JPH02152126A - 無接点スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の分野〉 この発明は光を利用した無接点スイッチに関するもので
ある。

〈従来技術と課題〉 従来、この種スイッチとして、第７図で示すように箱形
スイッチ本体ｌｏｔ内の発光素子１０２と受光素子１０
３　とを対向配置し、上記画素子１０２　、１０３間に
位置して上記スイッチ本体１０１の土壁側に押込操作部
１０４ａを有するプランジャ１０４を上下動０■能に嵌
挿するとともに、復帰ばね１０５で弾性的に支持して、
上記プランジャ１０４の下端に垂設されたしゃ先板１０
Ｂで上記発光素子１０２からの光路を開閉させてスイッ
チ出力を得るようにしたものがある。

いま、上記構成において、復帰ばね１０５に抗して操作
部１０４ａを押圧し、第８図で示すように発光素子１０
２と受光素子１０３との間にじゃ先板１０８を同図（Ａ
）の状態から同図（Ｂ）で示すように変位させると、上
記発光素子１０２からの光１０７をしゃ断してスイッチ
出力が得られる。

ところが、上記構成によれば、しや先板１０６が光路を
横切る方向へ変位するため、押込操作部１０４ａが上記
光路に直交する方向へ突出して、この方向の寸法が大き
くなる欠点がある。

また、上記スイッチ出力はしや元板１０６が光１０４を
しゃ断することによって得られるものであるから、上記
光１０４の光束径を太くすると、しや元板１０１３が光
１０４をしゃ断完了するもでの時間が長くなって、スイ
ッチ出力の応答速度が遅くなる。そのため、光束径を細
くすると、しや元板１０８の動作ストロークが短くなる
。

したがって、このような構成の無接点スイッチを被検出
部に固定すると、その動作点が機械的に決定されている
から、上記固定位置を厳密に規定しないと、スイッチ出
力の動作点が正確に決定されず、これを調整することが
きわめて困難である。

さらに、上記構成の無接点スイッチによれば。

発光素子１０２．受光素子１０３およびしや元板ＪＯＢ
の組み合わせで、１つのスイッチ出力しか得られない欠
点がある。そのため、複数の動作点でスイッチ出力を得
ようとすれば、発光素子１０２受光素子１０３およびし
や元板１０６の組み合わせが複数組必要であるなどの欠
点がある。

〈発明の目的〉 この発明は上記欠点を改善するためになされたもので、
動作点の調整が容易で、かつ１組の発光および受光素子
から複数のスイッチ出力を得ることが可能となり、とく
に低ノズル化および配線の簡素化が図れ、しかも防爆性
に優れ、小形化が可能な無接点スイッチを提供すること
を目的としている。

〈発明の構成と効果〉 この発明に係る無接点スイッチは、筒形のスイッチ本体
の軸線上に発光素子からの拡散光を発生させるとともに
、上記スイッチ本体に軸動可能に嵌装された可動体の軸
変位で受光素子による受光量を変化させるスイッチ部と
、受光素子の受光量が所定のレベルにおいてスイッチ出
力を発生する信号処理回路を備えたコントローラ部とを
具備し、上記拡散光を発生する発光素子と上記受光素子
とをコントローラ部に内蔵し、上記スイッチ部とコント
ローラ部とを光ファイバで光学的に接続したものである
。

この発明によれば、可動体が発光素子からの拡散光の光
軸線に沿って変位する構成であるから、上記軸線に直交
する方向の寸法を小さくして、スイッチのコンパクト化
が図れるとともに、上記可動体の動作ストロークを長く
することが可能である。

また、スイッチ出力は信号処理回路によって、受光素子
の受光量が所定のレベルにおいて発生させることができ
るから、上記受光量レベルを調整することにより、スイ
ッチ出力の動作点を正確に設定することができ、その調
整がきわめて容易である。

さらに、受光素子の受光量が複数の所定レベル値に達す
るごとに、スイッチ出力を発生させるように信号処理回
路を構成すれば、１つのスイッチから複数の動作点でス
イッチ出力を取り出すことができる。

しかも、スイッチ部とコントローラ部との間を光ファイ
バで接続したので、Ｓ／Ｎ比が改善されてスイッチ部と
コントローラ部との間の距離を大きく設定できるうえ、
配線構造が簡素化される。

さらに、スイッチ部に電気供給部が存在しないため、防
爆性をもたせることができる。

〈実施例の説明〉 以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１図はこの発明に係る無接点スイッチの一例を示す分
解斜視図、第２ａ図および第２ｂ図はそれぞれ同無接点
スイッチを、動作前および動作状態で示す断面図である
。

同図において、ｌは合成樹脂からなる筒形のスイッチ本
体であり、丸形の中空部２を有し、軸方向の前後両端の
開口はそれぞれ表蓋３および裏蓋４で閉塞されている。

５は上記スイッチ本体ｌの軸線上に配設された合成樹脂
からなるプランジャであり、前面側には、上記表蓋３に
形成された透孔６を貫通して前方へ突出する柱状の操作
部５ａが一体形成され、外周には、上記軸線廻りに等配
された４本の弾性脚７が連成されており、各弾性脚７は
上記スイツ千本体１の内周面に上記軸線に沿って形成さ
れた４木のガイド溝８にそれぞて嵌入されている。

上記スイッチ本体ｌの内壁の軸方向の略中夫には、上記
プランジャ５の脚部７の貫通を妨げない隔壁９が一体形
成されており、この隔壁９には、スイッチ本体ｌの軸線
上に位置する中央孔１０が形成されている。１１は上記
スイッチ本体ｌ内に軸動可能に嵌装されて上記脚部７の
先端で駆動されるじゃ先板であり１発光素子１２からの
拡散光の広がり角をプランジャ５の押圧量に応じて変化
させるための透孔１３が形成されており、上記プランジ
ャ５とで可動体１４を構成している。

１５は上記スイッチ本体１の軸線上に位置して上記しゃ
先板１１の後方側に配設されたポールレンズであり、上
記”１８Ｍ４のボス部４ａに形成された開口１６に保持
されており、上記拡散光を受光素子１７側へ集光させる
ものである。１８は上記裏蓋４に形成されて上記開口１
６に連通ずる中央孔である。

１９は上記可動体１４に復帰力を付勢する手段、たとえ
ば復帰コイルばねであり、上記しゃ先板１１と上記裏蓋
４との間に掛設されている０以上によって、スイッチ部
Ａが構成されている。

Ｂはコントローラ部であり、上記発光素子１２と受光素
子１７が内蔵されている。２０は一端側が上記発光素子
１２に対応してコントローラ部Ｂに接続された発光側の
光ファイバであり、その他端部は上記スイッチ本体ｌの
外壁に形成された挿入孔２１を通って前記隔壁ｌＯの前
側から中央孔１０に後方向きに嵌着・保持されている。

２２は一端側が上記受光素子１７に対応して上記コント
ローラ部Ｂに接続された受光側の光ファイバであり、そ
の他端側は前記表蓋４における中央孔１８に後方側から
前向きに嵌着・保持されており、これら両光ファイバ２
０．２２により、前記スイッチ部Ａとコントローラ部Ｂ
とが光学的に接続されている。

上記コントローラ部Ｂには、たとえば第３図に示す信号
処理回路３３が内蔵されている。すなわち、この信号処
理回路３３は、たとえば上記受光素子１７からの出力を
・検出・増幅する受光量検出回路３４と、この受光量検
出回路３４からの出力Ｖと設定出力Ｖｘとを比較する複
数の比較器３５ａ〜３５ｎと・、各比較器３５ａ〜３５
ｎからの出力Ｘを受けて検出用スイッチ出力を送出する
出力回路３６ａ〜３６ｎとからなり、上記各比較器３５
　ａ　〜３５　ｎの設定出力Ｖｘａ−’Ｖｘｎが調整で
きるように構成されている。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

発光素子１２からの光は発光側の光ファイバ２０を通し
てその後端面からスイッチ本体ｌ内で後方へ送出され、
しや先板１１の透孔１３を通ってポールレンズ１５で集
光され、出力光ファイバ２２を介して上記受光素子１７
で受光される。プランジャ５の操作部５ａを押込操作す
れば、しや先板１１がスイッチ５の弾性脚７の先端面に
より、復帰コイルばね１９のばね力に抗して押し込まれ
るため、該しゃ先板１１は上記スイッチ本体１の軸方向
後方へ変位する。上記プランジャ５の軸変位によりポー
ルレンズ１５を通過する光量が変化する。

すなわち、第４図（Ａ）で示すように、発光側の光ファ
イバ２０からの拡散光りはポールレンズ１５で集光され
て受光側の光ファイバ２２に投光される。この状態でプ
ランジャ５を移動させ、しや先板１１を軸線Ｘに沿って
変位させると、しや先板１１の透孔１３を通過する光り
の角度θが変化し、しや先板１１が発光側の光ファイバ
１１に近いほどこれを通過する光りの角度Ｏが増大する
から、受光側の光ファイバ２２の受光量、すなわち受光
素子１７の受光量は増加する。

たとえば、しや先板１１が軸線Ｘ上のａ、ｂ。

０点にあるとき、このポールレンズ１５によって集光さ
れる光りの角度θはθａ、θｂ、θＣ（θａｒＯｂ＞θ
Ｃ）となり、受光素子１７の受光量は第４図ＣＢ）で示
す特性にしたがって変化する。

したがって、信号処理回路３３における比較器３５ｂの
設定出力Ｖｘｂを調整し、たとえば受光素子１７の受光
量ｖｏでスレッシュホルドレベルを設定しておけば、上
記受光量Ｖが上記レベルＶＯに対して大きいか否かを上
記比較器３５ｂが判別し、しや先板ｌｌがｂ点に位置し
たとき、出力回路１３から第４図（Ｃ）テ示す０Ｎ−Ｏ
ＦＦ（７）スイッチ出力が送出される。

上記構成から明らかなように、スイッチ本体ｌの軸ＭＸ
に沿ってプランジャ５．しや先板１１、ポールレンズ１
５９発光側の光ファイバ２０および受光側の光ファイバ
２２を配置したから、スイッチ本体ｌの径方向の寸法を
小さくして、そのコンパクト化が可能である。

また、受光素子１７の信号処理回路３３における比較器
３５ａ〜３５ｎの設定出力Ｖｘａ〜Ｖｘｎを調整し、た
とえば受光量Ｖａ　、　Ｖｏ　。

Ｖｎ、Ｖｃにスレッシュホルドレベルを設定しておけば
、ポールレンズ１５がａ、ｂ、ｃ点にそれぞれ位置した
とき２対応する出力回路４６ａ〜４６ｎから０Ｎ−ＯＦ
Ｆのスイッチ出力が送出される。したがって、この無接
点スイッチを被検出部に固定したのち、比較器３５ａ〜
３５ｎの設定出力Ｖｘａ−Ｖｘを調整すれば、スイッチ
出力の動作点を正確に設定することができ、かつこの動
作点の調整がきわめて容易である。しかも、スイッチ部
Ａを変更することなく、コントローラ部Ｂを変更するこ
とによって、動作点の数が１ないし複数の異なる無接点
スイッチを容易に構成することができる。

さらに、しや先板１１を変位させて、上記受光素子１７
の受光量を変える構成であるから、上記発光側光ファイ
バ２０と受光側光ファイバ２２との設定間隔を長くすれ
ば、長ストロークのものを容易に実現することができる
。

ところで、上記発光素子１２と受光素子１７をスイッチ
部Ａ側に設け、プランジャ５でポールレンズ１５を移動
させるようにしたものが案出されているが、その場合、
受光信号が微弱であるため、電気的ノイズを拾いやすく
なり、スイッチ部Ａとコントローラ部Ｂとを長く離して
設置することができない欠点がある。さらに、スイッチ
部Ａとコントローラ部Ｂとの間の電気的接続に、投光用
電線、受光用電線および接地線の少なくとも３木の電線
が必要となり、配線が複雑になる。しかも、上記スイッ
チ部Ａとコントローラ部Ｂとが電気的に接続されるため
、防爆性に劣る不具合がある。

これに対し２この発明の上記構成によれば、発光および
受光素子１２．１７がコントローラ部Ｂに内蔵され、し
かもスイッチ部Ａとコントローラ部Ｂとが光ファイバ２
０．２２で光学的に接続されているので、光フイアバ２
０．２２で電気的ノイズを拾うことはなく、したがって
、スイッチ部Ａとコントローラ部Ｂとの間の距離を長く
とれ、実装化上、便利となる。

さらに、スイッチ部Ａとコントローラ部Ｂとを発光側お
よび受光側の２本の光ファイバ２０゜２２で接続すれば
よいため、省配線化を図ることができる。とくに、スイ
ッチ部Ａとコントローラ部Ｂとが光学的接続のため、ス
イッチ部Ａに電気的供給はなく、したがって、完全な防
爆構造が達成される。

第５図はこの発明の他の実施例を示し、ポールレンズを
使用せずに、隔壁９の後面に＄６ａ図および第６ｂ図に
示すような凹面鏡５１を形成し。

上記表蓋４の中央孔８に、発光側の光ファイバ２０と受
光側の光ファイバ２２との光フアイバユニット５２を嵌
入保持して、プランジャ５の弾性脚７の先端に形成され
た係止溝７ａにしや先板１１の外周面を嵌着したもので
ある。

」−記構成においても、発光側の光ファイバ２０からの
拡散光りが凹面鏡５１で反射され、受光側の光ファイバ
２２で受光され、プランジャ５の押込操作によるしや先
板１１の軸変位に応じて受光量を変化させてスイッチ出
力を得ることができ、前記実施例と同様の効果が得られ
るうえ、光フアイバユニット５２の使用により、スイッ
チ部Ａとコントローラ部Ｂとの間の接続関係が一層、簡
素化される。

なお、上記コントローラ部Ｂ内に分光器（図示せず）を
設けて、スイッチ部Ａとコントローラ部Ｂとの間を１本
の光ファイバで光学的に接続することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る無接点スイッチの一例を示す分
解斜視図、第２ａ図および第２ｂ図はそれぞれ同無接点
スイッチを、動作前および動作状態で示す断面図、第３
図は同無接点スイッチにおけるコントローラ部に内蔵さ
れた信号処理回路の一例を示すブロック図、第４図は同
無接点スイッチの動作説明図、第５図はこの発明の他の
実施例を示す無接点スイッチの分解斜視図、第６ａ図お
よび第６ｂ図はそれぞれ第５図のものを、動作前および
動作状態で示す断面図、第７図は従来の無接点スイッチ
の一例を示す断面図、第８図は従来の同スイッチの概略
的な作用説明図である。 １・・・スイッチ本体、１２・・・発光素子、１４・・
・可動体、１７・・・受光素子、２０．２２・・・光フ
ァイバ、３３・・・信号処理回路、Ａ・・・スイッチ部
、Ｂ・・・コントローラ部。 第２ａ 第２ｂ図 第 図 ＦＦ 第６ａ図 第６ｂ 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒形のスイッチ本体の軸線上に発光素子からの拡
   散光を発生させるとともに、上記スイッチ本体に軸動可
   能に嵌装された可動体の軸変位で受光素子による受光量
   を変化させるスイッチ部と、受光素子の受光量が所定の
   レベルにおいてスイッチ出力を発生する信号処理回路を
   備えたコントローラ部とを具備し、上記拡散光を発生す
   る発光素子と上記受光素子とを上記コントローラ部に内
   蔵し、上記スイッチ部とコントローラ部とを光ファイバ
   で光学的に接続したことを特徴とする無接点スイッチ。