JPH083457B2

JPH083457B2 - 故障予知機能付スイツチ

Info

Publication number: JPH083457B2
Application number: JP1182212A
Authority: JP
Inventors: 清隆須藤; 慎一郎鈴木; 祥成望月
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: JPH0346717A

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な可動部分
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、これら２組の光センサーからの出力がある間は一
方の光センサーによりスイツチ出力を得るとともに、他
方の光センサーにより診断出力を得、さらに一方の光セ
ンサーの出力がなくなつたばあいに、この一方の光セン
サーを故障と判断し、それに代えて他方の光センサーの
診断出力を次に現われる出力からスイツチ出力とするも
ので、一方の光センサーが故障したばあいでもスイツチ
の出力信号は継続して得られる。

〔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ツププランジヤー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
により回動自在に支持され、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および第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
時に一方の光センサー23aの動作開始時点と他方の光セ
ンサー23bの動作開始時点とがたがいに異なるような位
置関係を有している。そしてこの実施例においては第１
の光センサー23aがスイツチとしての出力を出すように
設定され、かつ作動子15が第１の位置から第２の位置に
移動するときに第２の光センサー23bよりも先に働き、
スイツチとしての動作出力を出す。また作動子15が第２
の位置から第１の位置に復帰するときには第１の光セン
サー23aは第２の光センサー23bが復帰した後に復帰し、
このときに復帰出力を出すように設定される。

一方、第２の光センサー23bは通常診断出力を出すた
めのもので、第１の光センサー23aが動作出力を出した
後に診断出力を出し、かつ第１の光センサー23aが復帰
出力を出す前に復帰信号を出すように設定される。

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１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の直線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）に示すように両光セ
ンサー23a,23b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からスイツチとしての動作出力が出され
る。

さらに操作子５が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が診断信号を発する。この状態においては両光セン
サー23a,23bが動作している。

このときオーバートラベルの不足すなわち第１の光セ
ンサー23aが動作した後第２の光センサー23bが動作する
前に作動子15が復帰を始めると、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２の光センサー23b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
（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。これによつて前とは逆にそ
の作動子15が第６図の時点t₃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23bは復帰する。かつこの時点において
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
ントを開始する。

そして操作子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t₄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、スイツチと
しての復帰出力を発する。同時に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、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。

次にふたたび作動子15が第１の位置から第２の位置に
移動し、第６図の時点t₅に達しても第１の光センサー23
aが動作せず、そのまま作動子15が移動を継続し、同図
の時点t₆に達したときに第２の光センサー23bが診断出
力を出すとこの光センサーは第１の光センサー23aより
も先に出力を出したことになり、これによつて第１の光
センサー23aは故障したものと判断する。同時にこの故
障状態は外部に表示される。

続いて作動子15が復帰動作に入ると、第６図の時点t₇
において第２の光センサー23bは復帰するが、さらに作
動子15が移動し、同図の時点t₃に達しても第１の光セン
サー23aは故障しているために復帰出力を出さない。ま
た作動子15はそのまま第１の位置に復帰する。

さらに作動子15が第１の位置から第２の位置に向つて
移動し、第６図の時点t₉に至つても時点t₅と同様に第１
の光センサー23aは動作出力を出さない。

そして作動子15がさらに移動し、第６図の時点t₁₀に
達すると第２の光センサー23bが出力を出すが、この時
点からは診断出力でなく、すなわち診断出力に代つてス
イツチの動作出力となり、作動子15は第２の位置に達す
る。

次に作動子15が第２の位置から第１の位置に向つて復
帰し始めると、第６図の時点t₁₁において第２の光セン
サー23bが復帰し、同時にスイツチとしての復帰出力を
発する。

以下同様にして第２の光センサー23bによつてのみス
イツチ出力すなわちその動作出力および復帰出力が出さ
れる。

これらの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。

すなわち作動子15が第１と第２の位置の間で往復移動
する過程において、両光センサー23a,23bの出力がある
間は第１の光センサー23aによりスイツチ出力を得ると
ともに、第２の光センサー23bにより診断出力を得てい
るが、第１の光センサー23aの出力がなくなつたときに
第２の光センサー23bによりその第１の光センサーの故
障を診断し、さらに第２のセンサー23bの診断出力を次
の出力時点からスイツチ出力に変えている。

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２つの光センサー23a,23
b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。

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および受光素
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、故障予知出力ドライバー回路
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２つの光センサーの出力がある間は一
方の光センサーによりスイツチ出力を得るとともに、他
方の光センサーにより診断出力を得る、一方の光センサ
ーが故障したときに他方の光センサーの診断出力をスイ
ツチ出力に変えるようにしているので、引続きスイツチ
出力を確保することができる。

作動子が第１の位置から第２の位置に移動する過程に
おいて、一方の光センサーが動作した後、他方の光セン
サーが動作しないとき、作動子の動作位置の不良を検出
することができるので、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。

しかも両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
……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

【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）とは上
記作動子（15）の移動時に一方の光センサーの動作開始
時点が他方の光センサーの動作開始時点より早い時点
で、かつ他方の光センサーの復帰時点が一方の光センサ
ーの復帰時点よりも早い時点と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の位置の間
で往復移動する過程において、先に動作する一方の光セ
ンサーによりスイッチの動作出力を得、また上記作動子
（15）が第２の位置から第１の位置に復帰する過程にお
いて、後に復帰する一方の光センサーによりスイッチの
復帰出力を得るとともに、上記作動子（15）が第１の位
置と第２の位置の間で往復移動する過程において、上記
両光センサー（23）の出力がある間は一方の光センサー
によりスイッチ出力を得、また他方の光センサーの出力
があるにもかかわらず、一方の光センサーのスイッチ出
力が現われなくなったときに、この出力が現われなくな
った一方の光センサーを故障と判断するとともに、動作
を継続している他方の光センサーの出力を次の出力か
ら、スイッチ出力に変え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）とは上
記作動子（15）の移動時に一方の光センサーの動作開始
時点が他方の光センサーの移動開始時点より早い時点
で、かつ他方の光センサーの復帰時点が一方の光センサ
ーの復帰時点よりも早い時点と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の位置の間
で往復移動する過程において、先に動作する一方の光セ
ンサーによりスイッチの動作出力を得、また上記作動子
（15）が第２の位置から第１の位置に復帰する過程にお
いて、後に復帰する一方の光センサーによりスイッチの
復帰出力を得るとともに、上記作動子（15）が第１の位
置と第２の位置の間で往復移動する過程において、一方
の光センサーが動作した後、他方の光センサーが動作し
ないとき、上記作動子（15）の動作位置の不良を検出
し、また他方の光センサーの出力があるにもかかわら
ず、一方の光センサーのスイッチ出力が現われなくなっ
たときに、この出力が現れなくなった一方の光センサー
を故障と判断するとともに、動作を継続している他方の
光センサーの出力を次の出力から、スイッチ出力に変え
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）とは上
記作動子（15）の移動時に一方の光センサーの動作開始
時点が他方の光センサーの動作開始時点より早い時点
で、かつ他方の光センサーの復帰時点が一方の光センサ
ーの復帰時点よりも早い時点と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の位置の間
で往復移動する過程において、先に動作する一方の光セ
ンサーによりスイッチの動作出力を得、また上記動作子
（15）が第２の位置から第１の位置に復帰する過程にお
いて、後に復帰する一方の光センサーによりスイッチの
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両光センサー
（23）の復帰時間差を測定することにより可動部の復帰
不良を検出し、また他方の光センサーの出力があるにも
かかわらず、一方の光センサーのスイッチ出力が現われ
なくなったとき、この出力が現れなくなった一方の光セ
ンサーを故障と判断するとともに、動作を継続している
他方の光センサーの出力を次の出力から、スイッチ出力
に変えることを特徴とする故障予知機能付スイッチ。
【請求項４】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）とは上
記作動子（15）の移動時に一方の光センサーの動作開始
時点が他方の光センサーの動作開始時点より早い時点
で、かつ他方の光センサーの復帰時点が一方の光センサ
ーの復帰時点よりも早い時点と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の位置の間
で往復移動する過程において、先に動作する一方の光セ
ンサーによりスイッチの動作出力を得、また上記作動子
（15）が第２の位置から第１の位置に復帰する過程にお
いて、後に復帰する一方の光センサーによりスイッチの
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の位置の間で往復移動する過程において、一
方の光センサーが動作した後、他方の光センサーが動作
しないとき、上記作動子（15）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両光センサー（23）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
し、また他方の光センサーの出力があるにもかかわら
ず、一方の光センサーのスイッチ出力が現われなくなっ
たときに、この出力が現れなくなった一方の光センサー
を故障と判断するとともに、動作を継続している他方の
光センサーの出力を次の出力から、スイッチ出力に変え
ることを特徴とする故障予知機能付スイッチ。