JPS6213119A - 非接触近接スイツチ - 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】 発明の技術分野 本発明は電子的スイッチの領域にあり、その特有の動作
特性を告知する銹導形近接スイッチに対する周知の基本
的実施についての、訪導形近接スイッチの修正に関する
。

発明の背景 非接触スイッチは２つの定義された状態を有する電子的
センサーであ抄、その状態には論理信号の低或いは高が
関係づけられる。成る状態から他の状態への切換えは、
成性しい状態の解放或いは指示に関連し、それで、この
技術はセンサーと呼ばれている。センサーは例えば成る
製造工程に挿入されて、機械部分の監視及び／或いは製
品部分の検出に使われる。装置内のセンサーの確実な機
能は頼りにされている。唯一のセンサーの気付かれない
機能的欠陥は著しい故障を起し得る。この方向における
標準規格は高いＭＴＢＦを達成するためにセンサーの動
作信頼性を上げること及び／或いは支障ない／支障ある
動作状態にあるセンサーの監視及び検出された故障動作
の報知或いは除去にある。

発明の目的 本発明の課題は上記第２の事項即ち監視に関し、動的作
用を避けて、動作している特有の動作特性を報知し、有
り得る特有の故障動作を告知する非接触近接スイッチを
創ることを目的とする。

発明の構成 上記の課題は、周知の耐短絡形及び極性安定形の容葉形
又は訪導形近接スイッチが、正常でない動作状態が生じ
ているとき、指示器出力に或信号が出るように修正され
ることによって解決される。規則通りでない動作状態と
け例えば次のような状態、センサーの出力における短絡
或いは断線発振器の出力の正しくないレベル、トリガ一
段（例えばシュミットトリガ−）の間違った切換え、電
線導線の断線、テスト導線の断線等々である０本発明の
態様は特許請求の範囲第１項後段の特徴として記載され
ている部分において限定されている。

次に回路図に基づいて、本発明の２つの実施例を、詳細
に配達する。

実施例 正常の短絡しそして極性安定形誘導的々近接スイッチは
、通常、発振器部分、信号成形回路終段電力増巾器及び
短絡保護回路からなる。これらの機能群は、第１図にお
いて、機能ブロック１の中にあり、本来のイニシアター
として、発振器部分１０、発振器信号成形シュミットト
リガ−１１及びシュミットトリガ−によって制御される
鵜段雷力増巾器１３を有する。終段増巾器には短絡発生
の際、信号発生器としてのシュミットトリガ−を遮断す
る短絡保護回路１２がつながっている。これは簡略化し
て示されており、周知の非接触近接スイッチの実施例の
１つである。このようなスイッチ１け本発明に従って、
修正され、その他に機能ブロック２、即ち制御回路内に
示されている集積化された監視回路２０をスイッチ内に
備える。このとき、それによって１制御信号”の利用の
ために回路内の何処かに終段或いは駆動段が必要になる
ということが生ずる。そのよい概略として、そのような
終段２１が、本発明にとって重要なものではないけれど
も、スイッチ制御のために、機能ブロック２に示されて
いる。自分自身を制御する近接スイッチは、制御回路の
集積化によって、通常のスイッチＡ１と並んで、第２の
警報出力Ａ２を備えている。

制御回路２０には数本の制御導線”Ｉ＋”２＋”５ｓＥ
４等と１つの出力Ａがあり、この出力には、近接スイッ
チの誤動作の際或いは、と＼には図示されてない出力Ａ
Ｉに接続されるユニットの誤動作の際、警報信号が出る
。この信号は、近接スイッチ自身にある具合の悪い動作
状態をまた近接スイッチの制御状態を告知し、そして近
接スイッチは例えばセンサーによって監視される系統に
ある障害、例えば生産工程にある障害を指示する。従っ
てこの近接スイッチは、自分自身の内部の動作だけでな
く自分自身の機能をも監視する。

更に、こ＼に記述される監視回路２０の例においては、
発振器ユニット１０の出力信号が、入力Ｅ、に加えられ
る。別の入力Ｅｔには、短絡状態の有無を告知する短絡
回路１２の出力信号が入る。更に別の入力Ｅ、け、終段
１３を制御するためのシュミットトリガ−１１の出力信
号を制御回路２０に持って来る。そして更に終段１３の
出力と連結される入力Ｅ４け近接スイッチの制御状態を
制御回路に連結する。これらの制御導線Ｅｌ〜Ｅ４　と
その信号が制御回路２０でどのように結合されるかは、
次の２つの実施例において、詳細に説明される。しかし
乍ら前以ってなお種々なる信号の理解の為の２．３の説
明をする。

非接触近接スイッチの双安定出力信号は、広大なアナロ
グ回路技術における、関係のある複雑なセンサー事象及
び信号選択事象の成果である。複雑なものから単純な２
つの出力状態オン／オフは故障機能を指示し得る状態に
はなく、オンは正しいか或いは誤りであってもよく、オ
フも正しいか或いは誤りであってもよい。兎に角、異議
のない条件が最初からスイッチの出力信号に期待されな
くてもよい。それにも拘らず、センサーに２つの状態の
うちの１つがあるとき、工程管理的な機械或いは完全な
装置を処理するために、近接スイッチオン／オフの状態
が、期待される。スイッチが機能技術的に調査されると
き、また個々の機能部分の間に、所謂定義されない状態
、例えばシュミットトリガ−の機能が故障し他の機能が
完全である状態が見付は出され、それが定義された出力
状態オン或いはオフを生ぜしめる。この故障機能はシュ
ミットトリガ−の出力では読み取れず、それは全動作の
障害が生じて始めて認知される。必ずしも、生じている
故障機能と関連して知らしめられる情報は得られない。

スイッチの自己制御の為に、普通のやり方で動作回路に
おいてだけ、相互に結合されるスイッチの個々の機能部
分は、付加的になお、真実を示すべき課題を持っている
制御回路のために結合されなければならない、この結合
は制御回路２０を用いて実現され、その出力Ａ乃至Ａ２
が動作出力Ａ１の真実を告知する。

第１図の例における制御回路は情報群Ｅ、。

”２ｅ　”Ｓ　ｍ　”　４．８−　Ｅｎを含んテオリ、
ソシテ次ノヨうな組合せに転換できる。”Ｉ／”　２１
　”Ｉ／Ｋｓ　ａ　Ｉ！＋＊／”ａ　；　％／Ｆｌｉｓ
　：　”！　／”４　ｒ　”ｓ　／％　ｒ鳥／　”ｔ　
／”ｓ　；　”＋　／に！／”４　；　”ａ／”ｓ　／
”４　；　Ｆｑ／Ｆ’ｓ　／に！／”４等々。確実な状
態の表示のためには、情報群のそれぞれの要素が利用さ
れる必要はない、スイッチの異なった種類の動作回路は
また抜き取るべき情報内容が変）、その際、この内容は
予め設けられた制御回路に対してそれぞれ十分である。

次に示す２つの実施例は、２つの可能な結合と並んで、
２つの異なったハードウェアの実現を示し、それらはし
つか夛配設されまたプログラミング可能な回路に組込ま
れる。

第２図は、第１図と関連して記述される。制御導線Ｅ１
〜Ｅ４上乃至別の例えばセンサー（１）における熱セン
サ−３２及び／或いは圧力センサー３３のような監視要
素（第１図参照）の場合におけるＫｎ上の信号の制御回
路の第１の実施例を示す。別の替りのものとして或いは
使用している監視要素に対し、贋に名前を上げた監視要
素と共に、また湿度センサー５１が使用され得る。発振
器出力は、発振器信号レベル監視の為に許されるＬ／Ｈ
領域に対する２つの枠を持った枠形に示された比較器２
２に導かれる。しかし乍らなおレベル情報は発振器の動
作領域を全く越えていないと述べ、そしてその入れ替わ
る状態がなおまた把握されていなければならない。

このことはタイマーを持った単安定フリップフロップ２
５及び排他的ＯＲ回路２６からなる回路において行われ
る。比較器２２の出力２２Ａにけ２つのレベルに対して
入れ替わる信号が出なければならなり０このことが入れ
替わる一組で行われるかどうか、或いはそのレベルが低
か高になったま＼でいるかどうかが、動作レベルの低い
単安定フリップフロップ２５によって構成される記憶回
路を制御し、そしてその出力２５Ａにはそれぞれ全くも
との状態がなお続いている。

１過去のもの”が出力２２人に出た現在のものとが同じ
であれば、発振器はあるレベルのま＼になっていると仮
定されなければならない。この確認が、次に接続されて
いる排他的ＯＲ回路の役目であり、そこで、それぞれ比
較が行われ、その出力２６Ａ　Ｋ″′発振器が動作”に
対して信号し本が出る。動作回路において、発振器信号
は、それを一定の方形波信号に成形するシュミットトリ
ガ−１１に送られる。次に制御溝＠ｌｌｉ＋／Ｅ４の信
号が有効に使われ得る。しかし乍らシュミットトリガ−
信号は、終段１３によって、そのま＼或いは反転されて
出されるので、上述のように、他の情報要素、即ちシュ
ミットトリガ−信号のＥ、及び増巾されたシュミットト
リガ−信号のＫｓと関連づけられる。この例においては
、増巾の際に、信号反転が行われ、このことが行われな
いときは、終段は動作しない。制御導線”２　ｍ　”８
の制御動作に対しては排他的ＯＲ回路２３が使用され、
その出力２５Ａには、“シュミットトリガ−信号が増巾
された”信号２　＄Ｘ０Ｒ１が出る。この情報もまた動
作範囲を越えることは全くない。例えば本来の回路にあ
る負荷での短絡の際シュミットトリガ−は、短絡保護回
路１２（第１図）によって止められ、次に見込まれる反
転した状態は静止状態となり、同時に幾分なりとも正し
くないということはない。発振器制御と関連して述べら
れるような類似の記憶回路は、短絡保護回路１２の出力
から制御回路２０の入力Ｅ、に届く信号を利用する。Ｅ
、は単安定フリップフロップ２４に入り、これらの２つ
の状態は一定時間以上保持される。この動作状態は、信
号４＊として、単安定フリップフロップ２４の出力２４
Ａに現われ、この信号は、短絡の場合に、単に、マルチ
バイブレータ−の安定な状態を示すだけである。

出力２３Ａ、２４Ａ、２６ムの信号は連結している結合
において、１スイッチ機能１．ｏ、　”乃至“障害”の
信号を発生する。これは短絡監視の場合に、スイッチに
だけでなく、また、障害例えば生産工程における障害を
も告知し得る、その出力状態に関連する。１発振器が働
いてｂる”という信号１＊、“シュミットトリガ−信号
が増巾されている”という信号２＊ＸＯＲ３＊及び６短
絡はない”という信号４水け、出力信号Ａが出るように
、ＮＡＮＤ回路２７に集められ、この信号人け、すべて
３つの能力特徴の所在においてだけ、規則通りの動作を
告知する。他の状態は、何れにせよ障害なしと同一視さ
れるべき成る障害を告知している。しかし乍ら、このこ
とは、連結している信号と並んで、個々の状態が、告知
されるために可能である。

別々に構成された実施例の上聞の正しい詳細な説明に続
いて、また上位の思考はよく知られている点に応じて、
第３図を用いて、１うまく考えられた”プロセッサ及び
メモリー手段が使用された実施例について、以下に記述
する。

第１図の本来の回路と全く同じ動作回路から出発して、
第３図の制御回路２０は、制御導線Ｅ１〜Ｅ４を示して
おシ、それらは、評価回路こ＼ではディレタル回路３０
へ入っている。この単独の機能ブロックとして示された
回路はプロセッサー及びメモリー並びにローディング或
いは常駐ソフトウェアを自由に使用できる。第２図の実
施例では別々の回路手段を持った論理的結合が実現され
たが、この回路は能動的マイクロプロセッサの実現によ
って構成される。すべての静止したまた動作している状
態は、プロセッサによって処理される。同時にこ＼では
、制御回路は絶対必要なハードウェアによって、ソフト
ウェアに依存して推測され、そして同時に重要ではない
比較的大きな回路の使用の際には実質的に差異をつけて
推測される。出力母線駆動回路３５の出力は警報母線に
通じ、これが例えば評価回路即ちディジタル回路５０に
よって次々とデータ語例えば障害発生個所に直接関係づ
けられ得る８ビツトのデータ語を保持する。

第４図の構成図はマイクロプロセッサの解決法の実施例
を示しておシ、これにより、マイクロプロセッサを備え
た近接スイッチは本発明に従って運用され得る。始めに
、まず動作回路のスイッチ人に続いて、最初に行われる
ルーチンが実施され、それがＩＮＩＴで示される。それ
は、例えば事象のメモリーからの取シ消し、レジスター
を据えること、警報出力の回復処理、誤り語０を送るこ
と等々を含んでおりつまり基本的状態を作る。更に先の
プログラムはこの基本的状態を確立させるために、なお
自分自身のテストを実施することができる。このループ
は第１の実施例と比較し得る状態を作り、それによって
、一時的に“常に存在する”制御回路と並列にアナログ
的接続が行われる。ループ（ＬＯＯＩ）’）はつまり、
第１の実施例において実現される同時試問のために存在
している。モジュール４゜は制御導線ｂ１〜Ｂｎの読み
入れ、また情報群”ｌ５Ｅ２．Ｋｓ、　Ｆｉ４−ｘ、　
、Ｋｎを持った容蓋、またＥ／Ｅｔ　ｒ　”Ｉ／”ｇ　
＊　Ｅ＋／”４　＋ち／　”ｓ　＊　”ｔ／　”４　；
　”ｓ／”４　；　”ｓ／”ｔ／”ｓ　；　Ｆｌｉ＋　
／鳥／Ｆｌ’４　；　”２／ち／’Ｃ４；　Ｅ＋　／”
ｔ／”ｓ／”４等々のような組合せの転換を実現する。

また別々の手段で実現される第１の実施例を参照せよ。

゛選ばれた或いはプログラムの進行によって予め定めら
れているアナログ入力の結合及び、それぞれの結合を行
うべき条件が、次のモジュール５０において試験される
。レベルの比較或いは状態の比較は、故障状態を選り分
け、その際出力の大きさの単一の情報は、新しい条件に
統合する際、第１の実施例のアナログ結果とは反対に、
今後は消えてしまわないで、メモリーからなお取り出す
ことができる。これは障害発生個所の確認を可能にし、
それによって、その状態だけでなく、その場所も、出力
母線駆動回路３５に指示され得る。モジュール６０は故
障語の課題例えば（’ｔ　ｔ　Ｆａ　＋　Ｆ５＋　Ｆａ
　＊　Ｆａ　＋’ｔ　ｅ　Ｆｌ　＋　Ｆｏ）＝（ｔｏｏ
ｌｏｏｏｌ）即ち故障状態が故障％　＋　Ｆａ　＋　Ｆ
Ｏによって発生しているということの課題を最終的に実
現する。Ｆ、〜Ｆ０は慣例によって固定され、そして上
記の結合Ｅ１・・・・・Ｆｉｎ及びその条件と関連して
いる。

モジュール４０においては付加的な調査が、例えば、出
発点１にあるアナログ人力Ｅ１が成る状態に対し、また
出発点２にある場合他の状態に対して比較されるとき可
能である。その場合は、即ちまた出発点１　＜、　Ｋ　
ｉ　（出発点２という状態が確認され、そ［７て過渡的
状態としてＵが定められ、それが近接スイッチが閉じら
れる状態である。過渡的状態が新しく生じ表れた故障が
全くないか、或いはそうでないとき、故障の有無の決定
を実施する為に１以前の正確な状態がなお関連していな
ければならない。第１の実施例に関連して近接スイッチ
の過渡的状態はまた上述された。

発明の効果 本発明に工って装備された近接スイッチは、安定した状
態でも、安定していない状態においても、完全に制（財
）される、切換えオン／オフ乃至オフ／オンの間、制御
が低下することが有シ得るだけである０時間の関係は、
この過渡的状態が信頼性に何んらの損失をも意味しない
ように決められている。使用者はこ＼で述べられる明白
な開閉状態を有するセンサーの使用に際し完全に自分自
身を制御するスイッチを手に入れる。そしてそれぞれの
故障機能は、それに対する制（財）について使用者が要
請されなければならないということなく、また外部の電
子的制御導線もなく、本スイッチは働く。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によって備え付けられる自分自身を制
御する近接スイッチの全系統図、第２図は、制御回路の
第１の実施例、第６図は制御回路の第２の実施例、そし
て第４図は第２の実施例に関連する構成図を示す。 図中符号 １．２：機能ブロック １０：発振器 １１：シュミットトリガ− １２：短絡保瞳回路 １！ｉ、２１　：終段 ２０：監視回路 ２２：比較器 ２３．２１Ｓ　：排他的ＯＲ回路 ２４．２５　：単安定フリップフロップ２７　　：　Ｈ
ＡＮＤ回路 ３０　：評価回路（ディジタル回路） ３１：湿度センサー ３２：温度センサー ５３：圧力センサー ３５：出力母線駆動回路 ４０５０６０　：モジュール

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、次の、動作回路に含まれる機能ユニツトとして、近
   接センサー（１０）、センサー信号を成形する回路部分
   （１）及び利用信号を構成するための終段（１３）を有
   し、更にまた短絡保護回路（１２）を有するか或いは有
   しない非接触近接スイツチにおいて、動作回路において
   協同作用する回路部分（１０、１１、１３そして場合に
   よつては１２）がスイツチにおいて集積化された制御回
   路（２０）中で接続されて付加的制御回路になつている
   ことを特徴とする非接触近接スイツチ。 ２、制御導線（Ｅ＿１、Ｅ＿２、Ｅ＿３、Ｅ＿４）が、
   制御回路（２０）へ、発振器回路（１０）、パルス成形
   回路（１１）、終段（１３）及び短絡保護回路（１２）
   を持つた近接スイツチの各機能ユニツトの出力と接続さ
   れている前記特許請求の範囲第１項記載のスイツチ。 ３、前記制御回路が、それに続く第１のマルチバイブレ
   ータ（２５）を持つた枠形比較器（２２）と、該枠型比
   較器（２２）と第１のマルチバイブレータ（２５）との
   出力と接続された発振器情報（１＊）を供給するための
   第１の排他的ＯＲ回路（２６）と、パルス成形器（２＊
   ）と終段（３＊）の情報（２＊／３＊）を供給するため
   の第２の排他的ＯＲ回路（２３）と、短絡保護回路情報
   （４＊）を供給するための第２のマルチバイブレーター
   （２４）と、そして情報（１＊、２＊、３＊、４＊）の
   供給のための連結回路部分（２７）とから構成されてい
   る前記特許請求の範囲第２項記載のスイツチ。 ４、制御回路（２０）の制御導線（Ｅ＿１、Ｅ＿２、Ｅ
   ＿３、Ｅ＿４）が、発振器回路（１０）、パルス成形回
   路（１１）、終段（１３）及び短絡保護回路（１２）を
   持つた近接スイツチの各機能ユニツトの出力と接続され
   ている前記特許請求の範囲第１項記載のスイツチ。 ５、前記制御回路（２０）がプロセツサ及びメモリー手
   段を有し、その出力（Ａ）に障害発生個所を特定するデ
   ータ語を有する前記特許請求の範囲第４項記載のスイツ
   チ。 ６、センサー（１）における動作回路の機能ユニツトに
   、付加的な監視要素（３１、３２、３３）が使用される
   前記特許請求の範囲第１項記載のスイツチ。 ７、付加的な制御導線（Ｅ＿ｎ＿−＿１、Ｅ＿ｎ）及び
   付加監視要素（３１、３２、３３）の付加的制御接続に
   対する制御回路（２０）が設けられた前記特許請求の範
   囲第６項記載のスイツチ。 ８、前記制御接続（Ｅ＿ｎ＿−＿１、Ｅ＿ｎ、２０）に
   おいて、圧力センサー（３３）及び／或いは温度センサ
   ー（３２）が使用される前記特許請求の範囲第７項記載
   のスイツチ。 ９、前記制御接続（Ｅ＿ｎ＿−＿１、Ｅｎ、２０）にお
   いて、湿度センサー（３１）が使用される前記特許請求
   の範囲第７項或いは第８項記載のスイツチ。