スイッチ
【課題】変位部材の位置に応じて信号を出力するスイッチにおいて、調整ネジを必要とすることなく、変位部材の所望の位置に応じた信号を容易に出力することが可能なスイッチを提供する。
【解決手段】リミットスイッチのプランジャには、当該プランジャに変位に応じて受光素子に入射する光の量が変化するようにスリットが形成されている。そして、リミットスイッチは、ユーザによりプランジャが指定位置に変位された状態で設定指示が入力されたとき、受光素子から出力された電圧値を閾値として設定する設定処理部１２３と、設定された閾値と、受光素子から出力される電圧値とを比較することにより、プランジャが指定位置よりも基準位置に近い位置にあるのか否かを検出する検出処理を行う位置検出部１１３と、検出処理の結果に基づいて信号を出力する出力信号制御部１１９とを備える。
【解決手段】リミットスイッチのプランジャには、当該プランジャに変位に応じて受光素子に入射する光の量が変化するようにスリットが形成されている。そして、リミットスイッチは、ユーザによりプランジャが指定位置に変位された状態で設定指示が入力されたとき、受光素子から出力された電圧値を閾値として設定する設定処理部１２３と、設定された閾値と、受光素子から出力される電圧値とを比較することにより、プランジャが指定位置よりも基準位置に近い位置にあるのか否かを検出する検出処理を行う位置検出部１１３と、検出処理の結果に基づいて信号を出力する出力信号制御部１１９とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部からの力の荷重に応じて変位する変位部材を備え、当該変位部材の位置に応じた信号を出力するスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場の生産ラインにおいて、加工すべき製品等の物体が所定の位置に移送されたことを検出し、加工機械を自動的に起動するのに使用されるリミットスイッチが知られている（非特許文献１参照）。
【０００３】
このようなリミットスイッチは、外部からの力の荷重に応じて変位する変位部材を備えており、この変位部材の位置に応じた信号を出力する。そのため、特許文献１や２では、変位部材が所定の位置になったときに接触する接点機構を設け、当該接点機構における電気的な接触の有無によって変位部材の位置を検知している。また、特許文献２では、接点機構を複数設けることにより、変位部材の複数の位置を検知している。
【０００４】
特許文献１や２のように接点機構により変位部材の位置を検知する場合、当該接点機構を構成する各部材の寸法ばらつきによって、当該接点機構で検知できる変位部材の位置と、所望の変位部材の位置との間に差が生じることがある。そこで、特許文献２では、このような差をなくすために調整ネジが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２８１５１３号公報（１９９０年１１月１０日公開）
【特許文献２】特開昭６４−０４３９３４号公報（１９８９年２月１６日公開）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】オムロン株式会社、「リミットスイッチ テクニカルガイド」、［online］、［平成 22年 11月 19日検索］、インターネット〈 URL：http://www.fa.omron.co.jp/data_pdf/commentary/limitswitch_apparatus_tg_j_3_1_1-5.pdf〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、調整ネジによる調整作業は、調整ネジをわずかに回転させる作業と、その回転後における接点機構で検知できる変位部材の位置を確認する作業とを繰り返すこととなり、手間がかかる。
【０００８】
また、複数の変位部材の位置を検知したい場合、変位部材の各位置に応じた接点機構の各々に対して調整作業が必要となる。その結果、調整作業に時間がかかるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、外部からの力の荷重に応じて変位する変位部材を備えており、この変位部材の位置に応じて信号を出力するスイッチにおいて、調整ネジを必要とすることなく、変位部材の所望の位置に応じた信号を容易に出力することが可能なスイッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明のスイッチは、外部からの力の荷重に応じて変位する変位部材と、前記変位部材の位置に応じた信号を出力する信号出力手段とを備えたスイッチにおいて、発光面から光を発光する発光素子と、前記発光面に対向する受光面を有し、当該受光面に入射された光の量を示す特徴量を出力する受光素子とを備え、前記変位部材は、前記発光面と前記受光面との間に配置され、前記外部からの力の荷重がないときに基準位置に位置しており、前記変位部材の変位に応じて前記発光面から発光された光のうち前記受光面に入射する光の量が変化するように、前記変位部材には光を通すための開口部が形成されており、さらに、前記変位部材が指定位置に変位された状態で設定指示が入力されたとき、前記受光素子から出力された特徴量を閾値として設定する設定処理手段と、前記設定処理手段により設定された閾値と、前記受光素子から出力される特徴量とを比較することにより、前記変位部材が前記指定位置よりも前記基準位置に近い位置にあるのか否かを検出する検出処理を行う位置検出手段とを備え、前記信号出力手段は、前記位置検出手段による検出処理の結果に基づいて前記信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
前記の構成によれば、変位部材の変位に応じて発光面から発光された光のうち受光面に入射する光の量が変化するように、変位部材には光を通すための開口部が形成されている。そのため、変位部材の位置によって、受光面に入射する光の量が異なるため、変位部材の位置によって受光素子から出力される特徴量が変化することとなる。そして、変位部材が指定位置に変位された状態で受光素子から出力された特徴量を閾値として設定し、設定された閾値と、受光素子から出力される特徴量とを比較することにより、変位部材が指定位置よりも基準位置に近い位置にあるのか否か、もしくは、前記変位部材が前記指定位置に位置するか否かを検出する。そのため、ユーザは変位部材を指定位置に変位させた状態で設定指示を入力するだけで、その状態のときの特徴量が閾値として設定され、変位部材の位置を検出することができる。その結果、変位部材の位置に応じた信号を容易に出力することができる。これにより、調整ネジを必要とすることなく、変位部材の所望の位置に応じた信号を容易に出力することが可能なスイッチを提供することができる。
【００１２】
さらに、本発明のスイッチにおいて、前記発光素子および前記受光素子が複数であり、
互いに対向する一対の発光素子および受光素子を光検出部とするとき、前記変位部材には、前記複数の光検出部の各々に対応して前記開口部が形成されており、前記複数の光検出部の各々に対して、当該光検出部の受光素子に入射される光の量が最大となる前記変位部材の位置のうち、前記基準位置からの変位量が最小となる前記変位部材の位置を光量最大位置とするとき、前記複数の光検出部ごとに前記光量最大位置が異なることが好ましい。
【００１３】
もしくは、本発明のスイッチにおいて、前記発光素子および前記受光素子が複数であり、
互いに対向する一対の発光素子および受光素子を光検出部とするとき、前記変位部材には、各光検出部に対応して前記開口部が複数形成されており、各光検出部について、前記開口部を通過した光を当該光検出部が検出するときの前記変位部材の位置のうち、前記基準位置からの変位量が最小となる前記変位部材の位置を光検出開始位置とするときに、前記基準位置から前記光検出開始位置までの距離が、前記複数の光検出部ごとに異なることが好ましい。
【００１４】
前記の構成によれば、発光素子から発せられた光を受光素子が受光するときの変位部材の位置の範囲が、光検出部により異なることとなる。そのため、複数の光検出部を用いることで、より広い範囲の変位部材の位置が検出可能となる。
【００１５】
さらに、本発明のスイッチにおいて、前記指定位置が複数あり、前記設定処理手段は、前記複数の指定位置の各々について、前記指定位置を検出するために使用する前記光検出部を設定するとともに、当該光検出部の受光素子から出力された特徴量を当該指定位置に対応する前記閾値として設定し、前記位置検出手段は、前記複数の指定位置の各々について、当該指定位置に対応して前記設定処理手段により設定された閾値と、当該指定位置に対応して前記設定処理手段により設定された光検出部の受光素子から出力された特徴量とを比較することにより前記検出処理を行うことが好ましい。
【００１６】
前記の構成によれば、位置検出手段は、複数の指定位置を容易に検出することができる。その結果、スイッチは、複数の指定位置に応じた各種の信号を出力することができる。
【００１７】
さらに、本発明のスイッチにおいて、前記変位部材が前記指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、外部の装置を駆動するためのオン信号を前記信号として出力することが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、ユーザは変位部材を指定位置に変位させた状態で設定指示を入力するだけで、外部の装置を駆動するためのオン信号が出力されるときの変位部材の指定位置を容易に設定することができる。
【００１９】
さらに、本発明のスイッチにおいて、前記信号出力手段は複数の信号を出力するものであり、前記指定位置として、第１指定位置と、当該第１指定位置よりも基準位置から遠い第２指定位置とがあり、前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、外部の装置を駆動するためのオン信号を前記複数の信号の一つとして出力し、前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出してから、前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にあると前記位置検出手段が検出するまでの間に、前記変位部材が前記第２指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出しない場合に、前記信号出力手段は、前記外部からの力の荷重が小さいことを示す故障予知信号を前記複数の信号の一つとして出力することが好ましい。
【００２０】
スイッチを長期間継続して使用していると、何らかの影響により、外部から加わる力の荷重が徐々に小さくなることが考えられる。一方、スイッチが生産ラインに設置された場合、外部からの力が加わっているのに正常にオン信号が出力されないというエラーにより生産ラインが停止してしまうことをなるべく避ける必要がある。上記の構成によれば、変位部材が第１指定位置よりも基準位置に近い位置にないと位置検出手段が検出してから、変位部材が第１指定位置よりも基準位置に近い位置にあると位置検出手段が検出するまでの間に、変位部材が第２指定位置よりも基準位置に近い位置にないと位置検出手段が検出しない場合に、故障予知信号が出力される。ここで、第１指定位置は、オン信号を出力する動作ポイントであり、第２指定位置は、第１指定位置よりも基準位置から遠い位置である。そのため、何らかの影響でエラーが生じる前、つまり、外部からの力が加わっているのに変位部材が第１指定位置まで到達しない状態になる前に、ユーザは、故障予知信号を確認するだけで、外部からの力の荷重が徐々に小さくなっていることを容易に認識することができる。
【００２１】
さらに、本発明のスイッチにおいて、前記信号出力手段は複数の信号を出力するものであり、前記指定位置として、第１指定位置と、当該第１指定位置よりも基準位置から遠い第３指定位置とがあり、前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、外部の装置を駆動するためのオン信号を前記複数の信号の一つとして出力し、前記変位部材が前記第３指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、前記外部からの力の荷重が大きいことを示す故障予知信号を前記複数の信号の一つとして出力する好ましい。
【００２２】
スイッチを長期間継続して使用していると、何らかの影響により、外部から加わる力の荷重が徐々に大きくなることが考えられる。外部から加わる力の荷重が限界値を超えると、スイッチが破損するおそれがある。上記の構成によれば、変位部材が第３指定位置よりも基準位置に近い位置にないと位置検出手段が検出した場合、故障予知信号が出力される。ここで、第３指定位置は、オン信号を出力する動作ポイントである第１指定位置よりも基準位置から遠い位置である。そのため、ユーザは、第３指定位置としてスイッチが破損する可能性のある力よりも小さい力が加わったときの変位部材の位置を指定することにより、外部からの力の荷重が徐々に大きくなっていることを予め認識することができる。
【００２３】
さらに、本発明のスイッチにおいて、前記指定位置として、第４指定位置と、当該第４指定位置よりも基準位置から遠い第５指定位置とがあり、前記信号出力手段は、前記変位部材が前記第５指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した後の、前記変位部材が前記第５指定位置に位置すると前記位置検出手段が検出した時点から前記変位部材が前記第４指定位置に位置すると前記位置検出手段が検出した時点までの時間を計測し、計測した時間が所定時間よりも大きい場合に故障予知信号を前記信号として出力することが好ましい。
【００２４】
スイッチを長期間継続して使用していると、摩擦力の増大等の何らかの影響により、変位部材が変位してから基準位置に復帰する際の復帰速度が遅くなることが考えられる。復帰速度が遅くなると、次の外部からの力が加わったときに正常にスイッチ動作を行うことができない場合がある。上記の構成によれば、変位部材が第５指定位置に位置すると位置検出手段が検出した時点から変位部材が第４指定位置に位置すると位置検出手段が検出した時点までの時間が所定時間よりも大きい場合、故障予知信号を前記信号として出力する。そのため、ユーザは、復帰速度が遅くなってきていることを予め認識することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、外部からの力の荷重に応じて変位する変位部材を備えており、この変位部材の位置に応じて信号を出力するスイッチにおいて、調整ネジを必要とすることなく、変位部材の所望の位置に応じた信号を容易に出力することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施の形態におけるリミットスイッチを示す斜視図である。
【図２】リミットスイッチが有するスイッチモジュールを示す図である。
【図３】スイッチモジュールを分解したときの斜視図である。
【図４】スイッチモジュールが有するフォトインタラプタ部を基板とともに示す斜視図である。
【図５】スイッチモジュールが有するプランジャの前面を示す図である。
【図６】プランジャの前面側からみた斜視図である。
【図７】プランジャの背面を示す図である。
【図８】プランジャの背面側からみた斜視図である。
【図９】プランジャの横断面を示す図である。
【図１０】複数の発光素子と複数の受光素子とプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第１の図である。
【図１１】複数の発光素子と複数の受光素子とプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第２の図である。
【図１２】複数の発光素子と複数の受光素子とプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第３の図である。
【図１３】複数の発光素子と複数の受光素子とプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第４の図である。
【図１４】複数の発光素子と複数の受光素子とプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第５の図である。
【図１５】作動体の角度と受光素子の出力電圧との関係を示した図である。
【図１６】スイッチモジュールの内部構成を示すブロック図である。
【図１７】抽出テーブルの一例を示す図である。
【図１８】作動体の角度と動作状態との関係を示す図である。
【図１９】受光素子から出力される電圧値と、設定処理部により設定される閾値と、各判定部から出力される信号との関係を示す図である。
【図２０】点滅パターンの一例を示す図である。
【図２１】変形例におけるプランジャの前面を示す図である。
【図２２】変形例におけるプランジャの前面側からみた斜視図である。
【図２３】変形例におけるプランジャの背面を示す図である。
【図２４】変形例におけるプランジャの背面側からみた斜視図である。
【図２５】変形例におけるプランジャの横断面を示す図である。
【図２６】複数の発光素子と複数の受光素子と変形例におけるプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第１の図である。
【図２７】複数の発光素子と複数の受光素子と変形例におけるプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第２の図である。
【図２８】複数の発光素子と複数の受光素子と変形例におけるプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第３の図である。
【図２９】複数の発光素子と複数の受光素子と変形例におけるプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第４の図である。
【図３０】複数の発光素子と複数の受光素子と変形例におけるプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第５の図である。
【図３１】変形例における、受光素子から出力される電圧値と、設定処理部により設定される閾値と、各判定部から出力される信号との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２８】
＜リミットスイッチの全体構成＞
図１は、本実施の形態におけるリミットスイッチを示す斜視図である。リミットスイッチは、位置、変化、移動または通過等を検出し、検出の有無に応じたＯＮ（オン）信号／ＯＦＦ（オフ）信号を出力するためのスイッチである。また、本実施形態のリミットスイッチは、機械的強度や耐環境性を要求される場所に適用されることを考慮して、外力、水、油、ガス、塵埃などから保護される構成を有していることが好ましい。
【００２９】
図１に示されるように、リミットスイッチ１は、ケーシング３と、装着ブロック５と、作動体７とを備える。
【００３０】
ケーシング３は、その内部空間にスイッチモジュール１１が配置され、当該スイッチモジュール１１を外力、水、油、ガス、塵埃などから保護するためのものである。ケーシング３は、内部空間にスイッチモジュール１１を組み込むための開口を有するケーシング本体３ａと、当該開口を閉じるための蓋部３ｂとからなる。
【００３１】
装着ブロック５は、ケーシング３の上部に取り付けられている。また、装着ブロック５には、作動体７がネジ９により回転可能に取り付けられる。
【００３２】
作動体７は、装着ブロック５から突出しており、物体との接触による外部から力のが加えられていないときの位置が定位置である。ここでは、作動体７の定位置を、時計の０時の方向を向く位置として示している。図１において、作動体７は、左方向から力が加えられると、ネジ９を基準に時計周りに回転し、その後、力が取り除かれると定位置に戻る。一方、作動体７は、右方向から力が加えられると、ネジ９を基準に反時計周りに回転し、その後、力が取り除かれると定位置に戻る。なお、以下では、作動体の位置を定位置からの角度で示す。また、後述するように、作動体７の回転により、スイッチモジュール１１が動作するように設定されている。
【００３３】
なお、ケーシング本体３ａ、蓋部３ｂ、装着ブロック５、および作動体７との接続箇所にはシール部材が配置されており、水、油、ガスなどの侵入を防止している。
【００３４】
＜スイッチモジュールの構成＞
上述したように、ケーシング３の内部空間にはスイッチモジュールが配置される。このスイッチモジュール１１は、作動体７の位置に応じた各種の信号を出力するものである。
【００３５】
図２は、スイッチモジュールの外観を示す図である。図２に示されるように、スイッチモジュール１１は、スイッチモジュール１１の全体を制御する、図示しないマイクロコンピュータと、点灯部２１，２３，２５と、モード切換スイッチ２７と、端子３１〜３４とを備える。
【００３６】
モード切換スイッチ２７は、通常モードおよび設定モードのいずれかのモードに切り換えるためのスイッチであり、ユーザにより押下されるボタンを有している。設定モードは、検知される作動体７の位置を設定するためのモードである。そして、通常モードは、設定モードにより設定された位置に応じて各種の信号をスイッチモジュール１１が出力するモードである。
【００３７】
端子３１，３２は、電力を供給する装置と接続するための端子である。端子３３，３４は、生産ラインの作業に用いられる機器と接続される端子である。スイッチモジュール１１が備えるマイクロコンピュータは、スイッチモジュール１１の全体を制御して、作動体７の位置に応じた各種の信号を端子３３，３４から出力する。
【００３８】
また、マイクロコンピュータは、作動体７の位置に応じて、点灯部２１，２５の点灯を制御する。なお、点灯部２１，２３，２５は、電力の供給により発光するＬＥＤ点灯回路と、ＬＥＤ点灯回路から発した光をスイッチモジュール１１の表面に導くための導光棒とからなる。点灯部２３は、外部からの電力の供給により発光し、具体的には、電源ランプである。
【００３９】
図３は、スイッチモジュールを分解したときの斜視図である。図３に示されるように、スイッチモジュール１１は、端子３１〜３４および点灯部２１，２３，２５の他に、光センサとしてのフォトインタラプタ部４１と、コイルばね４２と、プランジャ４３とを備える。
【００４０】
フォトインタラプタ部４１は、複数の発光素子および受光素子を有する。発光素子は、直線性の高い光を発し、例えば、発光ダイオードである。受光素子は、例えば、シングルフォトトランジスタ、フォトＩＣまたはフォトダイオードである。
【００４１】
プランジャ４３は、棒状の部品であり、複数のスリット（開口部）を有する。また、プランジャ４３は、作動体７の動きに連動して、プランジャ４３の長手方向に平行に移動可能である。すなわち、プランジャ４３は、外部からの力の荷重に応じて変位する変位部材である。なお、プランジャ４３が作動体７の動きに連動する機構としては、様々な公知技術を用いることができる。ここでは、特許文献１に記載されているように、作動体７の回転軸の一部が偏平形状になっており、当該偏平形状の部分とプランジャ４３の長手方向の一端とが接触するように構成されている。ここで、作動体７が定位置にあり（つまり、作動体７が物体に接触しておらず回転していない状態）、偏平形状の部分とプランジャ４３とが接触しているときの、プランジャ４３の位置を基準位置とする。この場合、作動体７の回転によって偏平形状の部分も回転し、プランジャ４３に対して、プランジャ４３の長手方向に力を加えることができる。その結果、プランジャ４３は、基準位置から、その長手方向に沿って変位する。また、プランジャ４３には、コイルばね４２により、基準位置に戻すための付勢力が加わっている。そのため、作動体７が定位置に戻ると、コイルばね４２の付勢力により、プランジャ４３も基準位置に戻る。
【００４２】
図４は、フォトインタラプタ部を基板とともに示す斜視図である。図４に示されるように、フォトインタラプタ部４１は、同形同大の発光素子５１〜５４と、発光素子５１〜５４と同形同大の受光素子６１〜６４とを含む。なお、ここでは、発光素子５１〜５４および受光素子６１〜６４を同じ形状、同じ大きさとしているが、形状および大きさはすべて同じでなくてもよい。
【００４３】
発光素子５１〜５４および受光素子６１〜６４は、プランジャ４３の長手方向に沿って、同一直線上に配置される。そして、発光素子５１の発光する部分（発光面）と受光素子６１の受光する部分（受光面）が対面する。同様に、発光素子５２の発光する部分（発光面）と受光素子６２の受光する部分（受光面）が対面し、発光素子５３の発光する部分（発光面）と受光素子６３の受光する部分（受光面）が対面し、発光素子５４の発光する部分（発光面）と受光素子６４の受光する部分（受光面）が対面する。したがって、受光素子６１〜６４は、発光素子５１〜５４が発する光を一対一の関係で受光することができる。すなわち、発光素子５１と受光素子６１とで、当該発光素子５１と受光素子６１との間の物体の存在の有無を検知する一つのフォトインタラプタ（光検出部）が構成される。同様に、発行素子５２と受光素子６２との組み合わせ、発光素子５３と受光素子６３との組み合わせ、発光素子５４と受光素子６４との組み合わせの各々が一つのフォトインタラプタ（光検出部）となる。
【００４４】
また、発光素子５１〜５４と受光素子６１〜６４とは、プランジャ４３の短手方向の幅の距離、もしくは、当該幅よりもわずかに大きい距離だけ離れて配置されている。これにより、発光素子５１〜５４と受光素子６１〜６４との間にプランジャ４３を配置することができる。この配置により、プランジャ４３は、作動体７の動きに連動して、発光素子５１〜５４および受光素子６１〜６４それぞれが向き合う方向に垂直な方向に平行移動することとなる。
【００４５】
図５は、プランジャの前面を示す図である。図６は、プランジャの前面側からみた斜視図である。図７は、プランジャの背面を示す図である。図８は、プランジャの背面側からみた斜視図である。図９は、プランジャの横断面を示す図である。図５〜９に示されるように、プランジャ４３は、本体部７０と、突起部７６とを有する。
【００４６】
突起部７６は、本体部７０と結合しており、本体部７０よりも細い。突起部７６は、コイルばね４２の内部に挿入される。
【００４７】
本体部７０は、スリット（開口部）７１〜７４を有する。ここで、スリット７１〜７４それぞれの形状は同じであるので、スリット７１について説明する。スリット７１は、プランジャ４３の前面と背面との間において開口の大きさが異なる。具体的には、スリット７１の開口の横断面の形状は、図７に示すような破線で囲まれた領域のうち斜線以外で示された領域の形状である。そして、プランジャ４３の前面におけるスリット７１の開口の大きさは、プランジャ４３の背面におけるスリット７１の開口の大きさよりも大きく設定されている。
【００４８】
＜フォトインタラプタとプランジャの位置関係＞
図１０〜１４は、複数の発光素子と複数の受光素子とプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す図である。なお、図１０は作動体７が定位置に位置しているときの図であり、図１１は作動体７が１５度の位置（つまり、定位置から１５度回転した位置）に位置するときの図であり、図１２は作動体７が２２．５度の位置に位置するときの図であり、図１３は作動体７が３０度の位置に位置するときの図であり、図１４は作動体７が４２．５度の位置に位置するときの図である。ここで、発光素子５１〜５４および受光素子６１〜６４が配置される位置は、図４に示したとおりである。
【００４９】
図１０〜１４に示されるように、スイッチモジュール１１は、仕切り板８１を備える。仕切り板８１は、発光素子５１〜５４と、受光素子６１〜６４と、プランジャ４３とを仕切るための板である。具体的には、仕切り板８１は、発光素子５１〜５４とプランジャ４３とを仕切るための第１の仕切り板８１ａと、受光素子６１〜６４とプランジャ４３とを仕切るための第２の仕切り板８１ｂと、第１の仕切り板８１ａと第２の仕切り板８１ｂとの間に位置する第３の仕切り板８１ｃとを備える。プランジャ４３は、第１の仕切り板８１ａと第２の仕切り板８１ｂとの間に配置される。ここでは、プランジャ４３の背面を第２の仕切り板８１ｂと隣接させ、プランジャ４３の前面を第１の仕切り板８１ａと隣接させている。つまり、プランジャ４３の前面と発光素子５１〜５４とが対面し、プランジャ４３の背面と受光素子６１〜６４とが対面する。なお、図５に示したように、プランジャ４３の本体部７０のうちスリット７１〜７４以外の部分を斜線で示している。この斜線の部分を、以下では光遮断領域とする。
【００５０】
また、第１の仕切り板８１ａは、発光素子５１〜５４それぞれを仕切り、第２の仕切り板８１ｂは、受光素子６１〜６４それぞれを仕切る。第１の仕切り板８１ａは、発光素子５１〜５４それぞれが配置される位置に対応して複数の開口を有する。具体的には、第１の仕切り板８１ａが有する複数の開口それぞれは、発光素子５１〜５４それぞれが発する光が通過可能な位置に位置する。第２の仕切り板８１ｂは、受光素子６１〜６４それぞれが配置される位置に対応して複数の開口を有する。具体的には、第２の仕切り板８１ｂが有する複数の開口それぞれは、受光素子６１〜６４それぞれが発光素子５１〜５４からの光を受けることが可能な位置に位置する。そのため、第１の仕切り板８１ａに形成された開口のそれぞれと、当該開口に対応する、第２の仕切り板８１ｂに形成された開口とを直線的につなぐ領域が、発光素子から発せられた光の通過する領域（光路領域）となる。
【００５１】
さらに、第３の仕切り板８１ｃは、プランジャ４３の突起部７６のみが挿通するための孔を有している。そのため、突起部７６が内部に挿入されたコイルばね４２は、第３の仕切り板８１ｃと本体部７０との間に存在する。作動体７の動きに応じてプランジャ４３が第３の仕切り板８１ｃの方向に平行移動すると、コイルばね４２は、プランジャ４３の本体部７０と第３の仕切り板８１ｃとの間で縮み、プランジャ４３を基準位置に戻す力をプランジャ４３に与える。
【００５２】
上述したように、プランジャ４３は、作動体７の動きに連動して、その長手方向に移動する。この移動の途中において、スリット７１が、発光素子５１に対応する第１の仕切り板８１ａの開口および受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と重なるように、プランジャ４３にスリット７１が形成されている。同様に、スリット７２が、発光素子５２に対応する第１の仕切り板８１ａの開口および受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と重なるように、プランジャ４３にスリット７２が形成されている。また、スリット７３が、発光素子５３に対応する第１の仕切り板８１ａの開口および受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と重なるように、プランジャ４３にスリット７３が形成されている。さらに、スリット７４が、発光素子５４に対応する第１の仕切り板８１ａの開口および受光素子６４に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と重なるように、プランジャ４３にスリット７４が形成されている。このように、スリット７１〜７４のそれぞれは、発光素子５１〜５４および受光素子６１〜６４のそれぞれに対応している。
【００５３】
ただし、スリット７１〜７４の背面側の開口のそれぞれと当該スリットに対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離は、スリット７１〜７４ごとに異なる。具体的には、図１０に示されるように、作動体７が定位置にあるとき（すなわち、プランジャ４３が基準位置にあるとき）、スリット７１の背面側の開口とスリット７１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離Ａ、スリット７２の背面側の開口とスリット７２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離Ｂ、スリット７３の背面側の開口とスリット７３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離Ｃ、スリット７４の背面側の開口とスリット７４に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離Ｄは、この順に大きくなるように、各スリット７１〜７４の位置が設定されている。
【００５４】
ここで、スリット７１〜７４を通過した光を受光素子６１〜６４が検出するときのプランジャ４３の位置のうち、基準位置からの変位量が最小となる位置を光検出開始位置とする。この場合、上記の距離Ａ〜Ｄは、基準位置から光検出開始位置までの距離を示すこととなる。
【００５５】
このようなプランジャ４３が作動体７の動きに連動して平行移動すると、その位置に応じて発光素子５１〜５４が発する光を遮断または通過させることとなる。具体的には、プランジャ４３の位置の変化により、第２の仕切り板８１ｂが有する開口とプランジャ４３の光遮断領域とが重なるとき、プランジャ４３は、当該開口に対応する受光素子への光を遮断する。また、プランジャ４３は、第２の仕切り板８１ｂが有する開口とプランジャ４３のスリットの少なくとも一部とが重なるとき、プランジャ４３は、当該開口に対応する受光素子へ光を通過させる。言い換えると、発光素子５１〜５４から受光素子６１〜６４までの光路とスリット７１〜７４の少なくとも一部とが重なるときに、光が通過される。この際に受光素子に入射する光の量は、第２の仕切り板８１ｂが有する当該開口とスリットの開口とが重なりあう領域の大きさに比例する。
【００５６】
プランジャ４３が発光素子５１〜５４それぞれが発する光のうちいずれを遮断するかは、プランジャ４３の位置、つまり、作動体７における定位置からの角度と対応している。以下、図１０〜１５を参照して、作動体７の定位置からの角度が変化するにつれ、各受光素子６１〜６４への光の入射の有無、および、入射する光の量がどのように変化するかについて説明する。
【００５７】
図１０に示されるように、プランジャ４３は、作動体７が０度（定位置）に位置するとき、発光素子５１〜５４が発する光のすべてを遮断する。具体的には、第２の仕切り板において受光素子６１〜６４が配置された位置に対応する全ての開口を、プランジャ４３の光遮断領域が覆う。このため、発光素子５１〜５４それぞれが発する光がプランジャ４３に遮断され、受光素子６１〜６４まで到達しない。
【００５８】
図１０に示す状態から作動体７を回転させていき、プランジャ４３をその長手方向に移動させていく。このとき、上述したように、スリット７１の背面側の開口とスリット７１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離Ａが、他の距離Ｂ〜Ｄよりも短いため、スリット７１の背面側の開口と受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とだけが重なり始める。その後、作動体７の角度が大きくなるにつれ、プランジャ４３の移動量が大きくなると、スリット７１の背面側の開口と受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり領域が大きくなるとともに、スリット７２の背面側の開口と受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とが重なり始める。
【００５９】
図１１に示されるように、作動体７が１５度の位置に位置するとき、スリット７１の背面側の開口が受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の全領域と重なりあっている。言い換えると、第１の仕切り板８１ａにおいて発光素子５１が配置された位置に対応する開口と、第２の仕切り板８１ｂにおいて受光素子６１が配置された位置に対応する開口とを直線的につなぐ空間（光路領域）の全てにおいて、スリット７１の開口が位置する。また、スリット７２の背面側の開口が受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の一部と重なりあっている。言い換えると、第１の仕切り板８１ａにおいて発光素子５２が配置された位置に対応する開口と、第２の仕切り板８１ｂにおいて受光素子６２が配置された位置に対応する開口とを直線的につなぐ空間（光路領域）に、スリット７２の開口の一部のみが位置する。そのため、受光素子６１の受光量は最大値となり、受光素子６２は、発光素子５２から発光された光の一部のみを受光する。また、この段階では、まだ受光素子５３，５４が配置された位置に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口を、プランジャ４３の光遮断領域が覆っている。そのため、受光素子５３，５４には光が到達しない。
【００６０】
図１１に示す状態からさらに作動体７を回転させていき、プランジャ４３をその長手方向に移動させていく。このとき、作動体７の角度が大きくなるにつれ、プランジャ４３の移動量が大きくなると、スリット７２の背面側の開口と受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり領域が大きくなるとともに、スリット７３の背面側の開口と受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とが重なり始める。
【００６１】
図１２に示されるように、作動体７が２２．５度の位置に位置するとき、スリット７１，７２の背面側の開口のそれぞれが受光素子６１，６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の全領域と重なりあっている。言い換えると、第１の仕切り板８１ａにおいて発光素子５１が配置された位置に対応する開口と、第２の仕切り板８１ｂにおいて受光素子６１が配置された位置に対応する開口とを直線的につなぐ空間（光路領域）の全てにおいて、スリット７１の開口が位置する。同様に、第１の仕切り板８１ａにおいて発光素子５２が配置された位置に対応する開口と、第２の仕切り板８１ｂにおいて受光素子６２が配置された位置に対応する開口とを直線的につなぐ空間（光路領域）の全てにおいて、スリット７２の開口が位置する。また、スリット７３の背面側の開口が受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の一部と重なりあっている。言い換えると、第１の仕切り板８１ａにおいて発光素子５３が配置された位置に対応する開口と、第２の仕切り板８１ｂにおいて受光素子６３が配置された位置に対応する開口とを直線的につなぐ空間（光路領域）に、スリット７３の開口の一部のみが位置する。そのため、受光素子６１，６２の受光量は最大値となり、受光素子６３は、発光素子５３から発光された光の一部のみを受光する。なお、この段階では、まだ受光素子５４が配置された位置に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口を、プランジャ４３の光遮断領域が覆っている。そのため、受光素子５４には光が到達しない。
【００６２】
図１２に示す状態からさらに作動体７を回転させていき、プランジャ４３をその長手方向に移動させていくと、スリット７３の背面側の開口と受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり領域が大きくなる。
【００６３】
図１３に示されるように、作動体７が３０度の位置に位置するとき、スリット７１，７２，７３の背面側の開口のそれぞれが受光素子６１，６２，６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の全領域と重なりあっている。そのため、受光素子６１，６２，６３の受光量は最大値となる。なお、この段階では、まだ受光素子５４が配置された位置に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口を、プランジャ４３の光遮断領域が覆っている。そのため、受光素子６４には光が到達しない。
【００６４】
図１３に示す状態からさらに作動体７を回転させていき、プランジャ４３をその長手方向に移動させていくと、スリット７４の背面側の開口と受光素子６４に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とが重なり始める。
【００６５】
図１４に示されるように、作動体７が４２．５度の位置に位置するとき、スリット７１〜７４の背面側の開口のそれぞれが受光素子６１〜６４に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の全領域と重なりあっている。そのため、受光素子６１〜６４の受光量は最大値となる。
【００６６】
図１５は、作動体の角度と受光素子の出力電圧との関係を示した図である。図１５に示されるように、受光素子６１〜６４それぞれが発光素子５１〜５４それぞれから光を受けることにより出力する電圧と作動体７の位置との関係を４つの折れ線９１〜９４によって示している。折れ線９１は、受光素子６１に対応し、折れ線９２は、受光素子６２に対応し、折れ線９３は、受光素子６３に対応し、折れ線９４は、受光素子６４に対応する。
【００６７】
図１５に示されるように、作動体７の角度が０度以上５度未満のとき、発光素子５１〜５４それぞれが発する光を遮断し、作動体７の角度が１２．５度以上２０度未満のとき、発光素子５１，５２それぞれが発する光の少なくとも一部を通過させ、発光素子５３〜５５それぞれが発する光を遮断し、作動体７の角度が２０度以上３２．５度未満のとき、発光素子５１〜５３それぞれが発する光の少なくとも一部を通過させ、発光素子５４，５５それぞれが発する光を遮断し、作動体７の角度が３２．５度以上５０度未満のとき、発光素子５１〜５４それぞれが発する光の少なくとも一部を通過させる。また、角度が５〜１５度において、受光素子６１からの出力電圧は、角度に比例して連続的に大きくなっている。これは、受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とスリット７１との重なり合う領域の大きさが角度の増大に応じて増えるからである。同様に、角度が１２．５〜２２．５度において受光素子６２からの出力電圧が、角度が２０〜３０度において受光素子６３からの出力電圧が、角度が３２．５〜４２．５度において受光素子６４からの出力電圧が、角度に比例して連続的に大きくなっている。
【００６８】
このように、作動体７の角度が大きくなることに応じて、プランジャ４３を通過する光が多くなる。逆に、作動体７の角度が小さくなることに応じて、プランジャ４３を通過する光が少なくなる。このように、作動体７の定位置からの回転角度に応じてプランジャ４３の位置が変わり、プランジャ４３の位置に応じて、受光素子６１〜６４の各々が受光する光の量が異なることとなる。また、受光素子６１〜６４の各々に対して、入射される光の量が最大となるプランジャ４３の位置のうち、基準位置からの変位量が最小となるプランジャ４３の位置を光量最大位置とするとき、受光素子６１〜６４ごとに光量最大位置が異なる。なお、受光素子６１の光量最大位置は、作動体７が１５度のときのプランジャ４３の位置であり、受光素子６２の光量最大位置は、作動体７が２２．５度のときのプランジャ４３の位置であり、受光素子６３の光量最大位置は、作動体７が３０度のときのプランジャ４３の位置であり、受光素子６４の光量最大位置は、作動体７が４２．５度のときのプランジャ４３の位置である。
【００６９】
また、図１５から、受光素子６１〜６４が光を検出し始めるときのプランジャ４３の位置（光検出開始位置）が、受光素子６１〜６４ごとに異なっているとも表現できる。具体的には、受光素子６１に対応する光検出開始位置は、作動体７が５度の位置にあるときのプランジャ４３の位置であり、受光素子６２に対応する光検出開始位置は、作動体７が１２．５度の位置にあるときのプランジャ４３の位置であり、受光素子６３に対応する光検出開始位置は、作動体７が２０度の位置にあるときのプランジャ４３の位置であり、受光素子６４に対応する光検出開始位置は、作動体７が３２．５度の位置にあるときのプランジャ４３の位置である。
【００７０】
このように、光量最大位置、または、光検出開始位置が、受光素子６１〜６４ごとに異なるため、受光素子６１〜６４が光を検出する際のプランジャ４３の位置範囲も異なることとなる。
【００７１】
なお、上記の説明では、プランジャ４３の前面を発光素子５１〜５４と対向させ、プランジャ４３の背面を受光素子６１〜６４と対向させるものとした。しかしながら、逆に、プランジャ４３の背面を発光素子５１〜５４と対向させ、プランジャ４３の前面を受光素子６１〜６４と対向させてもよい。この場合であっても、作動体の角度と受光素子の出力電圧との関係は図１５と同じである。
【００７２】
＜マイクロコンピュータとその周辺構成との関係＞
図１６は、スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。図１６に示されるように、スイッチモジュール１１は、モード切換スイッチ２７、受光素子６１〜６４および点灯部（信号出力手段）２１，２５の他に、スイッチモジュール１１の全体を制御するマイクロコンピュータ１００と、低電圧回路１０１と、と、ＯＮ／ＯＦＦ信号出力部（信号出力手段）１０３と、故障予知／異常予知出力部（信号出力手段）１０５とを含む。
【００７３】
低電圧回路１０１は、外部から入力される電圧を変換し、入力された電圧よりも低い電圧をマイクロコンピュータ１００に出力する。マイクロコンピュータ１００は、低電圧回路１０１から電圧が入力されると、図２に示す点灯部２３を点灯させる。
【００７４】
受光素子６１は、発光素子５１から受けた光の量に応じた電圧をマイクロコンピュータ１００に出力する。受光素子６２は、発光素子５２から受けた光の量に応じた電圧をマイクロコンピュータ１００に出力する。受光素子６３は、発光素子５３から受けた光の量に応じた電圧をマイクロコンピュータ１００に出力する。受光素子６４は、発光素子５４から受けた光の量に応じた電圧をマイクロコンピュータ１００に出力する。ここで、受光素子６１〜６４と発光素子５１〜５４との間の光路にプランジャ４３の光遮断領域が存在しないときの受光素子６１〜６４のそれぞれから出力される電圧を最大電圧とする。
【００７５】
モード切換スイッチ２７は、上述したように、通常モードおよび設定モードのいずれかのモードに切り換えるためのスイッチであり、ユーザにより押下されるボタンを有している。ボタンが押下されると、モード切換スイッチ２７は、モードを切り換える旨のＬＯＷ信号をマイクロコンピュータ１００に出力する。一方、モード切換スイッチ２７は、ボタンが押下されない場合、常にＨＩＧＨ信号をマイクロコンピュータ１００に出力する。
【００７６】
ＯＮ／ＯＦＦ信号出力部１０３は、マイクロコンピュータ１００により制御されて、リミットスイッチ１による操作対象となる外部装置の駆動を制御するためのＯＮ信号（オン信号）またＯＦＦ信号を出力するものである。
【００７７】
故障予知／異常予知出力部１０５は、マイクロコンピュータ１００により制御されて、リミットスイッチ１に生じる故障や異常を予知したことを示す故障予知信号や異常予知信号を外部に出力するものである。
【００７８】
点灯部２１、２５は、それぞれマイクロコンピュータ１００により制御されて発光する。
【００７９】
次に、マイクロコンピュータ１００の内部の機能構成について説明する。なお、マイクロコンピュータ１００は、ＣＰＵと、プログラムを記憶するメモリとを備え、ＣＰＵがメモリからプログラムを読み出し、当該プログラムに従った動作をすることにより機能する。図１６に示されるように、マイクロコンピュータ１００は、Ａ／Ｄ変換部１１１と、位置検出部（位置検出手段）１１３と、メモリ１１５，１１７と、出力信号制御部１１９と、モード切換部１２１と、設定処理部（設定処理手段）１２３とを含む。
【００８０】
Ａ／Ｄ変換部１１１は、受光素子６１〜６４から出力されたアナログ電圧を受け、当該アナログ電圧の値をデジタル値に変換するものである。
【００８１】
位置検出部１１３は、作動体７の位置（ここでは定位置からの角度）を検出するものである。位置検出部１１３は、第１判定部１１３−１〜第ｎ判定部１１３−ｎを備えている。なお、第１判定部１１３−１〜第ｎ判定部１１３−ｎの機能は同じであるため、ここでは第１判定部１１３−１のみ説明する。
【００８２】
第１判定部１１３−１は、Ａ／Ｄ変換部１１１から出力された受光素子６１〜６４に対応する４つのデジタル値の中から一つのデジタル値を抽出する。この抽出は、メモリ１１５に格納されている抽出用テーブルを用いて行われる。抽出用テーブルは、第ｋ判定部（ｋ＝１〜ｎのいずれか）１１３−ｋについて、当該第ｋ判定部１１３−ｋを識別する判定部識別情報と、受光素子６１〜６４に対応する４つのデジタル値のうち、当該第ｋ判定部１１３−ｋにより使用される受光素子を識別する受光素子識別情報とが対応付けられた情報である。図１７は、抽出用テーブルの一例である。図１７に示す抽出用テーブルの場合、第１判定部１１３−１を示す判定部識別情報に対応する受光素子識別情報が受光素子６１であることを示しているため、第１判定部１１３−１は、受光素子６１からのデジタル値を抽出する。
【００８３】
また、第１判定部１１３−１は、抽出したデジタル値と、メモリ１１７に格納されている第１閾値とを比較し、抽出したデジタル値が第１閾値以上である場合にＨＩＧＨ信号を、抽出したデジタル値が第１閾値未満である場合にＬＯＷ信号を、出力信号制御部１１９に出力する。なお、メモリ１１７に格納されている第ｋ閾値は、第ｋ判定部１１３−ｋに対応するものであり、当該第ｋ判定部１１３−ｋにより使用される。
【００８４】
出力信号制御部１１９は、第１判定部１１３−１〜第ｎ判定部１１３−ｎより出力される信号に従って、ＯＮ／ＯＦＦ信号出力部１０３、故障予知／異常予知出力部１０５、および点灯部２１，２５を制御するものである。この制御の具体例については後述する。
【００８５】
モード切換部１２１は、モード切換スイッチ２７からＬＯＷ信号を受けたときに、モードを設定モードに切り換え、設定処理部１２３に設定指示を出力する。また、モード切換部１２１は、設定処理部１２３から設定完了の通知を受けると、通常モードに切り換える。なお、モード切換部１２１は、通常モードに切り換えた場合、設定処理部１２３の動作を停止させ、出力信号制御部１１９を動作させる。
【００８６】
設定処理部１２３は、メモリ１１７に格納される第ｋ閾値（ｋ＝１〜ｎ）およびメモリ１１５に格納される受光素子識別情報を設定する処理を行うものである。設定処理部１２３は、前回の設定対象である第（ｋ−１）判定部（ｋ＝１〜ｎのいずれか）を識別する前回設定対象情報を記憶している。そして、設定処理部１２３は、設定指示を受けた際、前回設定対象情報で示される第（ｋ−１）判定部の次の判定部である第ｋ判定部１１３−ｋを設定対象とする。なお、前回設定対象情報が第ｎ判定部１１３−ｎを示している場合、設定処理部１２３は、第１判定部１１３−１を設定対象とする。そして、設定処理部１２３は、設定対象である第ｋ判定部１１３−ｋに対応する第ｋ閾値および受光素子識別情報を設定する設定処理を行い、設定処理が完了すると、設定完了の旨をモード切換部１２１に通知する。これにより、ユーザは、モード切換スイッチ２７を押下するごとに、第１判定部１１３−１から第ｎ判定部１１３−ｎに対応する設定処理を順次実行させることができる。
【００８７】
設定処理部１２３における設定処理の方法は、以下のとおりである。まず、設定処理部１２３は、Ａ／Ｄ変換部１１１から出力された受光素子６１〜６４に対応する４つのデジタル値の中から、当該デジタル値が取りうる範囲のうち、少なくとも最小電圧（０Ｖ）および最大電圧（５Ｖ）を除く所定範囲（例えば、最大電圧５Ｖの１０％〜９０％の範囲である０．５〜４．５Ｖ）内である一つのデジタル値を抽出する。なお、所定範囲内のデジタル値を出力する受光素子が複数ある場合、当該所定範囲の中央値（つまり、最大電圧の１／２の電圧を示す値）に最も近い一つのデジタル値を抽出すればよい。そして、設定処理部１２３は、抽出したデジタル値を出力している受光素子を識別する情報を、設定対象である第ｋ判定部１１３−ｋを示す判定部識別情報に対応する受光素子識別情報としてメモリ１１５の抽出用テーブルを更新する。また、設定処理部１２３は、抽出したデジタル値を、設定対象である第ｋ判定部１１３−ｋに対応する第ｋ閾値としてメモリ１１７を更新する。設定処理部１２３は、メモリ１１７を更新すると、設定完了したものと判断し、設定完了の旨をモード切換部１２１に通知する。
【００８８】
上記の設定処理によれば、ユーザが作動体７を設定位置まで変位させた状態（つまり、プランジャ４３を作動体７の設定位置に対応する指定位置まで変位させた状態）でモード切換スイッチ２７のボタンを押下することにより、設定処理部１２３は、設定対象である第ｋ判定部１１３−ｋに対応する受光素子識別情報として、所定範囲（例えば、最大電圧５Ｖの１０％〜９０％の範囲である０．５〜４．５Ｖ）内である一つのデジタル値を出力する受光素子を示す情報を設定する。ここで所定範囲は、最小電圧および最大電圧を除く範囲である。そのため、発光素子から発せられた光のうち一部が光遮断領域により遮断され、一部が受光素子に入射している範囲である。この範囲では、プランジャ４３の位置によりデジタル値が敏感に変化する範囲である。また、設定処理部１２３は、設定対象である第ｋ判定部１１３−ｋに対応する第ｋ閾値として、作動体が設定位置にあるときに、受光素子識別情報で示される受光素子に対応するデジタル値を設定する。その結果、第ｋ判定部１１３−ｋは、設定位置付近において感度のよい受光素子からのデジタル値と、作動体７が設定位置であるときの当該受光素子のデジタル値である第ｋ閾値とを用いて、設定位置を精度よく検出することができる。
【００８９】
＜位置検出と出力信号制御の具体例＞
次に、本実施形態のリミットスイッチ１を用いた位置検出と出力信号制御の具体例について説明する。
【００９０】
上述したように、リミットスイッチ１は、物体との接触によって作動体７が回転し、その定位置からの角度に応じて、リミットスイッチ１による操作対象となる外部装置に対してＯＮ信号を出力する。ただし、作動体７に常に同じ状態で物体が接触するとは限らない。重量、大きさ、移動経路などは物体によってわずかに変化する可能性がある。このような変化があったとしても、エラーが生じない状態でリミットスイッチ１が正常に動作することが望まれる。
【００９１】
一方、リミットスイッチ１を長期間使用する場合、振動等の何らかの原因によって、リミットスイッチ１と物体の移動経路との相対位置関係が徐々に変化する可能性がある。このような長期間に亘る変化によって、物体が作動体７に接触した際の作動体７の角度が徐々に大きくなる、もしくは徐々に小さくなることが考えられる。物体が作動体７に接触した際の作動体７の角度が長期間に亘って徐々に大きくなる場合、作動体７の角度の限界値を超えるような力が作動体７に加わり、機械的な故障が生じるおそれがある。また、物体が作動体７に接触した際の作動体７の角度が長期間に亘って徐々に小さくなる場合、正常にＯＮ信号を出力しなくなるというおそれがある。生産ラインを稼動中にこのような故障や異常が発生すると、生産ライン全体を停止しなければならない。そのため、このような故障や異常が発生する前に、将来故障や異常が発生する可能性があることを予知できることが望まれる。
【００９２】
さらに、長期間使用する場合、何らかの影響により作動体７とその回転軸との摩擦力が徐々に大きくなる可能性がある。この場合、物体が離れた直後の作動体７の定位置への復帰速度が徐々に遅くなっていく。復帰速度が遅くなると、次の物体を正常に検知できないおそれがある。ここで、次の物体を正常に検知できなくなる復帰速度を所定限界速度とする。このとき、復帰速度が所定限界速度以上になる前に、復帰速度が遅くなり始めていることを予知できることが望まれる。
【００９３】
図１８は、作動体の角度と動作状態との関係を示す図である。ここでは、平均的な物体が作動体７に接触したときに、作動体７が３０〜３５度程度回転するように、物体の移動経路とリミットスイッチ１との相対位置関係が設定されているものとする。また、ここでは、作動体７の角度の限界値（図ではＴＴＰと示す）が５０度であるとする。
【００９４】
この場合、重量、大きさ、移動経路などの物体の個体差によらずに、正常な状態でリミットスイッチ１がＯＮ信号を出力するためには、平均的な作動体７の角度（３０〜３５度）よりも小さい角度（例えば１５度）を、ＯＮ信号を出力する動作角度として設定することが好ましい。
【００９５】
また、物体が作動体７に接触した際の作動体７の角度が長期間に亘って徐々に大きくなっていることを予知するために、平均的な作動体７の角度（３０〜３５度）よりも大きく、かつ、限界値（５０度）よりも小さい角度（例えば４０度）を超えたときに、故障予知信号が出力されることが好ましい。この故障予知信号は、外部からの力が大きいことによる故障が将来生じる可能性があることを示すものである。なお、図中では、このような故障予知信号が出力されることが望まれる角度範囲を「ＯＴ取り過ぎ」として示している。
【００９６】
さらに、物体が作動体７に接触した際の作動体７の角度が長期間に亘って徐々に小さくなっていることを予知するために、平均的な作動体７の角度（３０〜３５度）よりも小さく、かつ、ＯＮ信号を出力する角度（例えば１５度）よりも大きい角度（例えば２５度）よりも小さい角度だけしか回転しないときに、回転不足異常予知信号が出力されることが好ましい。この回転不足異常予知信号は、外部からの力が小さいことによる異常が将来生じる可能性があることを示すものである。なお、図中では、このような回転不足異常予知信号が出力されることが望まれる角度範囲を「ＯＴ不足」として示している。
【００９７】
さらに、復帰速度が遅くなり始めていることを予知するために、復帰時の速度を示すパラメータ、例えば、定位置の復帰時において角度１５度に到達した時点から角度１０度に到達する時点までの復帰時間を測定する。そして、所定限界速度に対応する時間よりも短く、かつ、正常に復帰しているときの復帰時間よりも長い所定時間と、測定した復帰時間とを比較し、所定時間よりも測定した復帰時間が長い場合に、復帰速度異常予知信号が出力されることが好ましい。この復帰速度異常予知信号は、プランジャ４３（つまり、作動体７）の復帰速度が遅くなってきている旨を示す信号である。
【００９８】
そこで、ＯＮ信号を出力する動作角度（例えば１５度）、故障予知信号を出力する角度（４０〜５０度）、異常予知信号を出力する角度（１５〜２５）、復帰速度異常より信号を出力するために用いる角度（例えば、１５度および１０度）を設定する具体例について、図１９を参照しながら以下に説明する。
【００９９】
図１９は、受光素子から出力される電圧値と、設定処理部により設定される閾値と、各判定部から出力される信号との関係を示す図である。図１９において、（ａ）部は、作動体７の角度の変化例を示しており、（ｂ）部は、受光素子６１〜６４から出力される電圧値と設定処理部１２３により設定される閾値との関係を示しており、（ｃ）部は、位置検出部１１３から出力される信号を示している。
【０１００】
なお、設定処理部１２３は、前回設定対象情報として第ｎ判定部１１３−ｎを示す情報を記憶しているものとする。
【０１０１】
また、受光素子６１〜６４は、出力電圧（デジタル値）として、０〜５Ｖを出力可能であるとする。そのため、中央値は２．５Ｖとなる。
【０１０２】
まず、ユーザは、作動体７を定位置から１０度だけ回転させ、当該作動体７の位置に対応する指定位置（第４指定位置）にプランジャ４３を変位させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、設定処理部１２３は、第１判定部１１３−１を設定対象とする。作動体７が１０度の位置に位置している場合、図１９の（ｂ）部に示されるように、受光素子６１からの出力電圧が約２．５Ｖであり、他の受光素子６２〜６４の出力電圧が０Ｖである。そのため、設定処理部１２３は、設定対象である第１判定部１１３−１に対応する受光素子識別情報として、受光素子６１を示す情報を設定する。また、設定処理部１２３は、第１判定部１１３−１に対応する第１閾値として、作動体７の角度が１０度である状態のときに受光素子６１から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１０３】
これにより、図１９の（ｃ）部に示されるように、第１判定部１１３−１は、受光素子６１からの出力電圧値が第１閾値以上である場合にＨＩＧＨ信号を、受光素子６１からの出力電圧値が第１閾値未満である場合にＬＯＷ信号を出力する。そして、第１閾値は、作動体７の角度が１０度である状態のときに受光素子６１から出力された電圧値（デジタル値）を設定されている。そのため、第１判定部１１３−１からＨＩＧＨ信号が出力されている場合、作動体７が角度１０度以上の位置にあり、第１判定部１１３−１からＬＯＷ信号が出力されている場合、作動体７が角度１０度未満の位置にあることがわかる。また、第１判定部１１３−１からの信号がＬＯＷからＨＩＧＨ、または、ＨＩＧＨからＬＯＷに変化したときに作動体７の角度が１０度であることがわかる。
【０１０４】
次に、ユーザは、作動体７を１５度の位置に変位させ、当該作動体７の位置に対応する指定位置（第１指定位置、第５指定位置）にプランジャ４３を変位させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、設定処理部１２３は、第２判定部１１３−２を設定対象とする。作動体７が１５度の位置に位置している場合、図１９の（ｂ）部に示されるように、受光素子６２からの出力電圧が約１．２Ｖであり、他の受光素子６１，６３，６４の出力電圧が５Ｖまたは０Ｖである。そのため、設定処理部１２３は、設定対象である第２判定部１１３−２に対応する受光素子識別情報として、受光素子６２を示す情報を設定する。また、設定処理部１２３は、第２判定部１１３−２に対応する第２閾値として、作動体７の角度が１５度である状態のときに受光素子６２から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１０５】
これにより、図１９の（ｃ）部に示されるように、第２判定部１１３−２は、受光素子６２からの出力電圧（デジタル値）が第２閾値以上である場合にＨＩＧＨ信号を、受光素子６２からの出力電圧（デジタル値）が第２閾値未満である場合にＬＯＷ信号を出力する。そして、第２閾値は、作動体７の回転角度が１５度である状態のときに受光素子６２から出力された電圧値（デジタル値）を設定されている。そのため、第２判定部１１３−２からＨＩＧＨ信号が出力されている場合、作動体７が角度１５度以上の位置にあり、第２判定部１１３−２からＬＯＷ信号が出力されている場合、作動体７が角度１５度未満の位置にあることがわかる。また、第２判定部１１３−２からの信号がＬＯＷからＨＩＧＨ、または、ＨＩＧＨからＬＯＷに変化したときに作動体７の角度が１５度であることがわかる。
【０１０６】
次に、ユーザは、作動体７を２５度の位置に変位させ、当該作動体７の位置に対応する指定位置（第２指定位置）にプランジャ４３を変位させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、設定処理部１２３は、第３判定部１１３−３を設定対象とする。作動体７が２５度の位置に位置している場合、図１９の（ｂ）部に示されるように、受光素子６３からの出力電圧が約２．５Ｖであり、他の受光素子６１，６２，６４の出力電圧が５Ｖまたは０Ｖである。そのため、設定処理部１２３は、設定対象である第３判定部１１３−３に対応する受光素子識別情報として、受光素子６３を示す情報を設定する。また、設定処理部１２３は、第３判定部１１３−３に対応する第３閾値として、作動体７の角度が２５度である状態のときに受光素子６３から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１０７】
これにより、図１９の（ｃ）部に示されるように、第３判定部１１３−３は、受光素子６３からの出力電圧（デジタル値）が第３閾値以上である場合にＨＩＧＨ信号を、受光素子６３からの出力電圧（デジタル値）が第３閾値未満である場合にＬＯＷ信号を出力する。そして、第３閾値は、作動体７の角度が２５度である状態のときに受光素子６３から出力された電圧値（デジタル値）を設定されている。そのため、第３判定部１１３−３からＨＩＧＨ信号が出力されている場合、作動体７が角度２５度以上の位置にあり、第３判定部１１３−３からＬＯＷ信号が出力されている場合、作動体７が角度２５度未満の位置にあることがわかる。また、第３判定部１１３−３からの信号がＬＯＷからＨＩＧＨ、または、ＨＩＧＨからＬＯＷに変化したときに作動体７の角度が２５度であることがわかる。
【０１０８】
最後に、ユーザは、作動体７を４０度の位置に変位させ、当該作動体７の位置に対応する指定位置（第３指定位置）にプランジャ４３を変位させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、設定処理部１２３は、第４判定部１１３−３を設定対象とする。作動体７が４０度の位置に位置している場合、図１９の（ｂ）部に示されるように、受光素子６４からの出力電圧が約３．８Ｖであり、他の受光素子６１〜６３の出力電圧が５Ｖである。そのため、設定処理部１２３は、設定対象である第４判定部１１３−３に対応する受光素子識別情報として、受光素子６４を示す情報を設定する。また、設定処理部１２３は、第４判定部１１３−３に対応する第４閾値として、作動体７の角度が４０度である状態のときに受光素子６４から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１０９】
これにより、図１９の（ｃ）部に示されるように、第４判定部１１３−３は、受光素子６４からの出力電圧（デジタル値）が第４閾値以上である場合にＨＩＧＨ信号を、受光素子６４からの出力電圧（デジタル値）が第４閾値未満である場合にＬＯＷ信号を出力する。そして、第４閾値は、作動体７の角度が４０度である状態のときに受光素子６４から出力された電圧値（デジタル値）を設定されている。そのため、第４判定部１１３−３からＨＩＧＨ信号が出力されている場合、作動体７が角度４０度以上の位置にあり、第４判定部１１３−３からＬＯＷ信号が出力されている場合、作動体７が角度４０度未満の位置にあることがわかる。また、第４判定部１１３−３からの信号がＬＯＷからＨＩＧＨ、または、ＨＩＧＨからＬＯＷに変化したときに作動体７の角度が４０度であることがわかる。
【０１１０】
そして、出力信号制御部１１９は、第１判定部１１３−１〜第４判定部１１３−３からの信号を受けて、以下のような処理を行うように予め設定されている。
【０１１１】
すなわち、出力信号制御部１１９は、第２判定部１１３−２からの信号がＨＩＧＨを示している間、ＯＮ信号が出力されるようにＯＮ／ＯＦＦ信号出力部１０３を制御するとともに、点灯部２１を点灯させるように制御する。
【０１１２】
ここで、上述したように、第２判定部１１３−２に対応する受光素子識別情報には受光素子６２を示す情報が設定されており、第２閾値として、作動体７の角度が１５度であるときの受光素子６２の出力電圧（デジタル値）が設定されている。そのため、ＯＮ信号が出力される動作角度を１５度とすることができる。
【０１１３】
また、出力信号制御部１１９は、第２判定部１１３−２からの信号がＬＯＷからＨＩＧＨに変化した時点から第２判定部１１３−２からの信号がＨＩＧＨからＬＯＷに変化する時点までの間に、第３判定部１１３−３からの信号がＬＯＷからＨＩＧＨに変化したかを判断する。第３判定部１１３−３からの信号がＬＯＷからＨＩＧＨに変化していない場合、出力信号制御部１１９は、回転不足異常予知信号が出力されるように故障予知／異常予知出力部１０５を制御するとともに、点灯部２５を第１パターンに従って点滅させるように制御する。
【０１１４】
ここで、上述したように、第３判定部１１３−３に対応する受光素子識別情報には受光素子６３を示す情報が設定されており、第３閾値として、作動体７の角度が２５度であるときの受光素子６３の出力電圧（デジタル値）が設定されている。そのため、回転不足異常予知信号が出力される角度範囲を２５度未満とすることができる。
【０１１５】
また、出力信号制御部１１９は、第４判定部１１３−３からの信号がＨＩＧＨを示している間、故障予知信号が出力されるように故障予知／異常予知出力部１０５を制御するとともに、点灯部２５を第２パターンに従って点滅させるように制御する。
【０１１６】
ここで、上述したように、第４判定部１１３−３に対応する受光素子識別情報には受光素子６４を示す情報が設定されており、第４閾値として、作動体７の角度が４０度であるときの受光素子６４の出力電圧（デジタル値）が設定されている。そのため、故障予知信号が出力される角度範囲を４０度以上とすることができる。
【０１１７】
さらに、出力信号制御部１１９は、第２判定部１１３−２からの信号がＨＩＧＨからＬＯＷに変化した時点から第１判定部１１３−１からの信号がＨＩＧＨからＬＯＷに変化する時点までの時間を計測し、計測した時間が所定時間よりも長いか否かを判断する。測定した時間が所定時間よりも長い場合、出力信号制御部１１９は、復帰速度異常予知信号が出力されるように故障予知／異常予知出力部１０５を制御するとともに、点灯部２５を第３パターンに従って点滅させるように制御する。
【０１１８】
ここで、上述したように、第１判定部１１３−１に対応する受光素子識別情報には受光素子６１を示す情報が設定されており、第１閾値として、作動体７の角度が１０度であるときの受光素子６１の出力電圧（デジタル値）が設定されている。そのため、作動体７が復帰する際の角度１５度から角度１０度まで移動する時間に応じて、復帰速度異常予知信号を出力することができる。
【０１１９】
なお、上記の第１〜第３パターンは、点滅する回数、周期などが異なるパターンである。例えば、図２０に示されるように、４秒を周期とし、一周期に点滅させる回数をパターンごとに変えている。
【０１２０】
以上のように本実施形態のリミットスイッチ１は、外部からの力に応じて変位するプランジャ（変位部材）４３と、プランジャ４３の位置に応じた信号を出力する出力信号制御部（信号出力部）１１９とを備える。そして、プランジャ４３は、発光素子５１〜５４の発光面と受光素子６１〜６４の受光面との間に配置され、外部からの力がないときに基準位置に位置する。また、プランジャ４３の変位に応じて発光素子５１〜５４から発せられた光のうち受光素子６１〜６４に入射する光の量が変化するように、プランジャ４３にはには光を通すためのスリット（開口部）７１〜７４が形成されている。さらに、リミットスイッチ１は、ユーザによりプランジャ４３が指定位置（例えば、作動体７が１０度、１５度、２５度、４０度のときのプランジャ４３の位置）に変位された状態で設定指示が入力されたとき、受光素子６１〜６４から出力されたデジタル値（特徴量）を第ｋ閾値として設定する設定処理部１２３を備える。さらに、リミットスイッチ１は、設定された第ｋ閾値と、受光素子から出力されるデジタル値とを比較することにより、プランジャ４３が指定位置よりも基準位置に近い位置にあるのか否かを検出する検出処理を行う位置検出部１１３を備える。
【０１２１】
これにより、プランジャ４３の位置によって、受光素子６１〜６４に入射する光の量が異なるため、各受光素子６１〜６４から出力されるデジタル値が変化することとなる。そして、ユーザ入力に従って、プランジャ４３が指定位置（例えば、作動体７が１０度、１５度、２５度、４０度のときのプランジャ４３の位置）に変位された状態で受光素子６１〜６４のいずれかから出力されたデジタル値を閾値として設定し、設定された閾値と、当該受光素子から出力されるデジタル値とを比較することにより、プランジャ４３が指定位置よりも基準位置に近い位置にあるのか否かを検出する。そのため、ユーザはプランジャ４３を指定位置に変位させた状態で設定指示を入力するだけで、その状態のときのデジタル値が閾値として設定され、プランジャ４３が指定位置よりも基準位置に近いか否かを検出することができる。その結果、指定位置よりも基準位置に近いか否かの検出結果に応じた信号を容易に出力することができる。これにより、調整ネジを必要とすることなく、プランジャ４３の所望の位置（すなわち、作動体７の所望の位置）に応じた信号を容易に出力することが可能なスイッチを提供することができる。
【０１２２】
＜変形例＞
本実施の形態においては、リミットスイッチ１が備えるプランジャ４３が、図４に示すようなスリット７１〜７４を有するとした。しかしながら、スリットの形状は、これに限定されるものではない。本変形例は、リミットスイッチ１が備えるプランジャ４３に代えて、スリット７１〜７４とは異なる形状のスリットを複数有するプランジャを備える。
【０１２３】
図２１は、変形例におけるプランジャの前面を示す図である。図２２は、変形例におけるプランジャの前面側からみた斜視図である。図２３は、変形例におけるプランジャの背面を示す図である。図２４は、変形例におけるプランジャの背面側からみた斜視図である。図２５は、変形例におけるプランジャの横断面を示す図である。図２１〜２５に示されるように、プランジャ４３Ａは、本体部７０Ａと、突起部７６Ａとを有する。
【０１２４】
突起部７６Ａは、本体部７０Ａと結合しており、本体部７０Ａよりも細い。突起部７６Ａは、コイルばね４２の内部に挿入される。また、突起部７６Ａは、突起部７６と同様に、第３の仕切り板が有する孔に挿入される。そして、作動体７の動きに応じてプランジャ４３Ａが第３の仕切り板８１ｃの方向に平行移動すると、コイルばね４２は、プランジャ４３Ａの本体部７０Ａと第３の仕切り板８１ｃとの間で縮み、プランジャ４３Ａを基準位置に戻す力をプランジャ４３Ａに与える。
【０１２５】
本体部７０Ａは、スリット７１Ａ〜７４Ａを有する。ここで、スリット７１Ａ〜７４Ａそれぞれの形状は同じであるので、スリット７１Ａについて説明する。スリット７１Ａは、プランジャ４３Ａの前面と背面との間において開口の大きさが異なる。具体的には、スリット７１Ａの開口の横断面の形状は、図２５に示すような破線で囲まれた領域のうち斜線以外で示された領域の形状である。そして、スリット７１Ａの背面の開口の大きさは、第２の仕切り板８１ｂの開口の大きさと同じである。
【０１２６】
図２６〜３０、複数の発光素子と複数の受光素子と変形例におけるプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す図である。なお、図２６は作動体７が定位置に位置しているときの図であり、図２７は作動体７が１５度の位置に位置しているときの図であり、図２８は作動体７が２２．５度の位置に位置しているときの図であり、図２９は作動体７が３０度の位置に位置しているときの図であり、図３０は作動体７が４２．５度の位置に位置しているきの図である。ここで、発光素子５１〜５４、受光素子６１〜６４、仕切り板８１が配置される位置は、図１０と同一である。
【０１２７】
図２６〜３０示されるように、プランジャ４３Ａの前面と発光素子５１〜５４とが対面し、プランジャ４３Ａの背面と受光素子６１〜６４とが対面する。なお、図２５に示したように、プランジャ４３Ａの本体部７０Ａのうちスリット７１Ａ〜７４Ａ以外の部分を斜線で示している。この斜線の部分が光遮断領域となる。
【０１２８】
また、プランジャ４３と同様に、プランジャ４３Ａは、作動体７の動きに連動して位置が変化し、位置の変化により発光素子５１〜５４が発する光を遮断または通過させる。具体的には、プランジャ４３Ａにおいて、スリット７１Ａ〜７４Ａのそれぞれは、プランジャ４３Ａの移動の途中において、発光素子５１〜５４に対応する第１の仕切り板８１ａの開口および受光素子６１〜６４に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と重なるように、プランジャ４３Ａに形成されている。
【０１２９】
また、スリット７１〜７４と同様に、スリット７１Ａ〜７４Ａの背面側の開口のそれぞれと当該スリットに対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離は、スリット７１〜７４ごとに異なる。具体的には、図２６に示されるように、作動体７が定位置にあるとき（すなわち、プランジャ４３Ａが基準位置にあるとき）、スリット７１Ａの背面側の開口とスリット７１Ａに対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離、スリット７２Ａの背面側の開口とスリット７２Ａに対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離、スリット７３Ａの背面側の開口とスリット７３Ａに対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離、スリット７４Ａの背面側の開口とスリット７４Ａに対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離は、この順に大きくなるように、各スリット７１Ａ〜７４Ａの位置が設定されている。
【０１３０】
以下、図２６〜３０参照して、作動体７の定位置からの回転角度が変化するにつれ、各受光素子６１〜６４への光の入射の有無、および、入射する光の量がどのように変化するかについて説明する。
【０１３１】
図２６に示されるように、プランジャ４３Ａは、作動体７が０度の位置（定位置）に位置するとき、発光素子５１〜５４が発する光のすべてを遮断する。このため、発光素子５１〜５４それぞれが発する光がプランジャ４３Ａに遮断され、受光素子６１〜６４まで到達しない。
【０１３２】
図２６に示す状態から作動体７を回転させていき、プランジャ４３Ａをその長手方向に移動させていく。このとき、上述したように、スリット７１Ａの背面側の開口とスリット７１Ａに対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離が、他のスリット７２Ａ〜７４Ａに対応する距離よりも短いため、スリット７１Ａの背面側の開口と受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とだけが重なり始める。その後、作動体７の角度が大きくなるにつれ、プランジャ４３Ａの移動量が大きくなると、スリット７１Ａの背面側の開口と受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり領域が大きくなるとともに、スリット７２Ａの背面側の開口と受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とが重なり始める。
【０１３３】
図２７に示されるように、作動体７が１５度の位置に位置する場合、スリット７１Ａの背面側の開口が受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と一致する。言い換えると、第１の仕切り板８１ａにおいて発光素子５１が配置された位置に対応する開口と、第２の仕切り板８１ｂにおいて受光素子６１が配置された位置に対応する開口とを直線的につなぐ空間（光路領域）の全てにおいて、スリット７１Ａが存在する。また、このととき、スリット７２Ａの背面側の開口が受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の一部とが重なりあっている。そのため、受光素子６１の受光量は最大値となり、受光素子６２は、発光素子５２から発光された光の一部のみを受光する。また、この段階では、まだ受光素子５３，５４が配置された位置に対応する開口を、プランジャ４３Ａの光遮断領域が覆っている。そのため、受光素子５３，５４には光が到達しない。
【０１３４】
図２７に示す状態からさらに作動体７を回転させていき、プランジャ４３Ａをその長手方向に移動させていく。このとき、プランジャ４３Ａの移動量が大きくなると、スリット７１Ａの背面側の開口と受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり面積が小さくなるとともに、スリット７２Ａの背面側の開口と受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり面積が大きくなる。また、スリット７３Ａの背面側の開口と受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とが重なり始める。
【０１３５】
図２８に示されるように、作動体７が２２．５度の位置に位置するとき、スリット７２Ａの背面側の開口が受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と一致する。また、スリット７１Ａ、７３Ａの背面側の開口のそれぞれが受光素子６１，６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の一部と重なりあっている。そのため、受光素子６２の受光量は最大値となり、発光素子５１，５３が発する光が部分的にスリット７１Ａ，７３Ａを通過し、受光素子６１，６３に到達する。なお、この段階では、まだ受光素子５４が配置された位置に対応する開口を、プランジャ４３Ａの光遮断領域が覆っている。そのため、受光素子６４には光が到達しない。
【０１３６】
図２８に示す状態からさらに作動体７を回転させていき、プランジャ４３Ａをその長手方向に移動させていく。このとき、プランジャ４３Ａの移動量が大きくなると、受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口を光遮断領域が覆う。また、スリット７２Ａの背面側の開口と受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり面積が小さくなる。さらに、スリット７３Ａの背面側の開口と受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり面積が大きくなる。
【０１３７】
図２９に示されるように、作動体７が３０度の位置に位置するとき、受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口は再び光遮断領域により完全に覆われる。また、スリット７２Ａの背面側の開口と受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の一部とが重なりあっている。さらに、スリット７３Ａの背面側の開口が受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と一致する。そのため、受光素子６１には光が到達せず、受光素子６３の受光量は最大値となり、発光素子５２が発する光が部分的にスリット７２Ａを通過し、受光素子６２に到達する。なお、この段階では、まだ受光素子５４が配置された位置に対応する開口を、プランジャ４３Ａの光遮断領域が覆っている。そのため、受光素子６４には光が到達しない。
【０１３８】
図２９に示す状態からさらに作動体７を回転させていき、プランジャ４３Ａをその長手方向に移動させていく。このとき、プランジャ４３Ａの移動量が大きくなると、受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口を光遮断領域が覆う。また、スリット７３Ａの背面側の開口と受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり面積が小さくなる。さらに、スリット７４Ａの背面側の開口と受光素子６４に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とが重なり始める。
【０１３９】
図３０に示されるように、作動体７が４２．５度の位置に位置するとき、受光素子６１，６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口は再び光遮断領域により完全に覆われる。また、スリット７３Ａの背面側の開口と受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の一部とが重なりあっている。さらに、スリット７４Ａの背面側の開口が受光素子６４に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と一致する。そのため、受光素子６１，６２には光が到達せず、受光素子６４の受光量は最大値となり、発光素子５３が発する光が部分的にスリット７３Ａを通過し、受光素子６３に到達する。
【０１４０】
なお、作動体７は、４２．５度から５０度の角度まで変位することができる。ただし、プランジャ４３Ａは、作動体７が４２．５度の角度に位置するときに、固定部材８３に接触する。そのため、作動体７が４２．５度から５０度の角度に位置するとき、プランジャ４３Ａは、図３０と同じ状態となる。
【０１４１】
以下、本変形例における、位置検出と出力信号制御の具体例について説明する。図３１は、受光素子から出力される電圧値と、設定処理部１２３により設定される閾値と、各判定部から出力される信号との関係を示す図である。図３１において、（ａ）部は、作動体の回転角度の変化例を示しており、（ｂ）部は、受光素子６１〜６４から出力される電圧値と設定処理部１２３により設定される閾値との関係を示しており、（ｃ）部は、位置検出部１１３から出力される信号を示しており、（ｄ）部は、出力信号制御部１１９における信号生成の一例を示している。
【０１４２】
なお、本変形例では、設定処理部１２３は、受光素子識別情報として、所定範囲（例えば、０．５〜４．５Ｖ）の出力電圧（デジタル値）を出力している受光素子６１〜６４の中から、ユーザ入力に従って選択した受光素子を示す情報を設定するものとする。もしくは、設定処理部１２３は、受光素子６１〜６４の優先度を予め記憶しておき、所定範囲の出力電圧（デジタル値）を出力している受光素子６１〜６４が複数ある場合、当該複数の受光素子の中から優先度の最も高いものを選択してもよい。
【０１４３】
図３１の（ｂ）部に示されるように、受光素子６１〜６４それぞれが発光素子５１〜５４それぞれから光を受けることにより出力する電圧と作動体７が位置する角度との関係を４つの折れ線９１Ａ〜９４Ａによって示している。折れ線９１Ａは、受光素子６１に対応し、折れ線９２Ａは、受光素子６２に対応し、折れ線９３Ａは、受光素子６３に対応し、折れ線９４Ａは、受光素子６４に対応する。
【０１４４】
また、図３１の（ｂ）部に示されるように、受光素子６１は、作動体７が位置する角度が５度以上２５度未満のとき、光を受光する。その受光量は、角度が１５度のときに最大となる。受光素子６２は、作動体７が位置する角度が１２．５度以上３２．５度未満のとき、光を受光する。その受光量は、角度が２２．５度のときに最大となる。受光素子６３は、作動体７が位置する角度が２０度以上５０度未満のとき、光を受光する。その受光量は、角度が３０度のときに最大となる。受光素子６４は、作動体７が位置する角度が３２．５度以上５０度未満のとき、光を受光する。その受光量は、角度が４２．５度から５０度のときに最大となる。
【０１４５】
まず、ユーザは、作動体７を定位置から１０度だけ回転させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、設定処理部１２３は、上記の説明と同様に、設定対象である第１判定部１１３−１に対応する受光素子識別情報として受光素子６１を示す情報を設定する。また、図３１の（ｂ）部に示されるように、設定処理部１２３は、第１判定部１１３−１に対応する第１閾値として、作動体７の角度が１０度であるときに受光素子６１から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１４６】
次に、ユーザは、作動体７を定位置から１５度だけ回転させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、設定処理部１２３は、上記の説明と同様に、設定対象である第２判定部１１３−２に対応する受光素子識別情報として、受光素子６２を示す情報を設定する。また、図３１の（ｂ）部に示されるように、設定処理部１２３は、第２判定部１１３−２に対応する第２閾値として、作動体７の位置する角度が１５度であるときに受光素子６２から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１４７】
次に、ユーザは、作動体７を定位置から２５度だけ回転させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、受光素子６２と受光素子６３とが０．５〜４．５Ｖの出力電圧（デジタル値）を出力している。ただし、ユーザは、図３１の（ｂ）部に示されるような折れ線９２Ａ，９３Ａを予め把握しておくことで、角度２５度未満よりも角度２５以上で出力電圧が高くなる受光素子６３を選択すればよい。その結果、設定処理部１２３は、設定対象である第３判定部１１３−３に対応する受光素子識別情報として、受光素子６３を示す情報を設定する。また、図３１の（ｂ）部に示されるように、設定処理部１２３は、第３判定部１１３−３に対応する第３閾値として、作動体７の位置する角度が２５度であるときに受光素子６３から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１４８】
次に、ユーザは、作動体７を定位置から４０度だけ回転させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、受光素子６３と受光素子６４とが０．５〜４．５Ｖの出力電圧（デジタル値）を出力している。ただし、ユーザは、図３１の（ｂ）部に示されるような折れ線９３Ａ，９４Ａを予め把握しておくことで、角度４０度未満よりも角度４０度以上で出力電圧が高くなる受光素子６４を選択すればよい。その結果、設定処理部１２３は、設定対象である第４判定部１１３−３に対応する受光素子識別情報として、受光素子６４を示す情報を設定する。また、設定処理部１２３は、第４判定部１１３−３に対応する第４閾値として、作動体７の位置する角度が４０度であるときに受光素子６４から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１４９】
次に、ユーザは、作動体７を定位置から２２度だけ回転させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、受光素子６１と受光素子６３とが０．５〜４．５Ｖの出力電圧（デジタル値）を出力している。ただし、ユーザは、図３１の（ｂ）部に示されるような折れ線９１Ａ，９３Ａを予め把握しておくことで、角度２２度未満よりも角度２２度以上で出力電圧が高くなる受光素子６３を選択すればよい。その結果、設定処理部１２３は、設定対象である第５判定部に対応する受光素子識別情報として、受光素子６３を示す情報を設定する。また、設定処理部１２３は、第５判定部に対応する第５閾値として、作動体７の位置する角度が２２度であるときに受光素子６３から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１５０】
最後に、ユーザは、作動体７を定位置から３５度だけ回転させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、受光素子６３と受光素子６４とが０．５〜４．５Ｖの出力電圧（デジタル値）を出力している。ただし、ユーザは、図３１の（ｂ）部に示されるような折れ線９３Ａ，９４Ａを予め把握しておくことで、角度３５度未満よりも角度３５度以上で出力電圧が高くなる受光素子６４を選択すればよい。その結果、設定処理部１２３は、設定対象である第６判定部に対応する受光素子識別情報として、受光素子６４を示す情報を設定する。また、設定処理部１２３は、第６判定部に対応する第６閾値として、作動体７の位置する角度が３５度であるときに受光素子６３から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１５１】
このように設定することで、第１判定部１１３−１から第６判定部は、図３１の（ｃ）部に示されるような信号を出力することとなる。なお、図３１の（ｃ）部において横軸は、（ｂ）部と同じく作動体７が位置する角度を示している。
【０１５２】
そして、出力信号制御部１１９は、第１判定部１１３−１から第６判定部からの信号を受けて、以下のような処理を行うように予め設定されている。
【０１５３】
すなわち、出力信号制御部１１９は、第２判定部１１３−２からの信号、第５判定部からの信号および第６判定部からの信号のＯＲ処理を行うことにより、図３１の（ｄ）部に示されるような信号を生成する。なお、図３１の（ｄ）部において横軸は、（ｂ）部と同じく作動体７が位置する角度を示している。すなわち、作動体７が位置する角度が１５度以上であるときにＨＩＧＨとなる信号を生成する。そして、出力信号制御部１１９は、生成した信号がＨＩＧＨを示している間、ＯＮ信号が出力されるようにＯＮ／ＯＦＦ信号出力部１０３を制御するとともに、点灯部２１を点灯させるように制御する。
【０１５４】
その他、出力信号制御部１１９における回転不足異常予知信号の出力処理、故障予知信号の出力処理、復帰速度異常予知信号の出力処理は、プランジャ４３を用いた上記の説明と同様である。
【０１５５】
なお、上記図２６〜３０の説明では、プランジャ４３Ａの前面を発光素子５１〜５４と対向させ、プランジャ４３Ａの背面を受光素子６１〜６４と対向させるものとした。しかしながら、逆に、プランジャ４３Ａの背面を発光素子５１〜５４と対向させ、プランジャ４３Ａの前面を受光素子６１〜６４と対向させてもよい。この場合であっても、作動体の角度と受光素子の出力電圧との関係は図３１と同じである。
【０１５６】
このように、本変形例であっても、プランジャ４３Ａの位置によって、受光素子６１〜６４に入射する光の量が異なるため、各受光素子６１〜６４から出力されるデジタル値が変化することとなる。そして、ユーザ入力に従って、プランジャ４３Ａが指定位置（例えば、作動体７が１０度、１５度、２５度、４０度のときのプランジャ４３Ａの位置）に変位された状態で受光素子６１〜６４のいずれかから出力されたデジタル値を閾値として設定し、設定された閾値と、当該受光素子から出力されるデジタル値とを比較することにより、プランジャ４３Ａが指定位置よりも基準位置に近い位置にあるのか否かを検出することができる。そのため、ユーザはプランジャ４３Ａを指定位置に変位させた状態で設定指示を入力するだけで、その状態のときのデジタル値が閾値として設定され、プランジャ４３が指定位置よりも基準位置に近いか否かを検出することができる。その結果、指定位置よりも基準位置に近いか否かの検出結果に応じた信号を容易に出力することができる。これにより、調整ネジを必要とすることなく、プランジャ４３Ａの所望の位置（すなわち、作動体７の所望の位置）に応じた信号を容易に出力することが可能なスイッチを提供することができる。
【０１５７】
また、リミットスイッチ１が備える作動体７が回転する動作に応じて、プランジャ４３，４３Ａの位置を変位させるようにした。しかしながら、プランジャ４３の位置の変位を、作動体７の回転による動作に連動させることによる方法に限定するものではない。作動体７の回転による動作以外でプランジャ４３，４３Ａの位置を変位させる方法として、例えば、非特許文献１に記載の方法を利用してもよい。
【０１５８】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明は、生産ライン等で用いられるリミットスイッチに利用することができる。
【符号の説明】
【０１６０】
１ リミットスイッチ
３ ケーシング
５ 装着ブロック
７ 作動体
１１ スイッチモジュール
２１，２５ 点灯部（信号出力手段）
４１ フォトインタラプタ部
４３，４３Ａ プランジャ（変位部材）
５１〜５４ 発光素子
６１〜６４ 受光素子
７１〜７４，７１Ａ〜７４Ａ スリット
１００ マイクロコンピュータ
１０３ ＯＮ／ＯＦＦ信号出力部（信号出力手段）
１０５ 故障予知／異常予知出力部（信号出力手段）
１１３ 位置検出部（位置検出手段）
１１３−１〜１１３−ｎ 第１判定部〜第ｎ判定部
１１５，１１７ メモリ
１１９ 出力信号制御部（信号出力手段）
１２３ 設定処理部（設定処理手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部からの力の荷重に応じて変位する変位部材を備え、当該変位部材の位置に応じた信号を出力するスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場の生産ラインにおいて、加工すべき製品等の物体が所定の位置に移送されたことを検出し、加工機械を自動的に起動するのに使用されるリミットスイッチが知られている（非特許文献１参照）。
【０００３】
このようなリミットスイッチは、外部からの力の荷重に応じて変位する変位部材を備えており、この変位部材の位置に応じた信号を出力する。そのため、特許文献１や２では、変位部材が所定の位置になったときに接触する接点機構を設け、当該接点機構における電気的な接触の有無によって変位部材の位置を検知している。また、特許文献２では、接点機構を複数設けることにより、変位部材の複数の位置を検知している。
【０００４】
特許文献１や２のように接点機構により変位部材の位置を検知する場合、当該接点機構を構成する各部材の寸法ばらつきによって、当該接点機構で検知できる変位部材の位置と、所望の変位部材の位置との間に差が生じることがある。そこで、特許文献２では、このような差をなくすために調整ネジが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２８１５１３号公報（１９９０年１１月１０日公開）
【特許文献２】特開昭６４−０４３９３４号公報（１９８９年２月１６日公開）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】オムロン株式会社、「リミットスイッチ テクニカルガイド」、［online］、［平成 22年 11月 19日検索］、インターネット〈 URL：http://www.fa.omron.co.jp/data_pdf/commentary/limitswitch_apparatus_tg_j_3_1_1-5.pdf〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、調整ネジによる調整作業は、調整ネジをわずかに回転させる作業と、その回転後における接点機構で検知できる変位部材の位置を確認する作業とを繰り返すこととなり、手間がかかる。
【０００８】
また、複数の変位部材の位置を検知したい場合、変位部材の各位置に応じた接点機構の各々に対して調整作業が必要となる。その結果、調整作業に時間がかかるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、外部からの力の荷重に応じて変位する変位部材を備えており、この変位部材の位置に応じて信号を出力するスイッチにおいて、調整ネジを必要とすることなく、変位部材の所望の位置に応じた信号を容易に出力することが可能なスイッチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明のスイッチは、外部からの力の荷重に応じて変位する変位部材と、前記変位部材の位置に応じた信号を出力する信号出力手段とを備えたスイッチにおいて、発光面から光を発光する発光素子と、前記発光面に対向する受光面を有し、当該受光面に入射された光の量を示す特徴量を出力する受光素子とを備え、前記変位部材は、前記発光面と前記受光面との間に配置され、前記外部からの力の荷重がないときに基準位置に位置しており、前記変位部材の変位に応じて前記発光面から発光された光のうち前記受光面に入射する光の量が変化するように、前記変位部材には光を通すための開口部が形成されており、さらに、前記変位部材が指定位置に変位された状態で設定指示が入力されたとき、前記受光素子から出力された特徴量を閾値として設定する設定処理手段と、前記設定処理手段により設定された閾値と、前記受光素子から出力される特徴量とを比較することにより、前記変位部材が前記指定位置よりも前記基準位置に近い位置にあるのか否かを検出する検出処理を行う位置検出手段とを備え、前記信号出力手段は、前記位置検出手段による検出処理の結果に基づいて前記信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
前記の構成によれば、変位部材の変位に応じて発光面から発光された光のうち受光面に入射する光の量が変化するように、変位部材には光を通すための開口部が形成されている。そのため、変位部材の位置によって、受光面に入射する光の量が異なるため、変位部材の位置によって受光素子から出力される特徴量が変化することとなる。そして、変位部材が指定位置に変位された状態で受光素子から出力された特徴量を閾値として設定し、設定された閾値と、受光素子から出力される特徴量とを比較することにより、変位部材が指定位置よりも基準位置に近い位置にあるのか否か、もしくは、前記変位部材が前記指定位置に位置するか否かを検出する。そのため、ユーザは変位部材を指定位置に変位させた状態で設定指示を入力するだけで、その状態のときの特徴量が閾値として設定され、変位部材の位置を検出することができる。その結果、変位部材の位置に応じた信号を容易に出力することができる。これにより、調整ネジを必要とすることなく、変位部材の所望の位置に応じた信号を容易に出力することが可能なスイッチを提供することができる。
【００１２】
さらに、本発明のスイッチにおいて、前記発光素子および前記受光素子が複数であり、
互いに対向する一対の発光素子および受光素子を光検出部とするとき、前記変位部材には、前記複数の光検出部の各々に対応して前記開口部が形成されており、前記複数の光検出部の各々に対して、当該光検出部の受光素子に入射される光の量が最大となる前記変位部材の位置のうち、前記基準位置からの変位量が最小となる前記変位部材の位置を光量最大位置とするとき、前記複数の光検出部ごとに前記光量最大位置が異なることが好ましい。
【００１３】
もしくは、本発明のスイッチにおいて、前記発光素子および前記受光素子が複数であり、
互いに対向する一対の発光素子および受光素子を光検出部とするとき、前記変位部材には、各光検出部に対応して前記開口部が複数形成されており、各光検出部について、前記開口部を通過した光を当該光検出部が検出するときの前記変位部材の位置のうち、前記基準位置からの変位量が最小となる前記変位部材の位置を光検出開始位置とするときに、前記基準位置から前記光検出開始位置までの距離が、前記複数の光検出部ごとに異なることが好ましい。
【００１４】
前記の構成によれば、発光素子から発せられた光を受光素子が受光するときの変位部材の位置の範囲が、光検出部により異なることとなる。そのため、複数の光検出部を用いることで、より広い範囲の変位部材の位置が検出可能となる。
【００１５】
さらに、本発明のスイッチにおいて、前記指定位置が複数あり、前記設定処理手段は、前記複数の指定位置の各々について、前記指定位置を検出するために使用する前記光検出部を設定するとともに、当該光検出部の受光素子から出力された特徴量を当該指定位置に対応する前記閾値として設定し、前記位置検出手段は、前記複数の指定位置の各々について、当該指定位置に対応して前記設定処理手段により設定された閾値と、当該指定位置に対応して前記設定処理手段により設定された光検出部の受光素子から出力された特徴量とを比較することにより前記検出処理を行うことが好ましい。
【００１６】
前記の構成によれば、位置検出手段は、複数の指定位置を容易に検出することができる。その結果、スイッチは、複数の指定位置に応じた各種の信号を出力することができる。
【００１７】
さらに、本発明のスイッチにおいて、前記変位部材が前記指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、外部の装置を駆動するためのオン信号を前記信号として出力することが好ましい。
【００１８】
上記の構成によれば、ユーザは変位部材を指定位置に変位させた状態で設定指示を入力するだけで、外部の装置を駆動するためのオン信号が出力されるときの変位部材の指定位置を容易に設定することができる。
【００１９】
さらに、本発明のスイッチにおいて、前記信号出力手段は複数の信号を出力するものであり、前記指定位置として、第１指定位置と、当該第１指定位置よりも基準位置から遠い第２指定位置とがあり、前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、外部の装置を駆動するためのオン信号を前記複数の信号の一つとして出力し、前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出してから、前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にあると前記位置検出手段が検出するまでの間に、前記変位部材が前記第２指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出しない場合に、前記信号出力手段は、前記外部からの力の荷重が小さいことを示す故障予知信号を前記複数の信号の一つとして出力することが好ましい。
【００２０】
スイッチを長期間継続して使用していると、何らかの影響により、外部から加わる力の荷重が徐々に小さくなることが考えられる。一方、スイッチが生産ラインに設置された場合、外部からの力が加わっているのに正常にオン信号が出力されないというエラーにより生産ラインが停止してしまうことをなるべく避ける必要がある。上記の構成によれば、変位部材が第１指定位置よりも基準位置に近い位置にないと位置検出手段が検出してから、変位部材が第１指定位置よりも基準位置に近い位置にあると位置検出手段が検出するまでの間に、変位部材が第２指定位置よりも基準位置に近い位置にないと位置検出手段が検出しない場合に、故障予知信号が出力される。ここで、第１指定位置は、オン信号を出力する動作ポイントであり、第２指定位置は、第１指定位置よりも基準位置から遠い位置である。そのため、何らかの影響でエラーが生じる前、つまり、外部からの力が加わっているのに変位部材が第１指定位置まで到達しない状態になる前に、ユーザは、故障予知信号を確認するだけで、外部からの力の荷重が徐々に小さくなっていることを容易に認識することができる。
【００２１】
さらに、本発明のスイッチにおいて、前記信号出力手段は複数の信号を出力するものであり、前記指定位置として、第１指定位置と、当該第１指定位置よりも基準位置から遠い第３指定位置とがあり、前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、外部の装置を駆動するためのオン信号を前記複数の信号の一つとして出力し、前記変位部材が前記第３指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、前記外部からの力の荷重が大きいことを示す故障予知信号を前記複数の信号の一つとして出力する好ましい。
【００２２】
スイッチを長期間継続して使用していると、何らかの影響により、外部から加わる力の荷重が徐々に大きくなることが考えられる。外部から加わる力の荷重が限界値を超えると、スイッチが破損するおそれがある。上記の構成によれば、変位部材が第３指定位置よりも基準位置に近い位置にないと位置検出手段が検出した場合、故障予知信号が出力される。ここで、第３指定位置は、オン信号を出力する動作ポイントである第１指定位置よりも基準位置から遠い位置である。そのため、ユーザは、第３指定位置としてスイッチが破損する可能性のある力よりも小さい力が加わったときの変位部材の位置を指定することにより、外部からの力の荷重が徐々に大きくなっていることを予め認識することができる。
【００２３】
さらに、本発明のスイッチにおいて、前記指定位置として、第４指定位置と、当該第４指定位置よりも基準位置から遠い第５指定位置とがあり、前記信号出力手段は、前記変位部材が前記第５指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した後の、前記変位部材が前記第５指定位置に位置すると前記位置検出手段が検出した時点から前記変位部材が前記第４指定位置に位置すると前記位置検出手段が検出した時点までの時間を計測し、計測した時間が所定時間よりも大きい場合に故障予知信号を前記信号として出力することが好ましい。
【００２４】
スイッチを長期間継続して使用していると、摩擦力の増大等の何らかの影響により、変位部材が変位してから基準位置に復帰する際の復帰速度が遅くなることが考えられる。復帰速度が遅くなると、次の外部からの力が加わったときに正常にスイッチ動作を行うことができない場合がある。上記の構成によれば、変位部材が第５指定位置に位置すると位置検出手段が検出した時点から変位部材が第４指定位置に位置すると位置検出手段が検出した時点までの時間が所定時間よりも大きい場合、故障予知信号を前記信号として出力する。そのため、ユーザは、復帰速度が遅くなってきていることを予め認識することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、外部からの力の荷重に応じて変位する変位部材を備えており、この変位部材の位置に応じて信号を出力するスイッチにおいて、調整ネジを必要とすることなく、変位部材の所望の位置に応じた信号を容易に出力することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施の形態におけるリミットスイッチを示す斜視図である。
【図２】リミットスイッチが有するスイッチモジュールを示す図である。
【図３】スイッチモジュールを分解したときの斜視図である。
【図４】スイッチモジュールが有するフォトインタラプタ部を基板とともに示す斜視図である。
【図５】スイッチモジュールが有するプランジャの前面を示す図である。
【図６】プランジャの前面側からみた斜視図である。
【図７】プランジャの背面を示す図である。
【図８】プランジャの背面側からみた斜視図である。
【図９】プランジャの横断面を示す図である。
【図１０】複数の発光素子と複数の受光素子とプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第１の図である。
【図１１】複数の発光素子と複数の受光素子とプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第２の図である。
【図１２】複数の発光素子と複数の受光素子とプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第３の図である。
【図１３】複数の発光素子と複数の受光素子とプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第４の図である。
【図１４】複数の発光素子と複数の受光素子とプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第５の図である。
【図１５】作動体の角度と受光素子の出力電圧との関係を示した図である。
【図１６】スイッチモジュールの内部構成を示すブロック図である。
【図１７】抽出テーブルの一例を示す図である。
【図１８】作動体の角度と動作状態との関係を示す図である。
【図１９】受光素子から出力される電圧値と、設定処理部により設定される閾値と、各判定部から出力される信号との関係を示す図である。
【図２０】点滅パターンの一例を示す図である。
【図２１】変形例におけるプランジャの前面を示す図である。
【図２２】変形例におけるプランジャの前面側からみた斜視図である。
【図２３】変形例におけるプランジャの背面を示す図である。
【図２４】変形例におけるプランジャの背面側からみた斜視図である。
【図２５】変形例におけるプランジャの横断面を示す図である。
【図２６】複数の発光素子と複数の受光素子と変形例におけるプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第１の図である。
【図２７】複数の発光素子と複数の受光素子と変形例におけるプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第２の図である。
【図２８】複数の発光素子と複数の受光素子と変形例におけるプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第３の図である。
【図２９】複数の発光素子と複数の受光素子と変形例におけるプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第４の図である。
【図３０】複数の発光素子と複数の受光素子と変形例におけるプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す第５の図である。
【図３１】変形例における、受光素子から出力される電圧値と、設定処理部により設定される閾値と、各判定部から出力される信号との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２８】
＜リミットスイッチの全体構成＞
図１は、本実施の形態におけるリミットスイッチを示す斜視図である。リミットスイッチは、位置、変化、移動または通過等を検出し、検出の有無に応じたＯＮ（オン）信号／ＯＦＦ（オフ）信号を出力するためのスイッチである。また、本実施形態のリミットスイッチは、機械的強度や耐環境性を要求される場所に適用されることを考慮して、外力、水、油、ガス、塵埃などから保護される構成を有していることが好ましい。
【００２９】
図１に示されるように、リミットスイッチ１は、ケーシング３と、装着ブロック５と、作動体７とを備える。
【００３０】
ケーシング３は、その内部空間にスイッチモジュール１１が配置され、当該スイッチモジュール１１を外力、水、油、ガス、塵埃などから保護するためのものである。ケーシング３は、内部空間にスイッチモジュール１１を組み込むための開口を有するケーシング本体３ａと、当該開口を閉じるための蓋部３ｂとからなる。
【００３１】
装着ブロック５は、ケーシング３の上部に取り付けられている。また、装着ブロック５には、作動体７がネジ９により回転可能に取り付けられる。
【００３２】
作動体７は、装着ブロック５から突出しており、物体との接触による外部から力のが加えられていないときの位置が定位置である。ここでは、作動体７の定位置を、時計の０時の方向を向く位置として示している。図１において、作動体７は、左方向から力が加えられると、ネジ９を基準に時計周りに回転し、その後、力が取り除かれると定位置に戻る。一方、作動体７は、右方向から力が加えられると、ネジ９を基準に反時計周りに回転し、その後、力が取り除かれると定位置に戻る。なお、以下では、作動体の位置を定位置からの角度で示す。また、後述するように、作動体７の回転により、スイッチモジュール１１が動作するように設定されている。
【００３３】
なお、ケーシング本体３ａ、蓋部３ｂ、装着ブロック５、および作動体７との接続箇所にはシール部材が配置されており、水、油、ガスなどの侵入を防止している。
【００３４】
＜スイッチモジュールの構成＞
上述したように、ケーシング３の内部空間にはスイッチモジュールが配置される。このスイッチモジュール１１は、作動体７の位置に応じた各種の信号を出力するものである。
【００３５】
図２は、スイッチモジュールの外観を示す図である。図２に示されるように、スイッチモジュール１１は、スイッチモジュール１１の全体を制御する、図示しないマイクロコンピュータと、点灯部２１，２３，２５と、モード切換スイッチ２７と、端子３１〜３４とを備える。
【００３６】
モード切換スイッチ２７は、通常モードおよび設定モードのいずれかのモードに切り換えるためのスイッチであり、ユーザにより押下されるボタンを有している。設定モードは、検知される作動体７の位置を設定するためのモードである。そして、通常モードは、設定モードにより設定された位置に応じて各種の信号をスイッチモジュール１１が出力するモードである。
【００３７】
端子３１，３２は、電力を供給する装置と接続するための端子である。端子３３，３４は、生産ラインの作業に用いられる機器と接続される端子である。スイッチモジュール１１が備えるマイクロコンピュータは、スイッチモジュール１１の全体を制御して、作動体７の位置に応じた各種の信号を端子３３，３４から出力する。
【００３８】
また、マイクロコンピュータは、作動体７の位置に応じて、点灯部２１，２５の点灯を制御する。なお、点灯部２１，２３，２５は、電力の供給により発光するＬＥＤ点灯回路と、ＬＥＤ点灯回路から発した光をスイッチモジュール１１の表面に導くための導光棒とからなる。点灯部２３は、外部からの電力の供給により発光し、具体的には、電源ランプである。
【００３９】
図３は、スイッチモジュールを分解したときの斜視図である。図３に示されるように、スイッチモジュール１１は、端子３１〜３４および点灯部２１，２３，２５の他に、光センサとしてのフォトインタラプタ部４１と、コイルばね４２と、プランジャ４３とを備える。
【００４０】
フォトインタラプタ部４１は、複数の発光素子および受光素子を有する。発光素子は、直線性の高い光を発し、例えば、発光ダイオードである。受光素子は、例えば、シングルフォトトランジスタ、フォトＩＣまたはフォトダイオードである。
【００４１】
プランジャ４３は、棒状の部品であり、複数のスリット（開口部）を有する。また、プランジャ４３は、作動体７の動きに連動して、プランジャ４３の長手方向に平行に移動可能である。すなわち、プランジャ４３は、外部からの力の荷重に応じて変位する変位部材である。なお、プランジャ４３が作動体７の動きに連動する機構としては、様々な公知技術を用いることができる。ここでは、特許文献１に記載されているように、作動体７の回転軸の一部が偏平形状になっており、当該偏平形状の部分とプランジャ４３の長手方向の一端とが接触するように構成されている。ここで、作動体７が定位置にあり（つまり、作動体７が物体に接触しておらず回転していない状態）、偏平形状の部分とプランジャ４３とが接触しているときの、プランジャ４３の位置を基準位置とする。この場合、作動体７の回転によって偏平形状の部分も回転し、プランジャ４３に対して、プランジャ４３の長手方向に力を加えることができる。その結果、プランジャ４３は、基準位置から、その長手方向に沿って変位する。また、プランジャ４３には、コイルばね４２により、基準位置に戻すための付勢力が加わっている。そのため、作動体７が定位置に戻ると、コイルばね４２の付勢力により、プランジャ４３も基準位置に戻る。
【００４２】
図４は、フォトインタラプタ部を基板とともに示す斜視図である。図４に示されるように、フォトインタラプタ部４１は、同形同大の発光素子５１〜５４と、発光素子５１〜５４と同形同大の受光素子６１〜６４とを含む。なお、ここでは、発光素子５１〜５４および受光素子６１〜６４を同じ形状、同じ大きさとしているが、形状および大きさはすべて同じでなくてもよい。
【００４３】
発光素子５１〜５４および受光素子６１〜６４は、プランジャ４３の長手方向に沿って、同一直線上に配置される。そして、発光素子５１の発光する部分（発光面）と受光素子６１の受光する部分（受光面）が対面する。同様に、発光素子５２の発光する部分（発光面）と受光素子６２の受光する部分（受光面）が対面し、発光素子５３の発光する部分（発光面）と受光素子６３の受光する部分（受光面）が対面し、発光素子５４の発光する部分（発光面）と受光素子６４の受光する部分（受光面）が対面する。したがって、受光素子６１〜６４は、発光素子５１〜５４が発する光を一対一の関係で受光することができる。すなわち、発光素子５１と受光素子６１とで、当該発光素子５１と受光素子６１との間の物体の存在の有無を検知する一つのフォトインタラプタ（光検出部）が構成される。同様に、発行素子５２と受光素子６２との組み合わせ、発光素子５３と受光素子６３との組み合わせ、発光素子５４と受光素子６４との組み合わせの各々が一つのフォトインタラプタ（光検出部）となる。
【００４４】
また、発光素子５１〜５４と受光素子６１〜６４とは、プランジャ４３の短手方向の幅の距離、もしくは、当該幅よりもわずかに大きい距離だけ離れて配置されている。これにより、発光素子５１〜５４と受光素子６１〜６４との間にプランジャ４３を配置することができる。この配置により、プランジャ４３は、作動体７の動きに連動して、発光素子５１〜５４および受光素子６１〜６４それぞれが向き合う方向に垂直な方向に平行移動することとなる。
【００４５】
図５は、プランジャの前面を示す図である。図６は、プランジャの前面側からみた斜視図である。図７は、プランジャの背面を示す図である。図８は、プランジャの背面側からみた斜視図である。図９は、プランジャの横断面を示す図である。図５〜９に示されるように、プランジャ４３は、本体部７０と、突起部７６とを有する。
【００４６】
突起部７６は、本体部７０と結合しており、本体部７０よりも細い。突起部７６は、コイルばね４２の内部に挿入される。
【００４７】
本体部７０は、スリット（開口部）７１〜７４を有する。ここで、スリット７１〜７４それぞれの形状は同じであるので、スリット７１について説明する。スリット７１は、プランジャ４３の前面と背面との間において開口の大きさが異なる。具体的には、スリット７１の開口の横断面の形状は、図７に示すような破線で囲まれた領域のうち斜線以外で示された領域の形状である。そして、プランジャ４３の前面におけるスリット７１の開口の大きさは、プランジャ４３の背面におけるスリット７１の開口の大きさよりも大きく設定されている。
【００４８】
＜フォトインタラプタとプランジャの位置関係＞
図１０〜１４は、複数の発光素子と複数の受光素子とプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す図である。なお、図１０は作動体７が定位置に位置しているときの図であり、図１１は作動体７が１５度の位置（つまり、定位置から１５度回転した位置）に位置するときの図であり、図１２は作動体７が２２．５度の位置に位置するときの図であり、図１３は作動体７が３０度の位置に位置するときの図であり、図１４は作動体７が４２．５度の位置に位置するときの図である。ここで、発光素子５１〜５４および受光素子６１〜６４が配置される位置は、図４に示したとおりである。
【００４９】
図１０〜１４に示されるように、スイッチモジュール１１は、仕切り板８１を備える。仕切り板８１は、発光素子５１〜５４と、受光素子６１〜６４と、プランジャ４３とを仕切るための板である。具体的には、仕切り板８１は、発光素子５１〜５４とプランジャ４３とを仕切るための第１の仕切り板８１ａと、受光素子６１〜６４とプランジャ４３とを仕切るための第２の仕切り板８１ｂと、第１の仕切り板８１ａと第２の仕切り板８１ｂとの間に位置する第３の仕切り板８１ｃとを備える。プランジャ４３は、第１の仕切り板８１ａと第２の仕切り板８１ｂとの間に配置される。ここでは、プランジャ４３の背面を第２の仕切り板８１ｂと隣接させ、プランジャ４３の前面を第１の仕切り板８１ａと隣接させている。つまり、プランジャ４３の前面と発光素子５１〜５４とが対面し、プランジャ４３の背面と受光素子６１〜６４とが対面する。なお、図５に示したように、プランジャ４３の本体部７０のうちスリット７１〜７４以外の部分を斜線で示している。この斜線の部分を、以下では光遮断領域とする。
【００５０】
また、第１の仕切り板８１ａは、発光素子５１〜５４それぞれを仕切り、第２の仕切り板８１ｂは、受光素子６１〜６４それぞれを仕切る。第１の仕切り板８１ａは、発光素子５１〜５４それぞれが配置される位置に対応して複数の開口を有する。具体的には、第１の仕切り板８１ａが有する複数の開口それぞれは、発光素子５１〜５４それぞれが発する光が通過可能な位置に位置する。第２の仕切り板８１ｂは、受光素子６１〜６４それぞれが配置される位置に対応して複数の開口を有する。具体的には、第２の仕切り板８１ｂが有する複数の開口それぞれは、受光素子６１〜６４それぞれが発光素子５１〜５４からの光を受けることが可能な位置に位置する。そのため、第１の仕切り板８１ａに形成された開口のそれぞれと、当該開口に対応する、第２の仕切り板８１ｂに形成された開口とを直線的につなぐ領域が、発光素子から発せられた光の通過する領域（光路領域）となる。
【００５１】
さらに、第３の仕切り板８１ｃは、プランジャ４３の突起部７６のみが挿通するための孔を有している。そのため、突起部７６が内部に挿入されたコイルばね４２は、第３の仕切り板８１ｃと本体部７０との間に存在する。作動体７の動きに応じてプランジャ４３が第３の仕切り板８１ｃの方向に平行移動すると、コイルばね４２は、プランジャ４３の本体部７０と第３の仕切り板８１ｃとの間で縮み、プランジャ４３を基準位置に戻す力をプランジャ４３に与える。
【００５２】
上述したように、プランジャ４３は、作動体７の動きに連動して、その長手方向に移動する。この移動の途中において、スリット７１が、発光素子５１に対応する第１の仕切り板８１ａの開口および受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と重なるように、プランジャ４３にスリット７１が形成されている。同様に、スリット７２が、発光素子５２に対応する第１の仕切り板８１ａの開口および受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と重なるように、プランジャ４３にスリット７２が形成されている。また、スリット７３が、発光素子５３に対応する第１の仕切り板８１ａの開口および受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と重なるように、プランジャ４３にスリット７３が形成されている。さらに、スリット７４が、発光素子５４に対応する第１の仕切り板８１ａの開口および受光素子６４に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と重なるように、プランジャ４３にスリット７４が形成されている。このように、スリット７１〜７４のそれぞれは、発光素子５１〜５４および受光素子６１〜６４のそれぞれに対応している。
【００５３】
ただし、スリット７１〜７４の背面側の開口のそれぞれと当該スリットに対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離は、スリット７１〜７４ごとに異なる。具体的には、図１０に示されるように、作動体７が定位置にあるとき（すなわち、プランジャ４３が基準位置にあるとき）、スリット７１の背面側の開口とスリット７１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離Ａ、スリット７２の背面側の開口とスリット７２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離Ｂ、スリット７３の背面側の開口とスリット７３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離Ｃ、スリット７４の背面側の開口とスリット７４に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離Ｄは、この順に大きくなるように、各スリット７１〜７４の位置が設定されている。
【００５４】
ここで、スリット７１〜７４を通過した光を受光素子６１〜６４が検出するときのプランジャ４３の位置のうち、基準位置からの変位量が最小となる位置を光検出開始位置とする。この場合、上記の距離Ａ〜Ｄは、基準位置から光検出開始位置までの距離を示すこととなる。
【００５５】
このようなプランジャ４３が作動体７の動きに連動して平行移動すると、その位置に応じて発光素子５１〜５４が発する光を遮断または通過させることとなる。具体的には、プランジャ４３の位置の変化により、第２の仕切り板８１ｂが有する開口とプランジャ４３の光遮断領域とが重なるとき、プランジャ４３は、当該開口に対応する受光素子への光を遮断する。また、プランジャ４３は、第２の仕切り板８１ｂが有する開口とプランジャ４３のスリットの少なくとも一部とが重なるとき、プランジャ４３は、当該開口に対応する受光素子へ光を通過させる。言い換えると、発光素子５１〜５４から受光素子６１〜６４までの光路とスリット７１〜７４の少なくとも一部とが重なるときに、光が通過される。この際に受光素子に入射する光の量は、第２の仕切り板８１ｂが有する当該開口とスリットの開口とが重なりあう領域の大きさに比例する。
【００５６】
プランジャ４３が発光素子５１〜５４それぞれが発する光のうちいずれを遮断するかは、プランジャ４３の位置、つまり、作動体７における定位置からの角度と対応している。以下、図１０〜１５を参照して、作動体７の定位置からの角度が変化するにつれ、各受光素子６１〜６４への光の入射の有無、および、入射する光の量がどのように変化するかについて説明する。
【００５７】
図１０に示されるように、プランジャ４３は、作動体７が０度（定位置）に位置するとき、発光素子５１〜５４が発する光のすべてを遮断する。具体的には、第２の仕切り板において受光素子６１〜６４が配置された位置に対応する全ての開口を、プランジャ４３の光遮断領域が覆う。このため、発光素子５１〜５４それぞれが発する光がプランジャ４３に遮断され、受光素子６１〜６４まで到達しない。
【００５８】
図１０に示す状態から作動体７を回転させていき、プランジャ４３をその長手方向に移動させていく。このとき、上述したように、スリット７１の背面側の開口とスリット７１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離Ａが、他の距離Ｂ〜Ｄよりも短いため、スリット７１の背面側の開口と受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とだけが重なり始める。その後、作動体７の角度が大きくなるにつれ、プランジャ４３の移動量が大きくなると、スリット７１の背面側の開口と受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり領域が大きくなるとともに、スリット７２の背面側の開口と受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とが重なり始める。
【００５９】
図１１に示されるように、作動体７が１５度の位置に位置するとき、スリット７１の背面側の開口が受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の全領域と重なりあっている。言い換えると、第１の仕切り板８１ａにおいて発光素子５１が配置された位置に対応する開口と、第２の仕切り板８１ｂにおいて受光素子６１が配置された位置に対応する開口とを直線的につなぐ空間（光路領域）の全てにおいて、スリット７１の開口が位置する。また、スリット７２の背面側の開口が受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の一部と重なりあっている。言い換えると、第１の仕切り板８１ａにおいて発光素子５２が配置された位置に対応する開口と、第２の仕切り板８１ｂにおいて受光素子６２が配置された位置に対応する開口とを直線的につなぐ空間（光路領域）に、スリット７２の開口の一部のみが位置する。そのため、受光素子６１の受光量は最大値となり、受光素子６２は、発光素子５２から発光された光の一部のみを受光する。また、この段階では、まだ受光素子５３，５４が配置された位置に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口を、プランジャ４３の光遮断領域が覆っている。そのため、受光素子５３，５４には光が到達しない。
【００６０】
図１１に示す状態からさらに作動体７を回転させていき、プランジャ４３をその長手方向に移動させていく。このとき、作動体７の角度が大きくなるにつれ、プランジャ４３の移動量が大きくなると、スリット７２の背面側の開口と受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり領域が大きくなるとともに、スリット７３の背面側の開口と受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とが重なり始める。
【００６１】
図１２に示されるように、作動体７が２２．５度の位置に位置するとき、スリット７１，７２の背面側の開口のそれぞれが受光素子６１，６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の全領域と重なりあっている。言い換えると、第１の仕切り板８１ａにおいて発光素子５１が配置された位置に対応する開口と、第２の仕切り板８１ｂにおいて受光素子６１が配置された位置に対応する開口とを直線的につなぐ空間（光路領域）の全てにおいて、スリット７１の開口が位置する。同様に、第１の仕切り板８１ａにおいて発光素子５２が配置された位置に対応する開口と、第２の仕切り板８１ｂにおいて受光素子６２が配置された位置に対応する開口とを直線的につなぐ空間（光路領域）の全てにおいて、スリット７２の開口が位置する。また、スリット７３の背面側の開口が受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の一部と重なりあっている。言い換えると、第１の仕切り板８１ａにおいて発光素子５３が配置された位置に対応する開口と、第２の仕切り板８１ｂにおいて受光素子６３が配置された位置に対応する開口とを直線的につなぐ空間（光路領域）に、スリット７３の開口の一部のみが位置する。そのため、受光素子６１，６２の受光量は最大値となり、受光素子６３は、発光素子５３から発光された光の一部のみを受光する。なお、この段階では、まだ受光素子５４が配置された位置に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口を、プランジャ４３の光遮断領域が覆っている。そのため、受光素子５４には光が到達しない。
【００６２】
図１２に示す状態からさらに作動体７を回転させていき、プランジャ４３をその長手方向に移動させていくと、スリット７３の背面側の開口と受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり領域が大きくなる。
【００６３】
図１３に示されるように、作動体７が３０度の位置に位置するとき、スリット７１，７２，７３の背面側の開口のそれぞれが受光素子６１，６２，６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の全領域と重なりあっている。そのため、受光素子６１，６２，６３の受光量は最大値となる。なお、この段階では、まだ受光素子５４が配置された位置に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口を、プランジャ４３の光遮断領域が覆っている。そのため、受光素子６４には光が到達しない。
【００６４】
図１３に示す状態からさらに作動体７を回転させていき、プランジャ４３をその長手方向に移動させていくと、スリット７４の背面側の開口と受光素子６４に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とが重なり始める。
【００６５】
図１４に示されるように、作動体７が４２．５度の位置に位置するとき、スリット７１〜７４の背面側の開口のそれぞれが受光素子６１〜６４に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の全領域と重なりあっている。そのため、受光素子６１〜６４の受光量は最大値となる。
【００６６】
図１５は、作動体の角度と受光素子の出力電圧との関係を示した図である。図１５に示されるように、受光素子６１〜６４それぞれが発光素子５１〜５４それぞれから光を受けることにより出力する電圧と作動体７の位置との関係を４つの折れ線９１〜９４によって示している。折れ線９１は、受光素子６１に対応し、折れ線９２は、受光素子６２に対応し、折れ線９３は、受光素子６３に対応し、折れ線９４は、受光素子６４に対応する。
【００６７】
図１５に示されるように、作動体７の角度が０度以上５度未満のとき、発光素子５１〜５４それぞれが発する光を遮断し、作動体７の角度が１２．５度以上２０度未満のとき、発光素子５１，５２それぞれが発する光の少なくとも一部を通過させ、発光素子５３〜５５それぞれが発する光を遮断し、作動体７の角度が２０度以上３２．５度未満のとき、発光素子５１〜５３それぞれが発する光の少なくとも一部を通過させ、発光素子５４，５５それぞれが発する光を遮断し、作動体７の角度が３２．５度以上５０度未満のとき、発光素子５１〜５４それぞれが発する光の少なくとも一部を通過させる。また、角度が５〜１５度において、受光素子６１からの出力電圧は、角度に比例して連続的に大きくなっている。これは、受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とスリット７１との重なり合う領域の大きさが角度の増大に応じて増えるからである。同様に、角度が１２．５〜２２．５度において受光素子６２からの出力電圧が、角度が２０〜３０度において受光素子６３からの出力電圧が、角度が３２．５〜４２．５度において受光素子６４からの出力電圧が、角度に比例して連続的に大きくなっている。
【００６８】
このように、作動体７の角度が大きくなることに応じて、プランジャ４３を通過する光が多くなる。逆に、作動体７の角度が小さくなることに応じて、プランジャ４３を通過する光が少なくなる。このように、作動体７の定位置からの回転角度に応じてプランジャ４３の位置が変わり、プランジャ４３の位置に応じて、受光素子６１〜６４の各々が受光する光の量が異なることとなる。また、受光素子６１〜６４の各々に対して、入射される光の量が最大となるプランジャ４３の位置のうち、基準位置からの変位量が最小となるプランジャ４３の位置を光量最大位置とするとき、受光素子６１〜６４ごとに光量最大位置が異なる。なお、受光素子６１の光量最大位置は、作動体７が１５度のときのプランジャ４３の位置であり、受光素子６２の光量最大位置は、作動体７が２２．５度のときのプランジャ４３の位置であり、受光素子６３の光量最大位置は、作動体７が３０度のときのプランジャ４３の位置であり、受光素子６４の光量最大位置は、作動体７が４２．５度のときのプランジャ４３の位置である。
【００６９】
また、図１５から、受光素子６１〜６４が光を検出し始めるときのプランジャ４３の位置（光検出開始位置）が、受光素子６１〜６４ごとに異なっているとも表現できる。具体的には、受光素子６１に対応する光検出開始位置は、作動体７が５度の位置にあるときのプランジャ４３の位置であり、受光素子６２に対応する光検出開始位置は、作動体７が１２．５度の位置にあるときのプランジャ４３の位置であり、受光素子６３に対応する光検出開始位置は、作動体７が２０度の位置にあるときのプランジャ４３の位置であり、受光素子６４に対応する光検出開始位置は、作動体７が３２．５度の位置にあるときのプランジャ４３の位置である。
【００７０】
このように、光量最大位置、または、光検出開始位置が、受光素子６１〜６４ごとに異なるため、受光素子６１〜６４が光を検出する際のプランジャ４３の位置範囲も異なることとなる。
【００７１】
なお、上記の説明では、プランジャ４３の前面を発光素子５１〜５４と対向させ、プランジャ４３の背面を受光素子６１〜６４と対向させるものとした。しかしながら、逆に、プランジャ４３の背面を発光素子５１〜５４と対向させ、プランジャ４３の前面を受光素子６１〜６４と対向させてもよい。この場合であっても、作動体の角度と受光素子の出力電圧との関係は図１５と同じである。
【００７２】
＜マイクロコンピュータとその周辺構成との関係＞
図１６は、スイッチモジュールの構成を示すブロック図である。図１６に示されるように、スイッチモジュール１１は、モード切換スイッチ２７、受光素子６１〜６４および点灯部（信号出力手段）２１，２５の他に、スイッチモジュール１１の全体を制御するマイクロコンピュータ１００と、低電圧回路１０１と、と、ＯＮ／ＯＦＦ信号出力部（信号出力手段）１０３と、故障予知／異常予知出力部（信号出力手段）１０５とを含む。
【００７３】
低電圧回路１０１は、外部から入力される電圧を変換し、入力された電圧よりも低い電圧をマイクロコンピュータ１００に出力する。マイクロコンピュータ１００は、低電圧回路１０１から電圧が入力されると、図２に示す点灯部２３を点灯させる。
【００７４】
受光素子６１は、発光素子５１から受けた光の量に応じた電圧をマイクロコンピュータ１００に出力する。受光素子６２は、発光素子５２から受けた光の量に応じた電圧をマイクロコンピュータ１００に出力する。受光素子６３は、発光素子５３から受けた光の量に応じた電圧をマイクロコンピュータ１００に出力する。受光素子６４は、発光素子５４から受けた光の量に応じた電圧をマイクロコンピュータ１００に出力する。ここで、受光素子６１〜６４と発光素子５１〜５４との間の光路にプランジャ４３の光遮断領域が存在しないときの受光素子６１〜６４のそれぞれから出力される電圧を最大電圧とする。
【００７５】
モード切換スイッチ２７は、上述したように、通常モードおよび設定モードのいずれかのモードに切り換えるためのスイッチであり、ユーザにより押下されるボタンを有している。ボタンが押下されると、モード切換スイッチ２７は、モードを切り換える旨のＬＯＷ信号をマイクロコンピュータ１００に出力する。一方、モード切換スイッチ２７は、ボタンが押下されない場合、常にＨＩＧＨ信号をマイクロコンピュータ１００に出力する。
【００７６】
ＯＮ／ＯＦＦ信号出力部１０３は、マイクロコンピュータ１００により制御されて、リミットスイッチ１による操作対象となる外部装置の駆動を制御するためのＯＮ信号（オン信号）またＯＦＦ信号を出力するものである。
【００７７】
故障予知／異常予知出力部１０５は、マイクロコンピュータ１００により制御されて、リミットスイッチ１に生じる故障や異常を予知したことを示す故障予知信号や異常予知信号を外部に出力するものである。
【００７８】
点灯部２１、２５は、それぞれマイクロコンピュータ１００により制御されて発光する。
【００７９】
次に、マイクロコンピュータ１００の内部の機能構成について説明する。なお、マイクロコンピュータ１００は、ＣＰＵと、プログラムを記憶するメモリとを備え、ＣＰＵがメモリからプログラムを読み出し、当該プログラムに従った動作をすることにより機能する。図１６に示されるように、マイクロコンピュータ１００は、Ａ／Ｄ変換部１１１と、位置検出部（位置検出手段）１１３と、メモリ１１５，１１７と、出力信号制御部１１９と、モード切換部１２１と、設定処理部（設定処理手段）１２３とを含む。
【００８０】
Ａ／Ｄ変換部１１１は、受光素子６１〜６４から出力されたアナログ電圧を受け、当該アナログ電圧の値をデジタル値に変換するものである。
【００８１】
位置検出部１１３は、作動体７の位置（ここでは定位置からの角度）を検出するものである。位置検出部１１３は、第１判定部１１３−１〜第ｎ判定部１１３−ｎを備えている。なお、第１判定部１１３−１〜第ｎ判定部１１３−ｎの機能は同じであるため、ここでは第１判定部１１３−１のみ説明する。
【００８２】
第１判定部１１３−１は、Ａ／Ｄ変換部１１１から出力された受光素子６１〜６４に対応する４つのデジタル値の中から一つのデジタル値を抽出する。この抽出は、メモリ１１５に格納されている抽出用テーブルを用いて行われる。抽出用テーブルは、第ｋ判定部（ｋ＝１〜ｎのいずれか）１１３−ｋについて、当該第ｋ判定部１１３−ｋを識別する判定部識別情報と、受光素子６１〜６４に対応する４つのデジタル値のうち、当該第ｋ判定部１１３−ｋにより使用される受光素子を識別する受光素子識別情報とが対応付けられた情報である。図１７は、抽出用テーブルの一例である。図１７に示す抽出用テーブルの場合、第１判定部１１３−１を示す判定部識別情報に対応する受光素子識別情報が受光素子６１であることを示しているため、第１判定部１１３−１は、受光素子６１からのデジタル値を抽出する。
【００８３】
また、第１判定部１１３−１は、抽出したデジタル値と、メモリ１１７に格納されている第１閾値とを比較し、抽出したデジタル値が第１閾値以上である場合にＨＩＧＨ信号を、抽出したデジタル値が第１閾値未満である場合にＬＯＷ信号を、出力信号制御部１１９に出力する。なお、メモリ１１７に格納されている第ｋ閾値は、第ｋ判定部１１３−ｋに対応するものであり、当該第ｋ判定部１１３−ｋにより使用される。
【００８４】
出力信号制御部１１９は、第１判定部１１３−１〜第ｎ判定部１１３−ｎより出力される信号に従って、ＯＮ／ＯＦＦ信号出力部１０３、故障予知／異常予知出力部１０５、および点灯部２１，２５を制御するものである。この制御の具体例については後述する。
【００８５】
モード切換部１２１は、モード切換スイッチ２７からＬＯＷ信号を受けたときに、モードを設定モードに切り換え、設定処理部１２３に設定指示を出力する。また、モード切換部１２１は、設定処理部１２３から設定完了の通知を受けると、通常モードに切り換える。なお、モード切換部１２１は、通常モードに切り換えた場合、設定処理部１２３の動作を停止させ、出力信号制御部１１９を動作させる。
【００８６】
設定処理部１２３は、メモリ１１７に格納される第ｋ閾値（ｋ＝１〜ｎ）およびメモリ１１５に格納される受光素子識別情報を設定する処理を行うものである。設定処理部１２３は、前回の設定対象である第（ｋ−１）判定部（ｋ＝１〜ｎのいずれか）を識別する前回設定対象情報を記憶している。そして、設定処理部１２３は、設定指示を受けた際、前回設定対象情報で示される第（ｋ−１）判定部の次の判定部である第ｋ判定部１１３−ｋを設定対象とする。なお、前回設定対象情報が第ｎ判定部１１３−ｎを示している場合、設定処理部１２３は、第１判定部１１３−１を設定対象とする。そして、設定処理部１２３は、設定対象である第ｋ判定部１１３−ｋに対応する第ｋ閾値および受光素子識別情報を設定する設定処理を行い、設定処理が完了すると、設定完了の旨をモード切換部１２１に通知する。これにより、ユーザは、モード切換スイッチ２７を押下するごとに、第１判定部１１３−１から第ｎ判定部１１３−ｎに対応する設定処理を順次実行させることができる。
【００８７】
設定処理部１２３における設定処理の方法は、以下のとおりである。まず、設定処理部１２３は、Ａ／Ｄ変換部１１１から出力された受光素子６１〜６４に対応する４つのデジタル値の中から、当該デジタル値が取りうる範囲のうち、少なくとも最小電圧（０Ｖ）および最大電圧（５Ｖ）を除く所定範囲（例えば、最大電圧５Ｖの１０％〜９０％の範囲である０．５〜４．５Ｖ）内である一つのデジタル値を抽出する。なお、所定範囲内のデジタル値を出力する受光素子が複数ある場合、当該所定範囲の中央値（つまり、最大電圧の１／２の電圧を示す値）に最も近い一つのデジタル値を抽出すればよい。そして、設定処理部１２３は、抽出したデジタル値を出力している受光素子を識別する情報を、設定対象である第ｋ判定部１１３−ｋを示す判定部識別情報に対応する受光素子識別情報としてメモリ１１５の抽出用テーブルを更新する。また、設定処理部１２３は、抽出したデジタル値を、設定対象である第ｋ判定部１１３−ｋに対応する第ｋ閾値としてメモリ１１７を更新する。設定処理部１２３は、メモリ１１７を更新すると、設定完了したものと判断し、設定完了の旨をモード切換部１２１に通知する。
【００８８】
上記の設定処理によれば、ユーザが作動体７を設定位置まで変位させた状態（つまり、プランジャ４３を作動体７の設定位置に対応する指定位置まで変位させた状態）でモード切換スイッチ２７のボタンを押下することにより、設定処理部１２３は、設定対象である第ｋ判定部１１３−ｋに対応する受光素子識別情報として、所定範囲（例えば、最大電圧５Ｖの１０％〜９０％の範囲である０．５〜４．５Ｖ）内である一つのデジタル値を出力する受光素子を示す情報を設定する。ここで所定範囲は、最小電圧および最大電圧を除く範囲である。そのため、発光素子から発せられた光のうち一部が光遮断領域により遮断され、一部が受光素子に入射している範囲である。この範囲では、プランジャ４３の位置によりデジタル値が敏感に変化する範囲である。また、設定処理部１２３は、設定対象である第ｋ判定部１１３−ｋに対応する第ｋ閾値として、作動体が設定位置にあるときに、受光素子識別情報で示される受光素子に対応するデジタル値を設定する。その結果、第ｋ判定部１１３−ｋは、設定位置付近において感度のよい受光素子からのデジタル値と、作動体７が設定位置であるときの当該受光素子のデジタル値である第ｋ閾値とを用いて、設定位置を精度よく検出することができる。
【００８９】
＜位置検出と出力信号制御の具体例＞
次に、本実施形態のリミットスイッチ１を用いた位置検出と出力信号制御の具体例について説明する。
【００９０】
上述したように、リミットスイッチ１は、物体との接触によって作動体７が回転し、その定位置からの角度に応じて、リミットスイッチ１による操作対象となる外部装置に対してＯＮ信号を出力する。ただし、作動体７に常に同じ状態で物体が接触するとは限らない。重量、大きさ、移動経路などは物体によってわずかに変化する可能性がある。このような変化があったとしても、エラーが生じない状態でリミットスイッチ１が正常に動作することが望まれる。
【００９１】
一方、リミットスイッチ１を長期間使用する場合、振動等の何らかの原因によって、リミットスイッチ１と物体の移動経路との相対位置関係が徐々に変化する可能性がある。このような長期間に亘る変化によって、物体が作動体７に接触した際の作動体７の角度が徐々に大きくなる、もしくは徐々に小さくなることが考えられる。物体が作動体７に接触した際の作動体７の角度が長期間に亘って徐々に大きくなる場合、作動体７の角度の限界値を超えるような力が作動体７に加わり、機械的な故障が生じるおそれがある。また、物体が作動体７に接触した際の作動体７の角度が長期間に亘って徐々に小さくなる場合、正常にＯＮ信号を出力しなくなるというおそれがある。生産ラインを稼動中にこのような故障や異常が発生すると、生産ライン全体を停止しなければならない。そのため、このような故障や異常が発生する前に、将来故障や異常が発生する可能性があることを予知できることが望まれる。
【００９２】
さらに、長期間使用する場合、何らかの影響により作動体７とその回転軸との摩擦力が徐々に大きくなる可能性がある。この場合、物体が離れた直後の作動体７の定位置への復帰速度が徐々に遅くなっていく。復帰速度が遅くなると、次の物体を正常に検知できないおそれがある。ここで、次の物体を正常に検知できなくなる復帰速度を所定限界速度とする。このとき、復帰速度が所定限界速度以上になる前に、復帰速度が遅くなり始めていることを予知できることが望まれる。
【００９３】
図１８は、作動体の角度と動作状態との関係を示す図である。ここでは、平均的な物体が作動体７に接触したときに、作動体７が３０〜３５度程度回転するように、物体の移動経路とリミットスイッチ１との相対位置関係が設定されているものとする。また、ここでは、作動体７の角度の限界値（図ではＴＴＰと示す）が５０度であるとする。
【００９４】
この場合、重量、大きさ、移動経路などの物体の個体差によらずに、正常な状態でリミットスイッチ１がＯＮ信号を出力するためには、平均的な作動体７の角度（３０〜３５度）よりも小さい角度（例えば１５度）を、ＯＮ信号を出力する動作角度として設定することが好ましい。
【００９５】
また、物体が作動体７に接触した際の作動体７の角度が長期間に亘って徐々に大きくなっていることを予知するために、平均的な作動体７の角度（３０〜３５度）よりも大きく、かつ、限界値（５０度）よりも小さい角度（例えば４０度）を超えたときに、故障予知信号が出力されることが好ましい。この故障予知信号は、外部からの力が大きいことによる故障が将来生じる可能性があることを示すものである。なお、図中では、このような故障予知信号が出力されることが望まれる角度範囲を「ＯＴ取り過ぎ」として示している。
【００９６】
さらに、物体が作動体７に接触した際の作動体７の角度が長期間に亘って徐々に小さくなっていることを予知するために、平均的な作動体７の角度（３０〜３５度）よりも小さく、かつ、ＯＮ信号を出力する角度（例えば１５度）よりも大きい角度（例えば２５度）よりも小さい角度だけしか回転しないときに、回転不足異常予知信号が出力されることが好ましい。この回転不足異常予知信号は、外部からの力が小さいことによる異常が将来生じる可能性があることを示すものである。なお、図中では、このような回転不足異常予知信号が出力されることが望まれる角度範囲を「ＯＴ不足」として示している。
【００９７】
さらに、復帰速度が遅くなり始めていることを予知するために、復帰時の速度を示すパラメータ、例えば、定位置の復帰時において角度１５度に到達した時点から角度１０度に到達する時点までの復帰時間を測定する。そして、所定限界速度に対応する時間よりも短く、かつ、正常に復帰しているときの復帰時間よりも長い所定時間と、測定した復帰時間とを比較し、所定時間よりも測定した復帰時間が長い場合に、復帰速度異常予知信号が出力されることが好ましい。この復帰速度異常予知信号は、プランジャ４３（つまり、作動体７）の復帰速度が遅くなってきている旨を示す信号である。
【００９８】
そこで、ＯＮ信号を出力する動作角度（例えば１５度）、故障予知信号を出力する角度（４０〜５０度）、異常予知信号を出力する角度（１５〜２５）、復帰速度異常より信号を出力するために用いる角度（例えば、１５度および１０度）を設定する具体例について、図１９を参照しながら以下に説明する。
【００９９】
図１９は、受光素子から出力される電圧値と、設定処理部により設定される閾値と、各判定部から出力される信号との関係を示す図である。図１９において、（ａ）部は、作動体７の角度の変化例を示しており、（ｂ）部は、受光素子６１〜６４から出力される電圧値と設定処理部１２３により設定される閾値との関係を示しており、（ｃ）部は、位置検出部１１３から出力される信号を示している。
【０１００】
なお、設定処理部１２３は、前回設定対象情報として第ｎ判定部１１３−ｎを示す情報を記憶しているものとする。
【０１０１】
また、受光素子６１〜６４は、出力電圧（デジタル値）として、０〜５Ｖを出力可能であるとする。そのため、中央値は２．５Ｖとなる。
【０１０２】
まず、ユーザは、作動体７を定位置から１０度だけ回転させ、当該作動体７の位置に対応する指定位置（第４指定位置）にプランジャ４３を変位させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、設定処理部１２３は、第１判定部１１３−１を設定対象とする。作動体７が１０度の位置に位置している場合、図１９の（ｂ）部に示されるように、受光素子６１からの出力電圧が約２．５Ｖであり、他の受光素子６２〜６４の出力電圧が０Ｖである。そのため、設定処理部１２３は、設定対象である第１判定部１１３−１に対応する受光素子識別情報として、受光素子６１を示す情報を設定する。また、設定処理部１２３は、第１判定部１１３−１に対応する第１閾値として、作動体７の角度が１０度である状態のときに受光素子６１から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１０３】
これにより、図１９の（ｃ）部に示されるように、第１判定部１１３−１は、受光素子６１からの出力電圧値が第１閾値以上である場合にＨＩＧＨ信号を、受光素子６１からの出力電圧値が第１閾値未満である場合にＬＯＷ信号を出力する。そして、第１閾値は、作動体７の角度が１０度である状態のときに受光素子６１から出力された電圧値（デジタル値）を設定されている。そのため、第１判定部１１３−１からＨＩＧＨ信号が出力されている場合、作動体７が角度１０度以上の位置にあり、第１判定部１１３−１からＬＯＷ信号が出力されている場合、作動体７が角度１０度未満の位置にあることがわかる。また、第１判定部１１３−１からの信号がＬＯＷからＨＩＧＨ、または、ＨＩＧＨからＬＯＷに変化したときに作動体７の角度が１０度であることがわかる。
【０１０４】
次に、ユーザは、作動体７を１５度の位置に変位させ、当該作動体７の位置に対応する指定位置（第１指定位置、第５指定位置）にプランジャ４３を変位させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、設定処理部１２３は、第２判定部１１３−２を設定対象とする。作動体７が１５度の位置に位置している場合、図１９の（ｂ）部に示されるように、受光素子６２からの出力電圧が約１．２Ｖであり、他の受光素子６１，６３，６４の出力電圧が５Ｖまたは０Ｖである。そのため、設定処理部１２３は、設定対象である第２判定部１１３−２に対応する受光素子識別情報として、受光素子６２を示す情報を設定する。また、設定処理部１２３は、第２判定部１１３−２に対応する第２閾値として、作動体７の角度が１５度である状態のときに受光素子６２から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１０５】
これにより、図１９の（ｃ）部に示されるように、第２判定部１１３−２は、受光素子６２からの出力電圧（デジタル値）が第２閾値以上である場合にＨＩＧＨ信号を、受光素子６２からの出力電圧（デジタル値）が第２閾値未満である場合にＬＯＷ信号を出力する。そして、第２閾値は、作動体７の回転角度が１５度である状態のときに受光素子６２から出力された電圧値（デジタル値）を設定されている。そのため、第２判定部１１３−２からＨＩＧＨ信号が出力されている場合、作動体７が角度１５度以上の位置にあり、第２判定部１１３−２からＬＯＷ信号が出力されている場合、作動体７が角度１５度未満の位置にあることがわかる。また、第２判定部１１３−２からの信号がＬＯＷからＨＩＧＨ、または、ＨＩＧＨからＬＯＷに変化したときに作動体７の角度が１５度であることがわかる。
【０１０６】
次に、ユーザは、作動体７を２５度の位置に変位させ、当該作動体７の位置に対応する指定位置（第２指定位置）にプランジャ４３を変位させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、設定処理部１２３は、第３判定部１１３−３を設定対象とする。作動体７が２５度の位置に位置している場合、図１９の（ｂ）部に示されるように、受光素子６３からの出力電圧が約２．５Ｖであり、他の受光素子６１，６２，６４の出力電圧が５Ｖまたは０Ｖである。そのため、設定処理部１２３は、設定対象である第３判定部１１３−３に対応する受光素子識別情報として、受光素子６３を示す情報を設定する。また、設定処理部１２３は、第３判定部１１３−３に対応する第３閾値として、作動体７の角度が２５度である状態のときに受光素子６３から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１０７】
これにより、図１９の（ｃ）部に示されるように、第３判定部１１３−３は、受光素子６３からの出力電圧（デジタル値）が第３閾値以上である場合にＨＩＧＨ信号を、受光素子６３からの出力電圧（デジタル値）が第３閾値未満である場合にＬＯＷ信号を出力する。そして、第３閾値は、作動体７の角度が２５度である状態のときに受光素子６３から出力された電圧値（デジタル値）を設定されている。そのため、第３判定部１１３−３からＨＩＧＨ信号が出力されている場合、作動体７が角度２５度以上の位置にあり、第３判定部１１３−３からＬＯＷ信号が出力されている場合、作動体７が角度２５度未満の位置にあることがわかる。また、第３判定部１１３−３からの信号がＬＯＷからＨＩＧＨ、または、ＨＩＧＨからＬＯＷに変化したときに作動体７の角度が２５度であることがわかる。
【０１０８】
最後に、ユーザは、作動体７を４０度の位置に変位させ、当該作動体７の位置に対応する指定位置（第３指定位置）にプランジャ４３を変位させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、設定処理部１２３は、第４判定部１１３−３を設定対象とする。作動体７が４０度の位置に位置している場合、図１９の（ｂ）部に示されるように、受光素子６４からの出力電圧が約３．８Ｖであり、他の受光素子６１〜６３の出力電圧が５Ｖである。そのため、設定処理部１２３は、設定対象である第４判定部１１３−３に対応する受光素子識別情報として、受光素子６４を示す情報を設定する。また、設定処理部１２３は、第４判定部１１３−３に対応する第４閾値として、作動体７の角度が４０度である状態のときに受光素子６４から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１０９】
これにより、図１９の（ｃ）部に示されるように、第４判定部１１３−３は、受光素子６４からの出力電圧（デジタル値）が第４閾値以上である場合にＨＩＧＨ信号を、受光素子６４からの出力電圧（デジタル値）が第４閾値未満である場合にＬＯＷ信号を出力する。そして、第４閾値は、作動体７の角度が４０度である状態のときに受光素子６４から出力された電圧値（デジタル値）を設定されている。そのため、第４判定部１１３−３からＨＩＧＨ信号が出力されている場合、作動体７が角度４０度以上の位置にあり、第４判定部１１３−３からＬＯＷ信号が出力されている場合、作動体７が角度４０度未満の位置にあることがわかる。また、第４判定部１１３−３からの信号がＬＯＷからＨＩＧＨ、または、ＨＩＧＨからＬＯＷに変化したときに作動体７の角度が４０度であることがわかる。
【０１１０】
そして、出力信号制御部１１９は、第１判定部１１３−１〜第４判定部１１３−３からの信号を受けて、以下のような処理を行うように予め設定されている。
【０１１１】
すなわち、出力信号制御部１１９は、第２判定部１１３−２からの信号がＨＩＧＨを示している間、ＯＮ信号が出力されるようにＯＮ／ＯＦＦ信号出力部１０３を制御するとともに、点灯部２１を点灯させるように制御する。
【０１１２】
ここで、上述したように、第２判定部１１３−２に対応する受光素子識別情報には受光素子６２を示す情報が設定されており、第２閾値として、作動体７の角度が１５度であるときの受光素子６２の出力電圧（デジタル値）が設定されている。そのため、ＯＮ信号が出力される動作角度を１５度とすることができる。
【０１１３】
また、出力信号制御部１１９は、第２判定部１１３−２からの信号がＬＯＷからＨＩＧＨに変化した時点から第２判定部１１３−２からの信号がＨＩＧＨからＬＯＷに変化する時点までの間に、第３判定部１１３−３からの信号がＬＯＷからＨＩＧＨに変化したかを判断する。第３判定部１１３−３からの信号がＬＯＷからＨＩＧＨに変化していない場合、出力信号制御部１１９は、回転不足異常予知信号が出力されるように故障予知／異常予知出力部１０５を制御するとともに、点灯部２５を第１パターンに従って点滅させるように制御する。
【０１１４】
ここで、上述したように、第３判定部１１３−３に対応する受光素子識別情報には受光素子６３を示す情報が設定されており、第３閾値として、作動体７の角度が２５度であるときの受光素子６３の出力電圧（デジタル値）が設定されている。そのため、回転不足異常予知信号が出力される角度範囲を２５度未満とすることができる。
【０１１５】
また、出力信号制御部１１９は、第４判定部１１３−３からの信号がＨＩＧＨを示している間、故障予知信号が出力されるように故障予知／異常予知出力部１０５を制御するとともに、点灯部２５を第２パターンに従って点滅させるように制御する。
【０１１６】
ここで、上述したように、第４判定部１１３−３に対応する受光素子識別情報には受光素子６４を示す情報が設定されており、第４閾値として、作動体７の角度が４０度であるときの受光素子６４の出力電圧（デジタル値）が設定されている。そのため、故障予知信号が出力される角度範囲を４０度以上とすることができる。
【０１１７】
さらに、出力信号制御部１１９は、第２判定部１１３−２からの信号がＨＩＧＨからＬＯＷに変化した時点から第１判定部１１３−１からの信号がＨＩＧＨからＬＯＷに変化する時点までの時間を計測し、計測した時間が所定時間よりも長いか否かを判断する。測定した時間が所定時間よりも長い場合、出力信号制御部１１９は、復帰速度異常予知信号が出力されるように故障予知／異常予知出力部１０５を制御するとともに、点灯部２５を第３パターンに従って点滅させるように制御する。
【０１１８】
ここで、上述したように、第１判定部１１３−１に対応する受光素子識別情報には受光素子６１を示す情報が設定されており、第１閾値として、作動体７の角度が１０度であるときの受光素子６１の出力電圧（デジタル値）が設定されている。そのため、作動体７が復帰する際の角度１５度から角度１０度まで移動する時間に応じて、復帰速度異常予知信号を出力することができる。
【０１１９】
なお、上記の第１〜第３パターンは、点滅する回数、周期などが異なるパターンである。例えば、図２０に示されるように、４秒を周期とし、一周期に点滅させる回数をパターンごとに変えている。
【０１２０】
以上のように本実施形態のリミットスイッチ１は、外部からの力に応じて変位するプランジャ（変位部材）４３と、プランジャ４３の位置に応じた信号を出力する出力信号制御部（信号出力部）１１９とを備える。そして、プランジャ４３は、発光素子５１〜５４の発光面と受光素子６１〜６４の受光面との間に配置され、外部からの力がないときに基準位置に位置する。また、プランジャ４３の変位に応じて発光素子５１〜５４から発せられた光のうち受光素子６１〜６４に入射する光の量が変化するように、プランジャ４３にはには光を通すためのスリット（開口部）７１〜７４が形成されている。さらに、リミットスイッチ１は、ユーザによりプランジャ４３が指定位置（例えば、作動体７が１０度、１５度、２５度、４０度のときのプランジャ４３の位置）に変位された状態で設定指示が入力されたとき、受光素子６１〜６４から出力されたデジタル値（特徴量）を第ｋ閾値として設定する設定処理部１２３を備える。さらに、リミットスイッチ１は、設定された第ｋ閾値と、受光素子から出力されるデジタル値とを比較することにより、プランジャ４３が指定位置よりも基準位置に近い位置にあるのか否かを検出する検出処理を行う位置検出部１１３を備える。
【０１２１】
これにより、プランジャ４３の位置によって、受光素子６１〜６４に入射する光の量が異なるため、各受光素子６１〜６４から出力されるデジタル値が変化することとなる。そして、ユーザ入力に従って、プランジャ４３が指定位置（例えば、作動体７が１０度、１５度、２５度、４０度のときのプランジャ４３の位置）に変位された状態で受光素子６１〜６４のいずれかから出力されたデジタル値を閾値として設定し、設定された閾値と、当該受光素子から出力されるデジタル値とを比較することにより、プランジャ４３が指定位置よりも基準位置に近い位置にあるのか否かを検出する。そのため、ユーザはプランジャ４３を指定位置に変位させた状態で設定指示を入力するだけで、その状態のときのデジタル値が閾値として設定され、プランジャ４３が指定位置よりも基準位置に近いか否かを検出することができる。その結果、指定位置よりも基準位置に近いか否かの検出結果に応じた信号を容易に出力することができる。これにより、調整ネジを必要とすることなく、プランジャ４３の所望の位置（すなわち、作動体７の所望の位置）に応じた信号を容易に出力することが可能なスイッチを提供することができる。
【０１２２】
＜変形例＞
本実施の形態においては、リミットスイッチ１が備えるプランジャ４３が、図４に示すようなスリット７１〜７４を有するとした。しかしながら、スリットの形状は、これに限定されるものではない。本変形例は、リミットスイッチ１が備えるプランジャ４３に代えて、スリット７１〜７４とは異なる形状のスリットを複数有するプランジャを備える。
【０１２３】
図２１は、変形例におけるプランジャの前面を示す図である。図２２は、変形例におけるプランジャの前面側からみた斜視図である。図２３は、変形例におけるプランジャの背面を示す図である。図２４は、変形例におけるプランジャの背面側からみた斜視図である。図２５は、変形例におけるプランジャの横断面を示す図である。図２１〜２５に示されるように、プランジャ４３Ａは、本体部７０Ａと、突起部７６Ａとを有する。
【０１２４】
突起部７６Ａは、本体部７０Ａと結合しており、本体部７０Ａよりも細い。突起部７６Ａは、コイルばね４２の内部に挿入される。また、突起部７６Ａは、突起部７６と同様に、第３の仕切り板が有する孔に挿入される。そして、作動体７の動きに応じてプランジャ４３Ａが第３の仕切り板８１ｃの方向に平行移動すると、コイルばね４２は、プランジャ４３Ａの本体部７０Ａと第３の仕切り板８１ｃとの間で縮み、プランジャ４３Ａを基準位置に戻す力をプランジャ４３Ａに与える。
【０１２５】
本体部７０Ａは、スリット７１Ａ〜７４Ａを有する。ここで、スリット７１Ａ〜７４Ａそれぞれの形状は同じであるので、スリット７１Ａについて説明する。スリット７１Ａは、プランジャ４３Ａの前面と背面との間において開口の大きさが異なる。具体的には、スリット７１Ａの開口の横断面の形状は、図２５に示すような破線で囲まれた領域のうち斜線以外で示された領域の形状である。そして、スリット７１Ａの背面の開口の大きさは、第２の仕切り板８１ｂの開口の大きさと同じである。
【０１２６】
図２６〜３０、複数の発光素子と複数の受光素子と変形例におけるプランジャとの位置関係をスイッチモジュールの横断面において示す図である。なお、図２６は作動体７が定位置に位置しているときの図であり、図２７は作動体７が１５度の位置に位置しているときの図であり、図２８は作動体７が２２．５度の位置に位置しているときの図であり、図２９は作動体７が３０度の位置に位置しているときの図であり、図３０は作動体７が４２．５度の位置に位置しているきの図である。ここで、発光素子５１〜５４、受光素子６１〜６４、仕切り板８１が配置される位置は、図１０と同一である。
【０１２７】
図２６〜３０示されるように、プランジャ４３Ａの前面と発光素子５１〜５４とが対面し、プランジャ４３Ａの背面と受光素子６１〜６４とが対面する。なお、図２５に示したように、プランジャ４３Ａの本体部７０Ａのうちスリット７１Ａ〜７４Ａ以外の部分を斜線で示している。この斜線の部分が光遮断領域となる。
【０１２８】
また、プランジャ４３と同様に、プランジャ４３Ａは、作動体７の動きに連動して位置が変化し、位置の変化により発光素子５１〜５４が発する光を遮断または通過させる。具体的には、プランジャ４３Ａにおいて、スリット７１Ａ〜７４Ａのそれぞれは、プランジャ４３Ａの移動の途中において、発光素子５１〜５４に対応する第１の仕切り板８１ａの開口および受光素子６１〜６４に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と重なるように、プランジャ４３Ａに形成されている。
【０１２９】
また、スリット７１〜７４と同様に、スリット７１Ａ〜７４Ａの背面側の開口のそれぞれと当該スリットに対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離は、スリット７１〜７４ごとに異なる。具体的には、図２６に示されるように、作動体７が定位置にあるとき（すなわち、プランジャ４３Ａが基準位置にあるとき）、スリット７１Ａの背面側の開口とスリット７１Ａに対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離、スリット７２Ａの背面側の開口とスリット７２Ａに対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離、スリット７３Ａの背面側の開口とスリット７３Ａに対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離、スリット７４Ａの背面側の開口とスリット７４Ａに対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離は、この順に大きくなるように、各スリット７１Ａ〜７４Ａの位置が設定されている。
【０１３０】
以下、図２６〜３０参照して、作動体７の定位置からの回転角度が変化するにつれ、各受光素子６１〜６４への光の入射の有無、および、入射する光の量がどのように変化するかについて説明する。
【０１３１】
図２６に示されるように、プランジャ４３Ａは、作動体７が０度の位置（定位置）に位置するとき、発光素子５１〜５４が発する光のすべてを遮断する。このため、発光素子５１〜５４それぞれが発する光がプランジャ４３Ａに遮断され、受光素子６１〜６４まで到達しない。
【０１３２】
図２６に示す状態から作動体７を回転させていき、プランジャ４３Ａをその長手方向に移動させていく。このとき、上述したように、スリット７１Ａの背面側の開口とスリット７１Ａに対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との距離が、他のスリット７２Ａ〜７４Ａに対応する距離よりも短いため、スリット７１Ａの背面側の開口と受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とだけが重なり始める。その後、作動体７の角度が大きくなるにつれ、プランジャ４３Ａの移動量が大きくなると、スリット７１Ａの背面側の開口と受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり領域が大きくなるとともに、スリット７２Ａの背面側の開口と受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とが重なり始める。
【０１３３】
図２７に示されるように、作動体７が１５度の位置に位置する場合、スリット７１Ａの背面側の開口が受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と一致する。言い換えると、第１の仕切り板８１ａにおいて発光素子５１が配置された位置に対応する開口と、第２の仕切り板８１ｂにおいて受光素子６１が配置された位置に対応する開口とを直線的につなぐ空間（光路領域）の全てにおいて、スリット７１Ａが存在する。また、このととき、スリット７２Ａの背面側の開口が受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の一部とが重なりあっている。そのため、受光素子６１の受光量は最大値となり、受光素子６２は、発光素子５２から発光された光の一部のみを受光する。また、この段階では、まだ受光素子５３，５４が配置された位置に対応する開口を、プランジャ４３Ａの光遮断領域が覆っている。そのため、受光素子５３，５４には光が到達しない。
【０１３４】
図２７に示す状態からさらに作動体７を回転させていき、プランジャ４３Ａをその長手方向に移動させていく。このとき、プランジャ４３Ａの移動量が大きくなると、スリット７１Ａの背面側の開口と受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり面積が小さくなるとともに、スリット７２Ａの背面側の開口と受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり面積が大きくなる。また、スリット７３Ａの背面側の開口と受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とが重なり始める。
【０１３５】
図２８に示されるように、作動体７が２２．５度の位置に位置するとき、スリット７２Ａの背面側の開口が受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と一致する。また、スリット７１Ａ、７３Ａの背面側の開口のそれぞれが受光素子６１，６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の一部と重なりあっている。そのため、受光素子６２の受光量は最大値となり、発光素子５１，５３が発する光が部分的にスリット７１Ａ，７３Ａを通過し、受光素子６１，６３に到達する。なお、この段階では、まだ受光素子５４が配置された位置に対応する開口を、プランジャ４３Ａの光遮断領域が覆っている。そのため、受光素子６４には光が到達しない。
【０１３６】
図２８に示す状態からさらに作動体７を回転させていき、プランジャ４３Ａをその長手方向に移動させていく。このとき、プランジャ４３Ａの移動量が大きくなると、受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口を光遮断領域が覆う。また、スリット７２Ａの背面側の開口と受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり面積が小さくなる。さらに、スリット７３Ａの背面側の開口と受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり面積が大きくなる。
【０１３７】
図２９に示されるように、作動体７が３０度の位置に位置するとき、受光素子６１に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口は再び光遮断領域により完全に覆われる。また、スリット７２Ａの背面側の開口と受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の一部とが重なりあっている。さらに、スリット７３Ａの背面側の開口が受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と一致する。そのため、受光素子６１には光が到達せず、受光素子６３の受光量は最大値となり、発光素子５２が発する光が部分的にスリット７２Ａを通過し、受光素子６２に到達する。なお、この段階では、まだ受光素子５４が配置された位置に対応する開口を、プランジャ４３Ａの光遮断領域が覆っている。そのため、受光素子６４には光が到達しない。
【０１３８】
図２９に示す状態からさらに作動体７を回転させていき、プランジャ４３Ａをその長手方向に移動させていく。このとき、プランジャ４３Ａの移動量が大きくなると、受光素子６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口を光遮断領域が覆う。また、スリット７３Ａの背面側の開口と受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口との重なり面積が小さくなる。さらに、スリット７４Ａの背面側の開口と受光素子６４に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口とが重なり始める。
【０１３９】
図３０に示されるように、作動体７が４２．５度の位置に位置するとき、受光素子６１，６２に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口は再び光遮断領域により完全に覆われる。また、スリット７３Ａの背面側の開口と受光素子６３に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口の一部とが重なりあっている。さらに、スリット７４Ａの背面側の開口が受光素子６４に対応する第２の仕切り板８１ｂの開口と一致する。そのため、受光素子６１，６２には光が到達せず、受光素子６４の受光量は最大値となり、発光素子５３が発する光が部分的にスリット７３Ａを通過し、受光素子６３に到達する。
【０１４０】
なお、作動体７は、４２．５度から５０度の角度まで変位することができる。ただし、プランジャ４３Ａは、作動体７が４２．５度の角度に位置するときに、固定部材８３に接触する。そのため、作動体７が４２．５度から５０度の角度に位置するとき、プランジャ４３Ａは、図３０と同じ状態となる。
【０１４１】
以下、本変形例における、位置検出と出力信号制御の具体例について説明する。図３１は、受光素子から出力される電圧値と、設定処理部１２３により設定される閾値と、各判定部から出力される信号との関係を示す図である。図３１において、（ａ）部は、作動体の回転角度の変化例を示しており、（ｂ）部は、受光素子６１〜６４から出力される電圧値と設定処理部１２３により設定される閾値との関係を示しており、（ｃ）部は、位置検出部１１３から出力される信号を示しており、（ｄ）部は、出力信号制御部１１９における信号生成の一例を示している。
【０１４２】
なお、本変形例では、設定処理部１２３は、受光素子識別情報として、所定範囲（例えば、０．５〜４．５Ｖ）の出力電圧（デジタル値）を出力している受光素子６１〜６４の中から、ユーザ入力に従って選択した受光素子を示す情報を設定するものとする。もしくは、設定処理部１２３は、受光素子６１〜６４の優先度を予め記憶しておき、所定範囲の出力電圧（デジタル値）を出力している受光素子６１〜６４が複数ある場合、当該複数の受光素子の中から優先度の最も高いものを選択してもよい。
【０１４３】
図３１の（ｂ）部に示されるように、受光素子６１〜６４それぞれが発光素子５１〜５４それぞれから光を受けることにより出力する電圧と作動体７が位置する角度との関係を４つの折れ線９１Ａ〜９４Ａによって示している。折れ線９１Ａは、受光素子６１に対応し、折れ線９２Ａは、受光素子６２に対応し、折れ線９３Ａは、受光素子６３に対応し、折れ線９４Ａは、受光素子６４に対応する。
【０１４４】
また、図３１の（ｂ）部に示されるように、受光素子６１は、作動体７が位置する角度が５度以上２５度未満のとき、光を受光する。その受光量は、角度が１５度のときに最大となる。受光素子６２は、作動体７が位置する角度が１２．５度以上３２．５度未満のとき、光を受光する。その受光量は、角度が２２．５度のときに最大となる。受光素子６３は、作動体７が位置する角度が２０度以上５０度未満のとき、光を受光する。その受光量は、角度が３０度のときに最大となる。受光素子６４は、作動体７が位置する角度が３２．５度以上５０度未満のとき、光を受光する。その受光量は、角度が４２．５度から５０度のときに最大となる。
【０１４５】
まず、ユーザは、作動体７を定位置から１０度だけ回転させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、設定処理部１２３は、上記の説明と同様に、設定対象である第１判定部１１３−１に対応する受光素子識別情報として受光素子６１を示す情報を設定する。また、図３１の（ｂ）部に示されるように、設定処理部１２３は、第１判定部１１３−１に対応する第１閾値として、作動体７の角度が１０度であるときに受光素子６１から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１４６】
次に、ユーザは、作動体７を定位置から１５度だけ回転させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、設定処理部１２３は、上記の説明と同様に、設定対象である第２判定部１１３−２に対応する受光素子識別情報として、受光素子６２を示す情報を設定する。また、図３１の（ｂ）部に示されるように、設定処理部１２３は、第２判定部１１３−２に対応する第２閾値として、作動体７の位置する角度が１５度であるときに受光素子６２から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１４７】
次に、ユーザは、作動体７を定位置から２５度だけ回転させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、受光素子６２と受光素子６３とが０．５〜４．５Ｖの出力電圧（デジタル値）を出力している。ただし、ユーザは、図３１の（ｂ）部に示されるような折れ線９２Ａ，９３Ａを予め把握しておくことで、角度２５度未満よりも角度２５以上で出力電圧が高くなる受光素子６３を選択すればよい。その結果、設定処理部１２３は、設定対象である第３判定部１１３−３に対応する受光素子識別情報として、受光素子６３を示す情報を設定する。また、図３１の（ｂ）部に示されるように、設定処理部１２３は、第３判定部１１３−３に対応する第３閾値として、作動体７の位置する角度が２５度であるときに受光素子６３から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１４８】
次に、ユーザは、作動体７を定位置から４０度だけ回転させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、受光素子６３と受光素子６４とが０．５〜４．５Ｖの出力電圧（デジタル値）を出力している。ただし、ユーザは、図３１の（ｂ）部に示されるような折れ線９３Ａ，９４Ａを予め把握しておくことで、角度４０度未満よりも角度４０度以上で出力電圧が高くなる受光素子６４を選択すればよい。その結果、設定処理部１２３は、設定対象である第４判定部１１３−３に対応する受光素子識別情報として、受光素子６４を示す情報を設定する。また、設定処理部１２３は、第４判定部１１３−３に対応する第４閾値として、作動体７の位置する角度が４０度であるときに受光素子６４から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１４９】
次に、ユーザは、作動体７を定位置から２２度だけ回転させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、受光素子６１と受光素子６３とが０．５〜４．５Ｖの出力電圧（デジタル値）を出力している。ただし、ユーザは、図３１の（ｂ）部に示されるような折れ線９１Ａ，９３Ａを予め把握しておくことで、角度２２度未満よりも角度２２度以上で出力電圧が高くなる受光素子６３を選択すればよい。その結果、設定処理部１２３は、設定対象である第５判定部に対応する受光素子識別情報として、受光素子６３を示す情報を設定する。また、設定処理部１２３は、第５判定部に対応する第５閾値として、作動体７の位置する角度が２２度であるときに受光素子６３から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１５０】
最後に、ユーザは、作動体７を定位置から３５度だけ回転させた状態を維持して、モード切換スイッチ２７のボタンを押下する。このとき、受光素子６３と受光素子６４とが０．５〜４．５Ｖの出力電圧（デジタル値）を出力している。ただし、ユーザは、図３１の（ｂ）部に示されるような折れ線９３Ａ，９４Ａを予め把握しておくことで、角度３５度未満よりも角度３５度以上で出力電圧が高くなる受光素子６４を選択すればよい。その結果、設定処理部１２３は、設定対象である第６判定部に対応する受光素子識別情報として、受光素子６４を示す情報を設定する。また、設定処理部１２３は、第６判定部に対応する第６閾値として、作動体７の位置する角度が３５度であるときに受光素子６３から出力された電圧値（デジタル値）を設定する。
【０１５１】
このように設定することで、第１判定部１１３−１から第６判定部は、図３１の（ｃ）部に示されるような信号を出力することとなる。なお、図３１の（ｃ）部において横軸は、（ｂ）部と同じく作動体７が位置する角度を示している。
【０１５２】
そして、出力信号制御部１１９は、第１判定部１１３−１から第６判定部からの信号を受けて、以下のような処理を行うように予め設定されている。
【０１５３】
すなわち、出力信号制御部１１９は、第２判定部１１３−２からの信号、第５判定部からの信号および第６判定部からの信号のＯＲ処理を行うことにより、図３１の（ｄ）部に示されるような信号を生成する。なお、図３１の（ｄ）部において横軸は、（ｂ）部と同じく作動体７が位置する角度を示している。すなわち、作動体７が位置する角度が１５度以上であるときにＨＩＧＨとなる信号を生成する。そして、出力信号制御部１１９は、生成した信号がＨＩＧＨを示している間、ＯＮ信号が出力されるようにＯＮ／ＯＦＦ信号出力部１０３を制御するとともに、点灯部２１を点灯させるように制御する。
【０１５４】
その他、出力信号制御部１１９における回転不足異常予知信号の出力処理、故障予知信号の出力処理、復帰速度異常予知信号の出力処理は、プランジャ４３を用いた上記の説明と同様である。
【０１５５】
なお、上記図２６〜３０の説明では、プランジャ４３Ａの前面を発光素子５１〜５４と対向させ、プランジャ４３Ａの背面を受光素子６１〜６４と対向させるものとした。しかしながら、逆に、プランジャ４３Ａの背面を発光素子５１〜５４と対向させ、プランジャ４３Ａの前面を受光素子６１〜６４と対向させてもよい。この場合であっても、作動体の角度と受光素子の出力電圧との関係は図３１と同じである。
【０１５６】
このように、本変形例であっても、プランジャ４３Ａの位置によって、受光素子６１〜６４に入射する光の量が異なるため、各受光素子６１〜６４から出力されるデジタル値が変化することとなる。そして、ユーザ入力に従って、プランジャ４３Ａが指定位置（例えば、作動体７が１０度、１５度、２５度、４０度のときのプランジャ４３Ａの位置）に変位された状態で受光素子６１〜６４のいずれかから出力されたデジタル値を閾値として設定し、設定された閾値と、当該受光素子から出力されるデジタル値とを比較することにより、プランジャ４３Ａが指定位置よりも基準位置に近い位置にあるのか否かを検出することができる。そのため、ユーザはプランジャ４３Ａを指定位置に変位させた状態で設定指示を入力するだけで、その状態のときのデジタル値が閾値として設定され、プランジャ４３が指定位置よりも基準位置に近いか否かを検出することができる。その結果、指定位置よりも基準位置に近いか否かの検出結果に応じた信号を容易に出力することができる。これにより、調整ネジを必要とすることなく、プランジャ４３Ａの所望の位置（すなわち、作動体７の所望の位置）に応じた信号を容易に出力することが可能なスイッチを提供することができる。
【０１５７】
また、リミットスイッチ１が備える作動体７が回転する動作に応じて、プランジャ４３，４３Ａの位置を変位させるようにした。しかしながら、プランジャ４３の位置の変位を、作動体７の回転による動作に連動させることによる方法に限定するものではない。作動体７の回転による動作以外でプランジャ４３，４３Ａの位置を変位させる方法として、例えば、非特許文献１に記載の方法を利用してもよい。
【０１５８】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明は、生産ライン等で用いられるリミットスイッチに利用することができる。
【符号の説明】
【０１６０】
１ リミットスイッチ
３ ケーシング
５ 装着ブロック
７ 作動体
１１ スイッチモジュール
２１，２５ 点灯部（信号出力手段）
４１ フォトインタラプタ部
４３，４３Ａ プランジャ（変位部材）
５１〜５４ 発光素子
６１〜６４ 受光素子
７１〜７４，７１Ａ〜７４Ａ スリット
１００ マイクロコンピュータ
１０３ ＯＮ／ＯＦＦ信号出力部（信号出力手段）
１０５ 故障予知／異常予知出力部（信号出力手段）
１１３ 位置検出部（位置検出手段）
１１３−１〜１１３−ｎ 第１判定部〜第ｎ判定部
１１５，１１７ メモリ
１１９ 出力信号制御部（信号出力手段）
１２３ 設定処理部（設定処理手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの力の荷重に応じて変位する変位部材と、
前記変位部材の位置に応じた信号を出力する信号出力手段とを備えたスイッチにおいて、
発光面から光を発光する発光素子と、
前記発光面に対向する受光面を有し、当該受光面に入射された光の量を示す特徴量を出力する受光素子とを備え、
前記変位部材は、前記発光面と前記受光面との間に配置され、前記外部からの力の荷重がないときに基準位置に位置しており、
前記変位部材の変位に応じて前記発光面から発光された光のうち前記受光面に入射する光の量が変化するように、前記変位部材には光を通すための開口部が形成されており、
さらに、前記変位部材が指定位置に変位された状態で設定指示が入力されたとき、前記受光素子から出力された特徴量を閾値として設定する設定処理手段と、
前記設定処理手段により設定された閾値と、前記受光素子から出力される特徴量とを比較することにより、前記変位部材が前記指定位置よりも前記基準位置に近い位置にあるのか否かを検出する検出処理を行う位置検出手段とを備え、
前記信号出力手段は、前記位置検出手段による検出処理の結果に基づいて前記信号を出力することを特徴とするスイッチ。
【請求項２】
前記発光素子および前記受光素子が複数であり、
互いに対向する一対の発光素子および受光素子を光検出部とするとき、
前記変位部材には、前記複数の光検出部の各々に対応して前記開口部が形成されており、
前記複数の光検出部の各々に対して、当該光検出部の受光素子に入射される光の量が最大となる前記変位部材の位置のうち、前記基準位置からの変位量が最小となる前記変位部材の位置を光量最大位置とするとき、
前記複数の光検出部ごとに前記光量最大位置が異なることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ。
【請求項３】
前記発光素子および前記受光素子が複数であり、
互いに対向する一対の発光素子および受光素子を光検出部とするとき、
前記変位部材には、各光検出部に対応して前記開口部が複数形成されており、
各光検出部について、前記開口部を通過した光を当該光検出部が検出するときの前記変位部材の位置のうち、前記基準位置からの変位量が最小となる前記変位部材の位置を光検出開始位置とするときに、
前記基準位置から前記光検出開始位置までの距離が、前記複数の光検出部ごとに異なることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ。
【請求項４】
前記指定位置が複数あり、
前記設定処理手段は、前記複数の指定位置の各々について、前記指定位置を検出するために使用する前記光検出部を設定するとともに、当該光検出部の受光素子から出力された特徴量を当該指定位置に対応する前記閾値として設定し、
前記位置検出手段は、前記複数の指定位置の各々について、当該指定位置に対応して前記設定処理手段により設定された閾値と、当該指定位置に対応して前記設定処理手段により設定された光検出部の受光素子から出力された特徴量とを比較することにより前記検出処理を行うことを特徴とする請求項２または３に記載のスイッチ。
【請求項５】
前記変位部材が前記指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、外部の装置を駆動するためのオン信号を前記信号として出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項６】
前記信号出力手段は複数の信号を出力するものであり、
前記指定位置として、第１指定位置と、当該第１指定位置よりも基準位置から遠い第２指定位置とがあり、
前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、外部の装置を駆動するためのオン信号を前記複数の信号の一つとして出力し、
前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出してから、前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にあると前記位置検出手段が検出するまでの間に、前記変位部材が前記第２指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出しない場合に、前記信号出力手段は、前記外部からの力の荷重が小さいことを示す故障予知信号を前記複数の信号の一つとして出力することを特徴とする請求項４に記載のスイッチ。
【請求項７】
前記信号出力手段は複数の信号を出力するものであり、
前記指定位置として、第１指定位置と、当該第１指定位置よりも基準位置から遠い第３指定位置とがあり、
前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、外部の装置を駆動するためのオン信号を前記複数の信号の一つとして出力し、
前記変位部材が前記第３指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、前記外部からの力の荷重が大きいことを示す故障予知信号を前記複数の信号の一つとして出力することを特徴とする請求項４に記載のスイッチ。
【請求項８】
前記指定位置として、第４指定位置と、当該第４指定位置よりも基準位置から遠い第５指定位置とがあり、
前記信号出力手段は、前記変位部材が前記第５指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した後の、前記変位部材が前記第５指定位置に位置すると前記位置検出手段が検出した時点から前記変位部材が前記第４指定位置に位置すると前記位置検出手段が検出した時点までの時間を計測し、計測した時間が所定時間よりも大きい場合に故障予知信号を前記信号として出力することを特徴とする請求項４に記載のスイッチ。
【請求項１】
外部からの力の荷重に応じて変位する変位部材と、
前記変位部材の位置に応じた信号を出力する信号出力手段とを備えたスイッチにおいて、
発光面から光を発光する発光素子と、
前記発光面に対向する受光面を有し、当該受光面に入射された光の量を示す特徴量を出力する受光素子とを備え、
前記変位部材は、前記発光面と前記受光面との間に配置され、前記外部からの力の荷重がないときに基準位置に位置しており、
前記変位部材の変位に応じて前記発光面から発光された光のうち前記受光面に入射する光の量が変化するように、前記変位部材には光を通すための開口部が形成されており、
さらに、前記変位部材が指定位置に変位された状態で設定指示が入力されたとき、前記受光素子から出力された特徴量を閾値として設定する設定処理手段と、
前記設定処理手段により設定された閾値と、前記受光素子から出力される特徴量とを比較することにより、前記変位部材が前記指定位置よりも前記基準位置に近い位置にあるのか否かを検出する検出処理を行う位置検出手段とを備え、
前記信号出力手段は、前記位置検出手段による検出処理の結果に基づいて前記信号を出力することを特徴とするスイッチ。
【請求項２】
前記発光素子および前記受光素子が複数であり、
互いに対向する一対の発光素子および受光素子を光検出部とするとき、
前記変位部材には、前記複数の光検出部の各々に対応して前記開口部が形成されており、
前記複数の光検出部の各々に対して、当該光検出部の受光素子に入射される光の量が最大となる前記変位部材の位置のうち、前記基準位置からの変位量が最小となる前記変位部材の位置を光量最大位置とするとき、
前記複数の光検出部ごとに前記光量最大位置が異なることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ。
【請求項３】
前記発光素子および前記受光素子が複数であり、
互いに対向する一対の発光素子および受光素子を光検出部とするとき、
前記変位部材には、各光検出部に対応して前記開口部が複数形成されており、
各光検出部について、前記開口部を通過した光を当該光検出部が検出するときの前記変位部材の位置のうち、前記基準位置からの変位量が最小となる前記変位部材の位置を光検出開始位置とするときに、
前記基準位置から前記光検出開始位置までの距離が、前記複数の光検出部ごとに異なることを特徴とする請求項１に記載のスイッチ。
【請求項４】
前記指定位置が複数あり、
前記設定処理手段は、前記複数の指定位置の各々について、前記指定位置を検出するために使用する前記光検出部を設定するとともに、当該光検出部の受光素子から出力された特徴量を当該指定位置に対応する前記閾値として設定し、
前記位置検出手段は、前記複数の指定位置の各々について、当該指定位置に対応して前記設定処理手段により設定された閾値と、当該指定位置に対応して前記設定処理手段により設定された光検出部の受光素子から出力された特徴量とを比較することにより前記検出処理を行うことを特徴とする請求項２または３に記載のスイッチ。
【請求項５】
前記変位部材が前記指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、外部の装置を駆動するためのオン信号を前記信号として出力することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のスイッチ。
【請求項６】
前記信号出力手段は複数の信号を出力するものであり、
前記指定位置として、第１指定位置と、当該第１指定位置よりも基準位置から遠い第２指定位置とがあり、
前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、外部の装置を駆動するためのオン信号を前記複数の信号の一つとして出力し、
前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出してから、前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にあると前記位置検出手段が検出するまでの間に、前記変位部材が前記第２指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出しない場合に、前記信号出力手段は、前記外部からの力の荷重が小さいことを示す故障予知信号を前記複数の信号の一つとして出力することを特徴とする請求項４に記載のスイッチ。
【請求項７】
前記信号出力手段は複数の信号を出力するものであり、
前記指定位置として、第１指定位置と、当該第１指定位置よりも基準位置から遠い第３指定位置とがあり、
前記変位部材が前記第１指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、外部の装置を駆動するためのオン信号を前記複数の信号の一つとして出力し、
前記変位部材が前記第３指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した場合、前記信号出力手段は、前記外部からの力の荷重が大きいことを示す故障予知信号を前記複数の信号の一つとして出力することを特徴とする請求項４に記載のスイッチ。
【請求項８】
前記指定位置として、第４指定位置と、当該第４指定位置よりも基準位置から遠い第５指定位置とがあり、
前記信号出力手段は、前記変位部材が前記第５指定位置よりも前記基準位置に近い位置にないと前記位置検出手段が検出した後の、前記変位部材が前記第５指定位置に位置すると前記位置検出手段が検出した時点から前記変位部材が前記第４指定位置に位置すると前記位置検出手段が検出した時点までの時間を計測し、計測した時間が所定時間よりも大きい場合に故障予知信号を前記信号として出力することを特徴とする請求項４に記載のスイッチ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１２−１１９２７４（Ｐ２０１２−１１９２７４Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７０７１２（Ｐ２０１０−２７０７１２）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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