JPH0812762B2 - 検出スイッチの故障診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （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
イッチの故障診断装置に係わり、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容易に診断することが可
能な故障診断装置に関するものである。

（従来の技術） 従来の故障診断装置を説明する前に、第９図により従
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1
0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ようになっている。
又、被検出部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間が開状態とな
って電流ｉがゼロになり、被検出部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、前期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） 第一発明は前記問題点を解決するため、検出スイッチ
のセンサ部から出力される検出信号が閉状態の場合にお
いては当該検出信号に周期的に開信号を付与し、前記セ
ンサ部から出力される検出信号が開状態の場合において
は当該検出信号に閉信号を付与する故障診断用信号付与
手段を設け、更に、前記検出スイッチのセンサ部から出
力される検出信号が閉状態において開信号の有無、開状
態において閉信号の有無を判別する開・閉信号検出回路
と、前記開・閉信号検出回路からの出力信号により検出
スイッチの正常状態では、正常信号を出力し、異常状態
では異常信号を出力する判別動作回路と、を前記検出ス
イッチとは別体に設けかつ前記検出スイッチの出力信号
が出力される制御対象側にて該検出スイッチに接続する
という手段をとっている。

又、第二発明は第一発明の構成に加えて、前記出力信
号から故障診断用信号を除去するための故障診断用信号
キャンセル回路を設けるという手段をとっている。

（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。

第一発明は開・閉信号検出回路により検出スイッチか
らの出力信号中に開信号又は閉信号が存在するかどうか
判別され、開信号又は閉信号が存在する場合には、判別
動作回路から検出スイッチの正常信号が出力され、開信
号又は閉信号が存在しない場合には、検出スイッチから
外部へ接続される配線の短絡や断線による異常信号が出
力される。

又、第二発明は前記第一発明の作用に加えて、検出ス
イッチからの出力信号中の開信号又は閉信号が除去され
るため、故障診断装置に接続した制御装置の動作が確実
に行われる。

（実施例） 以下、本発明の故障診断装置を説明する前に、本願発
明者が提案した検出スイッチの一実施例を第６図〜第８
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
10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６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７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８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、1msec）
以下の故障診断用信号としての開信号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
強制開閉動作制御装置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１図により前記検出スイッチ１の故障を診断
する本発明の故障診断装置の第一実施例について説明す
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の開信号S5又は閉信号S6が
存在するか否かを検出するための開・閉信号検出回路と
してのエッジ検出回路16a〜16n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判別動作
回路として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〜18n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マルチバイブレータ17a〜1
7n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れ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〜1
7nによりその検出スイッチ１は正常動作であると診断さ
れる。反対に、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が異常か、あるいは、検出
スイッチ１からの配線ｌの断線あるいは短絡による異常
であると診断され、診断結果は発光ダイオード18a〜18n
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、前記入力端子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第二発明の構成要件、つま
り故障診断用信号キャンセル回路としてのフィルタ回路
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〜23nから外部制
御装置に出力されるようにしている。

さて、第一発明の実施例では検出スイッチから出力さ
れた出力信号Ｓ中に開信号S5又は閉信号S6が存在するか
いなかを判別するエッジ検出回路16a〜16nと、同エッジ
検出回路から出力された信号により開信号又は閉信号が
存在する場合には、マルチバイブレータ17a〜17nにより
検出スイッチ１の正常信号を出力し、存在しない場合に
は検出スイッチ１の異常あるいは、検出スイッチ１と制
御装置を結ぶ外部の配線ｌの断線や短絡による異常を示
す異常信号を出力するようにしたので、検出スイッチ１
自身の故障及び前記配線ｌ等の外部要因に基づく故障を
検出スイッチ１の動作中において容易に、かつ簡単に判
別することができる。

次に、本発明の第二実施例を第２図及び第３図につい
て説明する。

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。

前記パルス一致検出回路26は第３図に示すように構成
されている。

図面中符号35は、故障診断パルス信号S7の出力中（電
流ｉ）に、検出スイッチ１の出力信号Ｓが起こす信号の
変化、つまり開状態から閉状態、閉状態から開状態を、
常に低レベルから高レベルへの変化に変換する変換回路
であって、Ｄタイプのフリップフロップ回路36と、Exオ
ア回路37と、アンド回路38とにより構成されている。

又、符号39は、故障診断パルス信号S7の出力中（高レ
ベル）に、前記変換回路35からの立ち上がり、つまり低
レベルから高レベルへの立ち上がりパルスPuがあった場
合にのみ、高レベル信号Hiを出力する高レベルパルス判
断回路であって、Ｄタイプのフリップフロップ回路36′
と、オア回路40とにより構成されている。

さらに、符号41は故障診断パルス信号S7が終了する時
点での高レベルパルス判別回路39の出力結果を、次の故
障診断まで出力保持する出力保持回路であって、インバ
ータ24とＤタイプのフリップフロップ回路36″とにより
構成されている。そして、検出スイッチ１が正常の場合
には高レベルの電流を出力し、検出スイッチ１から外部
への配線ｌの断線や短絡による異常時には低レベルの電
流（ゼロ）を出力するようにしている。

この第二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。

次に、本発明の第三実施例を第４図について説明す
る。

前述した第2,3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。

第５図により本発明の第四実施例を説明する。

この実施例では検出スイッチ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を使用している。
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44
a〜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。

この第四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。

なお、本発明は次のように具体化することも可能であ
る。

前記実施例では電気式の検出スイッチとして具体化し
たが、磁気センサや光センサ（図示略）等に具体化し、
ここから出力される磁気信号あるいは光信号中の開信号
又は閉信号を検出する故障診断装置としてもよい。

発明の効果 以上詳述したように、第一発明は検出スイッチ自身の
故障のみならず検出スイッチから他の制御装置へ至る配
線上の異常を検出スイッチの使用状態のまま確実に、素
早く判別することができる効果がある。

又、第二発明は第一発明の効果に加えて、出力信号中
から開信号又は閉信号を除去することができるので、他
の制御装置の作動を確実に行うことができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化した第一実施例を示す回路図、
第２図は本発明の第二実施例を示すブロック回路図、第
３図は同じく第二実施例の要部を示す回路図、第４図は
本発明の第三実施例を示すブロック回路図、第５図は本
発明の第四実施例を示すブロック回路図、第６図は検出
スイッチの一実施例を示す回路図、第７図及び第８図は
検出スイッチの動作状態を示すグラフ、第９図は従来の
検出スイッチの回路図、第10図は従来の検出スイッチの
使用状態を示す回路図、第11図は同じく検出スイッチの
動作状態を示すグラフである。 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11、
開・閉信号検出回路としてのエッジ検出回路16a〜16n、
判別動作回路としてのリトリガブルワンショットマルチ
バイブレータ17a〜17n、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、故障診
断用信号キャンセル回路としての故障診断パルスキャン
セル回路33、変換回路35、フリップフロップ回路36,3
6′,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,S4、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、故障診断用信号として
の閉信号S6、故障診断パルス信号S7。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検出スイッチのセンサ部から出力される検
   出信号が閉状態の場合においては当該検出信号に周期的
   に開信号を付与し、前記センサ部から出力される検出信
   号が開状態の場合においては当該検出信号に閉信号を付
   与する故障診断用信号付与手段を設け、更に、前記検出
   スイッチのセンサ部から出力される検出信号が閉状態に
   おいて開信号の有無、開状態において閉信号の有無を判
   別する開・閉信号検出回路と、前記開・閉信号検出回路
   からの出力信号により検出スイッチの正常状態では、正
   常信号を出力し、異常状態では異常信号を出力する判別
   動作回路と、を前記検出スイッチとは別体に設けかつ前
   記検出スイッチの出力信号が出力される制御対象側にて
   該検出スイッチに接続したことを特徴とする検出スイッ
   チ故障診断装置。
2. 【請求項２】検出スイッチのセンサ部から出力される検
   出信号が閉状態の場合においては当該検出信号に周期的
   に開信号を付与し、前記センサ部から出力される検出信
   号が開状態の場合においては当該検出信号に閉信号を付
   与する故障診断用信号付与手段を設け、更に、前記検出
   スイッチのセンサ部から出力される検出信号が閉状態に
   おいて開信号の有無、開状態において閉信号の有無を判
   別する開・閉信号検出回路と、前記開・閉信号検出回路
   からの出力信号により検出スイッチの正常状態では、正
   常信号を出力し、異常状態では異常信号を出力する判別
   動作回路と、前記出力信号から故障診断用信号を除去す
   るための故障診断用信号キャンセル回路と、を前記検出
   スイッチとは別体に設けかつ前記検出スイッチの出力信
   号が出力される制御対象側にて該検出スイッチに接続し
   たことを特徴とする検出スイッチ故障診断装置。