JPH0346713A - 故障予知機能付スイツチ - Google Patents

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】 〔発明の利用技術分野〕 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、このハウジング内に突出する操作プランジャーを
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え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ラー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（・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くおそ
れがある。

一方、内蔵スイッチにおいて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かあり、そのスイッチを用いた
機械装置におい℃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つ′１：２組
配設し、その中の一方は入党状態において動作出力を、
また他方は遮光状態で動作出力をそれぞれ出すようにし
、さらに２つの光センサーの入光時には動作出力を得る
ための光とは別に診断光を与えることにより作動子の非
動作状態と動作状態の両方で元センサーの劣化状態を検
出するものである。

〔実施例〕

以下図によってこの発明の１実施例について説明する。

すなわち第１図および第２図にお（・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）１ウジング１の軸心線と父
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ｓ７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によつ℃当接し工いるま
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、その他端はノーウジフグ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（ロ）転軸４
の回転運動をノ・ウジンダ１の軸心線に沿う直線運動に
変換する。ノ・ウジング１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
心線上に沿つ℃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１９が設けられ、このスプリングによって作動
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１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すなわち第１の
元センサー２３ａと第２の光センサー２３ｂが収容され
る。これら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。そし１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℃たがいに所定の間隔を維持す
るよう忙配設される。

一方、作動子１５には光センサー２３ａ、２３　ｂのそ
れぞれの投光素子２５から受光素子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の軸心線方向におい工たがいに離間し曵設け
られる。そし又これら両透光窓と両光センサー２３ａ、
２３ｂとは作動子１５の移動時に一方、すなわち第１の
光センサー２３ａの動作開始時点と他方、すなわち第２
の光センサー２３ｂの動作開始時点とが一致し、かつ一
方の光センサー２３ａが入光状態にあるときに、他方の
光センサー２３ｂが遮光状態となるような位置関係を有
している。そして一方の光センサー２３ａはこれが入光
状態にあるときに動作出力を出し、また他方の光センサ
ーはこれが遮光状態にあるときに動作出力を出すように
設定され℃いる。

また光センサー２３ａ、２３ｂの投光素子２５かも受光
素子２６に投射される光とし℃変調パルス光が用いられ
る。

なお第４図においてケース１４はカバー２９により覆わ
れ、さらにこのカバー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ｌの開口部はカバー３１により憶われる
。

今、第１図におい工操作子５すなわちレバーが自由状態
から回転軸４を中心とじ１回転するとその回転量は内部
プランジャー１１の直線的な変化量に変えられ、さらに
そのレバーを介して作動子１５が押圧される。そこでこ
の作動子が自由位置にあるときには第５図（イ）に示す
ように第１の光センサー２３ａの投光素子２５から出た
光は作動子１５により遮られるため受光素子２６には到
達しないが、第２の光センサー２３ｂの投光素子２５か
も出た光は第２の透光窓２８を通してその受光素子２６
に達する。だの状態においてはスイッチとし℃の動作出
力は出されない。

次に作動子１５がスプリング１９に抗して自由位置すな
わち第１の位置から動作位置方向すなわち第２の位置に
移動する過程において第５図（ロ）に示す位置に達する
と、第１の光センサー２３ａの投光素子２５から出た光
は第１の透光窓２７を通してその受光素子２６に達する
。逆に第２の光センサー２３ｂの投光素子２５から出た
光は作動子１５により遮られ、その受光素子２６には到
達しない。このとき第６図の時点１．で示すように両光
センサー２３ａ、２３ｂかも動作出力が出されるさらに
操作子５が十分な動作量すなわちオーバートラベルに達
すると作動子１５は第２の位置に達し、第５図し→に示
す状態となる。す１１わち第１の光センサー２３ａは人
光状庫を、また第２の光センサー２３ｂは遮光状態を維
持し、スイッチの動作出力は継続する。

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に対する外力を取除く
と、この操作子はスプリング９とカッププランジャー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）に示すようにスプリング１９の付勢力によっ
て第２の位置ず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。さらに移動が進むと
第６図の時点ｔ、で、第５図（イ）に示すように第１の
光センサー２３ａの投光素子２５かもその受光素子２６
に至る光を遮る。同時に第２の光センサー２３ｂの投光
素子２５から出た光は第２０透光窓２８を通してその受
光素子２６に達する。すなわちこの状態においては両光
センサー２３ａ　、２３ｂは復帰し、同時にスイッチと
しての動作出力はオフとなる。

また両光センサー２３ａ　、２３ｂの入光状態において
それぞれの投光素子２５かも作動子１５の透光窓２７．
２８を通Ｉ−てそれぞれの受光素子２６に、スイッチの
動作出力を得るための光すなわちパルス変調光とは別Ｋ
、パルス変調された診断光が供給される。この診断光は
スイッチの動作出力を得るための光に比しその光量にお
い１少ない値、すなわち診断光はスイッチの動作出力を
得るだめの変調光のパルス数に比し少ない値に設定され
る。

第６図からスイッチの動作出力を得るための変調光りと
診断のための変調光り、との関係を示；−ている。この
図においてはスイッチの動作出力を得るための変調光り
、はそのパルスが時点ｔ、からｔ、の間に複数個だとえ
ｔｆ２０個出さ制量後１時点りにおいて診断光り、が１
制量される。以下同様に時点ｔ４から時点ｔ、において
スイッチの動作出力を得るための変調光り、が複数個当
され、その後時点ｔ、ｌにおいて診断光り、が１制量さ
れ、時点ｔ、でスイッチの動作出力がオフとなる。

したがって作動子１５の自由位置すなわち第１の位置に
あるとぎは診断光り、は第２の光センサー２３ｂの投光
素子２５かもその受光素子２６に投射されるので、この
状態で第２の光センサー２３ｂの劣化状態が検出される
。

また作動子１５が動作位置すなわち第２の位置にあると
きには診断光−は第１の光センサー２３ａの投光素子２
５かもその受光素子２６に投射されるので、この状態で
第１の光センサー２３ａの劣化状態が検出される。

なお作動子１５が第２の位置にあるときにはスイッチの
動作出力を得るための変調光り、も診断光り舷ともに、
第６図の時間的関係をもって受光素子２６に投射される
。

また２つの光センサー２３ａ、２３ｂの中、−方の光セ
ンサーが故障を起してスイッチの動作出力が出なくなっ
たばあいには他方の光センサーがその動作出力を補償す
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℃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ＣＰＵ３４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、故障子知出カドライ／（−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４２
には表示灯４４が、さらに制御出力ドライバー回路３８
にはトランジスタ４５が、かつ故障子知出カドライバー
回路４１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。

なお上述の光センサー２３は第１の光センサー２３ａが
遮光状態でスイッチとしての動作出力を出し、また第２
の光センサー２３ｂが入光状態でその出力を出すように
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可能で、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
、これはローラーを有しない通常のレバーを用い又もよ
（、またプランジャー形にあつ℃は外部プランジャーを
用いることができる。

〔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間閉子を用いている
ので、スナップアクションスイッチのように接点浴着や
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つの光センサーを用い℃スイッチの動
作出力を得ているので、一方の元センサーが故障し又も
残りの１つでその動作出力を得ることができる。

さらＫその動作出力は一方の元センサーが入光状態にお
いて、また他方の光センサーが遮光状態においてそれぞ
れ得られるようにするとともに。

それぞれの光センサーの入光時にその動作出力を得るた
めの光とは別に診断光を与え℃いるので、作動子が第１
の位置にあるときに一方の光センサーの劣化状態を、ま
た作動子が第２の位置にあるときに他方の光センサーの
劣化状態を診断することができ、したがってスイッチの
動作出力が完全になくなる前にその故障を予知すること
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
内蔵スイッチの動作出力とパルス変調光との関係を示す
波形図、第７図はブロック回路図である。 ｌ・・・ハクジング、３・・・ヘッド、４・・・１包転
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プランジヤー　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、２
８・・・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・・・故障子知出カドライバー回路、４
２・・・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、４９・・
・負荷。 特　許　出　願　人　　　山武ノ・ネウエル株式会社第 １ 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （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）とは一方の光センサーが入光状態にあるときに
   他方の光センサーが遮光状態となるような位置関係を有
   し、かつ上記一方の光センサーはこれが入光状態にある
   ときに動作出力を出し、また他方の光センサーはこれが
   遮光状態にあるときに動作出力を出すようにし、さらに
   それぞれの光センサーの入光時にその投光素子から受光
   素子に、動作出力を得るための光とは別の診断光を与え
   、上記作動子（１５）が第１の位置にあるときに一方の
   光センサーの劣化状態を診断し、また上記作動子（１５
   ）が第２の位置にあるときに他方の光センサーの劣化状
   態を診断することを特徴とする故障予知機能付スイッチ
   。
2. （２）上記診断光は上記動作出力を得るための光に比し
   、光量において少ない値に設定した特許請求の範囲第１
   項記載の故障予知機能付スイッチ。
3. （３）上記診断光および上記動作出力を得るための光は
   パルス変調光である特許請求の範囲第１項記載の故障予
   知機能付スイッチ。
4. （４）上記診断光は上記動作出力を得るための光のパル
   ス数に比し少なく設定した特許請求の範囲第３項記載の
   故障予知機能付スイッチ。
5. （５）上記診断光は上記動作出力を得るための光のパル
   スが所定の数だけ現われる度毎に発生するようにした特
   許請求の範囲第４項記載の故障予知機能付スイッチ。