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形似饭团,志在省空间,告别驱动杆!欧姆龙“饭团形”微动开关实现多角度可靠操作

2025-09-10


欧姆龙为实现“省空间化”,推出一款似是“饭团”的微动开关




在推出满足客户“省空间”、“高性价比”需求的D2EW开关之前,毫无疑问,我们也经历了很多磨练、艰辛和纠结。


如果在不使用驱动杆的情况下水平操作开关,按钮的形状不可避免地只能是三角形状(饭团形)。在按钮形状只能局限于饭团形的情况下,为了也能可靠地从上方按下,并且以最短的行程进行开闭,我们计算了按钮部斜面的最佳角度





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按钮的倾斜度小时

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从侧面将按钮完全按下时需要距离。由于水平凸轮在移动时需要空间,因此组件(开关+凸轮)的尺寸会变大。

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按钮的倾斜度大时

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从侧面完全按下按钮所需的距离会变短,但如果按钮的倾斜度过大,来自侧面的冲击会导致按钮损坏。

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D2EW时

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倾斜度不大也不小,实现了最短行程距离的三角形状


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此外,我们还特别注意了凸部的弧形设计,以便按钮不仅可从侧面按下,从上方按下时也能可靠动作。




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凸部较尖时

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如果前端较尖,则动作不稳定

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D2EW时

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通过优化前端形状,实现了稳定动作

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饭团形拦路虎 (1):

以往的密封方法已经不能再用




然而,虽然我们为了节省空间而设计出了饭团形的按钮形状,但由于是和以往完全不同的特色按钮形状,因此要保证足够的密封性能极其困难,这让我们大伤脑筋。




以往的圆形按钮部采用被称为“热压接”的工艺,树脂肋被推向按钮侧并咬入橡胶帽,从而紧固橡胶帽。

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由于D2EW开关按钮部的体积大约是圆形按钮部的4.2倍,因此橡胶帽本身的尺寸也变大了。这样就没有空间来形成树脂壁。所以,需要对D2EW开关考虑一种新的密封方法。

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于是我们采用了一种满足IP67防护等级的密封结构,对外壳和橡胶帽的密封使用“卡扣配合”,通过施加足够的压力,将橡胶帽夹在外壳和盖子之间。然而在按钮和橡胶帽的密封方面,我们再次遇到了“饭团形(椭圆形)”这个拦路虎。





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饭团形拦路虎 (2):

圆形还是椭圆形?密封难度的巨大变化




如果按钮部分是圆形,可以通过全方位均匀加压来确保密封性能,但如果按钮部是像D2EW开关那样的椭圆形(不均匀的形状),就必然会出现紧固强的部分和弱的部分。于是我们想办法让按钮的轴部尽可能接近圆形。除了调整按钮主体轴部的形状外,还需要通过调整橡胶帽侧的形状和橡胶的厚度来进行补偿负载偏差的形状设计。结果,为了达到IP67的防水性能,经过数月的反复设计和分析,在多次试错后,终于得出了最佳形状。



以往的圆形按钮

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由于是圆形,因此容易用均匀的力拧紧

D2EW椭圆形按钮

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由于形状是椭圆形,所以需要下功夫用均匀的力来拧紧

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饭团形拦路虎 (3):

大头饭团形状妨碍组装




新开发的“饭团”形状的按钮部分在组装时也让我们大伤脑筋。


新按钮的体积大约是以往的4.2倍,无法用以往的方法进行组装。要想使新部件的形状适合安装,还必须在框体部分下功夫。




以往的圆形按钮

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由于滑块部分较大,所以从下方将按钮组件插入框体(上部)。

D2EW椭圆形按钮

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饭团形状的按钮太大,不能像以往那样从下方装入。

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新创想的框体,俗称“浴缸”

于是我们把框体做成了“浴缸形状”,采用把部件从上面层叠装入的施工方法


为了通过金属和树脂一体化的嵌件成型来实现这种浴缸形状,需要使用具有滑动结构的复杂模具,而且必须把用作接点部分的引线框(薄金属板)精确地定位在浴缸形状内部。


另外,由于只是层叠部件的简单结构, “该怎么来进行开关的开闭呢……”、“既然以前的结构不能用了,那该怎么连接滑块和端子呢……”,我们每天都苦思冥想,却一直想不出什么好办法,于是就一次又一次地重新进行设计。不过整个团队的想法都一样。

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大家的想法

绝不妥协!


我们想制造的开关是,让客户一看就会觉得
“这就是我们想要的开关”。






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不墨守成规的新颖想法!

这就是结构的最佳解决方案!




这就是全部实现“无驱动杆多角度操作、小型化、组装的简约化”这三个要素的结构,是不受传统检测开关的开闭方法束缚的全新最佳解决方案。D2EW开关的结构不同于按钮和滑块一起动作的传统开关结构,采用将滑块安装在开关的底面,按下按钮时滑块会向侧面滑动的结构。同时,通过将接点面集约成1面,实现了可以用简单的施工方法组装,并且能以最小尺寸的部件组合来进行接点开闭的结构。

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把滑块安装在底面,将接触面从2面集约成1面。动作原理是(1)按下按钮后,(2)滑块被按钮推向侧面,通过与接点接触来进行开闭。





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客户对产品价值的认可

是开发人员的工作价值




其实我们早在5年前就启动了生产“无驱动杆、可多角度进行ON/OFF的小型开关”的构想。


从最近的趋势来看,比如汽车门锁,即使车门半开也会自动关闭车门等新的功能在不断增加。功能越多,控制这些功能所需的部件数量也会随之增加。因此为了保持小型和紧凑的设计,需要进行高密度封装,在不改变门锁尺寸的情况下将开关塞入间隙中。这样当然就会出现从很别扭的角度按压开关的情况。





“什么样的开关对客户来说容易使用?”、“什么样的开关可以进一步提高客户产品的价值?”,我们提出想法并和客户探讨,并多次重审概念,一遍又一遍地进行了尝试。虽然我们多年来一直在追求可以解决客户烦恼和问题的理想开关,但一直没能实现。这是因为我们开发人员脑子里的构想设计不仅存在产品设计上的难度,而且在工艺设计和模具设计方面的难度也非常大。


这次由于工艺设计和模具设计成员的执着和锲而不舍的努力,我们终于攻克了这一大难关。当然我们还遇到了其他很多问题,但通过相关部门成员的协同开发,都得到了解决。我们之所以能制造出我们一直在追求的D2EW开关,是由于所有参与该产品的成员共同努力的结果。

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说实话,以前我还担心这款产品是不是真的能被顾客接受。不过让我感到欣慰的是,正如我们预期的那样,D2EW开关的概念得到了客户的广泛好评。今后,我们计划增加不同端子形状、不同接线柱形状和带引线的产品等各种系列。


同时我们正在开发内置电阻器的D2EW-R型开关,还可以检测断线故障等。





我们真正能获得成就感的瞬间不是把产品推向市场时,而是当客户购买产品时。这不是我们的自我满足,而是因为这是客户认可了我们产品价值的证明。今后我们将继续在设计方面灵活地推陈出新,生产出能让客户满意的高附加值产品。



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