JPH0346714A

JPH0346714A - 故障予知機能付スイツチ

Info

Publication number: JPH0346714A
Application number: JP18220989A
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: JPH083454B2

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、ハウジング外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
ーの回転連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−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かり
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はならなくなるこ
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し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、ハウジング釦内
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
て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Ｋより可動部の復帰不良
を予知するもので１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〕

以下図によつ℃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図におい又、ハウジング１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１の軸心１）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
グランジャー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１）の一端
が当接し、その他端はハウジングｌ内に延び工いる。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１）が気密に買通し工
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
つ工配設される。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、このグランジャーは
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１５４１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の一端がビン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１）の他端と衝合する。

これＫよつ工作動子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。この光七ンザーはたがいに光学
的に対向する投光素子２５と受光素子２６とＫ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
て両光センサー２３ｍ　、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には光センサー２３ａ、２３ｂ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の軸心縁方向においてたがいに離間して設けら
れる。そし℃これら両透光窓と両光センサー２３ａ　、
２３ｂとは作動子１５の移動時に一方の光センサー２３
ａの動作開始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いるな
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により覆われる
。

上記構成において操作子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１）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。この作動子
が自由位置にあるときには第５図げンに示すように両光
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１０透光窓２７によって第１の
光センｔ−２３ｍの投光素子２５から出た光はその受光
素子２６に達する。このとき第６図の時点１．で示すよ
うに第１の光センサー２３ｍからスイッチとしての動作
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
所定の回転量に達すると作動子１５は第５図ビうに遅し
、第２の透光窓２８によって第２の光センサー２３ｂの
投光素子２５から出た光はその受光素子２６に至り、第
６図の時点會、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。

このとぎオーバートラベルの不足すなわち第１の光セン
サー２３ｍ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
ていないものとし工設定不良としての故障予知出力を行
う。この検出は第６図な示すように時点１．すなわち第
１の光センサー２３ｍが動作した時点で図に示してない
タイマーカク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２３ｂ
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１５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は復帰する。この
状態ではまだスイッチとし工の出力信号はオンとなって
いる。同時に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。

そして操作子５が完全に元の位置に戻り、これとともに
作動子１５が１ｌＫ１の位置すなわち自由位置に戻ると
、第６図の時点ｔ４で作動子１５は第１の光センサー２
３ａの投光素子２５からその受光素子２６に至る光を遮
り、それを復帰させる。これによってスイッチとしての
出力信号はオフとなる。同時に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。

なお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−を用い℃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、第１の光センサ°−２３ａでスイッチとしての動
作出力と復帰出力を、また第２の光センサー２３ｂで故
障検出信号を得ている。すなわち第６図の時点型、で動
作出力を、また同図の時点ｔ４で復帰出力を得ている。

また操作子５の設定不良は最初に動作した光センサーの
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１）、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
光センサーすなわち第２の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
ーを使用可能である。

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バー回路４１．故障
子知表示回路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　、　ｂｌｌＪ［、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℃い
るので、スナップアクションスイッチのように接点溶着
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、
一方の光センチ−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、かつ第１の光センサーをスイッチの動作出力用
に、またＷＪ２の光センサーを故障信号検出用にしてい
るので、すなわち両光センサーはそれぞれの機能が独立
しているため、両光センサーの動作位置のずれを大きく
設定することができる。したがって故障予知検出におけ
る感度を上げることができる。

さもに両光センサーの動作状態な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く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（なり始め走時点で、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・・・カンププランジャ−９・・・スプリング、１
）・・・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、１
５・・・作動子、１７−／’　、ｉｒンジャー　１８・
・・シール部材、１９・・・スプリン／、２１・・・作
動レバー　２２・・・ピン、２３・・・光七ン？−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・・・故障子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、４９・・・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、また後から動作する光センサーにより故障
検出信号を得るとともに、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、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、後に復帰する光セン
サーによりスイッチの復帰出力をそれぞれ得るとともに
、上記作動子（１５）が第２の位置から第１の位置に向
つて移動する過程において、先に動作する光センサーに
より故障信号を得、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、また後から動作する光センサーにより故障検
出信号を得るとともに、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。
（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。