JP5177287B2

JP5177287B2 - 近接スイッチ

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Publication number: JP5177287B2
Application number: JP2011511405A
Authority: JP
Inventors: 敏之樋口; 晃行中山; 大知神園; 智西内; 和倫岡本
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2030-04-27
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Description

本発明は、移動する物体に取り付けられるアクチュエータ部と、アクチュエータ部に近接可能な位置に固定配置され、アクチュエータ部と非接触の交信を行うことによって当該アクチュエータ部を検出し、その検出の有無を示す信号を出力するセンサ部とを具備する近接スイッチに関する。

危険領域への扉の開閉を検出するなどの安全管理目的で使用される近接スイッチとして、電磁誘導の原理によりセンサ部とアクチュエータ部との間で非接触の交信を行って、識別用の情報をやりとりするようにした近接スイッチが開発されている（特許文献１，２参照。）。

具体的に、特許文献１には、アクチュエータ部（動作要素）とセンサ部（読取ヘッド）とに、それぞれ識別コードを記憶するメモリを設け、センサ部がアクチュエータ部と交信してアクチュエータ部側の識別コードを読み出し、この識別コードを自回路のメモリ内の識別コードと照合することにより、アクチュエータ部の有無を判定することが記載されている（特許文献１の７〜９頁，図２参照）。

特許文献２には、センサ部およびアクチュエータ部の双方に、送信用のアンテナコイルと受信用のアンテナコイルとを設け、これらのアンテナコイル間で互いに異なる周波数の信号を送受信する構成の近接スイッチが開示されている。この近接スイッチでは、センサ部において、外部から入力されたデジタルコード信号を所定の周波数により変調してアクチュエータ部に送信し、アクチュエータ部が受信した信号をデジタルコード信号に復号した後に、このデジタルコード信号をセンサ部からの信号とは異なる周波数により変調してセンサ部に送信する。センサ部では、アクチュエータ部から送信された信号をデジタルコード信号に復号し、この信号が元のデジタルコード信号に整合するか否かによって、アクチュエータ部の有無を判定する。なお、センサ部から送信される信号とアクチュエータ部から送信される信号との周波数を異なるものに設定するのは、各信号を相互に干渉することなく送信するためである（特許文献２の段落００２３〜００３６，図１〜３参照。）。

特表２００２−５０１６９８号公報欧州特許公報ＥＰ１１８１７７６Ｂ１

特許文献１に開示された近接スイッチでは、センサ部とアクチュエータ部との組み合わせ毎に異なる識別コードを設定することができるので、センサ部は正しいアクチュエータ部と組み合わせられたときでなければ、アクチュエータ部が近接しているとは判定せず、スイッチ機能が無効にされるのを高い確度で防止することができる。しかしながら、この近接スイッチでは、アクチュエータ部にメモリやＣＰＵを含むＩＣを導入する必要があり、また、センサ部とアクチュエータ部との間でＲＦＩＤの原理に基づく交信を行う必要があるので、処理が複雑で高価な構成となる。

特許文献２に開示された近接スイッチでは、センサ部とアクチュエータ部とにそれぞれ送信用コイルと受信用コイルとを設けるので、回路構成が複雑で形状も大きくなり、また高価になる。

本発明は上記の問題点に着目し、回路構成や信号処理の仕組みが簡単で、検出の精度が確保された近接スイッチを提供することを課題とする。

本発明による近接スイッチは、移動する物体に取り付けられるアクチュエータ部と、このアクチュエータ部を非接触で検出する処理を行ってその検出の有無を示す信号を出力するセンサ部とを具備するもので、アクチュエータ部に第１のアンテナコイルが設けられ、センサ部に第２のアンテナコイルが設けられる。センサ部においては、第２のアンテナコイルに一定の周波数の電磁波を送信させる送信回路と、当該第２のアンテナコイルが外部から受信した信号を検出するための受信回路とが、第２のアンテナコイルに接続される。アクチュエータ部においては、第１のアンテナコイルに生じた起電力を整流する電源回路と、この電源回路から電源の供給を受けてアンテナコイルが受信した信号を分周し、分周後の信号をアンテナコイルから送信する信号処理回路とが、第１のアンテナコイルに接続される。

さらにセンサ部は、アクチュエータ部から送信される信号の周波数を登録するためのメモリを含む制御回路を有する。当該制御回路は、送信回路の動作を制御しながら受信回路により検出された受信信号を送信回路の動作およびメモリに登録された周波数と照合することにより、アクチュエータ部がセンサ部に近接しているか否かを判定する。

上記の構成によれば、アクチュエータ部がセンサ部に近接しているときには、双方のアンテナコイルが電磁結合し、アクチュエータ部側のアンテナコイルにより生じた起電力により信号処理回路が動作して、センサ部に、電磁波よりも低い周波数の信号が送信される。この送信信号は、アンテナコイルが受信した信号を分周することにより生成されるので、アクチュエータ部側の回路構成を簡単にすることができる。また、センサ部側でも、一定の周波数の電磁波を送信する処理と、アンテナコイルが受信した信号を検出して、その周波数をチェックする処理とを行えば良く、電磁波に識別コードを重畳して送信したり、受信信号から識別コードを復号するなどの複雑な処理を行う必要がない。

好ましい態様による近接スイッチでは、アクチュエータ部の信号処理回路は、第１のアンテナコイルが受信した信号を分周するためのカウンタ回路を含み、カウンタ回路から出力される信号の周期に合わせて第１のアンテナコイルに対する電磁波を振幅変調するように構成される。また、センサ部の受信回路には、第２のアンテナコイルに流れる信号の包絡線を検波する検波回路が含まれる。

上記の態様によれば、アクチュエータ部がセンサ部に近接しているときには、双方のアンテナコイルが電磁結合している状態下でカウンタ回路が動作し、このカウンタ回路から出力される信号の周期に合わせて、電磁波および双方のアンテナコイルを流れる信号の振幅が変調される。この変調部分の信号成分をセンサ部の受信回路内の検波回路が検出することにより、カウンタ回路により分周された信号をセンサ部において受信信号として取り出すことが可能になる。

他の好ましい態様による近接スイッチでは、センサ部の制御回路は、送信回路を一定の期間動作させる制御と送信回路を一定の期間休止させる制御とを交互に実行すると共に、送信回路が動作している期間に受信回路が受信した信号の周波数がメモリに登録された周波数に一致し、かつ送信回路が休止している期間に受信回路が受信信号のレベル変化を検出しない状態になったことをアクチュエータ部がセンサ部に近接していると判定する条件として、上記の判定処理を実行する。

上記の態様によれば、送信回路の動作や休止にアクチュエータ部が正しく反応し、かつ電磁波が送信されている間に受信した信号の周波数がメモリに登録された周波数に一致した場合のみアクチュエータ部が近接していると判定される。よって、センサ部またはアクチュエータ部の回路が故障した場合や、センサ部の周囲にある機器からの信号を受信している場合に、誤った検出が行われるのを防止することができる。

さらに本発明においてスイッチ機能の無効化を防止する機能を高めたい場合には、信号処理回路の分周比を変更可能に構成したアクチュエータ部を使用するか、信号処理回路の分周比がそれぞれ異なる複数のアクチュエータ部のいずれか１つを導入する。これらのアクチュエータ部を使用する場合の好ましい態様では、センサ部の制御回路には、所定の条件下において送信回路が動作しているときに受信回路により検出された信号からその周波数を検出してメモリに登録する登録処理手段が設けられる。

上記の態様によれば、センサ部とアクチュエータ部との組み合わせによって、アクチュエータ部からセンサ部に送信される信号の周波数を異なるものに設定することができる。また、近接スイッチの取り付け時などに、センサ部とアクチュエータ部とを近接させてセンサ部から電磁波を送信することにより、アクチュエータ部から送信される信号の周波数をセンサ部のメモリに容易に登録することができる。

したがって上記の態様によれば、センサ部に、正規のアクチュエータ部以外のアクチュエータ部を作用させても、そのアクチュエータ部が正しいものとして誤検出されるのを防止することができ、スイッチ機能が無効化されるのを防止することができる。

本発明によれば、センサ部から送信された電磁波により起動したアクチュエータ部において、アンテナコイルに流れる信号を分周してセンサ部に送信することにより、アクチュエータ部からセンサ部に特定の周波数の信号を送信し、この送信信号によりセンサ部がアクチュエータ部の有無を判定できるようにしたので、回路構成や信号処理が簡単でありながら、アクチュエータ部を精度良く検出することができる。よって、安全目的やセキュリティ管理に利用可能な近接スイッチを低価格で提供することが可能になる。また、センサ部やアクチュエータ部を小型化することが可能になるから、取り付けが容易になり、様々な用途に利用することもできる。

近接スイッチを用いた安全管理システムの構成例を示すブロック図である。近接スイッチの取り付け例を示す説明図である。近接スイッチの他の取り付け例を示す説明図である。近接スイッチの電気構成を示すブロック図である。センサ部における信号処理の具体例を示すタイミングチャートである。アクチュエータ部の検出処理の手順を示すフローチャートである。正常な受信信号と異常な受信信号とを対比したタイミングチャートである。送信信号の周波数を変更可能な構成のアクチュエータ部を示す図である。アクチュエータ部の送信信号の周波数を登録する処理の手順を示すフローチャートである。

図１および図２は、製造現場に導入された安全管理システムの構成例を示す。
この安全管理システムは、フェンス２００により囲まれた危険領域が開放されたときに、当該危険領域内のロボット２０２を動かすモータ１００を停止させることを目的とするもので、複数の近接スイッチＳ（図１では３個）、モータ１００と図示しない電源とを接続するコンタクタ１０２（図１では２個）、各コンタクタ１０２の動作を制御するコントローラ１０１などにより構成される。

各近接スイッチＳは、それぞれセンサ部１とアクチュエータ部２とにより構成される。
図２に示すように、アクチュエータ部２は、フェンス２００の扉部２０１の開放側の端縁部に取り付けられ、センサ部１は、扉部２０１が閉じられたときにアクチュエータ部２に対向かつ近接する位置に取り付けられる。また、図１に示すように、センサ部１はコントローラ１０１に電気接続される。

なお、この実施例では、図２に示すように、１つの扉２０１の開閉を１組のセンサ部１およびアクチュエータ部２により検出するが、これに限らず、複数組のセンサ部１およびアクチュエータ部２を１つの扉２０１に取り付けてもよい。また、図３に示すように、両開き式の各扉２０１Ａ，２０２Ｂの一方にセンサ部１を、他方にアクチュエータ部２を、それぞれ取り付けて、各扉２０１Ａ，２０２Ｂの開閉を検出してもよい。
また、図示はしないが、スライド式の扉についても、図２，３と同様にして開閉を検出することができる。

各近接スイッチＳのセンサ部１は、対応するアクチュエータ部２を検出する処理を実行し、検出結果を示す信号（以下、「検知信号」という。）を出力する。出力された検知信号はコントローラ１０１に入力される。

コントローラ１０１では、各近接スイッチＳのセンサ部１から入力した検知信号を解析し、全ての検知信号がアクチュエータ部２を検出した状態を示している場合には、各コンタクタ１０２を励磁状態に設定する。これによりモータ１００に電源が供給され、危険領域内のロボット２０２が動作する。一方、検知信号の中にアクチュエータ部２を検出していない状態を示すものがある場合には、コントローラ１０１は各コンタクタ１０２を非励磁状態に設定する。これによりモータ１００への電源供給が絶たれ、ロボット２０２の動作が停止する。

各近接スイッチＳでは、センサ部１とアクチュエータ部２との間で非接触の交信を行って、互いに相手に特定の周波数の信号を送信するように構成されている。以下、近接スイッチＳの１つに着目して、その構成および動作について詳細に説明する。

まず、図４は、近接スイッチＳの電気構成を示す。
センサ部１には、アクチュエータ部２との交信や信号処理のために、アンテナコイル１１、アンテナ回路１２（インピーダンス整合のための回路）、送信回路１３、受信回路１８が設けられるほか、２個の制御部１０Ａ，１０Ｂ、および検知信号を出力するための出力回路１７が設けられる。以下、各制御部１０Ａ，１０Ｂに個別に言及する場合には、制御部１０Ａを「第１制御部１０Ａ」といい、制御部１０Ｂを「第２制御部１０Ｂ」という。

各制御部１０Ａ，１０Ｂには、ＣＰＵや不揮発性のメモリが含まれる。さらに第１制御部１０Ａには、送信用の信号を生成するための発振回路が含まれており、この発振回路を発振させることにより送信回路１３に一定の周波数（以下、Ｘヘルツとする。たとえば、Ｘ＝１２５ＫＨｚである。）の信号を供給する。送信回路１３では、この信号に増幅などの処理を施してＸヘルツの送信信号を生成する。送信信号はアンテナ回路１２を介してアンテナコイル１１に供給され、電磁波として送出される。

受信回路１８には、検波回路１４、増幅回路１５、比較器１６が含まれる。検波回路１４は、アンテナ回路１２に流れる信号の包絡線を検波することによって、アンテナコイル１１が外部から受信した信号を検出する。この受信信号は増幅回路１５により増幅された後に、比較器１６によりパルス信号に変換され、各制御部１０Ａ，１０Ｂに入力される。

各制御部１０Ａ，１０Ｂでは、相互に動作の同期をとりながら、比較器１６から入力された受信信号を用いてアクチュエータ部２の有無を判定する。そして、アクチュエータ部２が有りと判定したときにはハイレベルの信号を出力し、アクチュエータ部２は無しと判定したときにはローレベルの信号を出力する。出力回路１７では、各制御部１０Ａ，１０Ｂから出力された信号の論理積を検知信号として出力する。よって、制御部１０Ａ，１０Ｂが共にアクチュエータ部２が有りと判定したときのみ、検知信号がハイレベルとなる。

アクチュエータ部２には、アンテナコイル２１およびコンデンサ２２による共振回路、電源回路２３、カウンタ回路２４、抵抗２５、および電界効果型のトランジスタ２６を含む回路が組み込まれる。

扉部２０１が閉じられてアクチュエータ部２がセンサ部１に近接する状態になり、センサ部１から電磁波が出力されると、双方のアンテナコイル１１，２１が電磁結合し、これによりアクチュエータ部２のアンテナコイル２１にもＸヘルツの交流信号が流れる。電源回路２３は、アンテナコイル２１の起電力を整流することによってカウンタ回路２４を駆動するための電力を生成する。カウンタ回路２４は、アンテナコイル２１に流れるＸヘルツの信号を所定の比率で分周することによって、Ｙヘルツのパルス信号を出力する。このパルス信号はトランジスタ２６のゲートに入力され、これによりアンテナコイル２１が抵抗２５およびトランジスタ２６を介して一定電圧ＶＳＳに接続される。

上記の接続は、カウンタ回路２４からの出力に応じた周期（１／Ｙ秒）で繰り返される。これにより、結合状態にあるアンテナコイル１１，２１間の電磁波および各アンテナコイル１１，２１に流れる信号が１／Ｙ秒の周期で振幅変調される。この変調部分の信号成分は検波回路１４により受信信号として検出される。

上記の信号処理を要約すると、センサ部１は、アクチュエータ部２が近接しているか否かに関わらず、アンテナコイル１１からＸヘルツの電磁波を送出する。アクチュエータ部２がセンサ部１に近接している場合には、電磁波により起動したアクチュエータ部２において、センサ部１より受信した信号からＹヘルツの信号が生成され、これが電磁波を介してセンサ部１に送信される。センサ部１では、受信回路１８により、Ｙヘルツの受信信号が検出され、検出された受信信号が各制御部１０Ａ，１０Ｂに入力される。

図５は、上記の近接スイッチＳのセンサ部１における信号処理の具体例を示すタイミングチャートである。図中の（１）は送信回路１３により生成された送信信号であり、（２）はアクチュエータ部２が近接していないときの電磁波であり、（３）はアクチュエータ部２が近接しているときの電磁波である。アンテナコイル１１，２１の信号も図５（２）（３）と同様の状態となる。

（４）は、（３）の信号の包絡線（一点鎖線で示す。）を検波回路１４により検出した後に、増幅回路１５により増幅することにより検出された受信信号である。（５）は（４）の受信信号を比較器１６によりパルス変換したものである。

図５（１）に示すように、この実施例では、Ｘヘルツの送信信号を出力する期間（第１制御部１０Ａ内の発振回路の発振により行われるため、以下、この期間を「発振期間」という。）と、送信信号の出力を停止する期間（以下、「非発振期間」という。）とを交互に設定する。アクチュエータ部２がセンサ部１に近接していない状態下では、信号の変調は生じないので、図５（２）に示すように、電磁波は送信信号と同様になる。

これに対し、アクチュエータ部２がセンサ部１に近接している場合には、発振期間中の送信信号にアクチュエータ部２が反応するため、図５（３）（４）（５）に示すように、発振期間中の電磁波に変調が生じ、この信号からＹヘルツの受信信号が検出される。しかし、非発振期間には、アクチュエータ部２も動作しないので、受信信号は殆ど変化せず、比較器１６から出力される信号の周波数は０ヘルツとなる。

センサ部１の各制御部１０Ａ，１０Ｂ内のメモリには、あらかじめアクチュエータ部２から送信される信号の周波数Ｙが登録されている。各制御部１０Ａ，１０Ｂでは、発振期間および非発振期間を設定しながら各期間における受信信号を自回路の動作およびメモリ内の周波数Ｙと照合することにより、アクチュエータ部２の有無を判定する。

図６は、アクチュエータ部２の検出のために各制御部１０Ａ，１０Ｂが実行する具体的な手順を示す。このフローチャートの各ステップの符号（ＳＴ１〜ＳＴ９）を参照して説明すると、まず、発振回路の発振を開始し（ステップＳＴ１）、その状態を維持したまま、所定時間が経過するまで比較器１６から受信信号を入力する（ステップＳＴ２）。つぎに、発振回路の発振を停止し（ステップＳＴ３）、その状態を維持したまま、所定時間が経過するまで比較器１６から受信信号を入力する（ステップＳＴ４）。

上記のステップＳＴ１〜ＳＴ４の処理により１サイクル分の発振期間および非発振期間が実行されることになる。なお、ＳＴ１およびＳＴ３の各ステップは、実質的には第１制御部１０Ａのみが実行するが、第２制御部１０Ｂでも、第１制御部１０Ａの動作に合わせて発振の開始や停止のタイミングを認識する。

１サイクル分の発振期間および非発振期間が実行されると、ステップＳＴ５では、各期間における受信信号を分析する。ここで、発振期間中の受信信号がＹヘルツの周波数をもって規則正しく変化し（ステップＳＴ６が「ＹＥＳ」の場合）、非発振期間の受信信号が０ヘルツであれば（ステップＳＴ７が「ＹＥＳ」の場合）、アクチュエータ部２が有りと判定する（ステップＳＴ８）。一方、発振期間中に受信した信号がＹヘルツでない場合（ステップＳＴ６が「ＮＯ」の場合）や、休止期間中にも０より大きい周波数の信号を受信した場合（ステップＳＴ７が「ＮＯ」の場合）には、アクチュエータ部２は無しと判定する（ステップＳＴ９）。

図７は、上記の各期間に検出された受信信号（検波・増幅後の信号により示す。）について、（１）正常な信号を受信した場合、（２）発振期間中にＹヘルツとは異なる周波数（Ｚヘルツ）の信号を受信した場合、（３）休止期間中に受信信号が変動した場合、の各例を対比して示したものである。

図７（２）に示すような異常が生じた場合には、アクチュエータ部２またはセンサ部１の受信側の回路が故障していたり、センサ部１の周囲に電磁波に共振して動作するような機器が存在する可能性がある。また図７（３）に示すような異常が生じた場合には、センサ部１の送信回路１３やアンテナ回路１２が故障している可能性がある。あるいは、独自で発振を行う機器がセンサ部１の周囲に存在する可能性もある。

この実施例では、図７（１）に示すものとは異なる状態の信号を検出した場合には、すべてアクチュエータ部２が無しと判定して、コントローラ１０１にローレベルの検知信号を送信することになるので、異常の原因に関わらず、確実にロボット２０２を停止して、安全を確保することができる。

つぎに、図８は、アクチュエータ部２の他の構成例を示す。
この実施例のアクチュエータ部２も、基本的な回路構成は図４に示したものと同様であるが、カウンタ回路２４として、４とおりの分周比による分周を行い、各分周により生成された信号を個別に出力する出力端子ＱＡ，ＱＢ，ＱＣ，ＱＤを具備するものが導入されている。トランジスタ２６のゲートは、出力端子ＱＡ，ＱＢ，ＱＣ，ＱＤのうちのいずれか１つに接続される。

上記の構成によれば、いずれの出力端子をトランジスタ２６に接続するかによって、アクチュエータ部２からセンサ部１に送信される信号の周波数を異なるものにすることができる。よって、仮に正規のアクチュエータ部２と同じ型式のアクチュエータ部２をセンサ部１に近づけたとしても、そのアクチュエータ部２から送信される信号の周波数が正規のものと一致しない限り、スイッチ機能が無効にされることがない。よって、スイッチ機能を無効にすることが困難になり、安全性をより一層高めることができる。

なお、図８の構成を採用する場合には、カウンタ回路２４とトランジスタ２６との接続を製造時に行って、変更できないようにしてもよいが、トランジスタ２６とカウンタ回路２４との間にスイッチ機構を設け、外部信号またはアクチュエータ部２の筐体に設けたスイッチにより、適宜スイッチ機構を操作して、周波数を変更できるようにしてもよい。

また、図４の構成のアクチュエータ部２についても、カウンタ回路２４として、分周比が異なる複数のカウンタ回路のうちのいずれかを選択して組み込むようにすれば、送信される信号の周波数がそれぞれ異なる複数のアクチュエータ部２を製作することができ、これらのうちのいずれか１つをセンサ部１に組み合わせることができる。

上記のようにアクチュエータ部２によって送信信号の周波数が異なるようにした場合には、センサ部１の各制御部１０Ａ，１０Ｂに周波数を登録せずに出荷して、現場で近接スイッチＳを取り付けた後に、周波数を登録する処理を行うのが望ましい。図９は、この登録処理（ティーチング）に関する手順を示す。

図９のティーチング処理は、たとえば、周波数が登録されていない状態のセンサ部１とアクチュエータ部２とを扉部２０１に取り付けた後に、扉部２０１を閉じて、センサ部１に電源を供給することにより実行される。

この処理も、図６に示したアクチュエータ部２の検出処理と同様に、２つの制御部１０Ａ，１０Ｂで同時に実行される。以下、図９を参照して説明すると、まず、発振期間と非発振期間とを交互に実行して、各期間における受信信号を入力し、分析する（ステップＳＴ１１〜１５）。ここで、発振期間中に０ヘルツ以外の規則性のある信号を受信し（ステップＳＴ１６が「ＹＥＳ」の場合）、非発振期間中の受信信号が０ヘルツであれば（ステップＳＴ１７が「ＹＥＳ」の場合）、発振期間中に受信した信号の周波数を仮登録する（ステップＳＴ１８）。

さらに、このティーチング処理では、発振期間および非発振期間をもう１サイクル実行して、各期間における受信信号を入力し、分析する（ステップＳＴ１９〜２３）。ここで、発振期間中に、仮登録された周波数と同一の周波数の信号を受信し（ステップＳＴ２４が「ＹＥＳ」の場合）、非発振期間中の受信信号が０ヘルツであれば（ステップＳＴ２５が「ＹＥＳ」の場合）、仮登録の周波数を本登録する（ステップＳＴ２６）。この後に、センサ部１を再起動させると、センサ部１では、登録された周波数を用いて図６に示した検出処理を実行する。

このように、ティーチング処理では、発振期間および非発振期間を２サイクル分実行し、各サイクルの発振期間で受信した信号の周波数が一致し、かつ各サイクルの非発振期間に受信信号が変動しなかったことを条件に、各発振期間に受信した信号の周波数をメモリに登録する（ただし、実行するサイクルは２サイクルに限らず、３サイクル以上を実行してもよい。）。一方、最初の発振期間中に受信した信号が不規則であった場合（ステップＳＴ１６が「ＮＯ」の場合）、または２回目の発振期間に受信した信号の周波数が仮登録されたものに一致しなかった場合（ステップＳＴ２４が「ＮＯ」の場合）、もしくは非発振期間中に０より大きい周波数の信号を受信した場合（ステップＳＴ１７またはステップＳＴ２５が「ＮＯ」の場合）には、エラー処理（ステップＳＴ２７）として、たとえば警報を出力する。

上記のティーチング処理によれば、出荷前に、センサ部１の各制御部１０Ａ，１０Ｂに周波数を登録する必要がなく、取り付けの際に、組み合わせられたアクチュエータ部２に応じた周波数を登録することができ、利便性を高めることができる。また、周波数が登録された後にアクチュエータ部２からの信号の周波数が変更された場合にも、コントローラ１０１からの信号またはセンサ部１の筐体に設けたスイッチの操作等により、登録された周波数をリセットすることにより、ティーチング処理を実行することができる。または、センサ部１に周波数の再登録を指示する信号を入力したり、センサ部１に特別の配線が設定されたことを、ティーチング処理の契機としてもよい。

上記の構成の近接スイッチによれば、センサ部１、アクチュエータ部２とも回路構成が簡単であり、またＸヘルツの電磁波を送信している期間とこの送信を休止させる期間とを交互に繰り返しながら受信信号の周波数を分析することにより、アクチュエータ部の有無を精度良く判定することができる。よって、近接スイッチの性能を確保しながら、安価で提供することが可能になる。

また、回路構成が簡単になることにより、センサ部１、アクチュエータ部２とも小型化することができ、取り付けが簡単になる。よって、安全目的やセキュリティ管理のほか、ロボットハンドなどの移動物体を検出する用途にも利用がしやすくなる。

Ｓ近接スイッチ
１センサ部
２アクチュエータ部
１０Ａ第１制御部
１０Ｂ第２制御部
１１，２１アンテナコイル
１３送信回路
１４検波回路
１８受信回路
２４カウンタ回路
２６トランジスタ

Claims

移動する物体に取り付けられるアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部を非接触で検出する処理を行ってその検出の有無を示す信号を出力するセンサ部とを具備し、前記アクチュエータ部に第１のアンテナコイルが設けられ、前記センサ部に第２のアンテナコイルが設けられた近接スイッチにおいて、
前記センサ部においては、前記第２のアンテナコイルに一定の周波数の電磁波を送信させる送信回路と、当該第２のアンテナコイルが外部から受信した信号を検出するための受信回路とが、第２のアンテナコイルに接続され、
前記アクチュエータ部においては、第１のアンテナコイルに生じた起電力を整流する電源回路と、この電源回路から電源の供給を受けてアンテナコイルが受信した信号を分周し、分周後の信号を前記アンテナコイルから送信する信号処理回路とが、第１のアンテナコイルに接続されており、
前記センサ部は、前記アクチュエータ部から送信される信号の周波数を登録するためのメモリを含む制御回路を有し、当該制御回路は、前記送信回路の動作を制御しながら前記受信回路により検出された受信信号を送信回路の動作および前記メモリに登録された周波数と照合することにより、前記アクチュエータ部が前記センサ部に近接しているか否かを判定する、
近接スイッチ。
前記アクチュエータ部の信号処理回路は、前記第１のアンテナコイルが受信した信号を分周するためのカウンタ回路を含み、前記カウンタ回路から出力される信号の周期に合わせて前記第１のアンテナコイルに対する電磁波を振幅変調するように構成され、
前記センサ部の受信回路には、前記第２のアンテナコイルに流れる信号の包絡線を検波する検波回路が含まれる、請求項１に記載された近接スイッチ。
前記センサ部の制御回路は、前記送信回路を一定の期間動作させる制御と送信回路を一定の期間休止させる制御とを交互に実行すると共に、前記送信回路が動作している期間に前記受信回路が受信した信号の周波数がメモリに登録された周波数に一致し、かつ送信回路が休止している期間に受信回路が受信信号のレベル変化を検出しない状態になったことを前記アクチュエータ部が前記センサ部に近接していると判定する条件として、前記判定処理を実行する、請求項１または２に記載された近接スイッチ。
前記アクチュエータ部は、前記信号処理回路の分周比を変更可能に構成されており、
前記センサ部の制御回路には、所定の条件下において前記送信回路が動作しているときに前記受信回路により検出された信号からその周波数を検出して前記メモリに登録する登録処理手段が、さらに設けられる、請求項１〜３のいずれかに記載された近接スイッチ。
前記アクチュエータ部として、前記信号処理回路の分周比がそれぞれ異なる複数のアクチュエータ部のいずれか１つが導入され、
前記センサ部の制御回路には、所定の条件下において前記送信回路が動作しているときに前記受信回路により検出された信号からその周波数を検出して前記メモリに登録する登録処理手段が、さらに設けられる、請求項１〜３のいずれかに記載された近接スイッチ。