JPH0346717A

JPH0346717A - 故障予知機能付スイツチ

Info

Publication number: JPH0346717A
Application number: JP18221289A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Sudo; 清隆須藤; Shinichiro Suzuki; 慎一郎鈴木; Yoshinari Mochizuki; 望月　祥成
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1991-02-28
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH083457B2

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】〔発明の利用技術分野〕この発明は故障状態をあらかじめ知ることのできるスイ
ッチに関する。

〔従来技術およびその問題点〕

従来、ハウジング内にスナップアクションスイッチを内
蔵し、このハウジング外に突出する操作フラン−）ヤー
を有するプランジャー形リミットスイッチやローラーレ
バーの回転運動を直線運動に変えるローラーレバー形の
リミットスイッチがある。

ところがこれらのスイッチにおいては、操作プランジャ
ーとヘッドとの間、あるいはローラーレバーを支持する
回転軸とヘッドとの間に切削油が付着し、これが固化し
たり、あるいは切り粉の付着することにより操作プラン
ジャーやローラーレバーおよびこれらを含な可動部分が
’３Ｒ不良を起したり、オーバートラベルすなわち動作
後の動きの不足、あるいはローラーレバー形においては
ローラーの摩耗による動作不良すなわち設定不良を招（
おそれがある。

一方、７内蔵スイツチにおいては接点の溶着や接点に塵
埃が付着することによる接点不良あるいは可動接点板の
折損などが発生するばあいかあり、そのスイッチを用い
た機械装置においては製品不良を起したり、そのスイッ
チの補修のため生産ラインを停止しなければならなくな
ることがある。

〔発明の目的〕

この発明はこのような従来の問題点にかんがみ内蔵スイ
ッチとくにスナップアクションスイッチの有する種々の
欠点を改善するとともに、スイッチの操作プランジャー
やレバー等の操作子の設定不良やスイッチの可動部にお
ける復帰不良をあらかじめ知ることを目的とするもので
ある。

〔発明の概要〕

この発明はその目的を達成するために、ハウジングに内
蔵されるスイッチをスナップアクションスイッチに変え
、光センサーを用いるとともに、この光センサーはこれ
を光学的に開閉する作動子の移動方向に沿つ″ｃ２組配
設し、これら２組の元センサーからの出力がある間は一
方の光センサーによりスイッチ出力を得るとともに、他
方の光センサーにより診断出力を得、さらに一方の光セ
ンサーの出力がなくなったばあいに、この一方の元セン
サーを故障と判断し、それに代えて他方の光センサーの
診断出力を次に現われる出力からスイッチ出力とするも
ので、一方の元センサーが故障したばあいでもスイッチ
の出方信号は継続して得られる。

〔実施例〕

以下図によってこの発明の１実施例について説明する。

すなわち第１図および第２図におい工、ハウジングエに
はその軸心線上において、その一端すなわち頭部にヘッ
ド３が着脱自在に堆付けられる。

このヘッドには回転軸４がハウジング１の軸心線と交差
する方向に延びるように配設される。そしてこの回転軸
４の一端すなわちヘッド３かも突出する部分には操作子
５すなわちレバーの一端が連結され、さらにこのレバー
の自由端にはローラー６が回転自在に支持される。回転
軸４のヘッド３内に位置する部分には平坦面を有するカ
ム部７が形成され、このカム部の一方の面にはカッププ
ランジャー８がスプリング９によって当接しているまた
カム部７の他方の面には内部プランジャー１１の一端が
当接し、その他端はハウジングｌ内に延びている。この
内部プランジャーは操作子５すなわち回転軸４０回転運
動をハウジングｌの軸心線に沿う直線運動に変換する。

ハウジングｌとヘッド３との間にはそれら両者間のシー
ルを司るダイヤフラムシー、１％／１２が設けられ、こ
のシールの中央部を内部プランジャー１１が気密に貫通
１７℃いる。またハウジング１内には内蔵スイッチ１３
が収容される。このスイッチは第３図に示すようにケー
ス１４を有し、このケースには作動子１５がその軸心線
上に沿つ工配設される。この作動子は非透光性の材料に
より細長い板状に形成され、ケース１４の軸心線に沿う
第１の位置すなわち移動前の自由位置と、第２の位置す
なわち移動後の動作位置との間で往復動自在に支持され
る。そしてその作動子の一端にはプランジャー１７が連
結され、このプランジャーはケース１４の外部に突出す
る。この゛プランジャーとケース１４間にはそれら両者
間のシールを司るキャップ状のシール部材１８が設けら
れる。さらに作動子１５の他端とケース１４間にはスプ
リング１９が設けられ、このスプリングによって作動子
１５は常時第１の位置すなわち自白位置側に付勢される
。

またハウジングｌ内には作動レバー２１の一端がビン２
２により回動自在に支持され、その自由端部はプランジ
ャー１７と衝合し、さらにその中間部は内部プランジャ
ー１１の他端と衝合する。

これによって作動子１５は操作子５の動きと連動する。

ケース１４内には２個の光センサ−２３すなわち第１の
光センサ−２３ａおよび第２の光センサ−２３ｂが収容
される。この光センサーはたがいに光学的に対向する投
光素子２５と受光素子２６とにより構成され、かつ画素
子間には所定の間隔が設けられる。そして両光センサー
２３ａ　、２３ｂは作動子１５がそれぞれの投光素子２
５と受光素子２６とを光学的に分離するように、かつ作
動子１５の移動方向においてたがいに所定の間隔を維持
するように配設される。

一方１作動子１５には元センサー２３ａ　、２３ｂのそ
れぞれの投光素子２５かも受光素子２６への光を選択的
に導く１対の透光窓２７．２８がその移動方向すなわち
ケース１４の軸心線方向においてたがいに離間して設け
られる。そしてこれら両道光窓と両光センサー２３ａ、
２３ｂとは作動子１５の移動時に一方の元センサー２３
ａの動作開始時点と他方の光センサ−２３ｂの動作開始
時点とがたがいに異なるような位置関係を有しているそ
し℃この実施例においては第１の光センサー２３ａがス
イッチとし又の出力を出すように設定され、かつ作動子
１５が第１の位置から第２の位置に移動するときに第２
の元センサー２３ｂよりも先に働き、スイッチとしての
動作出力を出す。

また作動子１５が第２の位置から第１の位置に復帰する
とぎには第１の光センサ−２３ａは第２の元センサー２
３ｂが復帰した後に復帰し、このときに復帰出力を出す
ように設定される。

一方、第２の光センサ−２３ｂは通常診断出力を出すた
めのもので、第１の元センサー２３ａが動作出力を出し
た後に診断出力を出し、かつ第１の元センサー２３ａが
復帰出力を出す前に復帰信号を出すように設定される。

なお第４図におい１ケース１４はカバー２９により横わ
れ、さらにこのカバーには電子回路を形成する電子回路
基板３０が取付けられる。

またハウジングｌの開口部はカバー３１により覆われる
。

上記構成において操作子５すなわちレバーが自由状態か
ら回転軸４を中心とし１回転するとその回転量は内部プ
ランジャー１１の直線的な変化量に変えられ、さらにそ
のレバーを介して作動子１５が押圧される。この作動子
が自由位置にあるときには第５図（イ）に示すように両
光センサー２３ａ。

２３ｂの投光素子２５かも出た元はいずれも作動子１５
により遮られるため受光素子２６には到達しない。

次に作動子１５がスプリング１９に抗し工自由位置から
動作位置方向に移動する過程において。

第５図（ロ）に示す位置に達すると、第１の透光窓２７
によって第１の元センサー２３ａの投光素子２５から出
た元はその受光素子２６に達する。このとき第６図の時
点ｔ、で示すように第１の光センサ−２３ａかもスイッ
チとしての動作出力が出されるさらに操作子５が所定の
回転量に達すると作動子１５は第５図（／→に達し、第
２の透光窓２８によつて第２の光センサ−２３ｂの投光
素子２５かも出た光はその受光素子２６に至り、第６図
の時点りで示すように第２の元センサー２３ｂが診断信
号を発する。この状態においては両光センサー２３！　
、２３ｂが動作している。

このときオーバートラベルの不足すなわち第１の光セン
サ−２３ａが動作した後第２の元センサー２３ｂが動作
する前に作動子１５が復帰を始めると、操作子５の設定
は不良すなわち作動子１５が十分に動作位置まで移動し
℃いないものとじ又設定不良とし℃の故障予知出力を行
う。この検出は第６図に示すように時点ｔ、すなわち第
１の光センサ−２３ａが動作した時点で図に示してない
タイマーカウンターがカウントを開始し、これから所定
のカウントに達するまでの間に第２の元センサー２３ｂ
が動作しないときに行われる。

次に操作子５が十分な動作位置すなわち作動子１５が第
２の位置にある状態で、操作子５に対する外力を取除く
とこの操作子はスプリング９とカップラ２ンジヤー８に
よって元の位置に戻り始める。同時に作動子１５は第５
図（ロ）に示すようにスプリング１９の付勢力によって
第２の位置すなわち動作位置から第１の位置すなわち自
由位置に向つ℃移動を開始する。これによって前とは逆
にその作動子１５が第６図の時点ｔ、で第２の光センサ
−２３ｂの投光素子２５から受光素子２６に至る光を遮
る。すなわち第２の光センサ−２３ｂは復帰する。かつ
この時点において図に示し工ない復帰不良用のタイマー
カウンターがカウントを開始する。

そし工操作子５が完全に元の位置に戻り、これとともに
作動子１５が第１の位置すなわち自由位置に戻ると、第
６因の時点ｔ４で作動子１５は第１の光センサ−２３ａ
の投光素子２５かもその受光素子２６に至る光を遮り、
スイッチとしての復帰出力を発する。同時にタイマーカ
ウンターはカウントを停止する。

このときタイマーカウンターのカウント数があらかじめ
初期設定した値以上になると、故障予知信号を出力する
。逆にそのカウント数が初期設定の値よりも小さけれは
タイマーカウンターを初期化する。

次にふたたび作動子１５が第１の位置から第２の位置に
移動し、第６図の時点型、に達し℃も第１の光センサ−
２３ａが動作せず、そのまま作動子１５が移動を継続し
、同図の時点ｔ、に遅したときに第２の光センサ−２３
ｂが診断出力を出すとこの光センサーは第１の光センサ
−２３ａよりも先に出力を出したことになり、これによ
って第１の光センサ−２３ａは故障したものと判断する
。同時にこの故障状態は外部に表示される。

続いて作動子１５が復帰動作に入ると、第６図の時点型
、において第２の光センサ−２３ｂは復帰するが、さら
に作動子１５が移動し、同図の時点ｔ、に違しても第１
の光センサ−２３ａは故障し工いるために復帰出力を出
さない。また作動子１５はそのまま第１の位置に復帰す
る。

さらに作動子１５が第１の位置から第２の位置に向って
移動し、第６図の時点ｔ、に至っても時点ｔ、と同様に
第１の光センサ−２３ａは動作出力を出さない。

そし工作動子１５がさらに移動し、第６図の時Ａｍに達
すると第２の光センサ−２３ｂが出力を出すが、この時
点からは診断出力でなく、すなわち診断出力に代つ工ス
イッチの動作出力となり。

作動子１５は第２の位置に達する。

次に作動子１５が第２の位置から第１の位置に向って復
帰し始めると、第６図の時点ｔ１１におい℃第２の光セ
ンサ−２３ｂが復帰し、同時にスイッチとしての復帰出
力を発する。

以下同様にして第２の光センサ−２３ｂＫヨってのみス
イッチ出力すなわちその動作出力および復帰出力が出さ
れる。

これらのスイッチの出力信号の制御や故障予知制御は計
算機たとえばマイクロコンピュータ−を用いて行うこと
ができる。

すなわち作動子１５が第１と第２の位置の間で往復移動
する過程において１両光センサー２３ａ、２３ｂの出力
がある間は第１の光センサ−２３ａによりスイッチ出力
を得るとともに、第２の光センサ−２３ｂにより診断出
力を得ているが、第１の光センサ−２３ａの出力がな（
なったときに第２の光センサ−２３ｂによりその第１の
光センサーの故障を診断し、さらに第２の光センサ−２
３ｂの診断出力を次の出力時点からスイッチ出力に変え
ている。

また操作子５の設定不良は最初に動作した光センサーの
出力時点からのカウント数で２つの光センサー２３ａ、
２３ｂの動作状態を検出することにより行われる。

さらに操作子５すなわちレバーや回転軸４．カッププラ
ンジャー８、内部プランジャー１１．作動レバー２１あ
るいは作動子１５等の可動部の復帰不良は先に復帰した
光センサーの出力時点からのカウント数で検出される。

また操作子５としてローラーレバー形のものを示したが
、これは通常のレバー形にあってはレバーを用いること
ができ、またプランジャー形にあっては外部プランジャ
ーを使用可能である。

第７図に示すブロック図は周知のコンピューターを用い
℃スイッチの故障予知を行うもので、ＣｐＵ３４は演算
部、制御部、メモリ、タイマーカウンターを含む通常の
ＣＰＵの機能をすべて有している。そしてこのＣＰＵに
は投光素子２５．２５を駆動するドライバー回路３５．
３５および受光素子２６．２６からの光信号を電気信号
に変える受光回路３６．３６がそれぞれ接続される。ま
たＣＰＵ３４には定電圧回路３７．制御出力ドライバー
回路３８、制御出力表示回路３９、出力トランジスタ診
断回路４０、故障子知出カドライバー回路４１、故障予
知表示回路４２等が接続され、さらに制御出力表示回路
３９には表示灯４３が、また故障予知表示回路４２には
表示灯４４が、さらに制御出カド２イバー回路３８には
トランジスタ４５が、かつ故障子知出カドライバー回路
４１にはトランジスタ４６がそれぞれ接続される。

なお電源４７は端子ａとブー１０間に接続されまた負荷
４８は端子ａ、ｂ間に、さらに負荷４９は端子ａ、ｃ間
にそれぞれ接続される。

〔発明の効果〕

この発明は上述のように内部スイッチとして機械的な接
点に代え、光学的な接点すなわち光開閉素子を用いてい
るので、スナップアクションスイッチのように接点溶着
や可動接点板の折損あるいは塵埃等の接点に対する付着
により接触不良などを招くおそれがない。

またこの発明は２つの光センサーの出力がある間は一方
の光センサーによりスイッチ出力を得るとともに、他方
の光センサーにより診断出力を得一方の光センサーが故
障したときに他方の光センサーの診断出力をスイッチ出
力に変えるようにしているので、引続きスイッチ出力を
確保することができる。

さらに両光センサーの動作状態を検出することにより操
作子の設定不良を知るようにし℃いるので、スイッチの
使用中にねじ等の緩みＫより設定位置がずれたばあいに
それをスイッチ出力が得られな（なる前に知ることがで
きる。

しかも両センサーの復帰時間差を測定することにより可
動部の復帰不良を検出するようにし℃いるので、可動部
の動きが設定値よりも遅くなり始めた時点で、すなわち
完全な復帰不良に至る前にその状態を知ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明におけるスイッチをカバーを取外して
示す正面図、第２図は側断面図、第３図は内蔵スイッチ
の拡大正面図、第４図は内蔵スイッチの分解斜視図、第
５図は内蔵スイッチの動作状態を示す正面図、第６図は
内蔵スイッチの出力状態を示す波形図、第７図はブロッ
ク回路図である。１・・・ハウジング、３・・・ヘッド、４・・・回転軸
、５・・・操作子、６・・・ローラー　７・・・カム部
、８・・・カッププランジャー　９・・・スプリング、
１１・・・内部プランジャー　１２・・・ダイヤフラム
シール、１３・・・内蔵スイッチ、１４・・・ケース、
１５・・・作動子、１７・・・プランジャー　１８・・
・シール部材、１９・・・スプリング、２１・−＊動し
バー　２２・・・ピン、２３・・・光センサ−２５−・
・投光素子、２６・・・受光素子、２７・・・透光窓、
２８・・・透光窓、２９・・・カバー、３０・・・電子
回路基板、３１・・・カバー　３４・・・ＣＰＵ。３５・・・ドライバー回路、３６・・・受光回路、３７
・・・定電圧回路、３８・・・制御出力ドライバー回路
、３９・・・制御出力表示回路、４０川出力トランジス
タ制御回路、４１・・・故障子知出カドライバー回路、
４２・・・故障予知表示回路、４３・・・表示灯、４４
・・・表示灯、４５・・・トランジスタ、４６・・・ト
ランジスタ、４７・・・電源、４８・・・負荷、４９・
・・負荷。特　許　出　願　人　　　山武ハネウェル株式会社第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）外力によつて駆動される操作子（５）をハウジン
グ（１）に対して相対運動するように支持するとともに
、上記ハウジング（１）内には非透光性の材料により形
成され、かつ上記操作子（５）と連動する作動子（１５
）を第１の位置と第２の位置との間で往復動自在に支持
し、また上記ハウジング（１）内にはたがいに所定の間
隔をおいて、かつ光学的に対向する投光素子（２５）と
受光素子（２６）とにより構成された光センサー（２３
）を２個収容するとともに、これらの光センサーは上記
作動子（１５）によつてそれぞれの投光素子と受光素子
が光学的に分離されるように、かつ上記作動子（１５）
の移動方向においてたがいに所定の間隔をおいて配設し
、さらに上記作動子（１５）には上記それぞれの投光素
子から上記それぞれの受光素子へ光を選択的に導く１対
の透光窓（２７）（２８）をその移動方向においてたが
いに離間して設け、上記作動子（１５）が第１と第２の
位置の間で往復移動する過程において、上記両光センサ
ー（２３）の出力がある間は一方の光センサーによりス
イッチ出力を得るとともに、他方の光センサーにより診
断出力を得、さらに他方の光センサーの出力があるにも
かかわらず一方の光センサーのスイッチ出力が現われな
くなつたときに、一方の光センサーを故障と判断すると
ともに、他方の光センサーの診断出力を次の出力からス
イッチ出力に変えることを特徴とする故障予知機能付ス
イッチ。
（２）外力によつて駆動される操作子（５）をハウジン
グ（１）に対して相対運動するように支持するとともに
、上記ハウジング（１）内には非透光性の材料により形
成され、かつ上記操作子（５）と連動する作動子（１５
）を第１の位置と第２の位置との間で往復動自在に支持
し、また上記ハウジング（１）内にはたがいに所定の間
隔をおいて、かつ光学的に対向する投光素子（２５）と
受光素子（２６）とにより構成された光センサー（２３
）を２個収容するとともに、これらの光センサーは上記
作動子（１５）によつてそれぞれの投光素子と受光素子
が光学的に分離されるように、かつ上記作動子（１５）
の移動方向においてたがいに所定の間隔をおいて配設し
、さらに上記作動子（１５）には上記それぞれの投光素
子から上記それぞれの受光素子へ光を選択的に導く１対
の透光窓（２７）（２８）をその移動方向においてたが
いに離間して設け、これら両透光窓と上記両光センサー
（２３）とは上記作動子（１５）の移動時に一方の光セ
ンサーの動作開始時点と他方の光センサーの動作開始時
点とがたがいに異なるような位置関係を有し、上記作動
子（１５）が第１の位置から第２の位置に移動する過程
において、先に動作する光センサーによりスイッチの動
作出力を得るとともに、他方の光センサーにより診断出
力を得、さらに、上記作動子（１５）が第１の位置から
第２の位置に向つて移動するときの上記両光センサー（
２３）の動作状態から上記操作子（５）の動作位置の不
良を検出し、また他方の光センサーの出力があるにもか
かわらず、一方の光センサーのスイッチ出力が現われな
くなつたときに、一方の光センサーを故障と判断すると
ともに、他方の光センサーの診断出力を次の出力からス
イッチ出力に変えることを特徴とする故障予知機能付ス
イッチ。
（３）外力によつて駆動される操作子（５）をハウジン
グ（１）に対して相対運動するように支持するとともに
、上記ハウジング（１）内には非透光性の材料により形
成され、かつ上記操作子（５）と連動する作動子（１５
）を第１の位置と第２の位置との間で往復動自在に支持
し、また上記ハウジング（１）内にはたがいに所定の間
隔をおいて、かつ光学的に対向する投光素子（２５）と
受光素子（２６）とにより構成された光センサー（２３
）を２個収容するとともに、これらの光センサーは上記
作動子（１５）によつてそれぞれの投光素子と受光素子
が光学的に分離されるように、かつ上記作動子（１５）
の移動方向においてたがいに所定の間隔をおいて配設し
、さらに上記作動子（１５）には上記それぞれの投光素
子から上記それぞれの受光素子へ光を選択的に導く１対
の透光窓（２７）（２８）をその移動方向においてたが
いに離間して設け、これら両透光窓と上記両光センサー
（２３）とは上記作動子（１５）の移動時に一方の光セ
ンサーの動作開始時点と他方の光センサーの動作開始時
点とがたがいに異なるような位置関係を有し、上記作動
子（１５）が第２の位置から第１の位置に移動する過程
において、後に動作する第１の光センサーによりスイッ
チの復帰出力を得、また先に復帰する他方の光センサー
により診断出力を得るとともに、上記作動子（１５）が
第２の位置から第１の位置に復帰するときの上記両光セ
ンサー（２３）の復帰時間差を測定することにより可動
部の復帰不良を検出し、また他方の光センサーの出力が
あるにもかかわらず、一方の光センサーのスイッチ出力
が現われなくなつたときに、一方の光センサーを故障と
判断するとともに、他方の光センサーの診断出力を次の
出力からスイッチ出力に変えることを特徴とする故障予
知機能付スイッチ。
（４）外力によつて駆動される操作子（５）をハウジン
グ（１）に対して相対運動するように支持するとともに
、上記ハウジング（１）内には非透光性の材料により形
成され、かつ上記操作子（５）と連動する作動子（１５
）を第１の位置と第２の位置との間で往復動自在に支持
し、また上記ハウジング（１）内にはたがいに所定の間
隔をおいて、かつ光学的に対向する投光素子（２５）と
受光素子（２６）とにより構成された光センサー（２３
）を２個収容するとともに、これらの光センサーは上記
作動子（１５）によつてそれぞれの投光素子と受光素子
が光学的に分離されるように、かつ上記作動子（１５）
の移動方向においてたがいに所定の間隔をおいて配設し
、さらに上記作動子（１５）には上記それぞれの投光素
子から上記それぞれの受光素子へ光を選択的に導く１対
の透光窓（２７）（２８）をその移動方向においてたが
いに離間して設け、これら両透光窓と上記両光センサー
（２３）とは上記作動子（１５）の移動時に一方の光セ
ンサーの動作開始時点と他方の光センサーの動作開始時
点とがたがいに異なるような位置関係を有し、上記作動
子（１５）が第１の位置から第２の位置に移動する過程
において、先に動作する光センサーによりスイッチの動
作出力を得、また上記作動子（１５）が第２の位置から
第１の位置に移動する過程において、後に復帰する光セ
ンサーにより復帰出力を得るとともに、上記作動子（１
５）が第１の位置から第２の位置に向つて移動するとき
の上記両光センサー（２３）の動作状態から上記操作子
（５）の動作位置の不良を検出するとともに、上記作動
子（１５）が第２の位置から第１の位置に復帰するとき
の上記両光センサー（２３）の復帰時間差を測定するこ
とにより可動部の復帰不良を検出し、また他方の光セン
サーの出力があるにもかかわらず、一方の光センサーの
スイッチ出力が現われなくなつたときに、一方の光セン
サーを故障と判断するとともに、他方の光センサーの診
断出力を次の出力からスイッチ出力に変えることを特徴
とする故障予知機能付スイッチ。
（５）上記両光センサー（２３）は上記ハウジング（１
）内に収容されたケース（１４）内に配設し、かつ上記
作動子（１５）は上記ケース（１４）に支持した特許請
求の範囲第１項、第２項、第３項または第４項記載の故
障予知機能付スイッチ。