JPH083455B2

JPH083455B2 - 故障予知機能付スイツチ

Info

Publication number: JPH083455B2
Application number: JP18221089A
Authority: JP
Inventors: 清隆須藤; 慎一郎鈴木
Original assignee: 山武ハネウエル株式会社
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH0346715A

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３組配
設し、この３組の光センサーの中、２組の光センサーに
おいて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
ずれか一方が故障したばあいでもスイツチの出力信号は
確保される。

〔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
つ両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,23c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て設けられる。そし
てこれらの透光窓と光センサー23a,23b,23cとは作動子1
5の移動時に第１の光センサー23aの動作時点と第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の動作開示時点と異なるような
位置関係を有している。したがつて第３の光センサー23
cは他の光センサー23a,23bと一定量だけずれた位置に取
付けられる。

また第１の光センサー23aと第２の光センサー23bはス
イツ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、かつ早く復帰した
方で復帰出力を得るようにされる。

さらに第３の光センサー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を中心として回転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。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
の光センサン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によつて第１の光セ
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t₁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（ハ）に達し、第２の
透光窓28によつて第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t₂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（ニ）の状態となり、第３の透光窓29によつて第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2
6に至り、第６図の時点t₃で示すように第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（ハ）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説明不良としての
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t₁すなわち第１の光センサー23aが動作した時点で図
に示してい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
光センサー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
（ハ）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。これによつて前とは逆にそ
の作動子15が第６図の時点t₄で第３の光センサー23c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23cは復帰し、第５図（ハ）に示す状態
となる。この時点において図に示していない復帰不良用
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t₅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23
bは復帰し、第５図（ロ）に示す状態となる。同時にス
イツ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、スイツチが故障予知信
号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。

このようにスイツチの出力信号としては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
先に復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t₁で動作出力を、また同図の時点t₄で復帰出
力を得ているので、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ツ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光センサー
の出力時点からのカウント数で３つの光センサー23a,23
b,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、カツププ
ランジヤー８、内部プランジヤー11、作動レバー21ある
いは操作子５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
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t₆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。

なおこれらスイツ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ユーターを用いて行う
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つてはレバーを用いるこ
とができ、またプランジヤー形にあつては外部プランジ
ヤーを使用可能である。

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。

〔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。

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の光セン
サーの動作開始時点とのずれがなるべく少なるようにほ
ぼ一致させ、かつ第３の光センサーが第１および第２の
光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
よつて復帰出力を得るようにしているので、いずれかの
光センサーが故障したばあいでもスイツチ出力は確保す
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
ツチの使用中にねじ等の緩みにより設定位置がずれたば
あいにそれをスイツ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くなり始めた時点で、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
内蔵スイツチの出力状態を示す波形図、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
……透光窓、30……電子回路基板、31……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

【特許請求の範囲】

【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、上記第１
または第２の光センサーの中、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の位置に向かって移動する過程におい
て、まず第１、第２の光センサーが動作した後、第３の
光センサーが動作しないとき、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。
【請求項２】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、これら透光窓と上記センサー（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、上記第１また
は第２の光センサーの中、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。
【請求項３】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、上記第１
または第２の光センサーの中、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の位置に向かって移動する過程におい
て、まず第１、第２光センサーが動作した後、第３の光
センサーが動作しないとき、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。