JPH0346712A

JPH0346712A - 故障予知機能付スイツチ

Info

Publication number: JPH0346712A
Application number: JP18220789A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Sudo; 清隆須藤; Shinichiro Suzuki; 慎一郎鈴木
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1991-02-28
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH083452B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は故障状態をあらかじめ知ることのできるスイ
ッチに関する。

〔従来技術およびその問題点〕

従来、ハウジング内にスナップアクションスイッチを内
蔵し，このハウジング外に突出する操作プランジャーな
有するプランジャー形リミットスイッチやローラーレバ
ーの回転運動を直線運動に変よるローラーレバー形のリ
ミットスイッチがある。

ところが、これらのスイッチにおいては操作プランジャ
ーとヘッドとの間あるいはロー２−レバーを支持する回
転軸とヘッドとの間に切削油が付着し、これが固化した
り、あるいは切り粉の付着することにより操作プランジ
ャーやローラーレバーおよびこれらを含む可動部分が復
帰不良を起したり、オーバートラベルすなわち動作後の
動きの不足、あるいはローラーレバー形においてはロー
ラーの摩耗による動作不良すなわち設定不良を招（おそ
れがある。

一方、内蔵スイッチにおい又は接点の溶着や接点に塵埃
が付着することによる接点不良あるいは可動接点板の折
損などが発生するばあいがちり、そのスイッチを用いた
機械装置においては製品不良を起したり、そのスイッチ
の補修のため生産ラインを停止しなければならなくなる
ことがある。

〔発明の目的〕

この発明はこのような従来の問題点にかんがみ内蔵スイ
ッチとくにスナップアクションスイッチの有する種々の
欠点を改善するとともに、スイッチの操作プランジャー
やレバー等の操作子の設定不良やスイッチの可動部にお
ける復帰不良をあらかじめ知ることを目的とするもので
ある。

〔発明の概要〕

この発明はその目的を達成するために、ハウジングに内
蔵されるスイッチをスナップアクションスイッチに変え
、光センサーを用いるとともに、この光センサーはこれ
を光学的に開閉する作動子の移動方向に沿って２組配設
し、この２組の光センサーの中、先に動作する光センサ
ーにより動作出力を得、また先に復帰する光センサーに
より復帰出力を得、さらに両光センサーの動作状態から
操作子の設定不良を予知するか、ないしは両光センサー
の復帰時間の差を測定することにより可動部の復帰不良
を予知するもので、両光センサーの中、いずれか一方が
故障したばあいでもスイッチの出力信号は確保される。

〔実施例〕

以下図によってこの発明の１実施例につい又説明する。

すなわち第１図および第２図において、ハウジングｌに
はその軸心線上において、その一端すなわち頭部にヘッ
ド３が着脱自在に取付けられる。

このヘッドには回転軸４がハウジングｌの軸心線と交差
する方向に延びるように配設される。そしてこの回転軸
４の一端すなわちヘッド３から突出する部分には操作子
５すなわちレバーの一端が連結され、さらにこのレバー
の自由端にはローラー６が回転自在に支持される。回転
軸４のヘッド３内に位置する部分には平坦面を有するカ
ム部７が形成され、このカム部の一方の面にはカッププ
ランジャー８がスプリング９によって当接しているまた
カム部７の他方の面には内部プランジャー１１の一端が
当接し、その他端はノ・ウジフグ１内に延びている。こ
の内部プランジャーは操作子５すなわち回転軸４０回転
運動をハウジングｌの軸心線に沿う直線運動に変換する
。ハウジングｌとヘッド３との間にはそれら両者間のシ
ールを司るダイヤフラムシール１２が設けられ、このシ
ールの中央部を内部プランジャー１１が気密に貫通して
いる。またハウジングｌ内には内蔵スイッチ１３が収容
される。このスイッチは第３図に示すようにケース１４
を有し、このケースには作動子１５がその軸心線上に沿
って配設される。この作動子は非透光性の材料により細
長い板状に形成され、ケース１４の軸心線に沿う第１の
位置すなわち移動前の自由位置と、第２の位置すなわち
移動後の動作位置との間で往復動自在に支持される。そ
してその作動子の一端にはプランジャー１７が連結され
、このプランジャーはケース１４の外部に突出する。こ
のプランジャーとケース１４間にはそれら両者間のシー
ルを司るキャップ状のシール部材１８が設けられる。さ
らに作動子１５の他端とケース１４間にはスプリング１
９が設けられ、このスプリングによつ工作動子１５は常
時第１の位置すなわち自由位置側に付勢される。

またハウジングｌ内には作動レバー２１の一端がピン２
２により回動自在に支持され、その自由端部はプランジ
ャー１７と衝合し、さらにその中間部は内部プランジャ
ー１１の他端と衝合する。

これによって作動子１５は操作子５の動きと連動する。

ケース１４内には２個の光センサー２３すなわち２３ａ
、２３ｂが収容される。この光センサーはたがいに光学
的に対向する投光素子２５と受光素子２６とにより構成
され、かつ画素子間には所定の間隔が設けられる。モし
て両光センサー２３ａ、２３ｂは作動子１５がそれぞれ
の投光素子２５と受光素子２６とを光学的に分離するよ
うに、かつ作動子１５の移動方向においてたがいに所定
の間隔を維持するように配設される。

一方、作動子１５には元センサー２３ａ　、２３ｂのそ
れぞれの投光素子２５かも受光素子２６への光を選択的
に導く１対の透光窓２７．２８がその移動方向すなわち
ケース１４の軸心縁方向にお（・てたがいに離間して設
けられる。そしてこれら両速光窓と両光センサー２３ａ
　、２３ｂとは作動子１５の移動時に一方の光センサー
２３ａの動作時点と他方の光センサー２３ｂの動作開始
時点とがたがいに異なるような位置関係を有して（・る
。

なお第４図においてケース１４はカッ（−２９により覆
われ、さらにこのカッ（−には電子回路を形成する電子
回路基板３０が取付けられる。

またハウジングの開口部はカッ（−３１により覆われる
。

上記構成におい工操作子５すなわちレバーが自由状態か
ら回転軸４を中心とし１回転するとその回転量は内部プ
ランジャー１１の＠締約な変化音に変えられ、さらにそ
のレバーを介して作動子１５が押圧される。この作動子
が自由位置にあるときには第５図（イ）に示すように両
光センサー２３ａ。

２３ｂの投光素子２５から出た光はいずれも作動子１５
により遮られるため受光素子２６には到達しない。

次に作動子１５がスプリング１９に抗し℃自由位置から
動作位置方向に移動する過程において第５図（ロ）Ｋ示
す位置に達すると、第１の透光窓２７によつ″′Ｃ第１
の光センサー２３ａの投光素子２５かも出た光はその受
光素子２６に達する。このとき第６図の時点ｔ、で示す
ように第１の光センサー２３ａから動作出力が出される
っさらに操作子５が十分な動作量すなわち所定の回転量に
達すると作動子１５は第５図ヒ→に達し、第２の透光窓
２８によつ１第２の光センサー２３ｂの投光素子２５か
も出た光はその受光素子２６に至り、第６図の時点型、
で示すように第２の光センサー２３ｂが信号を発する。

この状態においては両光センサー２３ａ、２３ｂが動作
している。

このときオーバートラベルの不足すなわち第１の光セン
サー２３ａが動作した後％第２の光センサー２３ｂが動
作する前に作動子１５が復帰を始めると、操作子５の設
定は不良すなわち作動子１５が十分に動作位置まで移動
していないものとして設定不良としての故障予知出力を
行う。この検出は第６図に示すよ５に時点ｔ、すなわち
第１の光センサー２３ａが動作した時点で図に示してな
いタイマーカウンターがカウントを開始し、これから所
定のカウントに達するまでの間に第２の光センサー２３
ｂが動作しないときに行われる。

次に操作子５が十分な動作位置すなわち作動子１５が第
２の位置にある状態で、操作子５に対する外力な取除（
とこの操作子はスプリング９とカップグランジャー８に
よって元の位置に戻り始める。同時に作動子１５は第５
図（ロ）に示すようにスゲリング１９の付勢力によって
第２の位置すなわち動作位置から第１の位置すなわち自
由位置に向って移動を開始する。これによって前とは逆
にその作動子１６が第６図の時点ｔ、で第２の光センサ
ー２３ｂの投光素子２５から受光素子２６に至る光を遮
る。すなわち第２の光センサー２３ｂは復帰し、同時に
スイッチとしての出力信号はオフとなる。かつこの時点
において図に示してない復帰不良用のタイマーカウンタ
ーがカウントを開始する。

そし工操作子５が完全に元の位置に戻り、これとともに
作動子１５が第１の位置すなわち自由位置に戻ると、第
６図の時点ｔ、で作動子１５は第１の光センサー２３ａ
の投光素子２５かもその受光素子２６に至る光を遮り、
それを復帰させる。こノトキタイマーカウンターはカウ
ントを停止するこのときタイマーカウンターのカウント
数があらかじめ初期設定した値以上になると、故障予知
信号を出力する。逆にそのカウント数が初期設定の値よ
りも小さければタイマーカウンターを初期化する。

これらスイッチの出力信号の制御や故障予知制御は計算
機たとえばマイクロコンピューターヲ用いて行うことが
できる。

すなわちスイッチの出力信号としては２つの光センサー
の中、先に動作した方で動作出力を、また先に復帰した
方で復帰出力を得工いるので、すなわち第６図の時点１
．で動作出力を、また同図の時点型、で復帰出力な得℃
いるので、仮にいずれか一方の光センサーが故障したば
あいでも外部へのスイッチ出力は確保される。

また操作子５の設定不良は最初に動作した元センサーの
出力時点からのカウント数で２つの光センサー２３ａ　
、２３ｂの動作状態を検出することにより行われる。

さらに操作子５すなわちレバーや、回転軸４、カッププ
ランジャー８．内部プランジャー１１゜作動レバー２１
あるいは作動子１５等の可動部の復帰不良は先に復帰し
た光センサーの出力時点からのカウント数で検出される
。

なお上述の光センサー２３は第２の光センサー２３ｂが
先に動作するように光センサー２３ａ。

２３ｂと透光窓２７，２８との相対的な位置関係を設定
することができ、このばあいの作用は上述の実施例と実
質的に等しい。

また操作子５としてローラーレバー形のものを示したが
、これは通常のレバー形にあってはレバーを用いること
ができ、またプランジャー形にあっては外部プランジャ
ーな使用可能である。

第７図に示すブロック図は周知のコンピューターを用い
てスイッチの故障予知を行うもので、ＣＰＵ３４は演算
部、制御部、メモリ、タイマーカウンターを含む通常の
ＣＰＵの機能をすべて有している。そしてこのＣＰＵに
は投光素子２５　、２５を駆動するドライバー回路３５
．３５および受光素子２６．２６からの光信号を電気信
号に変える受光回路３６．３６がそれぞれ接続される。

またＣＰＬＪ　３４には定電圧回路３７、制御出力ドラ
イバー回路３８．制御出力表示回路３９、出力トランジ
スタ診断回路４０．故障予知出カドライバー回路４１、
故障予知表示回路４２等が接続され、さらに制御出力表
示回路３９には表示灯４３が、また故障予知表示回路４
２には表示灯４４が、さらに制御出力ドライバー回路３
８にはトランジスタ４５が、かつ故障予知出カドライバ
ー回路４工にはトランジスタ４６がそれぞれ接続される
。

なお電源４７は端子ａとアース０間に接続されまた負荷
４８は端子ａ、ｂ間に、さらに負荷４９は端子ａ、ｃ間
にそれぞれ接続される。

〔発明の効果〕

この発明は上述のように内部スイッチとして機械的な接
点に代え、光学的な接点すなわち光開閉素子を用いてい
るので、スナップアクションスイッチのよ５に接点溶着
や可動接点板の折損あるいは塵埃等の接点に対する付着
により接触不良などを招くおそれがない。

またこの発明は２つの光センサーと２つの透光窓とが、
一方の光センサーの動作開始時点と、他方の光センサー
の動作開始時点とがたがいに異なるような位置関係に配
列され、かつ先に動作する光センサーにより動作出力を
得、また先に復帰する光センサーによって復帰出力を得
るようにしているので、いずれかの光センサーが故障し
たばあいでもスイッチ出力は確保することができる。

さらに両光センサーの動作状態を検出することにより操
作子の設定不良を知るようにしているので、スイッチの
使用中にねじ等の緩みにより設定位置がずれたばあいに
それをスイッチ出力が得られな（なる前に知ることがで
きる。

しかも両センサーの復帰時間差を測定することにより可
動部の復帰不良を検出するようにしているので、可動部
の動きが設定値よりも遅（なり始めた時点で、すなわち
完全な復帰不良に至る前にその状態を知ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明におけるスイッチをカバーを取外して
示す正面図、第２図は側断面図、第３図は内蔵スイッチ
の拡大正面図、第４図は内蔵スイッチの分解斜視図、第
５図は内蔵スイッチの動作状態を示す正面図、第６図は
内蔵スイッチの出力状態を示す波形図、第７図はブロッ
ク回路図である。１・・・ハウジング、３・・・ヘッド、４・・・回転軸
、５・・・操作子、６・・・ローラー　７・・・カム部
、８・・・カッププランジャー　９・・・スプリング、
１１・・・内部プランジャー　１２・・・ダイヤフラム
シール、１３・・・内蔵スイッチ、１４・・・ケース、
１５・・・作動子、１７・・・プランジャー　１８・・
・シール部材、１９・・・スプリング、２１・・・作動
レバー　２２・・・ビン、２３・・・光センサー２５・
・・投光素子、２６・・；受光素子、２７・・・透光窓
、２８・・・透光窓、２９・・・カバー、３０・・・電
子回路基板、３１・・・カバー　３４・・・ＣＰＵ。３５・・・ドライバー回路、３６・・・受光回路、３７
・・・定電圧回路、３８・・・制御出力ドライバー回路
、３９・・・制御出力表示回路、４０・・・出力トラン
ジスタ制御回路、４１・・・故障予知出カドライバー回
路、４２・・・故障予知表示回路、４３・・・表示灯、
４４・・・表示灯、４５・・・トランジスタ、４６・・
・トランジスタ、４７・・・電源、４８・・・負荷％４
９・・・負荷。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）外力によつて駆動される操作子（５）をハウジン
グ（１）に対して相対運動するように支持するとともに
、上記ハウジング（１）内には非透光性の材料により形
成され、かつ上記操作子（５）と連動する作動子（１５
）を第１の位置と第２の位置との間で往復動自在に支持
し、また上記ハウジング（１）内にはたがいに所定の間
隔をおいて、かつ光学的に対向する投光素子（２５）と
受光素子（２６）とにより構成された光センサー（２３
）を２個収容するとともに、これらの光センサーは上記
作動子（１５）によつてそれぞれの投光素子と受光素子
が光学的に分離されるように、かつ上記作動子（１５）
の移動方向においてたがいに所定の間隔をおいて配設し
、さらに上記作動子（１５）には上記それぞれの投光素
子から上記それぞれの受光素子へ光を選択的に導く１対
の透光窓（２７）（２８）をその移動方向においてたが
いに離間して設け、これら両透光窓と上記両光センサー
（２３）とは上記作動子（１５）の移動時に一方の光セ
ンサーの動作開始時点と他方の光センサーの動作開始時
点とがたがいに異なるような位置関係を有し、上記作動
子（１５）が第１の位置から第２の位置に移動する過程
において、先に動作する光センサーによりスイッチの動
作出力を得るとともに、上記作動子（１５）が第１の位
置から第２の位置に向つて移動するときの上記両光セン
サー（２３）の動作状態から上記操作子（５）の動作位
置の不良を検出することを特徴とする故障予知機能付ス
イッチ。
（２）外力によつて駆動される操作子（５）をハウジン
グ（１）に対して相対運動するように支持するとともに
、上記ハウジング（１）内には非透光性の材料により形
成され、かつ上記操作子（５）と連動する作動子（１５
）を第１の位置と第２の位置との間で往復動自在に支持
し、また上記ハウジング（１）内にはたがいに所定の間
隔をおいて、かつ光学的に対向する投光素子（２５）と
受光素子（２６）とにより構成された光センサー（２３
）を２個収容するとともに、これらの光センサーは上記
作動子（１５）によつてそれぞれの投光素子と受光素子
が光学的に分離されるように、かつ上記作動子（１５）
の移動方向においてたがいに所定の間隔をおいて配設し
、さらに上記作動子（１５）には上記それぞれの投光素
子から上記それぞれの受光素子へ光を選択的に導く１対
の透光窓（２７）（２８）をその移動方向においてたが
いに離間して設け、これら両透光窓と上記両光センサー
（２３）とは上記作動子（１５）の移動時に一方の光セ
ンサーの動作開始時点と他方の光センサーの動作開始時
点とがたがいに異なるような位置関係を有し、上記作動
子（１５）が第１の位置から第２の位置に移動する過程
において、先に動作する光センサーによりスイッチの動
作出力を得、また上記作動子（１５）が第２の位置から
第１の位置に移動する過程において、先に復帰する光セ
ンサーによりスイッチの復帰出力を得るとともに、上記
作動子（１５）が第２の位置から第１の位置に復帰する
ときの上記両光センサー（２３）の復帰時間差を測定す
ることにより可動部の復帰不良を検出することを特徴と
する故障予知機能付スイッチ。
（３）外力によつて駆動される操作子（５）をハウジン
グ（１）に対して相対運動するように支持するとともに
、上記ハウジング（１）内には非透光性の材料により形
成され、かつ上記操作子（５）と連動する作動子（１５
）を第１の位置と第２の位置との間で往復動自在に支持
し、また上記ハウジング（１）内にはたがいに所定の間
隔をおいて、かつ光学的に対向する投光素子（２５）と
受光素子（２６）とにより構成された光センサー（２３
）を２個収容するとともに、これらの光センサーは上記
作動子（１５）によつてそれぞれの投光素子と受光素子
が光学的に分離されるように、かつ上記作動子（１５）
の移動方向においてたがいに所定の間隔をおいて配設し
、さらに上記作動子（１５）には上記それぞれの投光素
子から上記それぞれの受光素子へ光を選択的に導く１対
の透光窓（２７）（２８）をその移動方向においてたが
いに離間して設け、これら両透光窓と上記両光センサー
（２３）とは上記作動子（１５）の移動時に一方の光セ
ンサーの動作開始時点と他方の光センサーの動作開始時
点とがたがいに異なるような位置関係を有し、上記作動
子（１５）が第１の位置から第２の位置に移動する過程
において、先に動作する光センサーによりスイッチの動
作出力を得、また上記作動子（１５）が第２の位置から
第１の位置に移動する過程において、先に復帰する光セ
ンサーによりスイッチの復帰出力を得るとともに、上記
作動子（１５）が第１の位置から第２の位置に向つて移
動するときの上記両光センサー（２３）の動作状態から
上記操作子（５）の動作位置の不良を検出し、かつ上記
作動子（１５）が第２の位置から第１の位置に復帰する
ときの上記両光センサー（２３）の復帰時間差を測定す
ることにより可動部の復帰不良を検出することを特徴と
する故障予知機能付スイッチ。
（４）上記両光センサー（２３）は上記ハウジング（１
）内に収容されたケース（１４）内に配設し、かつ上記
作動子（１５）は上記ケース（１４）に支持した特許請
求の範囲第１項、第２項または第３項記載の故障予知機
能付スイッチ。