JP3134766U - ４線式スイッチの状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本考案は、４線式のスイッチを含む回路系のオフ又は断線の状態を的確に検出でき、外部装置に向けて的確にスイッチ動作信号を出力し得る簡略構成の４線式スイッチの状態検出装置を提供するものである。
【解決手段】本考案は、電源２に接続された４線式のスイッチ１０の状態を検出する状態検出装置１であって、スイッチ１０のオン、オフに応じた第１リレー１１の第１接点１１ａ及び第２リレー１２の第２接点１２ａのオン、オフ態様を判定し、両接点１１ａ、１２ａがオンの場合はスイッチ回路系のオフ判定を、両接点１１ａ、１２ａのいずれかがオフの場合はスイッチ回路系の断線判定を行い、両接点１１ａ、１２ａがオフの場合のみスイッチオン信号を出力するスイッチ状態判定手段２０と、を有するものである。
【選択図】図１

Description

本考案は、４線式スイッチの状態検出装置に関し、詳しくは、４線式スイッチの回路系の諸状態を簡略に検出できるスイッチ状態検出装置に関するものである。

従来から各種の電気機器において、電源の投入や遮断を行う電源スイッチを始めとする複数のスイッチ素子を搭載し、当該電気機器本来の動作を複数のスイッチ素子のオン、オフにより実行させることは周知である。

このような電気機器において、個々のスイッチ素子のオン、オフ、スイッチ回路の断線等の諸状態を的確に把握することは、当該電気機器を効率よく運転する上で重要な要素となる。

従来におけるスイッチ状態検出回路について、４線式スイッチの場合を例にとり概説する。
図６は、従来の４線式のスイッチ状態検出回路３１を示すもので、このスイッチ状態検出回路３１は、４線式のスイッチ素子３２の接点部３３に連なる一方のスイッチ電極３４に配線３６ａ、３６ｂを接続するとともに、他方のスイッチ電極３５に配線３７ａ、３７ｂを接続する。そして、これらをスイッチ素子３２から外方に導出し、配線３６ａには電流制限抵抗３８を接続し、配線３７ａの末端を接地し、更に、配線３６ｂ、３７ｂの末端間にリレー３９のコイル４０を接続することにより構成したものである。

このスイッチ状態検出回路３１において、電源４２から電流制限抵抗３８に通電すると、スイッチ素子３２がオフ（接点部３３：開）のときには、リレー３９のコイル４０には電流が流れて励磁されるので、リレー接点４１はオンし、これにより、スイッチ素子３２がオフであることを示す信号を得ることができる。

また、スイッチ素子３２がオン（接点部３３：閉）のときには、前記コイル４０は短絡状態となって無励磁に転移するのでリレー接点４１はオフに変わり、これにより、前記スイッチ素子３２がオンであることを示す信号を得ることができる。

しかし、このスイッチ状態検出回路３１においては、回路全体が正常である場合にはスイッチ素子３２のオン、オフ状態の検出は上述したように可能であるものの、例えばスイッチ素子３２に接続したいずれかの配線部分が断線した場合においても、前記リレー３９のコイル４０は無励磁となってしまうため、スイッチ素子３２のオン状態と、回路の断線状態との判別をすることができないという問題がある。

この結果、前記スイッチ素子３２を例えば安全監視装置等における安全監視スイッチとして使用した場合、装置自体を緊急停止すべきスイッチオン信号と、スイッチ回路の異常である断線故障とを区別できず、単なる警報で済む場合においても装置自体を緊急停止させてしまい監視装置自体の稼働率を低下させてしまうという不都合を招来していた。

特許文献１には、物体の圧力により一対の電極板が接触し、圧力が解放されたときに一対の電極板が離間する第１、第２のセンサ部を具備し、マット状に構成した物体検出手段を有するとともに、この第１、第２のセンサ部の劣化に起因する接触不良等の故障を電子回路を用いて検出するように構成したマットスイッチが提案されている。

しかし、この特許文献１のマットスイッチの場合、第１、第２のセンサ部の故障を検出するために複雑な電子回路を必要とする。
特許第３３４５４２５号公報

本考案が解決しようとする問題点は、４線式のスイッチを含む回路系のオフ又は断線の状態を的確に検出でき、外部装置に向けて的確にスイッチオン信号を出力し得る簡略構成の４線式スイッチの状態検出装置が存在しない点である。

本考案は、電源に接続された４線式スイッチの回路系の状態を検出する４線式スイッチの状態検出装置であって、前記４線式スイッチの後段側及び電源側に各々並列接続した第１リレー及び第２リレーと、４線式スイッチのオン、オフに応じた前記第１リレーの接点及び第２リレーの接点のオン、オフ態様を判定し、前記両接点オンの場合はスイッチ回路系のオフ判定を、前記両接点のいずれかがオフの場合はスイッチ回路系の断線判定を行い、前記両接点オフの場合のみスイッチオン信号を出力するスイッチ状態判定手段と、を有することを最も主要な特徴とする。

請求項１記載の考案によれば、スイッチに対して第１リレー、第２リレーを並列接続した簡略構成でありながら、スイッチ回路系のオン又は断線の状態を的確に検出でき、また、外部装置（例えば監視対象である装置）に向けて的確にスイッチオン信号を出力し必要な制御を実現でき、これにより、実際に必要なスイッチオン信号の出力と、スイッチの異常である断線故障とを明確に区別して安全監視装置等の稼働率向上に寄与し得る４線式スイッチの状態検出装置を提供することができる。

請求項２記載の考案によれば、スイッチに対して第１リレー、第２リレーを並列接続した簡略構成で、かつ、スイッチ状態判定手段として、第１及び第２接点開閉検出部、判定部、スイッチ状態判定制御部を有する構成で、請求項１記載の考案と同様な効果を奏する４線式スイッチの状態検出装置を提供することができる。

請求項３記載の考案によれば、請求項２記載の考案と同様な構成で、かつ、スイッチ状態判定手段にスイッチ状態表示部を付加した構成で、請求項２記載の考案と同様な効果を奏し、かつ、必要な断線修理等の対策を講じることも容易な４線式スイッチの状態検出装置を提供することができる。

請求項４記載の考案によれば、請求項１記載の考案と同様な効果を奏するとともに、第３リレー、第４リレーの動作で第１リレー、第２リレーの溶着をも検出でき、より信頼性を向上させた４線式スイッチの状態検出装置を提供することができる。

本考案は、４線式のスイッチを含む回路系のオン又は断線の状態を的確に検出でき、外部装置に向けて的確にスイッチオン信号を出力し得る簡略構成の４線式スイッチの状態検出装置を提供するという目的を有するものである。
本考案は、電源に接続された４線式スイッチの回路系の状態を検出する４線式スイッチの状態検出装置であって、前記４線式スイッチの後段側及び電源側に各々並列接続した第１リレー及び第２リレーと、第１リレーの接点の開閉を検出する第１接点開閉検出部と、第２リレーの接点の開閉を検出する第２接点開閉検出部と、第１接点開閉検出部及び第２接点開閉検出部の検出信号を基に、前記４線式スイッチのオン、オフに応じた第１リレーの接点、第２リレーの接点のオン、オフの組み合わせを判定する判定部と、この判定部の判定結果を基に、前記両接点オンの場合はスイッチ回路系のオン判定を、前記両接点のいずれかがオフの場合はスイッチ回路系の断線判定を行い、前記両接点オフの場合のみスイッチオン信号を出力するスイッチ状態判定制御部と、を具備するスイッチ状態判定手段と、を有する構成により前記目的を実現した。

以下に、本考案の実施例に係る４線式スイッチの状態検出装置について、図１乃至図３を参照して詳細に説明する。

本実施例に係る４線式スイッチの状態検出装置１は、図１に示すように、電源２に電流制限抵抗Ｒを介して接続した４線式のスイッチ１０に対して、その後段側及び電源２側に各々並列接続した第１リレー１１及び第２リレー１２と、前記第１リレー１１の第１接点１１ａ及び第２リレー１２の第２接点１２ａと接続され、前記４線式のスイッチ１０の状態を判定するスイッチ状態判定手段２０と、を有している。なお、前記第１接点１１ａ及び第２接点１２ａは、いずれも公知の「ａ接点」型として以下の説明を行う。

前記４線式のスイッチ１０は、接点部３に連なる一方のスイッチ電極４に配線５ａ、５ｂを接続するとともに、他方のスイッチ電極６に配線７ａ、７ｂを接続し、これらをスイッチ１０から外方に導出している。
そして、配線５ａと電源２との間に前記電流制限抵抗Ｒを接続し、また、スイッチ１０よりも後段側である配線５ｂと配線７ｂの末端間に前記第１リレー１１を接続し、スイッチ１０よりも電源２側の配線５ａと配線７ａとの間に前記第２リレー１２を接続している。

次に、前記スイッチ状態判定手段２０について、図２を参照して詳述する。
このスイッチ状態判定手段２０は、前記第１リレー１１の第１接点１１ａの開閉を検出する第１接点開閉検出部２１と、前記第２リレー１２の第２接点１２ａの開閉を検出する第２接点開閉検出部２２と、第１接点開閉検出部２１及び第２接点開閉検出部２２の検出信号を基に、前記４線式のスイッチ１０のオン、オフに応じた第１リレー１１の第１接１１ａ、第２リレー１２の第２接点１２ａのオン、オフの組み合わせを判定する判定部２３と、この判定部２３の判定結果を基に、前記両接点オンの場合はスイッチ回路系のオフ定を、前記第１接点１１ａ、第２接点１２ａのいずれかがオフの場合はスイッチ回路系の断線判定を行い、前記両接点オフの場合のみスイッチオン信号を出力するスイッチ状態判定制御部２４と、前記スイッチ回路系のオフ判定に基づきスイッチオフ表示を、前記スイッチ回路系の断線判定に基づきスイッチ断線表示を行うスイッチ状態表示部２５と、を有している。

次に、本実施例にかかるスイッチ１０の状態検出装置１の動作について、図３をも参照して説明する。

図１、図２に示す回路構成からなるスイッチ１０の状態検出装置１において、前記スイッチ１０がオフ状態のとき、電源２から前記第１リレー１１、前記第２リレー１２に対して励磁電流が供給され、前記第１接点１１ａ、第２接点１２ａの双方がオンとなる。

このとき、前記第１接点開閉検出部２１は第１接点１１ａのオン状態を検出し、前記第２接点開閉検出部２２は第２接点１２ａのオン状態を検出し、検出結果を判定部２３に送る。
前記判定部２３は、第１接点開閉検出部２１及び第２接点開閉検出部２２の検出信号を基に、前記第１接点１１ａ、第２接点１２ａの双方がオンであると判定し判定結果を前記スイッチ状態判定制御部２４に送る。

前記スイッチ状態判定制御部２４は、判定部２３からの判定結果に基づきスイッチ１０を含むスイッチ回路系がオフである判定し、その判定結果をスイッチ状態表示部２５に送り、「スイッチオフ」である旨の文字を表示させる。

これにより、前記スイッチ１０の状態検出装置１の保守員等は、スイッチ１０を含むスイッチ回路系がオフであることを認識することができる。

次に、前記スイッチ１０がオフ状態において、例えば図１におけるＡ点（配線５ａの部分）又はＢ点（配線７ｂの部分）に何らかの原因で断線が生じたものとする。このとき、電源２から前記第２リレー１２に対しては励磁電流が供給されが、Ａ点又はＢ点の断線のため第１リレー１１は無励磁となり、この結果、前記第１接点１１ａはオフ、第２接点１２ａはオンとなる。

この場合、前記第１接点開閉検出部２１は第１接点１１ａのオフ状態を検出し、前記第２接点開閉検出部２２は第２接点１２ａのオン状態を検出し、検出結果を判定部２３に送る。
前記判定部２３は、第１接点開閉検出部２１及び第２接点開閉検出部２２の検出信号を基に、前記第１接点１１ａがオフ、第２接点１２ａがオンであると判定し、判定結果を前記スイッチ状態判定制御部２４に送る。

前記スイッチ状態判定制御部２４は、判定部２３からの判定結果に基づきスイッチ１０を含むスイッチ回路系に断線が生じ、スイッチ回路系が断線状態であると判定し、判定結果をスイッチ状態表示部２５に送り、「断線」である旨の文字を表示させる。

これにより、前記スイッチ１０の状態検出装置１の保守員等は、スイッチ１０を含むスイッチ回路系が断線状態であることを認識し、断線部分の修理等必要な対策を講じることができる。

一方、前記スイッチ１０がオフ状態において、例えば図１におけるＣ点（第２リレー１２の配線部分）に何らかの原因で断線が生じたものとする。このとき、電源２から前記第１リレー１１に対しては励磁電流が供給されが、Ｃ点の断線のため第２リレー１２は無励磁となり、この結果、前記第１接点１１ａはオン、第２接点１２ａはオフとなる。
この場合、前記第１接点開閉検出部２１は第１接点１１ａのオン状態を検出し、前記第２接点開閉検出部２２は第２接点１２ａのオフ状態を検出し、検出結果を判定部２３に送る。
前記判定部２３は、第１接点開閉検出部２１及び第２接点開閉検出部２２の検出信号を基に、前記第１接点１１ａがオン、第２接点１２ａがオフであると判定し判定結果を前記スイッチ状態判定制御部２４に送る。

前記スイッチ状態判定制御部２４は、判定部２３からの判定結果に基づき、上述した場合と同様スイッチ１０を含むスイッチ回路系に断線が生じ、スイッチ回路系が断線状態であると判定し、判定結果をスイッチ状態表示部２５に送り、「断線」である旨の文字を表示させる。

この場合も、前記スイッチ１０の状態検出装置１の保守員等は、スイッチ１０を含むスイッチ回路系が断線状態であることを認識し、断線部分の修理等必要な対策を講じることができる。

次に、図１、図２に示す回路構成からなるスイッチ１０の状態検出装置１において、スイッチ１０がオンになったものとする。このとき、スイッチ１０がオンに伴い第１リレー１１、第２リレー１２各々の両端子は短絡された状態となり、これら第１リレー１１、第２リレー１２にはいずれも励磁電流が供給されず、第１接点１１ａ、第２接点１２ａはともにオフとなる。

この場合、前記第１接点開閉検出部２１は第１接点１１ａのオフ状態を検出し、前記第２接点開閉検出部２２は第２接点１２ａのオフ状態を検出し、検出結果を判定部２３に送る。
前記判定部２３は、第１接点開閉検出部２１及び第２接点開閉検出部２２の検出信号を基に、前記第１接点１１ａ、第２接点１２ａがともにオフであると判定し、スイッチオンを意味する判定結果を前記スイッチ状態判定制御部２４に送る。

前記スイッチ状態判定制御部２４は、この場合にのみスイッチ１０が動作したことを示すスイッチオン信号を出力する。このスイッチオン信号は、例えば本実施例に係るスイッチ１０の状態検出装置１を安全監視装置等における安全監視スイッチとして使用した場合等においては、監視対象である装置自体を緊急停止すべき制御信号として使用される。

このようにして、本実施例に係る４線式のスイッチ１０の状態検出装置１によれば、前記スイッチ１０に対して第１リレー１１、第２リレー１２を並列接続した簡略構成でありながら、前記スイッチ１０を含むスイッチ回路系のオフ又は断線の状態を的確に検出して必要な対策を講じることができるとともに、外部装置（例えば監視対象である装置）に向けて的確にスイッチオン信号を出力し緊急停止させる等の制御を実現することが可能となる。

すなわち、安全監視装置等として実際に実際に必要なスイッチオン信号の出力と、スイッチ回路系の異常である断線故障とを明確に区別することができ、安全監視装置等の稼働率を低下を回避することが可能な４線式のスイッチ１０の状態検出装置１を提供することができる。

次に、本考案の他の実施例に係る４線式スイッチの状態検出装置１Ａについて図４を参照して説明する。尚、他の実施例に係る４線式スイッチの状態検出装置１Ａにおいて、既述した４線式スイッチの状態検出装置１の場合と同一の要素には同一の符号を付して示す。

図４に示す他の実施例に係る４線式スイッチの状態検出装置１Ａは、基本的構成は図１に示す線式スイッチの状態検出装置１と同様であるが、前記第１リレー１１と並列に第３リレー１３を接続し、また、前記第２リレー１２と並列に第４リレー１４を接続するとともに、スイッチ状態判定手段２０Ａとして、既述したスイッチ状態判定手段２０の機能に加えて、前記第３リレー１３及び前記第４リレー１４の動作によって前記第１リレー１１、前記第２リレー１２の溶着を判定する機能を有するものを採用したことが特徴である。

すなわち、スイッチ状態判定手段２０Ａは、図５に示すように、図２に示すスイッチ状態判定手段２０の構成に対して、前記第３リレー１３の第３接点１３ａの開閉を検出する第３接点開閉検出部３３、前記第４リレー１４の第４接点１４ａの開閉を検出する第４接点開閉検出部３４を付加したことが特徴である。

この場合のスイッチ状態判定手段２０Ａの動作は以下の通りである。すなわち、前記スイッチ１０がオンである場合には通常は第１リレー１１の第１接点１１ａ及び前記第３リレー１３の第３接点１３ａはともにオフになるはずであるが、この場合において、前記第３リレー１３の第３接点１３ａがオフ、第１リレー１１の第１接点１１ａがオンになったものとする。

この状態は、第１接点開閉検出部２１、第３接点開閉検出部２６の検出信号を基に判定部２３により判定され、スイッチ状態判定制御部２４は第１リレー１１の第１接点１１ａが溶着状態であるとして第１接点溶着信号を出力する。

同様に、前記スイッチ１０がオンである場合には通常は第２レー１２の第２接点１２ａ及び前記第４リレー１３の第４接点１４ａはともにオフになるはずであるが、この場合において、前記第４リレー３４の第４接点３４ａがオフ、第２リレー１２の第２接点１２ａがオンになったものとする。

この状態は、第２点開閉検出部２２、第４接点開閉検出部２７の検出信号を基に判定部２３により判定され、スイッチ状態判定制御部２４は第２レー１２の第２接点１２ａが溶着状態であるとして第２接点溶着信号を出力する。

前記第１接点溶着信号、第２接点溶着信号は、他の実施例に係る４線式スイッチの状態検出装置１Ａにおける装置保守管理用として使用される。

上述した他の実施例に係る４線式スイッチの状態検出装置１Ａによれば、図１に示す４線式スイッチの状態検出装置１の場合と同様な作用、効果を発揮させることができるとともに、前記第３リレー１３、第４リレー１４の動作で前記第１リレー１１、前記第２リレー１２の溶着をも検出でき、より信頼性を向上させた４線式スイッチの状態検出装置１Ａとすることができる。

本考案は、例えば４線式の長尺スイッチのスイッチ状態検出、４線式の長尺スイッチを用いたマットスイッチやバンパースイッチ等のスイッチ状態検出用として幅広く適用可能である。

本考案の実施例に係る４線式スイッチの状態検出装置の概略回路構成図である。 本実施例に係る４線式スイッチの状態検出装置におけるスイッチ状態判定手段の構成を示すブロック図である。 本実施例に係る４線式スイッチの状態検出装置におけるスイッチ状態判定手段の判定・制御状態を示す説明図である。 本考案の他の実施例に係る４線式スイッチの状態検出装置の概略回路構成図である。 他の実施例に係る４線式スイッチの状態検出装置におけるスイッチ状態判定手段の構成を示すブロック図である。 従来の４線式スイッチのスイッチ状態検出回路の一例を示す回路図である。

符号の説明

１ ４線式スイッチの状態検出装置
１Ａ ４線式スイッチの状態検出装置
２ 電源
３ 接点部
４ スイッチ電極
５ａ 配線
５ｂ 配線
６ スイッチ電極
７ａ 配線
７ｂ 配線
１０ スイッチ
１１ 第１リレー
１１ａ 第１接点
１２ 第２リレー
１２ａ 第２接点
１３ 第３リレー
１３ａ 第３接点
１４ 第４リレー
１４ａ 第４接点
２０ スイッチ状態判定手段
２０Ａ スイッチ状態判定手段
２１ 第１接点開閉検出部
２２ 第２接点開閉検出部
２３ 判定部
２４ スイッチ状態判定制御部
２５ スイッチ状態表示部
２６ 第３接点開閉検出部
２７ 第４接点開閉検出部
Ｒ 電流制限抵抗

Claims (4)

1. 電源に接続された４線式スイッチの回路系の状態を検出する４線式スイッチの状態検出装置であって、
   前記４線式スイッチの後段側及び電源側に各々並列接続した第１リレー及び第２リレーと、
   前記４線式スイッチのオン、オフに応じた前記第１リレーの接点及び第２リレーの接点のオン、オフ態様を判定し、前記両接点オンの場合はスイッチ回路系のオン判定を、前記両接点のいずれかがオフの場合はスイッチ回路系の断線判定を行い、前記両接点オフの場合のみスイッチオン信号を出力するスイッチ状態判定手段と、
   を有することを特徴とする４線式スイッチの状態検出装置。
2. 電源に接続された４線式スイッチの回路系の状態を検出する４線式スイッチの状態検出装置であって、
   前記４線式スイッチの後段側及び電源側に各々並列接続した第１リレー及び第２リレーと、
   前記第１リレーの接点の開閉を検出する第１接点開閉検出部と、第２リレーの接点の開閉を検出する第２接点開閉検出部と、第１接点開閉検出部及び第２接点開閉検出部の検出信号を基に、前記４線式スイッチのオン、オフに応じた第１リレーの接点、第２リレーの接点のオン、オフの組み合わせを判定する判定部と、この判定部の判定結果を基に、前記両接点オンの場合はスイッチ回路系のオフ判定を、前記両接点のいずれかがオフの場合はスイッチ回路系の断線判定を行い、前記両接点オフの場合のみスイッチオン信号を出力するスイッチ状態判定制御部と、を具備するスイッチ状態判定手段と、
   を有することを特徴とする４線式スイッチの状態検出装置。
3. 電源に接続された４線式スイッチの回路系の状態を検出する４線式スイッチの状態検出装置であって、
   前記４線式スイッチの後段側及び電源側に各々並列接続した第１リレー及び第２リレーと、
   前記第１リレーの接点の開閉を検出する第１接点開閉検出部と、第２リレーの接点の開閉を検出する第２接点開閉検出部と、第１接点開閉検出部及び第２接点開閉検出部の検出信号を基に、前記４線式スイッチのオン、オフに応じた第１リレーの接点、第２リレーの接点のオン、オフの組み合わせを判定する判定部と、この判定部の判定結果を基に、前記両接点オンの場合はスイッチ回路系のオフ判定を、前記両接点のいずれかがオフの場合はスイッチ回路系の断線判定を行い、前記両接点オフの場合のみスイッチオン信号を出力するスイッチ状態判定制御部と、前記スイッチ回路系のオフ判定に基づきスイッチオフ表示を、前記スイッチ回路系の断線判定に基づきスイッチ断線表示を行うスイッチ状態表示部と、を具備するスイッチ状態判定手段と、
   を有することを特徴とする４線式スイッチの状態検出装置。
4. 電源に接続された４線式スイッチの回路系の状態を検出する４線式スイッチの状態検出装置であって、
   前記４線式スイッチの後段側及び電源側に各々並列接続した第１リレー及び第２リレーと、
   前記第１リレー、第２リレーに各々並列接続した第３リレー、第４リレーと、
   前記４線式スイッチのオン、オフに応じた前記第１リレーの接点及び第２リレーの接点のオン、オフ態様を判定し、前記両接点オンの場合はスイッチ回路系のオフ判定を、前記両接点のいずれかがオフの場合はスイッチ回路系の断線判定を行い、前記両接点オフの場合のみスイッチオン信号を出力するとともに、前記第３リレーの接点オフで第１リレーの接点オン時に第１リレーの接点溶着を、第４リレーの接点オフで第２リレーの接点オン時に第２リレーの接点溶着を検出するスイッチ状態判定手段と、
   を有することを特徴とする４線式スイッチの状態検出装置。

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