JPH083453B2 - 故障予知機能付スイツチ - Google Patents

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
イツチに関する。

〔従来技術およびその問題点〕

従来、ハウジング内にスナツプアクシヨンスイツチを
内蔵し、このハウジング外に突出する操作プランジヤー
を有するプランジヤー形リミツトスイツチやローラーレ
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
リミツトスイツチがある。

ところが、これらのスイツチにおいては操作プランジ
ヤーとヘツドとの間あるいはローラーレバーを支持する
回転軸とヘツ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
ジヤ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、内蔵スイツ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があり、そのスイツチを用い
た機械装置においては製品不良を起したり、そのスイツ
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
スイツチとくにスナツプアクシヨンスイツチの有する種
々の欠点を改善するとともに、スイツチの操作プランジ
ヤーやレバー等の操作子の設定不良やスイツチの可動部
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
内蔵されるスイツチをスナツプアクシヨンスイツチに変
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て２組配
設し、その中の一方は入光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光センサーの劣化状態を検出
するものである。

〔実施例〕

以下図によつてこの発明の１実施例について説明す
る。

すなわち第１図および第２図において、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
ツド３が着脱自在に取付けられる。このヘツドには回転
軸４がハウジング１の軸心線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
ツド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のヘツド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プランジヤー８がスプ
リング９によつて当接している。またカム部７の他方の
面には内部プランジヤー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。この内部プランジヤーは
操作子５すなわち回転軸４の回転運動をハウジング１の
軸心線に沿う直線運動に変換する。ハウジング１とヘツ
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
ンジヤー11が気密に貫通している。またハウジング１内
には内蔵スイツチ13が収容される。このスイツチは第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
ヤー17が連結され、このプランジヤーはケース14の外部
に突出する。このプランジヤーとケース14間にはそれら
両者間のシールを司るキヤツプ状のシール部材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つて作動子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22
により回転自在に支持され、その自由端部はプランジヤ
ー17と衝合し、さらにその中間部は内部プランジヤー11
の他端と衝合する。これによつて作動子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の光
センサー23aと第２の光センサー23b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、かつ両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23a,23bには作動
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の細心線
方向においてたがいに離間して設けられる。そしてこれ
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23
a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動作出力
を出すように設定されている。

また光センサー23a,23bの投光素子25から受光素子26
に投射される光として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１の開口部はカバー31により覆われ
る。

今、第１図において操作子５すなわちレバーが自由状
態から回転軸４を中心として回動するとその回転量は内
部プランジヤー11の直接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の光センサン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から出た光は第
２の透光窓28を通してその受光素子26に達する。

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t₁で示すように両光センサー23a,23bか
ら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
（ハ）に示す状態となる。すなわち第１の光センサー23
aは入光状態を、また第２の光センサー23bは遮光状態に
なる。

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とカツププランジヤー８
によつ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の付勢力によつて第
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
位置に向つて移動を開始する。さらに移動が進むと第６
図の時点t₃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からその受光素子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２の透光窓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
帰する。

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から作動子15の遮断窓27、28を通して
それぞれの受光素子26に、スイッチの動作出力を得るた
め同一波形の光すなわちパルス変調光L1が放射され、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から作動子15の遮光窓27、28を通してそれぞ
れの受光素子26に、パルス変調光L1とは別に、パルス変
調された診断光L₂が供給される。すなわちパルス変調光
L1と診断光L2は光センサー23a,23bのそれぞれから放射
される。この診断光はスイツチの動作出力を得るための
光に比しその光量において少ない値、または診断光は光
センサーの動作出力を得るた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図から光センサーの動作出力を得るための変調光
L₁と診断のための変調光L₂との関係を示している。この
図においては光センサーの動作出力を得るための変調光
L₁はそのパルスが時点t₁からt₂の間に複数個たとえば20
個出された後、時点t₂において診断光L₂が１個出され
る。以下同様に時点t₄から時点t₅においてスイツチの動
作出力を得るための変調光L₁が複数個出され、その後時
点t₅において診断光L₂が１個出され、時点t₆で光センサ
ーの出力がオフとなる。

したがつて作動子15の自由位置すなわち第１の位置に
あるときは診断光L₂は第２の光センサー23bの投光素子2
5からその受光素子26に投射される。このとき投光素子2
5や受光素子26の劣化、あるいはこれらの素子の表面の
汚れ等、何らかの原因により診断光L2のレベルが所定の
レベルよりも低下すると、受光素子26が受光する光の低
下レベルが低下、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L₂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ツチの
動作出力を得るための変調光L₁も診断光L₂とともに、第
６図の時間的関係をもつて受光素子26に投射される。

第７図に示すブロツク図は周知のコンピユーターを用
いてスイツ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には定着圧回路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、故障予知出力ドライバー回路4
1、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、かつ故障予知出力ドライバー回路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Ｇ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
光状態でスイツ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ても
よく、またプランジヤー形にあつては外部プランジヤー
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ツチとして機械的な
接点に代え、光学的な接点すなわち光開閉素子を用いて
いるので、スナツプアクシヨンスイツチのように接点溶
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。

さらにその動作出力は一方の光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
光を与えているので、作動子が第１の位置にあるときに
他方の光センサーの劣化状態を、また作動子が第２位置
にあるときに一方の光センサーの劣化状態を診断するこ
とができ、したがつて光センサー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ツ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図は内蔵スイツチ
の拡大正面図、第４図は内蔵スイツチの分解斜視図、第
５図は内蔵スイツチの動作状態を示す正面図、第６図は
光センサーの動作出力とパルス変調光との関係を示す波
形図、第７図はブロツク回路図である。 １……ハウジング、３……ヘツド、４……回転軸、５…
…操作子、６……ローラー、７……カム部、８……カツ
ププランジヤー、９……スプリング、11……内部プラン
ジヤー、12……ダイヤフラムシール、13……内蔵スイツ
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……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
……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……故障予知出力ドライバー回路、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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外力によっ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）によっ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）とは主
   に、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、さら
   にそれぞれの光センサーは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パルス光とこのパルス
   光に比し、その光量またはパルス数において少ない値の
   診断光を交互に与え、上記各光センサー（23）は上記診
   断光が所定のレベル以上あるときに入光状態にある光セ
   ンサー（23）は正常であると判断し、また上記判断光が
   所定のレベルよりも低いときに、入光状態にある光セン
   サー（23）は劣化していると判断し、上記作動子（15）
   が第１の位置にあるときに他方の光センサーの劣化状態
   を診断し、また上記作動子（15）が第２位置にあるとき
   に一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。