KR20110101170A

KR20110101170A - 근접 스위치

Info

Publication number: KR20110101170A
Application number: KR1020117014885A
Authority: KR
Inventors: 토시유키 히구치; 테루유키 나카야마; 다이치 가미소노; 사토시 니시우치; 카즈노리 오카모토
Original assignee: 오므론 가부시키가이샤
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2011-09-15
Also published as: JPWO2010126029A1; CN102273074B; US20120032690A1; DE112010000460B4; CN102273074A; DE112010000460T5; US8779778B2; JP5177287B2; WO2010126029A1; KR101255940B1

Abstract

액추에이터부(2)와 센서부(1)를 구비하는 근접 스위치이다. 센서부(1)는, 안테나 코일(11)과, 안테나 코일(11)에 일정한 주파수의 전자파를 송신시키는 송신 회로(13)와, 안테나 코일(11)이 외부로부터 수신한 신호를 검출하기 위한 수신 회로(18)와, 제어 회로(10A, 10B)를 구비한다. 액추에이터부(2)는, 안테나 코일(21)과, 안테나 코일(21)에 생긴 기전력을 정류하는 전원 회로(23)와, 전원 회로(23)로부터 전원의 공급을 받아서 안테나 코일(21)이 수신한 신호를 분주하고, 분주 후의 신호를 안테나 코일(21)로부터 송신하는 신호 처리 회로를 구비한다. 센서부(1)의 제어 회로는, 액추에이터부(2)로부터 송신되는 신호의 주파수를 등록하기 위한 메모리를 갖는다. 제어 회로는, 수신 회로(18)가 검출한 수신 신호를, 송신 회로(13)의 동작 및 메모리에 등록된 주파수와 대조함에 의해, 액추에이터부(2)가 센서부(1)에 근접하여 있는지의 여부를 판정한다.

Description

근접 스위치{PROXIMITY SWITCH}

본 발명은, 이동하는 물체에 부착되는 액추에이터부와, 액추에이터부에 근접 가능한 위치에 고정 배치되고, 액추에이터부와 비접촉의 교신을 행함에 의해 당해 액추에이터부를 검출하고, 그 검출의 유무를 나타내는 신호를 출력하는 센서부를 구비하는 근접 스위치에 관한 것이다.

위험 영역에의 문짝(扉)의 개폐를 검출하는 등의 안전관리 목적으로 사용되는 근접 스위치로서, 전자유도의 원리에 의해 센서부와 액추에이터부와의 사이에서 비접촉의 교신을 행하여, 식별용의 정보를 교환하도록 한 근접 스위치가 개발되어 있다(특허 문헌 1, 2 참조.).

구체적으로, 특허 문헌 1에는, 액추에이터부(동작 요소)와 센서부(판독 헤드)에, 각각 식별 코드를 기억하는 메모리를 마련하고, 센서부가 액추에이터부와 교신하여 액추에이터부 측의 식별 코드를 판독하고, 이 식별 코드를 자체 회로의 메모리 내의 식별 코드와 대조함에 의해, 액추에이터부의 유무를 판정하는 것이 기재되어 있다(특허 문헌 1의 7 내지 9페이지, 도 2 참조).

특허 문헌 2에는, 센서부 및 액추에이터부의 쌍방에, 송신용의 안테나 코일과 수신용의 안테나 코일을 마련하고, 이들의 안테나 코일 사이에서 서로 다른 주파수의 신호를 송수신하는 구성의 근접 스위치가 개시되어 있다. 이 근접 스위치에서는, 센서부에서, 외부로부터 입력된 디지털 코드 신호를 소정의 주파수에 의해 변조하여 액추에이터부에 송신하고, 액추에이터부가 수신한 신호를 디지털 코드 신호로 복호한 후에, 이 디지털 코드 신호를 센서부로부터의 신호와는 다른 주파수에 의해 변조하여 센서부에 송신한다. 센서부에서는, 액추에이터부로부터 송신된 신호를 디지털 코드 신호로 복호하고, 이 신호가 원래의 디지털 코드 신호에 정합(整合)하는지의 여부에 의해, 액추에이터부의 유무를 판정한다. 또한, 센서부로부터 송신되는 신호와 액추에이터부로부터 송신되는 신호의 주파수를 다른 것으로 설정하는 것은, 각 신호를 상호 간섭하는 일 없이 송신하기 위해서다(특허 문헌 2의 단락 0023 내지 0036, 도 1 내지 3 참조.).

[선행 기술 문헌]

[특허 문헌]

특허 문헌 1 : 일본 특표2002-501698호 공보

특허 문헌 2 : 유럽 특허공보 EP1181776 B1

특허 문헌 1에 개시된 근접 스위치에서는, 센서부와 액추에이터부의 조합마다 다른 식별 코드를 설정할 수 있기 때문에, 센서부는 올바른 액추에이터부와 조합된 때가 아니면, 액추에이터부가 근접되어 있다고는 판정하지 않고, 스위치 기능이 무효가 되는 것을 높은 정확도로 방지할 수 있다. 그러나, 이 근접 스위치에서는, 액추에이터부에 메모리나 CPU를 포함하는 IC를 도입할 필요가 있고, 또한, 센서부와 액추에이터부와의 사이에서 RFID의 원리에 의거한 교신을 행할 필요가 있기 때문에, 처리가 복잡하고 고가의 구성이 된다.

특허 문헌 2에 개시된 근접 스위치에서는, 센서부와 액추에이터부에 각각 송신용 코일과 수신용 코일을 마련하기 때문에, 회로 구성이 복잡하고 형상도 커지고, 또한 고가가 된다.

본 발명은 상기한 문제점에 착안하여, 회로 구성이나 신호 처리의 구조가 간단하고, 검출의 정밀도가 확보된 근접 스위치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명에 의한 근접 스위치는, 이동하는 물체에 부착되는 액추에이터부와, 이 액추에이터부를 비접촉으로 검출하는 처리를 행하여 그 검출의 유무를 나타내는 신호를 출력하는 센서부를 구비하는 것으로서, 액추에이터부에 제 1의 안테나 코일이 마련되고, 센서부에 제 2의 안테나 코일이 마련된다. 센서부에서는, 제 2의 안테나 코일에 일정한 주파수의 전자파를 송신시키는 송신 회로와, 당해 제 2의 안테나 코일이 외부로부터 수신한 신호를 검출하기 위한 수신 회로가, 제 2의 안테나 코일에 접속된다. 액추에이터부에서는, 제 1의 안테나 코일에 생긴 기전력을 정류하는 전원 회로와, 이 전원 회로로부터 전원의 공급을 받아서 안테나 코일이 수신한 신호를 분주하고, 분주 후의 신호를 안테나 코일로부터 송신하는 신호 처리 회로가, 제 1의 안테나 코일에 접속된다.

또한 센서부는, 액추에이터부로부터 송신되는 신호의 주파수를 등록하기 위한 메모리를 포함하는 제어 회로를 갖는다. 당해 제어 회로는, 송신 회로의 동작을 제어하면서 수신 회로에 의해 검출된 수신 신호를 송신 회로의 동작 및 메모리에 등록된 주파수와 대조 하므로서, 액추에이터부가 센서부에 근접하여 있는지의 여부를 판정한다.

상기한 구성에 의하면, 액추에이터부가 센서부에 근접하여 있을 때에는, 쌍방의 안테나 코일이 전자 결합하고, 액추에이터부 측의 안테나 코일에 의해 생긴 기전력에 의해 신호 처리 회로가 동작하여, 센서부에 전자파보다도 낮은 주파수의 신호가 송신된다. 이 송신 신호는, 안테나 코일이 수신한 신호를 분주함에 의해 생성되기 때문에, 액추에이터부 측의 회로 구성을 간단하게 할 수 있다. 또한, 센서부 측에서도, 일정한 주파수의 전자파를 송신하는 처리와, 안테나 코일이 수신한 신호를 검출하여, 그 주파수를 체크하는 처리를 행하면 좋고, 전자파에 식별 코드를 중첩하고 송신하거나, 수신 신호로부터 식별 코드를 복호하는 등의 복잡한 처리를 행할 필요가 없다.

바람직한 양태에 의한 근접 스위치에서는, 액추에이터부의 신호 처리 회로는, 제 1의 안테나 코일이 수신한 신호를 분주하기 위한 카운터 회로를 포함하고, 카운터 회로로부터 출력되는 신호의 주기에 맞추어서 제 1의 안테나 코일에 대한 전자파를 진폭 변조하도록 구성된다. 또한, 센서부의 수신 회로에는, 제 2의 안테나 코일에 흐르는 신호의 포락선을 검파하는 검파 회로가 포함된다.

상기한 양태에 의하면, 액추에이터부가 센서부에 근접하여 있을 때에는, 쌍방의 안테나 코일이 전자 결합하고 있는 상태하에서 카운터 회로가 동작하고, 이 카운터 회로로부터 출력되는 신호의 주기에 맞추어서, 전자파 및 쌍방의 안테나 코일을 흐르는 신호의 진폭이 변조된다. 이 변조 부분의 신호 성분을 센서부의 수신 회로 내의 검파 회로가 검출함에 의해, 카운터 회로에 의해 분주된 신호를 센서부에서 수신 신호로서 취출하는 것이 가능해진다.

다른 바람직한 양태에 의한 근접 스위치에서는, 센서부의 제어 회로는, 송신 회로를 일정한 기간 동작시키는 제어와 송신 회로를 일정한 기간 휴지(休止)시키는 제어를 교대로 실행함과 함께, 송신 회로가 동작하고 있는 기간에 수신 회로가 수신한 신호의 주파수가 메모리에 등록된 주파수에 일치하고, 또한 송신 회로가 휴지하고 있는 기간에 수신 회로가 수신 신호의 레벨 변화를 검출하지 않는 상태가 된 것을 액추에이터부가 센서부에 근접하여 있다고 판정하는 조건으로 하여, 상기한 판정 처리를 실행한다.

상기한 양태에 의하면, 송신 회로의 동작이나 휴지에 액추에이터부가 올바르게 반응하고, 또한 전자파가 송신되고 있는 동안에 수신한 신호의 주파수가 메모리에 등록된 주파수에 일치한 경우만 액추에이터부가 근접하여 있다고 판정된다. 따라서, 센서부 또는 액추에이터부의 회로가 고장난 경우나, 센서부의 주위에 있는 기기로부터의 신호를 수신하고 있는 경우에, 잘못된 검출이 행하여지는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서 스위치 기능의 무효화를 방지하는 기능을 높이고 싶은 경우에는, 신호 처리 회로의 분주비를 변경 가능하게 구성한 액추에이터부를 사용하던지, 신호 처리 회로의 분주비가 각각 다른 복수의 액추에이터부의 어느 하나를 도입한다. 이들의 액추에이터부를 사용하는 경우의 바람직한 양태에서는, 센서부의 제어 회로에는, 소정의 조건하에서 송신 회로가 동작하고 있을 때에 수신 회로에 의해 검출된 신호로부터 그 주파수를 검출하여 메모리에 등록하는 등록 처리 수단이 마련된다.

상기한 양태에 의하면, 센서부와 액추에이터부와의 조합에 의해, 액추에이터부로부터 센서부에 송신되는 신호의 주파수를 다른 것으로 설정할 수 있다. 또한, 근접 스위치의 부착시 등에, 센서부와 액추에이터부를 근접시켜서 센서부로부터 전자파를 송신함에 의해, 액추에이터부로부터 송신되는 신호의 주파수를 센서부의 메모리에 용이하게 등록할 수 있다.

따라서 상기한 양태에 의하면, 센서부에, 정규의 액추에이터부 이외의 액추에이터부를 작용시켜도, 그 액추에이터부가 올바른 것으로서 오검출되는 것을 방지할 수 있고, 스위치 기능이 무효화되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 센서부로부터 송신된 전자파에 의해 기동한 액추에이터부에서, 안테나 코일에 흐르는 신호를 분주하여 센서부에 송신함에 의해, 액추에이터부로부터 센서부에 특정한 주파수의 신호를 송신하고, 이 송신 신호에 의해 센서부가 액추에이터부의 유무를 판정할 수 있도록 하였기 때문에, 회로 구성이나 신호 처리가 간단하면서, 액추에이터부를 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 따라서, 안전 목적이나 보안 관리에 이용 가능한 근접 스위치를 저렴하게 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 센서부나 액추에이터부를 소형화하는 것이 가능해지기 때문에, 부착이 용이해지고, 다양한 용도에 이용할 수도 있다.

도 1은 근접 스위치를 이용한 안전관리 시스템의 구성예를 도시하는 블록도.
도 2는 근접 스위치의 부착예를 도시하는 설명도.
도 3은 근접 스위치의 다른 부착예를 도시하는 설명도.
도 4는 근접 스위치의 전기 구성을 도시하는 블록도.
도 5는 센서부에서의 신호 처리의 구체예를 도시하는 타이밍 차트.
도 6은 액추에이터부의 검출 처리의 순서를 도시하는 플로우 차트.
도 7은 정상적인 수신 신호와 이상한 수신 신호를 대비한 타이밍 차트.
도 8은 송신 신호의 주파수를 변경 가능한 구성의 액추에이터부를 도시하는 도면.
도 9는 액추에이터부의 송신 신호의 주파수를 등록하는 처리의 순서를 도시하는 플로우 차트.

도 1 및 도 2는, 제조 현장에 도입된 안전관리 시스템의 구성예를 도시한다.

이 안전관리 시스템은, 펜스(200)에 의해 둘러싸여진 위험 영역이 개방된 때에, 당해 위험 영역 내의 로봇(202)을 움직이는 모터(100)를 정지시키는 것을 목적으로 하는 것으로, 복수의 근접 스위치(S)(도 1에서는 3개), 모터(100)와 도시하지 않은 전원을 접속하는 콘택터(102)(도 1에서는 2개), 각 콘택터(102)의 동작을 제어하는 컨트롤러(101) 등에 의해 구성된다.

각 근접 스위치(S)는, 각각 센서부(1)와 액추에이터부(2)에 의해 구성된다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 액추에이터부(2)는, 펜스(200)의 문짝부(201)의 개방측의 단연부(端緣部)에 부착되고, 센서부(1)는, 문짝부(201)가 닫혀진 때에 액추에이터부(2)에 대향하며 근접하는 위치에 부착된다. 또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 센서부(1)는 컨트롤러(101)에 전기 접속된다.

또한, 이 실시예에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 하나의 문짝(201)의 개폐를 1조의 센서부(1) 및 액추에이터부(2)에 의해 검출하지만, 이것으로 한정하지 않고, 복수조의 센서부(1) 및 액추에이터부(2)를 하나의 문짝(201)에 부착하여도 좋다. 또한, 도 3에 도시하는 바와 같이, 양쪽 개방식의 각 문짝(201A, 202B)의 한쪽에 센서부(1)를, 다른쪽에 액추에이터부(2)를, 각각 부착하고, 각 문짝(201A, 202B)의 개폐를 검출하여도 좋다.

또한, 도시는 하지 않지만, 슬라이드식의 문짝에 대해서도, 도 2, 3과 마찬가지로 하여 개폐를 검출할 수 있다.

각 근접 스위치(S)의 센서부(1)는, 대응하는 액추에이터부(2)를 검출하는 처리를 실행하고, 검출 결과를 나타내는 신호(이하, 「검지 신호」라고 한다)를 출력한다. 출력된 검지 신호는 컨트롤러(101)에 입력된다.

컨트롤러(101)에서는, 각 근접 스위치(S)의 센서부(1)로부터 입력한 검지 신호를 해석하고, 모든 검지 신호가 액추에이터부(2)를 검출한 상태를 나타내고 있는 경우에는, 각 콘택터(102)를 여자 상태로 설정한다. 이에 의해 모터(100)에 전원이 공급되고, 위험 영역 내의 로봇(202)이 동작한다. 한편, 검지 신호중에 액추에이터부(2)를 검출하지 않은 상태를 나타내는 것이 있는 경우에는, 컨트롤러(101)는 각 콘택터(102)를 비여자 상태로 설정한다. 이에 의해 모터(100)에의 전원 공급이 끊기고, 로봇(202)의 동작이 정지한다.

각 근접 스위치(S)에서는, 센서부(1)와 액추에이터부(2)의 사이에서 비접촉의 교신을 행하여, 서로 상대에게 특정한 주파수의 신호를 송신하도록 구성되어 있다. 이하, 근접 스위치(S)의 하나에 주목하여, 그 구성 및 동작에 관해 상세히 설명한다.

우선, 도 4는, 근접 스위치(S)의 전기 구성을 도시한다.

센서부(1)에는, 액추에이터부(2)와의 교신이나 신호 처리를 위해, 안테나 코일(11), 안테나 회로(12)(임피던스 정합을 위한 회로), 송신 회로(13), 수신 회로(18)가 마련되는 외에, 2개의 제어부(10A, 10B), 및 검지 신호를 출력하기 위한 출력 회로(17)가 마련된다. 이하, 각 제어부(10A, 10B)로 개별적으로 언급하는 경우에는, 제어부(10A)를 「제 1 제어부(10A)」라고 하고, 제어부(10B)를 「제 2 제어부(10B)」라고 한다.

각 제어부(10A, 10B)에는, CPU나 불휘발성의 메모리가 포함된다. 또한 제 1 제어부(10A)에는, 송신용의 신호를 생성하기 위한 발진 회로가 포함되어 있고, 이 발진 회로를 발진시킴에 의해 송신 회로(13)에 일정한 주파수(이하, X헤르츠라고 한다. 예를 들면, X=125KHz이다.)의 신호를 공급한다. 송신 회로(13)에서는, 이 신호에 증폭 등이 처리를 시행하여 X헤르츠의 송신 신호를 생성한다. 송신 신호는 안테나 회로(12)를 통하여 안테나 코일(11)에 공급되고, 전자파로서 송출된다.

수신 회로(18)에는, 검파 회로(14), 증폭 회로(15), 비교기(16)가 포함된다. 검파 회로(14)는, 안테나 회로(12)에 흐르는 신호의 포락선을 검파함에 의해, 안테나 코일(11)이 외부로부터 수신한 신호를 검출한다. 이 수신 신호는 증폭 회로(15)에 의해 증폭된 후에, 비교기(16)에 의해 펄스 신호로 변환되고, 각 제어부(10A, 10B)에 입력된다.

각 제어부(10A, 10B)에서는, 상호간에 동작의 동기를 취하면서, 비교기(16)로부터 입력된 수신 신호를 이용하여 액추에이터부(2)의 유무를 판정한다. 그리고, 액추에이터부(2)가 있다고 판정한 때에는 하이 레벨의 신호를 출력하고, 액추에이터부(2)는 없다고 판정한 때에는 로우 레벨의 신호를 출력한다. 출력 회로(17)에서는, 각 제어부(10A, 10B)로부터 출력된 신호의 논리곱을 검지 신호로서 출력한다. 따라서, 제어부(10A, 10B)가 함께 액추에이터부(2)가 있다고 판정한 때만, 검지 신호가 하이 레벨이 된다.

액추에이터부(2)에는, 안테나 코일(21) 및 콘덴서(22)에 의한 공진 회로, 전원 회로(23), 카운터 회로(24), 저항(25), 및 전계효과형의 트랜지스터(26)를 포함하는 회로가 조립된다.

문짝부(201)가 닫혀져서 액추에이터부(2)가 센서부(1)에 근접하는 상태가 되고, 센서부(1)로부터 전자파가 출력되면, 쌍방의 안테나 코일(11, 21)이 전자 결합하고, 이에 의해 액추에이터부(2)의 안테나 코일(21)에도 X헤르츠의 교류 신호가 흐른다. 전원 회로(23)는, 안테나 코일(21)의 기전력을 정류함에 의해 카운터 회로(24)를 구동하기 위한 전력을 생성한다. 카운터 회로(24)는, 안테나 코일(21)에 흐르는 X헤르츠의 신호를 소정 비율로 분주함에 의해, Y헤르츠의 펄스 신호를 출력한다. 이 펄스 신호는 트랜지스터(26)의 게이트에 입력되고, 이에 의해 안테나 코일(21)이 저항(25) 및 트랜지스터(26)를 통하여 일정 전압(VSS)에 접속된다.

상기한 접속은, 카운터 회로(24)로부터의 출력에 응한 주기(1/Y초)로 반복된다. 이에 의해, 결합 상태에 있는 안테나 코일(11, 21) 사이의 전자파 및 각 안테나 코일(11, 21)에 흐르는 신호가 1/Y초의 주기로 진폭 변조된다. 이 변조 부분의 신호 성분은 검파 회로(14)에 의해 수신 신호로서 검출된다.

상기한 신호 처리를 요약하면, 센서부(1)는, 액추에이터부(2)가 근접하여 있는지의 여부에 관계없이, 안테나 코일(11)로부터 X헤르츠의 전자파를 송출한다. 액추에이터부(2)가 센서부(1)에 근접하여 있는 경우에는, 전자파에 의해 기동한 액추에이터부(2)에서, 센서부(1)로부터 수신한 신호로부터 Y헤르츠의 신호가 생성되고, 이것이 전자파를 통하여 센서부(1)에 송신된다. 센서부(1)에서는, 수신 회로(18)에 의해, Y헤르츠의 수신 신호가 검출되고, 검출된 수신 신호가 각 제어부(10A, 10B)에 입력된다.

도 5는, 상기한 근접 스위치(S)의 센서부(1)에서의 신호 처리의 구체예를 도시하는 타이밍 차트이다. 도면중의 (1)은 송신 회로(13)에 의해 생성된 송신 신호이고, (2)는 액추에이터부(2)가 근접하지 않은 때의 전자파이고, (3)은 액추에이터부(2)가 근접하여 있을 때의 전자파이다. 안테나 코일(11, 21)의 신호도 도 5(2) (3)과 같은 상태가 된다.

(4)는, (3)의 신호의 포락선(1점 쇄선으로 도시한다.)을 검파 회로(14)에 의해 검출한 후에, 증폭 회로(15)에 의해 증폭함에 의해 검출된 수신 신호이다. (5)는 (4)의 수신 신호를 비교기(16)에 의해 펄스 변환한 것이다.

도 5(1)에 도시하는 바와 같이, 이 실시예에서는, X헤르츠의 송신 신호를 출력하는 기간(제 1 제어부(10A) 내의 발진 회로의 발진에 의해 행하여지기 때문에, 이하, 이 기간을 「발진 기간」이라고 한다)과, 송신 신호의 출력을 정지하는 기간(이하, 「비 발진 기간」이라고 한다)을 교대로 설정한다. 액추에이터부(2)가 센서부(1)에 근접하지 않은 상태하에서는, 신호의 변조는 생기지 않기 때문에, 도 5(2)에 도시하는 바와 같이, 전자파는 송신 신호와 마찬가지가 된다.

이에 대해, 액추에이터부(2)가 센서부(1)에 근접하여 있는 경우에는, 발진 기간 중의 송신 신호에 액추에이터부(2)가 반응하기 때문에, 도 5(3)(4)(5)에 도시하는 바와 같이, 발진 기간 중의 전자파에 변조가 생기고, 이 신호로부터 Y헤르츠의 수신 신호가 검출된다. 그러나, 비 발진 기간에는, 액추에이터부(2)도 동작하지 않기 때문에, 수신 신호는 거의 변화하지 않고, 비교기(16)로부터 출력된 신호의 주파수는 0헤르츠가 된다.

센서부(1)의 각 제어부(10A, 10B) 내의 메모리에는, 미리 액추에이터부(2)로부터 송신되는 신호의 주파수(Y)가 등록되어 있다. 각 제어부(10A, 10B)에서는, 발진 기간 및 비 발진 기간을 설정하면서 각 기간에서의 수신 신호를 자체회로의 동작 및 메모리 내의 주파수(Y)와 대조함에 의해, 액추에이터부(2)의 유무를 판정한다.

도 6은, 액추에이터부(2)의 검출을 위해 각 제어부(10A, 10B)가 실행하는 구체적인 순서를 도시한다. 이 플로우 차트의 각 스텝의 부호(ST1 내지 ST9)를 참조하여 설명하면, 우선, 발진 회로의 발진을 시작하고(스텝 ST1), 그 상태를 유지한 채로, 소정 시간이 경과할 때까지 비교기(16)로부터 수신 신호를 입력한다(스텝 ST2). 다음에, 발진 회로의 발진을 정지하고(스텝 ST3), 그 상태를 유지한 채로, 소정 시간이 경과할 때까지 비교기(16)로부터 수신 신호를 입력한다(스텝 ST4).

상기한 스텝 ST1 내지 ST4의 처리에 의해 1사이클분의 발진 기간 및 비 발진 기간이 실행되게 된다. 또한, ST1 및 ST3의 각 스텝은, 실질적으로는 제 1 제어부(10A)만이 실행하지만, 제 2 제어부(10B)에서도, 제 1 제어부(10A)의 동작에 맞추어서 발진의 시작이나 정지의 타이밍을 인식한다.

1사이클분의 발진 기간 및 비 발진 기간이 실행되면, 스텝 ST5에서는, 각 기간에서의 수신 신호를 분석한다. 여기에서, 발진 기간 중의 수신 신호가 Y헤르츠의 주파수로써 규칙적으로 변화하고(스텝 ST6이 「YES」인 경우), 비 발진 기간의 수신 신호가 0헤르츠이라면(스텝 ST7이 「YES」인 경우), 액추에이터부(2)가 있다고 판정한다(스텝 ST8). 한편, 발진 기간 중에 수신한 신호가 Y헤르츠가 아닌 경우(스텝 ST6이 「NO」인 경우)나, 휴지 기간 중에도 0보다 큰 주파수의 신호를 수신한 경우(스텝 ST7이 「NO」인 경우)에는, 액추에이터부(2)는 없다고 판정한다(스텝 ST9).

도 7은, 상기한 각 기간에 검출된 수신 신호(검파·증폭 후의 신호에 의해 나타낸다.)에 관해, (1) 정상적인 신호를 수신한 경우, (2) 발진 기간 중에 Y헤르츠와는 다른 주파수(Z헤르츠)의 신호를 수신한 경우, (3) 휴지 기간 중에 수신 신호가 변동한 경우의 각 예를 대비하고 나타낸 것이다.

도 7(2)에 도시하는 바와 같은 이상이 생긴 경우에는, 액추에이터부(2) 또는 센서부(1)의 수신측의 회로가 고장나 있거나, 센서부(1)의 주위에 전자파에 공진하여 동작하는 기기가 존재할 가능성이 있다. 또한 도 7(3)에 도시하는 바와 같은 이상이 생긴 경우에는, 센서부(1)의 송신 회로(13)나 안테나 회로(12)가 고장나 있을 가능성이 있다. 또는, 독자적으로 발진을 행하는 기기가 센서부(1)의 주위에 존재할 가능성도 있다.

이 실시예에서는, 도 7(1)에 도시하는 것과는 다른 상태의 신호를 검출한 경우에는, 전부 액추에이터부(2)가 없다고 판정하여, 컨트롤러(101)에 로우 레벨의 검지 신호를 송신하게 되기 때문에, 이상의 원인에 관계없이, 확실하게 로봇(202)을 정지하여, 안전을 확보할 수 있다.

다음에, 도 8은, 액추에이터부(2)의 다른 구성예를 도시한다.

이 실시 예의 액추에이터부(2)도, 기본적인 회로 구성은 도 4에 도시한 것과 마찬가지이지만, 카운터 회로(24)로서, 4가지의 분주비에 의한 분주를 행하고, 각 분주에 의해 생성된 신호를 개별적으로 출력하는 출력 단자(QA, QB, QC, QD)를 구비하는 것이 도입되어 있다. 트랜지스터(26)의 게이트는, 출력 단자(QA, QB, QC, QD)중의 어느 하나에 접속된다.

상기한 구성에 의하면, 어느 출력 단자를 트랜지스터(26)에 접속하는지에 의해, 액추에이터부(2)로부터 센서부(1)에 송신되는 신호의 주파수를 다른 것으로 할 수 있다. 따라서, 가령 정규의 액추에이터부(2)와 같은 형식의 액추에이터부(2)를 센서부(1)에 접근하였다고 하여도, 그 액추에이터부(2)로부터 송신되는 신호의 주파수가 정규의 것과 일치하지 않는 한, 스위치 기능이 무효가 되는 일이 없다. 따라서, 스위치 기능을 무효로 하는 것이 곤란해지고, 안전성을 보다 한층 높일 수 있다.

또한, 도 8의 구성을 채용하는 경우에는, 카운터 회로(24)와 트랜지스터(26)와의 접속을 제조시에 행하여, 변경할 수 없도록 하여도 좋지만, 트랜지스터(26)와 카운터 회로(24) 사이에 스위치 기구를 마련하고, 외부 신호 또는 액추에이터부(2)의 몸체에 마련한 스위치에 의해, 적절히 스위치 기구를 조작하여, 주파수를 변경할 수 있도록 하여도 좋다.

또한, 도 4의 구성의 액추에이터부(2)에 대해서도, 카운터 회로(24)로서, 분주비가 다른 복수의 카운터 회로중의 어느 하나를 선택하여 조립하도록 하면, 송신되는 신호의 주파수가 각각 다른 복수의 액추에이터부(2)를 제작할 수 있고, 이들 중의 어느 하나를 센서부(1)에 조합시킬 수 있다.

상기한 바와 같이 액추에이터부(2)에 의해 송신 신호의 주파수가 다르도록 한 경우에는, 센서부(1)의 각 제어부(10A, 10B)에 주파수를 등록하지 않고서 출하하고, 현장에서 근접 스위치(S)를 마련한 후에, 주파수를 등록하는 처리를 행하는 것이 바람직하다. 도 9는, 이 등록 처리(티칭)에 관한 순서를 도시한다.

도 9의 티칭 처리는, 예를 들면, 주파수가 등록되지 않은 상태의 센서부(1)와 액추에이터부(2)를 문짝부(201)에 부착한 후에, 문짝부(201)를 닫고서, 센서부(1)에 전원을 공급함에 의해 실행된다.

이 처리도, 도 6에 도시한 액추에이터부(2)의 검출 처리와 마찬가지로, 2개의 제어부(10A, 10B)에서 동시에 실행된다. 이하, 도 9를 참조하여 설명하면, 우선, 발진 기간과 비 발진 기간을 교대로 실행하여, 각 기간에서의 수신 신호를 입력하고, 분석한다(스텝 ST11 내지 15). 여기서, 발진 기간 중에 0헤르츠 이외의 규칙성이 있는 신호를 수신하고(스텝 ST16이 「YES」인 경우), 비 발진 기간 중의 수신 신호가 0헤르츠라면(스텝 ST17이 「YES」인 경우), 발진 기간 중에 수신한 신호의 주파수를 가등록한다(스텝 ST18).

또한, 이 티칭 처리에서는, 발진 기간 및 비 발진 기간을 다시 1사이클 실행하여, 각 기간에서의 수신 신호를 입력하고, 분석한다(스텝 ST19 내지 23). 여기서, 발진 기간 중에, 가등록된 주파수와 동일한 주파수의 신호를 수신하고(스텝 ST24가 「YES」인 경우), 비 발진 기간 중의 수신 신호가 0헤르츠라면(스텝 ST25가 「YES」인 경우), 가등록의 주파수를 본 등록한다(스텝 ST26). 이 후에, 센서부(1)를 재기동시키면, 센서부(1)에서는, 등록된 주파수를 이용하여 도 6에 도시한 검출 처리를 실행한다.

이와 같이, 티칭 처리에서는, 발진 기간 및 비 발진 기간을 2사이클분 실행하고, 각 사이클의 발진 기간에서 수신한 신호의 주파수가 일치하고, 또한 각 사이클의 비 발진 기간에 수신 신호가 변동하지 않은 것을 조건으로, 각 발진 기간에 수신한 신호의 주파수를 메모리에 등록한다(단, 실행하는 사이클은 2사이클에 한정하지 않고, 3사이클 이상을 실행하여도 좋다). 한편, 최초의 발진 기간 중에 수신한 신호가 불규칙하였던 경우(스텝 ST16이 「NO」인 경우), 또는 2회째의 발진 기간에 수신한 신호의 주파수가 가등록된 것에 일치하지 않은 경우(스텝 ST24가 「NO」인 경우), 또는 비 발진 기간 중에 0보다 큰 주파수의 신호를 수신한 경우(스텝 ST17 또는 스텝 ST25가 「NO」인 경우)에는, 에러 처리(스텝 ST27)로서, 예를 들면 경보를 출력한다.

상기한 티칭 처리에 의하면, 출하 전에, 센서부(1)의 각 제어부(10A, 10B)에 주파수를 등록할 필요가 없고, 부착할 때에, 조합된 액추에이터부(2)에 따른 주파수를 등록할 수 있고, 편리성을 높일 수 있다. 또한, 주파수가 등록된 후에 액추에이터부(2)로 부터의 신호의 주파수가 변경된 경우에도, 컨트롤러(101)로부터의 신호 또는 센서부(1)의 몸체에 마련한 스위치의 조작 등에 의해, 등록된 주파수를 리셋함에 의해, 티칭 처리를 실행할 수 있다. 또는, 센서부(1)에 주파수의 재등록을 지시하는 신호를 입력하거나, 센서부(1)에 특별한 배선이 설정된 것을, 티칭 처리의 계기로 하여도 좋다.

[산업상의 이용 가능성]

상기한 구성의 근접 스위치에 의하면, 센서부(1), 액추에이터부(2)와 함께 회로 구성이 간단하고, 또한 X헤르츠의 전자파를 송신하고 있는 기간과 이 송신을 휴지시키는 기간을 교대로 반복하면서 수신 신호의 주파수를 분석함에 의해, 액추에이터부의 유무를 정밀도 좋게 판정할 수 있다. 따라서, 근접 스위치의 성능을 확보하면서, 염가로 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 회로 구성이 간단하게 이루어지므로서, 센서부(1), 액추에이터부(2)와 함께 소형화할 수 있고, 부착이 간단하게 된다. 따라서, 안전 목적이나 보안 관리 외에, 로봇 핸드 등의 이동물체를 검출하는 용도에도 이용이 하기 쉬워진다.

S : 근접 스위치 1 : 센서부
2 : 액추에이터부 10A : 제 1 제어부
10B : 제 2 제어부 11, 21 : 안테나 코일
13 : 송신 회로 14 : 검파 회로
18 : 수신 회로 24 : 카운터 회로
26 : 트랜지스터

Claims

이동하는 물체에 부착되는 액추에이터부와, 상기 액추에이터부를 비접촉으로 검출하는 처리를 행하여 그 검출의 유무를 나타내는 신호를 출력하는 센서부를 구비하고, 상기 액추에이터부에 제 1의 안테나 코일이 마련되고, 상기 센서부에 제 2의 안테나 코일이 마련된 근접 스위치에 있어서,
상기 센서부에서는, 상기 제 2의 안테나 코일에 일정한 주파수의 전자파를 송신시키는 송신 회로와, 당해 제 2의 안테나 코일이 외부로부터 수신한 신호를 검출하기 위한 수신 회로가, 제 2의 안테나 코일에 접속되고,
상기 액추에이터부에서는, 제 1의 안테나 코일에 생긴 기전력을 정류하는 전원 회로와, 이 전원 회로로부터 전원의 공급을 받아서 안테나 코일이 수신한 신호를 분주하고, 분주 후의 신호를 상기 안테나 코일로부터 송신하는 신호 처리 회로가, 제 1의 안테나 코일에 접속되어 있고,
상기 센서부는, 상기 액추에이터부로부터 송신되는 신호의 주파수를 등록하기 위한 메모리를 포함하는 제어 회로를 가지며, 당해 제어 회로는, 상기 송신 회로의 동작을 제어하면서 상기 수신 회로에 의해 검출된 수신 신호를 송신 회로의 동작 및 상기 메모리에 등록된 주파수와 대조하므로서, 상기 액추에이터부가 상기 센서부에 근접하여 있는지의 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 근접 스위치.
제 1항에 있어서,
상기 액추에이터부의 신호 처리 회로는, 상기 제 1의 안테나 코일이 수신한 신호를 분주하기 위한 카운터 회로를 포함하고, 상기 카운터 회로로부터 출력되는 신호의 주기에 맞추어서 상기 제 1의 안테나 코일에 대한 전자파를 진폭 변조하도록 구성되고,
상기 센서부의 수신 회로에는, 상기 제 2의 안테나 코일에 흐르는 신호의 포락선을 검파하는 검파 회로가 포함되는 것을 특징으로 하는 근접 스위치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 센서부의 제어 회로는, 상기 송신 회로를 일정한 기간 동작시키는 제어와 송신 회로를 일정한 기간 휴지시키는 제어를 교대로 실행함과 함께, 상기 송신 회로가 동작하고 있는 기간에 상기 수신 회로가 수신한 신호의 주파수가 메모리에 등록된 주파수에 일치하고, 또한 송신 회로가 휴지하고 있는 기간에 수신 회로가 수신 신호의 레벨 변화를 검출하지 않는 상태가 된 것을 상기 액추에이터부가 상기 센서부에 근접하여 있다고 판정하는 조건으로 하여, 상기 판정 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 근접 스위치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액추에이터부는, 상기 신호 처리 회로의 분주비를 변경 가능하게 구성되어 있고,
상기 센서부의 제어 회로에는, 소정의 조건하에서 상기 송신 회로가 동작하고 있을 때에 상기 수신 회로에 의해 검출된 신호로부터 그 주파수를 검출하여 상기 메모리에 등록하는 등록 처리 수단이 또한 마련되는 것을 특징으로 하는 근접 스위치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액추에이터부로서, 상기 신호 처리 회로의 분주비가 각각 다른 복수의 액추에이터부의 어느 하나가 도입되고,
상기 센서부의 제어 회로에는, 소정의 조건하에서 상기 송신 회로가 동작하고 있을 때에 상기 수신 회로에 의해 검출된 신호로부터 그 주파수를 검출하여 상기 메모리에 등록하는 등록 처리 수단이 또한 마련되는 것을 특징으로 하는 근접 스위치.