TWI430307B - 開關 - Google Patents

Description

開關

本發明涉及一種開關，所述之開關設有會因與物體接觸而移位的致動器，並且根據所述致動器的位置而運作。

通常，已知如下的限位元開關：一旦檢測到物體(諸如待加工的產品)移動到生產線中的一個預定位置，則該限位元開關就自動啟動加工機器(參見非專利文獻1)。 該限位元開關設有因與物體的接觸而移動的致動器，並且根據該致動器的位置而運作。該致動器附接到設於開關的主體中的旋轉軸，從而能夠在該旋轉軸上旋轉。在致動器不與物體接觸的狀態下，致動器的位置為固定位置，並且一旦與物體接觸，則致動器就根據物體的大小從固定位置旋轉到一位置。此外，一旦遠離該物體，致動器就回復到固定位置。

關於這種限位元開關，在專利文獻1和2中描述了以下技術。限位元開關設有至少：第一開關單元；比該第一開關單元回復得更慢的第二開關單元；以及用於測量時間的計時器。當這種限位元開關與待移動的物體接觸時，第一開關單元和第二開關單元轉換成開啟(ON)狀態。 之後，在開關不再與物體接觸且第一開關單元轉換成關閉(OFF)狀態之後，第二開關單元轉換成OFF狀態。計時器測量從第一開關單元轉換成OFF狀態直到第二開關單元轉換成OFF狀態的時間。從而，測量了限位元開關的回復時間。如果測量的回復時間長於一個時限，則發出警 報。

應注意，在專利文獻1中，藉由在對應於上一個時限的參考設定時間和當前測量時間之間取平均值來更新參考設定時間。藉由將預定時間增加到更新的參考設定時間而獲得的一個時間被設定為下一個時限。在專利文獻2中，時限是初始固定的。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：日本未審查的專利公佈2-281513(於1990年11月10日公開)

專利文獻2：日本未審查的專利公佈64-43934(於1989年2月16日公開)

非專利文獻

非專利文獻1：OMRON Corporation "Limit switch technical guide", http：//www.fa.omron.co.jp/data_pdf/commentary/limitswitch_apparatus_tg_j_3_1_1-5.pdf, 2010年11月19日。

當安裝有限位元開關的生產線變化或待移動的物體的類型變化時，致動器的移動速度可能變化。因此，需要改變為發出警報而拿來作比較的時限。然而，在專利文獻2的技術中，時限是初始固定的。因此，存在以下問題， 即，該技術不能處理生產線或物體的變化。在專利文獻1的技術中，藉由使用上一個參考設定時間和當前測量時間來設定下一個時限。因此，該技術可以在一定程度上處理生產線或物體的變化。

然而，在開關長期使用的情況下，致動器和其旋轉軸之間的摩擦力可能因一些因素逐漸增大。在這種情況下，被認為致動器的移動速度逐漸變慢。在移動速度長期逐漸變慢的情況下，當超過某個限值時，產生一個不能檢測下一個物體的錯誤或類似錯誤。然而，在專利文獻1中描述的技術中，對於每次測量，藉由在測量速度和上一個參考設定時間之間的平均時間上增加一預定時間而得到的時間來更新時限。因此，在如上所述的致動器移動速度逐漸變慢的情況下，時限被設定為逐漸增加。因此，僅藉由比較時限和測量時間，並不能檢測到移動速度長期逐漸變慢的事實。

本發明致力於解決上述問題，並且本發明的目的是提供一種能夠檢測到致動器的移動速度變慢的開關，其能夠適用於因生產線或物體等的變化而移動速度發生變化的情況，並且能夠可靠地掌握致動器的移動速度長期變慢的情況。

為了解決上述問題，本發明的開關設有因與物體的接觸而移動的致動器，並且根據致動器的位置而運作，所述開關包括：模式切換裝置，用於把模式切換到學習模式 和預測模式中的任一種；位置檢測裝置，用於檢測致動器的至少初始固定的第一位置和第二位置；時間測量裝置，用於測量從位置檢測裝置檢測到第一位置到所位置檢測裝置檢測到第二位置的時間；參考時間設定裝置，用於在學習模式下基於時間測量裝置測量的時間來設定一個參考時間；比較裝置，用於在預測模式下比較時間測量裝置測量的時間和參考時間；以及通知裝置，用於在預測模式下當比較裝置的比較結果是所測量的時間大於參考時間時發出警報。

根據上述結構，測量從檢測到第一位置到檢測到第二位置的時間，並且基於在學習模式下測量的時間來設定參考時間。在預測模式下比較測量時間和參考時間。如果比較結果是所測量的時間大於參考時間，則發出警報。從而，當確認在生產線變化或移動的物體的類型變化後物體就立即與致動器正常接觸時，用戶可以藉由使用模式切換裝置將模式設定到學習模式。從而，可以在致動器正常運行時設定參考時間。基於在學習模式下從檢測到第一位置到檢測到第二位置的所測量的時間來自動設定參考時間。因此，可以簡化參考時間的設定。這樣，即使當移動速度因生產線或物體等的變化而變化時，用戶也可以容易地重新設定待被比較裝置使用的參考時間。

另外，如上所述，例如在生產線變化或移動的物體的類型變化後，就立即根據用戶輸入將模式切換到學習模式。僅在學習模式下設定參考時間。因此，即使在移動速 度長期逐漸變慢的情況下，也可以可靠地檢測到移動速度的變慢，並且可以通知警報。因此，用戶可以意識到致動器的移動速度長期逐漸變慢。

這樣，根據本發明，可以提供以下開關，其能夠適應於因生產線或物體等變化而移動速度發生變化的情況，並且能夠可靠地掌握致動器的移動速度長期變慢的情況。

根據本發明，具有以下效果，即提供以下開關，其能夠適用於因生產線或物體等變化而移動速度發生變化的情況，並且能夠可靠地掌握致動器的移動速度長期變慢的情況。

將參照圖式來描述本發明的實施方案。在以下描述中，相同的元件具有相同的元件符號，其元件的名稱和功能也是相同的。因此，不會重複地詳細描述該元件。

<限位元開關的整體結構>

第1圖係表示本實施方案的一個限位元開關之立體圖。限位元開關是一種用於檢測位置、變化、移動、通過等以及根據檢測到或未檢測到而輸出開啟(ON)信號或關閉(OFF)信號的開關。鑒於本實施方案的限位元開關被應用到需要機械強度和環境抵抗性的地方，限位元開關較佳地被形成為免受外力、水、油、氣體、砂粒和灰塵等。

如第1圖所示，限位元開關1至少設有殼體3、安裝塊5以 及致動器7。

殼體3的內部空間中佈置有開關模組11，殼體3可保護開關模組11免受外力、水、油、氣體、砂粒以及灰塵等。殼體3包括：殼體主體3a，其具有用於將開關模組11組裝進內部空間的開口，以及用於關閉開口的蓋部3b。

安裝塊5附接到殼體3的上部。致動器7由螺釘9可旋轉地附接到安裝塊5。

致動器7從安裝塊5突出，並且當致動器7不與物體接觸且沒有施加外力時，致動器7的位置是一個固定位置。致動器7的固定位置被示為致動器7朝向手錶的0點的位置。在第1圖中，當從左側施力時，致動器7在螺釘9上沿順時針方向旋轉，並且之後當撤力時回到該固定位置。同時，當從右側施力時，致動器7在螺釘9上沿逆時針方向旋轉，並且之後當撤力時回到固定位置。應注意，在下文中，致動器的位置由與固定位置的角度來表示。如稍後所述，以使得開關模組11藉由致動器7的旋轉而運作的方式來進行設定。

應注意，在殼體主體3a、蓋部3b、安裝塊5以及致動器7的連接點處佈置有密封構件，以防止水、油、氣體等侵入。

<開關模組的結構>

如上所述，開關模組佈置在殼體3的內部空間中。開關模組11將根據致動器7的位置來輸出不同的信號。

第2圖係表示開關模組的外觀之視圖。如第2圖所示，開關模組11設有：用於控制整個開關模組11的微型電腦(未繪於圖中)，照明單元21、23、25，模開關27，以及端子31-34。

模開關27是一個用於將模式切換到預測模式和學習模式中的任一種模式的開關，以及具有供用戶按壓的按鈕。學習模式是一種用於把致動器7從初始固定的第一位置回復到初始固定的第二位置所需的時間儲存為限位元開關1中的參考時間T的模式。然而，第一位置時致動器7的角度大於第二位置時致動器7的角度。預測模式是一種用於在未來限位元開關1中可能出現故障或異常的情況下發出存在這種可能性的通知的模式。

端子31、32是要連接到供電設備的端子。端子33、34是要連接到生產線中用於執行任務的設備的端子。設於開關模組11中的微型電腦控制整個開關模組11，並且在致動器7的角度不小於由初始固定的第三位置指定的角度時藉由端子33向外界輸出ON信號，ON信號表示限位元開關1處於ON狀態。ON信號作用於驅動外部設備的信號。設於開關模組11中的微型電腦在致動器7的角度小於由第三位置指定的角度時藉由端子33向外界輸出OFF信號，所述OFF信號表示限位元開關1處於OFF狀態。

微型電腦藉由端子34向外界輸出表示故障預測的信號，故障預測作為開關模組11的一個功能。

照明單元23一旦由外界供電就發光，並具體是電源燈。 照明單元21由微型電腦控制，並且在限位元開關1處於ON狀態時發光而在限位元開關1處於OFF狀態時不發光。照明單元25由微型電腦控制，並且在輸出故障預測信號時發光而在未輸出故障預測信號時不發光。應注意，照明單元21、23、25由LED(發光二極體)照明電路和導光棒形成，導光棒把從LED照明電路發射的光導向開關模組11的表面。

第3圖是當開關模組處於分解狀態時之立體圖。如第3圖所示，除了端子31至34以及照明單元21、23、25之外，開關模組11更設有用作光學感測器的光中斷器單元41、螺旋彈簧42及柱塞43。

光中斷器單元41具有多個光發射元件和多個光接收元件。光發射元件發射具有高線性的光，以及例如是發光二極體。光接收元件例如是單光電電晶體、光電積體電路或光電二極體。

柱塞43是一個棒形機械元件，以及具有多個縫(開口)。隨著致動器7的移動，柱塞43可以沿柱塞43的縱向方向平行地移動。即，柱塞43是一個會根據外力而移位的移位構件。應注意，各種已知技術可以用作使柱塞43隨著致動器7的移動而移動的機構。在此，如在專利文獻1中所述之，致動器7的旋轉軸的一部分被成形為平坦形狀，以及平坦部分與柱塞43的縱向方向上的一端被成形為相互接觸。當致動器7位於固定位置(即，在致動器7不與物體接觸且不旋轉的狀態下)以及平坦部分與柱塞43相互接觸時，柱塞43的位置是一個參考位置。在此情形中 ，所述平坦部分也因致動器7的旋轉而旋轉，以使得可以沿柱塞43的縱向方向給柱塞43施力。因此，柱塞43沿其縱向方向從參考位置移位。由螺旋彈簧42向柱塞43施加用於回到參考位置的偏置力。因此，當致動器7回到固定位置時，柱塞43藉由螺旋彈簧42的偏置力也回到參考位置。

第4圖係表示光中斷器單元連同基板之立體圖。如第4圖所示，光中斷器單元41包括具有相同形狀和相同大小的光發射元件51-54，以及與光發射元件51-54具有相同形狀和相同大小的光接收元件61-64。在此，應注意，雖然光發射元件51-54和光接收元件61-64具有相同形狀和相同大小，但是形狀和大小不必都相同。

光發射元件51-54以及光接收元件61-64沿柱塞43的縱向方向佈置在同一直線上。光發射元件51的光發射部分(光發射表面)面向光接收元件61的光接收部分(光接收表面)。同樣地，光發射元件52的光發射部分(光發射表面)面向光接收元件62的光接收部分(光接收表面)，光發射元件53的光發射部分(光發射表面)面向光接收元件63的光接收部分(光接收表面)，以及光發射元件54的光發射部分(光發射表面)面向光接收元件64的光接收部分(光接收表面)。因此，光接收元件61-64可以藉由一對一的關係接收由光發射元件51-54發射的光。即，光發射元件51和光接收元件61形成一個光中斷器，用於檢測在光發射元件51和光接收元件61之間是否存在物體。同樣地，光發射元件52和光接收元件62的組合、 光發射元件53和光接收元件63的組合以及光發射元件54和光接收元件64的組合中的每一組合都用作一個光中斷器。

光發射元件51-54以及光接收元件61-64被佈置為相互間隔開一距離，距離為柱塞43的短方向上的寬度或者稍大於所述寬度。因此，柱塞43可以被佈置在光發射元件51-54和光接收元件61-64之間。藉由這種佈置，隨著致動器7的移動，柱塞43沿與光發射元件51-54和光接收元件61-64分別互相面對的方向相垂直的方向平行地移動。

第5圖係表示柱塞的前表面之視圖。第6圖係從前表面側看到的柱塞之立體圖。第7圖係表示柱塞的後表面之視圖。第8圖係從柱塞的後表面側看到的柱塞之立體圖。第9圖係表示柱塞的截面之視圖。如第5圖至第9圖所示，柱塞43具有主體部分70和突出部分76。突出部分76與主體部分70結合，以及比主體部分70更窄。突出部分76插入到螺旋彈簧42中。

主體部分70具有縫(開口)71-74。在本文中，由於縫71-74的形狀相同，所以僅將描述縫71。縫71的開口分別對於柱塞43的前表面和後表面具有不同的大小。具體地，如第9圖所示，截面中的縫71的開口的形狀是在由虛線圍繞的區域中未被斜線表示的區域的形狀。縫71的開口在柱塞43的前表面上的大小被設定為大於該縫71的開口在柱塞43的後表面上的大小。

<光中斷器與柱塞之間的位置關係>

第10圖至第14圖係表示多個光發射元件、多個光接收元件以及柱塞在開關模組的一個橫截面中的位置關係之視圖。應注意，第10圖係當致動器7位於固定位置時之視圖，第11圖係當致動器7位於15度的位置(即，致動器7從固定位置旋轉15度的位置)時之視圖，第12圖係當致動器7位於22.5度的位置時之視圖，第13圖係當致動器7位於30度的位置時之視圖，以及第14圖係當致動器7位於42.5度的位置時之視圖。在此，光發射元件51-54和光接收元件61-64佈置的位置如第4圖所示。

如第10圖至第14圖所示，開關模組11設有隔板81。隔板81是用於分隔光發射元件51-54、光接收元件61-64以及柱塞43的板。具體地，隔板81設有第一隔板81a，用於分隔光發射元件51-54以及柱塞43，第二隔板81b，用於分隔光接收元件61-64以及柱塞43，以及第三隔板81c，位於第一隔板81a和第二隔板81b之間。柱塞43佈置在第一隔板81a和第二隔板81b之間。柱塞43的後表面鄰接第二隔板81b，以及柱塞43的前表面鄰接第一隔板81a。即，柱塞43的前表面面向光發射元件51-54，以及柱塞43的後表面面向光接收元件61-64。應注意，如第5圖所示，柱塞43的主體部分70的除了縫71-74以外的部分是由斜線表示。下文中，具有斜線的部分會是光阻擋區域。

第一隔板81a分隔每個光發射元件51-54，第二隔板81b分隔每個光接收元件61-64。第一隔板81a具有多個開口，多個開口對應於分別佈置光發射元件51-54的位置。具體地，設在第一隔板81a中的多個開口分別位於分別由光 發射元件51-54發射的光可以穿過的位置。第二隔板81b具有多個開口，多個開口對應於分別佈置光接收元件61-64的位置。具體地，設在第二隔板81b中的多個開口分別位於光接收元件61-64可以分別接收來自光發射元件51-54的光的位置。因此，將第一隔板81a中的開口和形成於第二隔板81b中的與上述開口對應的開口線性地連接的區域，是從所述光發射元件發射的光穿過的區域(光路區域)。

此外，第三隔板81c具有孔，柱塞43的僅突出部分76插入穿過所述孔。因此，其中插有突出部分76的螺旋彈簧42位於第三隔板81c和主體部分70之間。當柱塞43根據致動器7的移動而朝第三隔板81c平行地移動時，螺旋彈簧42在柱塞43的主體部分70和第三隔板81c之間受到壓縮，從而給柱塞43施加使柱塞43回到參考位置的力。

如上所述，隨著致動器7的移動，柱塞43沿其縱向方向移動。在該運動的中間階段，縫71在柱塞43中以如下方式被形成：縫71與第一隔板81a的對應於光發射元件51的開口以及與第二隔板81b的對應於光接收元件61的開口重疊。同樣地，縫72在柱塞43中以如下方式被形成：縫72與第一隔板81a的對應於光發射元件52的開口以及與第二隔板81b的對應於光接收元件62的開口重疊。縫73在柱塞43中以如下方式被形成：縫73與第一隔板81a的對應於光發射元件53的開口以及與第二隔板81b的對應於光接收元件63的開口重疊。另外，縫74在柱塞43中以如下方式被形成：縫74與第一隔板81a的對應於光發射元件54的開口 以及與第二隔板81b的對應於光接收元件64的開口重疊。這樣，縫71-74分別對應於光發射元件51-54和光接收元件61-64。

然而，在縫71-74的後表面側上的每個開口和第二隔板81b的對應於所述縫的每個開口之間的距離在縫71-74之間是不同的。具體地，如第10圖所示，縫71-74的位置以如下方式被設定，當致動器7位於固定位置時(即，當柱塞43位於參考位置時)，距離按照如下順序逐漸增大：縫71的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於縫71的開口之間的距離A；縫72的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於縫72的開口之間的距離B；縫73的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於縫73的開口之間的距離C；以及縫74的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於縫74的開口之間的距離D。

在此，在光接收元件61-64檢測到穿過縫71-74的光時的柱塞43的多個位置中離參考位置的位移量為最小的一個位置，作為光檢測開始位置。在這種情況下，上述距離A-D表示從參考位置到光檢測開始位置的距離。

當這樣的柱塞43隨著致動器7的移動而平行地移動時，由光發射元件51-54發射的光根據該柱塞的位置而被阻擋或穿過。具體地，當設於第二隔板81b中的開口和柱塞43的光阻擋區域因柱塞43的位置變化而重疊時，柱塞43阻擋光到達與所述開口對應的光接收元件。當設於第二隔板81b中的開口和柱塞43的縫至少部分地重疊時，柱塞43允許光穿過到達與所述開口對應的光接收元件。換句話說 ，當從光發射元件51-54到光接收元件61-64的光路和縫71-74的至少一部分重疊時，光穿過它們。此時，入射到所述光接收元件上的光量，與設於第二隔板81b中的開口和所述縫的開口的重疊區域的大小成比例。

在分別由光發射元件51-54發射的光中會被柱塞43阻擋的光對應於柱塞43的位置，即致動器7與固定位置的角度。下文中，參照第10圖至第15圖來描述，隨著致動器7與固定位置的角度的變化，入射到光接收元件61-64上的光是否存在以及入射光的量如何變化。

如第10圖所示，當致動器7位於0度的位置(固定位置)時，柱塞43阻擋由光發射元件51-54發射的所有光。具體地，柱塞43的光阻擋區域遮蓋了第二隔板81b中的與光接收元件61-64的佈置位置對應的所有開口。因此，分別由光發射元件51-54發射的光被柱塞43阻擋，而不能到達光接收元件61-64。

致動器7從第10圖中表示的狀態旋轉，以及柱塞43沿其縱向方向移動。此時，如上所述，縫71的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於縫71的開口之間的距離A短於其他距離B-D。因此，僅縫71的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件61的開口開始重疊。之後，當柱塞43的移動量隨著致動器7的角度的增大而增大時，縫71的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件61的開口的重疊區域增大，以及縫72的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件62的開口開始重疊。

如第11圖所示，當致動器7位於15度的位置時，縫71的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件61的開口的整個區域重疊。換句話說，縫71的開口完全位於如下的空間(光路區域)中，所述空間線性地連接第一隔板81a中的對應於光發射元件51的佈置位置的開口和第二隔板81b中的對應於光接收元件61的佈置位置的開口。另外，縫72的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件62的開口的一部分重疊。換句話說，縫72的開口僅有一部分位於如下的空間(光路區域)中，所述空間線性地連接第一隔板81a中的對應於光發射元件52的佈置位置的開口和第二隔板81b中的對應於光接收元件62的佈置位置的開口。因此，光接收元件61的光接收量具有最大值，並且光接收元件62僅接收從光發射元件52發射的光的一部分。在此階段，柱塞43的光阻擋區域仍遮擋第二隔板81b的對應於光接收元件63、64的佈置位置的開口。因此，光沒有到達光接收元件63、64。

致動器7從第11圖中表示的狀態進一步旋轉，並且柱塞43沿其縱向方向移動。此時，當柱塞43的移動量隨著致動器7的角度的增大而增大時，縫72的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件62的開口的重疊區域增大，以及縫73的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件63的開口開始重疊。

如第12圖所示，當致動器7位於22.5度的位置時，縫71、72的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件61、62的開口的整個區域分別重疊。換句話說，縫 71的開口完全位於如下的空間(光路區域)中，所述空間線性地連接第一隔板81a中的對應於光發射元件51的佈置位置的開口和第二隔板81b中的對應於光接收元件61的佈置位置的開口。同樣地，縫72的開口完全位於如下的空間(光路區域)中，空間線性地連接第一隔板81a中的對應於光發射元件52的佈置位置的開口和第二隔板81b中的對應於光接收元件62的佈置位置的開口。另外，縫73的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件63的開口的一部分重疊。換句話說，縫73的開口的僅一部分位於如下的空間(光路區域)中，空間線性地連接第一隔板81a中的對應於光發射元件53的佈置位置的開口和第二隔板81b中的對應於光接收元件63的佈置位置的開口。因此，光接收元件61、62的光接收量具有最大值，並且光接收元件63僅接收從光發射元件53發射的光的一部分。應注意，在此階段，柱塞43的光阻擋區域仍遮擋第二隔板81b的對應於光接收元件64的佈置位置的開口。因此，光沒有到達光接收元件64。

當致動器7進一步旋轉以及柱塞43從第12圖中表示的狀態沿其縱向方向移動時，縫73的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件63的開口的重疊區域增大。

如第13圖所示，當致動器7位於30度的位置時，縫71、72、73的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件61、62、63的開口的整個區域分別重疊。因此，光接收元件61、62、63的光接收量具有最大值。應注意，在此階段，柱塞43的光阻擋區域仍遮擋第二隔板81b的 對應於光接收元件64的佈置位置的開口。因此，光沒有到達光接收元件64。

當致動器7進一步旋轉並且柱塞43從第13圖中表示的狀態沿其縱向方向移動時，縫74的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件64的開口開始重疊。

如第14圖所示，當致動器7位於42.5度的位置時，縫71-74的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件61-64的開口的整個區域分別重疊。因此，光接收元件61-64的光接收量具有最大值。

<微型電腦與其周邊結構之間的關係>

第15圖係表示開關模組的結構的框圖。如第15圖所示，除了模開關27以及照明單元21、25之外，開關模組11更包括控制整個開關模組11的微型電腦100，低壓電路101，光接收元件62-64，ON或OFF信號輸出單元103，以及故障預測或異常預測輸出單元105。

低壓電路101轉換外部輸入電壓，並且輸出低於輸入電壓的電壓給微型電腦100。當從低壓電路101輸入電壓時，微型電腦100點亮如第2圖所示的照明單元23。

光接收元件61根據從光發射元件51接收到的光量來輸出表示電壓的值(特徵量)至微型電腦100。光接收元件62根據從光發射元件52接收到的光量來輸出電壓至微型電腦100。光接收元件63根據從光發射元件53接收到的光量來輸出電壓至微型電腦100。光接收元件64根據從光發射元件54接收到的光量來輸出電壓至微型電腦100。

如上所述，模開關27是用於將模式切換到預測模式和學習模式中任一種模式的開關，並且具有供用戶按壓的按鈕。當按下按鈕時，模開關27輸入用於切換模式的低(LOW)信號給微型電腦100。同時，在沒有按下按鈕的情況下，模開關27總是輸出高(HIGH)信號給微型電腦100。

ON或OFF信號輸出單元103由微型電腦100控制，從而輸出ON信號或OFF信號給外部設備，外部設備用作限位元開關1的控制物件。

故障預測或異常預測輸出單元105由微型電腦100控制，從而輸出故障預測信號給外界，故障預測信號表示限位元開關1中出現了故障。具體地，當在預測模式下致動器7從第一位置回復到第二位置的時間長於在學習模式下儲存的參考時間T時，通知故障。稍後將描述參考時間T。

照明單元21由微型電腦100控制，並且當ON或OFF信號輸出單元103輸出ON信號時發光而當ON或OFF信號輸出單元輸出OFF信號時不發光。

照明單元25由微型電腦100控制，並且當故障預測或異常預測輸出單元105輸出故障預測信號給外界時發光而當故障預測或異常預測輸出單元105不輸出故障預測信號給外界時不發光。

接下來將描述微型電腦100的內部功能結構。應注意，微型電腦100設有CPU和儲存程式的記憶體，CPU從記憶體讀取程式，並且微型電腦用來根據程式來執行操作。

設有CPU的微型電腦100包括：位置檢測單元(位置檢測裝置)121、ON或OFF輸出控制單元123、模式切換單元(模式切換裝置)125、時間測量單元(時間測量裝置)127、修正單元(參考時間設定裝置)129、參考時間設定單元(參考時間設定裝置)131、比較單元(比較裝置)133，以及通知單元(通知裝置)135。

位置檢測單元121藉由比較分別由光接收元件61-64輸出的電壓和分別為光接收元件61-64初始設定的參考時間來檢測致動器7的位置。應注意，位置檢測單元121把由光接收元件61-64輸出的電壓(類比值)轉換成數位值，並且將已轉換的數位值和閾值進行比較。應注意，將使用第16圖來描述所述閾值。

第16圖係表示致動器的角度與光接收元件的輸出電壓之間的關係之視圖。如第16圖所示，四條序列線91-94表示分別由光接收元件61-64在分別從光發射元件51-54接收光時輸出的電壓與致動器7之間的關係。序列線91對應於光接收元件61，序列線92對應於光接收元件62，序列線93對應於光接收元件63，並且序列線94對應於光接收元件64。

如第16圖所示，當致動器7的角度不小於0度且小於5度時，分別由光發射元件51-54發射的光被阻擋。當致動器7的角度不小於12.5度且小於20度時，分別由光發射元件51、52發射的光的至少一部分穿過，並且分別由光發射元件53、54發射的光被阻擋。當致動器7的角度不小於20度且小於32.5度時，分別由光發射元件51-53發射的光 的至少一部分穿過，並且分別由光發射元件54發射的光被阻擋。當致動器7的角度不小於32.5度且小於50度時，分別由光發射元件51-54發射的光的至少一部分穿過。對於5-15度的角度，來自光接收元件61的輸出電壓與該角度成比例地連續增大。這是因為第二隔板81b的對應於光接收元件61的開口與縫71的重疊區域的大小隨著該角度的增大而增大。同樣地，對於12.5-22.5度的角度，來自光接收元件62的輸出電壓與該角度成比例地連續增大；對於20-30度的角度，來自光接收元件63的輸出電壓與該角度成比例地連續增大；以及對於32.5-42.5度的角度，來自光接收元件64的輸出電壓與該角度成比例地連續增大。

這樣，隨著致動器7的角度增大，穿過柱塞43的光增加。相反，隨著致動器7的角度減小，穿過柱塞43的光減少。這樣，柱塞43的位置隨著致動器7從固定位置的角度而變化，並且分別由光接收元件61-64接收的光量根據柱塞43的位置而不同。

在其中來自光接收元件61-64的輸出電壓隨著致動器7的角度而連續變化的一個角度範圍中，可以藉由光接收元件61-64的輸出電壓來檢測致動器7的角度。因此，要檢測的角度的輸出電壓被初始設定為針對光接收元件61-64的閾值。在第16圖中，在序列線91-94的線上分別表示了圓圈中包括水平線的標記。所述標記表示分別為光接收元件61-64初始設定所述閾值的電壓。

序列線91表示：當致動器7處於小於10度處時，由光接收 元件61根據從光發射元件51接收的光而輸出的電壓小於閾值；並且當致動器處於不小於10度處時，上述電壓不小於閾值。序列線92表示：當致動器7處於小於15度處時，由光接收元件62根據從光發射元件52接收的光而輸出的電壓小於閾值；並且當致動器處於不小於15度處時，上述電壓不小於閾值。序列線93表示：當致動器7處於小於25度處時，由光接收元件63根據從光發射元件53接收的光而輸出的電壓小於閾值；並且當致動器處於不小於25度處時，上述電壓不小於閾值。序列線94表示：當致動器7處於小於40度處時，由光接收元件64根據從光發射元件54接收的光而輸出的電壓小於閾值；並且當致動器處於不小於40度處時，上述電壓不小於閾值。

從第16圖可知，當光接收元件61-64開始檢測到光時柱塞43的位置(光檢測開始位置)在光接收元件61-64之間是不同的。具體地，對應於光接收元件61的光檢測開始位置是當致動器7位於5度的位置時柱塞43的位置，對應於光接收元件62的光檢測開始位置是當致動器7位於12.5度的位置時柱塞43的位置，對應於光接收元件63的光檢測開始位置是當致動器7位於20度的位置時柱塞43的位置，以及對應於光接收元件64的光檢測開始位置是當致動器7位於32.5度的位置時柱塞43的位置。

這樣，光量最大位置和光檢測開始位置在光接收元件61-64之間是不同的。因此，當光接收元件61-64檢測到光時柱塞43的位置範圍也是不同的。

應注意，在第10圖到第14圖的以上描述中，柱塞43的前 表面面向光發射元件51-54，並且柱塞43的後表面面向光接收元件61-64。然而，相反，柱塞43的後表面可以面向光發射元件51-54，並且柱塞43的前表面可以面向光接收元件61-64。即使在這種情況下，致動器的角度與光接收元件的輸出電壓之間的關係也與圖16的相同。

回到第15圖中，如果從光接收元件61輸入不小於為光接收元件61設定的閾值的電壓，即，如果致動器7位於不小於10度的位置，則位置檢測單元121產生用作高信號的第一信號；如果從光接收元件61輸入小於為光接收元件61設定的閾值的電壓，即，如果致動器7位於小於10度的位置，則位置檢測單元121產生用作低信號的第一信號。如果從光接收元件62輸入不小於為光接收元件62設定的閾值的電壓，即，如果致動器7位於不小於15度的位置，則位置檢測單元121產生用作高信號的第二信號；如果從光接收元件62輸入小於為光接收元件62設定的閾值的電壓，即，如果致動器7位於小於15度的位置，則位置檢測單元121產生用作低信號的第二信號。如果從光接收元件63輸入不小於為光接收元件63設定的閾值的電壓，即，如果致動器7位於不小於25度的位置，則位置檢測單元121產生用作高信號的第三信號；如果從光接收元件63輸入小於為光接收元件63設定的閾值的電壓，即，如果致動器7位於小於25度的位置，則位置檢測單元121產生用作低信號的第三信號。另外，如果從光接收元件64輸入不小於為光接收元件64設定的閾值的電壓，即，如果致動器7位於不小於40度的位置，則位置檢測單元121產生用 作高信號的第四信號；如果從光接收元件64輸入小於為光接收元件64設定的閾值的電壓，即，如果致動器7位於小於40度的位置，則位置檢測單元121產生用作低信號的第四信號。

位置檢測單元121包括第一確定單元141和第二確定單元143。第一確定單元141確定致動器7是否從比第二位置具有更大角度的位置移動到該第二位置。在此，將以第二位置是15度的位置(與第三位置相同)的情況作為實例並進行描述。在此實例的情況中，具體地，在從光接收元件62輸入比為光接收元件62設定的閾值更大的電壓之後，第一確定單元141確定第二信號是否從高變為低，即，致動器7是否位於15度的位置。如果第二信號從高變為低，則第一確定單元141確定時間測量開始，否則不確定時間測量開始。當第一確定單元141確定時間測量開始時，該第一確定單元輸出表示時間測量開始的測量開始指令給時間測量單元127。應注意，雖然第二位置是15度的位置，但是此角度可以是其他角度，只要位置檢測單元121能夠檢測到。例如，如果第二位置被設定為25度的位置，則第一確定單元141可以使用第三信號。如果第二位置被設定為40度的位置，則第一確定單元141可以使用第四信號。

應注意，可以提供如下信號切換單元，其用於從第二至第四信號中切換供第一確定單元141使用的信號。因此，用戶可以根據致動器接觸的物體或生產線來適當地將第二位置設定為15度、25度和40度中的任一個。

第一確定單元141確定致動器7是否從比第一位置具有更大角度的位置移動到該第一位置。在此，第一位置是10度的位置。因此，具體地，在從光接收元件61輸入比為光接收元件61設定的閾值更大的電壓之後，第一確定單元141確定第一信號是否從高變為低，即，致動器7是否位於10度的位置。如果第一信號從高變為低，則第一確定單元141確定時間測量結束，否則不確定時間測量結束。當第一確定單元141確定時間測量結束時，第一確定單元輸出表示時間測量結束的測量結束指令給時間測量單元127。應注意，雖然第一位置是10度的位置，但是此角度可以是其他角度，只要位置檢測單元121能夠檢測到。然而，有一個條件是該角度小於由第二位置指定的角度。例如，如果第二位置被設定為25度的位置，則第一位置可以被設定為15度的位置。在這種情況下，第一確定單元141可以藉由使用第二信號來輸出測量結束指令。如果第二位置被設定為40度的位置，則第一位置可以被設定為15度或25度的位置。在這種情況下，第一確定單元141可以藉由使用第二信號或第三信號來輸出測量結束指令。

應注意，可以提供如下信號切換單元，其用於從第一至第三信號中切換供第一確定單元141使用的信號。因此，用戶可以根據致動器接觸的物體或生產線來適當地將第一位置設定為15度、25度和40度中的任一個。

第二確定單元143確定致動器7是否檢測第三位置(諸如15度的位置)。當第二確定單元143確定致動器7檢測第 三位置時，該第二確定單元輸出ON輸出指令給ON或OFF輸出控制單元123，所述ON輸出指令表示允許ON或OFF信號輸出單元103輸出ON信號。否則，第二確定單元143輸出OFF輸出指令給ON或OFF輸出控制單元123，所述OFF輸出指令表示允許ON或OFF信號輸出單元103輸出OFF信號。

ON輸出指令和OFF輸出指令中的任一種指令從第二確定單元143輸入到ON或OFF輸出控制單元123。當從第二確定單元143輸入ON輸出指令時，ON或OFF輸出控制單元123輸出ON信號給ON或OFF信號輸出單元103並且點亮照明單元21。當從第二確定單元143輸入OFF輸出指令時，ON或OFF輸出控制單元123輸出OFF信號給ON或OFF信號輸出單元103並且不點亮照明單元21。

模式切換單元125把模式切換到預測模式和學習模式中的任一種模式。具體地，當用戶將模開關27轉變到ON從而將高轉變為低時，模式切換單元125把模式從預測模式切換到學習模式。在此，在模開關27處於ON狀態一預定時間的條件下，模式從預測模式切換到學習模式。所述預定時間為例如2秒。當模式從預測模式切換到學習模式時，模式切換單元125輸出學習模式切換信號給時間測量單元127和修正單元129，所述學習模式切換信號表示模式從預測模式切換到學習模式。

當用戶將模開關27轉變到OFF從而將低轉變為高時，模式切換單元125把模式從學習模式切換到預測模式。當模式從學習模式切換到預測模式時，模式切換單元125輸出預測模式切換信號給時間測量單元127和修正單元129，所 述預測模式切換信號表示模式從學習模式切換到預測模式。

學習模式切換信號和預測模式切換信號中的任一種信號從模式切換單元125輸入到時間測量單元127，並且測量開始指令和測量結束指令從第一確定單元141輸入到時間測量單元127。當從第一確定單元141輸入測量開始指令時，時間測量單元127開始時間測量。當在時間測量開始之後從第一確定單元141輸入測量結束指令時，時間測量單元127結束時間測量。如果從第一確定單元141輸入多個測量開始指令和測量結束指令，則每當輸入測量開始指令時就測量時間，並且每當輸入測量結束指令時就結束時間測量。從而，有多少次輸入測量開始指令或測量結束指令就有多少次對時間進行測量。

如果從模式切換單元125輸入學習模式切換信號，則時間測量單元127輸出測量時間給修正單元129作為用於學習模式的測量時間。如果有多個時間被時間測量單元127測量，則有用於學習模式的多個測量時間被輸出到修正單元129。

如果從模式切換單元125輸入預測模式切換信號，則時間測量單元127輸出測量時間給比較單元133作為用於預測模式的測量時間。

應注意，雖然從學習模式切換到預測模式是將模開關27轉變到OFF的操作，但是在模式切換到學習模式之後的一預定時間間隔後，模式可以切換到預測模式。在這種情 況下，所述預定時間為例如30分鐘。可以計數確定單元141確定時間測量開始或結束的次數，並且如果計數的次數達到預定次數，則模式可以從學習模式切換到預測模式。在這種情況下，所述預定次數為例如30次。因此，因為模式可以自動從學習模式切換到預測模式，所以可以節省由用戶來切換模式的時間和精力。

用於學習模式的多個測量時間從時間測量單元127輸入到修正單元129，並且學習模式切換信號和預測模式切換信號從模式切換單元125輸入到該修正單元。修正單元129對在從由模式切換單元125輸入學習模式切換信號到輸入預測模式切換信號的時間內從時間測量單元127輸入的用於學習模式的多個測量時間進行累加。修正單元129基於在從由模式切換單元125輸入學習模式切換信號到輸入預測模式切換信號的時間內所輸入的用於學習模式的測量的次數和所累加的時間來計算平均時間，並且將計算的平均時間輸出到參考時間設定單元131作為第一修正時間(修正值)。應注意，雖然修正單元129計算平均時間作為第一修正時間，但是可以計算在用於學習模式的多個測量時間中的最大時間或在用於學習模式的多個測量時間中的中心值作為第一修正時間。

第一修正時間(作為用於學習模式的多個時間的平均值的時間(下文稱作「平均時間」))，從修正單元129輸入到參考時間設定單元131。當從修正單元129輸入第一修正時間時，參考時間設定單元131把藉由在從修正單元129輸入的第一修正時間上增加一預定時間而獲得的時間 儲存在記憶體中作為參考時間T。應注意，雖然修正單元129增加了預定時間，但是可以藉由把輸入的第一修正時間與一預定係數相乘來計算參考時間T。

用於預測模式的測量時間從時間測量單元127輸入到比較單元133。每當從時間測量單元127輸入用於預測模式的測量時間時，比較單元133就提取儲存在記憶體中的參考時間T，並且比較提取出的參考時間T和用於測量模式的測量時間。當用於預測模式的測量時間長於參考時間T時，比較單元133輸出通知故障預測的指令給通知單元135。否則，比較單元133待命，直到從時間測量單元127輸入用於預測模式的下一個測量時間。

通知故障預測(警報)的指令從比較單元133輸入到通知單元135。當從比較單元133輸入通知故障預測的指令時，通知單元135允許故障預測或異常預測輸出單元105輸出故障預測信號，並且允許照明單元25以預定時間間隔閃爍。所述預定時間間隔為4秒。

<使用實施例>

接下來，將描述本實施方案的限位元開關1的一個具體使用實施例。將用戶把一個新的限位元開關1安裝在生產線的情況作為一實施例並進行描述。應注意，相同的描述適用於待在生產線中移動的物體的類型發生變化的情況。

首先，用戶把限位元開關1安裝在生產線中。此時，在確認待移動的物體與限位元開關1的致動器7正常接觸時， 調整限位元開關1的安裝點。例如，在給限位元開關1供電並且確認在待移動的物體使致動器7移位時從端子33正常輸出ON信號時，調整安裝點。

當完成限位元開關1的安裝時，用戶運行生產線並給限位元開關1供電。此時，因為第二確定單元143和ON或OFF輸出控制單元123運行，所以每當物體與致動器7接觸時就輸出正常的ON信號。

當確認輸出正常的ON信號時，用戶藉由操作模開關27把模式切換到學習模式。因此，模式切換單元125輸出學習模式切換信號給時間測量單元127和修正單元129。

被輸入了學習模式切換信號的時間測量單元127測量在致動器7從第二位置移動到第一位置的過程中的移動速度(回復速度)，並且輸出用於學習模式的測量時間給修正單元129。修正單元129對接收到的用於學習模式的測量時間進行累加。

之後，用戶藉由操作模開關27把模式切換到預測模式。因此，模式切換單元125輸出預測模式切換信號給時間測量單元127和修正單元129。或者，一旦檢測到在接收到學習模式切換信號之後的一消逝時間或測量次數達到預定時間或預定次數，模式切換單元125就可以輸出預測模式切換信號給時間測量單元127和修正單元129。

接收預測模式切換信號的修正單元129輸出第一修正時間到參考時間設定單元131，所述第一修正時間作為迄今接收到的用於學習模式的測量時間的累加值的平均值。

參考時間設定單元131把藉由增加預定時間而獲得的時間儲存在記憶體中作為參考時間T。

同時，接收到預測模式切換信號的時間測量單元127測量在致動器7從第二位置移動到第一位置的過程中的移動速度(回復速度)，並且輸出用於預測模式的測量時間給比較單元133。比較單元133比較用於預測模式的測量時間和在記憶體中更新的參考時間T，並且當用於預測模式的測量時間長於參考時間T時輸出通知故障預測(警報)的指令給通知單元135。因此，警報被通知。具體地，從故障預測或異常預測輸出單元105輸出故障預測信號，並且照明單元25閃爍。從而，可以意識到在致動器從第二位置移動到第一位置的過程中移動速度(回復速度)變慢的事實。

這樣，當在學習模式下設於限位元開關1中的致動器7與待在生產線上移動的多個物體中的每個接觸時，測量用於學習模式的多個測量時間。從所述用於學習模式的多個測量時間計算平均時間，並且把藉由在計算的平均時間上增加預定時間而獲得的時間設定為參考時間T。從而，可以根據待與限位元開關1接觸的物體的大小來設定參考時間T。另外，當在預測模式下設於限位元開關1中的致動器7與待在生產線上移動的多個物體中的每個接觸時，測量用於預測模式的多個測量時間。每當測量用於預測模式的測量時間時，就比較參考時間T和用於預測模式的測量時間。當用於預測模式的測量時間長於參考時間T時，通知故障預測。參考時間T是基於待在生產線上移動 的多個物體而設定的時間。因此，當用於預測模式的測量時間長於參考時間T時，這極可能不是由於限位元開關1和物體的接觸。即，限位元開關1中極可能出現了故障。因此，藉由基於待在生產線上移動的多個物體來設定參考時間T，可以提高在限位元開關1中出現故障時通知故障的概率。

<改型實施例>

在本實施方案中，設於限位元開關1中的柱塞43具有如第4圖中所示的縫71-74。在一個改型實施例中，具有與縫71-74形狀不同的多個縫的柱塞43A代替柱塞43被設於限位元開關1中。將主要描述柱塞43A。

第17圖係表示該改型實施例中的柱塞的前表面之視圖。第18圖係表示該改型實施例中的柱塞的前表面之立體圖。第19圖係表示該改型實施例中的柱塞的後表面之視圖。第20圖係表示該改型實施例中的柱塞的後表面之立體圖。第21圖係表示該改型實施例中的柱塞的截面之視圖。如第17圖至第21圖所示，柱塞43A具有主體部分70A和突出部分76A。

突出部分76A與主體部分70A結合，並且比主體部分70A更窄。突出部分76A插入螺旋彈簧42中。如同突出部分76，突出部分76A插入設於第三隔板81c中的孔中。當柱塞43A根據致動器7的移動而朝第三隔板81c平行地移動時，螺旋彈簧42被壓縮在第三隔板81c和柱塞43A的主體部分70A之間，從而給柱塞43A施加用於使柱塞43A回復到參 考位置的力。

主體部分70A具有縫71A-74A。在此，由於縫71A-74A的形狀相同，將描述縫71A。縫71A的開口對於柱塞43A的前表面和後表面分別具有不同的大小。具體地，如第17圖所示，該截面中的縫71A的開口的形狀是在由虛線圍繞的區域中未被斜線表示的區域的形狀。縫71A的開口在柱塞43A的前表面上的大小被設定為大於該縫71A的開口在柱塞43A的後表面上的大小。

第22圖至第26圖係表示該改型實施例中的多個光發射元件、多個光接收元件以及柱塞在開關模組的橫截面中的位置關係之視圖。應注意，第22圖是當致動器7位於固定位置時之視圖，第23圖是當致動器7位於15度的位置時之視圖，第24圖是當致動器7位於22.5度的位置時之視圖，第25圖是當致動器7位於30度的位置時之視圖，以及第26圖是當致動器7位於42.5度的位置時的之視圖。光發射元件51-54、光接收元件61-64以及隔板81佈置的位置與第10圖所示的相同。

如第22至第26圖所示，柱塞43的前表面面向光發射元件51-54，以及柱塞43的後表面面向光接收元件61-64。應注意，如第21圖所示，柱塞43A的主體部分70A的除了縫71A-74A以外的部分由斜線表示。斜線的部分作為光阻擋區域。

與柱塞43相同，柱塞43A的位置隨著致動器7的移動而變化，並且從光發射元件51-54發射的光根據該位置的變化 而被阻擋或穿過。具體地，在柱塞43A中，在柱塞43A的移動過程中，縫71A-74A分別形成在柱塞43A中，從而與第一隔板81a的對應於光發射元件51-54的開口以及第二隔板81b的對應於光接收元件61-64的開口重疊。

如同縫71-74，縫71A-74A的後表面側上的每個開口和第二隔板81b的對應於所述縫的每個開口之間的距離在縫71A-74A之間是不同的。具體地，如第22圖所示，縫71A-74A的位置被設定為，當致動器7位於固定位置時(即，當柱塞43A位於參考位置時)，所述距離按照如下順序逐漸增大：縫71A的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於縫71A的開口之間的距離；縫72A的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於縫72A的開口之間的距離；縫73A的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於縫73A的開口之間的距離；以及縫74A的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於縫74A的開口之間的距離。

下文中，參照第22圖至第26圖，將描述隨著致動器7從固定位置的旋轉角度變化，是否有光入射到光接收元件61-64上以及入射光的量如何變化。

如第22圖所示，當致動器7位於0度的位置(固定位置)時，柱塞43A阻擋由光發射元件51-54發射的所有光。因此，分別由光發射元件51-54發射的光被柱塞43A阻擋，以及不能到達光接收元件61-64。

致動器7從第22圖中表示的狀態旋轉，以及柱塞43A沿其縱向方向移動。此時，如上所述，縫71A的後表面側上的 開口和第二隔板81b的對應於縫71A的開口之間的距離短于對應於其他縫72A-74A的距離。因此，僅縫71A的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件61的開口開始重疊。之後，當柱塞43A的移動量隨著致動器7的角度增大而增大時，縫71A的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件61的開口的重疊區域增大，並且縫72A的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件62的開口開始重疊。

如第23圖所示，在致動器7位於15度的位置的情況下，縫71A的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件61的開口匹配。換句話說，縫71A位於如下整個空間(光路區域)中，所述空間線性地連接了對應於光發射元件51在第一隔板81a中的佈置位置的開口和對應於光接收元件61在第二隔板81b中的佈置位置的開口。此時，縫72A的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件62的開口的一部分重疊。因此，光接收元件61的光接收量具有最大值，並且光接收元件62僅接收從光發射元件52發射的光的一部分。在此階段，柱塞43A的光阻擋區域仍遮擋對應於光接收元件63、64的佈置位置的開口。因此，光沒有到達光接收元件63、64。

致動器7從第23圖中表示的狀態進一步旋轉，以及柱塞43A沿其縱向方向移動。此時，當柱塞43A的移動量增大時，縫71A的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件61的開口的重疊區域減小，並以及縫72A的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件62的 開口的重疊區域增大。縫73A的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件63的開口開始重疊。

如第24圖所示，當致動器7位於22.5度的位置時，縫72A的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件62的開口匹配。縫71A、73A的後表面側上的開口分別和第二隔板81b的對應於光接收元件61、63的開口的一部分重疊。因此，光接收元件62的光接收量具有最大值，並且由光發射元件51、53發射的光部分地穿過縫71A、73A並到達光接收元件61、63。應注意，在此階段，柱塞43A的光阻擋區域仍遮擋對應於光接收元件64的佈置位置的開口。因此，光沒有到達光接收元件64。

致動器7從第24圖中表示的狀態進一步旋轉，以及柱塞43A沿其縱向方向移動。此時，當柱塞43A的移動量增大時，光阻擋區域遮擋第二隔板81b的對應於光接收元件61的開口。縫72A的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件62的開口的重疊區域減小。另外，縫73A的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件63的開口的重疊區域增大。

如第25圖所示，當致動器7位於30度的位置時，第二隔板81b的對應於光接收元件61的開口又完全被光阻擋區域遮擋。縫72A的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件62的開口的一部分重疊。另外，縫73A的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件63的開口匹配。因此，光沒有到達光接收元件61，光接收元件63的光接收量具有最大值，並且由光發射元件52發射的 光部分地穿過縫72A，並且到達光接收元件62。應注意，在此階段，柱塞43A的光阻擋區域仍遮擋對應於光接收元件64的佈置位置的開口。因此，光沒有到達光接收元件64。

致動器7從第25圖中表示的狀態進一步旋轉，以及柱塞43A沿其縱向方向移動。此時，當柱塞43A的移動量增大時，光阻擋區域遮擋第二隔板81b的對應於光接收元件62的開口。縫73A的後表面側上的開口與第二隔板81b的對應於光接收元件63的開口的重疊區域減小。另外，縫74A的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件64的開口開始重疊。

如第26圖所示，當致動器7位於42.5度的位置時，第二隔板81b的對應於光接收元件61，62的開口又完全被光阻擋區域遮擋。縫73A的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件63的開口的一部分重疊。另外，縫74A的後表面側上的開口和第二隔板81b的對應於光接收元件64的開口匹配。因此，光沒有到達光接收元件61、62，光接收元件64的光接收量具有最大值，以及由光發射元件53發射的光部分地穿過縫73A，並且到達光接收元件63。

應注意，致動器7可以移位從42.5度至50度的角度。然而，當致動器7位於42.5度的角度時，柱塞43A與固定構件83接觸。因此，當致動器7位於從42.5度至50度的角度時，柱塞43A處於與第26圖相同的狀態。

第27圖係表示該改型實施例中的致動器的角度與光接收元件的輸出電壓之間的關係之視圖。如第27圖所示，四條序列線91A-94A表示分別由光接收元件61-64在分別從光發射元件51-54接收光時輸出的電壓與致動器7的角度之間的關係。序列線91A對應於光接收元件61，序列線92A對應於光接收元件62，序列線93A對應於光接收元件63，以及序列線94A對應於光接收元件64。

序列線91A表示：當致動器7位於不小於5度且小於25度的位置時，光接收元件61從光發射元件51接收光。序列線92A表示：當致動器7位於不小於12.5度且小於32.5度的位置時，光接收元件62從光發射元件52接收光。序列線93A表示：當致動器7位於不小於20度的位置時，光接收元件63從光發射元件53接收光。序列線94A表示：當致動器7位於不小於32.5度的位置時，光接收元件64從光發射元件54接收光。在序列線91A-94A的線上分別表示了圓圈中包括水平線的標記。所述標記表示分別用於光接收元件61-64的閾值電壓。

序列線91A表示：當致動器7的角度小於10度或大於20度時，由光接收元件61根據從光發射元件51接收的光而輸出的電壓小於閾值，以及當該角度不小於10度且不大於20度時，上述電壓不小於閾值。序列線92A表示：當致動器7的角度小於15度或大於30度時，由光接收元件62根據從光發射元件52接收的光而輸出的電壓小於閾值，以及當該角度不小於15度且不大於30度時，上述電壓不小於閾值。序列線93A表示：當致動器7的角度小於25度或大 於37.5度時，由光接收元件63根據從光發射元件53接收的光而輸出的電壓小於閾值，以及當該角度不小於25度且不大於37.5度時，上述電壓不小於閾值。序列線94A表示：當致動器7的角度小於35度或大於40度時，由光接收元件64根據從光發射元件54接收的光而輸出的電壓小於閾值，以及當該角度不小於35度且不大於40度時，上述電壓不小於閾值。

應注意，在第22圖到至第26圖的以上描述中，柱塞43A的前表面面向光發射元件51-54，以及柱塞43A的後表面面向光接收元件61-64。然而，相反地，柱塞43A的後表面可以面向光發射元件51-54，以及柱塞43A的前表面可以面向光接收元件61-64。即使在這種情況下，致動器的角度與光接收元件的輸出電壓之間的關係也與第27圖的相同。

這樣，即使在本改型實施例中，因為入射到光接收元件61-64上的光量因柱塞43A的位置而不同，所以從光接收元件61-64輸出的電壓是變化的。因此，藉由把閾值初始設定在其中輸出電壓連續變化的致動器7的角度範圍中，可以檢測致動器7的用於輸出閾值電壓的角度。因此，與上述實施方案一樣，可以測量從第二位置到第一位置的回復時間。

在以上描述中，藉由在設於光中斷器單元41中的光接收元件61-64中指定從光發射元件51-54接收光的光接收元件，限位元開關1檢測致動器7的位置。然而，檢測致動器7的位置的方法不限於使用光中斷器單元的方法。例如 ，可以使用在專利文獻1中描述的能夠分別檢測致動器7的多個位置的接觸機構，作為檢測致動器7的位置的另一種方法。

根據設於限位元開關1中的致動器7的旋轉操作，柱塞43、43A的位置發生移位。然而，本發明不限於隨著致動器7的旋轉操作使柱塞43、43A移位的方法。例如，可以使用在非專利文獻1中描述的方法，作為藉由除旋轉致動器7的操作之外的其他操作來使柱塞43、43A移位的方法。

如上所述，本發明的開關設有會因與物體接觸而移位元的致動器，以及根據所述致動器的位置而運行，所述開關包括：模式切換裝置，用於把模式切換到學習模式和預測模式中的任一種；位置檢測裝置，用於檢測所述致動器的至少初始固定的第一位置和第二位置；時間測量裝置，用於測量從所述位置檢測裝置檢測到所述第一位置到所述位置檢測裝置檢測到所述第二位置的時間；參考時間設定裝置，用於在所述學習模式下基於所述時間測量裝置測量的時間來設定一個參考時間；比較裝置，用於在所述預測模式下比較由所述時間測量裝置測量的時間和所述參考時間；以及通知裝置，用於在所述預測模式下所述比較裝置的比較結果是所述測量時間大於所述參考時間時通知警報。

另外，在本發明的開關中，所述參考時間設定裝置在學習模式下將基於由時間測量裝置測量的多個時間修正得到的一個修正值增加一個預定時間而得到的一個時間設定為所述參考時間。

根據上述結構，基於多個測量時間修正得到的修正值作為所述參考時間。因此，可以考慮物體的個體差異等來設定時間。

另外，在本發明的開關中，參考時間設定裝置在學習模式下將基於由時間測量裝置測量的多個時間修正得到的一個修正值增加一個預定時間而得到的一個時間設定為所述參考時間。

參考時間設定裝置在學習模式下將基於由時間測量裝置測量的多個時間修正得到的修正值與一個預定係數相乘而得到的一個時間設定為所述參考時間。

根據上述結構，藉由在修正值上增加預定時間而得到的時間被設定為參考時間，或者藉由將修正值與預定係數相乘而得到的時間被設定為參考時間。即，一個大於實際測量時間的時間被設定為參考時間。因此，可以在較早的階段檢測到致動器的移動速度變慢的情況。

另外，在本發明的開關中，較佳地，在模式從預測模式切換到學習模式的情況下，在模式切換到學習模式之後的一預定時間消逝過後，模式切換裝置把模式從學習模式切換到預測模式。

或者，在本發明的開關中，在模式從預測模式切換到學習模式的情況下，當在學習模式下由時間測量裝置測量到時間的次數達到不小於預定次數時，模式切換裝置可以把模式從學習模式切換到預測模式。

根據上述結構，在模式從預測模式切換到學習模式的情 況下，之後，模式自動從學習模式切換到預測模式。因此，可以節省由用戶切換模式所花的時間和精力。甚至當用戶忘記把模式切換到預測模式時，模式可以自動切換到預測模式。

另外，在本發明的開關中，當致動器不與物體接觸時致動器的位置是固定位置，從固定位置到第一位置的移動量大於從固定位置到第二位置的移動量，並且在檢測到一比第一位置離固定位置更遠的位置之後，當檢測到第一位置時，時間測量裝置開始測量時間，以及當檢測到第二位置時，時間測量裝置結束測量時間。

致動器的移位速度受致動器和其附接點之間的摩擦力影響。因此，認為，由於摩擦力隨著時間的推移而增加，在致動器與物體接觸之後致動器回復到固定位置的回復速度變慢。然而，根據上述結構，可以測量致動器從第一位置到第二位置的回復速度，並且可以檢測到回復速度變慢的情況，以便發出警報。

另外，本發明的開關較佳地包括：移位構件，隨著致動器的移位而移位；光發射元件，用於從光發射表面發射光；以及光接收元件，具有面向光發射表面的光接收表面，光接收元件用於輸出表示入射到光接收表面上的光量的特徵量，其中移位構件佈置在光發射表面和光接收表面之間，在移位構件中以如下方式形成有供光穿過的開口，使得在從光發射表面發射的光中入射到光接收表面的光量根據移位構件的移位而變化，並且位置檢測裝置初始地儲存第一特徵量和第二特徵量，第一特徵量是 當致動器位於第一位置時從光接收元件輸出的一個特徵量，第二特徵量是當致動器位於第二位置時從光接收元件輸出的一個特徵量，並且位置檢測裝置藉由比較從光接收元件輸出的特徵量、第一特徵量和第二特徵量來檢測第一位置和第二位置。

在根據與致動器或移位構件的接觸來檢測位置的情況下，可能產生因接觸故障而不能正常檢測位置的問題。還存在調整其接觸位置費時的問題。然而，根據上述結構，藉由使用從光接收元件輸出的特徵量，可以在不與致動器和移位構件接觸的狀態下檢測第一位置和第二位置。因此，可以可靠地檢測第一位置和第二位置。僅藉由初始設定第一特徵量(其用作當致動器位於第一位置時從光接收元件輸出的特徵量)和第二特徵量(其用作當致動器位於第二位置時從光接收元件輸出的特徵量)，可以在不調整接觸位置的情況下容易地檢測第一位置和第二位置，這與傳統的實施例不同。

本發明不限於上述實施方案，而是在本發明的申請專利範圍所記載的範圍內可以獲得各種改型。藉由將分別公開在不同模式中的技術恰當地組合而得到的實施方案也被包括在本發明的申請專利範圍內。

工業實用性

本發明可以用作在生產線等中使用的限位元開關。

1‧‧‧限位元開關

3‧‧‧殼體

3a‧‧‧殼體主體

3b‧‧‧蓋部

5‧‧‧安裝塊

7‧‧‧致動器

9‧‧‧螺釘

11‧‧‧開關模組

21、23、25‧‧‧照明單元

27‧‧‧模開關

31-34‧‧‧端子

41‧‧‧光中斷器單元

42‧‧‧螺旋彈簧

43、43A‧‧‧柱塞

51-54‧‧‧光發射元件

61-64‧‧‧光接收元件

70、70A‧‧‧主體部分

71-74、71A-74A‧‧‧縫

76、76A‧‧‧突出部分

81‧‧‧隔板

81a‧‧‧第一隔板

81b‧‧‧第二隔板

81c‧‧‧第三隔板

91-94、91A-94A‧‧‧序列線

100‧‧‧微型電腦

101‧‧‧低壓電路

103‧‧‧ON或OFF信號輸出單元

105‧‧‧故障預測或異常預測輸出單元

121‧‧‧位置檢測單元

123‧‧‧ON或OFF輸出控制單元

125‧‧‧模式切換單元(模式切換裝置)

127‧‧‧時間測量單元(時間測量裝置)

129‧‧‧修正單元(參考時間設定裝置)

131‧‧‧參考時間設定單元(參考時間設定裝置)

133‧‧‧比較單元(比較裝置)

135‧‧‧通知單元(通知裝置)

141‧‧‧第一確定單元

143‧‧‧第二確定單元

A-D‧‧‧距離

第1圖係表示本實施方案的一個限位元開關之立體圖。

第2圖係表示設於該限位元開關中的一個開關模組之視圖。

第3圖係當該開關模組處於分解狀態之立體圖。

第4圖係表示該限位元開關中的光中斷器單元連同基板之立體圖。

第5圖係表示設於該開關模組中的一個柱塞的前表面之視圖。

第6圖係從前表面側看到的該柱塞之立體圖。

第7圖係表示該柱塞的後表面之視圖。

第8圖係從後表面側看到的該柱塞之立體圖。

第9圖係表示該柱塞的截面的之視圖。

第10圖係第一視圖，其表示多個光發射元件、多個光接收元件以及柱塞在開關模組的橫截面中之位置關係圖。

第11圖係第二視圖，其表示多個光發射元件、多個光接收元件以及柱塞在開關模組的橫截面中之位置關係圖。

第12圖係第三視圖，其表示多個光發射元件、多個光接收元件以及柱塞在開關模組的橫截面中之位置關係圖。

第13圖係第四視圖，其表示多個光發射元件、多個光接收元件以及柱塞在開關模組的橫截面中之位置關係圖。

第14圖係第五視圖，其表示多個光發射元件、多個光接收元件以及柱塞在開關模組的橫截面中之位置關係圖。

第15圖係表示該開關模組的結構之框圖。

第16圖係表示致動器的角度與光接收元件的輸出電壓之間的關係之視圖。

第17圖係表示一個改型實施例中的一個柱塞的前表面之視圖。

第18圖係從前表面側看到的該改型實施例中的柱塞之立體圖。

第19圖係表示該改型實施例中的柱塞的後表面之視圖。

第20圖係從後表面側看到的該改型實施例中的柱塞之立體圖。

第21圖係表示該改型實施例中的柱塞之截面之視圖。

第22圖係第一視圖，其表示改型實施例中的多個光發射元件、多個光接收元件以及柱塞在開關模組的橫截面中之位置關係圖。

第23圖是第二視圖，其表示改型實施例中的多個光發射元件、多個光接收元件以及柱塞在開關模組的橫截面中之位置關係圖。

第24圖是第三視圖，其表示改型實施例中的多個光發射元件、多個光接收元件以及柱塞在開關模組的橫截面中之位置關係圖。

第25圖是第四視圖，其表示改型實施例中的多個光發射元件、多個光接收元件以及柱塞在開關模組的橫截面中之位置關係圖。

第26圖是第五視圖，其表示改型實施例中的多個光發射元件、多個光接收元件以及柱塞在開關模組的橫截面中之位置關係圖。

第27圖係表示改型實施例中的致動器的角度與光接收元件的輸出電壓之間的關係之視圖。

1‧‧‧限位元開關

3‧‧‧殼體

3a‧‧‧殼體主體

3b‧‧‧蓋部

5‧‧‧安裝塊

7‧‧‧致動器

9‧‧‧螺釘

11‧‧‧開關模組

Claims (8)

1. 一種開關，其設有因與物體接觸而移位之一致動器，並且根據該致動器之位置而運作，該開關包括：一模式切換裝置，用於把模式切換到一學習模式或一預測模式；一位置檢測裝置，用於檢測該致動器之至少初始固定之一第一位置和一第二位置；一時間測量裝置，用於測量從該位置檢測裝置檢測到該第一位置到該位置檢測裝置檢測封該第二位置之時間；一參考時間設定裝置，用於在該學習模式下基於該時間測量裝置測量之時間來設定一參考時間；一比較裝置，用於在該預測模式下比較該時間測量裝置測量之時間和該參考時間；以及一通知裝置，用於在該預測模式下，當該比較裝置之比較結果是該測量之時間大於該參考時間時發出一警報。
2. 如申請專利範圍第1項所述之開關，其中該參考時間設定裝置在該學習模式下把基於該時間測量裝置測量之多個時間進行修正而得到一修正值設定為該參考時間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之開關，其中該參考時間設定裝置在該學習模式下把在基於該時間測量裝置測量之多個時間進行修正而得到的一修正值上增加一預定時間而得到的一時間設定為該參考時間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之開關，其中該參考時間設定裝置在該學習模式下把基於該時間測量裝置測量之多個時間進行修正而得到的一修正值與一預定係數相乘而得到的 一時間設定為該參考時間。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之開關，其中在該模式從該預測模式切換到該學習模式之情況下，在該模式切換到該學習模式之後之一預定時間消逝過後，該模式切換裝置把該模式從該學習模式切換到該預測模式。
6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之開關，其中在該模式從該預測模式切換到該學習模式之情況下，當在該學習模式下之該時間測量裝置測量到時間之次數達到不小於預定次數時，該模式切換裝置把該模式從該學習模式切換到該預測模式。
7. 如申請專利範圍第1項所述之開關，其中當該致動器不與該物體接觸時，該致動器之位置是一固定位置，從該固定位置到該第一位置之移動量大於從該固定位置到該第二位置之移動量，並且在檢測到比該第一位置離該固定位置更遠地一位置之後，當檢測到該第一位置時，該時間測量裝置開始測量時間，以及當檢測到該第二位置時，該時間測量裝置結束測量時間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之開關，包括：一移位構件，將隨該致動器之移位而移位；一光發射元件，用於從一光發射表面發射光；以及一光接收元件，具有面向該光發射表面之一光接收表面，該光接收元件用於輸出表示入射到該光接收表面上之光量之一特徵量，其中該移位構件佈置在該光發射表面和該光接收表面之間，供光穿過之一開口，該開口在該移位之構件中以如下方式形成：使得在從該光發射表面發射之光中入射到該光接收表面上之光量根據該移位元構件之移位而變化，並且該位置檢測裝置初始地 儲存一第一特徵量和一第二特徵量；其中，該第一特徵量用作當該致動器位於該第一位置時從該光接收元件輸出之一特徵量，該第二特徵量用作當該致動器位於該第二位置時從該光接收元件輸出之一特徵量，並且該位置檢測裝置藉由比較從該光接收元件輸出之特徵量、該第一特徵量和該第二特徵量來檢測該第一位置和該第二位置。