JPH0782780B2 - 無接点押釦スイッチにおける誤作動防止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばホイスト・クレーン等のペンダントス
イッチとして用いられる無接点押釦スイッチにおける誤
作動防止方法に関する。

〔従来の技術〕

上記ペンダントスイッチとしては、通常有接点方式の押
釦スイッチが用いられているが、操作の都度スパークが
発生し、接点を消耗しスイッチ寿命を短くしたり、また
低電圧操作では接触不良となりやすいと共に、多段操作
スイッチの場合には、スイッチ本体が大型となる欠点が
ある。

このため本発明者は、このペンダントスイッチとして好
適な無接点方式の押釦スイッチを提案した（特願昭58−
77860号（特開昭59−202733号）、特願昭60−94294号
（特開昭61−253727号））。これは発光素子と受光素子
及びその両者間に配備した遮光板を備えた押釦とからな
り、押釦の押下げ位置により受光素子に対する投光を選
択するようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記ペンダントスイッチはホイスト・クレーンから吊り
下げられているため、取り付け環境は制御ボックスに比
較して衝撃、振動等を受け易く、過酷な条件下にある。
従って制御ボックス内の電子部品よりも押釦スイッチの
電子部品は故障し易い条件にある。この場合、スイッチ
の故障時、押釦を操作しても動作信号が発せられない場
合には暴走することはないが、押釦をOFFに復元しても
作動信号が継続して発せられる場合には、クレーン等が
暴走することとなり、きわめて危険である。

本発明はかかる点に鑑み、無接点押釦スイッチからの出
力信号を判別し、正常な動作信号発生時のみ駆動信号を
発することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明の無接点押釦スイッチ
の誤作動防止方法は、無接点スイッチにパルス電力を印
加し、スイッチからの出力信号を判別回路において上記
印加パルス電力の波形と比較して出力信号の良否を判別
し、インバータまたは電磁接触器等の駆動回路に対し動
作信号を選択発信するようにしたものである。

この場合、スイッチの出力信号をスイッチの電子部品故
障判別回路と押釦のON−OFFと同期した信号に変換する
変換回路に入力し、その出力信号を総合的に判断した結
果を駆動回路に印加するようにしてもよい。

あるいは、パルス電力の形状はＨレベルの時間に比較し
てＬレベル時間を十分に小とすることにより、押釦をON
状態としたとき、出力信号のOFF時間を僅小とし、この
信号を増幅してリレーを駆動したとき、リレーは押釦の
ONの間ON状態を継続保持を可能とするようにしてもよ
い。

なお前記無接点押釦スイッチは、投光素子と受光素子及
び両素子間に介入し受光素子に対する投光を選択する遮
光板を備えた押釦とよりなり、投光素子に対しパルス電
力を印加し、パルス発光させ、パルス信号を出力させる
ようにしたものである。

〔作 用〕

無接点押釦スイッチから発せられる出力信号を該スイッ
チに印加するパルス電力の波形と比較し、良否を判定す
る。これにより不良と判断したときは、動作信号を発し
ない回路構成とする。

〔実施例〕

図は本発明の実施例を示す。先ず第３図は本発明の誤作
動検出要領説明図で、無接点押釦スイッチに発光体と受
光体とを用い、印加する電源とスイッチ出力信号（出力
用フォトトランジスタを抵抗によりプルアップ）との関
係を示す。図において（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は電源が
直流の場合、また（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）はパルス電源
の場合を示す。

同図（Ａ）は押釦スイッチが正常に作動する場合を示す
もので、印加電力ａがハイレベル（以下Ｈレベルとい
う）のとき、スイッチONの場合の出力信号ｂはローレベ
ル（以下Ｌレベルという）であり、スイッチOFFの場合
には出力信号ｃはＨレベルである。図中GNDはＬレベル
位置を示す。

同図（Ｂ）は発光素子が点灯しないとき、または受光素
子が作動しない場合を示す。この場合はスイッチのON,O
FF何れの場合も出力信号d,eはＨレベルである。

同図（Ｃ）は押釦スイッチが故障し、OFFの状態にも係
わらず受光素子が動作状態と同じ場合を示す。この場合
にはスイッチのON,OFFに係わらず出力信号f,gはＬレベ
ルである。従って正常な場合（Ａ図）のスイッチON状態
と同一となり判別は不可能であり、装置は暴走するおそ
れがある。

次に同図（Ｄ）はパルス電源を印加し、押釦スイッチが
正常に作動する場合を示す。この場合には印加パルス電
力ｈに対し、スイッチONの場合の出力信号ｊは位相が逆
のパルス信号、OFFの場合の出力信号ｋはＨレベルであ
る。

同図（Ｅ）は前記図（Ｂ）と同様に発光素子が点灯しな
いとき、または受光素子が作動しない場合を示す。この
場合にはスイッチのON,OFFの何れの場合にも出力信号l,
mはＨレベルである。

同図（Ｆ）は押釦スイッチがOFFの状態にも係わらず受
光素子が動作状態と同じ場合を示す。この場合にはスイ
ッチのON,OFFに係わらずスイッチの出力信号n,pはＬレ
ベルである。

即ち、スイッチへの印加電源をパルス電力とするとき
は、どの電子部品が故障しても、電子部品の正常なON信
号ｊと異なるもので、これの判別は容易であり、間違う
ことはない。

従って本発明は押釦スイッチの電源にパルス電力を採用
し、押釦スイッチ出力信号を印加パルス電力と比較し判
別してスイッチの電子部品の故障による誤作動を防止す
るようにしたものである。

第１図は上記により押釦スイッチに対しパルス電力印加
により誤作動防止のための概略説明図である。無接点押
釦スイッチ１として発光素子LEDと受光素子PT（フォト
トランジスタ,CDセル，フォトダイオード等）とを対向
し、その間に押釦PBを配した例を示す。押釦PBは常時
（OFF位置）は発光素子LEDからの投光を遮断し、押圧
（ON）したときのみ受光素子PTへの投光を許容する。

上記無接点押釦スイッチ１に対する誤作動防止装置とし
ての制御ボックス２にはパルス電源３と判別回路４を備
える。

パルス電源３は発光素子LEDに対しパルス電力を印加
し、発光素子LEDはこれに応じたパルス発光を行なう。
従って押釦PBを押圧（ON）することにより第２図に示す
如く押圧時間ｔの間は受光素子に投光され、押釦スイッ
チの出力信号ｊは位相を反転したパルス信号として発せ
られる。

この出力信号ｊは判別回路４に印加される。この判別回
路４にはまた前記パルス電源３からパルス電圧が印加さ
れており、これを基準として上記出力信号を比較する。
即ち、第３図における（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）の押釦ス
イッチの出力信号（ON,OFF出力信号）を比較する。その
比較要領を説明すると、第３図における（Ｄ），
（Ｅ），（Ｆ）の押釦スイッチの出力信号を比較する
と、（Ｆ）以外は押釦のON,OFFに係わらず、電源がＬレ
ベルのとき（発光素子が未点灯）は押釦スイッチの出力
はＨレベル（受光素子が動作しない）である。

また、受光素子PTの光に対する反応の遅れを考慮すれ
ば、第２図において電源パルスｈがＨレベルに立上る点
h1において（発光素子が点灯開始時）、これに対応する
押釦スイッチの出力信号ｊの点j1がＨレベルであれば正
常であり、押釦スイッチの出力信号ｊがＬレベルであれ
ば第３図（Ｆ）の故障と判断できる。

判別回路４は上記判別を行なうため例えばシフトレジス
タ（Ｃ−MOS4015B）を用いるもので、その回路は第４図
に示す。

この判別回路（以下シフトレジスタという）４の入力端
子1Aは受光素子PTの出力端子と連結し、クロック入力端
子TAにはパルス電源３から押釦スイッチに対するパルス
と同一パルスを入力する。これによりシフトレジスタ４
は電源パルスの立ち上りで入力端子1Aに入力されるデー
タを出力端子Q1に伝達するため、出力端子Q1のデータは
第３図（Ｄ）（Ｅ）のときはＨレベル、（Ｆ）のときは
Ｌレベルとなり、目的の判別が可能となる。

なお、押釦スイッチがONのときは、出力はパルス信号で
ある。このパルス信号をそのまま後に続く論理回路また
は出力用リレー等の駆動回路５に印加することは好まし
くない。そのため押釦PBのON−OFFに同期する信号（第
２図におけるｑ）に変換する必要がある。

第３図（Ｄ）及び第４図において明らかなように、出力
用の受光素子PTが動作する条件は押釦PBがONであり、か
つ電源パルスがＨレベルの間である。光に対する受光素
子の遅れを考慮して、押釦スイッチに対する電源パルス
がＨレベル（発光素子点灯）からＬレベルに移る点h2に
対する押釦スイッチの出力信号の点j2がＨレベルであれ
ば押釦スイッチはOFFであり、Ｌレベルであれば押釦ス
イッチはONであると判断できる。

従って上記押釦スイッチのON−OFFに同期する信号ｑを
得る同期信号変換回路６もシフトレジスタ（Ｃ−MOS401
5B）を使用して第４図に示す回路で構成できる。

即ち同期信号変換回路（以下シフトレジスタという）６
の入力端子1Bに押釦スイッチ１の出力信号を、またクロ
ック端子TBに押釦スイッチ１に印加する電源パルスを反
転したパルスを入力する。これによりシフトレジスタ６
は押釦１に印加する電源パルスのＨレベルからＬレベル
に移る点で入力端子1Bに入力されているデータを出力端
子Q2に伝達する。その結果シフトレジスタ６の出力は押
釦PBがONのときＬレベル、押釦PBがOFFのときＨレベル
となって目的とする出力信号（第２図ｑ）を得ることが
できる。

なお押釦スイッチの電源パルスは、例えば第５図に示す
如くＨレベル時間を長く、Ｌレベル時間をこれに比べて
極めて小さいパルスhaとするときは、押釦スイッチ１の
出力は同図ja如くなる。この信号を増幅して直接リレー
のコイルに印加した場合でも押釦スイッチ１の出力jaに
よるときは、うなりを生ぜず接触状態を保持することが
でき、上記押釦のON−OFFに同期するための同期信号変
換回路６を省略することができる。

更にこの波形とするときは、CR積分回路を通すことによ
り同図jbに示す如く変動は微小化され、更にシュミット
回路を通することにより波形は殆ど消去され、押釦のON
−OFFに同期する信号jcを得ることができる。

次に第６図以下は本発明を適用した回路例を示す。第６
図及び第７図に示す第１実施例の操作回路10は無接点押
釦スイッチ11として２組のスイッチユニット12,13を備
え、それぞれリレー14,15を操作するようにしたもので
ある。一方のスイッチユニット12は発光素子LED1と受光
素子PT1及びその間に介入する押釦PB1よりなり、他方の
ユニット13は発光素子LED2,受光素子PT2及びその間に挿
入される押釦PB2とからなる。発光素子，受光素子はそ
れぞれ前述のものと同一構造であり配備要領を第７図に
示す。押釦PB1は遮光板16を備える。この遮光板16は押
釦PB1を押圧しないとき（OFF位置）は、発光素子LED1か
ら受光素子PT1への投光を遮断し、他方の発光素子LED2
から受光素子PT2への投光は許容し、押圧時（ON位置）
にはその逆に受光素子PT1への投光は許容し、受光素子P
T2への投光を遮断する。他方の押釦PB2にも同様に遮光
板17を取り付ける。但しこの遮光板17は上記遮光板16と
は反対にそれぞれの投光を選択遮断する。これにより両
押釦PB1,PB2を押圧しないOFF位置では、何れの発光素子
への投光は遮断されると共に誤って両押釦を同時に押圧
したときも投光は遮断され誤作動を防止する。

18はタイマー用IC（555）を使用したパルス電源回路を
示す。なお本実施例のパルスは前記第５図に示すＨレベ
ル時間を長く、Ｌレベル時間を極めて短小とした波形の
パルスhaとする。

これにより押釦PB1,PB2の選択押圧により受光素子PT1,P
T2の出力は前述のシフトレジスタを使用した判別回路1
9,20（以下シフトレジスタという）に印加し、このシフ
トレジスタにより出力信号の良否を判定し、その出力と
押釦信号とをNORし、押釦PB1のONによる受光素子PT1か
らのON信号とにより増幅回路21を経てリレー14を、また
同様に受光素子PT2からON信号が発せられたときは増幅
回路22を経てリレー15を作動する。

なお、NOR23は押釦スイッチ11の誤作動を防止するため
に設けたもので、２個の押釦信号をNORした出力をシフ
トレジスタ19,20のリセット端子RA,RBに入力し、受光素
子PT1,PT2から同時にON信号が発せられたときリセット
し、シフトレジスタ19,20からの出力信号を不良信号と
同一としてインターロックするようにしたものである。

次に第８図及び第９図は第２実施例を示す。この操作回
路30の無接点押釦スイッチ31は発光素子LED1に対し２個
の受光素子PT1,PT2を、また発光素子LED2に対し２個の
受光素子PT3,PT4をそれぞれ対設し、かつ対をなす押釦P
B3,PB4を介入してなり、押釦PB3,PB4の２段のステップ
移行によりリレー32,33,34を選択作動するようにしたも
のである。

押釦PB3,PB4は第９図に示す如くそれぞれ遮光板35,36を
備える。一方の遮光板35は、押釦PB3を押圧しない位置
（OFF位置）では受光素子PT1,PT2に対する投光を遮断
し、第１ステップの押圧時には受光素子PT1に対しての
み投光を許容し、第２ステップの押圧時には両受光素子
PT1,PT2への投光を許容する。なお他の受光素子PT3,PT4
に対しては上記OFFの位置においてのみ投光を許容し、
第1,第２のステップ押圧時は遮光する。

他の押釦PB4に取り付けた遮光板36はこれと反対に受光
素子PT3,PT4に対し同様手段にて選択投光するようにし
たものである。

37はパルス電源を示し、パルス形状は前例と同様にＨレ
ベル時間を長く、Ｌレベル時間を極めて短小とした波形
とする。

これら各受光素子PT1,PT2,PT3,PT4の出力はそれぞれ前
述のシフトレジスタを使った判別回路38に印加し、その
出力と押釦スイッチ31の各受光素子PT1〜PT4からの信号
とをNORした出力信号をそれぞれ増幅回路40,41,42に印
加してリレー32,33,34を作動する。

なお受光素子PT1,PT3からの信号をNOR44に印加し、その
出力を判別回路（シフトレジスタ）38のリセット端子RA
に入力する。これにより受光素子PT1,PT3から同時にON
信号が発せられたときシフトレジスタ38をリセットし、
両信号のインターロックを行なう。

また本実施例は受光素子PT2,PT4の出力信号は押釦PB3,P
B4のON−OFFに同期した信号に変換するための同期信号
変換回路43に印加し、増幅回路42を介してリレー34をそ
れぞれ作動する例を示す。

次に第10図及び第11図は第３実施例を示す。この回路50
の無接点押釦スイッチ51は発光素子LED1に対し２個の発
光素子PT1,PT2を、また発光素子LED2に対し２個の受光
素子PT3,PT4を対設し、かつ対をなす押釦PB5,PB6を介入
してなる。そして押釦の３段のステップ移行により４個
のリレー52,53,54,55を選択作動するようにしたもので
ある。

押釦PB5,PB6は第11図に示す如くそれぞれ遮光板56,57を
備える。一方の遮光板56は、押釦PB5を押圧しない位置
（OFF位置）では受光素子PT1,PT2に対する投光を遮断
し、第１ステップの押圧時には受光素子PT2に対しての
み投光を許容し、第２ステップの押圧時は両受光素子PT
1,PT2への投光を、また第３ステップの押圧時には受光
素子PT1のみに投光をそれぞれ許容するようにしたもの
で、他の受光素子PT3,PT4に対しては、OFF位置にあると
きのみ投光を許容し、第１ステップ移行の押下げ時は遮
光する如くなす。

他方の押釦PB6に取り付けた遮光板57はこれと反対に受
光素子PT3,PT4に同様手段により選択投光するようにし
たものである。

58はタイマー用IC（555）を使用したパルス電源回路を
示す。パルス形状は前記各例と同様にＨレベル時間を長
くし、Ｌレベル時間を極めて短小とした波形とする。

各受光素子PT1,PT2,PT3,PT4の出力はNAND70,71を経て、
それぞれ前述の判別回路60に入力し、また受光素子PT2,
PT4の出力信号はNAND72を経て前例と同様に同期信号変
換回路63に入力し、押釦のON−OFFと同期した出力信号
とし、それぞれの出力信号と受光素子PT1,PT2,PT3,PT4
のNANDを経た信号を選択回路61,62に印加する。

この選択回路61,62は例えば２進−４進デコーダ（Ｃ−M
OS、4555B）を用い、Ｅ端子の入力０（電子部品の判別
回路60の出力がＨレベル−−電子部品正常）のときA,B
端子の入力変化（０または１）による出力端子Q1,Q2,Q3
に選択して出力します。Ｅ端子の入力１（電子部品の判
別回路60の出力がＬレベル−−電子部品故障）のとき、
選択回路61,62をリセットして、出力をOFFにします。

押釦PB5がONのときはデコーダ61のQ1が１となり増幅回
路64により増幅してリレー52を駆動し、押釦PB6がONの
ときはデコーダ61のQ2が１となり増幅回路65により増幅
してリレー53を駆動する。

PB5,PB6を何段まで操作したかはデコーダ62により判別
する。即ち、２段操作時に62のQ3が１となり、増幅回路
66により増幅してリレー54を駆動し、３段操作時には62
のQ1が１となり増幅回路67により増幅してリレー55を駆
動する。リレー52,53,54,55によりPB5,PB6の何れを何段
まで操作したかを判別できる。

〔発明の効果〕 本発明によるときは、無接点押釦スイッチの作動源とし
てパルス電力を印加し、該スイッチからの出力を上記パ
ルス形状と比較しスイッチ出力が正常のパルス形状を有
するものと判断したときのみ動作信号を発するようにし
たから、無接点押釦を構成する電子部品が故障等の原因
により押釦をOFF状態としてもスイッチから作動出力が
発せられても判別回路からは動作を意味する信号を発し
ないため装置の暴走等を生じることがない。

なおこの場合、上記パルス形状をＨレベル時間を長く、
Ｌレベル時間を極めて短小とするときは、リレー等にあ
っては駆動出力を該パルス波形としても使用に差し支え
ない場合があり、従ってパルス波形を用途に応じ適宜選
択するようにしてもよい。

更にまた、無接点押釦スイッチとして発光素子と受光素
子及びその間に介入する遮光板を備えた押釦とから構成
し、発光素子にパルス電力を印加する構造とするとき
は、該押釦スイッチと制御ボックス間のケーブル内で信
号線と発光素子の電源線及びアース線が混触した場合で
も判別回路で判別でき、動作を意味する信号を発するこ
とがなく安全である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例に関し、第１図は原理説明図、第２
図はパルス信号の説明図、第３図は判別回路の判別要領
説明図、第４図は判別回路及び同期信号変換回路の作動
要領説明図、第５図は変形パルス信号説明図、第６図以
下は本発明の適用回路を示すもので、第６図は第１実施
例の回路図、第７図はその無接点押釦スイッチの斜視説
明図、第８図は第２実施例の回路図、第９図はその無接
点押釦スイッチの斜視説明図、第10図は第３実施例の回
路図、第11図はその無接点押釦スイッチの斜視説明図で
ある。 1,11,31,51は無接点押釦スイッチ、2,18,37,58はパルス
電源、4,19,20,38,60は判別回路、6,43,63は押釦ON−OF
Fとの同期信号変換回路である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無接点スイッチにパルス電力を印加し、ス
   イッチからの出力信号を判別回路において上記印加パル
   ス電力の波形と比較して出力信号の良否を判別し、イン
   バータまたは電磁接触器等の駆動回路に対し動作信号を
   選択発信することを特徴とする無接点押釦スイッチにお
   ける誤作動防止方法。
2. 【請求項２】スイッチの出力信号をスイッチの電子部品
   故障判別回路と押釦のパルス出力信号を、押釦のON−OF
   Fと同期した信号に変換する変換回路の出力信号を総合
   的に判断した結果を駆動回路に印加することを特徴とす
   る請求項１記載の無接点押釦スイッチにおける誤作動防
   止方法。
3. 【請求項３】パルス電力の形状はＨレベルの時間に比較
   してＬレベル時間を十分に小とすることにより、押釦を
   ON状態としたとき、出力信号のOFF時間を僅小とし、こ
   の信号を増幅してリレーを駆動したとき、リレーは押釦
   のONの間ON状態を継続保持を可能としたことを特徴とす
   る請求項１記載の無接点押釦スイッチにおける誤作動防
   止方法。
4. 【請求項４】無接点押釦スイッチは、投光素子と受光素
   子及び両素子間に介入し受光素子に対する投光を選択す
   る遮光板を備えた押釦とよりなり、投光素子に対しパル
   ス電力を印加し、パルス発光させ、パルス信号を出力さ
   せることを特徴とする請求項１記載の無接点押釦スイッ
   チにおける誤作動防止方法。