JPS63300973A - 検出スイッチ構造 - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は例えば被検出物の確認用の近接スイッチや圧力
スイッチあるいはリミントスイッチ等の各種の検出スイ
ッチ構造に係わり、さらに詳しくは検出スイッチ自身の
故障及びその検出スイッチの電源供給線や出力信号線等
の配線系の故障を、故障診断装置により容易に診断する
ことが可能な検出スイッチ構造に関するものである。

（従来の技術） 第９図に基づいて従来の検出スイッチ１２を説明すると
、スイッチケース２には被検出物を検出するセンサ３が
設けられ、同センサ３には同センサ３から出力された検
出信号Ｓ１を増幅して開状態か閉状態かを比較判別する
オペアンプ４が接続され、同オペアンプ４には出力用ス
イッチング素子５が接続されている。又、前記ケース２
には直流電源の端子Ａ、Ｃ及び信号出力用端子Ｂが設け
られている。そして、第１０図に示す使用状態において
前記端子Ａ、　　Ｃ間には直流電′ｔＡ６が接続され、
同電源６のプラス側端子と前記信号出力用端子Ｂ間には
前記スイッチング素子５０負荷抵抗７が接続されｔいる
。この負荷抵抗７として表示ランプやリレーが使用され
る。

そして、センサ３に被検出物Ｗが接近すると、同センサ
３から出力された検出１ｇ号Ｓ１がオペアンプ４に入力
されて増幅判別され、オペアンプ４から出力される所定
値以上の動作信号Ｓ２（電圧）が出力用スイッチング素
子５に印加されると、端子Ｂ、Ｃ間が閉状態となって、
電源６から負荷抵抗７を経て第１１図に示すように電流
ｉが流れ、表示ランプやリレーが動作されるようになっ
ている。又、被検出物Ｗがセンサ３から離隔すると、セ
ンサ３から検出信号Ｓｌが出力されなくなり、さらにオ
ペアンプ４からの動作信号Ｓ２も停止され、端子Ｂ、Ｃ
間が開状態となって電流ｉがゼロになり、被検出物Ｗが
存在しないことが検出される。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前記従来の検出スイッチ１２はスイッチング
素子５が正常な動作の結果として閉状態である場合にも
、故障により端子Ｂ、Ｃ間が短絡状態である場合、例え
ば、端子Ｂ、Ｃに接続された外部配！ｖＩ！！が短絡状
態である場合や、検出スイッチ１２内部の構成部品の故
障、例えば、スイッチング素子５の焼損等により端子Ｂ
、Ｃ間が短絡状態である場合にも、第１１図に示すよう
に電流ｉが同じように流れるため、両者の相違、つまり
検出スイッチ１２が正常に動作したのか、前記故障によ
って短絡したのかを区別することができない、同様に、
スイッチング素子５が正常な動作の結果として開状態で
ある場合、故障により端子Ｂ。

Ｃ間が非導通状態である場合、例えば、前記配線２が断
線状態である場合や、検出スイッチ１２内部の構成部品
の故障、例えば、スイッチング素子５の配線の焼損等に
より端子Ｂ、Ｃ間が開放状態である場合にも、第１１図
に示すように電＠ｉがゼロになって、検出スイッチ１２
が正常に動作したのか故障による開状態なのかの区別も
できない。

この結果、検出スイッチ１２が正常か異常かの確認のた
めには、検出スイッチ１２が閉状態となる条件、開状態
となる条件の両方の動作条件下での検出スイッチ１２の
出力状態について、それぞれ確認をするという面倒で複
雑な手順を踏まねばならないという問題があるばかりで
なく、検出スイッチが使用される機械装置では、その稼
働中に正常かどうかの’ｆｌ’ｆｌ　Ｄをすることは、
困難であるという問題があった。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解消するため、被検出物を検出す
るセンサと、 前記センサからの検出信号により閉動作又は開、動作さ
れる開閉信号出力手段と、 前記センサから開閉信号出力手段へ出力される検出信号
に故障診断用信号を付与する故障診断用信号付与手段と により構成している。

（作用） 本発明は前記手段を採ったことにより、次のように作用
する。

センサから出力される検出信号に故障診断用信号が付与
されているので、故障診断装置により検出スイッチ内で
の故障あるいは検出スイッチ外の配線の故障が、迅速、
かつ確実に判別される。

（実施例） 以下、本発明をケース一体型の検出スイッチとして具体
化した実施例を第１図〜第３図に基づいて説明する。な
お、この実施例の検出スイッチ１において前述した従来
の検出スイッチ１２と同様の機能を有する部材について
は同一の符号を付して、構成の説明を省略する。

前記センサ３には発振器よりなる強制開閉動作制御装置
９が並列に接続されている。又、前記センサ３の出力端
子Ｅとプラス側電源端子Ａとの間には強制開スイッチ１
０が接続され、前記強制開閉動作制御装置９からの動作
信号Ｓ３により閉動作されるようにしている。同様にし
て、前記センサ３の出力端子Ｅとマイナス側電源端子Ｃ
との間には強制閉スイッチ１１が接続され、前記強制開
閉動作制御装置９からの動作信号Ｓ４により閉動作され
るようにしている。

そして、使用状態（第１図の鎖線参照）において、検出
スイッチｌの検出信号３１．動作信号Ｓ２が閉状態のと
き、つまり第２図に示すように検出スイッチｌの端子Ｂ
、Ｃ間に流れる電流（これを以下検出スイッチ１の出力
信号Ｓという）が所定値ｉ流れているときには、前記強
制開閉動作制御装置９からの動作信号Ｓ３により強制開
スイッチ１０を閉動作させて強制的に、かつ周期的に短
時間（例えば、１ｍ５ｅｃ以下）の故障診断用信号とし
ての閉信号Ｓ５を検出信号Ｓ１に付与することにより、
以後の動作信号Ｓ２及び出力信号Ｓに閉信号Ｓ５を付与
するようにしている。

反対に、出力信号Ｓが開状態のとき、つまり第３図に示
すように電流がゼロのときには、強制開閉動作制御装置
１９からの動作信号Ｓ４により強制閉スイッチ１１を動
作させて強制的に、かつ周期的に短時間（例えば、１ｍ
５ｅｃ以下）の故障診断用信号としての閉信号Ｓ６を検
出信号Ｓ１に付与し、以後の動作信号Ｓ２、出力信号Ｓ
に閉イδ号Ｓ６を付与するようにしている。なお、強制
開閉動作は、前述したようにスイッチの通常の出力信号
Ｓと判別可能な範囲で短時間動作すれば、数ｍ５ｅｃの
応答性を有するリレー、プログラマブルコントローラ等
の制御装置（図示時）に使用しても影響はない。

さらに、前記故障診断用信号３５．Ｓ６の付与動作は前
記強制開閉動作制御装置９に対し外部から制御信号を与
えることにより任意にあるいは独立して周期的に行なう
ことができる。

この実施例では前記強制開閉動作制御装置９及び強制開
スイッチ１０、強制閉スイッチ１１により故障診断用信
号付与手段を構成している。又、オペアンプ４及び出力
用スイッチング素子５により前記センサ３からの検出信
号Ｓ１により閉動作又は閉動作される開閉信号出力手段
を構成している。

次に、第４図により前記検出スイッチ１の故障を診断す
る故障診断装置１３について説明する。

故障診断装置１３のケース１４には、前述した複数の検
出スイッチ１〜１からそれぞれ出力される出力信号Ｓ−
Ｓを入力するための複数の入力端子１５３〜１５ｎが設
けられている。

一方、前記入力端子１５３〜１５ｎには、それぞれ出力
信号Ｓ−Ｓの中に前記故障診断用信号Ｓ５．８６が存在
するか否かを検出するためのエツジ検出回路１６２〜１
６ｎが接続されている。又、前記エツジ検出回路１６ａ
〜１６ｎには閉状態又は開状態においてエツジが検出さ
れたとき、低電圧を出力し、エツジが検出されないとき
、高電圧を出力するためのリトリガブルワンショツトマ
ルチバイブレーク１７ａ〜１７ｎが直列に接続されてい
る。さらに、前記リトリガブルワンショツトマルチバイ
ブレーク１７３〜１７ｎには発光ダイオード１８１〜１
８ｎが接続され、検出スイ・ノチ１〜１が正常の場合、
つまりエツジが検出された場合には導通して点灯し、エ
ツジが検出されない場合には、消灯されるようにしてい
る。

一方、前記各ワンショットマルチパイプレーク１７ａ〜
１７ｎには故障診断装置１３ごとに故障の有無を判別可
能な信号、つまり工・ンジが検出さた場合には高電圧を
出力し、工・ノジが検出されない場合には低電圧を出力
するためのゲート回路２０が接続され、その出力端子２
１がケース１４に設けられている。

そして、前記故障診断装置１３により検出スイッチ１〜
１の出力信号Ｓに含まれる閉信号８５又は閉信号Ｓ６の
存在の有無を判別して表示する。

すなわち、出力信号Ｓにいずれかの信号Ｓ５．Ｓ６が存
在する場合には、エツジ検出回路１６ａ〜１６ｎ及びワ
ッショントマルチバイブレーク１７ａ〜１７ｎによりそ
の検出スイッチ１は正常動作であると診断され、一定時
間内に前記信号Ｓ５゜Ｓ６が存在しなければ、その検出
スイッチ１が異常であると診断され、診断結果は発光ダ
イオード１８ａ〜１８ｎにより表示され、出力端子１９
ａ〜１９ｎから外部の制御装置に入力される。

さらに、前記入力端子１５ａ〜１５ｎには前記出力信号
Ｓ−Ｓ中の開信号３５．又は閉信号Ｓ６を除去するため
のディジタル式あるいはアナログ式のフィルタ回路２２
　ａ〜２２ｎが接続され、このフィルタ回路２２８〜２
２ｎを経た出力信号Ｓは、ケース１４の出力端子２３ａ
〜２３ｎから外部制御装置に出力されるようにしている
。

さて、本発明実施例ではセンサ３からオペアンプ４の経
路に強制閉スイッチｌＯ１強制閉スイッチ１１を設け、
これを強制開閉動作制御装置９により制御して検出信号
Ｓ１が閉状態である場合には、所定周期で短時間の開信
号Ｓ５を付与し、検出信号ｓｉが開状態の場合には、閉
信号Ｓ６を付与するようにしたので、故障診断装置１３
により検出スイッチ１自身の故障及び検出スイッチ１と
制御装置を結ぶ配″ｌａＰ等の短絡あるいは断線等の外
部要因に基づく故障を容易に、かつ簡単に判別すること
ができる。

なお、前記実施例は次のように変更することも可能であ
る。

（１）第５図に示すように故障診断用信号付与手段とし
ての故障診断パルス発生装置２５と、パルス−数構出回
路２６とをケース２７内に収容し、出力端子２８から検
出スイッチ２９に故障診断パルス信号Ｓ７を出力し、検
出スイッチ２９内の強制開スイッチ１０又は強制閉スイ
ッチ１１により開信号Ｓ５又は閉信号Ｓ６を付与された
出力信号Ｓを入力端子３０に入力するようになし、さら
に故障診断指令信号Ｓ８を入力する端子３１及び故障診
断信号Ｓ９を出力する端子３２を設けること。

この実施例は本来の検出スイッチ２９と故障診断用信号
付与手段とを別置きにしたが、この場合にも、検出スイ
ッチ２９自身の故障及び外部要因による故障を判別する
ことができる。

（２）第６図に示すように前述した第５図に示す実施例
に加えて、故障診断パルスキャンセル回路３３を内蔵し
、そこから出力端子３４により閉信号Ｓ６．又は開信号
Ｓ５のない出力信号Ｓをとり出し可能に構成すること。

この実施例の場合には、強制開閉動作が故障診断装置の
出力信号Ｓに現れないうえに、検出スイッチ２９の出力
に遅れが生じない。

（３）第７図に示すように磁気検出スイッチ３５と、故
障診断用信号付与手段としての強制開閉磁界発生装置３
６とを別体にすることもできる。すなわち、ケース３７
内のセンサ主基板３８に対し磁気センサ３９を設け、他
方のケース４０に磁気発生コイル４１を内蔵して、前記
磁気センサ３９から出力される信号に開信号又は閉信号
を付与するようにしている。この削剥では検出スイッチ
３５のセンサ３以後の機能及び配線の異常を診断するこ
とができる。

（４）第８図に示すように、検出スイッチ１〜１から出
力された出力信号Ｓを入力して、制御装置（図示略）に
入力するための故障診断機能付き人カニニット４２を使
用すること。この入カニニット４２について説明すると
、ケース４３には検出スイッチ１〜１の出力信号Ｓを入
力する入力端子４４２〜４４ｎが設けられ、この各入力
端子には信号のみを取り出す絶縁回路４５が接続されて
いる。又、絶縁回路４５にはフィルタ回路４６及びエツ
ジ検出回路４７が互いに並列に接続され、さらに、開状
態又は閉状態を表示する表示回路４８が接続されている
。

前記フィルタ回路４６にはデータ選択回路４９が接続さ
れ、この選択回路４９にはアドレスデコーダ５０が接続
され、マザーボードコネクタ５１へ接続され、このコネ
クタ５１から制御装置（図示略）に各検出スイッチ１〜
１からの信号Ｓが開信号Ｓ５又は閉信号Ｓ６の無い状態
で入力される。

前記エツジ検出回路４７にはリトリガブルワンショツト
マルチバイブレーク５２が接続され、同マルチバイブレ
ーク５２にはデータ選択回路５３が接続され、データバ
スバッファ５４を介してマザーボードコネクタ５１に接
続されている。さらに、前記リトリガブルワンショツト
マルチパイプレーク５２にはゲート回路５５が接続され
、入カニニット４２ごとに検出スインチ１の正常、異常
を判別する信号を前記コネクタ５１に出力するようにし
ている。

この別の実施例では故障診断機能付き人カニニット４２
から制御装置までの配線を省略化することができる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明は検出スイッチの故障を配
線本数の増加を招来しないで、故障診断用信号を容易に
付加することができるとともに、検出スイッチの故障の
みならず検出スイッチから他の制御装置へ至る配線上の
異常を検出スイッチの使用状態のまま故障診断装置によ
り確実に、素早く判別することができる効果がある。

さらに、故障検出のための出力の変化時間が短時間のた
め、従来からの制御装置であるリレー、プログラマブル
コントローラへそのまま接続できる効果がある。

複雑な制御装置でも検出スイッチにより容易に故障箇所
が特定でき、又、制御装置側にも容易に知らせることが
可能のため、スイ・７チの故障による二次損害の防止に
なり、又、保全作業の効率化を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した一実施例を示す回路図、第
２図及び第３図は検出スイッチの閉状態及び開状態の出
力信号を示すグラフ、第４図は検出スイッチの故障診断
装置を示すブロック回路図、第５図及び第６図はそれぞ
れ本発明の別例を示すブロック回路図、第７図は本発明
の別例を示す断面図、第８図は故障診断機能付き人カニ
ニットを示す回路図、第９図は従来の検出スイッチを示
す動作を説明するグラフである。 検出スイッチ１、スイッチケース２、センサ３、オペア
ンプ４、出力用スイッチング素子５、直流電源６、負荷
抵抗７、故障診断用信号付与手段を構成する強制開閉動
作制御装置９、強制開スイッチ１０、強制閉スイッチ１
１、故障診断用信号付与手段としての故障診断パルス発
生装置２５、検出スイッチ２９、磁気検出スイッチ３５
、強制開閉磁界発生装置３６、検出信号Ｓ１、電源端子
Ａ。 Ｃ１信号出力用端子Ｂ、動作信号Ｓ２．　３３．　　Ｓ
４、出力信号Ｓとしての電流ｉ、故障診断用信号として
の閉信号Ｓ５、閉信号ｓ６、故障診断パルス信号Ｓ７６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検出物を検出するセンサと、 前記センサからの検出信号により閉動作又は開動作され
   る開閉信号出力手段と、 前記センサから開閉信号出力手段へ出力される検出信号
   に故障診断用信号を付与する故障診断用信号付与手段と により構成したことを特徴とする検出スイッチ構造。 ２、前記故障診断用信号付与手段は、センサから開閉信
   号出力手段に出力される検出信号が開状態では強制的、
   かつ周期的に検出信号に閉信号を短時間付与する強制閉
   スイッチと、前記検出信号が閉状態では強制的、かつ周
   期的に検出信号に開信号を短時間付与する強制開スイッ
   チと、前記両スイッチを動作させる強制開閉動作制御装
   置とにより構成されている特許請求の範囲第１項に記載
   の検出スイッチ構造。 ３、前記強制開閉動作制御装置は発振器である特許請求
   の範囲第１項又は第２項に記載の検出スイッチ構造。 ４、前記センサ、開閉信号出力手段及び故障診断用信号
   付与手段はスイッチケース内に一体的に収容されている
   特許請求の範囲第１項に記載の検出スイッチ構造。