，可加強提高耐磨性的效果。
[0033]旋轉(zhuǎn)軸15由不銹鋼材料構(gòu)成并且通過鑄造或者切削工藝形成。對于不銹鋼材料，通?？墒褂肍e-Cr基不銹鋼材料或者Fe-Cr-Ni基不銹鋼材料。Fe-Cr基不銹鋼材料的實例包括馬氏體不銹鋼材料(SUS410)和鐵素體不銹鋼材料(SUS430)。Fe-Cr-Ni基不銹鋼材料的實例包括奧氏體不銹鋼材料(SUS304)、奧氏體-鐵素體不銹鋼材料(SUS329JI)、以及析出硬化不銹鋼材料。析出硬化不銹鋼材料的實例包括馬氏體不銹鋼材料(SUS630)、奧氏體不銹鋼材料、半奧氏體不銹鋼材料(SUS631)、以及奧氏體-鐵素體不銹鋼材料。
[0034]應(yīng)當(dāng)注意的是，對于用于旋轉(zhuǎn)軸15的不銹鋼材料，優(yōu)選地使用SUS410，SUS410在低于SUS430的溫度(接近0°C)下更不易變脆。此外，優(yōu)選的是，用于旋轉(zhuǎn)軸15的材料與滾輪17的材料不同。這防止由于由相同材料制成的部件之間的摩擦而出現(xiàn)粘著。
[0035]然后，將通過以下實例I至實例4以及比較實例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。圖2為示出了致動器耐久性試驗的實例的視圖。如在圖2中所示，實例I至實例4以及比較實例中的每一個的限位開關(guān)I均布置成使得致動器7的滾輪17抵接旋轉(zhuǎn)輪21，所述旋轉(zhuǎn)輪具有直徑小于旋轉(zhuǎn)輪21外徑的凹陷部23，并且旋轉(zhuǎn)輪21轉(zhuǎn)動。[0036]在凹陷部21處，致動器7定位在初始位置處，并且在凹陷部23之外的部分處，致動器7轉(zhuǎn)動的角度由致動器7的縱向長度和固定件11與旋轉(zhuǎn)輪21之間的長度決定。這些狀態(tài)由于旋轉(zhuǎn)輪21的轉(zhuǎn)動而交替重復(fù)。
[0037]此外，當(dāng)致動器7的滾輪17接觸凹陷部23之外的部分時，滾輪17被施加以特定水平或更大的負(fù)載，并且滾輪17根據(jù)旋轉(zhuǎn)輪21的旋轉(zhuǎn)運動而旋轉(zhuǎn)。由此，耐久性試驗再現(xiàn)了由于檢測本體沿著生產(chǎn)線重復(fù)碰撞限位開關(guān)I而導(dǎo)致的致動器7的運動。
[0038]在耐久性試驗中，通過重復(fù)以下操作來確定滾輪17的使用壽命。滾輪17的咔噠聲(rattling)通過以下方式檢查:使旋轉(zhuǎn)輪21在旋轉(zhuǎn)過程中停止并且然后將致動器7從限位開關(guān)I移除，并且將致動器7附接至限位開關(guān)I并且然后重新開始旋轉(zhuǎn)輪21的旋轉(zhuǎn)。
[0039]根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸15穿過的滾輪17的孔的擴大以及滾輪17由于旋轉(zhuǎn)軸15的磨損而導(dǎo)致的咔噠聲來確定滾輪17的使用壽命。使用尺度測量儀在致動器組裝的狀態(tài)下測量滾輪17的咔噠聲。這里，咔噠聲超過基準(zhǔn)值的時間點用于表示滾輪17的使用壽命，并且通過在該時間點處旋轉(zhuǎn)輪21的轉(zhuǎn)數(shù)以及沿著外徑的周向長度來計算滾輪17的行進距離。
[0040]應(yīng)當(dāng)注意的是，對實例I至實例4和比較實例的旋轉(zhuǎn)軸15使用SUS410不銹鋼材料。
[0041]在實例I中，限位開關(guān)I由使用密度為6.7g/cm3的SUS304燒結(jié)體形成的滾輪17構(gòu)造，滾輪17浸潰有潤滑油。將電機油(10W-30類型)用作潤滑油。滾輪17的含油量為
7.7vol%o
[0042]在實例2中，限位開關(guān)I由使用密度為6.5g/cm3的SUS304燒結(jié)體形成的滾輪17構(gòu)造，滾輪17浸潰有潤滑油。將電機油(10W-30類型)用作潤滑油。滾輪17的含油量為
llvol%o
[0043]在實例3中，限位開關(guān)I由添加有預(yù)定量的銅的滾輪17構(gòu)造，通過將銅滲入到密度為6.7g/cm3的SUS304燒結(jié)體中而形成所述滾輪，滾輪17浸潰有潤滑油。將電機油(10W-30類型)用作潤滑油。滾輪17的含油量為9.4vol%。所添加的銅的量為2wt%。
[0044]在實例4中，限位開關(guān)I由添加有預(yù)定量的鑰鐵的密度為6.7g/cm3的SUS410燒結(jié)體而形成的滾輪17構(gòu)造,滾輪17浸潰有潤滑油。將電機油(10W-30類型)用作潤滑油。滾輪17的含油量為6.4vol%。所添加的鑰鐵的量為8wt%。
[0045]應(yīng)當(dāng)理解的是，如果密度小于6.4g/cm3，則SUS304燒結(jié)體的強度不足以用于實際使用并且不能實現(xiàn)其尺寸精度，并且因此密度不能設(shè)定為小于6.45g/cm3。
[0046]在比較實例中，限位開關(guān)I由使用密度為6.9g/cm3的SUS304燒結(jié)體形成的滾輪17構(gòu)造，滾輪17浸潰有潤滑油。將電機油(10W-30類型)用作潤滑油。滾輪17的含油量為 5vol%。
[0047]圖3為示出了耐久性試驗結(jié)果的曲線圖。曲線圖水平軸線的單位以比較實例的滾輪17達到其壽命(當(dāng)滾輪17的咔噠聲超過基準(zhǔn)值)時的行進距離為基礎(chǔ)，并且該單位以其多倍的方式示出。曲線圖豎直軸線的單位以被確定為達到其壽命的比較實例的滾輪17的咔噠聲為基礎(chǔ)，并且該單位以其多倍的方式示出。如在圖3中所示，曲線I至曲線5分別對應(yīng)于比較實例和實例I至實例4。
[0048]如由曲線I和曲線2所示，實例I的滾輪17具有的使用壽命為比較實例的滾輪17的使用壽命的大約6.5倍。如由曲線I和曲線3所示，實例2的滾輪17具有的使用壽命為比較實例的滾輪17的使用壽命的大約8倍。如由曲線I和曲線4所示，實例3的滾輪17具有的使用壽命為比較實例的滾輪17的使用壽命的大約10倍。如由曲線I和曲線5所示，實例4的滾輪17具有的使用壽命為比較實例的滾輪17的使用壽命的大約15倍。
[0049]如由耐久性試驗獲得的結(jié)果所示，可使?jié)L輪17的使用壽命隨著密度在6.45g/cm3至6.7g/cm3的范圍內(nèi)的SUS304燒結(jié)體的密度減小而成比例地延長。要考慮到的是，由于潤滑油的含量隨著6.45g/cm3至6.7g/cm3內(nèi)的密度的減小而成比例地增大，因而可抑制滾輪17與旋轉(zhuǎn)軸15之間的磨損。
[0050]此外，可通過將預(yù)定量的銅添加至SUS304燒結(jié)體而進一步延長滾輪17的使用壽命。要考慮到的是，除了潤滑油的潤滑效果之外，由于通過將銅添加至燒結(jié)體而使燒結(jié)體的韌性增加，因而還可提高抑制磨蝕粉末產(chǎn)生(耐磨性)的效果。
[0051]此外，可通過改變?yōu)镾US410燒結(jié)體并且將預(yù)定量的鑰鐵添加至該燒結(jié)體可進一步延長滾輪17的使用壽命。要考慮到的是，由于SUS410具有優(yōu)良的硬化性能并且由于將鑰鐵添加至燒結(jié)體，因而可提高燒結(jié)體的耐磨性。
[0052]如上所述，本實施例中的致動器7包括:滾輪17，其接收外力的負(fù)載；滾輪桿13，滾輪17利用旋轉(zhuǎn)軸15可旋轉(zhuǎn)地附接至該滾輪桿，致動器7為根據(jù)滾輪17所接收的力的負(fù)載而移位的移位構(gòu)件，其中，滾輪17由包括不銹鋼材料的燒結(jié)體構(gòu)成并且浸潰有潤滑油，并且不銹鋼材料的密度在6.45g/cm3至6.7g/cm3的范圍內(nèi)。
[0053]因此，通過在合適的范圍內(nèi)減小不銹鋼材料的密度，潤滑油的含量可增加為比常規(guī)技術(shù)的多。此外，通過將合適的添加劑添加至不銹鋼材料可提高物理性能。因此可降低由于滾輪17與旋轉(zhuǎn)軸15之間的產(chǎn)生的摩擦而導(dǎo)致的滾輪17和旋轉(zhuǎn)軸15的磨損，并且因此滾輪17不大可能發(fā)出咔噠聲。因此,可增加耐久性。
[0054]應(yīng)當(dāng)注意的是，在本實施例中，盡管已將限位開關(guān)作為實例來描述，然而本發(fā)明還可應(yīng)用于微型開關(guān)。
[0055]本發(fā)明不限于這些實施例，并且落在權(quán)利要求所指示的范圍內(nèi)的各種變換是可能的。換言之，通過將在權(quán)利要求所指示的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)刈儞Q的技術(shù)手段組合而獲得的實施例同樣包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種物體檢測致動器，包括: 旋轉(zhuǎn)軸； 滾輪桿；以及 滾輪，所述滾輪由包括不銹鋼材料的燒結(jié)體構(gòu)成并且浸潰有潤滑油，其中，所述不銹鋼材料的密度在6.45g/cm3至6.7g/cm3的范圍內(nèi)，所述滾輪通過所述旋轉(zhuǎn)軸能旋轉(zhuǎn)地附接至所述滾輪桿、適于接收外力的負(fù)載、并且適于根據(jù)所述外力的負(fù)載而使所述物體檢測致動器移位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體檢測致動器，其中，所述不銹鋼材料為奧氏體不銹鋼材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物體檢測致動器，其中，所述不銹鋼材料為馬氏體不銹鋼材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的物體檢測致動器，其中，所述燒結(jié)體還包括在所述不銹鋼材料的3wt%至15wt%范圍內(nèi)的鑰鐵硬顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的物體檢測致動器，其中，所述燒結(jié)體還包括在所述不銹鋼材料的1.5wt%至3wt%范圍內(nèi)的銅。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的物體檢測致動器，其中，所述燒結(jié)體還包括在所述不銹鋼材料的3wt%至15wt%范圍內(nèi)的鑰鐵硬顆粒。
7.—種物體檢測開關(guān)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的物體檢測致動器。
【文檔編號】H01H21/28GK103515136SQ201310250578
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】早瀨哲生, 飛田孝吉, 高橋?qū)W, 三島淳也 申請人:歐姆龍株式會社