JPH0614083B2

JPH0614083B2 - 検出スイッチ構造

Info

Publication number: JPH0614083B2
Application number: JP62137888A
Authority: JP
Inventors: 徳秀野村
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1987-06-01
Filing date: 1987-06-01
Publication date: 1994-02-23
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: JPS63300973A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は例えば被検出物の確認用の近接スイッチや圧力
スイッチあるいはリミットスイッチ等の各種の検出スイ
ッチ構造に係わり、さらに詳しくは検出スイッチ自身の
故障及びその検出スイッチの電源供給線や出力信号線等
の配線系の故障を、故障診断装置により容易に診断する
ことが可能な検出スイッチ構造に関するものである。

（従来の技術）第９図に基づいて従来の検出スイッチ１２を説明する
と、スイッチケース２には被検出物を検出するセンサ３
が設けられ、同センサ３には同センサ３から出力された
検出信号Ｓ１を増幅して開状態か閉状態かを比較判別す
るオペアンプ４が接続され、同オペアンプ４には出力用
スイッチング素子５が接続されている。又、前記ケース
２には直流電源の端子Ａ，Ｃ及び信号出力用端子Ｂが設
けられている。そして、第１０図に示す使用状態におい
て前記端子Ａ，Ｃ間には直流電源６が接続され、同電源
６のプラス側端子と前記信号出力用端子Ｂ間には前記ス
イッチング素子５の負荷抵抗７が接続されている。この
負荷抵抗７として表示ランプやリレーが使用される。

そして、センサ３に被検出物Ｗが接近すると、同センサ
３から出力された検出信号Ｓ１がオペアンプ４に入力さ
れて増幅判別され、オペアンプ４から出力される所定値
以上の動作信号Ｓ２（電圧）が出力用スイッチング素子
５に印加されると、端子Ｂ，Ｃ間が閉状態となって、電
源６から負荷抵抗７を経て第１１図に示すように電流ｉ
が流れ、表示ランプやリレーが動作されるようになって
いる。又、被検出物Ｗがセンサ３から離隔すると、セン
サ３から検出信号Ｓ１が出力されなくなり、さらにオペ
アンプ４からの動作信号Ｓ２も停止され、端子Ｂ，Ｃ間
が閉状態となって電流ｉがゼロになり、被検出物Ｗが存
在しないことが検出される。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、前記従来の検出スイッチ１２はスイッチング
素子５が正常な動作の結果として閉状態である場合に
も、故障により端子Ｂ，Ｃ間が短絡状態である場合、例
えば、端子Ｂ，Ｃに接続された外部配線ｌが短絡状態で
ある場合や、検出スイッチ１２内部の構成部品の故障、
例えば、スイッチング素子５の焼損等により端子Ｂ，Ｃ
間が短絡状態である場合にも、第１１図に示すように電
流ｉが同じように流れるため、両者の相違、つまり検出
スイッチ１２が正常に動作したのか、前記故障によって
短絡したのかを区別することができない。同様に、スイ
ッチング素子５が正常な動作の結果として開状態である
場合、故障により端子Ｂ，Ｃ間が非導通状態である場
合、例えば、前記配線ｌが断線状態である場合や、検出
スイッチ１２内部の構成部品の故障、例えば、スイッチ
ング素子５の配線の焼損等により端子Ｂ，Ｃ間が開放状
態である場合にも、第１１図に示すように電流ｉがゼロ
になって、検出スイッチ１２が正常に動作したのか故障
による開状態なのかの区別もできない。この結果、検出
スイッチ１２が正常か異常かの確認のためには、検出ス
イッチ１２が閉状態となる条件、開状態となる条件の両
方の動作条件下での検出スイッチ１２の出力状態につい
て、それぞれ確認をするという面倒で複雑な手順を踏ま
ねばならないという問題があるばかりでなく、検出スイ
ッチが使用される機械装置では、その稼働中に正常かど
うかの確認をすることは、困難であるという問題があっ
た。

発明の構成（問題点を解決するための手段）本発明は前記問題点を解消するため、被検出物を検出す
るセンサと、前記センサからの検出信号により閉動作又は開動作され
る開閉信号出力手段と、前記センサから開閉信号出力手段へ出力される検出信号
に故障診断用信号を付与する故障診断用信号付与手段と
を備え、前記故障診断用信号付与手段は、センサから開
閉信号出力手段に出力される検出手段が開状態では強制
的、かつ周期的に検出信号に閉信号を付与する強制閉ス
イッチと、前記検出信号が閉状態では強制的、かつかつ
周期的に検出信号に開信号を付与する強制開スイッチ
と、前記両スイッチを動作させる強制開閉動作制御装置
とにより構成している。

（作用）本発明は前記手段を採ったことにより、次のように作用
する。

センサから出力される検出信号が開状態では強制的、か
つ周期的に閉信号が、検出信号が閉状態では周期的に開
信号がそれぞれ故障診断用信号として付与されるので、
故障診断装置により検出スイッチ内での故障か、あるい
は検出スイッチ外の配線の故障かが、迅速、かつ確実に
判別される。

（実施例）以下、本発明のケース一体型の検出スイッチとして具体
化した実施例を第１図〜第３図に基づいて説明する。な
お、この実施例の検出スイッチ１において前述した従来
の検出スイッチ１２と同様の機能を有する部材について
は同一の符号を付して、構成の説明を省略する。

前記センサ３には発振器よりなる強制開閉動作制御装置
９が並列に接続されている。又、前記センサ３の出力端
子Ｅとプラス側電源端子Ａとの間には強制開スイッチ１
０が接続され、前記強制開閉動作制御装置９からの動作
信号Ｓ３により開動作されるようにしている。同様にし
て、前記センサ３の出力端子Ｅとマイナス側電源端子Ｃ
との間には強制閉スイッチ１１が接続され、前記強制開
閉動作制御装置９からの動作信号Ｓ４により閉動作され
るようにしている。

そして、使用状態（第１図の鎖線参照）において、検出
スイッチ１の検出信号Ｓ１，動作信号Ｓ２が閉状態のと
き、つまり第２図に示すように検出スイッチ１の端子
Ｂ，Ｃ間に流れる電流（これを以下検出スイッチ１の出
力信号Ｓという）が所定値ｉ流れているときには、前記
強制開閉動作制御装置９からの動作信号Ｓ３により強制
開スイッチ１０を開動作させて強制的に、かつ周期的に
短時間（例えば１ｍｓｅｃ以下）の故障診断用信号とし
ての開信号Ｓ５を検出信号Ｓ１に付与することにより、
以後の動作信号Ｓ２及び出力信号Ｓに開信号Ｓ５を付与
するようにしている。

反対に、出力信号Ｓが開状態のとき、つまり第３図に示
すように電流がゼロのときには、強制開閉動作制御装置
９からの動作信号Ｓ４により強制閉スイッチ１１を動作
させて強制的に、かつ周期的に短時間（例えば、１ｍｓ
ｅｃ以下）の故障診断用信号としての閉信号Ｓ６を検出
信号Ｓ１に付与し、以後の動作信号Ｓ２、出力信号Ｓに
閉信号Ｓ６を付与するようにしている。なお、強制開閉
動作は、前述したようにスイッチの通常の出力信号Ｓと
判別可能な範囲で短時間動作すれば、数ｍｓｅｃの応答
性を有するリレー、プログラマブルコントローラ等の制
御装置（図示略）に使用しても影響はない。

さらに、前記故障診断用信号Ｓ５，Ｓ６の付与動作は前
記強制開閉動作制御信号９に対し外部から制御信号を与
えることにより任意にあるいは独立して周期的に行なう
ことができる。

この実施例では前記強制開閉動作制御装置９及び強制開
スイッチ１０、強制閉スイッチ１１により故障診断用信
号付与手段を構成している。又、オペアンプ４及び出力
用スイッチング素子５により前記センサ３からの検出信
号Ｓ１により閉動作又は開動作される開閉信号出力手段
を構成している。

次に、第４図により前記検出スイッチ１の故障を診断す
る故障診断装置１３について説明する。

故障診断装置１３のケース１４には、前述した複数の検
出スイッチ１〜１からそれぞれ出力される出力信号Ｓ〜
Ｓを入力するための複数の入力端子１５ａ〜１５ｎが設
けられている。

一方、前記入力端子１５ａ〜１５ｎには、それぞれ出力
信号Ｓ〜Ｓの中に前記故障診断用信号Ｓ５，Ｓ６が存在
する否かを検出するためのエッジ検出回路１６ａ〜１６
ｎが接続されている。又、前記エッジ検出回路１６ａ〜
１６ｎには閉状態又は開状態においてエッジが検出され
たとき、低電圧を出力し、エッジが検出されないとき、
高電圧を出力するためのリトリガブルワンショットマル
チバイブレータ１７ａ〜１７ｎが直列に接続されてい
る。さらに、前記リトリガブルワンショットマルチバイ
ブレータ１７ａ〜１７ｎには発光ダイオード１８ａ〜１
８ｎが接続され、検出スイッチ１〜１が正常の場合、つ
まりエッジが検出された場合には導通して点灯し、エッ
ジが検出されない場合には、消灯されるようにしてい
る。

一方、前記各ワンショットバイブレータ１７ａ〜１７ｎ
には故障診断装置１３ごとに故障の有無を判別可能な信
号、つまりエッジが検出さた場合には高電圧を出力し、
エッジが検出されない場合には低電圧を出力するための
ゲート回路２０が接続され、その出力端子２１がケース
１４に設けられている。

そして、前記故障診断装置１３により検出スイッチ１〜
１の出力信号Ｓに含まれる開信号Ｓ５又は閉信号Ｓ６の
存在の有無を判別して表示する。すなわち、出力信号Ｓ
にいずれかの信号Ｓ５，Ｓ６が存在する場合には、エッ
ジ検出回路１６ａ〜１６ｎ及びワッショントマルチバイ
ブレータ１７ａ〜１７ｎによりその検出スイッチ１は正
常動作であると診断され、一定時間内に前記信号Ｓ５，
Ｓ６が存在しなければ、その検出スイッチ１が異常であ
ると診断され、診断結果は発光ダイオード１８ａ〜１８
ｎにより表示され、出力端子１９ａ〜１９ｎから外部の
制御装置に入力される。

さらに、前記力端子１５ａ〜１５ｎには前記出力信号Ｓ
〜Ｓ中の開信号Ｓ５，又は閉信号Ｓ６を除去するための
ディジタル式あるいはアナログ式のフィルタ回路２２ａ
〜２２ｎが接続され、このフィルタ回路２２ａ〜２２ｎ
を経た出力信号Ｓは、ケース１４の出力端子２３ａ〜２
３ｎから外部制御装置に出力されるようにしている。

さて、本発明実施例ではセンサ３からオペアンプ４の経
路に強制開スイッチ１０、強制閉スイッチ１１を設け、
これを制御開閉動作制御装置９により制御して検出信号
Ｓ１が閉状態である場合には、所定周期で短時間の開信
号Ｓ５を付与し、検出信号Ｓ１が開状態の場合には、閉
信号Ｓ６を付与するようにしたので、故障診断装置１３
により検出スイッチ１自身の故障及び検出スイッチ１と
制御装置を結ぶ配線ｌ等の短絡あるいは断線等の外部要
因に基づく故障を容易に、かつ簡単に判別することがで
きる。

なお、前記実施例は次のように変更することも可能であ
る。

（１）第５図に示すように故障診断用信号付与手段とし
ての故障診断パルス発生装置２５と、パルス一致検出回
路２６とをケース２７内に収容し、出力端子２８から検
出スイッチ２９に故障診断パルス信号Ｓ７を出力し、検
出スイッチ２９内の強制開スイッチ１０又は強制閉スイ
ッチ１１により開信号Ｓ５又は閉信号Ｓ６を付与された
出力信号Ｓを入力端子３０に入力するようになし、さら
に故障診断指令信号Ｓ８を入力する端子３１及び故障診
断信号Ｓ９を出力する端子３２を設けること。

この実施例は本来の検出スイッチ２９と故障診断用信号
付与手段とを別置きにしたが、この場合にも、検出スイ
ッチ２９自身の故障及び外部要因による故障を判別する
ことができる。

（２）第６図に示すように前述した第５図に示す実施例
に加えて、故障診断パルスキャンセル回路３３を内蔵
し、そこから出力端子３４により閉信号Ｓ６，又は開信
号Ｓ５のない出力信号Ｓをとり出し可能に構成するこ
と。

この実施例の場合には、強制開閉動作が故障診断装置の
出力信号Ｓに現れないうえに、検出スイッチ２９の出力
に遅れが生じない。

（３）第７図に示すように磁気検出スイッチ３５と、故
障診断用信号付与手段としての強制開閉磁界発生装置３
６とを別体にすることもできる。すなわち、ケース３７
内のセンサ主基板３８に対し磁気センサ３９を設け、他
方のケース４０に磁気発生コイル４１を内蔵して、前記
磁気センサ３９から出力される信号に開信号又は閉信号
を付与するようにしている。この別例では検出スイッチ
３５のセンサ３以後の機能及び配線の異常を診断するこ
とができる。

（４）第８図に示すように、検出スイッチ１〜１から出
力された出力信号Ｓを入力して、制御装置（図示略）に
入力するための故障診断機能付き入力ユニット４２を使
用すること。この入力ユニット４２について説明する
と、ケース４３には検出スイッチ１〜１の出力信号Ｓを
入力する入力端子４４ａ〜４４ｎが設けられ、この各入
力端子には信号のみを取り出す絶縁回路４５が接続され
ている。又、絶縁回路４５にはフィルタ回路４６及びエ
ッジ検出回路４７が互いに並列に接続され、さらに、開
状態又は閉状態を表示する表示回路４８が接続されてい
る。

前記フィルタ回路４６にはデータ選択回路４９が接続さ
れ、この選択回路４９にはアドレスデコーダ５０が接続
され、マザーボードコネクタ５１へ接続され、このコネ
クタ５１から制御装置（図示略）に各検出スイッチ１〜
１からの信号Ｓが開信号Ｓ５又は閉信号Ｓ６の無い状態
で入力される。

前記エッジ検出回路４７にはリトリガブルワンショット
マルチバイブレータ５２が接続され、同マルチバイブレ
ータ５２にはデータ選択回路５３が接続され、データバ
スバッファ５４を介してマザーボードコネクタ５１に接
続されている。さらに、前記リトリガブルワンショット
マルチバイブレータ５２にはゲート回路５５が接続さ
れ、入力ユニット４２ごとに検出スイッチ１の正常、異
常を判別する信号を前記コネクタ５１に出力するように
している。

この別の実施例では故障診断機能付き入力ユニット４２
から制御装置までの配線を省略化することができる。

発明の効果以上詳述したように、本発明は検出スイッチ内での故障
か、あるいは検出スイッチ外の配線等の故障かを検出ス
イッチの使用状態のまま故障診断装置により確実に、素
早く判別することができる効果がある。

さらに、故障検出のための出力の変化時間を短時間にす
ることにより、従来からの制御装置であるリレー、プロ
グラマブルコントローラへそのまま接続できる効果があ
る。

複雑な制御装置でも検出スイッチにより容易に故障箇所
が特定でき、又、検出スイッチから制御装置側にも故障
内容を容易に知らせることが可能のため、スイッチの故
障による二次損害の防止になり、又、保全作業の効率化
を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した一実施例を示す回路図、第
２図及び第３図は検出スイッチの閉状態及び開状態の出
力信号を示すグラフ、第４図は検出スイッチの故障診断
装置を示すブロック回路図、第５図及び第６図はそれぞ
れ本発明の別例を示すブロック回路図、第７図は本発明
の別例を示す断面図、第８図は故障診断機能付き入力ユ
ニットを示す回路図、第９図は従来の検出スイッチを示
す回路図、第１０図は同じく検出スイッチの使用状態を
示す回路図、第１１図は同じく検出スイッチの動作を説
明するグラフである。検出スイッチ１、スイッチケース２、センサ３、オペア
ンプ４、出力用スイッチング素子５、直流電源６、負荷
抵抗７、故障診断用信号付与手段を構成する強制開閉動
作制御装置９、強制開スイッチ１０、強制閉スイッチ１
１、故障診断用信号付与手段としての故障診断パルス発
生装置２５、検出スイッチ２９、磁気検出スイッチ３
５、強制開閉磁界発生装置３６、検出信号Ｓ１、電源端
子Ａ，Ｃ、信号出力用端子Ｂ、動作信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ
４、出力信号Ｓとしての電流ｉ、故障診断用信号として
の開信号Ｓ５、閉信号Ｓ６、故障診断パルス信号Ｓ７。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検出物を検出するセンサと、前記センサからの検出信号により閉動作又は開動作され
る開閉信号出力手段と、前記センサから開閉信号出力手段へ出力される検出信号
に故障診断用信号を付与する故障診断用信号付与手段と
を備え、前記故障診断用信号付与手段は、センサから開
閉信号出力手段に出力される検出信号が開状態では強制
的、かつ周期的に検出信号に閉信号を付与する強制閉ス
イッチと、前記検出信号が閉状態では強制的、かつ周期
的に検出信号に開信号を付与する強制開スイッチと、前
記両スイッチを動作させる強制開閉動作制御装置とによ
り構成されている検出スイッチ構造。
【請求項２】前記強制開閉動作制御装置は発振器である
特許請求の範囲第１項に記載の検出スイッチ構造。
【請求項３】前記センサ、開閉信号出力手段及び故障診
断用信号付与手段はスイッチケース内に一体的に収容さ
れている特許請求の範囲第１項に記載の検出スイッチ構
造。