CN102640248A

CN102640248A - 开关

Info

Publication number: CN102640248A
Application number: CN2011800021426A
Authority: CN
Inventors: 飞田孝吉; 森田和明
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2012-08-15
Also published as: US20130126315A1; WO2012073530A1; TW201250746A; JP4784701B1; TWI430307B; JP2012119275A

Abstract

一种设有会因与物体接触而移位的致动体并根据致动体的位置而运行的开关，该开关包括：模式切换单元(125)，切换模式到学习模式和预测模式之任一；位置检测单元(121)，检测致动体(7)的至少初始固定的第一位置和第二位置；时间测量单元(127)，测量从检测到第一位置到检测到第二位置的时间；参考时间设定单元(131)，在学习模式下基于测量时间来设定参考时间；比较单元(133)，在预测模式下比较测量时间和参考时间；以及通知单元(135)，在预测模式下当比较结果是测量时间大于参考时间时通知警报。从而，可以提供能适应因生产线或物体等的变化而发生的移动速度变化并且可靠地掌握致动体的移动速度长期变慢的开关。

Description

开关

技术领域

本发明涉及一种开关，所述开关设有会因与物体接触而移位的致动体，并且根据所述致动体的位置而运行。

背景技术

通常，已知如下的限位开关：一旦检测到物体(诸如待加工的产品)移动到生产线中的一个预定位置，则所述限位开关就自动启动加工机器(参见非专利文献1)。该限位开关设有因与物体的接触而移动的致动体，并且根据该致动体的位置而运行。该致动体附接到设于开关的主体中的旋转轴，从而能够在所述旋转轴上旋转。在致动体不与物体接触的状态下的致动体的位置为固定位置，并且一旦与物体接触，则致动体就根据物体的大小从固定位置旋转到一位置。之后，一旦远离所述物体，致动体就回复到固定位置。

关于这种限位开关，在专利文献1和2中描述了以下技术。限位开关设有至少：第一开关单元；比所述第一开关单元回复得更慢的第二开关单元；以及用于测量时间的计时器。当这种限位开关与待移动的物体接触时，第一开关单元和第二开关单元转换成开(ON)状态。之后，在开关不再与物体接触且第一开关单元转换成关(OFF)状态之后，第二开关单元转换成OFF状态。计时器测量从第一开关单元转换成OFF状态直到第二开关单元转换成OFF状态的时间。从而，测量了限位开关的回复时间。如果测量的回复时间长于一个时限，则发出警报。

应注意，在专利文献1中，通过在对应于上一个时限的参考设定时间和当前测量时间之间取平均值来更新参考设定时间。通过将预定时间增加到更新的参考设定时间而获得的一个时间被设定为下一个时限。在专利文献2中，时限是初始固定的。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未审查的专利公布2-281513(于1990年11月10日公开)

专利文献2：日本未审查的专利公布64-43934(于1989年2月16日公开)

非专利文献

非专利文献1：OMRON Corporation″Limit switch technicalguide″，http://www.fa.omron.co.jp/data_pdf/commentary/limitswitch_apparatus_tg_j_3_1_1-5.pdf，2010年11月19日。

发明内容

技术问题

当安装有限位开关的生产线变化或待移动的物体的类型变化时，致动体的移动速度可能变化。因此，需要改变为发出警报而拿来作比较的时限。然而，在专利文献2的技术中，时限是初始固定的。因此，存在以下问题，即，该技术不能处理生产线或物体的变化。在专利文献1的技术中，通过使用上一个参考设定时间和当前测量时间来设定下一个时限。因此，该技术可以在一定程度上处理生产线或物体的变化。

然而，在开关长期使用的情况下，致动体和其旋转轴之间的摩擦力可能因一些因素逐渐增大。在这种情况下，认为，致动体的移动速度逐渐变慢。在移动速度长期逐渐变慢的情况下，当超过某个限值时，产生一个不能检测下一个物体的错误或类似错误。然而，在专利文献1中描述的技术中，对于每次测量，用通过在测量速度和上一个参考设定时间之间的平均时间上增加一预定时间而得到的时间来更新时限。因此，在如上所述的致动体的移动速度逐渐变慢的情况下，时限被设定为逐渐增加。因此，仅通过比较时限和测量时间不能检测到移动速度长期逐渐变慢的事实。

本发明致力于解决上述问题，并且本发明的目的是提供一种能够检测到致动体的移动速度变慢的开关，所述开关能够适用于因生产线或物体等的变化而移动速度发生变化的情况，并且能够可靠地掌握致动体的移动速度长期变慢的情况。

技术手段

为了解决上述问题，本发明的开关设有将因与物体的接触而移位的致动体，并且根据所述致动体的位置而运行，所述开关包括：模式切换装置，用于把模式切换到学习模式和预测模式中的任一种；位置检测装置，用于检测所述致动体的至少初始固定的第一位置和第二位置；时间测量装置，用于测量从所述位置检测装置检测到所述第一位置到所述位置检测装置检测到所述第二位置的时间；参考时间设定装置，用于在所述学习模式下基于所述时间测量装置测量的时间来设定一个参考时间；比较装置，用于在所述预测模式下比较所述时间测量装置测量的时间和所述参考时间；以及通知装置，用于在所述预测模式下当所述比较装置的比较结果是所测量的时间大于所述参考时间时发出警报。

根据上述结构，测量从检测到第一位置到检测到第二位置的时间，并且基于在学习模式下测量的时间来设定参考时间。在预测模式下比较测量时间和参考时间。如果比较结果是所测量的时间大于参考时间，则发出警报。从而，当确认在生产线变化或移动的物体的类型变化后物体就立即与致动体正常接触时，用户可以通过使用模式切换装置将模式设定到学习模式。从而，可以在致动体正常运行时设定参考时间。基于在学习模式下从检测到第一位置到检测到第二位置的所测量的时间来自动设定参考时间。因此，可以简化参考时间的设定。这样，即使当移动速度因生产线或物体等的变化而变化时，用户也可以容易地重新设定待被比较装置使用的参考时间。

另外，如上所述，例如，在生产线变化或移动的物体的类型变化后，就立即根据用户输入将模式切换到学习模式。仅在学习模式下设定参考时间。因此，即使在移动速度长期逐渐变慢的情况下，也可以可靠地检测到移动速度的变慢，并且可以通知警报。因此，用户可以意识到致动体的移动速度长期逐渐变慢。

这样，根据本发明，可以提供如下开关，所述开关能够适应于因生产线或物体等变化而移动速度发生变化的情况，并且能够可靠地掌握致动体的移动速度长期变慢的情况。

技术效果

根据本发明，具有如下效果，即提供如下开关，所述开关能够适用于因生产线或物体等变化而移动速度发生变化的情况，并且能够可靠地掌握致动体的移动速度长期变慢的情况。

附图说明

图1是示出本实施方案的一个限位开关的立体图。

图2是示出设于该限位开关中的一个开关模块的视图。

图3是当该开关模块处于分解状态的立体图。

图4是示出该限位开关中的光中断器单元连同基板的立体图。

图5是示出设于该开关模块中的一个柱塞的前表面的视图。

图6是从前表面侧看到的该柱塞的立体图。

图7是示出该柱塞的后表面的视图。

图8是从后表面侧看到的该柱塞的立体图。

图9是示出该柱塞的截面的视图。

图10是第一视图，其示出多个光发射元件、多个光接收元件以及柱塞在开关模块的横截面中的位置关系。

图11是第二视图，其示出多个光发射元件、多个光接收元件以及柱塞在开关模块的横截面中的位置关系。

图12是第三视图，其示出多个光发射元件、多个光接收元件以及柱塞在开关模块的横截面中的位置关系。

图13是第四视图，其示出多个光发射元件、多个光接收元件以及柱塞在开关模块的横截面中的位置关系。

图14是第五视图，其示出多个光发射元件、多个光接收元件以及柱塞在开关模块的横截面中的位置关系。

图15是示出该开关模块的结构的框图。

图16是示出致动体的角度与光接收元件的输出电压之间的关系的视图。

图17是示出一个改型实施例中的一个柱塞的前表面的视图。

图18是从前表面侧看到的该改型实施例中的柱塞的立体图。

图19是示出该改型实施例中的柱塞的后表面的视图。

图20是从后表面侧看到的该改型实施例中的柱塞的立体图。

图21是示出该改型实施例中的柱塞的截面的视图。

图22是第一视图，其示出该改型实施例中的多个光发射元件、多个光接收元件以及柱塞在开关模块的横截面中的位置关系。

图23是第二视图，其示出该改型实施例中的多个光发射元件、多个光接收元件以及柱塞在开关模块的横截面中的位置关系。

图24是第三视图，其示出该改型实施例中的多个光发射元件、多个光接收元件以及柱塞在开关模块的横截面中的位置关系。

图25是第四视图，其示出该改型实施例中的多个光发射元件、多个光接收元件以及柱塞在开关模块的横截面中的位置关系。

图26是第五视图，其示出该改型实施例中的多个光发射元件、多个光接收元件以及柱塞在开关模块的横截面中的位置关系。

图27是示出该改型实施例中的致动体的角度与光接收元件的输出电压之间的关系的视图。

具体实施方式

将参照附图来描述本发明的实施方案。在以下描述中，相同的部件具有相同的参考标记。所述部件的名称和功能也是相同的。因此，不会重复地详细描述所述部件。

<限位开关的整体结构>

图1是示出本实施方案的一个限位开关的立体图。限位开关是一种用于检测位置、变化、移动、通过等以及根据检测到或未检测到而输出开(ON)信号或关(OFF)信号的开关。鉴于本实施方案的限位开关被应用到需要机械强度和环境抵抗性的地方，该限位开关优选地被形成为免受外力、水、油、气体、砂粒和灰尘等。

如图1所示，限位开关1至少设有壳体3、安装块5以及致动体7。

壳体3的内部空间中布置有开关模块11，该壳体3将保护开关模块11免受外力、水、油、气体、砂粒以及灰尘等。壳体3包括：壳体主体3a，其具有用于将开关模块11组装进所述内部空间的开口；以及用于关闭所述开口的盖部3b。

安装块5附接到壳体3的上部。致动体7由螺钉9可旋转地附接到安装块5。

致动体7从安装块5突出，并且当该致动体不与物体接触且没有施加外力时，该致动体的位置是一个固定位置。致动体7的固定位置被示为该致动体朝向手表的0点的位置。在图1中，当从左侧施力时，致动体7在螺钉9上沿顺时针方向旋转，并且之后当撤力时回到该固定位置。同时，当从右侧施力时，致动体7在螺钉9上沿逆时针方向旋转，并且之后当撤力时回到固定位置。应注意，在下文中，致动体的位置由与固定位置的角度来表示。如稍后所述，以使得开关模块11通过致动体7的旋转而运行的方式来进行设定。

应注意，在壳体主体3a、盖部3b、安装块5以及致动体7的连接点处布置有密封构件，以防止水、油、气体等侵入。

<开关模块的结构>

如上所述，开关模块布置在壳体3的内部空间中。开关模块11将根据致动体7的位置来输出不同的信号。

图2是示出该开关模块的外观的视图。如图2所示，开关模块11设有：用于控制整个开关模块11的微型计算机(未示出)；照明单元21，23，25；模开关27；以及端子31-34。

模开关27是一个用于将模式切换到预测模式和学习模式中的任一种模式的开关，并且具有供用户按压的按钮。学习模式是一种用于把致动体7从初始固定的第一位置回复到初始固定的第二位置所需的时间存储为限位开关1中的参考时间T的模式。然而，第一位置时致动体7的角度大于第二位置时致动体7的角度。预测模式是一种用于在未来限位开关1中可能出现故障或异常的情况下发出存在这种可能性的通知的模式。

端子31，32是要连接到供电设备的端子。端子33，34是要连接到生产线中用于执行任务的设备的端子。设于开关模块11中的微型计算机控制整个开关模块11，并且在致动体7的角度不小于由初始固定的第三位置指定的角度时通过端子33向外界输出ON信号，所述ON信号表示限位开关1处于ON状态。所述ON信号用作用于驱动外部设备的信号。设于开关模块11中的微型计算机在致动体7的角度小于由第三位置指定的角度时通过端子33向外界输出OFF信号，所述OFF信号表示限位开关1处于OFF状态。

该微型计算机通过端子34向外界输出表示故障预测的信号，所述故障预测作为开关模块11的一个功能。

照明单元23一旦由外界供电就发光，并具体是电源灯。照明单元21由该微型计算机控制，并且在限位开关1处于ON状态时发光而在限位开关1处于OFF状态时不发光。照明单元25由该微型计算机控制，并且在输出故障预测信号时发光而在未输出故障预测信号时不发光。应注意，照明单元21，23，25由LED(发光二极管)照明电路和导光棒形成，所述导光棒把从所述LED照明电路发射的光导向开关模块11的表面。

图3是当该开关模块处于分解状态时的立体图。如图3所示，除了端子31至34以及照明单元21，23，25之外，开关模块11还设有：用作光学传感器的光中断器单元41；螺旋弹簧42；以及柱塞43。

光中断器单元41具有多个光发射元件和多个光接收元件。光发射元件发射具有高线性的光，并且例如是发光二极管。光接收元件例如是单光电晶体管、光电集成电路或光电二极管。

柱塞43是一个棒形机械部件，并且具有多个缝(开口)。随着致动体7的移动，柱塞43可以沿该柱塞43的纵向方向平行地移动。即，柱塞43是一个会根据外力而移位的移位构件。应注意，各种已知技术可以用作使柱塞43随着致动体7的移动而移动的机构。在此，如在专利文献1中所述的，致动体7的旋转轴的一部分被成形为平坦形状，并且该平坦部分与柱塞43的纵向方向上的一端被成形为相互接触。当致动体7位于固定位置(即，在致动体7不与物体接触且不旋转的状态下)并且该平坦部分与柱塞43相互接触时，柱塞43的位置是一个参考位置。在此情形中，所述平坦部分也因致动体7的旋转而旋转，以使得可以沿柱塞43的纵向方向给该柱塞43施力。因此，柱塞43沿其纵向方向从所述参考位置移位。由螺旋弹簧42向柱塞43施加用于回到参考位置的偏置力。因此，当致动体7回到固定位置时，柱塞43通过螺旋弹簧42的偏置力也回到参考位置。

图4是示出光中断器单元连同基板的立体图。如图4所示，光中断器单元41包括：具有相同形状和相同大小的光发射元件51-54，以及与光发射元件51-54具有相同形状和相同大小的光接收元件61-64。在此，应注意，虽然光发射元件51-54和光接收元件61-64具有相同形状和相同大小，但是形状和大小不必都相同。

光发射元件51-54以及光接收元件61-64沿柱塞43的纵向方向布置在同一直线上。光发射元件51的光发射部分(光发射表面)面向光接收元件61的光接收部分(光接收表面)。类似地，光发射元件52的光发射部分(光发射表面)面向光接收元件62的光接收部分(光接收表面)，光发射元件53的光发射部分(光发射表面)面向光接收元件63的光接收部分(光接收表面)，以及光发射元件54的光发射部分(光发射表面)面向光接收元件64的光接收部分(光接收表面)。因此，光接收元件61-64可以通过一对一的关系接收由光发射元件51-54发射的光。即，光发射元件51和光接收元件61形成一个光中断器，用于检测在光发射元件51和光接收元件61之间是否存在物体。类似地，光发射元件52和光接收元件62的组合、光发射元件53和光接收元件63的组合以及光发射元件54和光接收元件64的组合中的每一组合都用作一个光中断器。

光发射元件51-54以及光接收元件61-64被布置为相互间隔开一距离，所述距离为柱塞43的短方向上的宽度或者稍大于所述宽度。因此，柱塞43可以被布置在光发射元件51-54和光接收元件61-64之间。通过这种布置，随着致动体7的移动，柱塞43沿与光发射元件51-54和光接收元件61-64分别互相面对的方向相垂直的方向平行地移动。

图5是示出该柱塞的前表面的视图。图6是从前表面侧看到的该柱塞的立体图。图7是示出该柱塞的后表面的视图。图8是从该柱塞的后表面侧看到的该柱塞的立体图。图9是示出该柱塞的截面的视图。如图5-9所示，柱塞43具有主体部分70和突出部分76。突出部分76与主体部分70结合，并且比主体部分70更窄。突出部分76插入到螺旋弹簧42中。

主体部分70具有缝(开口)71-74。在本文中，由于缝71-74的形状相同，所以仅将描述缝71。缝71的开口分别对于柱塞43的前表面和后表面具有不同的大小。具体地，如图9所示，该截面中的缝71的开口的形状是在由虚线围绕的区域中未被斜线表示的区域的形状。缝71的开口在柱塞43的前表面上的大小被设定为大于该缝71的开口在柱塞43的后表面上的大小。

<光中断器与柱塞之间的位置关系>

图10-14是示出多个光发射元件、多个光接收元件以及柱塞在开关模块的一个横截面中的位置关系的视图。应注意，图10是当致动体7位于固定位置时的视图，图11是当致动体7位于15度的位置(即，致动体7从固定位置旋转15度的位置)时的视图，图12是当致动体7位于22.5度的位置时的视图，图13是当致动体7位于30度的位置时的视图，以及图14是当致动体7位于42.5度的位置时的视图。在此，光发射元件51-54和光接收元件61-64布置的位置如图4所示。

如图10-14所示，开关模块11设有隔板81。隔板81是用于分隔光发射元件51-54、光接收元件61-64以及柱塞43的板。具体地，隔板81设有：第一隔板81a，用于分隔光发射元件51-54以及柱塞43；第二隔板81b，用于分隔光接收元件61-64以及柱塞43；以及第三隔板81c，位于第一隔板81a和第二隔板81b之间。柱塞43布置在第一隔板81a和第二隔板81b之间。柱塞43的后表面邻接第二隔板81b，以及柱塞43的前表面邻接第一隔板81a。即，柱塞43的前表面面向光发射元件51-54，并且柱塞43的后表面面向光接收元件61-64。应注意，如图5所示，柱塞43的主体部分70的除了缝71-74以外的部分是由斜线表示。下文中，具有斜线的部分会是光阻挡区域。

第一隔板81a分隔每个光发射元件51-54，第二隔板81b分隔每个光接收元件61-64。第一隔板81a具有多个开口，所述多个开口对应于分别布置光发射元件51-54的位置。具体地，设在第一隔板81a中的所述多个开口分别位于分别由光发射元件51-54发射的光可以穿过的位置。第二隔板81b具有多个开口，所述多个开口对应于分别布置光接收元件61-64的位置。具体地，设在第二隔板81b中的所述多个开口分别位于光接收元件61-64可以分别接收来自光发射元件51-54的光的位置。因此，将第一隔板81a中的开口和形成于第二隔板81b中的与上述开口对应的开口线性地连接的区域，是从所述光发射元件发射的光穿过的区域(光路区域)。

此外，第三隔板81c具有孔，柱塞43的仅突出部分76插入穿过所述孔。因此，其中插有突出部分76的螺旋弹簧42位于第三隔板81c和主体部分70之间。当柱塞43根据致动体7的移动而朝第三隔板81c平行地移动时，螺旋弹簧42在柱塞43的主体部分70和第三隔板81c之间受到压缩，从而给柱塞43施加使柱塞43回到参考位置的力。

如上所述，随着致动体7的移动，柱塞43沿其纵向方向移动。在该运动的中间阶段，缝71在柱塞43中以如下方式被形成：缝71与第一隔板81a的对应于光发射元件51的开口以及与第二隔板81b的对应于光接收元件61的开口重叠。类似地，缝72在柱塞43中以如下方式被形成：缝72与第一隔板81a的对应于光发射元件52的开口以及与第二隔板81b的对应于光接收元件62的开口重叠。缝73在柱塞43中以如下方式被形成：缝73与第一隔板81a的对应于光发射元件53的开口以及与第二隔板81b的对应于光接收元件63的开口重叠。另外，缝74在柱塞43中以如下方式被形成：缝74与第一隔板81a的对应于光发射元件54的开口以及与第二隔板81b的对应于光接收元件64的开口重叠。这样，缝71-74分别对应于光发射元件51-54和光接收元件61-64。

然而，在缝71-74的后表面侧上的每个开口和第二隔板81b的对应于所述缝的每个开口之间的距离在缝71-74之间是不同的。具体地，如图10所示，缝71-74的位置以如下方式被设定，当致动体7位于固定位置时(即，当柱塞43位于参考位置时)，所述距离按照如下顺序逐渐增大：缝71的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于缝71的开口之间的距离A；缝72的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于缝72的开口之间的距离B；缝73的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于缝73的开口之间的距离C；以及缝74的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于缝74的开口之间的距离D。

在此，在光接收元件61-64检测到穿过缝71-74的光时的柱塞43的多个位置中离参考位置的位移量为最小的一个位置，作为光检测开始位置。在这种情况下，上述距离A-D表示从参考位置到光检测开始位置的距离。

当这样的柱塞43随着致动体7的移动而平行地移动时，由光发射元件51-54发射的光根据该柱塞的位置而被阻挡或穿过。具体地，当设于第二隔板81b中的开口和柱塞43的光阻挡区域因柱塞43的位置变化而重叠时，柱塞43阻挡光到达与所述开口对应的光接收元件。当设于第二隔板81b中的开口和柱塞43的缝至少部分地重叠时，柱塞43允许光穿过到达与所述开口对应的光接收元件。换句话说，当从光发射元件51-54到光接收元件61-64的光路和缝71-74的至少一部分重叠时，光穿过它们。此时，入射到所述光接收元件上的光量，与设于第二隔板81b中的开口和所述缝的开口的重叠区域的大小成比例。

在分别由光发射元件51-54发射的光中会被柱塞43阻挡的光对应于柱塞43的位置，即致动体7与固定位置的角度。下文中，参照图10-15来描述，随着致动体7与固定位置的角度的变化，入射到光接收元件61-64上的光是否存在以及入射光的量如何变化。

如图10所示，当致动体7位于0度的位置(固定位置)时，柱塞43阻挡由光发射元件51-54发射的所有光。具体地，柱塞43的光阻挡区域遮盖了第二隔板81b中的与光接收元件61-64的布置位置对应的所有开口。因此，分别由光发射元件51-54发射的光被柱塞43阻挡，而不能到达光接收元件61-64。

致动体7从图10中示出的状态旋转，并且柱塞43沿其纵向方向移动。此时，如上所述，缝71的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于缝71的开口之间的距离A短于其他距离B-D。因此，仅缝71的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件61的开口开始重叠。之后，当柱塞43的移动量随着致动体7的角度的增大而增大时，缝71的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件61的开口的重叠区域增大，并且缝72的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件62的开口开始重叠。

如图11所示，当致动体7位于15度的位置时，缝71的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件61的开口的整个区域重叠。换句话说，缝71的开口完全位于如下的空间(光路区域)中，所述空间线性地连接第一隔板81a中的对应于光发射元件51的布置位置的开口和第二隔板81b中的对应于光接收元件61的布置位置的开口。另外，缝72的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件62的开口的一部分重叠。换句话说，缝72的开口仅有一部分位于如下的空间(光路区域)中，所述空间线性地连接第一隔板81a中的对应于光发射元件52的布置位置的开口和第二隔板81b中的对应于光接收元件62的布置位置的开口。因此，光接收元件61的光接收量具有最大值，并且光接收元件62仅接收从光发射元件52发射的光的一部分。在此阶段，柱塞43的光阻挡区域仍遮挡第二隔板81b的对应于光接收元件63，64的布置位置的开口。因此，光没有到达光接收元件63，64。

致动体7从图11中示出的状态进一步旋转，并且柱塞43沿其纵向方向移动。此时，当柱塞43的移动量随着致动体7的角度的增大而增大时，缝72的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件62的开口的重叠区域增大，并且缝73的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件63的开口开始重叠。

如图12所示，当致动体7位于22.5度的位置时，缝71，72的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件61，62的开口的整个区域分别重叠。换句话说，缝71的开口完全位于如下的空间(光路区域)中，所述空间线性地连接第一隔板81a中的对应于光发射元件51的布置位置的开口和第二隔板81b中的对应于光接收元件61的布置位置的开口。类似地，缝72的开口完全位于如下的空间(光路区域)中，所述空间线性地连接第一隔板81a中的对应于光发射元件52的布置位置的开口和第二隔板81b中的对应于光接收元件62的布置位置的开口。另外，缝73的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件63的开口的一部分重叠。换句话说，缝73的开口的仅一部分位于如下的空间(光路区域)中，所述空间线性地连接第一隔板81a中的对应于光发射元件53的布置位置的开口和第二隔板81b中的对应于光接收元件63的布置位置的开口。因此，光接收元件61，62的光接收量具有最大值，并且光接收元件63仅接收从光发射元件53发射的光的一部分。应注意，在此阶段，柱塞43的光阻挡区域仍遮挡第二隔板81b的对应于光接收元件64的布置位置的开口。因此，光没有到达光接收元件64。

当致动体7进一步旋转并且柱塞43从图12中示出的状态沿其纵向方向移动时，缝73的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件63的开口的重叠区域增大。

如图13所示，当致动体7位于30度的位置时，缝71，72，73的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件61，62，63的开口的整个区域分别重叠。因此，光接收元件61，62，63的光接收量具有最大值。应注意，在此阶段，柱塞43的光阻挡区域仍遮挡第二隔板81b的对应于光接收元件64的布置位置的开口。因此，光没有到达光接收元件64。

当致动体7进一步旋转并且柱塞43从图13中示出的状态沿其纵向方向移动时，缝74的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件64的开口开始重叠。

如图14所示，当致动体7位于42.5度的位置时，缝71-74的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件61-64的开口的整个区域分别重叠。因此，光接收元件61-64的光接收量具有最大值。

<微型计算机与其周边结构之间的关系>

图15是示出该开关模块的结构的框图。如图15所示，除了模开关27以及照明单元21，25之外，开关模块11还包括：控制整个开关模块11的微型计算机100；低压电路101；光接收元件62-64；ON/OFF信号输出单元103；以及故障预测/异常预测输出单元105。

低压电路101转换外部输入电压，并且输出低于输入电压的电压给微型计算机100。当从低压电路101输入电压时，微型计算机100点亮如图2所示的照明单元23。

光接收元件61根据从光发射元件51接收到的光量来输出表示电压的值(特征量)至微型计算机100。光接收元件62根据从光发射元件52接收到的光量来输出电压至微型计算机100。光接收元件63根据从光发射元件53接收到的光量来输出电压至微型计算机100。光接收元件64根据从光发射元件54接收到的光量来输出电压至微型计算机100。

如上所述，模开关27是用于将模式切换到预测模式和学习模式中任一种模式的开关，并且具有供用户按压的按钮。当按下按钮时，模开关27输入用于切换模式的低(LOW)信号给微型计算机100。同时，在没有按下按钮的情况下，模开关27总是输出高(HI GH)信号给微型计算机100。

ON/OFF信号输出单元103由微型计算机100控制，从而输出ON信号或OFF信号给外部设备，所述外部设备用作限位开关1的控制对象。

故障预测/异常预测输出单元105由微型计算机100控制，从而输出故障预测信号给外界，所述故障预测信号表示限位开关1中出现了故障。具体地，当在预测模式下致动体7从第一位置回复到第二位置的时间长于在学习模式下储存的参考时间T时，通知故障。稍后将描述参考时间T。

照明单元21由微型计算机100控制，并且当ON/OFF信号输出单元103输出ON信号时发光而当ON/OFF信号输出单元输出OFF信号时不发光。

照明单元25由微型计算机100控制，并且当故障预测/异常预测输出单元105输出故障预测信号给外界时发光而当故障预测/异常预测输出单元105不输出故障预测信号给外界时不发光。

接下来将描述微型计算机100的内部功能结构。应注意，微型计算机100设有CPU和储存程序的存储器，该CPU从该存储器读取程序，并且该微型计算机用来根据该程序来执行操作。

设有CPU的微型计算机100包括：位置检测单元(位置检测装置)121、ON/OFF输出控制单元123、模式切换单元(模式切换装置)125、时间测量单元(时间测量装置)127、修正单元(参考时间设定装置)129、参考时间设定单元(参考时间设定装置)131、比较单元(比较装置)133，以及通知单元(通知装置)135。

位置检测单元121通过比较分别由光接收元件61-64输出的电压和分别为光接收元件61-64初始设定的参考时间来检测致动体7的位置。应注意，位置检测单元121把由光接收元件61-64输出的电压(模拟值)转换成数字值，并且将已转换的数字值和阈值进行比较。应注意，将使用图16来描述所述阈值。

图16是示出致动体的角度与光接收元件的输出电压之间的关系的视图。如图16所示，四条序列线91-94表示分别由光接收元件61-64在分别从光发射元件51-54接收光时输出的电压与致动体7之间的关系。序列线91对应于光接收元件61，序列线92对应于光接收元件62，序列线93对应于光接收元件63，并且序列线94对应于光接收元件64。

如图16所示，当致动体7的角度不小于0度且小于5度时，分别由光发射元件51-54发射的光被阻挡。当致动体7的角度不小于12.5度且小于20度时，分别由光发射元件51，52发射的光的至少一部分穿过，并且分别由光发射元件53，54发射的光被阻挡。当致动体7的角度不小于20度且小于32.5度时，分别由光发射元件51-53发射的光的至少一部分穿过，并且分别由光发射元件54发射的光被阻挡。当致动体7的角度不小于32.5度且小于50度时，分别由光发射元件51-54发射的光的至少一部分穿过。对于5-15度的角度，来自光接收元件61的输出电压与该角度成比例地连续增大。这是因为第二隔板81b的对应于光接收元件61的开口与缝71的重叠区域的大小随着该角度的增大而增大。类似地，对于12.5-22.5度的角度，来自光接收元件62的输出电压与该角度成比例地连续增大；对于20-30度的角度，来自光接收元件63的输出电压与该角度成比例地连续增大；以及对于32.5-42.5度的角度，来自光接收元件64的输出电压与该角度成比例地连续增大。

这样，随着致动体7的角度增大，穿过柱塞43的光增加。相反，随着致动体7的角度减小，穿过柱塞43的光减少。这样，柱塞43的位置随着致动体7从固定位置的角度而变化，并且分别由光接收元件61-64接收的光量根据柱塞43的位置而不同。

在其中来自光接收元件61-64的输出电压随着致动体7的角度而连续变化的一个角度范围中，可以通过光接收元件61-64的输出电压来检测致动体7的角度。因此，要检测的角度的输出电压被初始设定为针对光接收元件61-64的阈值。在图16中，在序列线91-94的线上分别示出了圆圈中包括水平线的标记。所述标记表示分别为光接收元件61-64初始设定所述阈值的电压。

序列线91表示：当致动体7处于小于10度处时，由光接收元件61根据从光发射元件51接收的光而输出的电压小于阈值；并且当致动体处于不小于10度处时，上述电压不小于阈值。序列线92表示：当致动体7处于小于15度处时，由光接收元件62根据从光发射元件52接收的光而输出的电压小于阈值；并且当致动体处于不小于15度处时，上述电压不小于阈值。序列线93表示：当致动体7处于小于25度处时，由光接收元件63根据从光发射元件53接收的光而输出的电压小于阈值；并且当致动体处于不小于25度处时，上述电压不小于阈值。序列线94表示：当致动体7处于小于40度处时，由光接收元件64根据从光发射元件54接收的光而输出的电压小于阈值；并且当致动体处于不小于40度处时，上述电压不小于阈值。

从图16可知，当光接收元件61-64开始检测到光时柱塞43的位置(光检测开始位置)在光接收元件61-64之间是不同的。具体地，对应于光接收元件61的光检测开始位置是当致动体7位于5度的位置时柱塞43的位置，对应于光接收元件62的光检测开始位置是当致动体7位于12.5度的位置时柱塞43的位置，对应于光接收元件63的光检测开始位置是当致动体7位于20度的位置时柱塞43的位置，以及对应于光接收元件64的光检测开始位置是当致动体7位于32.5度的位置时柱塞43的位置。

这样，光量最大位置和光检测开始位置在光接收元件61-64之间是不同的。因此，当光接收元件61-64检测到光时柱塞43的位置范围也是不同的。

应注意，在图10-14的以上描述中，柱塞43的前表面面向光发射元件51-54，并且柱塞43的后表面面向光接收元件61-64。然而，相反，柱塞43的后表面可以面向光发射元件51-54，并且柱塞43的前表面可以面向光接收元件61-64。即使在这种情况下，致动体的角度与光接收元件的输出电压之间的关系也与图16的相同。

回到图15中，如果从光接收元件61输入不小于为光接收元件61设定的阈值的电压，即，如果致动体7位于不小于10度的位置，则位置检测单元121产生用作高信号的第一信号；如果从光接收元件61输入小于为光接收元件61设定的阈值的电压，即，如果致动体7位于小于10度的位置，则位置检测单元121产生用作低信号的第一信号。如果从光接收元件62输入不小于为光接收元件62设定的阈值的电压，即，如果致动体7位于不小于15度的位置，则位置检测单元121产生用作高信号的第二信号；如果从光接收元件62输入小于为光接收元件62设定的阈值的电压，即，如果致动体7位于小于15度的位置，则位置检测单元121产生用作低信号的第二信号。如果从光接收元件63输入不小于为光接收元件63设定的阈值的电压，即，如果致动体7位于不小于25度的位置，则位置检测单元121产生用作高信号的第三信号；如果从光接收元件63输入小于为光接收元件63设定的阈值的电压，即，如果致动体7位于小于25度的位置，则位置检测单元121产生用作低信号的第三信号。另外，如果从光接收元件64输入不小于为光接收元件64设定的阈值的电压，即，如果致动体7位于不小于40度的位置，则位置检测单元121产生用作高信号的第四信号；如果从光接收元件64输入小于为光接收元件64设定的阈值的电压，即，如果致动体7位于小于40度的位置，则位置检测单元121产生用作低信号的第四信号。

位置检测单元121包括第一确定单元141和第二确定单元143。第一确定单元141确定致动体7是否从比第二位置具有更大角度的位置移动到该第二位置。在此，将以第二位置是15度的位置(与第三位置相同)的情况作为实例并进行描述。在此实例的情况中，具体地，在从光接收元件62输入比为光接收元件62设定的阈值更大的电压之后，第一确定单元141确定第二信号是否从高变为低，即，致动体7是否位于15度的位置。如果第二信号从高变为低，则第一确定单元141确定时间测量开始，否则不确定时间测量开始。当第一确定单元141确定时间测量开始时，该第一确定单元输出表示时间测量开始的测量开始指令给时间测量单元127。应注意，虽然第二位置是15度的位置，但是此角度可以是其他角度，只要位置检测单元121能够检测到。例如，如果第二位置被设定为25度的位置，则第一确定单元141可以使用第三信号。如果第二位置被设定为40度的位置，则第一确定单元141可以使用第四信号。

应注意，可以提供如下信号切换单元，其用于从第二至第四信号中切换供第一确定单元141使用的信号。因此，用户可以根据致动体接触的物体或生产线来适当地将第二位置设定为15度、25度和40度中的任一个。

第一确定单元141确定致动体7是否从比第一位置具有更大角度的位置移动到该第一位置。在此，第一位置是10度的位置。因此，具体地，在从光接收元件61输入比为光接收元件61设定的阈值更大的电压之后，第一确定单元141确定第一信号是否从高变为低，即，致动体7是否位于10度的位置。如果第一信号从高变为低，则第一确定单元141确定时间测量结束，否则不确定时间测量结束。当第一确定单元141确定时间测量结束时，第一确定单元输出表示时间测量结束的测量结束指令给时间测量单元127。应注意，虽然第一位置是10度的位置，但是此角度可以是其他角度，只要位置检测单元121能够检测到。然而，有一个条件是该角度小于由第二位置指定的角度。例如，如果第二位置被设定为25度的位置，则第一位置可以被设定为15度的位置。在这种情况下，第一确定单元141可以通过使用第二信号来输出测量结束指令。如果第二位置被设定为40度的位置，则第一位置可以被设定为15度或25度的位置。在这种情况下，第一确定单元141可以通过使用第二信号或第三信号来输出测量结束指令。

应注意，可以提供如下信号切换单元，其用于从第一至第三信号中切换供第一确定单元141使用的信号。因此，用户可以根据致动体接触的物体或生产线来适当地将第一位置设定为15度、25度和40度中的任一个。

第二确定单元143确定致动体7是否检测第三位置(诸如15度的位置)。当第二确定单元143确定致动体7检测第三位置时，该第二确定单元输出ON输出指令给ON/OFF输出控制单元123，所述ON输出指令表示允许ON/OFF信号输出单元103输出ON信号；否则，第二确定单元143输出OFF输出指令给ON/OFF输出控制单元123，所述OFF输出指令表示允许ON/OFF信号输出单元103输出OFF信号。

ON输出指令和OFF输出指令中的任一种指令从第二确定单元143输入到ON/OFF输出控制单元123。当从第二确定单元143输入ON输出指令时，ON/OFF输出控制单元123输出ON信号给ON/OFF信号输出单元103并且点亮照明单元21。当从第二确定单元143输入OFF输出指令时，ON/OFF输出控制单元123输出OFF信号给ON/OFF信号输出单元103并且不点亮照明单元21。

模式切换单元125把模式切换到预测模式和学习模式中的任一种模式。具体地，当用户将模开关27转变到ON从而将高转变为低时，模式切换单元125把模式从预测模式切换到学习模式。在此，在模开关27处于ON状态一预定时间的条件下，模式从预测模式切换到学习模式。所述预定时间为例如2秒。当模式从预测模式切换到学习模式时，模式切换单元125输出学习模式切换信号给时间测量单元127和修正单元129，所述学习模式切换信号表示模式从预测模式切换到学习模式。

当用户将模开关27转变到OFF从而将低转变为高时，模式切换单元125把模式从学习模式切换到预测模式。当模式从学习模式切换到预测模式时，模式切换单元125输出预测模式切换信号给时间测量单元127和修正单元129，所述预测模式切换信号表示模式从学习模式切换到预测模式。

学习模式切换信号和预测模式切换信号中的任一种信号从模式切换单元125输入到时间测量单元127，并且测量开始指令和测量结束指令从第一确定单元141输入到时间测量单元127。当从第一确定单元141输入测量开始指令时，时间测量单元127开始时间测量。当在时间测量开始之后从第一确定单元141输入测量结束指令时，时间测量单元127结束时间测量。如果从第一确定单元141输入多个测量开始指令和测量结束指令，则每当输入测量开始指令时就测量时间，并且每当输入测量结束指令时就结束时间测量。从而，有多少次输入测量开始指令或测量结束指令就有多少次对时间进行测量。

如果从模式切换单元125输入学习模式切换信号，则时间测量单元127输出测量时间给修正单元129作为用于学习模式的测量时间。如果有多个时间被时间测量单元127测量，则有用于学习模式的多个测量时间被输出到修正单元129。

如果从模式切换单元125输入预测模式切换信号，则时间测量单元127输出测量时间给比较单元133作为用于预测模式的测量时间。

应注意，虽然从学习模式切换到预测模式是将模开关27转变到OFF的操作，但是在模式切换到学习模式之后的一预定时间间隔后，模式可以切换到预测模式。在这种情况下，所述预定时间为例如30分钟。可以计数确定单元141确定时间测量开始或结束的次数，并且如果计数的次数达到预定次数，则模式可以从学习模式切换到预测模式。在这种情况下，所述预定次数为例如30次。因此，因为模式可以自动从学习模式切换到预测模式，所以可以节省由用户来切换模式的时间和精力。

用于学习模式的多个测量时间从时间测量单元127输入到修正单元129，并且学习模式切换信号和预测模式切换信号从模式切换单元125输入到该修正单元。修正单元129对在从由模式切换单元125输入学习模式切换信号到输入预测模式切换信号的时间内从时间测量单元127输入的用于学习模式的多个测量时间进行累加。修正单元129基于在从由模式切换单元125输入学习模式切换信号到输入预测模式切换信号的时间内所输入的用于学习模式的测量的次数和所累加的时间来计算平均时间，并且将计算的平均时间输出到参考时间设定单元131作为第一修正时间(修正值)。应注意，虽然修正单元129计算平均时间作为第一修正时间，但是可以计算在用于学习模式的多个测量时间中的最大时间或在用于学习模式的多个测量时间中的中心值作为第一修正时间。

第一修正时间(作为用于学习模式的多个时间的平均值的时间(下文称作“平均时间”))，从修正单元129输入到参考时间设定单元131。当从修正单元129输入第一修正时间时，参考时间设定单元131把通过在从修正单元129输入的第一修正时间上增加一预定时间而获得的时间储存在存储器中作为参考时间T。应注意，虽然修正单元129增加了预定时间，但是可以通过把输入的第一修正时间与一预定系数相乘来计算参考时间T。

用于预测模式的测量时间从时间测量单元127输入到比较单元133。每当从时间测量单元127输入用于预测模式的测量时间时，比较单元133就提取储存在存储器中的参考时间T，并且比较提取出的参考时间T和用于测量模式的测量时间。当用于预测模式的测量时间长于参考时间T时，比较单元133输出通知故障预测的指令给通知单元135；否则，比较单元133待命，直到从时间测量单元127输入用于预测模式的下一个测量时间。

通知故障预测(警报)的指令从比较单元133输入到通知单元135。当从比较单元133输入通知故障预测的指令时，通知单元135允许故障预测/异常预测输出单元105输出故障预测信号，并且允许照明单元25以预定时间间隔闪烁。所述预定时间间隔为4秒。

<使用实施例>

接下来，将描述本实施方案的限位开关1的一个具体使用实施例。将用户把一个新的限位开关1安装在生产线的情况作为一实施例并进行描述。应注意，相同的描述适用于待在生产线中移动的物体的类型发生变化的情况。

首先，用户把限位开关1安装在生产线中。此时，在确认待移动的物体与限位开关1的致动体7正常接触时，调整限位开关1的安装点。例如，在给限位开关1供电并且确认在待移动的物体使致动体7移位时从端子33正常输出ON信号时，调整安装点。

当完成限位开关1的安装时，用户运行生产线并给限位开关1供电。此时，因为第二确定单元143和ON/OFF输出控制单元123运行，所以每当物体与致动体7接触时就输出正常的ON信号。

当确认输出正常的ON信号时，用户通过操作模开关27把模式切换到学习模式。因此，模式切换单元125输出学习模式切换信号给时间测量单元127和修正单元129。

被输入了学习模式切换信号的时间测量单元127测量在致动体7从第二位置移动到第一位置的过程中的移动速度(回复速度)，并且输出用于学习模式的测量时间给修正单元129。修正单元129对接收到的用于学习模式的测量时间进行累加。

之后，用户通过操作模开关27把模式切换到预测模式。因此，模式切换单元125输出预测模式切换信号给时间测量单元127和修正单元129。或者，一旦检测到在接收到学习模式切换信号之后的一消逝时间或测量次数达到预定时间或预定次数，模式切换单元125就可以输出预测模式切换信号给时间测量单元127和修正单元129。

接收预测模式切换信号的修正单元129输出第一修正时间到参考时间设定单元131，所述第一修正时间作为迄今接收到的用于学习模式的测量时间的累加值的平均值。

参考时间设定单元131把通过增加预定时间而获得的时间储存在存储器中作为参考时间T。

同时，接收到预测模式切换信号的时间测量单元127测量在致动体7从第二位置移动到第一位置的过程中的移动速度(回复速度)，并且输出用于预测模式的测量时间给比较单元133。比较单元133比较用于预测模式的测量时间和在存储器中更新的参考时间T，并且当用于预测模式的测量时间长于参考时间T时输出通知故障预测(警报)的指令给通知单元135。因此，警报被通知。具体地，从故障预测/异常预测输出单元105输出故障预测信号，并且照明单元25闪烁。从而，可以意识到在致动体从第二位置移动到第一位置的过程中移动速度(回复速度)变慢的事实。

这样，当在学习模式下设于限位开关1中的致动体7与待在生产线上移动的多个物体中的每个接触时，测量用于学习模式的多个测量时间。从所述用于学习模式的多个测量时间计算平均时间，并且把通过在计算的平均时间上增加预定时间而获得的时间设定为参考时间T。从而，可以根据待与限位开关1接触的物体的大小来设定参考时间T。另外，当在预测模式下设于限位开关1中的致动体7与待在生产线上移动的多个物体中的每个接触时，测量用于预测模式的多个测量时间。每当测量用于预测模式的测量时间时，就比较参考时间T和用于预测模式的测量时间。当用于预测模式的测量时间长于参考时间T时，通知故障预测。参考时间T是基于待在生产线上移动的多个物体而设定的时间。因此，当用于预测模式的测量时间长于参考时间T时，这极可能不是由于限位开关1和物体的接触。即，限位开关1中极可能出现了故障。因此，通过基于待在生产线上移动的多个物体来设定参考时间T，可以提高在限位开关1中出现故障时通知故障的概率。

<改型实施例>

在本实施方案中，设于限位开关1中的柱塞43具有如图4中所示的缝71-74。在一个改型实施例中，具有与缝71-74形状不同的多个缝的柱塞43A代替柱塞43被设于限位开关1中。将主要描述柱塞43A。

图17是示出该改型实施例中的柱塞的前表面的视图。图18是示出该改型实施例中的柱塞的前表面的立体图。图19是示出该改型实施例中的柱塞的后表面的视图。图20是示出该改型实施例中的柱塞的后表面的立体图。图21是示出该改型实施例中的柱塞的截面的视图。如图17-21所示，柱塞43A具有主体部分70A和突出部分76A。

突出部分76A与主体部分70A结合，并且比主体部分70A更窄。突出部分76A插入螺旋弹簧42中。如同突出部分76，突出部分76A插入设于第三隔板81c中的孔中。当柱塞43A根据致动体7的移动而朝第三隔板81c平行地移动时，螺旋弹簧42被压缩在第三隔板81c和柱塞43A的主体部分70A之间，从而给柱塞43A施加用于使柱塞43A回复到参考位置的力。

主体部分70A具有缝71A-74A。在此，由于缝71A-74A的形状相同，将描述缝71A。缝71A的开口对于柱塞43A的前表面和后表面分别具有不同的大小。具体地，如图17所示，该截面中的缝71A的开口的形状是在由虚线围绕的区域中未被斜线表示的区域的形状。缝71A的开口在柱塞43A的前表面上的大小被设定为大于该缝71A的开口在柱塞43A的后表面上的大小。

图22-26是示出该改型实施例中的多个光发射元件、多个光接收元件以及柱塞在开关模块的横截面中的位置关系的视图。应注意，图22是当致动体7位于固定位置时的视图，图23是当致动体7位于15度的位置时的视图，图24是当致动体7位于22.5度的位置时的视图，图25是当致动体7位于30度的位置时的视图，以及图26是当致动体7位于42.5度的位置时的视图。光发射元件51-54、光接收元件61-64以及隔板81布置的位置与图10所示的相同。

如图22-26所示，柱塞43的前表面面向光发射元件51-54，并且柱塞43的后表面面向光接收元件61-64。应注意，如图21所示，柱塞43A的主体部分70A的除了缝71A-74A以外的部分由斜线表示。斜线的部分作为光阻挡区域。

与柱塞43相同，柱塞43A的位置随着致动体7的移动而变化，并且从光发射元件51-54发射的光根据该位置的变化而被阻挡或穿过。具体地，在柱塞43A中，在柱塞43A的移动过程中，缝71A-74A分别形成在柱塞43A中，从而与第一隔板81a的对应于光发射元件51-54的开口以及第二隔板81b的对应于光接收元件61-64的开口重叠。

如同缝71至74，缝71A-74A的后表面侧上的每个开口和第二隔板81b的对应于所述缝的每个开口之间的距离在缝71A-74A之间是不同的。具体地，如图22所示，缝71A-74A的位置被设定为，当致动体7位于固定位置时(即，当柱塞43A位于参考位置时)，所述距离按照如下顺序逐渐增大：缝71A的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于缝71A的开口之间的距离；缝72A的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于缝72A的开口之间的距离；缝73A的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于缝73A的开口之间的距离；以及缝74A的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于缝74A的开口之间的距离。

下文中，参照图22-26，将描述随着致动体7从固定位置的旋转角度变化，是否有光入射到光接收元件61-64上以及入射光的量如何变化。

如图22所示，当致动体7位于0度的位置(固定位置)时，柱塞43A阻挡由光发射元件51-54发射的所有光。因此，分别由光发射元件51-54发射的光被柱塞43A阻挡，并且不能到达光接收元件61-64。

致动体7从图22中示出的状态旋转，并且柱塞43A沿其纵向方向移动。此时，如上所述，缝71A的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于缝71A的开口之间的距离短于对应于其他缝72A-74A的距离。因此，仅缝71A的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件61的开口开始重叠。之后，当柱塞43A的移动量随着致动体7的角度增大而增大时，缝71A的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件61的开口的重叠区域增大，并且缝72A的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件62的开口开始重叠。

如图23所示，在致动体7位于15度的位置的情况下，缝71A的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件61的开口匹配。换句话说，缝71A位于如下整个空间(光路区域)中，所述空间线性地连接了对应于光发射元件51在第一隔板81a中的布置位置的开口和对应于光接收元件61在第二隔板81b中的布置位置的开口。此时，缝72A的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件62的开口的一部分重叠。因此，光接收元件61的光接收量具有最大值，并且光接收元件62仅接收从光发射元件52发射的光的一部分。在此阶段，柱塞43A的光阻挡区域仍遮挡对应于光接收元件63，64的布置位置的开口。因此，光没有到达光接收元件63，64。

致动体7从图23中示出的状态进一步旋转，并且柱塞43A沿其纵向方向移动。此时，当柱塞43A的移动量增大时，缝71A的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件61的开口的重叠区域减小，并且缝72A的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件62的开口的重叠区域增大。缝73A的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件63的开口开始重叠。

如图24所示，当致动体7位于22.5度的位置时，缝72A的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件62的开口匹配。缝71A，73A的后表面侧上的开口分别和第二隔板81b的对应于光接收元件61，63的开口的一部分重叠。因此，光接收元件62的光接收量具有最大值，并且由光发射元件51，53发射的光部分地穿过缝71A，73A并到达光接收元件61，63。应注意，在此阶段，柱塞43A的光阻挡区域仍遮挡对应于光接收元件64的布置位置的开口。因此，光没有到达光接收元件64。

致动体7从图24中示出的状态进一步旋转，并且柱塞43A沿其纵向方向移动。此时，当柱塞43A的移动量增大时，光阻挡区域遮挡第二隔板81b的对应于光接收元件61的开口。缝72A的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件62的开口的重叠区域减小。另外，缝73A的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件63的开口的重叠区域增大。

如图25所示，当致动体7位于30度的位置时，第二隔板81b的对应于光接收元件61的开口又完全被光阻挡区域遮挡。缝72A的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件62的开口的一部分重叠。另外，缝73A的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件63的开口匹配。因此，光没有到达光接收元件61，光接收元件63的光接收量具有最大值，并且由光发射元件52发射的光部分地穿过缝72A，并且到达光接收元件62。应注意，在此阶段，柱塞43A的光阻挡区域仍遮挡对应于光接收元件64的布置位置的开口。因此，光没有到达光接收元件64。

致动体7从图25中示出的状态进一步旋转，并且柱塞43A沿其纵向方向移动。此时，当柱塞43A的移动量增大时，光阻挡区域遮挡第二隔板81b的对应于光接收元件62的开口。缝73A的后表面侧上的开口与第二隔板81b的对应于光接收元件63的开口的重叠区域减小。另外，缝74A的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件64的开口开始重叠。

如图26所示，当致动体7位于42.5度的位置时，第二隔板81b的对应于光接收元件61，62的开口又完全被光阻挡区域遮挡。缝73A的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件63的开口的一部分重叠。另外，缝74A的后表面侧上的开口和第二隔板81b的对应于光接收元件64的开口匹配。因此，光没有到达光接收元件61，62，光接收元件64的光接收量具有最大值，并且由光发射元件53发射的光部分地穿过缝73A，并且到达光接收元件63。

应注意，致动体7可以移位从42.5度至50度的角度。然而，当致动体7位于42.5度的角度时，柱塞43A与固定构件83接触。因此，当致动体7位于从42.5度至50度的角度时，柱塞43A处于与图26相同的状态。

图27是示出该改型实施例中的致动体的角度与光接收元件的输出电压之间的关系的视图。如图27所示，四条序列线91A-94A表示分别由光接收元件61-64在分别从光发射元件51-54接收光时输出的电压与致动体7的角度之间的关系。序列线91A对应于光接收元件61，序列线92A对应于光接收元件62，序列线93A对应于光接收元件63，以及序列线94A对应于光接收元件64。

序列线91A表示：当致动体7位于不小于5度且小于25度的位置时，光接收元件61从光发射元件51接收光。序列线92A表示：当致动体7位于不小于12.5度且小于32.5度的位置时，光接收元件62从光发射元件52接收光。序列线93A表示：当致动体7位于不小于20度的位置时，光接收元件63从光发射元件53接收光。序列线94A表示：当致动体7位于不小于32.5度的位置时，光接收元件64从光发射元件54接收光。在序列线91A-94A的线上分别示出了圆圈中包括水平线的标记。所述标记表示分别用于光接收元件61-64的阈值电压。

序列线91A表示：当致动体7的角度小于10度或大于20度时，由光接收元件61根据从光发射元件51接收的光而输出的电压小于阈值；并且当该角度不小于10度且不大于20度时，上述电压不小于阈值。序列线92A表示：当致动体7的角度小于15度或大于30度时，由光接收元件62根据从光发射元件52接收的光而输出的电压小于阈值；并且当该角度不小于15度且不大于30度时，上述电压不小于阈值。序列线93A表示：当致动体7的角度小于25度或大于37.5度时，由光接收元件63根据从光发射元件53接收的光而输出的电压小于阈值；并且当该角度不小于25度且不大于37.5度时，上述电压不小于阈值。序列线94A表示：当致动体7的角度小于35度或大于40度时，由光接收元件64根据从光发射元件54接收的光而输出的电压小于阈值；并且当该角度不小于35度且不大于40度时，上述电压不小于阈值。

应注意，在图22-26的以上描述中，柱塞43A的前表面面向光发射元件51-54，并且柱塞43A的后表面面向光接收元件61-64。然而，相反地，柱塞43A的后表面可以面向光发射元件51-54，并且柱塞43A的前表面可以面向光接收元件61-64。即使在这种情况下，致动体的角度与光接收元件的输出电压之间的关系也与图27的相同。

这样，即使在本改型实施例中，因为入射到光接收元件61-64上的光量因柱塞43A的位置而不同，所以从光接收元件61-64输出的电压是变化的。因此，通过把阈值初始设定在其中输出电压连续变化的致动体7的角度范围中，可以检测致动体7的用于输出阈值电压的角度。因此，与上述实施方案一样，可以测量从第二位置到第一位置的回复时间。

在以上描述中，通过在设于光中断器单元41中的光接收元件61-64中指定从光发射元件51-54接收光的光接收元件，限位开关1检测致动体7的位置。然而，检测致动体7的位置的方法不限于使用光中断器单元的方法。例如，可以使用在专利文献1中描述的能够分别检测致动体7的多个位置的接触机构，作为检测致动体7的位置的另一种方法。

根据设于限位开关1中的致动体7的旋转操作，柱塞43，43A的位置发生移位。然而，本发明不限于随着致动体7的旋转操作使柱塞43，43A移位的方法。例如，可以使用在非专利文献1中描述的方法，作为通过除旋转致动体7的操作之外的其他操作来使柱塞43，43A移位的方法。

如上所述，本发明的开关设有会因与物体接触而移位的致动体，并且根据所述致动体的位置而运行，所述开关包括：模式切换装置，用于把模式切换到学习模式和预测模式中的任一种；位置检测装置，用于检测所述致动体的至少初始固定的第一位置和第二位置；时间测量装置，用于测量从所述位置检测装置检测到所述第一位置到所述位置检测装置检测到所述第二位置的时间；参考时间设定装置，用于在所述学习模式下基于所述时间测量装置测量的时间来设定一个参考时间；比较装置，用于在所述预测模式下比较由所述时间测量装置测量的时间和所述参考时间；以及通知装置，用于在所述预测模式下所述比较装置的比较结果是所述测量时间大于所述参考时间时通知警报。

另外，在本发明的开关中，所述参考时间设定装置在学习模式下将基于由时间测量装置测量的多个时间修正得到的一个修正值增加一个预定时间而得到的一个时间设定为所述参考时间。

根据上述结构，基于多个测量时间修正得到的修正值作为所述参考时间。因此，可以考虑物体的个体差异等来设定时间。

所述参考时间设定装置在学习模式下将基于由时间测量装置测量的多个时间修正得到的修正值与一个预定系数相乘而得到的一个时间设定为所述参考时间。

根据上述结构，通过在修正值上增加预定时间而得到的时间被设定为参考时间，或者通过将修正值与预定系数相乘而得到的时间被设定为参考时间。即，一个大于实际测量时间的时间被设定为参考时间。因此，可以在较早的阶段检测到致动体的移动速度变慢的情况。

另外，在本发明的开关中，优选地，在模式从预测模式切换到学习模式的情况下，在模式切换到学习模式之后的一预定时间消逝过后，模式切换装置把模式从学习模式切换到预测模式。

或者，在本发明的开关中，在模式从预测模式切换到学习模式的情况下，当在学习模式下由时间测量装置测量到时间的次数达到不小于预定次数时，模式切换装置可以把模式从学习模式切换到预测模式。

根据上述结构，在模式从预测模式切换到学习模式的情况下，之后，模式自动从学习模式切换到预测模式。因此，可以节省由用户切换模式所花的时间和精力。甚至当用户忘记把模式切换到预测模式时，模式可以自动切换到预测模式。

另外，在本发明的开关中，当致动体不与物体接触时致动体的位置是固定位置，从固定位置到第一位置的移动量大于从固定位置到第二位置的移动量，并且在检测到一比第一位置离固定位置更远的位置之后，当检测到第一位置时，时间测量装置开始测量时间，以及当检测到第二位置时，时间测量装置结束测量时间。

致动体的移位速度受致动体和其附接点之间的摩擦力影响。因此，认为，由于摩擦力随着时间的推移而增加，在致动体与物体接触之后致动体回复到固定位置的回复速度变慢。然而，根据上述结构，可以测量致动体从第一位置到第二位置的回复速度，并且可以检测到回复速度变慢的情况，以便发出警报。

另外，本发明的开关优选地包括：移位构件，随着致动体的移位而移位；光发射元件，用于从光发射表面发射光；以及光接收元件，具有面向所述光发射表面的光接收表面，所述光接收元件用于输出表示入射到所述光接收表面上的光量的特征量，其中所述移位构件布置在所述光发射表面和所述光接收表面之间，在所述移位构件中以如下方式形成有供光穿过的开口，使得在从所述光发射表面发射的光中入射到所述光接收表面的光量根据所述移位构件的移位而变化，并且所述位置检测装置初始地储存第一特征量和第二特征量，所述第一特征量是当致动体位于第一位置时从所述光接收元件输出的一个特征量，所述第二特征量是当致动体位于第二位置时从所述光接收元件输出的一个特征量，并且所述位置检测装置通过比较从所述光接收元件输出的特征量、所述第一特征量和所述第二特征量来检测所述第一位置和所述第二位置。

在根据与致动体或移位构件的接触来检测位置的情况下，可能产生因接触故障而不能正常检测位置的问题。还存在调整其接触位置费时的问题。然而，根据上述结构，通过使用从光接收元件输出的特征量，可以在不与致动体和移位构件接触的状态下检测所述第一位置和所述第二位置。因此，可以可靠地检测第一位置和第二位置。仅通过初始设定第一特征量(其用作当致动体位于第一位置时从光接收元件输出的特征量)和第二特征量(其用作当致动体位于第二位置时从光接收元件输出的特征量)，可以在不调整接触位置的情况下容易地检测第一位置和第二位置，这与传统的实施例不同。

本发明不限于上述实施方案，而是在本权利要求所记载的范围内可以获得各种改型。通过将分别公开在不同模式中的技术恰当地组合而得到的实施方案也被包括在本发明的技术范围内。

工业实用性

本发明可以用作在生产线等中使用的限位开关。

符号说明

1：限位开关

3：壳体

5：安装块

7：致动体

9：螺钉

11：开关模块

21，23，25：照明单元

27：模开关

31-34：端子

41：光中断器单元

43，43A：柱塞

51-54：光发射元件

61-64：光接收元件

100：微型计算机

101：低压电路

103：ON/OFF信号输出单元

105：故障预测/异常预测输出单元

121：位置检测单元

123：ON/OFF输出控制单元

125：模式切换单元(模式切换装置)

127：时间测量单元(时间测量装置)

129：修正单元(参考时间设定装置)

131：参考时间设定单元(参考时间设定装置)

133：比较单元(比较装置)

135：通知单元(通知装置)

141：第一确定单元

143：第二确定单元

Claims

1.一种开关，所述开关设有将因与物体接触而移位的致动体，并且根据所述致动体的位置而运行，所述开关包括：

模式切换装置，用于把模式切换到学习模式和预测模式中的任一种；

位置检测装置，用于检测所述致动体的至少初始固定的第一位置和第二位置；

时间测量装置，用于测量从所述位置检测装置检测到所述第一位置到所述位置检测装置检测到所述第二位置的时间；

参考时间设定装置，用于在所述学习模式下基于所述时间测量装置测量的时间来设定一个参考时间；

比较装置，用于在所述预测模式下比较所述时间测量装置测量的时间和所述参考时间；以及

通知装置，用于在所述预测模式下当所述比较装置的比较结果是所测量的时间大于所述参考时间时发出警报。

2.根据权利要求1所述的开关，其中所述参考时间设定装置在所述学习模式下把基于所述时间测量装置测量的多个时间进行修正而得到的一个修正值设定为所述参考时间。

3.根据权利要求1所述的开关，其中所述参考时间设定装置在所述学习模式下把在基于所述时间测量装置测量的多个时间进行修正而得到的一个修正值上增加一个预定时间而得到的一个时间设定为所述参考时间。

4.根据权利要求1所述的开关，其中所述参考时间设定装置在所述学习模式下把基于所述时间测量装置测量的多个时间进行修正而得到的一个修正值与一个预定系数相乘而得到的一个时间设定为所述参考时间。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的开关，其中在所述模式从所述预测模式切换到所述学习模式的情况下，在所述模式切换到所述学习模式之后的一预定时间消逝过后，所述模式切换装置把该模式从所述学习模式切换到所述预测模式。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的开关，其中在所述模式从所述预测模式切换到所述学习模式的情况下，当在所述学习模式下所述时间测量装置测量到时间的次数达到不小于预定次数时，所述模式切换装置把该模式从所述学习模式切换到所述预测模式。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的开关，其中当所述致动体不与所述物体接触时，所述致动体的位置是一个固定位置，

从所述固定位置到所述第一位置的移动量大于从所述固定位置到所述第二位置的移动量，

并且在检测到比所述第一位置离所述固定位置更远的一个位置之后，当检测到所述第一位置时，所述时间测量装置开始测量时间，以及当检测到所述第二位置时，所述时间测量装置结束测量时间。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的开关，包括：

移位构件，将随所述致动体的移位而移位；

光发射元件，用于从光发射表面发射光；以及

光接收元件，具有面向所述光发射表面的光接收表面，所述光接收元件用于输出表示入射到所述光接收表面上的光量的一个特征量，其中

所述移位构件布置在所述光发射表面和所述光接收表面之间，

供光穿过的开口，所述开口在所述移位构件中以如下方式形成：使得在从所述光发射表面发射的光中入射到所述光接收表面上的光量根据所述移位构件的移位而变化，并且

所述位置检测装置初始地储存一个第一特征量和一个第二特征量，其中，所述第一特征量用作当所述致动体位于所述第一位置时从所述光接收元件输出的一个特征量，所述第二特征量用作当所述致动体位于所述第二位置时从所述光接收元件输出的一个特征量，并且所述位置检测装置通过比较从所述光接收元件输出的特征量、所述第一特征量和所述第二特征量来检测所述第一位置和所述第二位置。