JPH04217117A - 近接スイッチの劣化診断方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、近接スイッチの劣化診
断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製造業を初めとする種々の産業分野の設
備例えばプロセスラインにおいて、検出対象物体が接近
することによってＯＮ・ＯＦＦ信号を出力する近接スイ
ッチが多数用いられている。

【０００３】このような近接スイッチが劣化したときに
は、前記設備の操業に支障が生じ、劣化の程度が進んで
故障に至った場合には、近接スイッチの交換のために、
前記設備が一時的に操業を中断しなければならない場合
がある。

【０００４】従って、近接スイッチの劣化診断は、前記
設備の操業安定化を図る等の理由から重要であり、その
ような診断技術が従来から種々提案されている。

【０００５】ここで、近接スイッチの劣化の種類（パタ
ーン）には、例えば検出距離が異常に長くなる場合と検
出しなくなる場合がある。各劣化パターンの原因と、そ
れら各劣化パターンに対する従来の劣化診断技術は、以
下の通りである。

【０００６】検出距離が異常に長くなる劣化の場合、こ
の種の劣化の原因はセンシング部（検出部）の部品劣化
により、発振レベルに低下等が生じているものと考えら
れる。

【０００７】この劣化に対する従来の診断技術には、標
準治具を接触させて、動作距離の良否を判定する方法が
ある。しかしながら、この方法では、現場に多数存在す
る近接スイッチを人間が１つずつチェック（診断）する
必要があり、労力を要するという問題がある。

【０００８】又、抜き取り検査による診断試験方法があ
る。しかしながら、この診断試験方法は、通常、抜き取
った近接スイッチをそのメーカに送って検査を依頼する
ことにより行うもののため、手間と時間を要するという
問題がある。又、劣化度は周囲環境に左右されるため、
同一ロットの近接スイッチでも劣化度にばらつきがあり
、従って、この診断試験方法は、診断精度が低くなり易
いという問題がある。

【０００９】又、近接スイッチの発振レベルを測定する
ことによる方法がある。しかしながら、この方法では、
近接スイッチの発振レベルには近接スイッチ個々に個体
差があるため、近接スイッチの使用当初からの一貫した
管理が必要であり煩雑で手間がかかるという問題がある
。又、測定装置が大掛かりで高価になってしまうという
問題点がある。

【００１０】又、内部抵抗の測定による方法がある。し
かしながら、この方法では、抵抗値が無限大又は零Ωの
場合に判定が可能であるが、精度が低いという問題があ
る。

【００１１】検出できなくなる劣化の場合、この種の劣
化の原因は断線と考えられ、断線には近接スイッチ内部
の断線の他、近接スイッチまでの配線の断線も含むもの
である。この劣化に対する従来の診断技術には、内部抵
抗の測定による方法によることが考えられるが、近接ス
イッチは、通常樹脂等で被覆されていて当該スイッチ単
体で診断できない場合がほとんどであり、精度上の問題
がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来は
、前記各種の劣化、即ち検出距離が異常に長くなる劣化
及び検出しなくなる劣化のいずれにも対応して、精度良
く近接スイッチの劣化を診断し得る技術がないという問
題点があった。

【００１３】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、簡単且つ精度良く近接スイッチの劣
化を診断し得る近接スイッチの劣化診断方法を提供する
ことを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、近接スイッチ
の両端子に印加する電圧を変化させ、該変化に伴う近接
スイッチの漏れ電流の大きさ及び変化に基づき、近接ス
イッチの劣化を診断することにより、前記課題を解決す
るものである。

【００１５】

【作用】発明者らは、近接スイッチの劣化判断について
種々の考察をするべく、例えば冷間６スタンド圧延機に
用いられる近接スイッチに故障が多発した際に、その近
接スイッチの劣化を調査した。この際、当該近接スイッ
チを取り外しその内部抵抗を調べた結果、使用前の新品
と比べて、抵抗値の低いもの（略抵抗値が新品の２０％
以下に低下しているもの）と、抵抗値の高いもの（抵抗
値が新品の約１５０％に増加しているもの）とのように
、劣化には２種類のものがあった。この抵抗値が高いも
のについては、従来、劣化判定ができなかった。

【００１６】そこで、近接スイッチの両端子への印加電
圧と漏れ電流（近接スイッチＯＦＦの際に流れる電流）
との関係に着目して調査してみた結果、ある電圧の変化
に対して、劣化の種類に応じてある傾向を有することが
掴めた。

【００１７】即ち、前記取外したいくつかの近接スイッ
チ（サンプルＡ〜Ｄ）への印加電圧を、通常の使用電圧
（例えば定格電圧）の±２０％変化させた場合、当該近
接スイッチの漏れ電流は劣化の度合に応じて例えば図１
に示す実線のように流れた。

【００１８】図１において、サンプルＡは劣化が進んで
内部短絡の状態に故障していたもので、漏れ電流レベル
が高くなっている。又、サンプルＤは劣化が進んで内部
開放の状態に故障していたもので、漏れ電流レベルが低
くなっている。又、サンプルＢは正常なものであり、サ
ンプルＣは、近接スイッチが開放や短絡に至っていない
が劣化して異常が生じているものである。

【００１９】図１から分かるように、近接スイッチの劣
化が進んで故障した場合には、正常な近接スイッチの漏
れ電流レベルに比べて、印加電圧の変化にかかわらず漏
れ電流が過大（短絡故障）となり、あるいは過小（開放
故障）となる。

【００２０】従って、図１に示すように、漏れ電流の大
きさで見て、ある上限Ｌ１　以上であればその近接スイ
ッチは内部短絡劣化を生じており、下限Ｌ２　以下であ
れば、内部開放劣化と判定することができる。

【００２１】又、近接スイッチが短絡や開放に至ってい
ないが劣化して異常が生じている場合には、印加電圧の
変化に対する漏れ電流の変化が正常なものとは異なって
、例えば大きく変化し、即ち変化率が異なったものとな
る。電圧変化率と漏れ電流差（通常の使用電圧時の漏れ
電流に対する差）との関係を見れば図２のようになる。 このような関係において、近接スイッチが正常な近接ス
イッチとどの程度異なった関係を有しているかで劣化判
定を行うことができる。

【００２２】従って、漏れ電流の大きさで劣化が内部短
絡か内部開放のいずれであるかを判定できると共に、印
加電圧を変化させた場合の、当該変化に対する漏れ電流
の変化により劣化診断することができる。

【００２３】本発明は、前記の知見に基づき成されたも
のである。

【００２４】従って、印加電圧の変化による漏れ電流を
検出するのみで、近接スイッチの劣化を簡単且つ精度良
く診断できる。例えば、漏れ電流の大きさで内部短絡又
は開放の劣化を、漏れ電流の変化で劣化の度合を診断で
きる。

【００２５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２６】この実施例は、図３に示す構成の近接スイ
ッチに対して、図４に示す漏れ電流測定回路を用いて近
接スイッチ１の漏れ電流を測定することにより、当該ス
イッチの劣化を診断するものである。

【００２７】実施例の近接スイッチ１は、交流電源用の
ものであり、検出対象物の接近により電磁誘導により検
出コイル１０のインダクタンスが変化して、発振回路の
振幅や周波数が変化するのを検出することにより、当該
対象物の存在を検出するいわゆる高周波発振型のもので
ある。

【００２８】図３に示すように、この近接スイッチ１に
は、前記検出コイル１０へ発振電流を供給する発振器１
２と、当該発振器に出力を増幅させるための増幅器１４
と、増幅された検出信号を復調するための復調器１６と
、復調された信号によりサイリスタ２０のＯＮ・ＯＦＦ
をさせるトリガ回路１８と、該トリガ回路１８の出力信
号がゲートに入力されるサイリスタ２０と、ツェナダイ
オード２２と、当該サイリスタ２０、ツェナダイオード
２２に漏れ電流測定回路からの供給される交流電源を直
流電源として供給するための、例えばダイオードブリッ
ジからなる整流器２４とが備えられる。

【００２９】なお、前記近接スイッチ１は、例えば図３
に示すような回路構成を有している。しかるに、この近
接スイッチ１は、耐環境性を向上させるために、適宜の
絶縁性を有する樹脂等で被覆（モールド）されており、
従って、その内部点検は不可能なものである。

【００３０】図４に示すように、前記漏れ電流測定回路
は、近接スイッチ１への流入電流を制限して、当該近接
スイッチ１を保護するための保護抵抗２と、流入電流の
電流値を検出するための電流計３と、当該保護抵抗２及
び電流計３を含めて、近接スイッチ１への印加電圧を検
出するための電圧計４と、電源６からの交流電圧を所望
値に変換するための昇降圧器５とを有する。

【００３１】なお、前記保護抵抗２の抵抗値は、近接ス
イッチ１の実使用回路抵抗の近傍が望ましく、例えば１
〜２０ｋ　Ωが望ましい。

【００３２】以下、実施例の作用を説明する。

【００３３】実施例では、図４に示す漏れ電流測定回路
により図３の近接スイッチ１の漏れ電流を測定し、当該
測定電流に基づき近接スイッチ１が劣化しているかの判
定と、劣化の種類の判定を行う。近接スイッチ１は前述
のように、樹脂等で被覆されているため、その内部点検
が不可能なものであることから、本測定回路による漏れ
電流測定で劣化等を診断する。

【００３４】この測定回路においては、交流電源６から
昇降圧器５に交流電源が供給されていて、該昇降圧器５
は、任意の交流電圧を近接スイッチ１に印加する。この
昇降圧器５の出力電圧は、電圧計４で測定し、一方、該
昇降圧器５の出力電流は、電流計３で測定する。このよ
うに電圧計４及び電流計３で測定された出力電圧及び出
力電流は、保護抵抗２を経由して近接スイッチ１に通電
される。

【００３５】近接スイッチ１に印加する電圧の変化範囲
は、実施例では、当該近接スイッチ１の定格使用電圧の
−２０％、−１０％、±０％、＋１０％、＋２０％のよ
うに５つの測定点で変化させる。この５つの測定点で十
分な劣化判定ができる。

【００３６】このように電圧を変化させて、近接スイッ
チ１に電圧を印加した際の漏れ電流の大きさ（レベル）
に基づき例えば前出図１に示す関係と同様の関係により
、劣化判定を行う。短絡、開放の劣化が生じているか否
かの上限及び下限の漏れ電流値Ｌ１　及びＬ２　は、漏
れ電流の正常値（実施例では、同一型式の未使用の近接
スイッチ１０個の漏れ電流平均値）の±４０％に設定す
る。

【００３７】ここで、図１中のサンプルＡの如く、測定
された近接スイッチの漏れ電流レベルが上限値Ｌ１　以
上に高くなっていた場合、内部短絡の状態で劣化したも
のと考えられるため、異常と判定する。

【００３８】又、サンプルＢの如く近接スイッチ１の漏
れ電流レベルが下限値Ｌ２　以下に低くなっていた場合
、内部開放の状態で故障したものと考えられるため、異
常と判定する。

【００３９】このように漏れ電流のレベルだけを判定材
料として、即ち内部抵抗のみに着目して判定したならば
、図１に示すサンプルＣの近接スイッチは、異常と判定
できない。

【００４０】そこで、近接スイッチ１に通常の使用電圧
を印加した際の漏れ電流と印加電圧を変化したときの漏
れ電流との差（漏れ電流差）に着目して、近接スイッチ
１の劣化を判定する。通常、交流用近接スイッチの定格
電圧は８０〜２５０ＶＡＣで１００Ｖ又は２００Ｖで使
用可能となっているため、このように印加電圧を変化さ
せることができる。

【００４１】前記判定は、図２に示す正常領域内に漏れ
電流差の変化率が入っているか否かで判定する。即ち、
測定した近接スイッチ１において、電圧の変化に対して
漏れ電流の変化が大きい、あるいは小さいならば劣化し
ていると判定する。

【００４２】近接スイッチ１劣化診断の手順としては、
前記の漏れ電流のレベル判定と漏れ電流差の変化率判定
の２つを行い、それらいずれにも合格したものを良品と
判定する。又、図２に示すように、漏れ電流差により劣
化を判定する際に、劣化が大きくなって異常となる手前
の注意すべき領域（注意領域）を設定すれば、劣化が生
じる前に近接スイッチの将来の劣化を予想することがで
きる。実施例では、正常な近接スイッチの漏れ電流差平
均値のおおむね±２０％のものを注意領域にしている。

【００４３】なお、前記実施例では、交流電源を用いる
近接スイッチ１を例示したが、本発明が実施可能な近接
スイッチはこれに限定されず、他の、例えば直流電源を
用いる近接スイッチに対しても同様に漏れ電流差による
劣化診断を行うことができる。

【００４４】又、前記実施例では、近接スイッチの配線
も含めて端子と考えて測定しても、同様に劣化診断を行
うことができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、近
接スイッチの劣化診断を簡単に且つ精度良く診断できる
という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の原理を説明するための、印加
電圧の変化に対する漏れ電流変化の例及び劣化診断判定
基準を示す線図である。

【図２】図２は、同じく、漏れ電流差による劣化診断判
定をするための関係例を示す線図である。

【図３】図３は、本発明の実施例に係る近接スイッチの
回路構成を示すブロック図である。

【図４】図４は、前記実施例に係る漏れ電流測定回路の
回路構成を示す、一部ブロック図を含む回路図である。

【符号の説明】

１…近接スイッチ、 ２…保護抵抗、 ３…電流計、 ４…電圧計、 ５…昇降圧器、 ６…電源、 １０…検出コイル、 １２…発振器、 １４…増幅器、 １６…復調器、 １８…トリガ回路、 ２０…サイリスタ、 ２２…ツェナダイオード、 ２４…整流器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】近接スイッチの両端子に印加する電圧を変
   化させ、該変化に伴う近接スイッチの漏れ電流の大きさ
   及び変化に基づき、近接スイッチの劣化を診断すること
   を特徴とする近接スイッチの劣化診断方法。