(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的に連動して動作し、互いに独立して常時閉（NC : normally closed）接点（以下、ＮＣ接点と記す）のスイッチング信号（以下、ＮＣ信号と記す）を出力する、少なくとも３つの機械的常時閉接点（以下、機械的ＮＣ接点と記す）を有するスイッチング機構と、前記機械的ＮＣ接点のうち少なくとも１つの機械的ＮＣ接点（以下、選定機械的ＮＣ接点と記す）に接続され、該選定機械的ＮＣ接点から出力されるＮＣ信号を、常時開（NO : normally open）接点（以下、ＮＯ接点と記す）のスイッチング信号（以下、ＮＯ信号と記す）に反転させて出力するスイッチング信号反転手段とを備え、該スイッチング信号反転手段が、電気的に絶縁された手段により構成されていることを特徴とするスイッチング装置。
【請求項２】
前記スイッチング信号反転手段が、入力端および出力端を備え、前記選定機械的ＮＣ接点の前記他端に接続された前記入力端から、該入力端における電位（以下、入力電位と記す）を受け、前記出力端に前記入力電位を反転させた電位（以下、反転出力電位と記す）を出力する反転部と、該反転部の前記出力端に接続された一端における前記反転出力電位と、他端における電位との間の電位差により、発光状態を変化させる発光手段、および、該発光手段と電気的に絶縁され、該発光手段の発光状態を感知して信号を出力する受光手段を備えた光信号伝達部と、前記信号を受け、該信号に基づく前記ＮＯ信号を出力する出力部とを含んで構成されていることを特徴とする請求項１記載のスイッチング装置。
【請求項３】
前記受光手段が光トランジスタを、前記出力部がトランジスタをそれぞれ含み、前記光トランジスタのエミッタが前記トランジスタのベースに接続され、前記光トランジスタのコレクタが前記トランジスタのコレクタに接続されたダーリントン接続がなされていることを特徴とする請求項２記載のスイッチング装置。
【請求項４】
前記スイッチング装置が、非常停止用のスイッチング装置として用いられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のスイッチング装置。
【請求項５】
外部装置に接続され、該外部装置に関する状況情報を表示する表示手段と、前記外部装置を操作するための入力情報を受け、該入力情報を前記外部装置に伝達する入力伝達手段とを備えた携帯型操作装置において、前記入力伝達手段が、請求項１〜４のいずれかの項に記載のスイッチング装置を備えていることを特徴とする携帯型操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＯ接点のＮＯ信号と、ＮＣ接点のＮＣ信号とを独立的に同時に出力するスイッチング装置に関し、特に、機械的ＮＣ接点から出力されるＮＣ信号を、ＮＯ信号に電気的に反転させて出力する手段を備えたスイッチング装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、工場等に設置された製造装置や検査装置などの外部装置に接続され、外部装置に関する状況情報を表示し、外部装置を操作するための入力情報を受け、これを前記外部装置に伝達する携帯型操作装置において、上記のスイッチング装置を備えた携帯型操作装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、工場等に設置された製造装置や検査装置などの装置（以下、外部装置と記す）としては多種多様なものが存在し、通常、各外部装置ごとに配管、バルブ、コンベアなどの関連する設備や、それらの設置状況は異なる。そのため、各外部装置に関する状況情報の確認と、それに対応した適切な操作とが必要となり、携帯型操作装置はこれらの繁雑な作業を円滑に処理するために使用されている。
【０００４】
ここで携帯型操作装置とは、外部装置に接続され、外部装置に関する状況情報を表示する表示手段と、外部装置を操作するための入力情報を受け、その入力情報を外部装置に伝達する入力伝達手段とを備えた、外部装置を操作するための装置をいい、ティーチングユニットとも呼ばれている。そして、このような携帯型操作装置の入力伝達手段には、通常、緊急時に外部装置を非常停止させるための、ボタンやレバーなどの非常停止用のスイッチング装置が装備されている。
【０００５】
スイッチング装置にはＮＯ信号を出力するＮＯ接点と、ＮＣ信号を出力するＮＣ接点とがあるが、非常停止用のスイッチング装置には、緊急時に回路を絶つために通常ＮＣ接点が採用されている。
【０００６】
スイッチング機構としては電気的に制御するものも存在するが、電気的な誤動作による不安定性を解消してスイッチング動作の確実性を高めるために、非常停止用のスイッチング装置には、機械的にＮＣ信号を出力する機械的ＮＣ接点を備えたスイッチング機構が広く採用されている。
【０００７】
また、非常停止に関する安全規格である欧州規格ＥＮ４１８において、非常停止用のスイッチング装置には、２つの機械的ＮＣ接点を有するスイッチング装置が要求されている。上記安全規格に適合させ、２つの機械的ＮＣ接点がそれぞれ独立した２つのＮＣ信号を出力するように設計すると、仮に、一方の機械的ＮＣ接点が故障により開放されないことがあっても、他方の機械的ＮＣ接点が開放されて安全に非常停止が遂行されるからである。
【０００８】
さらに、近年、上記のように緊急時に回路を絶って外部装置を非常停止させるだけでなく、非常停止信号の有無を判断することに対する需要が、製造ラインの制御システムを構築する上で高まってきている。これにより、例えば、通常動作時においても非常停止用のスイッチング装置の状態をモニタすることも可能となる。
【０００９】
このように非常停止信号の有無を判断することを可能にするためには、非常停止用のスイッチング装置のＮＣ接点と同時に動作する、少なくとも１つのＮＯ接点を設ける必要がある。このようなスイッチング装置に関連する従来技術として、例えば、特開平８−１１０８４号公報には、１つのＮＣ接点と１つのＮＯ接点とを有し、機械的に動作する２接点（１ＮＣ／１ＮＯ）のスイッチング装置を採用した非常停止装置が開示されている。このように、同時に動作する１つのＮＯ接点を設けた上で、さらに、上記の安全規格に適合させると、２つのＮＣ接点と１つのＮＯ接点とを有し、機械的に動作する３接点（２ＮＣ／１ＮＯ）のスイッチング装置が必要となる。
【００１０】
図４は、従来技術に係る３接点（２ＮＣ／１ＮＯ）のスイッチング装置の構成を示した概略図である。図４に示したように、従来技術に係る３接点（２ＮＣ／１ＮＯ）のスイッチング装置では、それぞれ独立した２つのＮＣ信号を出力する２つの機械的ＮＣ接点４０と、さらに独立した１つのＮＯ信号を出力する１つの機械的ＮＯ接点４１とを備えている。
【００１１】
それぞれ独立した３つの接点は、これらを絶縁して結合する絶縁性結合部４２を有して、機械的に連動する。すなわち、絶縁性結合部４２が図示した機械的入力方向（黒矢印方向）に変位したときに、機械的ＮＣ接点４０はオープンし、機械的ＮＯ接点４１はクローズとなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の構造では、機械的ＮＣ接点４０がオープンし、機械的ＮＯ接点４１がクローズする間に、いずれの接点もクローズしていない状態が存在するので、機械的ＮＣ接点４０と機械的ＮＯ接点４１とが、厳密な意味で同時に動作することは不可能である。そして、何らかの不具合で絶縁性結合部４２の変位に支障が生じた場合には、両接点間の整合性を保つことができず、外部装置等を制御する上で支障を生じる場合がある。
【００１３】
さらに、上記のスイッチング装置では、機械的ＮＣ接点４０と機械的ＮＯ接点４１とが混在するために構造が複雑となる。そのため、単純に３つの機械的ＮＣ接点を有する３接点（３ＮＣ）のスイッチング装置や、３つの機械的ＮＯ接点を有する３接点（３ＮＯ）のスイッチング装置を製造する場合に比べて製造コストが高くつくだけでなく、汎用性が低いにもかかわらず、専用の製造ラインが必要となる。
【００１４】
本発明は、機械的連動性が良好で、ＮＣ信号とＮＯ信号との間の整合性を容易に保つことができ、また製造コストを低く抑えることが可能となるスイッチング装置を提供することを目的としている。
【００１５】
また、本発明は、上記のスイッチング装置を用いることにより、緊急時に回路を絶って外部装置を非常停止させるだけでなく、非常停止信号の有無を判断することができ、通常動作時においても非常停止用のスイッチング装置の状態をモニタすることが可能になるなど、製造ラインの制御システムを強化することができる携帯型操作装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るスイッチング装置（１）は、機械的に連動して動作し、互いに独立して常時閉（NC : normally closed）接点（以下、ＮＣ接点と記す）のスイッチング信号（以下、ＮＣ信号と記す）を出力する、少なくとも３つの機械的常時閉接点（以下、機械的ＮＣ接点と記す）を有するスイッチング機構と、前記機械的ＮＣ接点のうち少なくとも１つの機械的ＮＣ接点（以下、選定機械的ＮＣ接点と記す）に接続され、該選定機械的ＮＣ接点から出力されるＮＣ信号を、常時開（NO : normally open）接点（以下、ＮＯ接点と記す）のスイッチング信号（以下、ＮＯ信号と記す）に反転させて出力するスイッチング信号反転手段とを備え、該スイッチング信号反転手段が、電気的に絶縁された手段により構成されていることを特徴としている。
【００１７】
上記スイッチング装置（１）によれば、接点の機械的連動性を良好にし、ＮＣ信号とＮＯ信号との間の整合性を容易に保つことができ、製造コストを低く抑えることが可能となる。また、３つのＮＣ接点のうち、２つのＮＣ接点を非常停止用に使用することができるため、仮に、一方の機械的ＮＣ接点が故障により開放されないことがあっても、他方の機械的ＮＣ接点が開放されてより安全に非常停止を遂行することができる。また、前記スイッチング信号反転手段が、ＮＣ信号をＮＯ信号に反転させて出力するため、例えば、緊急の時に、警報機のような緊急事態を告知する装置に当該ＮＯ信号を送信することができる。さらに、前記スイッチング信号反転手段が、電気的に絶縁された手段により構成されているため、電流が非常停止スイッチ側に流れ込むのを避けることができる。
【００１８】
また、本発明に係るスイッチング装置（２）は、上記スイッチング装置（１）において、前記スイッチング信号反転手段が、入力端および出力端を備え、前記選定機械的ＮＣ接点の前記他端に接続された前記入力端から、該入力端における電位（以下、入力電位と記す）を受け、前記出力端に前記入力電位を反転させた電位（以下、反転出力電位と記す）を出力する反転部と、該反転部の前記出力端に接続された一端における前記反転出力電位と、他端における電位との間の電位差により、発光状態を変化させる発光手段、および、該発光手段と電気的に絶縁され、該発光手段の発光状態を感知して信号を出力する受光手段を備えた光信号伝達部と、前記信号を受け、該信号に基づく前記ＮＯ信号を出力する出力部とを含んで構成されていることを特徴としている。
上記スイッチング装置（２）によれば、安価なスイッチング信号反転手段を実現することができる。
【００１９】
また、本発明に係るスイッチング装置（３）は、上記スイッチング装置（２）において、前記受光手段が光トランジスタを、前記出力部がトランジスタをそれぞれ含み、前記光トランジスタのエミッタが前記トランジスタのベースに接続され、前記光トランジスタのコレクタが前記トランジスタのコレクタに接続されたダーリントン接続がなされていることを特徴としている。
上記スイッチング装置（３）によれば、電流増幅率が増加し、良好なスイッチング特性を実現することができる。
【００２０】
また、本発明に係るスイッチング装置（４）は、上記スイッチング装置（１）〜（３）のいずれかのスイッチング装置において、前記スイッチング装置が、非常停止用のスイッチング装置として用いられていることを特徴としている。
上記スイッチング装置（４）によれば、緊急時に回路を絶って外部装置を非常停止させるだけでなく、非常停止信号の出力の有無を判断することができ、通常動作時においても非常停止用のスイッチング装置の状態をモニタすることが可能となる。
【００２１】
また、本発明に係る携帯型操作装置（１）は、外部装置に接続され、外部装置に関する状況情報を表示する表示手段と、外部装置を操作するための入力情報を受け、入力情報を外部装置に伝達する入力伝達手段とを備えた携帯型操作装置において、入力伝達手段が、上記スイッチング装置（１）〜（４）のいずれかのスイッチング装置を備えていることを特徴としている。
上記携帯型操作装置（１）によれば、携帯型操作装置の大きさをほとんど変えることなく、コストを低く抑えつつ、非常停止用のスイッチング装置の状態をモニタすることが可能となり、製造ラインの制御システムを強化することができる。
【００２２】
本発明において、機械的ＮＣ接点とは、物理的な変位をもって機械的に動作するＮＣ接点をいい、スイッチング機構とは、これらの機械的ＮＣ接点の集合体をいう。
また、電位固定部とは、回路に電位を与えるための部位をいい、電源に接続される部分や接地される部分をいう。また、回路の接続において、本発明の作用を妨げない範囲において各種電気抵抗やコンデンサなどを補うことは可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１は、実施の形態に係る３接点を備えたスイッチング装置の構成を示した概略図である。図１に示したように、本発明の実施の形態に係る３接点のスイッチング装置は、機械的に連動して動作し、互いに独立してＮＣ信号を出力する、３つの機械的ＮＣ接点４０を備えたスイッチング機構１３と、３つの機械的ＮＣ接点４０のうち１つの機械的ＮＣ接点（以下、選定機械的ＮＣ接点と記す）１０に接続され、選定機械的ＮＣ接点１０から出力されるＮＣ信号を、ＮＯ信号に反転させて出力するスイッチング信号反転手段１１とを備えている。選定機械的ＮＣ接点１０と、スイッチング信号反転手段１１とで構成される接点（以下、変換接点と記す）１２は、ＮＯ接点として動作する。
【００２５】
実施の形態に係る３接点のスイッチング装置によれば、機械的ＮＣ接点４０と選定機械的ＮＣ接点１０とがともに機械的に連動し、機械的ＮＣ接点４０と変換接点１２との間の整合性を容易に保つことができる。そのため、実施の形態に係るスイッチング装置は、非常停止用のスイッチング装置として用いられても信頼性を十分確保することができる。なお、ＮＣ接点の数と、ＮＯ接点の数はそれぞれ１つ以上であればよく、用途に応じて様々に変更可能である。
【００２６】
また、実施の形態に係るスイッチング装置によれば、機械的ＮＣ接点４０と機械的ＮＯ接点４１とを混在させる必要がなく、機械的ＮＣ接点のみを複数有するように製造された、安価なスイッチング機構１３を用いることで、スイッチング信号反転手段１１のコストを加えても、製造コストを低く抑えることが可能となる。
【００２７】
図２は、図１に示した変換接点１２の好ましい実施の形態をより具体的に示した回路図である。上述のように、変換接点１２は、選定機械的ＮＣ接点１０と、スイッチング信号反転手段１１とを含んで構成されている。
【００２８】
図２に示したように、スイッチング信号反転手段１１は、選定機械的ＮＣ接点１０の一端に接続され、第１の電位を与える第１の電位固定部２１と、第２の電位固定部２２と、反転部２０と、光信号伝達部２４と、第３の電位固定部２３と、出力部２５とを備えている。反転部２０としてはインバータを用いるのがよく、光信号伝達部２４としてはフォトカプラを用いるとよい。
【００２９】
ここで、第１の電位固定部２１は、選定機械的ＮＣ接点１０の一端に接続され、第１の電位を与え、第２の電位固定部２２は、電気抵抗を介して、選定機械的ＮＣ接点１０の他端に接続され、第２の電位を与える。ここでは、第１の電位として接地されたＬレベルの電位を想定し、第２の電位としてＨレベルの電位を想定する。Ｈレベルとしては、約５Ｖの電位を与えるとよい。
【００３０】
反転部２０は、入力端および出力端を有し、選定機械的ＮＣ接点１０の他端に接続された入力端から、入力端における電位（以下、入力電位と記す）を受け、出力端に入力電位を反転させた電位（以下、反転出力電位と記す）を出力すればよく、通常の反転部回路で実現される。
【００３１】
光信号伝達部としてのフォトカプラ２４は、互いに電気的に絶縁された、発光素子２６および受光素子２７を有する。反転部２０の出力端に接続された発光素子２６の一端における電位、すなわち反転出力電位と、発光素子２６の他端における電位との間の電位差により、発光素子２６はその発光状態を変化させる。そして、受光素子２７は、その発光状態を感知して信号を出力する。結果として、フォトカプラ２４は、受光素子２７からの信号を出力する。
【００３２】
第３の電位固定部２３は、発光素子２６の他端に接続され、第３の電位を与える。ここでは、第３の電位としてＨレベルの電位を想定している。なお、発光素子２６は発光ダイオード等で、受光素子２７は光トランジスタやフォトダイオード等でそれぞれ実現される。
【００３３】
このようにして、反転部２０の出力端と、第３の電位との間の電位差により、発光素子２６の動作を制御することができ、受光素子２７は、その発光状態を感知して信号を出力することが可能となる。そして、出力部２５がその信号を受け、それに基づくＮＯ信号を出力するようになっている。
【００３４】
通常時には、選定機械的ＮＣ接点１０はクローズされているので、入力電位はＬレベルとなり、反転出力電位はＨレベルとなる。このとき発光素子２６の両端は共にＨレベルとなり、発光素子２６は全く発光しない、または受光素子２７が信号と認識する程度には発光しない。したがって、受光素子２７が正常に光活性されることはなく、その両端は分断されているので、出力部２５はオープン状態を表す信号を出力する。
【００３５】
一方、緊急時には、選定機械的ＮＣ接点１０はオープンされるので、入力電位はＨレベルとなり、反転出力電位はＬレベルとなる。このとき発光素子２６の両端に電位差が生じ、発光素子２６は発光し、受光素子２７は正常に光活性されるので、出力部２５はクローズ状態を表す信号を出力する。
【００３６】
以上のようにして、出力部２５は、通常時にオープン状態を表す信号を出力し、緊急時にクローズ状態を表す信号を出力することになり、これはＮＯ信号を出力することを意味し、変換接点１２は、ＮＯ接点の役割を果たす。なお、出力部２５がＮＯ信号を出力する際に、信号を増幅することが望ましい。
【００３７】
図２では、受光手段が光トランジスタを、前記出力部がトランジスタをそれぞれ含む場合の回路の一例を示している。このとき、光トランジスタのエミッタがトランジスタのベースと接続され、光トランジスタのコレクタがトランジスタのコレクタと接続された、ダーリントン接続がなされていることが望ましく、これにより電流増幅率が増加し、良好なスイッチング特性が実現される。なお、光トランジスタとトランジスタとの間のコンデンサは、ノイズを除去し、また立ち上がり、立ち下がり特性を良化するために設置されている。
【００３８】
図３は、本発明の実施の形態に係る３接点（２ＮＣ／１ＮＯ）のスイッチング装置を用いた携帯型操作装置が使用される環境を概念的に示した図である。図３に示したように、携帯型操作装置３０は、外部装置３４に接続され、外部装置３４に関する状況情報１００を表示する表示手段３１と、外部装置３４を操作するための入力情報１１０を受け、入力情報１１０を外部装置３４に伝達する入力伝達手段３２とを備えている。そして、入力伝達手段３２に、上記のスイッチング装置３３が装備されている。以下、スイッチング装置３３が非常停止用のスイッチング装置として用いられる場合について説明する。
【００３９】
外部装置３４は、その外部装置３４の製造工程等における処理を行う処理部３５と、非常時に作動する非常時作動部３６とに大別される。そして、スイッチング装置３３は、それぞれ独立した２つのＮＣ信号１３０を処理部３５に出力し、さらに独立した１つのＮＯ信号１４０を非常時作動部３６に出力する。
【００４０】
これにより、非常時作動部３６は、通常時にはＮＯ信号１４０によりオープンされて停止しているのに対し、緊急時にはクローズして作動して関連設備３７に関連情報１２０を送信することが可能となる。なお、関連設備３７としては、警報機等の緊急事態を告知する装置や、搬送装置等の外部装置３４と連動する他の外部装置、ガスバルブ遮断装置等の外部装置３４停止時における安全を確保するための装置などが挙げられる。
【００４１】
上述したように、実施の形態に係るスイッチング装置によれば、ＮＣ接点とＮＯ接点との間の機械的連動性を良好にし、ＮＣ信号とＮＯ信号との間の整合性を容易に保つことができ、また製造コストを低く抑えることが可能となる優れた効果を奏する。
【００４２】
また、本発明の実施の形態に係るスイッチング装置を用いた携帯型操作装置によれば、携帯型操作装置の大きさをほとんど変えることなく、コストを低く抑えつつ、安全規格に適合した非常停止用のスイッチング装置の状態をモニタすることが可能となり、製造ラインの制御システムを強化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態に係る３接点を備えたスイッチング装置の構成を示した概略図である。
【図２】 図１に示した変換接点の好ましい実施の形態をより具体的に示した回路図である。
【図３】 本発明の実施の形態に係る３接点（２ＮＣ／１ＮＯ）のスイッチング装置を用いた携帯型操作装置が使用される環境を概念的に示した図である。
【図４】 従来技術に係る３接点（２ＮＣ／１ＮＯ）のスイッチング装置の構成を示した概略図である。
【符号の説明】
10 選定機械的ＮＣ接点
11 スイッチング信号反転手段
12 変換接点
13 スイッチング機構
40 機械的ＮＣ接点
42 絶縁性結合部
【図１】
0003735549.tif 000002
【図２】
0003735549.tif 000003
【図３】
0003735549.tif 000004
【図４】
0003735549.tif 000005