JPH0346715A

JPH0346715A - 故障予知機能付スイツチ

Info

Publication number: JPH0346715A
Application number: JP18221089A
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: JPH083455B2

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、あるいは切り粉の付着することにより操作グランジ
ャーやローラーレノく−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（・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九沿って３組配設
し、この３組の光センサーの中、２組の光大シサーにお
いてはその動作位置をなるべく少なくなるようにし、か
つ先に動作する光七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、さらに残り
の１組の光センサーは他の２組の光センサーと一定量だ
けずらせて組付け、それら３組の元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３つの光
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、２組の光センサーの中、い
ずれか−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（・て、）・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の軸心線上交差
する方向に延びるよう罠配設される。そし又この回転軸
４の一端すなわちヘッド３かも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Ｋ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ンプ
プランジャ−８がスプリング９によつ又当接し℃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、その他端はハウジング１内に延びている。こ
の内部グ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グランジャー１１が気密に貞通し工
いる。またハウジング１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
ルを司るキャッグ状のシール部材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３個の光センサー２３すなわち２３ａ
、２３ｂ、２３ｃ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。そしてそれらの光センサー２３ａ　、２３ｂ　、２
３ｃ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。

２３ｃ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３個の透光窓２７　、２８　。

２９がその移動方向すなわちケース１４の軸心線方向に
おいてたがいに離間し℃設けられる。そし工これらの透
光窓と光センサー２３ａ　、　２３ｂ　、　２３ｃとは
作動子１５の移動時に第１の光センサー２３ａの動作時
点２と第２の光センサー２３ｂの動作開始時点とが極力
少なくなるような、すなわちほぼ等しくなるような位置
関係を有し、かつ第３の光センサー２３ｃの動作開始時
点が第１および第２の光センサー２３ａ　、２３ｂの動
作開始時点と異なるような位置関係を有している。した
がって第３の光センサー２３ｃは他の光センサー２３ａ
、２３ｂと一定音だけずれた位置に取付けられる。

また第１の光セン？−２３ａと第２の光センサー２３ｂ
はスイッチの動作出力を得るもので、これら両光センサ
ーの中、先に動作した方で動作出力を得、かつ早（復帰
した方で復帰出力を得るようにされる。

さらに第３の元センサー２３ｃは診断信号を検出するも
のである。

なお第４図においてケース１４はカバー３２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を中心として同転するとその回転量は内部プ
シンジャー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。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３
組の光センサー２３ａ、２３ｂ、２３ｃ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に抗して自由位置から
動作位置方向に移動する過程において、第５図（ロ）に
示す位置に達すると、第１の透光窓２７によって第１の
元センサー２３ａ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。

つづいて操作子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→に達し、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２
５から出た光はその受光素子２６に至り、第６図の時点
ｔ、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第１と第２の光センサー２３ａ
、２３ｂが動作している。

さらに操作子５がオーバートラベルすなわち動作後の動
きに入り、十分な回転量に達すると、作動子１５は第５
図に）の状態となり、第３の透光窓２９によって第３の
光センサー２３ｃ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ｔ１で示すよ５に第３の
光センサー２３ｃが信号を発する。この状態においては
第１と第２の光センサー２３ａ　、２３ｂも動作してい
る。

このときオーバートラベルの不足すなわち第１および第
２の光センサー２３ａ、２３ｂが動作した後第３の光セ
ンサー２３ｃが動作する前に作動子１５が復帰を始める
と、すなわち第５図ビ号に示す状態で作動子１５が復帰
し始めると、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
すように時点鷺、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３の光セン？−２３ｃ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
よつ１元の位置に戻り始める。同時に作動子１５は第５
図Ｈ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
置に向つ又移動を開始する。これによって前とは逆にそ
の作動子１５が第６図の時点ｔ４で第３の光センサー２
３ｃ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３の光センサー２３ｅは復帰し、第５図曾→
に示す状態となる。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な開始する。

そし工作動子１５が復帰運動を続けると作動子１５が第
６図の時点ｔ、で第２の光センサー２３ｂの投光素子２
５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、第５図（噂に示す状態となる
。同時にスイッチとしての出力信号はオフとなる。この
とき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、スイッチが復帰不良であ
るとして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。

このようにスイッチの出力信号とじ又は２つの光センサ
ー２３ａ、２３ｂの中、先に動作した方で動作出力を、
また先に＠ｌ！帰した方で復帰出力を得ているので、す
なわち第６図の時点ｔ、で動作出力を、また同図の時点
ｔ４で復帰出力を得又いるので、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３つの光センサー２３ａ、
２３ｂ、２３ｃ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。

さらに操作子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からその受光素子２６に至る光を遮り、
それを復帰させる。

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−を用いて行うこ
とができる。

なお上述の光センサー２３は通常第２の元センサー２３
ｂ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つ又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工いる。セし１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および受光菓子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は電子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間閉素子を用い又い
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３つの光センサーと３つの透光窓とが、
第１の光センサーの動作開始時点と、第２の元センサー
の動作開始時点とのずれがなるべく少なくなるようにほ
ぼ一致させ、かつ第３の元センサーが第１および第２の
元センサーと異なるような位置関係に配列され、かつ第
１および第２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
よつ”（復帰出力を得るようにし℃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３つの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くなる前に知ること
ができる。

しかも３つの光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Ｋしているので、
可動部の動きが設定値よシも遅くなシ始めた時点で、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・・・グ乏ｙジャー　１８・・
・シール部材、１９・・・スプリング、２１・・・作動
レバー　２２・・・ピン、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・・・透光窓、３゜・・・電
子回路基板、３１　用カバー　３２・・・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・・・制御出方ド
ライバーＵＣ第１路、３９・・・制御出力表示回路、４
ｏ・・・出力トランジスタ制御回路、４１・・・故障予
知出方ドライバー回路、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。特　許　出　願　人　　　山武ハネウェル株式会社第１図

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３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３個
の透光窓（２７）（２８）（２９）をその移動方向にお
いてたがいに離間して設け、これらの透光窓と上記光セ
ンサー（２３）とは上記作動子（１５）の移動時に第１
の光センサーの動作開始時点が第２の光センサーの動作
開始時点とほぼ等しく、かつ第３の光センサーの動作開
始時点が上記第１および第２の光センサーの動作開始時
点と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第１、第２およ
び第３の光センサー（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３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３個
の透光窓（２７）（２８）（２９）をその移動方向にお
いてたがいに離間して設け、これらの透光窓と上記光セ
ンサー（２３）とは上記作動子（１５）の移動時に第１
の光センサーの動作開始時点が第２の光センサーの動作
開始時点とほぼ等しく、かつ第３の光センサーの動作開
始時点が上記第１および第２の光センサーの動作開始時
点と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第３の光センサーと、
上記第１の光センサーまたは上記第２の光センサーの中
、先に復帰した光センサーと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
３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３つの透
光窓（２７）（２８）（２９）をその移動方向において
たがいに離間して設け、これらの透光窓と上記光センサ
ー（２３）とは上記作動子（１５）の移動時に第１の光
センサーの動作開始時点と第２の光センサーの動作開始
時点とがほぼ等しく、かつ第３の光センサーの動作開始
時点が上記第１および第２の光センサーの動作開始時点
と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第１、第２および
第３の光センサー（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
上記第３の光センサーと上記第１の光センサーまたは上
記第２の光センサーの中、先に復帰した光センサーとの
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）上記第１、第２および第３の光センサー（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（１
４）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。