WO2010126029A1 - 近接スイッチ - Google Patents

近接スイッチ Download PDF

Info

Publication number
WO2010126029A1
WO2010126029A1 PCT/JP2010/057430 JP2010057430W WO2010126029A1 WO 2010126029 A1 WO2010126029 A1 WO 2010126029A1 JP 2010057430 W JP2010057430 W JP 2010057430W WO 2010126029 A1 WO2010126029 A1 WO 2010126029A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit
signal
antenna coil
frequency
sensor unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/057430
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
敏之 樋口
晃行 中山
大知 神園
智 西内
和倫 岡本
Original Assignee
オムロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オムロン株式会社 filed Critical オムロン株式会社
Priority to KR1020117014885A priority Critical patent/KR101255940B1/ko
Priority to DE112010000460.9T priority patent/DE112010000460B4/de
Priority to US13/257,902 priority patent/US8779778B2/en
Priority to CN201080003944.4A priority patent/CN102273074B/zh
Priority to JP2011511405A priority patent/JP5177287B2/ja
Publication of WO2010126029A1 publication Critical patent/WO2010126029A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/97—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a magnetic movable element
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/95—Proximity switches using a magnetic detector
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/95—Proximity switches using a magnetic detector
    • H03K17/9502—Measures for increasing reliability
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/04—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness specially adapted for measuring length or width of objects while moving
    • G01B7/042—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness specially adapted for measuring length or width of objects while moving for measuring length
    • G01B7/046—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness specially adapted for measuring length or width of objects while moving for measuring length using magnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/97—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a magnetic movable element
    • H03K2017/9706—Inductive element
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/945—Proximity switches
    • H03K2217/95—Proximity switches using a magnetic detector
    • H03K2217/958—Proximity switches using a magnetic detector involving transponders
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches

Definitions

  • the present invention is an actuator unit attached to a moving object, and is fixedly arranged at a position close to the actuator unit, detects the actuator unit by non-contact communication with the actuator unit, and indicates the presence or absence of the detection.
  • the present invention relates to a proximity switch including a sensor unit that outputs a signal.
  • proximity switch used for safety management purposes such as detecting the opening and closing of doors to dangerous areas
  • non-contact communication is performed between the sensor unit and actuator unit based on the principle of electromagnetic induction, and information for identification is obtained.
  • Proximity switches designed to communicate with each other have been developed (see Patent Documents 1 and 2).
  • Patent Document 1 a memory for storing an identification code is provided in each of the actuator unit (operation element) and the sensor unit (read head), and the sensor unit communicates with the actuator unit to identify the actuator unit side. It is described that the presence / absence of an actuator unit is determined by reading a code and comparing this identification code with an identification code in the memory of its own circuit (refer to pages 7 to 9 of Patent Document 1 and FIG. 2).
  • Patent Document 2 discloses a proximity switch having a configuration in which a transmitting antenna coil and a receiving antenna coil are provided in both the sensor unit and the actuator unit, and signals having different frequencies are transmitted and received between these antenna coils.
  • the sensor unit modulates a digital code signal input from the outside with a predetermined frequency and transmits it to the actuator unit. After decoding the signal received by the actuator unit into a digital code signal, the digital code signal Is modulated with a frequency different from the signal from the sensor unit and transmitted to the sensor unit.
  • the signal transmitted from the actuator unit is decoded into a digital code signal, and the presence or absence of the actuator unit is determined based on whether or not this signal matches the original digital code signal.
  • the reason why the signal transmitted from the sensor unit and the signal transmitted from the actuator unit are set to have different frequencies is to transmit each signal without interfering with each other (paragraph 0023 of Patent Document 2). ⁇ 0036, see Figures 1-3.)
  • the present invention pays attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a proximity switch that has a simple circuit configuration and a signal processing mechanism and ensures detection accuracy.
  • a proximity switch includes an actuator unit attached to a moving object, and a sensor unit that performs a process of detecting the actuator unit in a non-contact manner and outputs a signal indicating the presence or absence of the detection.
  • a first antenna coil is provided in the part, and a second antenna coil is provided in the sensor part.
  • the second antenna coil includes a transmission circuit that transmits an electromagnetic wave having a constant frequency to the second antenna coil, and a reception circuit that detects a signal received from the outside by the second antenna coil. Connected to.
  • a power supply circuit that rectifies the electromotive force generated in the first antenna coil, and a signal received by the antenna coil upon receiving power supply from the power supply circuit are divided, and the divided signal is transmitted to the antenna.
  • a signal processing circuit for transmitting from the coil is connected to the first antenna coil.
  • the sensor unit has a control circuit including a memory for registering the frequency of the signal transmitted from the actuator unit.
  • the control circuit checks whether the actuator unit is close to the sensor unit by checking the received signal detected by the receiving circuit while controlling the operation of the transmitting circuit with the operation of the transmitting circuit and the frequency registered in the memory. Determine whether.
  • both antenna coils are electromagnetically coupled, and the signal processing circuit is operated by the electromotive force generated by the antenna coil on the actuator unit side.
  • a signal having a frequency lower than that of the electromagnetic wave is transmitted. Since this transmission signal is generated by dividing the signal received by the antenna coil, the circuit configuration on the actuator unit side can be simplified.
  • the sensor unit may perform a process of transmitting an electromagnetic wave of a certain frequency and a process of detecting a signal received by the antenna coil and checking the frequency, and transmitting the identification code superimposed on the electromagnetic wave. Or complicated processing such as decoding the identification code from the received signal.
  • the signal processing circuit of the actuator unit includes a counter circuit for frequency-dividing the signal received by the first antenna coil, and the first signal is output in accordance with the period of the signal output from the counter circuit.
  • An electromagnetic wave for the antenna coil is configured to be amplitude-modulated.
  • the reception circuit of the sensor unit includes a detection circuit that detects an envelope of a signal flowing through the second antenna coil.
  • the counter circuit when the actuator unit is close to the sensor unit, the counter circuit operates in a state in which both antenna coils are electromagnetically coupled, and the period of the signal output from the counter circuit is adjusted.
  • the amplitude of the electromagnetic wave and the signal flowing through both antenna coils is modulated.
  • control circuit of the sensor unit alternately executes control for operating the transmission circuit for a certain period and control for pausing the transmission circuit for a certain period, and the transmission circuit is operating.
  • Actuator section that the frequency of the signal received by the receiving circuit during the period coincides with the frequency registered in the memory and that the receiving circuit is in a state where it does not detect a change in the level of the received signal during the period when the transmitting circuit is idle As a condition for determining that is close to the sensor unit, the above determination process is executed.
  • an actuator unit configured to change the frequency division ratio of the signal processing circuit is used, or the frequency division ratio of the signal processing circuit is different. Any one of a plurality of actuator units is introduced.
  • the control circuit of the sensor unit detects the frequency from the signal detected by the reception circuit when the transmission circuit is operating under a predetermined condition, and stores the memory. Registration processing means for registering is provided.
  • the frequency of the signal transmitted from the actuator unit to the sensor unit can be set differently depending on the combination of the sensor unit and the actuator unit.
  • the sensor unit and the actuator unit are placed close to each other and the electromagnetic wave is transmitted from the sensor unit, so that the frequency of the signal transmitted from the actuator unit can be easily registered in the memory of the sensor unit. Can do.
  • a signal having a specific frequency is transmitted from the actuator unit to the sensor unit by dividing the signal flowing in the antenna coil and transmitting the signal to the sensor unit. Since the sensor unit can determine the presence / absence of the actuator unit using this transmission signal, the actuator unit can be detected with high accuracy while the circuit configuration and signal processing are simple. Therefore, it is possible to provide a proximity switch that can be used for safety purposes and security management at a low price. In addition, since the sensor unit and the actuator unit can be reduced in size, it can be easily mounted and used for various purposes.
  • FIG. 1 and 2 show a configuration example of a safety management system introduced at a manufacturing site.
  • This safety management system is intended to stop the motor 100 that moves the robot 202 in the dangerous area when the dangerous area surrounded by the fence 200 is opened.
  • 1 is three), contactors 102 (two in FIG. 1) for connecting the motor 100 and a power source (not shown), a controller 101 for controlling the operation of each contactor 102, and the like.
  • Each proximity switch S includes a sensor unit 1 and an actuator unit 2, respectively.
  • the actuator unit 2 is attached to the open side edge of the door 201 of the fence 200, and the sensor unit 1 faces and is close to the actuator 2 when the door 201 is closed. It is attached to the position to do.
  • the sensor unit 1 is electrically connected to the controller 101.
  • the opening / closing of one door 201 is detected by one set of sensor unit 1 and actuator unit 2, but not limited to this, a plurality of sets of sensor unit 1 and actuator unit are used.
  • 2 may be attached to one door 201.
  • the sensor unit 1 may be attached to one of the double doors 201A and 202B, and the actuator unit 2 may be attached to the other to detect the opening and closing of the doors 201A and 202B.
  • the opening and closing of the sliding door can be detected in the same manner as in FIGS.
  • the sensor unit 1 of each proximity switch S executes a process of detecting the corresponding actuator unit 2 and outputs a signal indicating the detection result (hereinafter referred to as “detection signal”).
  • detection signal a signal indicating the detection result
  • the controller 101 analyzes the detection signal input from the sensor unit 1 of each proximity switch S. If all the detection signals indicate a state in which the actuator unit 2 is detected, each contactor 102 is set to an excited state. . As a result, power is supplied to the motor 100, and the robot 202 in the dangerous area operates. On the other hand, when there is a detection signal indicating that the actuator unit 2 is not detected, the controller 101 sets each contactor 102 to a non-excited state. As a result, the power supply to the motor 100 is cut off, and the operation of the robot 202 is stopped.
  • Each proximity switch S is configured to perform non-contact communication between the sensor unit 1 and the actuator unit 2 and transmit signals of a specific frequency to each other.
  • focusing on one of the proximity switches S, its configuration and operation will be described in detail.
  • FIG. 4 shows the electrical configuration of the proximity switch S.
  • the sensor unit 1 is provided with an antenna coil 11, an antenna circuit 12 (circuit for impedance matching), a transmission circuit 13, and a reception circuit 18 for communication with the actuator unit 2 and signal processing.
  • Control units 10A and 10B and an output circuit 17 for outputting detection signals are provided.
  • the control unit 10A is referred to as a “first control unit 10A” and the control unit 10B is referred to as a “second control unit 10B”.
  • the reception circuit 18 includes a detection circuit 14, an amplification circuit 15, and a comparator 16.
  • the detection circuit 14 detects a signal received from the outside by the antenna coil 11 by detecting an envelope of a signal flowing through the antenna circuit 12. This received signal is amplified by the amplifying circuit 15 and then converted to a pulse signal by the comparator 16 and input to each of the control units 10A and 10B.
  • the control units 10A and 10B determine the presence or absence of the actuator unit 2 using the received signal input from the comparator 16 while synchronizing the operations with each other. When it is determined that the actuator unit 2 is present, a high level signal is output. When it is determined that the actuator unit 2 is not present, a low level signal is output.
  • the output circuit 17 outputs a logical product of signals output from the control units 10A and 10B as a detection signal. Therefore, only when the control units 10A and 10B determine that the actuator unit 2 is present, the detection signal becomes high level.
  • the actuator unit 2 incorporates a circuit including a resonance circuit including an antenna coil 21 and a capacitor 22, a power supply circuit 23, a counter circuit 24, a resistor 25, and a field effect transistor 26.
  • both antenna coils 11 and 21 are electromagnetically coupled.
  • An X-Hz AC signal also flows through the antenna coil 21.
  • the power supply circuit 23 generates power for driving the counter circuit 24 by rectifying the electromotive force of the antenna coil 21.
  • the counter circuit 24 divides the X hertz signal flowing through the antenna coil 21 by a predetermined ratio, thereby outputting a Y hertz pulse signal. This pulse signal is input to the gate of the transistor 26, whereby the antenna coil 21 is connected to the constant voltage VSS via the resistor 25 and the transistor 26.
  • the above connection is repeated at a cycle (1 / Y second) according to the output from the counter circuit 24.
  • the electromagnetic waves between the antenna coils 11 and 21 in the coupled state and the signals flowing through the antenna coils 11 and 21 are amplitude-modulated with a period of 1 / Y second.
  • the signal component of this modulated portion is detected as a received signal by the detection circuit 14.
  • the sensor unit 1 transmits an X-hertz electromagnetic wave from the antenna coil 11 regardless of whether or not the actuator unit 2 is close.
  • the actuator unit 2 activated by the electromagnetic wave generates a Y hertz signal from the signal received from the sensor unit 1, and this is transmitted to the sensor unit 1 via the electromagnetic wave.
  • Sent In the sensor unit 1, a reception signal of Y hertz is detected by the reception circuit 18, and the detected reception signal is input to each of the control units 10 ⁇ / b> A and 10 ⁇ / b> B.
  • FIG. 5 is a timing chart showing a specific example of signal processing in the sensor unit 1 of the proximity switch S described above.
  • (1) is a transmission signal generated by the transmission circuit 13
  • (2) is an electromagnetic wave when the actuator unit 2 is not close
  • (3) is when the actuator unit 2 is close.
  • the signals of the antenna coils 11 and 21 are also in the same state as in FIGS.
  • (4) is a received signal detected by detecting the envelope (indicated by a one-dot chain line) of the signal of (3) by the detector circuit 14 and then amplifying it by the amplifier circuit 15. (5) is obtained by pulse-converting the received signal of (4) by the comparator 16.
  • a period for outputting a transmission signal of X hertz (because it is performed by oscillation of the oscillation circuit in the first control unit 10A, this period is hereinafter referred to as an “oscillation period”.
  • a period (hereinafter referred to as “non-oscillation period”) during which transmission signal output is stopped are alternately set. Under the state where the actuator unit 2 is not close to the sensor unit 1, no signal modulation occurs, so that the electromagnetic wave is the same as the transmission signal as shown in FIG.
  • the actuator unit 2 when the actuator unit 2 is close to the sensor unit 1, the actuator unit 2 responds to the transmission signal during the oscillation period, so as shown in FIGS. 5 (3), (4), and (5).
  • the electromagnetic wave during the oscillation period is modulated, and a received signal of Y hertz is detected from this signal.
  • the actuator unit 2 since the actuator unit 2 does not operate during the non-oscillation period, the received signal hardly changes and the frequency of the signal output from the comparator 16 becomes 0 hertz.
  • each control unit 10A, 10B of the sensor unit 1 determines the presence or absence of the actuator unit 2 by collating the received signal in each period with the operation of the own circuit and the frequency Y in the memory while setting the oscillation period and the non-oscillation period.
  • FIG. 6 shows a specific procedure executed by each of the control units 10A and 10B for detection of the actuator unit 2.
  • the oscillation circuit starts to oscillate (step ST1), and from the comparator 16 until a predetermined time elapses while maintaining the state.
  • a received signal is input (step ST2).
  • oscillation of the oscillation circuit is stopped (step ST3), and a received signal is input from the comparator 16 until a predetermined time elapses while maintaining the state (step ST4).
  • the oscillation period and non-oscillation period for one cycle are executed by the processing of steps ST1 to ST4 described above.
  • the steps ST1 and ST3 are substantially executed only by the first control unit 10A, but the second control unit 10B also determines the timing of starting and stopping oscillation in accordance with the operation of the first control unit 10A. recognize.
  • step ST5 the received signal in each period is analyzed.
  • the received signal during the oscillation period changes regularly with a frequency of Y hertz (when step ST6 is “YES”), and the received signal during the non-oscillation period is 0 hertz (when step ST7 is “YES”). )
  • the actuator unit 2 is present (step ST8).
  • step ST6 when the signal received during the oscillation period is not Y hertz (when step ST6 is “NO”), or when a signal with a frequency greater than 0 is received during the pause period (when step ST7 is “NO”). ), It is determined that there is no actuator unit 2 (step ST9).
  • FIG. 7 shows (1) when a normal signal is received (2) different from Y hertz during the oscillation period, with respect to the received signal detected by each of the above periods (indicated by the signal after detection and amplification).
  • the signal of the frequency (Z hertz) is received, (3) the case where the received signal fluctuates during the pause period is shown in comparison.
  • FIG. 8 shows another configuration example of the actuator unit 2.
  • the basic circuit configuration of the actuator unit 2 of this embodiment is the same as that shown in FIG. 4, but the counter circuit 24 performs frequency division with four frequency division ratios and is generated by each frequency division.
  • the gate of the transistor 26 is connected to any one of the output terminals QA, QB, QC, QD.
  • the frequency of a signal transmitted from the actuator unit 2 to the sensor unit 1 can be made different depending on which output terminal is connected to the transistor 26. Therefore, even if an actuator unit 2 of the same type as the regular actuator unit 2 is brought close to the sensor unit 1, the switch function is disabled as long as the frequency of the signal transmitted from the actuator unit 2 does not match the regular one. It will not be done. Therefore, it becomes difficult to disable the switch function, and safety can be further improved.
  • connection between the counter circuit 24 and the transistor 26 may be made at the time of manufacture so that it cannot be changed, but a switch mechanism is provided between the transistor 26 and the counter circuit 24.
  • the frequency may be changed by appropriately operating the switch mechanism by an external signal or a switch provided on the housing of the actuator unit 2.
  • the actuator unit 2 configured as shown in FIG. 4, if the counter circuit 24 is selected and incorporated from among a plurality of counter circuits having different frequency division ratios, the frequency of the transmitted signal is respectively A plurality of different actuator sections 2 can be manufactured, and any one of them can be combined with the sensor section 1.
  • FIG. 9 shows a procedure related to the registration process (teaching).
  • the door unit 201 is closed and power is supplied to the sensor unit 1. It is executed by.
  • step ST11 to ST15 an oscillation period and a non-oscillation period are alternately executed, and a reception signal in each period is input and analyzed (steps ST11 to ST15).
  • a regular signal other than 0 hertz is received during the oscillation period (when step ST16 is “YES”), and if the received signal during the non-oscillation period is 0 hertz (step ST17 is “YES”).
  • step ST18 the frequency of the signal received during the oscillation period is provisionally registered
  • step ST19 to ST23 another cycle of the oscillation period and the non-oscillation period is executed, and the reception signal in each period is input and analyzed (steps ST19 to ST23).
  • step ST24 a signal having the same frequency as the temporarily registered frequency is received
  • step ST25 is If "YES”
  • the temporary registration frequency is fully registered (step ST26).
  • the sensor unit 1 executes the detection process shown in FIG. 6 using the registered frequency.
  • the oscillation period and the non-oscillation period are executed for two cycles, the frequencies of the signals received in the oscillation period of each cycle match, and the received signal does not change during the non-oscillation period of each cycle.
  • the frequency of the signal received in each oscillation period is registered in the memory (however, the cycle to be executed is not limited to two cycles, and three or more cycles may be executed).
  • the signal received during the first oscillation period is irregular (when step ST16 is “NO”), or the frequency of the signal received during the second oscillation period matches the temporarily registered one.
  • step ST24 If there is no signal (if step ST24 is “NO”) or if a signal having a frequency greater than 0 is received during the non-oscillation period (step ST17 or step ST25 is “NO”), error processing (step As ST27), for example, an alarm is output.
  • the teaching process described above it is not necessary to register the frequency in each of the control units 10A and 10B of the sensor unit 1 before shipment, and the frequency corresponding to the combined actuator unit 2 is registered at the time of mounting. Can improve convenience.
  • the frequency of the signal from the actuator unit 2 is changed after the frequency is registered, the registered frequency is changed by a signal from the controller 101 or an operation of a switch provided on the housing of the sensor unit 1.
  • the teaching process can be executed.
  • a signal for instructing re-registration of a frequency may be input to the sensor unit 1 or a special wiring may be set in the sensor unit 1 as an opportunity for teaching processing.
  • both the sensor unit 1 and the actuator unit 2 have a simple circuit configuration, and are received while alternately repeating a period during which X-hertz electromagnetic waves are transmitted and a period during which transmission is suspended.
  • the presence or absence of the actuator portion can be determined with high accuracy. Therefore, it is possible to provide the proximity switch at low cost while ensuring the performance of the proximity switch.
  • both the sensor unit 1 and the actuator unit 2 can be reduced in size, and the mounting is simplified. Therefore, in addition to safety purposes and security management, it can be easily used for detecting moving objects such as robot hands.

Abstract

　アクチュエータ部２とセンサ部１とを具備する近接スイッチである。センサ部１は、アンテナコイル１１と、アンテナコイル１１に一定の周波数の電磁波を送信させる送信回路１３と、アンテナコイル１１が外部から受信した信号を検出するための受信回路１８と、制御回路１０Ａ,１０Ｂとを具備する。アクチュエータ部２は、アンテナコイル２１と、アンテナコイル２１に生じた起電力を整流する電源回路２３と、電源回路２３から電源の供給を受けてアンテナコイル２１が受信した信号を分周し、分周後の信号をアンテナコイル２１から送信する信号処理回路とを具備する。センサ部１の制御回路は、アクチュエータ部２から送信される信号の周波数を登録するためのメモリを有する。制御回路は、受信回路１８が検出した受信信号を、送信回路１３の動作およびメモリに登録された周波数と照合することにより、アクチュエータ部２がセンサ部１に近接しているか否かを判定する。

Description

近接スイッチ
　本発明は、移動する物体に取り付けられるアクチュエータ部と、アクチュエータ部に近接可能な位置に固定配置され、アクチュエータ部と非接触の交信を行うことによって当該アクチュエータ部を検出し、その検出の有無を示す信号を出力するセンサ部とを具備する近接スイッチに関する。
　危険領域への扉の開閉を検出するなどの安全管理目的で使用される近接スイッチとして、電磁誘導の原理によりセンサ部とアクチュエータ部との間で非接触の交信を行って、識別用の情報をやりとりするようにした近接スイッチが開発されている（特許文献１，２参照。）。
　具体的に、特許文献１には、アクチュエータ部（動作要素）とセンサ部（読取ヘッド）とに、それぞれ識別コードを記憶するメモリを設け、センサ部がアクチュエータ部と交信してアクチュエータ部側の識別コードを読み出し、この識別コードを自回路のメモリ内の識別コードと照合することにより、アクチュエータ部の有無を判定することが記載されている（特許文献１の７～９頁，図２参照）。
　特許文献２には、センサ部およびアクチュエータ部の双方に、送信用のアンテナコイルと受信用のアンテナコイルとを設け、これらのアンテナコイル間で互いに異なる周波数の信号を送受信する構成の近接スイッチが開示されている。この近接スイッチでは、センサ部において、外部から入力されたデジタルコード信号を所定の周波数により変調してアクチュエータ部に送信し、アクチュエータ部が受信した信号をデジタルコード信号に復号した後に、このデジタルコード信号をセンサ部からの信号とは異なる周波数により変調してセンサ部に送信する。センサ部では、アクチュエータ部から送信された信号をデジタルコード信号に復号し、この信号が元のデジタルコード信号に整合するか否かによって、アクチュエータ部の有無を判定する。なお、センサ部から送信される信号とアクチュエータ部から送信される信号との周波数を異なるものに設定するのは、各信号を相互に干渉することなく送信するためである（特許文献２の段落００２３～００３６，図１～３参照。）。
特表２００２－５０１６９８号公報 欧州特許公報　ＥＰ１１８１７７６　Ｂ１
　特許文献１に開示された近接スイッチでは、センサ部とアクチュエータ部との組み合わせ毎に異なる識別コードを設定することができるので、センサ部は正しいアクチュエータ部と組み合わせられたときでなければ、アクチュエータ部が近接しているとは判定せず、スイッチ機能が無効にされるのを高い確度で防止することができる。しかしながら、この近接スイッチでは、アクチュエータ部にメモリやＣＰＵを含むＩＣを導入する必要があり、また、センサ部とアクチュエータ部との間でＲＦＩＤの原理に基づく交信を行う必要があるので、処理が複雑で高価な構成となる。
　特許文献２に開示された近接スイッチでは、センサ部とアクチュエータ部とにそれぞれ送信用コイルと受信用コイルとを設けるので、回路構成が複雑で形状も大きくなり、また高価になる。
　本発明は上記の問題点に着目し、回路構成や信号処理の仕組みが簡単で、検出の精度が確保された近接スイッチを提供することを課題とする。
　本発明による近接スイッチは、移動する物体に取り付けられるアクチュエータ部と、このアクチュエータ部を非接触で検出する処理を行ってその検出の有無を示す信号を出力するセンサ部とを具備するもので、アクチュエータ部に第１のアンテナコイルが設けられ、センサ部に第２のアンテナコイルが設けられる。センサ部においては、第２のアンテナコイルに一定の周波数の電磁波を送信させる送信回路と、当該第２のアンテナコイルが外部から受信した信号を検出するための受信回路とが、第２のアンテナコイルに接続される。アクチュエータ部においては、第１のアンテナコイルに生じた起電力を整流する電源回路と、この電源回路から電源の供給を受けてアンテナコイルが受信した信号を分周し、分周後の信号をアンテナコイルから送信する信号処理回路とが、第１のアンテナコイルに接続される。
　さらにセンサ部は、アクチュエータ部から送信される信号の周波数を登録するためのメモリを含む制御回路を有する。当該制御回路は、送信回路の動作を制御しながら受信回路により検出された受信信号を送信回路の動作およびメモリに登録された周波数と照合することにより、アクチュエータ部がセンサ部に近接しているか否かを判定する。
　上記の構成によれば、アクチュエータ部がセンサ部に近接しているときには、双方のアンテナコイルが電磁結合し、アクチュエータ部側のアンテナコイルにより生じた起電力により信号処理回路が動作して、センサ部に、電磁波よりも低い周波数の信号が送信される。この送信信号は、アンテナコイルが受信した信号を分周することにより生成されるので、アクチュエータ部側の回路構成を簡単にすることができる。また、センサ部側でも、一定の周波数の電磁波を送信する処理と、アンテナコイルが受信した信号を検出して、その周波数をチェックする処理とを行えば良く、電磁波に識別コードを重畳して送信したり、受信信号から識別コードを復号するなどの複雑な処理を行う必要がない。
　好ましい態様による近接スイッチでは、アクチュエータ部の信号処理回路は、第１のアンテナコイルが受信した信号を分周するためのカウンタ回路を含み、カウンタ回路から出力される信号の周期に合わせて第１のアンテナコイルに対する電磁波を振幅変調するように構成される。また、センサ部の受信回路には、第２のアンテナコイルに流れる信号の包絡線を検波する検波回路が含まれる。
　上記の態様によれば、アクチュエータ部がセンサ部に近接しているときには、双方のアンテナコイルが電磁結合している状態下でカウンタ回路が動作し、このカウンタ回路から出力される信号の周期に合わせて、電磁波および双方のアンテナコイルを流れる信号の振幅が変調される。この変調部分の信号成分をセンサ部の受信回路内の検波回路が検出することにより、カウンタ回路により分周された信号をセンサ部において受信信号として取り出すことが可能になる。
　他の好ましい態様による近接スイッチでは、センサ部の制御回路は、送信回路を一定の期間動作させる制御と送信回路を一定の期間休止させる制御とを交互に実行すると共に、送信回路が動作している期間に受信回路が受信した信号の周波数がメモリに登録された周波数に一致し、かつ送信回路が休止している期間に受信回路が受信信号のレベル変化を検出しない状態になったことをアクチュエータ部がセンサ部に近接していると判定する条件として、上記の判定処理を実行する。
　上記の態様によれば、送信回路の動作や休止にアクチュエータ部が正しく反応し、かつ電磁波が送信されている間に受信した信号の周波数がメモリに登録された周波数に一致した場合のみアクチュエータ部が近接していると判定される。よって、センサ部またはアクチュエータ部の回路が故障した場合や、センサ部の周囲にある機器からの信号を受信している場合に、誤った検出が行われるのを防止することができる。
　さらに本発明においてスイッチ機能の無効化を防止する機能を高めたい場合には、信号処理回路の分周比を変更可能に構成したアクチュエータ部を使用するか、信号処理回路の分周比がそれぞれ異なる複数のアクチュエータ部のいずれか１つを導入する。これらのアクチュエータ部を使用する場合の好ましい態様では、センサ部の制御回路には、所定の条件下において送信回路が動作しているときに受信回路により検出された信号からその周波数を検出してメモリに登録する登録処理手段が設けられる。
　上記の態様によれば、センサ部とアクチュエータ部との組み合わせによって、アクチュエータ部からセンサ部に送信される信号の周波数を異なるものに設定することができる。また、近接スイッチの取り付け時などに、センサ部とアクチュエータ部とを近接させてセンサ部から電磁波を送信することにより、アクチュエータ部から送信される信号の周波数をセンサ部のメモリに容易に登録することができる。
　したがって上記の態様によれば、センサ部に、正規のアクチュエータ部以外のアクチュエータ部を作用させても、そのアクチュエータ部が正しいものとして誤検出されるのを防止することができ、スイッチ機能が無効化されるのを防止することができる。
　本発明によれば、センサ部から送信された電磁波により起動したアクチュエータ部において、アンテナコイルに流れる信号を分周してセンサ部に送信することにより、アクチュエータ部からセンサ部に特定の周波数の信号を送信し、この送信信号によりセンサ部がアクチュエータ部の有無を判定できるようにしたので、回路構成や信号処理が簡単でありながら、アクチュエータ部を精度良く検出することができる。よって、安全目的やセキュリティ管理に利用可能な近接スイッチを低価格で提供することが可能になる。また、センサ部やアクチュエータ部を小型化することが可能になるから、取り付けが容易になり、様々な用途に利用することもできる。
近接スイッチを用いた安全管理システムの構成例を示すブロック図である。 近接スイッチの取り付け例を示す説明図である。 近接スイッチの他の取り付け例を示す説明図である。 近接スイッチの電気構成を示すブロック図である。 センサ部における信号処理の具体例を示すタイミングチャートである。 アクチュエータ部の検出処理の手順を示すフローチャートである。 正常な受信信号と異常な受信信号とを対比したタイミングチャートである。 送信信号の周波数を変更可能な構成のアクチュエータ部を示す図である。 アクチュエータ部の送信信号の周波数を登録する処理の手順を示すフローチャートである。
　図１および図２は、製造現場に導入された安全管理システムの構成例を示す。
　この安全管理システムは、フェンス２００により囲まれた危険領域が開放されたときに、当該危険領域内のロボット２０２を動かすモータ１００を停止させることを目的とするもので、複数の近接スイッチＳ（図１では３個）、モータ１００と図示しない電源とを接続するコンタクタ１０２（図１では２個）、各コンタクタ１０２の動作を制御するコントローラ１０１などにより構成される。
　各近接スイッチＳは、それぞれセンサ部１とアクチュエータ部２とにより構成される。
　図２に示すように、アクチュエータ部２は、フェンス２００の扉部２０１の開放側の端縁部に取り付けられ、センサ部１は、扉部２０１が閉じられたときにアクチュエータ部２に対向かつ近接する位置に取り付けられる。また、図１に示すように、センサ部１はコントローラ１０１に電気接続される。
　なお、この実施例では、図２に示すように、１つの扉２０１の開閉を１組のセンサ部１およびアクチュエータ部２により検出するが、これに限らず、複数組のセンサ部１およびアクチュエータ部２を１つの扉２０１に取り付けてもよい。また、図３に示すように、両開き式の各扉２０１Ａ，２０２Ｂの一方にセンサ部１を、他方にアクチュエータ部２を、それぞれ取り付けて、各扉２０１Ａ，２０２Ｂの開閉を検出してもよい。
　また、図示はしないが、スライド式の扉についても、図２，３と同様にして開閉を検出することができる。
　各近接スイッチＳのセンサ部１は、対応するアクチュエータ部２を検出する処理を実行し、検出結果を示す信号（以下、「検知信号」という。）を出力する。出力された検知信号はコントローラ１０１に入力される。
　コントローラ１０１では、各近接スイッチＳのセンサ部１から入力した検知信号を解析し、全ての検知信号がアクチュエータ部２を検出した状態を示している場合には、各コンタクタ１０２を励磁状態に設定する。これによりモータ１００に電源が供給され、危険領域内のロボット２０２が動作する。一方、検知信号の中にアクチュエータ部２を検出していない状態を示すものがある場合には、コントローラ１０１は各コンタクタ１０２を非励磁状態に設定する。これによりモータ１００への電源供給が絶たれ、ロボット２０２の動作が停止する。
　各近接スイッチＳでは、センサ部１とアクチュエータ部２との間で非接触の交信を行って、互いに相手に特定の周波数の信号を送信するように構成されている。以下、近接スイッチＳの１つに着目して、その構成および動作について詳細に説明する。
　まず、図４は、近接スイッチＳの電気構成を示す。
　センサ部１には、アクチュエータ部２との交信や信号処理のために、アンテナコイル１１、アンテナ回路１２（インピーダンス整合のための回路）、送信回路１３、受信回路１８が設けられるほか、２個の制御部１０Ａ，１０Ｂ、および検知信号を出力するための出力回路１７が設けられる。以下、各制御部１０Ａ，１０Ｂに個別に言及する場合には、制御部１０Ａを「第１制御部１０Ａ」といい、制御部１０Ｂを「第２制御部１０Ｂ」という。
　各制御部１０Ａ，１０Ｂには、ＣＰＵや不揮発性のメモリが含まれる。さらに第１制御部１０Ａには、送信用の信号を生成するための発振回路が含まれており、この発振回路を発振させることにより送信回路１３に一定の周波数（以下、Ｘヘルツとする。たとえば、Ｘ＝１２５ＫＨｚである。）の信号を供給する。送信回路１３では、この信号に増幅などの処理を施してＸヘルツの送信信号を生成する。送信信号はアンテナ回路１２を介してアンテナコイル１１に供給され、電磁波として送出される。
　受信回路１８には、検波回路１４、増幅回路１５、比較器１６が含まれる。検波回路１４は、アンテナ回路１２に流れる信号の包絡線を検波することによって、アンテナコイル１１が外部から受信した信号を検出する。この受信信号は増幅回路１５により増幅された後に、比較器１６によりパルス信号に変換され、各制御部１０Ａ，１０Ｂに入力される。
　各制御部１０Ａ，１０Ｂでは、相互に動作の同期をとりながら、比較器１６から入力された受信信号を用いてアクチュエータ部２の有無を判定する。そして、アクチュエータ部２が有りと判定したときにはハイレベルの信号を出力し、アクチュエータ部２は無しと判定したときにはローレベルの信号を出力する。出力回路１７では、各制御部１０Ａ，１０Ｂから出力された信号の論理積を検知信号として出力する。よって、制御部１０Ａ，１０Ｂが共にアクチュエータ部２が有りと判定したときのみ、検知信号がハイレベルとなる。
　アクチュエータ部２には、アンテナコイル２１およびコンデンサ２２による共振回路、電源回路２３、カウンタ回路２４、抵抗２５、および電界効果型のトランジスタ２６を含む回路が組み込まれる。
　扉部２０１が閉じられてアクチュエータ部２がセンサ部１に近接する状態になり、センサ部１から電磁波が出力されると、双方のアンテナコイル１１，２１が電磁結合し、これによりアクチュエータ部２のアンテナコイル２１にもＸヘルツの交流信号が流れる。電源回路２３は、アンテナコイル２１の起電力を整流することによってカウンタ回路２４を駆動するための電力を生成する。カウンタ回路２４は、アンテナコイル２１に流れるＸヘルツの信号を所定の比率で分周することによって、Ｙヘルツのパルス信号を出力する。このパルス信号はトランジスタ２６のゲートに入力され、これによりアンテナコイル２１が抵抗２５およびトランジスタ２６を介して一定電圧ＶＳＳに接続される。
　上記の接続は、カウンタ回路２４からの出力に応じた周期（１／Ｙ秒）で繰り返される。これにより、結合状態にあるアンテナコイル１１，２１間の電磁波および各アンテナコイル１１，２１に流れる信号が１／Ｙ秒の周期で振幅変調される。この変調部分の信号成分は検波回路１４により受信信号として検出される。
　上記の信号処理を要約すると、センサ部１は、アクチュエータ部２が近接しているか否かに関わらず、アンテナコイル１１からＸヘルツの電磁波を送出する。アクチュエータ部２がセンサ部１に近接している場合には、電磁波により起動したアクチュエータ部２において、センサ部１より受信した信号からＹヘルツの信号が生成され、これが電磁波を介してセンサ部１に送信される。センサ部１では、受信回路１８により、Ｙヘルツの受信信号が検出され、検出された受信信号が各制御部１０Ａ，１０Ｂに入力される。
　図５は、上記の近接スイッチＳのセンサ部１における信号処理の具体例を示すタイミングチャートである。図中の（１）は送信回路１３により生成された送信信号であり、（２）はアクチュエータ部２が近接していないときの電磁波であり、（３）はアクチュエータ部２が近接しているときの電磁波である。アンテナコイル１１，２１の信号も図５（２）（３）と同様の状態となる。
　（４）は、（３）の信号の包絡線（一点鎖線で示す。）を検波回路１４により検出した後に、増幅回路１５により増幅することにより検出された受信信号である。（５）は（４）の受信信号を比較器１６によりパルス変換したものである。
　図５（１）に示すように、この実施例では、Ｘヘルツの送信信号を出力する期間（第１制御部１０Ａ内の発振回路の発振により行われるため、以下、この期間を「発振期間」という。）と、送信信号の出力を停止する期間（以下、「非発振期間」という。）とを交互に設定する。アクチュエータ部２がセンサ部１に近接していない状態下では、信号の変調は生じないので、図５（２）に示すように、電磁波は送信信号と同様になる。
　これに対し、アクチュエータ部２がセンサ部１に近接している場合には、発振期間中の送信信号にアクチュエータ部２が反応するため、図５（３）（４）（５）に示すように、発振期間中の電磁波に変調が生じ、この信号からＹヘルツの受信信号が検出される。しかし、非発振期間には、アクチュエータ部２も動作しないので、受信信号は殆ど変化せず、比較器１６から出力される信号の周波数は０ヘルツとなる。
　センサ部１の各制御部１０Ａ，１０Ｂ内のメモリには、あらかじめアクチュエータ部２から送信される信号の周波数Ｙが登録されている。各制御部１０Ａ，１０Ｂでは、発振期間および非発振期間を設定しながら各期間における受信信号を自回路の動作およびメモリ内の周波数Ｙと照合することにより、アクチュエータ部２の有無を判定する。
　図６は、アクチュエータ部２の検出のために各制御部１０Ａ，１０Ｂが実行する具体的な手順を示す。このフローチャートの各ステップの符号（ＳＴ１～ＳＴ９）を参照して説明すると、まず、発振回路の発振を開始し（ステップＳＴ１）、その状態を維持したまま、所定時間が経過するまで比較器１６から受信信号を入力する（ステップＳＴ２）。つぎに、発振回路の発振を停止し（ステップＳＴ３）、その状態を維持したまま、所定時間が経過するまで比較器１６から受信信号を入力する（ステップＳＴ４）。
　上記のステップＳＴ１～ＳＴ４の処理により１サイクル分の発振期間および非発振期間が実行されることになる。なお、ＳＴ１およびＳＴ３の各ステップは、実質的には第１制御部１０Ａのみが実行するが、第２制御部１０Ｂでも、第１制御部１０Ａの動作に合わせて発振の開始や停止のタイミングを認識する。
　１サイクル分の発振期間および非発振期間が実行されると、ステップＳＴ５では、各期間における受信信号を分析する。ここで、発振期間中の受信信号がＹヘルツの周波数をもって規則正しく変化し（ステップＳＴ６が「ＹＥＳ」の場合）、非発振期間の受信信号が０ヘルツであれば（ステップＳＴ７が「ＹＥＳ」の場合）、アクチュエータ部２が有りと判定する（ステップＳＴ８）。一方、発振期間中に受信した信号がＹヘルツでない場合（ステップＳＴ６が「ＮＯ」の場合）や、休止期間中にも０より大きい周波数の信号を受信した場合（ステップＳＴ７が「ＮＯ」の場合）には、アクチュエータ部２は無しと判定する（ステップＳＴ９）。
　図７は、上記の各期間に検出された受信信号（検波・増幅後の信号により示す。）について、（１）正常な信号を受信した場合、（２）発振期間中にＹヘルツとは異なる周波数（Ｚヘルツ）の信号を受信した場合、（３）休止期間中に受信信号が変動した場合、の各例を対比して示したものである。
　図７（２）に示すような異常が生じた場合には、アクチュエータ部２またはセンサ部１の受信側の回路が故障していたり、センサ部１の周囲に電磁波に共振して動作するような機器が存在する可能性がある。また図７（３）に示すような異常が生じた場合には、センサ部１の送信回路１３やアンテナ回路１２が故障している可能性がある。あるいは、独自で発振を行う機器がセンサ部１の周囲に存在する可能性もある。
　この実施例では、図７（１）に示すものとは異なる状態の信号を検出した場合には、すべてアクチュエータ部２が無しと判定して、コントローラ１０１にローレベルの検知信号を送信することになるので、異常の原因に関わらず、確実にロボット２０２を停止して、安全を確保することができる。
　つぎに、図８は、アクチュエータ部２の他の構成例を示す。
　この実施例のアクチュエータ部２も、基本的な回路構成は図４に示したものと同様であるが、カウンタ回路２４として、４とおりの分周比による分周を行い、各分周により生成された信号を個別に出力する出力端子ＱＡ，ＱＢ，ＱＣ，ＱＤを具備するものが導入されている。トランジスタ２６のゲートは、出力端子ＱＡ，ＱＢ，ＱＣ，ＱＤのうちのいずれか１つに接続される。
　上記の構成によれば、いずれの出力端子をトランジスタ２６に接続するかによって、アクチュエータ部２からセンサ部１に送信される信号の周波数を異なるものにすることができる。よって、仮に正規のアクチュエータ部２と同じ型式のアクチュエータ部２をセンサ部１に近づけたとしても、そのアクチュエータ部２から送信される信号の周波数が正規のものと一致しない限り、スイッチ機能が無効にされることがない。よって、スイッチ機能を無効にすることが困難になり、安全性をより一層高めることができる。
　なお、図８の構成を採用する場合には、カウンタ回路２４とトランジスタ２６との接続を製造時に行って、変更できないようにしてもよいが、トランジスタ２６とカウンタ回路２４との間にスイッチ機構を設け、外部信号またはアクチュエータ部２の筐体に設けたスイッチにより、適宜スイッチ機構を操作して、周波数を変更できるようにしてもよい。
　また、図４の構成のアクチュエータ部２についても、カウンタ回路２４として、分周比が異なる複数のカウンタ回路のうちのいずれかを選択して組み込むようにすれば、送信される信号の周波数がそれぞれ異なる複数のアクチュエータ部２を製作することができ、これらのうちのいずれか１つをセンサ部１に組み合わせることができる。
　上記のようにアクチュエータ部２によって送信信号の周波数が異なるようにした場合には、センサ部１の各制御部１０Ａ，１０Ｂに周波数を登録せずに出荷して、現場で近接スイッチＳを取り付けた後に、周波数を登録する処理を行うのが望ましい。図９は、この登録処理（ティーチング）に関する手順を示す。
　図９のティーチング処理は、たとえば、周波数が登録されていない状態のセンサ部１とアクチュエータ部２とを扉部２０１に取り付けた後に、扉部２０１を閉じて、センサ部１に電源を供給することにより実行される。
　この処理も、図６に示したアクチュエータ部２の検出処理と同様に、２つの制御部１０Ａ，１０Ｂで同時に実行される。以下、図９を参照して説明すると、まず、発振期間と非発振期間とを交互に実行して、各期間における受信信号を入力し、分析する（ステップＳＴ１１～１５）。ここで、発振期間中に０ヘルツ以外の規則性のある信号を受信し（ステップＳＴ１６が「ＹＥＳ」の場合）、非発振期間中の受信信号が０ヘルツであれば（ステップＳＴ１７が「ＹＥＳ」の場合）、発振期間中に受信した信号の周波数を仮登録する（ステップＳＴ１８）。
　さらに、このティーチング処理では、発振期間および非発振期間をもう１サイクル実行して、各期間における受信信号を入力し、分析する（ステップＳＴ１９～２３）。ここで、発振期間中に、仮登録された周波数と同一の周波数の信号を受信し（ステップＳＴ２４が「ＹＥＳ」の場合）、非発振期間中の受信信号が０ヘルツであれば（ステップＳＴ２５が「ＹＥＳ」の場合）、仮登録の周波数を本登録する（ステップＳＴ２６）。この後に、センサ部１を再起動させると、センサ部１では、登録された周波数を用いて図６に示した検出処理を実行する。
　このように、ティーチング処理では、発振期間および非発振期間を２サイクル分実行し、各サイクルの発振期間で受信した信号の周波数が一致し、かつ各サイクルの非発振期間に受信信号が変動しなかったことを条件に、各発振期間に受信した信号の周波数をメモリに登録する（ただし、実行するサイクルは２サイクルに限らず、３サイクル以上を実行してもよい。）。一方、最初の発振期間中に受信した信号が不規則であった場合（ステップＳＴ１６が「ＮＯ」の場合）、または２回目の発振期間に受信した信号の周波数が仮登録されたものに一致しなかった場合（ステップＳＴ２４が「ＮＯ」の場合）、もしくは非発振期間中に０より大きい周波数の信号を受信した場合（ステップＳＴ１７またはステップＳＴ２５が「ＮＯ」の場合）には、エラー処理（ステップＳＴ２７）として、たとえば警報を出力する。
　上記のティーチング処理によれば、出荷前に、センサ部１の各制御部１０Ａ，１０Ｂに周波数を登録する必要がなく、取り付けの際に、組み合わせられたアクチュエータ部２に応じた周波数を登録することができ、利便性を高めることができる。また、周波数が登録された後にアクチュエータ部２からの信号の周波数が変更された場合にも、コントローラ１０１からの信号またはセンサ部１の筐体に設けたスイッチの操作等により、登録された周波数をリセットすることにより、ティーチング処理を実行することができる。または、センサ部１に周波数の再登録を指示する信号を入力したり、センサ部１に特別の配線が設定されたことを、ティーチング処理の契機としてもよい。
　上記の構成の近接スイッチによれば、センサ部１、アクチュエータ部２とも回路構成が簡単であり、またＸヘルツの電磁波を送信している期間とこの送信を休止させる期間とを交互に繰り返しながら受信信号の周波数を分析することにより、アクチュエータ部の有無を精度良く判定することができる。よって、近接スイッチの性能を確保しながら、安価で提供することが可能になる。
　また、回路構成が簡単になることにより、センサ部１、アクチュエータ部２とも小型化することができ、取り付けが簡単になる。よって、安全目的やセキュリティ管理のほか、ロボットハンドなどの移動物体を検出する用途にも利用がしやすくなる。
　Ｓ　　近接スイッチ
　１　　センサ部
　２　　アクチュエータ部
　１０Ａ　第１制御部
　１０Ｂ　第２制御部
　１１，２１　アンテナコイル
　１３　送信回路
　１４　検波回路
　１８　受信回路
　２４　カウンタ回路
　２６　トランジスタ

Claims (5)

  1. 　移動する物体に取り付けられるアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部を非接触で検出する処理を行ってその検出の有無を示す信号を出力するセンサ部とを具備し、前記アクチュエータ部に第１のアンテナコイルが設けられ、前記センサ部に第２のアンテナコイルが設けられた近接スイッチにおいて、
    　前記センサ部においては、前記第２のアンテナコイルに一定の周波数の電磁波を送信させる送信回路と、当該第２のアンテナコイルが外部から受信した信号を検出するための受信回路とが、第２のアンテナコイルに接続され、
    　前記アクチュエータ部においては、第１のアンテナコイルに生じた起電力を整流する電源回路と、この電源回路から電源の供給を受けてアンテナコイルが受信した信号を分周し、分周後の信号を前記アンテナコイルから送信する信号処理回路とが、第１のアンテナコイルに接続されており、
    　前記センサ部は、前記アクチュエータ部から送信される信号の周波数を登録するためのメモリを含む制御回路を有し、当該制御回路は、前記送信回路の動作を制御しながら前記受信回路により検出された受信信号を送信回路の動作および前記メモリに登録された周波数と照合することにより、前記アクチュエータ部が前記センサ部に近接しているか否かを判定する、
    近接スイッチ。
  2. 　前記アクチュエータ部の信号処理回路は、前記第１のアンテナコイルが受信した信号を分周するためのカウンタ回路を含み、前記カウンタ回路から出力される信号の周期に合わせて前記第１のアンテナコイルに対する電磁波を振幅変調するように構成され、
    　前記センサ部の受信回路には、前記第２のアンテナコイルに流れる信号の包絡線を検波する検波回路が含まれる、請求項１に記載された近接スイッチ。
  3. 　前記センサ部の制御回路は、前記送信回路を一定の期間動作させる制御と送信回路を一定の期間休止させる制御とを交互に実行すると共に、前記送信回路が動作している期間に前記受信回路が受信した信号の周波数がメモリに登録された周波数に一致し、かつ送信回路が休止している期間に受信回路が受信信号のレベル変化を検出しない状態になったことを前記アクチュエータ部が前記センサ部に近接していると判定する条件として、前記判定処理を実行する、請求項１または２に記載された近接スイッチ。
  4. 　前記アクチュエータ部は、前記信号処理回路の分周比を変更可能に構成されており、
    　前記センサ部の制御回路には、所定の条件下において前記送信回路が動作しているときに前記受信回路により検出された信号からその周波数を検出して前記メモリに登録する登録処理手段が、さらに設けられる、請求項１～３のいずれかに記載された近接スイッチ。
  5. 　前記アクチュエータ部として、前記信号処理回路の分周比がそれぞれ異なる複数のアクチュエータ部のいずれか１つが導入され、
    　前記センサ部の制御回路には、所定の条件下において前記送信回路が動作しているときに前記受信回路により検出された信号からその周波数を検出して前記メモリに登録する登録処理手段が、さらに設けられる、請求項１～３のいずれかに記載された近接スイッチ。
PCT/JP2010/057430 2009-04-28 2010-04-27 近接スイッチ WO2010126029A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020117014885A KR101255940B1 (ko) 2009-04-28 2010-04-27 근접 스위치
DE112010000460.9T DE112010000460B4 (de) 2009-04-28 2010-04-27 Näherungsschalter
US13/257,902 US8779778B2 (en) 2009-04-28 2010-04-27 Proximity switch
CN201080003944.4A CN102273074B (zh) 2009-04-28 2010-04-27 非接触式开关
JP2011511405A JP5177287B2 (ja) 2009-04-28 2010-04-27 近接スイッチ

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-109117 2009-04-28
JP2009109117 2009-04-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010126029A1 true WO2010126029A1 (ja) 2010-11-04

Family

ID=43032173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/057430 WO2010126029A1 (ja) 2009-04-28 2010-04-27 近接スイッチ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8779778B2 (ja)
JP (1) JP5177287B2 (ja)
KR (1) KR101255940B1 (ja)
CN (1) CN102273074B (ja)
DE (1) DE112010000460B4 (ja)
WO (1) WO2010126029A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019048414A (ja) * 2017-09-11 2019-03-28 株式会社日本製鋼所 竪型射出成形機の安全ドア
JP7462442B2 (ja) 2020-03-16 2024-04-05 アズビル株式会社 パラメータ設定システム

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014118216A1 (de) 2014-12-09 2016-06-23 Turck Holding Gmbh Fördersystem mit einer Fördereinrichtung sowie Verfahren dazu
DE202016100054U1 (de) 2016-01-08 2017-04-11 Turck Holding Gmbh Induktiver Näherungsschalter mit einem von einem Spulenhalter in einem Spulenkern fixierten Spulenkörper
US11196158B2 (en) * 2017-06-08 2021-12-07 Holy Stone Enterprise, Co., Ltd. Electric composite detection antenna
DE102019127614B4 (de) 2019-10-14 2022-06-15 Sick Ag Sicherheitssystem mit einem Sicherheitsschalter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000106071A (ja) * 1998-09-05 2000-04-11 K A Schmersal Gmbh & Co 無接点安全スイッチ
JP2002501698A (ja) * 1997-03-20 2002-01-15 オイフナー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー 安全スイッチ
JP2006528323A (ja) * 2003-07-21 2006-12-14 ピルツ ゲーエムベーハー アンド コー．カーゲー 相対移動可能な２つの部分の閉位置を監視する方法および装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3546245C3 (de) * 1985-12-28 1994-11-17 Link Walter Berührungsloser Näherungsschalter
DE69033004T2 (de) * 1989-04-14 1999-11-18 Eja Engineering Plc Wigan Sicherheitsschalteranordnung
DE3912946C3 (de) * 1989-04-20 1996-06-20 Turck Werner Kg Induktiver Näherungsschalter
GB9017910D0 (en) * 1990-08-15 1990-09-26 Vaseal Electronics Limited Improvements in and relating to proximity switches
JP3230589B2 (ja) * 1991-07-15 2001-11-19 オムロン株式会社 近接スイッチ
JP3363341B2 (ja) * 1997-03-26 2003-01-08 松下電工株式会社 非接触電力伝達装置
SE520154C2 (sv) 1999-04-19 2003-06-03 Jokab Safety Ab Närhetsbrytare, mål, system av sådana närhetsbrytare och mål samt metod för att bestämma ett måls närvaro medelst en närhetsbrytare
KR200222068Y1 (ko) * 2000-11-28 2001-05-02 낙원개발주식회사 방범 창호 시스템
EP1455454A3 (de) * 2003-03-07 2009-09-30 Pilz Auslandsbeteiligungen GmbH Induktive Überwachungsvorrichtung und Verfahren zur Überwachung des Abstands zwischen einer ersten und einer zweiten Spule
US6995729B2 (en) * 2004-01-09 2006-02-07 Biosense Webster, Inc. Transponder with overlapping coil antennas on a common core

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002501698A (ja) * 1997-03-20 2002-01-15 オイフナー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー 安全スイッチ
JP2000106071A (ja) * 1998-09-05 2000-04-11 K A Schmersal Gmbh & Co 無接点安全スイッチ
JP2006528323A (ja) * 2003-07-21 2006-12-14 ピルツ ゲーエムベーハー アンド コー．カーゲー 相対移動可能な２つの部分の閉位置を監視する方法および装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019048414A (ja) * 2017-09-11 2019-03-28 株式会社日本製鋼所 竪型射出成形機の安全ドア
JP7462442B2 (ja) 2020-03-16 2024-04-05 アズビル株式会社 パラメータ設定システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110101170A (ko) 2011-09-15
US8779778B2 (en) 2014-07-15
KR101255940B1 (ko) 2013-04-23
US20120032690A1 (en) 2012-02-09
JP5177287B2 (ja) 2013-04-03
CN102273074A (zh) 2011-12-07
DE112010000460T5 (de) 2012-05-31
CN102273074B (zh) 2014-06-25
DE112010000460B4 (de) 2015-12-03
JPWO2010126029A1 (ja) 2012-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5177287B2 (ja) 近接スイッチ
US7598872B2 (en) Method for recognizing identification media
EP3484059B1 (en) Improved device detection in contactless communication systems
JP4423268B2 (ja) スイッチ
KR20020017846A (ko) 데이터 충돌을 방지한 무선주파수 식별 태그 시스템 및데이터 충돌 방지 방법
JP2000106071A (ja) 無接点安全スイッチ
CN108363380A (zh) 传感器控制器和传感器信号接收器及其方法
CN107679605B (zh) 电子篡改检测装置
CN100571036C (zh) 可靠监控可相对移动的两部件的闭合位置的方法和设备
ATE246377T1 (de) Transponder-lesegerät
EP3279674A1 (en) Metering system tamper detection
JP2018137223A (ja) 安全スイッチ
US20090066482A1 (en) Radio frequency identification system capable of reducing power consumption and method for operating the same
US6944246B1 (en) Data processing device for switching between terminal mode and RF mode with a digital circuit
US9898906B2 (en) RFID based event sensor
US20080094240A1 (en) Apparatus for monitoring the approach of two relatively movable parts
EP2166485B1 (en) RFID Reaction time reduction
EP2164023A1 (en) Enhanced RFID output control
JPH02226392A (ja) カード識別装置
JP2010039858A (ja) Ｒｆｉｄ用リーダライタ
JP2007019692A (ja) Ｉｃカード通信システム及びその通信方法
JP7219054B2 (ja) センサ及びアクチュエータを備えるデバイス並びにこのデバイスを試験するための方法
KR101632865B1 (ko) Rfid 카드용 디지털 도어락 제어 회로
JP2006329681A (ja) Ｉｃタグ及びｉｃタグを用いた位置検出システム
KR100862069B1 (ko) 진단기능을 구비한 알에프아이디 전환기

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080003944.4

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10769727

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2011511405

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20117014885

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120100004609

Country of ref document: DE

Ref document number: 112010000460

Country of ref document: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13257902

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10769727

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1