KR920008727B1 - 스위치 장치 - Google Patents

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KR920008727B1
KR920008727B1 KR1019870009938A KR870009938A KR920008727B1 KR 920008727 B1 KR920008727 B1 KR 920008727B1 KR 1019870009938 A KR1019870009938 A KR 1019870009938A KR 870009938 A KR870009938 A KR 870009938A KR 920008727 B1 KR920008727 B1 KR 920008727B1
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게이수께 코니시
노리오 이와끼리
히로유끼 야마다
마사노리 이시이
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다데이시 덴기 가부시기가이샤
다데이시 요시오
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Abstract

내용 없음.

Description

스위치 장치
제1도는 스위치장치의 구성을 도시하는 단면도.
제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절취한 단면도.
제3도는 스위치장치에 내장된 신호처리회로의 개요를 도시하는 블록도.
제4a도 및 제4b도는 동신호처리회로를 상세하게 도시하는 회로도.
제5a도 및 제5b도는 스위치장치의 정상 동작을 도시하는 타임차아트.
제6a도와 제6b도와 제7a도 및 제7b도는 각각 스위치장치의 이상동작을 도시하는 타임차아트.
제8도는 본 발명의 변형예를 나타내는 것으로서 제3도에 해당하는 블록도의 일부를 도시하는 도면.
제9도는 제1도의 해당하는 단면도의 일부를 도시하는 도면.
제10도는 신호처리회로를 도시하는 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 액튜에이터 2 : 로울러
3 : 레버 4 : 회전축
5 : 플랜저 6 : 스위치조작부재
7 : 복귀용 코일 스프링 8 : 접시형 스프링
9 : 스위치 지지체 10 : 케이싱
11, 12 : 스위치 13, 15 : 코일스프링
18 : 신호처리회로 19 : 케이블
20, 30 : 스위치상태 검출회로 21, 22 : DT플립플롭
25 : AND게이트 40 : 이사검지논리회로
60 : 스위치출력회로 69, 79 : 표시등
70 : 고장예지회로 80 : 클럭발진회로
82 : 타이머회로 83 : 계수기
88 : 전원회로
본 발명은 액튜에이터를 구비하고, 물체가 액튜에이터에 접촉하여 액튜에이터가 변위하는 것에 응답하여 물체검지를 표시하는 스위치 출력을 발생하는 스위치 장치에 관한 것이다.
이와 같은 종류의 스위치장치는 물체를 검지해서 각종 기계류나 장치를 제어하기 위해서 사용된다. 예를 들면 무인화 공장의 생산라인에 있어서 가공할 제품등의 물체가 소정위치로 이송된 사실이 스위치장치로 검출되어 가공기계가 자동적으로 기동된다.
종래는 이러한 종류의 스위치장치로서 일반적으로 리미트스위치가 사용되었다. 리미트스위치에 내장된 접점기구는 물체의 접촉에 의하여 변위하는 액튜에이터에 연동해서, 또 액튜에이터가 복귀용 스프링 등의 부세(付勢)수단에 의하여 원위치로 복귀하는 데에 따라서 온(도통)상태와 오프(비도통)상태의 사이에서 절환된다.
이와 같은 구성의 스위치장치로는 마찰력이 증대하므로써 액튜에이터의 변위의 정확성을 기할 수 없으므로 액튜에이터의 원위치로의 복귀의 적절한 실시가 이루어지지 않는다. 시일불량에 기인하여 스위치장치 내에 물이 침입하여 내부회로 또는 접점이 단락된다. 접점의 용착이나 절손이 발생하거나 절삭분말이나 진개가 접점사이에 들어가는 것이 원인이 되어 접점불량 등이 발생하여 그 결과 물체를 정확히 검지할 수 없는 오동작이 발생한다. 물체를 정확히 검지할 수 없으면 물체가 소정위치로 이송이 되어도 기계나 장치가 기동이 안되므로 제품의 가공불량이나 또는 미가공이 발생하게 된다. 종래는 이와 같은 사고가 발생된 후 비로소 리미트스위치의 동작불량이 발견되므로 리미트스위치의 보수를 위해 생산라인을 정지해야만 했었다. 이와 같이 일시적이긴 하나, 생산라인을 정지하는 것은 다른 생산공정에도 영향을 주어 생산 효율의 저하를 초래하는 문제점이 있었다.
따라서 리미트스위치의 확실한 온·오프 동작을 확보하기 위하여 접점의 용착을 방지하는 기구, 가령 접점이 용착되어도 강제적으로 오프 상태로 하기 위한 접점박리기구 등을 부설한 것도 있다. 그러나, 사용에 따라 액튜에이터의 마찰력이 증대하여 복귀불량이 발생되는 경우, 절삭가루나 진개(塵芥)등이 리미트스위치의 접점사이에 들어가서 오프상태에서 온상태로 절환이 안되는 경우 등에는 대처할 수가 없다.
리미트스위치의 내용시간을 컴퓨터를 포함하는 외부 제어장치에 기억시켜 놓고, 내용시간을 관리하는 시스템도 있다. 상기 시스템은 생산라인의 가동시간을 적산하고, 이 적산가동시간과 기억하고 있는 내용(耐用)시간을 비교해서 적산가동시간이 내용시간을 초과했을 때 고장예지신호를 출력하도록 한 것이다. 그러나 외부제어장치가 대형이고 가격이 비싼 결점이 있고, 또한 실제적인 고장예지신호가 출력되기까지 이상이 발생하거나, 작동이 순조로운데도 고장예지신호가 출력되는 등의 결함이 있었다.
본 발명은 스위치장치에 있어서의 실제의 동작상태에 따른 고장예지가 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 다소의 동작 이상이 발생해도 적절한 스위치 출력의 발생을 계속할 수 있는 스위치장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명에 의한 스위치장치는 물체와의 접촉에 의하여 변위하는 액튜에이터와 상기 액튜에이터에 대한 제1의 변위위치를 검출하는 제1의 검출수단과, 상기 액튜에이터의 제2의 변위위치를 검출하는 제2의 검출 수단과, 제1 및 제2의 검출수단의 검출출력의 적어도 어느 한쪽에 따라 스위치 출력을 발생하는 수단 및 제1 및 제2의 검출수단의 검출출력의 적어도 한쪽에 따라 이상을 검지하는 수단을 구비하고 있다.
본 발명에 의하면 액튜에이터의 적어도 2개의 변위위치(원위치 또는 복귀위치를 포함)를 검출하여 이들의 검출출력에 따라 이상을 검출하고 있으므로 실제의 동작상태에 따라 고장예지를 할 수 있다. 또 액튜에이터의 2개의 변위 위치에 따라 스위치 출력을 발생하고 있으므로 한쪽의 변위위치에서 이상이 발생해도 적절한 스위치 출력의 발생을 계속할 수 있다.
이하에 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
제1도 및 제2도는 본 발명의 한 실시예에 있어서의 기구적인 구성을 도시하고 있다.
이들의 도면을 참조하면, 액튜에이트(1)는 생산라인에 있어서 이송되는 제품 등의 물체와의 접촉에 의한 압압력에 의하여 변위동작한다. 상기 액튜에이터(1)는 케이싱(10)에 회전이 가능하도록 설치된 회전축(4)과, 상기 회전축(4)의 외측단부에 고정된 레버(3)와, 레버(3)의 선단에 회전가능으로 설치되고, 물체와 접촉하는 로울러(2)와 물체가 로울러(2)에 접촉하므로써 발생하는 회전축(4)의 회전변위를 직선방향으로의 변위로 변환하는 플랜저(5)로 구성된다.
회전축(4)의 내측 단면에는 그 축방향으로 뻗은 판상(板狀)부분(4a)이 형성된다. 이 판상부분(4a)은 복귀용 코일스프링(7)과 협동해서 액튜에이터(1)을 원위치 복귀시키는 작용과, 플랜저(5)의 전달부재(5a)와 협동하여 회전축(4)의 회전운동을 플랜저(5)의 직선운동으로 변환하는 작동을 한다.
상기 판상부분(4a)의 일면과 케이싱(10) 사이에는 상기의 코일스프링(7)이 설치된다. 회전축(4)의 축방향과 직각을 이루는 방향으로 미끄러져 움직이도록 케이싱(10)에 지지된 통상의 받이부재(7a)가 스프링(7)과 판상부분(4a)의 사이에 설치된다. 액튜에이터(1)가 원위치에 있을때는 받이부재(7a)의 접동방향(코일스프링(7)의 부세방향)은 판상부분(4a)의 한면에 수직을 이루는 방향이다. 회전축(4)이 90°이내의 범위에서 어느 한쪽방향으로 회전하면 판상부분(4a)의 상기의 면은 받이부재(7a)의 접동방향에 대하여 기울어지나 레버(3)에 가해지는 외력이 없어지면 코일스프링(7)의 압압력에 의하여 회전축(4)은 원위치로 복귀한다. 이 원위치 복귀동작은 다음에 설명하는 접시형 스프링(8)에 의하여 보조된다.
플랜저(5)는 케이싱(10)내에서 회전축(4)의 축방향과 직각방향(받이부재(7a)의 접동방향과 동일함)으로 미끄러져 움직이도록 지지되고 있다. 플랜저(5)의 일단에는 전달부재(5a)가 고정되어 있고, 상기 부재(5a)의 선단면이 판상부분(4a)의 다른 면에 접하고 있다. 플랜저(5)는 케이싱(10)에 그 주위가 지지된 접시형 스프링(8)에 의하여 판상부분(4a)측으로 부세된다. 회전축(4)이 회전해서 판상부분(4a)이 기울어지면 플랜저(5)는 접지형 스프링(8)의 부세력에 반발하여 전달부재(5a)가 설치되는 측과는 반대측을 향해서 변위한다.
스위치장치의 케이싱(100내에는 절연재료로 구성된 스위치지지체(9)가 설치되고 이 지지체(9)내에 2개의 스위치(11),(12)가 수용된다. 스위치(11)는 2개의 고정접점(11a)과 가동접편(11b)이 고정된 조작축(11c)으로 구성된다. 조작축(11c)은 코일스프링(13)에 의하여 가동접편(11b)이 고정접점(11a)에 접촉하여 이들 2개의 고정접점(11a)간을 단락(온상태)하는 방향으로 부세된다.
스위치(12)도 동일하게 2개의 고정접점(12a)과 가동접편(12b)과 조작축(12c)으로 구성되고, 코일스프링(14)에 의하여 가동접편(12b)이 고정접점(12a)에 접촉하는 방향으로 부세된다. 스위치(12)의 조작축(12c)은 스위치(11)의 조작축(11c)보다 짧다.
케이싱(10) 및 지지체(9)에는 스위치 조작부재(6)가 플랜저(5)의 이동방향으로 미끄러져 움직이도록 지지된다. 이 조작부재(6)는 플랜저(5)에 의하여 압압되는 부분과 상기 스위치(11)(12)의 조작축(11c)(12c)을 압압하는 부분을 구비하고 있다. 또 조작부재(6)는 코일스프링(15)에 의하여 플랜저(5)로 향하는 방향으로 부세되고 또 케이싱(10)에 설치한 스토퍼부재에 맞붙게 된다.
물체가 로울러(2)에 접촉하므로써 레버(3)가 요동되어 회전축(4)이 회전하면 상기와 같이 플랜저(5)가 스위치(11)(12)가 설치된 방향으로 변위한다. 상기 플랜저(5)의 변위에 따라 스위치 조작부재(6)를 개재하여 스위치(11)(12)의 조작축(11c)(12c)이 코일스프링(13)(14)의 부세에 반발하여 각각 압압되므로, 이들의 스위치(11)(12)는 온상태에서 오프상태로 절환된다.
스위치(11)의 조작축(11c)은 스위치(12)의 조작축(12c)보다 길게 구성되므로 우선 스위치(11)가 온상태에서 오프상태로 절환되어 액튜에이터(1)가 다시 변위했을때에 스위치(12)가 온상태에서 오프상태로 절환된다. 액튜에이터(1)가 원위치로 복귀할때는 스위치(12)가 먼저 오프상태에서 오프상태로 복귀하여 그후에 스위치(11)가 오프상태에서 온상태로 복귀한다.
케이싱(10) 내에는 프린트 기판에 설치된 신호처리회로(18)가 내장되어 있다. 상기의 스위치(11)(12)의 온·오프상태에 따라 이 신호처리회로(18)에서 스위치출력 및 고장예지출력이 작성되어 케이블(19)을 통해서 외부로 인도된다. 동작전원은 케이블(19)에 의하여 신호처리회로(18)에 주어진다.
스위치장치의 케이싱(10)에는 후에 설명하는 스위치출력 및 고장예지출력에 의하여 점등하는 표시등(69)(79)이 설치되고, 이들의 표시등(69)(79)에 의하여 스위치장치의 동작상태의 정상, 비정상을 눈으로 확인할 수 있다.
상기의 신호처리회로(18)의 구성이 제3도에 블록도로서 표시되고, 또 구체적인 회로구성이 제4a도 및 제4b도에 도시된다. 이 신호처리회로의 정상적인 동작의 타이밍이 제5a 및 제5b도에 도시된다.
이들 도면을 참조하여 우선 정상동작을 예로들어 신호처리회로(18)에 대하여 설명한다.
클럭발진회로(80)의 출력클럭신호 b는 스위치상태 검출회로(20)(30)와 고장예지회로(70) 및 타이머 회로(82)에 주어지고, 이들 회로의 동작의 동기를 취하기 위하여 사용된다. 전원회로(88)에는 상용(商用)교류전류가 주어지고, 이 회로(88)에 의하여 적당한 직류동작전압 Vcc가 작성되어 모든 회로에 인가된다.
상기의 스위치 (11)(12)의 온·오프신호 a1, a2는 스위치 상태검출회로(20)(30)에 각각 입력한다. 신호 a1, a2는 스위치(11)(12)가 온일 때 각각 L(저)레벨, 오프가 되면 H(고) 레벨이 된다.
상태검출회로(20)의 스위치(11)의 온상태에서 오프상태로의 절환에 응답해서 상승신호 g1( 및 그 반전신호 h1)을 출력하고, 오프상태에서 온상태로의 절환에 응답해서 하강신호 i1(및 그 반전신호 j1)를 출력한다.
상태검출회로(20)의 DT플립플롭 (21)(22)의 클럭입력단자 C에는 클럭발생회로(80)의 출력클럭펄스 b가 주어지고 있다. 이들의 플립플롭(21)(22) 및 AND게이트(25) 및 NAND게이트(26)는 온·오프신호 a1의 상승 및 하강을 검출하는 것으로 일종의 미분회로를 구성하고 있다. 온·오프신호 a1이 상승되면 클럭·펄스 b에 동기해서 플립플롭(21)애 세트되고, 그 Q출력 c1이 H레벨이 된다. 그리고 다음의 클럭펄스 b의 타이밍으로 플립플롭(22)이 세트되고, 상기 Q출력 d1이 L레벨로 반전한다. 따라서 AND게이트(25)로부터는 신호 a1의 상승을 나타내는 상승검출펄스 e1이 출력되고, 출력단의 DT플립플롭(23)의 클럭입력단자 C에 주어진다. NAND게이트(26)로부터는 신호 a1의 하강을 표시하는 하강검출펄스 f1이 출력되고, 동일하게 출력단의 DT플립플롭(24)의 클럭입력단자 C에 주어진다. 이들 필립플롭(23)(24)의 데이터입력단자 D에는 상시 H레벨의 전압이 부여되고 있다. 따라서 플립플롭(23)으로부터는 펄스 e1에 동기해서 상승되는 신호 g1및 동기해서 하강되는 신호 h1이 출력된다. 플립플롭(24)으로부터는 펄스 f1에 동기해서 상승되는 신호 i1, 및 동기해서 하강나는 신호 j1이 출력된다.
상태검출회로(30)도 회로(20)와 완전동일하게 동작한다. 즉 이 회로(30)는 스위치(12)의 온상태에서 오프상태로의 절환에 응답하게 상승신호 g2( 및 그 반전신호 h2)를 출력하고, 오프상태로부터 온상태로의 절환에 응답해서 하강신호 i2(및 그 반전신호 j2)를 출력한다.
이들 회로(20)(30)의 출력단의 플립플롭(23)(24)(33)(34)은 이상검지논리회로(40) 또는 고장예지회로(70)에서 주어지는 리세트신호에 의하여 강제적으로 리세트된다.
타이머회로(82)는 상태검출회로(30)의 하강신호 i2에 응답해서 기동된다. 즉 이 회로(82)는 계수기(88)를 포함하고 있고, 이 계수기(83)의 계수입력단자 C에는 상태검출회로(30)의 플립플롭(34)의 출력신호 i2가 H레벨일때에 AND게이트(85)를 지나서 클럭펄스발생회로(80)의 출력클럭펄스 b가 주어진다. 계수기(83)는 이 펄스 b가 입력되면 그 계수를 개시하고, 계수치가 소정의 값이 되면(시간 T) 오버플로우 출력 p(L레벨)를 발생한다. 이 출력신호 p는 이상검지논리회로(40)에 주어진다. 계수기(83)도 또 논리회로(84)를 지나서 입력하는 상기의 리세트신호에 의하여 리세트되어, 그 동작을 정지한다.
스위치출력회로(60)는 이 스위치장치의 최종적인 스위치출력을 발생하는 것으로, 상태검출회로(20)로부터 상승신호 이 출력되었을때(신호 g1이 H레벨이 되었을때)에는 이 상승신호 g1에 응답해서 이 상승신호 g1이 출력되지 않고 상태검출회로(30)로부터 상승신호 g2가 출력되었을 때에는 이 상승신호 g2에 응답해서, 상기 한 각종 기계나 제장치를 구동하는 스위치 출력을 발생한다(제5a도에서는 스위치출력은 H레벨으로 도시된다). 또 상태검출회로(30)에서 하강신호 i2가 출력되었을때(신호 i2가 H레벨이 되었을때)에는 이 하강신호 i2에 응답해서 이 강하신호 i2가 출력되지 않고 상태검출회로(20)에서 하강신호 i1이 출력되었을때는 이 하강신호 i2에 응답해서 상기 스위치 출력을 정지한다(L레벨으로 한다).
상태검출회로(20)의 상승신호 g1과 상태검출회로(30)의 상승신호 g2가 OR게이트(61)에 입력되어 신호 x가 생성된다. 회로(20)의 하강신호 i1과 회로(30)의 하강신호 i2가 NOR게이트(62)에 입력하여 신호 y가 생성된다. 이들의 신호 x와 y가 NAND게이트(63)에 입력하여 신호 z가 게이트(63)로부터 출력된다. 신호 z가 L레벨이 되면 트랜지스터(64)가 오프가 되므로 포트커플러(65)가 온이 된다.
이상검지논리회로(40)는 상태검출회로(20)의 상승신호 g1및 하강신호 i1및 상태검출회로(30)의 상승신호 g2및 하강신호 i2의 4개의 신호중 적어도 1개가 결락했을 때에 이상검지신호 s(H레벨)를 출력하는 것이다. 이 회로(40)는 상태 검출회로(20)와(30)의 모든 출력 g1, h1, i1, j1, g2, h2, i2, j2의 적당한 조합을 입력하는 5개의 NAND게이트(41)-(45)를 포함하고 있다. 이들의 NAND게이트(41)-(45)의 출력 k, l, m, n, o는 NAND게이트(46)-(50)의 한쪽의 입력단자에 각각 부여된다. 이들의 NAND(46)-(50)의 다른쪽 입력단자에는 계수기(83)의 오버플로우 출력 p가 부여된다. NAND게이트(46)-(49)의 출력(게이트 46, 47의 출력만을 각각 q,r로 표시한다)은 NAND게이트(51)를 지나서 이상검지신호 s가 된다.
NAND게이트(45)는 스위치(11)(12)의 정상동작을 검출하는 것으로 상승신호 g1, g2, 하강신호 i1, i2가 입력으로서 부여된다. 정상동작시에는 이 NAND게이트(45)의 출력 o에 L레벨의 신호가 나타난다. NAND게이트(50)에는 이 출력 o와 오버플로우 출력 p가 주어지므로 이 NAND게이트(50)로부터 L레벨의 리세트 신호가 출력된다. 이 리세트 신호는 논리회로(84)에서 반전되어 플립플롭(23),(24),(33),(34) 및 계수기(83)에 부여된다.
정상동작시에는 NAND게이트(41)-(44)의 출력 k, l, m, n는 모두 H레벨이고 따라서 NAND게이트(46)-(49)의 출력도 H레벨이 되고, 결국 NAND게이트(51)의 출력 s는 L레벨으로 유지된다. 이때 고장예지회로(70)는 동작하지 않고 그 고장예지출력은 발생하지 않는다.
고장예지회로(70)가 작동하는 이상동작에 대하여 다음에 설명한다.
고장예지회로(70)도 2개의 DT플립플롭(71)(72)와 AND게이트(73)로 구성되는 신호 s의 미분회로를 구비하고 있다. 이상검지논리회로(40)의 출력신호 s가 상승하여 이 미분회로로부터 출력신호 v(H레벨)가 발생하면 DT플립플롭(74)이 세트된다. 이 플립플롭(74)의 Q출력(H레벨)은 NOT회로(75)에서 반전되어서 신호 w(L레벨)가 되고, 다음 단의 트랜지스터 스위치회로(76)가 이 신호 w에 의하여 오프가 된다. 따라서 포트커플러(77)가 온되고, 고장예지출력이 발생한다. 상기의 미분신호 v는 논리회로(84)에 주어지고, 계수기(83) 및 플립플롭(23)(24)(33)(34)을 리세트하기 위해서 사용된다. 이상 발생시에는 NAND게이트(50)로부터는 리세트 신호는 출력되지 아니한다(신호 o가 H레벨으로 유지된다). 또 이상 발생후에 리세트 입력이 주어지면 DT플립플롭(74)은 (다른 플립플롭 23,24,33,34 및 계수기 83도)리세트된다.
액튜에이터(1)의 복귀불량이 발생했을 경우의 신호처리회로(18)의 동작이 제6a도 및 제6b도에 도시된다. 액튜에이터(1)의 복귀불량이 발생하면, 예를 들면 한쪽의 스위치(11)가 온상태에서 오프상태로 절환된 후 물체와의 접촉에 의한 압압력이 해제되어도 액튜에이터(1)는 원위치로 복귀하지 아니하므로 스위치(11)가 온상태에 복귀되지않고, 출력 a1이 H레벨을 계속 유지한다. 그 결과로서 상태검출회로(20)에 있어서 하강 검출신호 f1이 출력되지 않는다. 이로인해 이상검지논리회로(40)의 1개의 NAND회로(42)의 출력 1이 H레벨에서 L레벨이 되고 오버플로우신호 p의 타이밍으로 이상검지신호 s가 출력된다. 이로인해 회로(70)로부터 고장예지출력이 발생하는 것은 상기와 같다. 이와 같은 이상이 발생하고 있는 경우에도 상태 검출회로(30)의 하강신호 i2에 의하여 스위치 출력회로(60)로부터는 정상적인 스위치 출력이 얻어진다.
한쪽의 스위치(11)에 접점불량이 발생했을 경우의 동작이 제7a도 및 제7b도에 도시된다. 이 경우에는 스위치(11)는 액튜에이터(1)의 동작에 관계없이 오프상태를 계속하고, 결코 온상태가 되지 않는다. 상태검출회로(20)에 있어서 상승검출신호 e1및 하강검출신호 f1의 어느것도 출력이 안된다.
이상검지논리회로(40)내의 1개의 NAND게이트(41)의 출력 k가 H레벨에서 L레벨이 되므로 이상검지출력 a가 출력된다. 또 다른쪽의 스위치(12)는 정상으로 동작하고 있으므로 상태검출회로(30)의 출력신호 g2, i2에 따라 정상의 스위치 출력이 발생한다.
상기 실시예에서는 물체와의 접촉에 의한 레버(3)의 요동운동이 플랜저(5)의 직선운동으로 변환되고, 이 직선운동에 의하여 스위치(11)(12)가 조작되고 있으나 물체와의 접촉에 의하여 직선운동하는 액튜에이터를 사용할 수 있음은 물론이다. 이 경우에는 운동방향 변환기구는 필요없어진다.
또, 상기 스위치(11)(12)는 접점형의 것이나, 무접점형의 스위치를 사용할 수도 있다. 예를 들면 광로를 스위치조작부재(6)의 일부가 변위하도록 배치된 광전스위치를 사용할 수 있다.
또, 상기 실시예에 표시된 스위치(11)(12)는 상폐(常閉)접점을 가지는 스위치이나, 상개 접점을 가지는 스위치에도 본 발명의 적용은 가능하다.
상기 실시예에 있어서의 스위치장치는 물체와의 접촉에 의하여 변위하는 액튜에이터와 상기 액튜에이터의 변위에 따라서 온상태 또는 오프상태로 절환되는 제1의 스위치와 상기 액튜에이터의 변위에 따라 상기 제1의 스위치보다 지연되어서 온상태 또는 오프상태로 절환되는 제2의 스위치와 상기 제1의 스위치 및 제2의 스위치의 각각의 온상태 및 오프상태를 검출하는 상태 검출회로의 출력신호에 응답해서 적어도 어느 한쪽의 스위치의 온상태 및 어느 한쪽의 스위치의 오프상태에 따라 스위치 출력을 발생하는 스위치 출력회로 및 상기 상태검출회로의 출력에 의하여 어느 한쪽의 스위치의 이상을 검출해서 고장예지신호를 출력하는 고장예지회로를 구비하고 있다.
생산라인 등에 있어서 이송되어 오는 물체와의 접촉에 의하여 액튜에이터가 변위하면 제1의 스위치 및 제2의 스위치가 이 순서로 온상태로부터 오프상태로, 또 오프상태에서 온상태로 절환된다. 물체의 통과에 의하여 액튜에이터에 가해지고 있던 힘이 없어지고, 액튜에이터가 원위치가 복귀하면 제2의 스위치 및 제1의 스위치가 이 순서로 오프상태에서 온상태로, 또 온상태에서 오프상태로 절환된다.
이와 같은 제1 및 제2의 스위치의 온·오프상태의 절환이 상기 상태검출회로에 체크되어 상태검출회로의 출력신호에 따라 한쪽에서는 스위치 출력이 생성되고, 다른 쪽에서는 이상이 발생되었는지의 여부가 감시되고 있다.
따라서 마찰력 증대나 절삭분의 침입 등으로 액튜에이터의 복귀불량이나 물의 침입등으로 시일불량 또는 접점의 용착이나 절손(折損), 절삭분의 침입에 의한 접점불량등이 발생되어도 제1의 스위치 및 제2의 스위치의 어느 한쪽에서 온상태와 오프상태와의 사이의 절환이 정상으로 이루어지고 있으며 각종 기계나 제장치의 기동 및 정지를 실시할 수 있다. 또 이와 같이하여 생산라인의 가동을 계속하면서도 제1의 스위치 및 제2의 스위치의 어느것에 대한 동작불량을 검지하여, 앞으로 있는 생산라인의 돌발적인 정지 고장발생을 예지할 수 있다. 이 사고발생의 예지에 의하여 생산라인이 정지되는 야간등에 있어서 스위치장치의 보수를 하는 등 적당한 처리를 할 수 있고, 생산라인의 돌발적인 정지를 미연에 방지하여 생산효율이 향상된다.
제8도는 변형예를 도시한다. 스위치(11)대신에 접촉 검지기(17)가 설치된다. 이 접촉검지기(11)는 액튜에이터(1)의 일부(예를 들면 로울러 2)에 이동해온 물체가 접촉했음을 검출하는 것으로서 물체가 접촉했을 때 그 출력신호 a1이 H레벨이 되고, 물체가 떨어졌을 때 L레벨이 된다. 신호 a1의 상승, 강하를 검출하는 접촉상태검출회로(20A)는 상기의 스위치상태 검출회로(20)와 완전동일하다. 또 신호처리회로(18)의 구성도 제3도 또는 제4a도 및 제4b도에 도시하는 것과 완전 동일한 것을 사용할 수 있다.
이 접촉검지기(17)는 예를 들면 물체가 액튜에이터(1)에 접촉했을때에 물체를 통해서 접지되도록 구성된 회로에 있어서 접지되었을때의 전위 또는 그라운드에 흐르는 전류를 검지하는 소자를 설치하므로써 실현이 가능하다. 이 경우에는 로울러(2), 레버(3) 및 회전축(4)의 각각이 도전성재료로 형성되고, 또 이송물체도 도전성을 지니고 있다.
접촉검지기의 다른 예로서 로울러(2), 레버(3) 또는 회전축(4)에 고정된 로오드 셀(하중 검출기)이나, 변형 게이지를 들 수 있다.
제1도 및 제2도에 도시하는 기구적 구성을 본 변형예에 적용했을 경우에는 스위치(11)가 생략되고, 스위치(12)만이 스위치 조작부재(5)에 의하여 조작되게 된다.
제5a도 및 제5b도의 도시와 같은 정상적인 동작에 있어서는 이송되어온 물체가 액튜에이터(1)에 접촉해서 신호 a1이 상승하고, 다음에 액튜에이터(1)가 변위하므로써 스위치(12)가 오프가 되어 신호 a2가 상승한다. 이후 물체가 액튜에이터(1)에서 떨어지는 방향으로 이동할때는 물체에 따라 액튜에이터(1)에 가해지는 힘이 해제되고 있어 스위치(12)가 온 상태로 복귀하여 신호 a2가 하강한다. 그리고 물체가 액튜에이터(1)에서 떨어지면 접촉검지기(17)의 출력신호 a1이 하강된다.
어떤 이상이 발생했을 경우에는 제6a도, 제6b도, 제7a도, 및 제7b도의 도시와 같이 정상의 스위치출력이 발생하는 동시에 고장예지출력이 얻어지는 것은 쉽게 이해가 갈 것이다. 즉 접촉검지기(17)에 의한 접촉검출과, 스위치(12)에 있어서의 온 상태와 오프상태의 사이의 절환에 있어서 적어도 어느 한쪽, 및 접촉검지기(17)에 의한 이간검출과, 스위치(12)의 오프상태와 온상태와의 사이의 상기와 반대방향에 대한 절환의 적어도 어느 한쪽이 실행되기만 하면 스위치 출력이 발생한다. 또 접촉검지기(17) 및 스위치(12)의 적어도 어느 한쪽이 정상동작하지 아니하면 고장예지출력이 발생한다.
이 변형예에 의한 스위치장치를 간결하게 말하면 다음의 요건에 의하여 구성된다. 즉, 물체와의 접촉에 의하여 변위하는 액튜에이터, 이 액튜에이터의 변위에 따라 온상태 또는 오프상태로 절환되는 스위치, 상기 액튜에이터 또는 그것에 연동되는 부재에 물체가 접촉한 것을 검출하는 접촉검출수단, 상기 스위치의 온상태 및 오프상태, 및 상기 접촉검출수단에의 물체의 접촉상태 및 이간상태를 검출하는 상태검출회로, 상기 상태검출회로의 출력에 따라서 상기 스위치의 온상태 또는 오프상태의 검출과 상기 접촉검출수단에 의한 접촉검출과의 적어도 어느 한쪽과, 상기 스위치의 오프상태 또는 온상태의 검출과 상기 접촉검출수단에 의한 이간검출과의 적어도 어느 한쪽에 의하여 스위치 접점출력을 발생하는 스위치출력회로 및 상기 상태검출회로의 출력에 따라 상기 스위치 및 상기 접촉검출수단의 어느 한쪽의 이상을 검출하여 고장예지신호를 출력하는 고장예지회로를 구비한다.
제9도 및 제10도는 다른 실시예를 도시하는 것이다. 제9도에 있어서 제1도에 도시하는 것과 동일물에는 동일 부호를 달아 설명을 생략한다.
제9도에 있어서, 플랜저(5)에는 그 전달부재(5a)와 반대측의 단면에 있어서 플랜저(5)의 변위방향으로 뻗은 눈금판(9)이 고정된다. 눈금판(91)의 눈금위치는 포토센서(92)에 의하여 검출된다. 포토센서(92)는 케이싱(10)에 고정된다. 포토센서(92)는 반사형도 투과형도 좋다. 눈금판(91)과 포토센서(92)에 의하여 변위센서 또는 선형인코더(90)(제10도 참조)가 구성된다. 이 변위센서(90)로부터는 플랜저(5) 즉 눈금판(91)의 변위량에 비례한 펄스수로 또한 변위방향을 표시하는 정, 역 펄스가 출력된다. 코일스프링(93)는 눈금판(91)을 개재하여 플랜저(5)를 원위치로 복귀시키기 위한 것이다.
제10도는 케이싱(10)내에 설치된 신호처리회로(18A)의 구체적예를 도시한다.
변위센서(90)의 출력펄스는 계수기(94)에 입력한다. 계수기(94)는 액튜에이터(1)의 요동에 따라 눈금판(91)이 이동하므로써 발생하는 변위센서(90)의 출력 펄스를, 물체가 액튜에이터(1)에 접촉할때에는 가산하고(정 펄스), 물체가 떨어지는데에 따라 원위치로 복귀할 때에는 감산한다(역 펄스). 설정기(96)에는 정상상태에 있어서 변위센서(90)에서 출력되는 펄스수의 최대 계수치보다 작은 값(제1의 설정치)이 설정되어 있다. 정상상태에서는 액튜에이터(1)가 원위치로 완전히 복귀했을 때에는 계수기(94)의 최종치가 제로(0)가 된다. 메모리(97)에는 제로(0)값 또는 이것에 가까운 값(제2의 설정치)이 기억된다.
설정기(96) 및 메모리(97)에 각각 설정된 제1 및 제2의 설정치는 레지스터(95)에 전송되고, 비교회로(98)에 있어서 계수기(94)의 계수치와 비교된다. 비교회로(98)는 계수기(94)의 계수치가 제1의 설정치와 동일하거나 그것보다 커졌을 때에 출력회로(99)에 제1비교출력을 부여한다. 이것에 응답하여 출력회로(99)는 스위치 출력을 발생한다. 즉 정상 변위량보다 적은 어떤 동작변위량이 검출되었을때에 스위치 출력이 발생한다. 액튜에이터(1)가 원위치로 복귀했을때에 계수기(94)의 최종치가 제2설정치보다 크면 비교회로(98)에서 출력회로(99)에 제2비교출력이 주어지고, 출력회로(99)는 이것에 응답하여 고장예지신호를 출력한다. 즉 계수기(94)의 최종치가 영 또는 그것에 가까운 값이 안될때에는 고장예지신호가 발생한다.
계수기(94), 레지스터(95), 설정기(96), 비교회로(98) 및 출력회로(99)는 스위칭수단을 구성한다. 계수기(94), 레지스터(95), 메모리(97), 비교회로(98) 및 출력회로(99)는 고장예지수단을 구성한다.
이상의 구성에 있어서 이송되어 온 물체가 로울러(2)에 접촉하여 액튜에이터(1)가 변위하면 그것에 따라 변위센서(90)에서 출력되는 펄스의 수가 계수기(94)에서 계수된다. 계수기(94)의 계수치가 설정기(96)에 설정된 동작위치에 대응하는 제1설정치와 동일해지거나 또는 그것을 초과하면 출력회로(99)에서 스위치 출력이 발생하여 이로인해 각종 기계나 장치가 기동된다. 그후, 물체의 통과에 따라 액튜에이터(1)가 원위치로 복귀되고, 계수기(94)의 계수치가 감산되어 상기 동작변위량에 대응하는 값보다 작아지면 출력회로(19)로부터의 스위치 출력이 정지하여 각 기계나 장치의 구동이 정지된다.
계수기(94)의 계수치의 최종치가 정상 변위량인 영, 또는 그것에 가까운 허용범위의 값이 안되었을 때에는 액튜에이터의 변위에 대한 마찰력이 증대하여 복귀불능이 발생되고 있는 것으로 알고 출력회로(99)로부터 고장예지신호가 발생한다. 또 한편 계수기(94)의 계수치의 최종치가 정상변위량인 영, 또는 그것에 가까운 허용범위의 값을 초과했을때에는 오버런이 발생된 것으로 알고 동일하게 고장예지신호가 발생된다. 어느 경우에 있어서도 액튜에이터(1)에 동작불량이 발생되고 있음이 보고된다. 이로인해 생산라인이 정지되고 있는 야간 등에 있어서, 적절한 복수점검을 할 수 있다.
상기의 업·다운·계수기(94) 대신에 액튜에이터(1)의 변위 개시 후의 변위에서 복귀위치에 이르기까지 입력펄스를 가산하는 계수기를 사용할 수도 있고, 또 기준치에서 감산해 가는 프리세트 계수기를 사용할 수도 있다. 이 경우는 설정기(96), 메모리(97)의 설정치가 계수기의 종류에 따라 변경된다.
소정 간격마다 자성체가 설치된 마그넷 스케일과 자기센서로 구성되는 변위센서, 눈금판의 변위에 따르는 저항치 변화에서 변위량을 검출하는 변위센서 등, 여러 종류로서 구성된 변위 센서의 채용이 가능하다.
본 실시예의 스위치장치는 물체와의 접촉에 의하여 변위하는 액튜에이터, 이 액튜에이터의 변위량을 검출하는 변위센서, 정상상태에 있어서 상기 변위센서에 의하여 검출되는 정상변위량보다 적은 소정의 동작변위량이 검출되었을 때에 스위치 출력을 발생하는 스위칭수단, 및 상기 변위센서에 의하여 검출된 최종 변위량과 고정의 최종 정상 변위량을 비교해서 최종 변위량과 최종 정상 변위량과의 차가 소정치 이상일때에 고장예지신호를 출력하는 고장예지수단을 구비하고 있다.
이 구성에 의하면 생산라인 등에 있어서 이송되어 올 경우와의 접촉에 의하여 압압력을 받아서 액튜에이터가 변위하면, 그 액튜에이터의 변위량이 변위센서에 의해서 검출된다. 이 검출된 변위량이 정상시의 변위량보다 적은 값으로 미리 설정된 동작변위량에 도달하면 스위치 출력이 발생한다. 이로인해 각종 기기나 장치의 기동이나 기동정지가 수행된다. 한편, 또 액튜에이터의 복귀불량이나 과잉 복귀(오버 런)등이 발생했을 때에는 액튜에이터의 최종적인 위치를 표시하는 최종 변위량이 최종 정상 변위량과는 상이한 값을 나타낸다. 최종변위량과 최종정상변위량과의 차가 소정치 이상인 경우에는 고장예지신호가 출력된다. 이로인해 마찰력증대나 절삭분 침입등에 기인하는 액튜에이터의 복귀불량등에 의한 이상발생이 통지되고, 스위치 장치의 보수를 촉진할 수 있다.
따라서, 액튜에이터의 복귀불량 등이 발생하고 있어도 액튜에이터가 정상시의 변위량보다 적은 소정의 동작변위량에 변위하기만 하면 스위치 출력이 발생해서 각종 기계나 제장치에 대한 기동 및 정지를 실행할 수 있다. 이와같이 생산라인의 가동을 계속하면서, 장차 생산라인의 돌발적인 정지를 방지하는 고장을 사전에 알 수 있게 된다.
상기 실시예는 유접점의 리미트스위치를 사용하지 않고, 포토센서나 마스넷 스케일 등의 변위센서를 사용해서 변위량을 검출하는 구성을 이루고 있으므로, 물의 침입 등으로 발생하는 불량이나, 접점의 용착이나 절손, 또는 절삭가루의 침입등으로 발생하는 접점불량 등을 발생되지 않고, 이상 발생의 그 자체를 억제할 수 있고, 내구성이 우수한 스위치장치가 실현된다.
또, 변위센서는 고정접점, 가동접편, 가동접편의 복귀용 스프링 등으로 구성되는 스위치에 비교해서 소형화를 도모할 수가 있고, 이로인해 케이싱 내의 스페이스를 작게할 수가 있다. 케이싱의 외형상의 크기를 동일하게 하면 케이싱의 두께를 두껍게 할 수 있어서 강도를 강화할 수 있다.

Claims (7)

  1. 물체와의 접촉에 의하여 변위하는 액튜에이터와, 액튜에이터의 제1변위 위치를 검출하는 제1검출수단과, 액튜에이터의 제2변위위치를 검출하는 제2검출수단과, 제1 및 제2검출 수단의 검출출력의 적어도 어느 한쪽에 따라 스위치 출력을 발생하는 수단과, 제1 및 제2 검출 수단의 검출출력의 적어도 어느 한쪽에 따라 이상을 검출하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1검출수단이 상기 액튜에이터의 변위에 따라 온 상태 또는 오프상태로 전화되는 제1스위치이고, 상기 제2검출수단이 상기 액튜에이터의 변위에 수반하여 상기 제1스위치보다도 늦게 온 상태 또는 오프상태로 절환되는 제2스위치이고, 상기 스위치 출력 발생수단이 적어도 어느 한쪽의 스위치의 온 상태 및 어느 한쪽의 스위치의 오프상태에 따라 스위치 출력을 발생하는 스위치 출력회로이며, 상기 이상 검출수단이 상기 제1 및 제2스위치의 온·오프상태에 따라 어느 한쪽의 스위치의 이상을 검출해서 고장예지신호를 출력하는 고장예지회로인 것을 특징으로 하는 스위치장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1검출수단이 상기 액튜에이터의 변위에 따라서 온 상태 또는 오프상태로 절환되는 스위치이고, 상기 제2검출 수단이 상기 액튜에이터 또는 그것에 연동하는 부재에 물체가 접촉한 것을 검출하는 접촉 검출수단이고, 상기 스위치 출력발생수단이 상기 스위치의 온상태 또는 오프상태의 검출과 상기 접촉 검출수단에 의한 접촉 검출의 적어도 어느 한쪽과, 상기 스위치의 오프상태 또는 온상태의 검출과 상기 접촉검출수단에 의한 이간검출과의 적어도 어느 한쪽에 의하여 스위치 출력을 발생하는 스위치 출력회로이며, 상기 이상 검출수단이 상기 스위치의 온·오프상태 및 상기 접촉 검출수단에 의한 접촉 검출상태에 따라 상기 스위치 및 상기 접촉검출수단의 어느 한쪽의 이상을 검출해서 고장예지신호를 출력하는 고장예지회로인 것을 특징으로 하는 스위치장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1검출수단 및 상기 스위치 출력 발생수단이, 상기 액튜에이터의 변위량을 검출하는 변위센서와, 정상 상태에 있어서 상기 변위 센서에 의하여 검출되는 정상 변위량보다 적은 소정의 동작 변위량이 검출되었을 때에 스위치 출력을 발생하는 스위칭 수단으로 구성되고, 상기 제2검출 수단 및 상기 이상 검출 수단이, 상기 변위센서와, 상기 변위센서에 의하여 검출된 최종 변위량과 소정의 최종 정상변위량을 비교해서 최종 변위량과 최종 정상 변위량과의 차가 소정치 이상일 때에 고장예지신호를 출력하는 고장예지수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스위치장치.
  5. 물체와의 접촉에 의하여 변위하는 액튜에이터와, 이 액튜에이터의 변위에 따라 온 상태 또는 오프상태로 절환되는 제1스위치와, 상기 액튜에이터의 변위에 따라 상기 제1스위치보다도 늦게 온 상태 또는 오프상태로 절환되는 제2스위치와, 상기 제1스위치 및 제2스위치 각각의 온 상태 및 오프상태를 검출하는 상태 검출회로와, 상기 상태 검출회로의 출력신호에 응답하여 적어도 어느 한쪽의 스위치의 온 상태 및 어느 한쪽의 스위치의 오프상태에 따라 스위치 출력을 발생하는 스위치 출력회로와, 상기 상태검출회로의 출력에 의하여 어느 한쪽의 스위치의 이상을 검출하여 고장예지신호를 출력하는 고장예지회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 스위치장치.
  6. 물체와의 접촉에 의하여 변위하는 액튜에이터와, 이 액튜에이터의 변위에 따라 온 상태 또는 오프상태로 절환되는 스위치와, 상기 액튜에이터 또는 그것에 연동하는 부재에 물체가 접촉한 것을 검출하는 접촉검출수단과, 상기 스위치의 온 상태 및 오프상태, 또한 상기 접촉검출수단에 대한 물체의 접촉 상태 및 이간상태를 검출하는 상태 검출회로와, 상기 상태 검출 회로의 출력에 응답하여 상기 스위치의 온 상태 또는 오프상태의 검출과 상기 접촉검출수단에 의한 접촉 검출과의 적어도 어느 한쪽과, 상기 스위치의 오프상태 또는 온 상태의 검출과 상기 접촉 검출수단에 의한 이간 검출과의 적어도 어느 한쪽에 의하여 스위치 출력을 발생하는 스위치 출력회로와, 상기 상태 검출회로의 출력에 따라 상기 스위치 및 상기 접촉 검출 수단의 어느 한쪽의 이상을 검출하여 고장예지신호를 출력하는 고장예지회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 스위치 장치.
  7. 물체와의 접촉에 의하여 변위하는 액튜에이터와, 이 액튜에이터의 변위량을 검출하는 변위센서와, 정상 상태에 있어서 상기 변위센서에 의하여 검출되는 정상 변위량보다 적은 소정의 동작 변위량이 검출되었을 때에 스위치 출력을 발생하는 스위칭 수단과, 상기 변위센서에 의하여 검출된 최종 변위량과 소정의 최종 정상 변위량을 비교하여 최종 변위량과 최종 정상변위량과의 차가 소정치 이상인 때에 고장예지신호를 출력하는 고장예지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 스위치장치.
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