JPH0346718A

JPH0346718A - 故障予知機能付スイツチ

Info

Publication number: JPH0346718A
Application number: JP18221389A
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: JPH083458B2

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、このノ・ウジング外に突出する操作プランジャー
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ノクーを支持する回
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
ャーやローラーレノ（−およびこれらを含む可動部分が
復帰不良を起したり、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（・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く
おそれがある。

一方、内蔵スイッ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
機械装置におい又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（にスナップアクションスイッチの有する種々の
欠点を改善し、かつスイッチ素子の１つが故障したばあ
いにその故障を判断するとともに、スイッチ出力を引続
き確保す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罠、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って２組配設
し、これら２組の光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Ｋいずれか一方
の光センサーの出力がなくなったばあいに、その一方の
光センサーを故障と判断し、これに代えて他方の光セン
サーによりスイッチ出力を継続するものである。

〔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図において、ハウジングＩ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が着脱自在に取付けられる。

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から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１）の一端が
当接し、その他端はハウジング１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４の回転運
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１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ル１２が設けられ、このシー
ルの中央部を内部プランジャー１）が気密に貫通してい
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っ
て配設される。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の位置すなわち自由位置側に付勢される。

またハウジング１内には作動レバー２１の一端がビン２
２に上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１）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個の光センサー２３すなわち第１の
光センサー２３ａおよび第２の光センサー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。セして両光センサー
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、作動子１５には光センサー２３ａ　、２３ｂのそ
れぞれの投光素子２５から受光素子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。そしてこれら両透光窓と両光センサー２３ａ、
２３ｂとは作動子１５の移動時に一方の光センサー２３
ａの動作開始時点と他方の光センサー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【いる。

そしてこの実施例においては第１の光センサー２３ｍが
スイッチとして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く第
２の光センサー２３ｂよりも先に働（が、この時点では
スイッチとしての動作出力は出されない。また作動子１
５が第２の位置から第１の位置に復帰するときには第１
の光センサー２３ａ＋は第２の光センサー２３ｂが復帰
した後に復帰し、このときにスイッチとしての復帰出力
を出すように設定される。

一方、第２の光センサー２３ｂは通常診断出力を出すた
めのもので、第１の光センサー２３ｍの動作後に動作し
、この時点でスイッチとしての動作出力が出される。ま
たこの第２の光センサーは第１の光センサー２３ａがス
イッチの復帰出力を出す前に診断出力を出すように設定
される。

なお＃Ｉ４図においてケース１４はカバー２９により覆
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を中心として回転するとその回転量は内部プ
ランジャー１）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から出た光はいずれも作動子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の光
センサー２３ａの投光素子２５から出た光はその受光素
子２６に達する。このとき第６図の時点１ｍで示すよう
に第１の光センサー２３ｇが動作する。

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（ハ）に達し、第２の透光窓２８によって第２の
光センサー２３ｂの投光素子２５から出た光はその受光
素子２６に至り、第６図の時点ｔ、で示すように第２の
光センサー２３ｂが信号を発し、スイッチとしての動作
出力が出される。この状態においては両光センサー２３
ａ、２３ｂが動作し℃いる。

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とカッププランジャー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
由位置に向って移動を開始する。これによつ１前とは逆
にその作動子１５が第６図の時点型、で第２の光センサ
ー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の光センサー２３ｂは復帰し、この時
点において図に示して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。

そして操作子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図の時点ｔ４で作動子１５は第１の光センサー２３ａ
の投光素子２５かもその受光素子２６に至る光を遮り、
それを復帰させる。これによってスイッチとしての復帰
出力が出され、同時にタイマーカク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
さければ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１．に達すると第１の光センサー
２３ｍが動作するが、そのまま作動子１５が移動を継続
し、同図の時点ｔ、に達したときに第２の光センサー２
３ｂが診断出力を出さないと、これによつ１第２の光セ
ン？−２３ｂは故障したものと判断される。同時にこの
故障状態は外部に表示される。

続い工作動子１５が復帰動作に入ると、第６図の時点ｔ
、におい℃ももちろん第２の光センサー２３ｂの復帰信
号はなく、さらに作動子１５が移動し、同図の時点ｔ、
に達すると、第１の光センサー２３ａは復帰出力を出す
。また作動子１５はそのまま第１の位置に復帰する。

以下第２の光センサー２３ｂからの信号すなわち診断出
力はなく、第１の光センサー２３ｍによるスイッチ出力
のみとなり、この出力のみが継続し１出される。

また第１の光センサー２３ｍと第２の光センサー２３ｂ
がともに正常に動作し℃いるときに、第ｌの光センサー
が故障し、第６図の時点ｔｌｌで信号が出なくなったと
すると１時点電６．で第２の光センサー２３ｂから信号
が出され、この信号によつ℃第１の光センサー２３ａが
故障と判断される。同時にこの故障状態は外部に表示さ
れる。その後第２の光センサー２３ｂは同図の時点ｔｌ
？で復帰するが、時点−に達しても第１の光センサー２
３ａは故障しているために復帰出力を出さず１作動子１
５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＋ｓに至っても時点−と同様に
第１の光センサー２３！１は動作出力を出さない。

そして作動子１５がさらに移動し、第６図の時点ｔ、に
達すると第２の光セン？−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って
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ｉｌｌにおい℃第２の光セ
ンサー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の光センサー２３ｂによってのみス
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
がある閏は第１の光センサー２３暑によりスイッチ出力
を得るとともに、第２の光センサー，２３ｂＫより診断
出力を得ているが、いずれか一方の光センサーの出力が
なくなったときに他方の光センサーによりスイッチ出力
を継続する。

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；ンビューターを用い
てスイッチの故障予知を行うもので、ＣＰＩ）３４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Ｃ１０の機能をすべて有している。そしてこのＣ１０
には投光素子２５　、２５を駆動するドライバー回路３
５．３５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ＣＰＯ３４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、故障予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、さらに制御出力
ドライバー回路３８にはトランジスタ４５が、かつ故障
予知出カドクイパー回路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は端子鳳とアース０間に接続されまた負荷
４８は端子ａ、ｂ間に、さらに負荷４９は電子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５に接点溶着
ヤ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【、両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ているが、いず
れか一方の光センサーの出力がな（なったときに他方の
光センサーによりスイッチ出力を継続するようにしてい
るので、スイッチ動作は中断されない。

しかも両光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ているので、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・・・カンププランジャー　９・・・スプリング、
１）・・・内部グランジャー　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・・・作動
レバー　２２・・・ビン、２３・・・光センサー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・・・出力トラン
ジスタ制御回路、４１・・・故障予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・・・１）ＩＬ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、さらにいずれか一方の光センサーの出力が
現われなくなつたときに、その光センサーを故障と判断
するとともに、この故障した光センサーが診断用の光セ
ンサーであるばあいには他方の光センサーからそのまま
スイッチとしての出力信号を得、またその故障した光セ
ンサーがスイッチ出力用であるばあいには他方の光セン
サーの診断出力を次の出力からスイッチ出力とすること
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、またいずれか一方の光センサー
の出力が現われなくなつたときに、その光センサーを故
障と判断するとともに、この故障した光センサーが診断
用の光センサーであるばあいには他方の光センサーから
そのままスイッチとしての出力信号を得、またその故障
した光センサーがスイッチ出力用であるばあいには他方
の光センサーの診断出力を次の出力からスイッチ出力と
することを特徴とする故障予知機能付スイッチ。
（３）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項または第２項記載の故障予知機能付スイ
ッチ。