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WO2020230547A1 - ソレノイドの駆動制御装置およびこれを備えた安全スイッチ - Google Patents

ソレノイドの駆動制御装置およびこれを備えた安全スイッチ Download PDF

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WO2020230547A1
WO2020230547A1 PCT/JP2020/017187 JP2020017187W WO2020230547A1 WO 2020230547 A1 WO2020230547 A1 WO 2020230547A1 JP 2020017187 W JP2020017187 W JP 2020017187W WO 2020230547 A1 WO2020230547 A1 WO 2020230547A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solenoid
current
iron core
movable iron
suction position
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2020/017187
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English (en)
French (fr)
Inventor
拓次 釜谷
貴志 本田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Idec Corp
Original Assignee
Idec Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to DE112020002325.7T priority patent/DE112020002325T5/de
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/02—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1805—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current
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    • H01F7/1844—Monitoring or fail-safe circuits
    • H01F2007/185—Monitoring or fail-safe circuits with armature position measurement
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H27/00—Switches operated by a removable member, e.g. key, plug or plate; Switches operated by setting members according to a single predetermined combination out of several possible settings
    • H01H27/002—Switches operated by a removable member, e.g. key, plug or plate; Switches operated by setting members according to a single predetermined combination out of several possible settings wherein one single insertion movement of a key comprises an unlocking stroke and a switch actuating stroke, e.g. security switch for safety guards

Definitions

  • the present invention relates to a solenoid drive control device for realizing energy saving and reducing a thermal risk due to a temperature rise, and a safety switch provided with the solenoid drive control device.
  • the solenoid includes a solenoid body having an electromagnetic coil and a movable part slidably supported by the solenoid body.
  • the electromagnetic coil When the electromagnetic coil is energized, a magnetic field is generated from the electromagnetic coil through the moving portion, and the moving portion is attracted to the solenoid body by the magnetic force.
  • the magnetic force is inversely proportional to the square of the distance
  • a large current driving current
  • a small current holding current
  • a safety switch is known as a device using a solenoid.
  • a safety switch is a switch that is installed at the entrance / exit of a dangerous area where machine tools are placed and turns on / off according to the open / closed state of the door.
  • the actuator mounted on the door side and the safety switch mounted on the wall side. It is equipped with a switch body to which the actuator can be inserted and removed.
  • the switch body consists of a cam that can be rotated by inserting an actuator, an operation rod that can move in the axial direction, and an operation rod that is provided so that one end can contact the cam and the other end can switch contacts. It is equipped with solenoids arranged around it.
  • the actuator that moves with the movable door When opening and closing the movable door, the actuator that moves with the movable door is inserted and removed from the switch body, so that the cam inside the switch body rotates, and the operation rod moves in the axial direction according to the rotation position. Along with this, the contacts are switched on / off, and the on / off signal is transmitted to the machine tool.
  • the solenoid of the safety switch is provided to switch the lock / unlock of the cam by sucking and moving the operation rod when opening / closing the movable door.
  • the safety switch if the suction operation of the operation rod is not completed by the elapse of the above-mentioned certain time, the safety switch may be locked or unlocked. Therefore, it can be said that it is maladaptated to perform energization control over time for a solenoid that operates a device such as a safety switch.
  • the present invention has been made in view of such conventional circumstances, and the problem to be solved by the present invention is to provide a solenoid drive control device capable of realizing energy saving and reducing thermal risk due to temperature rise. To do. Another object of the present invention is to provide a solenoid drive control device capable of reliably locking and unlocking the safety switch.
  • the present invention has a solenoid body for sucking a movable part, and the solenoid body is movable so that the movable part can take a suction position sucked by the solenoid body and a non-suction position not sucked by the solenoid body.
  • It is a drive control device for a solenoid that movably supports the unit.
  • the device supplies a first current to the solenoid body when the moving part is in the non-suction position or its vicinity, and the movable part is in the suction position or its vicinity.
  • a current control unit that controls the current supplied to the solenoid body according to the detection result by the detection unit so as to supply a second current smaller than the first current to the solenoid body. ing.
  • the movable part moves to the suction position when it is sucked by the solenoid body, and moves to the non-suction position when it is not sucked by the solenoid body.
  • the state of the movable portion is detected by the detection unit.
  • the current control unit controls the current supplied to the solenoid main body according to the detection result by the detection unit, so that the first current is applied to the solenoid main body when the movable part is in the non-suction position or a position in the vicinity thereof.
  • a second current smaller than the first current is supplied to the solenoid body.
  • the current supplied to the solenoid body can be reduced to reduce the current consumption of the solenoid, which can realize energy saving by power saving and increase the temperature. It can be reduced, and the thermal risk such as coil burnout can be reduced.
  • the movable portion is provided with a moving body that moves in response to an action from the movable portion, and the moving body includes an acting portion that acts on a contact point for controlling an external device and a detecting portion.
  • a detected portion is provided.
  • the detection unit is for detecting that the movable unit is in the non-suction position or a position in the vicinity thereof, and when the detection unit fails, the current control unit supplies a first current to the solenoid body. It has become so.
  • the present invention is a safety switch including the drive control device, which includes a switch body having contacts, an actuator that is inserted and removed from the switch body, and a cam that can be rotated by inserting the actuator, and is a movable part of a solenoid. Acts to lock or unlock the rotation of the cam.
  • the movable portion has a moving body that moves in response to the action from the movable portion, and the acting portion in which the moving body acts on the contact point of the switch body and the detected portion detected by the detecting portion.
  • the current supplied to the solenoid body can be reduced to reduce the current consumption of the solenoid, thereby saving power by saving power. It can be realized, the temperature rise can be reduced, and the thermal risk such as coil burnout can be reduced.
  • FIG. 1 It is an exploded view of the switch body of the safety switch to which the solenoid drive control device according to one Embodiment of this invention is applied.
  • the safety switch FIG. 1
  • FIG. 1 it is a vertical sectional view of a switch body of a spring lock type safety switch. It is a perspective view which looked at the contact switching block (moving body) of the switch body (FIG. 1) from the top. It is a perspective view which looked at the contact switching block (FIG. 3) from the bottom. It is a top view of the contact switching block (FIG. 3). It is a front view of the contact switching block (FIG. 3). It is a schematic block block diagram of the drive control device (FIG. 1).
  • FIGS. 1 to 11 are diagrams for explaining a solenoid drive control device according to an embodiment of the present invention.
  • an example is taken when the solenoid drive control device is applied to a spring lock type safety switch.
  • FIG. 2 FIGS. 8 to 10, the cross-sectional portion is colored in gray.
  • the terms "upper”, “upper”, and “upper” in the following description refer to the upper part of FIGS. 2, 8 to 10, and are “lower”, “lower”, and “lower”.
  • the upper part does not always point to the vertically upper part, and similarly, the lower part does not necessarily point to the vertically lower part.
  • FIG. 1 is an exploded assembly view of the switch body constituting the safety switch
  • FIG. 2 is a view showing a vertical cross section of the switch body together with the actuator.
  • the safety switch 1 includes a switch body 2 and an actuator 3.
  • the switch main body 2 has a main body case 20, a main body portion 21 housed in the main body case 20 through the opening 20a thereof, and a plurality of actuator insertion ports 4a attached to the upper part of the main body case 20 to which the actuator 3 is inserted and removed. It has a head portion 4 and a bottom cover 5 attached to the lower part of the main body case 20.
  • the switch body 2 is attached to, for example, a wall or a fixed door (not shown), and the actuator 3 is attached to, for example, a movable door (not shown).
  • the main body 21 has a solenoid 22, an operation rod 23, and a plurality of contacts for controlling an external device, and the contacts can be switched by moving the operation rod 23. It has a block 24 and.
  • the solenoid 22 is provided with a solenoid main body 22A composed of an electromagnetic coil to which a current is supplied from an external power source and a solenoid main body 22A so as to be suctionable, and a suction position and a solenoid main body sucked by the solenoid main body 22.
  • the operation rod 23 is arranged inside the movable iron core 23A, inserts the movable iron core 23A up and down, and receives an action from the movable iron core 23A.
  • the solenoid body 22A is arranged on the outer periphery of the movable iron core 23A.
  • the fixed iron core 22B has a through hole in the center that supports the operation rod 23 so as to be movable in the axial direction, and has an inclined surface 22Ba at the upper end.
  • an inclined surface 23Aa that can come into contact with the inclined surface 22Ba at the upper end of the fixed iron core 22B is formed.
  • the inclined surface 23Aa at the lower end of the movable iron core 23A comes into contact with the inclined surface 22Ba at the upper end of the fixed iron core 22B, so that the stop end when the movable iron core 23A moves downward is set. Therefore, the fixed iron core 22B also functions as a stopper when the movable iron core 23A moves downward.
  • a snap ring (shaft retaining ring) 23C is attached to the outer peripheral surface of the central portion of the operation rod 23, and the snap ring 23C is attached to the inner peripheral surface of the lower portion of the movable iron core 23A when the operation rod 23 is moved.
  • a recess 23Ab that allows movement is formed.
  • the snap ring 23C abuts on the upper end of the recess 23Ab of the movable iron core 23A, so that the stop end for the upward relative movement of the operating rod 23 with respect to the movable iron core 23A is set.
  • the movable iron core 23A and the operation rod 23 are adapted to move in the axial direction in conjunction with the movement in one axial direction via the snap ring 23C.
  • the contact block 24 has a plurality of switchable contacts 24a (only a part thereof is shown in the figure). Further, as shown in FIG. 2, the contact block 24 is locked to the lower end of the operation rod 23 and is provided so as to move together with the operation rod 23, and a contact switching block (moving body) for switching each contact 24a. Has 25.
  • the contact switching block 25 has a rib (detected portion) 25A that projects laterally (see FIG. 1). As shown in FIGS. 1 and 2, a side plate 26 facing the rib 25A is arranged on the side of the contact switching block 25.
  • the side plate 26 is provided with a terminal block 27 of the solenoid 22 and a photo interrupter (detection unit) 28 for detecting the rib 25A of the contact switching block 25.
  • the photo interrupter 28 is arranged above the rib 25A in FIG.
  • the contact switching block 25 is provided in the centrally arranged tubular portion 25C and the upper portion of the tubular portion 25C, and is a locking recess in which the lower end of the operation rod 23 can be locked. It has 25Cb and a pair of contact switching portions 25B and 25D that project to both sides of the tubular portion 25C and are provided integrally with the tubular portion 25C. Inclined surfaces (acting portions) 25B 1 , 25B 2 , 25D 1 , and 25D 2 that act on each contact 24a of the contact block 24 are formed below the contact switching portions 25B and 25D, respectively. Further, the rib 25A described above is provided on one of the contact switching portions 25B. The rib 25A is a thin plate-shaped member.
  • the photointerruptor 28 that detects the rib 25A is a transmissive photosensor having a U-shape in a plan view, and includes a light emitting unit 28A having a built-in light emitting element and a light emitting unit 28A. It is arranged so as to face each other with a predetermined distance between them, and has a light receiving unit 28B having a built-in light receiving element. Then, the light receiving element of the light receiving unit 28B is configured to receive the light L emitted from the light emitting element of the light emitting unit 28A, and the rib 25A using the light L between the light emitting unit 28A and the light receiving unit 28B as a detection object is provided. By blocking, the rib 25A is detected.
  • the output of the photointerruptor 28 is input to a switching element such as a field effect transistor (FET).
  • FET field effect transistor
  • the rib 25A is integrally provided with the contact switching block 25, and the contact switching block 25 is locked to the lower end of the operation rod 23 and moves integrally with the operation rod 23, so that the rib 25A can be detected.
  • the equal operation rod 23 is detected. Further, as described above, since the operating rod 23 moves in the axial direction in conjunction with the axial movement of the movable iron core 23A via the snap ring 23C, it is not possible to detect the operating rod 23. It means that the state of the movable iron core 23A is detected. Further, it can be said that the contact switching block 25 moves under the action of the movable iron core 23A.
  • an LED light emitting diode
  • a phototransistor is used as the light receiving element of the light receiving unit 28B.
  • a current flows through the phototransistor, and in the presence of a light-shielding object, no or almost no current flows through the phototransistor. Therefore, due to the current change on the light receiving portion 28B side, the rib 25A and therefore the operating rod 23 It is configured to detect the position (that is, the position of the movable iron core 23A).
  • the hole 25Ca (FIG. 4) formed at the lower end of the tubular portion 25C of the contact switching block 25 is arranged below the contact switching block 25 and holds the contact block 24.
  • the tapered shaft portion 29A of the holder 29 attached to the lower part of the solenoid 22 is inserted.
  • a compression coil spring 29S is arranged around the shaft portion 29A. The upper end of the compression coil spring 29S is pressed against the bottom wall surface of the hole 25Ca of the tubular portion 25C, and the lower end is pressed against the upper surface of the holder 29. With this configuration, the elastic rebound force of the compression coil spring 29S acts upward on the operation rod 23 via the contact switching block 25.
  • a cam 40 is provided inside the head portion 4 of the switch body 2, and the cam 40 is rotatably supported by a central shaft 41.
  • a plurality of notches 40c are formed in the cam 40, and the tip portion of the actuator 3 inserted into the inside of the head portion 4 from the actuator insertion port 4a of the head portion 4 engages with the notch 40c of the cam 40.
  • the cam 40 is rotated.
  • the movable iron core 23A acts to lock or unlock the rotation of the cam 40 via the operation rod 23, as will be described later.
  • the tip 23a of the operation rod 23 is elastically in contact with the recess 40b formed in the lower part of the cam 40.
  • FIG. 7 shows a drive control device for the solenoid 22.
  • the drive control device 100 includes a photo interrupter 28 and a current control unit 51 that controls the supply current to the solenoid 22 according to the detection result of the photo interrupter 28.
  • the photo interrupter 28 and the current control unit 51 have the photo interrupter 28 and the current control unit 51.
  • the external power supply 50 is connected.
  • the current control unit 51 has an analog IC (not shown) that performs two-step control of the supply current to the solenoid 22 and constant current control based on the output from the photointerruptor 28.
  • FIG. 8 corresponds to a state in which the movable door is closed.
  • the actuator 3 attached to the movable door is inserted into the head portion 4 of the switch body 2 of the safety switch 1 to rotate the cam 40 counterclockwise as shown.
  • no current is supplied to the solenoid body 22A of the solenoid 22 from the external power supply 50 (FIG. 7) (the solenoid is OFF), so that the operation rod 23 and the movable iron core 23A are elastically repelled by the compression coil spring 29S. It moves upward by the action of force and is arranged in a non-suction position, whereby the tip portion 23a of the operation rod 23 engages in the notch 40c of the cam 40, and the cam 40 is locked in the rotational direction. It is locked.
  • each inclined surface 25B 1 , 25B 2 , 25D 1 , 25D 2 (FIG. 3) of the contact switching block 25 acts on each contact 24a (FIG. 1) of the contact block 24 to switch each contact 24a, thereby switching the door.
  • An on signal is output to the internal machine, and the machine is ready for operation.
  • the rib 25A of the contact switching block 25 receives light from the photo interrupter 28 as shown in a partially enlarged view circled in FIG.
  • the photo interrupter 28 detects the rib 25A while shielding the portion 28B. At this time, no current or almost any current flows through the light receiving portion 28B of the photo interrupter 28.
  • the movable iron core 23A is attracted to the solenoid body 22A and moves downward against the elastic rebound force of the compression coil spring 29S, so that the operating rod 23 moves via the snap ring 23C. It moves downward under the action of the iron core 23A.
  • the inclined surface 23Aa at the lower end of the movable iron core 23A comes into contact with the inclined surface 22Ba at the upper end of the fixed iron core 22B, the movable iron core 23A and the operating rod 23 stop moving downward.
  • the stop position at this time is the suction position of the operation rod 23 and the movable iron core 23A.
  • the tip 23a of the operation rod 23 has moved to a position downward from the bottom surface of the notch 40c of the cam 40, so that the locked state of the cam 40 is released and the cam 40 is unlocked. It is in.
  • the rib 25A of the contact switching block 25 is moved below the light receiving portion 28B of the photo interrupter 28, and the photo interrupter 28 is ribbed. 25A is not detected, and the light receiving unit 28B receives the light from the light emitting unit 28A (FIG. 5). At this time, a current flows through the light receiving portion 28B of the photo interrupter 28.
  • the current control unit 51 Based on the detection result of the photointerrupter 28, the current control unit 51 reduces the solenoid current supplied to the solenoid main body 22A from Imax to Ih ( ⁇ Imax) (holding current), as shown in FIG. As a result, the solenoid 22 is driven in the energy saving mode.
  • the solenoid 22 In this embodiment, in the intermediate position between the operation rod 23 and the movable iron core 23A moving from the non-suction position (FIG. 8) to the suction position (FIG. 9), more specifically, the position near the suction position.
  • the photo interrupter 28 is set not to detect the rib 25A, that is, the light receiving portion 28B of the photo interrupter 28 is set so that a current flows through the photo interrupter 28, but the rib 25A is not detected by the photo interrupter 28. May be performed when the operating rod 23 and the movable iron core 23A reach the suction position (that is, the position near the suction position is not included).
  • FIG. 10 shows a state in which the actuator 3 is pulled out from the head portion 4 of the switch body 2 of the safety switch 1 from the state shown in FIG. 9, and corresponds to the open state of the movable door.
  • the actuator 3 rotates the cam 40 clockwise in the drawing, whereby the operating rod 23 is pushed downward by the rotating cam 40 and the operating rod 23
  • the tip 23a elastically contacts the recess 40b at the bottom of the cam 40.
  • the operating rod 23 moves downward against the elastic rebound force of the compression coil spring 29S.
  • the operation rod 23 and the movable iron core 23A are in the non-suction position according to the detection result of the rib 25A by the photosolenoid 28 (that is, the detection of the operation rod 23 (hence, the movable iron core 23A)).
  • a large solenoid current (driving current) Imax is supplied to the solenoid 22, and when the operating rod 23 and the movable iron core 23A are in the suction position or a position close to the suction position, a small solenoid current (holding current) Ih with respect to the solenoid 22.
  • the current control unit 51 controls the current supplied to the solenoid 22 so that ( ⁇ Imax) is supplied.
  • the current supplied to the solenoid 22 can be reduced to reduce the current consumption of the solenoid 22, and as a result, energy saving by power saving is realized.
  • the temperature rise can be reduced, and the thermal risk such as coil burning can be reduced.
  • the operation rod 23 and the movable iron core 23A move from the suction position (FIG. 9) to the non-suction position (FIG. 8).
  • the photo interrupter 28 is set to detect the rib 25A in the intermediate position until the movement to, more specifically, in the vicinity of the non-suction position, that is, in the light receiving portion 28B of the photo interrupter 28.
  • the setting for detecting the rib 25A by the photo interrupter 28 is set when the operation rod 23 and the movable iron core 23A reach the non-suction position (that is, in the non-suction position). It may be done (without including the neighboring position).
  • the photo interrupter 28 is set to detect that the operating rod 23 and the movable iron core 23A are in the suction position or a position in the vicinity thereof during normal operation (that is, the suction position or its vicinity).
  • the photo interrupter 28 is set to detect the rib 25A while being in the vicinity position.
  • the operation rod 23 and the movable iron core 23A are in the non-suction position or a position in the vicinity thereof.
  • the photo interrupter 28 is set to detect that the operating rod 23 and the movable iron core 23A are in the non-suction position or a position in the vicinity thereof during normal operation.
  • the photo interrupter 28 fails, the operating rod 23 and the movable iron core 23A are in the non-suction position or a position in the vicinity thereof (that is, the driving current in the solenoid) regardless of the actual positions of the operating rod 23 and the movable iron core 23A. Is in a state where it must be supplied) is falsely detected.
  • FIGS. 12 to 14 show an example in which the solenoid drive control device according to this embodiment is applied to a solenoid lock type safety switch.
  • the same reference numerals as those in FIGS. 8 to 10 indicate the same or corresponding portions, and similarly, the cross-sectional portions are colored in gray.
  • "upper”, “upper”, and “upper” refer to the upper part of FIGS. 12 to 14, and are referred to as “lower”, “lower”, and “lower”. Points to the bottom in each figure.
  • the fixed iron core 22B is arranged above the solenoid 22, and the movable iron core 23A is arranged below the fixed iron core 22B.
  • a coil spring 23S is arranged on the outer periphery of the operation rod 23 between the fixed iron core 22B and the movable iron core 23A.
  • the suction direction by the solenoid 22 is upward in the direction opposite to that of the spring lock type.
  • the snap ring 23C is attached to the outer peripheral surface of the lower part of the operation rod 23.
  • FIG. 12 shows the state before the actuator 3 is inserted into the head portion 4 of the switch body 2 of the safety switch 1, and corresponds to the open state of the movable door.
  • the operation rod 23 is pushed downward by the cam 40, and the tip 23a of the operation rod 23 is elastically in contact with the recess 40b at the bottom of the cam 40.
  • the operating rod 23 moves downward against the elastic rebound force of the compression coil spring 29S.
  • the cam 40 is in the unlocked state, the movable iron core 23A is not sucked by the solenoid body 22A, and the operation rod 23 and the movable iron core 23A are in the non-suction position.
  • the rib 25A shields the light receiving portion 28B of the photo interrupter 28, the photo interrupter 28 detects the rib 25A, and the photo interrupter No current or almost any current flows through the light receiving portion 28B of 28.
  • FIG. 13 shows a state in which the actuator 3 is inserted into the head portion 4 and the cam 40 is rotated counterclockwise.
  • the operation rod 23 moves upward due to the action of the elastic rebound force of the compression coil spring 29S, and the tip 23a of the operation rod 23 is located in the notch 40c of the cam 40, and the tip 23a and the notch 40c A gap is formed between the bottom surface and the bottom surface.
  • the snap ring 23C at the lower part of the operation rod 23 is pressed against the lower end of the movable iron core 23A from below.
  • the cam 40 is in the unlocked state, the movable iron core 23A is not sucked by the solenoid main body 22A, and the operation rod 23 and the movable iron core 23A are in the non-suction position. Further, at this time, as shown in a partially enlarged view circled in FIG. 13, the rib 25A still shields the light receiving portion 28B of the photo interrupter 28, and the photo interrupter 28 detects the rib 25A. , No or almost no current flows through the light receiving portion 28B of the photointerrupter 28.
  • the movable iron core 23A is attracted by the solenoid body 22A and moves upward against the elastic rebound force of the coil spring 23S, so that the operating rod 23 moves upward together with the movable iron core 23A. ..
  • the inclined surface 23Aa at the upper end of the movable iron core 23A comes into contact with the inclined surface 22Ba at the lower end of the fixed iron core 22B, the movable iron core 23A and the operating rod 23 stop moving upward.
  • the stop position at this time is the suction position of the operation rod 23 and the movable iron core 23A.
  • the tip 23a of the operating rod 23 is arranged at a position where it abuts or approaches the bottom surface of the notch 40c of the cam 40, so that the cam 40 is in the locked state.
  • the rib 25A of the contact switching block 25 is moving above the light receiving portion 28B of the photo interrupter 28, and the photo interrupter 28 is ribbed. 25A is not detected, and the light receiving unit 28B receives the light from the light emitting unit 28A (FIG. 5). At this time, a current flows through the light receiving portion 28B of the photo interrupter 28.
  • the current control unit 51 Based on the detection result of the photointerrupter 28, the current control unit 51 reduces the solenoid current supplied to the solenoid main body 22A from Imax (drive current) to Ih ( ⁇ Imax) (holding current), as shown in FIG. .. As a result, the solenoid 22 is driven in the energy saving mode.
  • the solenoid 22 In this embodiment, in the intermediate position between the operation rod 23 and the movable iron core 23A moving from the non-suction position (FIG. 13) to the suction position (FIG. 14), more specifically, the position near the suction position.
  • the photo interrupter 28 is set not to detect the rib 25A, that is, the light receiving portion 28B of the photo interrupter 28 is set so that a current flows through the photo interrupter 28, but the rib 25A is not detected by the photo interrupter 28. May be performed when the operating rod 23 and the movable iron core 23A reach the suction position (that is, the position near the suction position is not included).
  • the operation rod 23 and the movable iron core 23A are in the non-suction position according to the detection result of the rib 25A by the photosolenoid 28 (that is, the detection of the operation rod 23 (hence, the movable iron core 23A)).
  • a large solenoid current (driving current) Imax is supplied to the solenoid 22, and when the operating rod 23 and the movable iron core 23A are in the suction position or a position close to the suction position, a small solenoid current (holding current) Ih with respect to the solenoid 22.
  • the current control unit 51 controls the current supplied to the solenoid 22 so that ( ⁇ Imax) is supplied.
  • the current supplied to the solenoid 22 can be reduced to reduce the current consumption of the solenoid 22, and as a result, energy saving by power saving is realized.
  • the temperature rise can be reduced, and the thermal risk such as coil burning can be reduced.
  • the operation rod 23 and the movable iron core 23A move from the suction position (FIG. 14) to the non-suction position (FIG. 13).
  • the photo interrupter 28 is set to detect the rib 25A in the intermediate position until the movement to, more specifically, in the vicinity of the non-suction position, that is, in the light receiving portion 28B of the photo interrupter 28.
  • the setting for detecting the rib 25A by the photo interrupter 28 is set when the operation rod 23 and the movable iron core 23A reach the non-suction position (that is, in the non-suction position). It may be done (without including the neighboring position).
  • the photo interrupter 28 is set to detect that the operating rod 23 and the movable iron core 23A are in the suction position or a position in the vicinity thereof during normal operation (that is, the suction position or its vicinity).
  • the photo interrupter 28 is set to detect the rib 25A while being in the vicinity position.
  • the operation rod 23 and the movable iron core 23A are in the non-suction position or a position in the vicinity thereof.
  • the operating rod 23 and the movable iron core 23A are erroneously detected as being at or near the suction position. Therefore, even in a state where the drive current must be supplied to the solenoid 22 (a state in which the operation rod 23 and the movable iron core 23A are in or near the non-suction position), the drive current is not supplied to the solenoid 22 and is more than the drive current. A small holding current is also supplied. As a result, the movable iron core 23A is not normally sucked, and the operation rod 23 does not operate normally, so that a lock failure or an unlock failure occurs.
  • the photo interrupter 28 is set to detect that the operating rod 23 and the movable iron core 23A are in the non-suction position or a position in the vicinity thereof during normal operation.
  • the photo interrupter 28 fails, the operating rod 23 and the movable iron core 23A are in the non-suction position or a position in the vicinity thereof (that is, the driving current in the solenoid) regardless of the actual positions of the operating rod 23 and the movable iron core 23A. Is in a state where it must be supplied) is falsely detected.
  • the contact switching block 25 has both functions of switching the contact 24a of the contact block 24 and detecting the position of the operation rod 23, so that both functions can be easily linked.
  • an example is shown in which the number of parts is reduced to reduce the manufacturing cost, but the application of the present invention is not limited to this.
  • the detected portion may be directly attached to the operation rod 23 so that the photo interrupter 28 detects the detected portion.
  • the photo interrupter 28 is used as the detection unit for detecting the rib 25A of the contact switching block 25, but a reed switch, a micro switch, a magnetic switch, or the like is used instead of the photo interrupter 28. You may.
  • the supply current to the solenoid 22 is controlled by two-step control by an analog IC and constant current control, but the application of the present invention is not limited to this.
  • pulse control may be performed. That is, the supply current to the solenoid 22 may be controlled by applying a pulse voltage to the solenoid 22 and changing the duty cycle of the pulse width. Alternatively, the supply current to the solenoid 22 may be controlled by stepping down the input voltage with a dropper circuit.
  • the operation rod 23 is provided in addition to the movable iron core 23A
  • the application of the present invention is not limited to this.
  • the movable iron core 23A may also function as an operation rod by omitting the operation rod 23 and extending the movable iron core 23A in the axial direction. In this case, the state of the movable iron core 23A can be directly detected by the photo interrupter 28.
  • the photo interrupter 28 has shown an example in which the movable iron core 23A is detected at or near the non-suction position via the operation rod 23, but the application of the present invention is limited to this. Not done.
  • the photointerruptor 28 in the present invention may detect that the movable iron core 23A is at the suction position or a position in the vicinity thereof via the operation rod 23.
  • the operation rod 23 also has a function of a lock member for locking the cam 40, but the application of the present invention is not limited to this.
  • a lock member for locking the cam 40 may be provided separately from the operation rod 23.
  • the solenoid applied to the spring lock type safety switch corresponds to the so-called "pull type”
  • the solenoid applied to the solenoid lock type safety switch corresponds to the so-called "push type”.
  • the present invention is applicable not only to the above-mentioned safety switch but also to various devices and devices using a solenoid.
  • the present invention is useful as a solenoid drive control device for realizing energy saving and reducing thermal risk due to temperature rise.
  • Safety switch 2 Switch body 3: Actuator 40: Cam 22: Solenoid 22A: Solenoid body 23A: Movable iron core (movable part) 25: Contact switching block (moving body) 25A: Rib (detected part) 25B 1 , 25B 2 , 25D 1 , 25D 2 : Inclined surface (acting part) 28: Photo interrupter (detector) 51: Current control unit 100: Drive control device Imax: Drive current (first current) Ih: Holding current (second current)

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Abstract

省エネを実現し、温度上昇による熱的リスクを低減する。　可動鉄心２３Ａを吸引するソレノイド本体２２Ａを有し、可動鉄心２３Ａがソレノイド本体２２Ａに吸引された吸引位置とソレノイド本体２２Ａに吸引されていない非吸引位置とを採り得るように、ソレノイド本体２２Ａが可動鉄心２３Ａを移動可能に支持するソレノイドの駆動制御装置１００を構成する。可動鉄心２３Ａの状態を検出するフォトインタラプタ２８と、可動鉄心２３Ａが非吸引位置またはその近傍位置にある状態では、ソレノイド本体２２Ａに駆動電流Imaxを供給し、可動鉄心２３Ａが吸引位置またはその近傍位置にある状態では、ソレノイド本体２２Ａに対して駆動電流Imaxより小さい保持電流Ihを供給するように、フォトインタラプタ２８による検出結果に応じてソレノイド本体２２Ａへの供給電流を制御する電流制御部５１とを設ける。

Description

ソレノイドの駆動制御装置およびこれを備えた安全スイッチ
　本発明は、省エネを実現し、温度上昇による熱的リスクを低減するためのソレノイドの駆動制御装置およびこれを備えた安全スイッチに関する。
　一般に、ソレノイドは、電磁コイルを有するソレノイド本体と、ソレノイド本体にスライド自在に支持される可動部とを備えている。電磁コイルへの通電時には、電磁コイルから可動部を通る磁場が発生し、その磁力によって可動部がソレノイド本体に吸引されるようになっている。
　ここで、磁力は距離の２乗に反比例するので、ソレノイドにおいて、可動部を吸引する際には大きな電流（駆動電流）を必要とするが、可動部の吸引後は可動部が磁場の中に入っていることも相俟って同等の電流を必要とせず、小さな電流（保持電流）で済む。
　ところが、従来のソレノイドにおいては、吸引後に可動部を保持する際にも吸引時と同等の電流を流し続けており、そのため、消費電力が増加したり、ソレノイドが発熱して周囲の機器に悪影響を及ぼしたり、また、人が接近する場所に取り付けられている場合には、ソレノイドの外側カバーの発熱により人体に危害が及ぶ恐れもある。さらに、電磁コイルの焼損等が発生するリスクもある。
　そこで、特開２０００－１７３８２２号公報に記載されたソレノイドの通電制御方法では、コイルへの通電スイッチがオンしたとき、コイルにフル電流を供給するとともに、通電開始から所定時間経過後は、電流制限回路によりコイルへの通電電流を小さな値に保持するようにしている（同公報の段落［００４６］～［００４８］参照）。当該公報によれば、このような構成により、ソレノイドの省電力化が図られ、発熱量を少なくでき、コイルの焼損は発生しないと記載されている。
　その一方、ソレノイドを用いた機器として、安全スイッチが知られている。安全スイッチは、工作機械などが配置された危険区域の出入り口に設けられ、扉の開閉状態に応じてオン／オフするスイッチであって、扉側に取り付けられたアクチュエータと、壁側に取り付けられ、アクチュエータが抜き差しされるスイッチ本体とを備えている。スイッチ本体は、アクチュエータの挿入により回転可能なカムと、一端がカムに当接可能に設けられかつ他端が接点を切り替え可能に設けられた、軸方向に移動可能な操作ロッドと、操作ロッドの周囲に配設されたソレノイドとを備えている。可動扉の開閉時には、可動扉とともに移動するアクチュエータがスイッチ本体に対して抜き差しされることにより、スイッチ本体の内部のカムが回転し、その回転位置に応じて操作ロッドが軸方向に移動し、それに伴い、接点のオン／オフが切り替えられて、工作機械にオン／オフ信号が送信されるようになっている。安全スイッチのソレノイドは、可動扉の開閉時に操作ロッドを吸引して移動させることでカムのロック／アンロックを切り替えるために設けられている。
特開２０００－１７３８２２号公報（段落［００４６］～［００４８］参照）
　このような安全スイッチにおけるソレノイドの通電制御は、従来、操作ロッドの吸引後に操作ロッドの吸引状態を保持する際にも操作ロッドの吸引時と同等の電流を流し続けており、そのため、上述した消費電力の増加の問題やコイルの発熱に起因した熱的リスクの問題が同様に存在していた。そこで、上記公報に記載されたような手法を採り入れることにより、ソレノイドへの電流供給後に一定時間が経過した後は、電流供給時の大きな電流（駆動電流）から小さな電流（保持電流）に切り替えるようにすることも考えられる。
　しかしながら、安全スイッチの場合には、上記一定時間が経過するまでに操作ロッドの吸引動作が完了していないと、安全スイッチのロック不良やアンロック不良が発生する恐れがある。したがって、安全スイッチのような機器を操作するソレノイドについては、通電制御を時間で行うのは不適応であるといえる。
　本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、省エネを実現でき、温度上昇による熱的リスクを低減できるソレノイドの駆動制御装置を提供することにある。また、本発明の課題は、安全スイッチにおけるロックおよびアンロックを確実に行うことができるソレノイドの駆動制御装置を提供することにある。
　本発明は、可動部を吸引するためのソレノイド本体を有し、可動部がソレノイド本体に吸引された吸引位置とソレノイド本体に吸引されていない非吸引位置とを採り得るように、ソレノイド本体が可動部を移動可能に支持するソレノイドの駆動制御装置である。当該装置は、可動部の状態を検出する検出部と、可動部が非吸引位置またはその近傍位置にある状態では、ソレノイド本体に第１の電流を供給し、可動部が吸引位置またはその近傍位置にある状態では、ソレノイド本体に対して第１の電流よりも小さい第２の電流を供給するように、検出部による検出結果に応じてソレノイド本体に供給する電流を制御する電流制御部とを備えている。
　本発明によれば、可動部は、ソレノイド本体に吸引されると吸引位置に移動し、ソレノイド本体に吸引されていないと非吸引位置に移動する。このとき、可動部の状態は検出部により検出される。そして、電流制御部は、検出部による検出結果に応じてソレノイド本体に供給する電流を制御することにより、可動部が非吸引位置またはその近傍位置にある状態では、ソレノイド本体に第１の電流を供給し、可動部が吸引位置またはその近傍位置にある状態では、ソレノイド本体に対して第１の電流よりも小さい第２の電流を供給する。
　これにより、可動部が吸引位置またはその近傍位置にあるとき、ソレノイド本体に供給する電流を低減してソレノイドの消費電流を低減でき、これにより、省電力化による省エネを実現できるとともに、温度上昇を低減でき、コイルの焼損等の熱的リスクを低減できる。
　本発明において、可動部には、可動部からの作用を受けて移動する移動体が設けられており、移動体には、外部の機器を制御するための接点に作用する作用部と、検出部により検出される被検出部とが設けられている。
　本発明において、検出部は、可動部が非吸引位置またはその近傍位置にあることを検出するためのものであり、検出部の故障時には、電流制御部によりソレノイド本体に第１の電流が供給されるようになっている。
　本発明は上記駆動制御装置を備えた安全スイッチであって、接点を有するスイッチ本体と、スイッチ本体に対して抜き差しされるアクチュエータと、アクチュエータの挿入により回転可能なカムとを備え、ソレノイドの可動部がカムの回転をロックまたはアンロックするように作用している。
　本発明においては、可動部が当該可動部からの作用を受けて移動する移動体を有し、移動体がスイッチ本体の接点に作用する作用部と、検出部により検出される被検出部とを有している。
　以上のように本発明によれば、可動部が吸引位置またはその近傍位置にあるとき、ソレノイド本体に供給する電流を低減してソレノイドの消費電流を低減でき、これにより、省電力化による省エネを実現できるとともに、温度上昇を低減でき、コイルの焼損等の熱的リスクを低減できる。
本発明の一実施例によるソレノイドの駆動制御装置が適用された安全スイッチのスイッチ本体の分解組立図である。 前記安全スイッチ（図１）の一例としてスプリングロックタイプの安全スイッチのスイッチ本体の縦断面図である。 前記スイッチ本体（図１）の接点切替ブロック（移動体）を上から見た斜視図である。 前記接点切替ブロック（図３）を下から見た斜視図である。 前記接点切替ブロック（図３）の平面図である。 前記接点切替ブロック（図３）の正面図である。 前記駆動制御装置（図１）の概略ブロック構成図である。 前記安全スイッチ（図２）のアクチュエータ離脱時の動作を時系列的に示す図である。 前記安全スイッチ（図２）のアクチュエータ離脱時の動作を時系列的に示す図である。 前記安全スイッチ（図２）のアクチュエータ離脱時の動作を時系列的に示す図である。 前記駆動制御装置（図７）により制御されるソレノイド電流の変化を示すグラフである。 前記安全スイッチ（図１）の他の例としてのソレノイドロックタイプの安全スイッチにおいて、アクチュエータ挿入時の動作を時系列的に示す図である。 前記安全スイッチ（図１２）においてアクチュエータ挿入時の動作を時系列的に示す図である。 前記安全スイッチ（図１２）においてアクチュエータ挿入時の動作を時系列的に示す図である。
　以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。
　図１ないし図１１は、本発明の一実施例によるソレノイド駆動制御装置を説明するための図である。ここでは、ソレノイド駆動制御装置がスプリングロックタイプの安全スイッチに適用された場合を例にとる。なお、図２、図８ないし図１０においては、断面個所をグレーで着色して示している。また、説明の便宜上、以下の説明文において「上方」、「上側」、「上」とは、図２、図８ないし図１０の上方を指し、「下方」、「下側」、「下」とは、各図中の下方を指しており、安全スイッチの取付けの仕方如何では、上方が必ずしも鉛直上方を指すとは限らず、同様に、下方が必ずしも鉛直下方を指すとは限らない。
　図１は安全スイッチを構成するスイッチ本体の分解組立図、図２はスイッチ本体の縦断面をアクチュエータとともに示す図である。図１および図２に示すように、安全スイッチ１は、スイッチ本体２と、アクチュエータ３とを備えている。スイッチ本体２は、本体ケース２０と、その開口部２０ａから本体ケース２０内に収容される本体部２１と、本体ケース２０の上部に取り付けられ、アクチュエータ３が抜き差しされる複数のアクチュエータ挿入口４ａを有するヘッド部４と、本体ケース２０の下部に取り付けられるボトムカバー５とを有している。スイッチ本体２は、たとえば壁や固定扉（図示せず）に取り付けられ、アクチュエータ３は、たとえば可動扉（図示せず）に取り付けられる。
　図１および図２に示すように、本体部２１は、ソレノイド２２と、操作ロッド２３と、外部の機器を制御するための複数の接点を有し、操作ロッド２３の移動により接点が切り替えられる接点ブロック２４とを有している。ソレノイド２２は、図２に示すように、外部電源から電流が供給される電磁コイルからなるソレノイド本体２２Ａと、ソレノイド本体２２Ａにより吸引可能に設けられ、ソレノイド本体２２に吸引された吸引位置とソレノイド本体２２Ａに吸引されていない非吸引位置とを採り得るように、軸方向に移動可能な可動鉄心（可動部）２３Ａと、ソレノイド本体２２Ａの下部に固定された固定鉄心２２Ｂとを有している。操作ロッド２３は、可動鉄心２３Ａの内側に配置され、可動鉄心２３Ａを上下に挿通するとともに、可動鉄心２３Ａからの作用を受ける。ソレノイド本体２２Ａは可動鉄心２３Ａの外周に配置されている。固定鉄心２２Ｂは、操作ロッド２３を軸方向移動自在に支持する貫通孔を中央に有し、上端に傾斜面２２Ｂａを有している。
　可動鉄心２３Ａの下端には、固定鉄心２２Ｂの上端の傾斜面２２Ｂａに当接し得る傾斜面２３Ａａが形成されている。可動鉄心２３Ａの下方への移動時には、可動鉄心２３Ａの下端の傾斜面２３Ａａが固定鉄心２２Ｂの上端の傾斜面２２Ｂａに当接することで、可動鉄心２３Ａの下方移動の際の停止端が設定されており、そのため、固定鉄心２２Ｂは可動鉄心２３Ａの下方移動の際のストッパとしても機能している。また、操作ロッド２３の中央部の外周面には、スナップリング（軸止め輪）２３Ｃが取り付けられており、可動鉄心２３Ａの下部の内周面には、操作ロッド２３の移動時にスナップリング２３Ｃの移動を許容する凹部２３Ａｂが形成されている。操作ロッド２３の上方への移動時には、スナップリング２３Ｃが可動鉄心２３Ａの凹部２３Ａｂの上端に当接することで、操作ロッド２３の可動鉄心２３Ａに対する上方への相対移動の際の停止端が設定されている。なお、可動鉄心２３Ａおよび操作ロッド２３は、スナップリング２３Ｃを介して、一方の軸方向の動きに連動して他方も軸方向に移動するようになっている。
　接点ブロック２４は、図１に示すように、切替え可能な複数の接点２４ａを有している（同図では一部のみ図示）。また、接点ブロック２４は、図２に示すように、操作ロッド２３の下端に係止され、操作ロッド２３とともに移動するように設けられるとともに、各接点２４ａを切り替えるための接点切替ブロック（移動体）２５を有している。接点切替ブロック２５は、側方に張り出すリブ（被検出部）２５Ａを有している（図１参照）。接点切替ブロック２５の側方には、図１および図２に示すように、リブ２５Ａと対向する側板２６が配置されている。側板２６には、ソレノイド２２の端子台２７と、接点切替ブロック２５のリブ２５Ａを検出するためのフォトインタラプタ（検出部）２８とが設けられている。フォトインタラプタ２８は、図２においては、リブ２５Ａの上方に配置されている。
　接点切替ブロック２５は、図３ないし図６に示すように、中央に配置された筒状部２５Ｃと、筒状部２５Ｃの上部に設けられ、操作ロッド２３の下端が係止し得る係止凹部２５Ｃｂと、筒状部２５Ｃの両側方に張り出すとともに、筒状部２５Ｃと一体に設けられた一対の接点切替部２５Ｂ、２５Ｄとを有している。各接点切替部２５Ｂ、２５Ｄの下部には、接点ブロック２４の各接点２４ａに作用する傾斜面（作用部）２５Ｂ１、２５Ｂ２、２５Ｄ１、２５Ｄ２がそれぞれ形成されている。また、一方の接点切替部２５Ｂには、上述したリブ２５Ａが設けられている。リブ２５Ａは薄板状の部材である。
　リブ２５Ａを検出するフォトインタラプタ２８は、図５中の一点鎖線に示すように、平面視コ字状の透過型フォトセンサであって、発光素子を内蔵する発光部２８Ａと、発光部２８Ａとの間に所定の間隔を隔てて対向配置され、受光素子を内蔵する受光部２８Ｂとを有している。そして、発光部２８Ａの発光素子から出射された光Ｌを受光部２８Ｂの受光素子が受光するように構成されており、発光部２８Ａおよび受光部２８Ｂ間の光Ｌを検出物体としてのリブ２５Ａが遮ることにより、リブ２５Ａを検出するようになっている。なお、図示していないが、フォトインタラプタ２８の出力は、たとえば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）等のスイッチング素子に入力されるようになっている。
　本実施例では、リブ２５Ａは接点切替ブロック２５に一体に設けられており、接点切替ブロック２５は操作ロッド２３の下端に係止されていて操作ロッド２３と一体に移動するので、リブ２５Ａの検出イコール操作ロッド２３の検出になっている。また、上述したように、操作ロッド２３は、スナップリング２３Ｃを介して可動鉄心２３Ａの軸方向の動きに連動して軸方向に移動するようになっているので、操作ロッド２３を検出することは可動鉄心２３Ａの状態を検出していることになる。また、接点切替ブロック２５は、可動鉄心２３Ａからの作用を受けて移動するようになっているともいえる。発光部２８Ａの発光素子としてはたとえばＬＥＤ（発光ダイオード）が用いられ、受光部２８Ｂの受光素子としてはたとえばフォトトランジスタが用いられている。遮光物がない状態では、フォトトランジスタに電流が流れ、遮光物がある状態では、フォトトランジスタに全くまたはほとんど電流が流れないので、受光部２８Ｂ側での電流変化によって、リブ２５Ａしたがって操作ロッド２３の位置（すなわち、可動鉄心２３Ａの位置）を検出するように構成されている。
　接点切替ブロック２５の筒状部２５Ｃの下端に形成された穴２５Ｃａ（図４）には、図２に示すように、接点切替ブロック２５の下方に配置されるとともに、接点ブロック２４を保持しつつソレノイド２２の下部に取り付けられたホルダ２９のテーパー状の軸部２９Ａが挿入されている。軸部２９Ａの周囲には、圧縮コイルばね２９Ｓが配設されている。圧縮コイルばね２９Ｓの上端は、筒状部２５Ｃの穴２５Ｃａの底壁面に圧接し、下端はホルダ２９の上面に圧接している。この構成により、圧縮コイルばね２９Ｓの弾性反発力が接点切替ブロック２５を介して操作ロッド２３に上向きに作用している。
　スイッチ本体２のヘッド部４の内部には、図２に示すように、カム４０が設けられており、カム４０は中央の軸４１に回転自在に支持されている。カム４０には複数の切欠き４０ｃが形成されており、ヘッド部４のアクチュエータ挿入口４ａからヘッド部４の内部に挿入されたアクチュエータ３の先端部が、カム４０の切欠き４０ｃに係合してカム４０を回転させるようになっている。可動鉄心２３Ａは、後述するように、操作ロッド２３を介してカム４０の回転をロックまたはアンロックするように作用している。図２に示す状態では、カム４０の下部に形成された凹部４０ｂに操作ロッド２３の先端２３ａが弾性的に当接している。
　図７は、ソレノイド２２の駆動制御装置を示している。駆動制御装置１００は、フォトインタラプタ２８と、フォトインタラプタ２８の検出結果に応じてソレノイド２２への供給電流を制御する電流制御部５１とを有しており、フォトインタラプタ２８および電流制御部５１には外部電源５０が接続されるようになっている。電流制御部５１は、フォトインタラプタ２８からの出力に基づき、ソレノイド２２に対する供給電流の２段階制御を行うとともに定電流制御を行うアナログＩＣ（図示せず）を有している。
　次に、上述した駆動制御装置１００によるソレノイド２２の駆動制御について、図８ないし図１１を用いて説明する。
　図８は、可動扉が閉塞した状態に対応している。このとき、可動扉に取り付けられたアクチュエータ３が安全スイッチ１のスイッチ本体２のヘッド部４の内部に挿入されて、カム４０を図示反時計回りに回転させている。また、ソレノイド２２のソレノイド本体２２Ａには外部電源５０（図７）から電流が供給されておらず（ソレノイドＯＦＦの状態）、そのため、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａは、圧縮コイルばね２９Ｓの弾性反発力の作用で上方に移動して非吸引位置に配置されており、これにより、操作ロッド２３の先端部２３ａがカム４０の切欠き４０ｃ内に係合して、カム４０が回転方向にロックされたロック状態になっている。
　このロック状態においては、アクチュエータ３をヘッド部４から抜こうとしても、カム４０の図示時計回りの回転が切欠き４０ｃと操作ロッド２３との干渉により規制されている。さらに、接点切替ブロック２５の各傾斜面２５Ｂ１、２５Ｂ２、２５Ｄ１、２５Ｄ２（図３）が接点ブロック２４の各接点２４ａ（図１）に作用して各接点２４ａを切り替えることにより、扉内部の機械に対してオン信号が出力されており、機械が稼動可能な状態になっている。また、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが非吸引位置に位置しているとき、図８中、丸で囲んだ一部拡大図に示すように、接点切替ブロック２５のリブ２５Ａがフォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂを遮蔽していて、フォトインタラプタ２８がリブ２５Ａを検出している。このとき、フォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂには電流が全くまたはほとんど流れない。
　この状態から、外部電源５０より電流制御部５１（図７）を介してソレノイド２２に電流が供給されると、ソレノイド２２がＯＮとなる。このとき、電流制御部５１は、フォトインタラプタ２８の検出結果に応じたソレノイド電流をソレノイド本体２２Ａに供給する。このソレノイド電流は、図１１に示すように、Ｉmax（駆動電流）であって、ソレノイド２２はフルパワーモードで駆動される。
　すると、図９に示すように、可動鉄心２３Ａがソレノイド本体２２Ａに吸引されて圧縮コイルばね２９Ｓの弾性反発力に抗して下方に移動することにより、操作ロッド２３がスナップリング２３Ｃを介して可動鉄心２３Ａからの作用を受け下方に移動する。そして、可動鉄心２３Ａの下端の傾斜面２３Ａａが固定鉄心２２Ｂの上端の傾斜面２２Ｂａに当接すると、可動鉄心２３Ａおよび操作ロッド２３の下方への移動が停止する。このときの停止位置が操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａの吸引位置である。この吸引位置においては、操作ロッド２３の先端２３ａがカム４０の切欠き４０ｃの底面から下方に離れた位置に移動しており、そのため、カム４０のロック状態が解除されてカム４０はアンロック状態にある。また、このとき、図９中、丸で囲んだ一部拡大図に示すように、接点切替ブロック２５のリブ２５Ａがフォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂの下方に移動していて、フォトインタラプタ２８はリブ２５Ａを検出しておらず、受光部２８Ｂは発光部２８Ａ（図５）からの光を受光している。このとき、フォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂに電流が流れる。
　電流制御部５１は、フォトインタラプタ２８の検出結果に基づいて、図１１に示すように、ソレノイド本体２２Ａに供給するソレノイド電流をＩmaxからＩh（＜Ｉmax）（保持電流）に低減させる。これにより、ソレノイド２２は省エネモードで駆動される。なお、本実施例では、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが非吸引位置（図８）から吸引位置（図９）に移動するまでの間の中間位置において、より詳細には、吸引位置の近傍位置において、フォトインタラプタ２８がリブ２５Ａを検出しないように設定されている、すなわち、フォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂに電流が流れるように設定されているが、フォトインタラプタ２８によるリブ２５Ａの非検出の設定は、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが吸引位置に到達した時点で（すなわち、吸引位置の近傍位置を含めないようにして）行うようにしてもよい。
　次に、図１０は、図９に示す状態からアクチュエータ３が安全スイッチ１のスイッチ本体２のヘッド部４から抜かれた状態を示しており、可動扉の開放状態に対応している。アクチュエータ３がヘッド部４から抜かれる際には、アクチュエータ３がカム４０を図示時計回りに回転させており、これにより、回転するカム４０によって操作ロッド２３が下方に押し込まれるとともに、操作ロッド２３の先端２３ａがカム４０下部の凹部４０ｂに弾性的に当接する。操作ロッド２３がカム４０により下方に押し込まれる際には、操作ロッド２３は圧縮コイルばね２９Ｓの弾性反発力に抗して下方に移動する。
　図１０においては、操作ロッド２３の下方への移動により、接点切替ブロック２５のリブ２５Ａも下方に移動して、フォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂによる受光が継続しており、よって、ソレノイド２２の駆動状態は省エネモードが継続している。
　このように本実施例によれば、フォトインタラプタ２８によるリブ２５Ａの検出（つまり操作ロッド２３（したがって可動鉄心２３Ａ）の検出）結果に応じて、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが非吸引位置にある状態では、ソレノイド２２に大きなソレノイド電流（駆動電流）Ｉmaxが供給され、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが吸引位置またはその近傍位置にある状態では、ソレノイド２２に対して小さなソレノイド電流（保持電流）Ｉh（＜Ｉmax）が供給されるよう、電流制御部５１がソレノイド２２に供給する電流を制御する。
　これにより、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが吸引位置またはその近傍位置にあるとき、ソレノイド２２に供給する電流を低減してソレノイド２２の消費電流を低減でき、その結果、省電力化による省エネを実現できるとともに、温度上昇を低減でき、コイルの焼損等の熱的リスクを低減できる。
　なお、本実施例では、図９に示すカムアンロック状態から図８に示すカムロック状態に移行する際には、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが吸引位置（図９）から非吸引位置（図８）に移動するまでの間の中間位置において、より詳細には、非吸引位置の近傍位置において、フォトインタラプタ２８がリブ２５Ａを検出するように設定されている、すなわち、フォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂに電流が全くまたはほとんど流れないように設定されているが、フォトインタラプタ２８によるリブ２５Ａの検出の設定は、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが非吸引位置に到達した時点で（すなわち、非吸引位置の近傍位置を含めないようにして）行うようにしてもよい。
　ここで、本実施例とは異なり、フォトインタラプタ２８が、正常動作時において、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが吸引位置またはその近傍位置にあることを検出するように設定（すなわち、吸引位置またはその近傍位置にある状態でフォトインタラプタ２８がリブ２５Ａを検出するように設定）されていた場合を考える。この場合、フォトインタラプタ２８が故障（たとえば劣化等により発光部２８Ａの発光素子から光が出射されなくなったなど）したときは、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが非吸引位置またはその近傍位置にあったとしても、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが吸引位置またはその近傍位置にあると誤検出される。したがって、ソレノイド２２に駆動電流を供給しなければならない状態（操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが非吸引位置およびその近傍にある状態）であっても、ソレノイド２２に駆動電流は供給されず駆動電流よりも小さい保持電流が供給される。その結果、可動鉄心２３Ａが正常に吸引されず、操作ロッド２３も正常に動作しないので、ロック不良やアンロック不良が発生する。
　これに対して、本実施例のように、フォトインタラプタ２８が、正常動作時において、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが非吸引位置またはその近傍位置にあることを検出するように設定しておけば、フォトインタラプタ２８が故障した際には、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａの実際の位置に係らず、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａは非吸引位置またはその近傍位置にある（すなわち、ソレノイドに駆動電流を供給しなければならない状態である）と誤検出される。誤検出ではあるが、常に「ソレノイドに駆動電流を供給しなければならない状態」と誤検出されるので、操作ロッドおよび可動鉄心２３Ａの状態に係らず、ソレノイド２２には常に駆動電流が供給される。これにより、常に、可動鉄心２３Ａを吸引し操作ロッド２３を正常動作させるという基本機能を確保することができ、ロック不良やアンロック不良が発生しなくなる。
　次に、図１２ないし図１４は、本実施例によるソレノイド駆動制御装置がソレノイドロックタイプの安全スイッチに適用された例を示している。各図において、図８ないし図１０と同一符号は同一または相当部分を示しており、同様に、断面個所をグレーで着色して示している。また、以下の説明文においても、説明の便宜上、「上方」、「上側」、「上」とは、図１２ないし図１４の上方を指し、「下方」、「下側」、「下」とは、各図中の下方を指している。
　図１２ないし図１４に示すように、このソレノイドロックタイプの安全スイッチは、上述したスプリングロックタイプの安全スイッチと異なり、固定鉄心２２Ｂがソレノイド２２の上部に配置され、その下方に可動鉄心２３Ａが配置されており、固定鉄心２２Ｂと可動鉄心２３Ａとの間において操作ロッド２３の外周には、コイルばね２３Ｓが配設されている。ソレノイド２２による吸引方向は、スプリングロックタイプとは逆方向の上向きである。また、スナップリング２３Ｃは、操作ロッド２３の下部の外周面に取り付けられている。
　図１２は、アクチュエータ３が安全スイッチ１のスイッチ本体２のヘッド部４に挿入される前の状態を示しており、可動扉の開放状態に対応している。このとき、カム４０によって操作ロッド２３が下方に押し込まれるとともに、操作ロッド２３の先端２３ａがカム４０下部の凹部４０ｂに弾性的に当接している。操作ロッド２３がカム４０により下方に押し込まれる際には、操作ロッド２３が圧縮コイルばね２９Ｓの弾性反発力に抗して下方に移動している。この状態においては、カム４０はアンロック状態にあって、可動鉄心２３Ａはソレノイド本体２２Ａによって吸引されておらず、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａは非吸引位置にある。
　このとき、図１２中、丸で囲んだ一部拡大図に示すように、リブ２５Ａがフォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂを遮蔽していて、フォトインタラプタ２８がリブ２５Ａを検出しており、フォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂには電流が全くまたはほとんど流れない。
　図１３は、アクチュエータ３がヘッド部４に挿入されてカム４０を反時計回りに回転させた状態を示している。このとき、圧縮コイルばね２９Ｓの弾性反発力の作用により操作ロッド２３が上方に移動して、操作ロッド２３の先端２３ａがカム４０の切欠き４０ｃ内に位置しており、先端２３ａと切欠き４０ｃの底面との間に間隙が形成されている。また、操作ロッド２３の下部のスナップリング２３Ｃが可動鉄心２３Ａの下端に下方から圧接している。
　このとき、カム４０はアンロック状態にあって、可動鉄心２３Ａはソレノイド本体２２Ａによって吸引されておらず、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａは非吸引位置にある。また、このとき、図１３中、丸で囲んだ一部拡大図に示すように、リブ２５Ａは依然としてフォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂを遮蔽していて、フォトインタラプタ２８がリブ２５Ａを検出しており、フォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂには電流が全くまたはほとんど流れない。
　この状態から、外部電源５０より電流制御部５１（図７）を介してソレノイド２２に電流が供給されると、ソレノイド２２がＯＮとなる。このとき、電流制御部５１は、フォトインタラプタ２８の検出結果に応じたソレノイド電流をソレノイド本体２２Ａに供給する。このソレノイド電流は、図１１に示すように、Ｉmax（駆動電流）であって、ソレノイド２２はフルパワーモードで駆動される。
　すると、図１４に示すように、可動鉄心２３Ａがソレノイド本体２２Ａにより吸引されてコイルばね２３Ｓの弾性反発力に抗して上方に移動することにより、操作ロッド２３が可動鉄心２３Ａとともに上方に移動する。そして、可動鉄心２３Ａの上端の傾斜面２３Ａａが固定鉄心２２Ｂの下端の傾斜面２２Ｂａに当接すると、可動鉄心２３Ａおよび操作ロッド２３の上方への移動が停止する。このときの停止位置が操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａの吸引位置である。この吸引位置においては、操作ロッド２３の先端２３ａがカム４０の切欠き４０ｃの底面に当接または接近した位置に配置されており、そのため、カム４０はロック状態にある。また、このとき、図１４中、丸で囲んだ一部拡大図に示すように、接点切替ブロック２５のリブ２５Ａがフォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂの上方に移動していて、フォトインタラプタ２８はリブ２５Ａを検出しておらず、受光部２８Ｂは発光部２８Ａ（図５）からの光を受光している。このとき、フォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂに電流が流れる。
　電流制御部５１は、フォトインタラプタ２８の検出結果に基づいて、図１１に示すように、ソレノイド本体２２Ａに供給するソレノイド電流をＩmax（駆動電流）からＩh（＜Ｉmax）（保持電流）に低減させる。これにより、ソレノイド２２は省エネモードで駆動される。なお、本実施例では、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが非吸引位置（図１３）から吸引位置（図１４）に移動するまでの間の中間位置において、より詳細には、吸引位置の近傍位置において、フォトインタラプタ２８がリブ２５Ａを検出しないように設定されている、すなわち、フォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂに電流が流れるように設定されているが、フォトインタラプタ２８によるリブ２５Ａの非検出の設定は、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが吸引位置に到達した時点で（すなわち、吸引位置の近傍位置を含めないようにして）行うようにしてもよい。
　このように本実施例によれば、フォトインタラプタ２８によるリブ２５Ａの検出（つまり操作ロッド２３（したがって可動鉄心２３Ａ）の検出）結果に応じて、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが非吸引位置にある状態では、ソレノイド２２に大きなソレノイド電流（駆動電流）Ｉmaxが供給され、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが吸引位置またはその近傍位置にある状態では、ソレノイド２２に対して小さなソレノイド電流（保持電流）Ｉh（＜Ｉmax）が供給されるよう、電流制御部５１がソレノイド２２に供給する電流を制御する。
　これにより、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが吸引位置またはその近傍位置にあるとき、ソレノイド２２に供給する電流を低減してソレノイド２２の消費電流を低減でき、その結果、省電力化による省エネを実現できるとともに、温度上昇を低減でき、コイルの焼損等の熱的リスクを低減できる。
　なお、この例においても、図１４に示すカムロック状態から図１３に示すカムアンロック状態に移行する際には、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが吸引位置（図１４）から非吸引位置（図１３）に移動するまでの間の中間位置において、より詳細には、非吸引位置の近傍位置において、フォトインタラプタ２８がリブ２５Ａを検出するように設定されている、すなわち、フォトインタラプタ２８の受光部２８Ｂに電流が全くまたはほとんど流れないように設定されているが、フォトインタラプタ２８によるリブ２５Ａの検出の設定は、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが非吸引位置に到達した時点で（すなわち、非吸引位置の近傍位置を含めないようにして）行うようにしてもよい。
　ここで、本実施例とは異なり、フォトインタラプタ２８が、正常動作時において、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが吸引位置またはその近傍位置にあることを検出するように設定（すなわち、吸引位置またはその近傍位置にある状態でフォトインタラプタ２８がリブ２５Ａを検出するように設定）されていた場合を考える。この場合、フォトインタラプタ２８が故障（たとえば劣化等により発光部２８Ａの発光素子から光が出射されなくなったなど）したときは、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが非吸引位置またはその近傍位置にあったとしても、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａは吸引位置またはその近傍位置にあると誤検出される。したがって、ソレノイド２２に駆動電流を供給しなければならない状態（操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが非吸引位置およびその近傍にある状態）であっても、ソレノイド２２に駆動電流は供給されず駆動電流よりも小さい保持電流が供給される。その結果、可動鉄心２３Ａが正常に吸引されず、操作ロッド２３も正常に動作しないので、ロック不良やアンロック不良が発生する。
　これに対して、本実施例のように、フォトインタラプタ２８が、正常動作時において、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａが非吸引位置またはその近傍位置にあることを検出するように設定しておけば、フォトインタラプタ２８が故障した際には、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａの実際の位置に係らず、操作ロッド２３および可動鉄心２３Ａは非吸引位置またはその近傍位置にある（すなわち、ソレノイドに駆動電流を供給しなければならない状態である）と誤検出される。誤検出ではあるが、常に「ソレノイドに駆動電流を供給しなければならない状態」と誤検出されるので、操作ロッドおよび可動鉄心２３Ａの状態に係らず、ソレノイド２２には常に駆動電流が供給される。これにより、常に、可動鉄心２３Ａを吸引し操作ロッド２３を正常動作させるという基本機能を確保することができ、ロック不良やアンロック不良が発生しなくなる。
〔第１の変形例〕
　前記実施例では、接点切替ブロック２５が、接点ブロック２４の接点２４ａの切替えと、操作ロッド２３の位置検出の双方の機能を有していることにより、両機能の連動を容易に行えるようにするとともに、部品点数を削減して製造コストを低減するようにした例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。操作ロッド２３に被検出部を直接取り付け、この被検出部をフォトインタラプタ２８が検出するようにしてもよい。
〔第２の変形例〕
　前記実施例では、接点切替ブロック２５のリブ２５Ａを検出する検出部としてフォトインタラプタ２８を用いた例を示したが、フォトインタラプタ２８の代わりに、リードスイッチやマイクロスイッチ、磁気スイッチ等を用いるようにしてもよい。
〔第３の変形例〕
　前記実施例では、ソレノイド２２への供給電流をアナログＩＣによる２段階制御および定電流制御-で制御するようにした例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。たとえば、パルス制御を行うようにしてもよい。すなわち、ソレノイド２２にパルス電圧を印加するとともに、パルス幅のデューティ・サイクルを変化させることにより、ソレノイド２２への供給電流を制御するようにしてもよい。あるいは、ドロッパ回路により入力電圧を降圧させることによって、ソレノイド２２への供給電流を制御するようにしてもよい。
〔第４の変形例〕
　前記実施例では、可動鉄心２３Ａに加えて操作ロッド２３を設けた例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。本発明においては、操作ロッド２３を省略するとともに可動鉄心２３Ａを軸方向に延長することにより、可動鉄心２３Ａが操作ロッドとしても機能するようにしてもよい。この場合、可動鉄心２３Ａの状態は、フォトインタラプタ２８により直接検出することが可能である。
〔第５の変形例〕
　前記実施例では、フォトインタラプタ２８が、操作ロッド２３を介して可動鉄心２３Ａが非吸引位置またはその近傍位置にあることを検出するようにした例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。本発明におけるフォトインタラプタ２８は、操作ロッド２３を介して可動鉄心２３Ａが吸引位置またはその近傍位置にあることを検出するようにしてもよい。
〔第６の変形例〕
　前記実施例では、操作ロッド２３がカム４０をロックするロック部材の機能をも有している例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。本発明においては、カム４０をロックするロック部材が操作ロッド２３とは別個に設けられていてもよい。
〔第７の変形例〕
　前記実施例において、スプリングロックタイプの安全スイッチに適用されるソレノイドは、いわゆる「プルタイプ」に相当し、ソレノイドロックタイプの安全スイッチに適用されるソレノイドは、いわゆる「プッシュタイプ」に相当しているが、本発明による駆動制御装置が適用されるソレノイドは、吸引位置において永久磁石による吸引力を利用して可動鉄心を保持するいわゆる「自己保持タイプ」のものにも同様に適用可能である。この場合、ソレノイドの保持電流はゼロ（つまりＩh＝０）である。
〔第８の変形例〕
　前記実施例においては、操作ロッド２３の位置を検出することにより可動鉄心２３Ａの状態（すなわち、吸引位置か非吸引位置か等の状態）を間接的に検出する例を示したが、位置検出のために用いる部材としては、操作ロッド２３に限定されない。可動鉄心２３Ａにリンクした部材であれば、任意の可動部材を採用し得る。
〔第９の変形例〕
　前記実施例においては、可動鉄心２３Ａが軸方向に往復動する（つまり直線移動する）ソレノイドを例にとって説明したが、本発明は、可動鉄心が支点の回りを傾動（または回動）するタイプや軸心回りを回転するタイプ等のソレノイドにも同様に適用できる。このように、本発明による駆動制御装置は、銅線に電流を流して磁界を発生させることにより可動鉄心を吸引する電気部品全般に適用可能である。
〔その他の変形例〕
　上述した実施例および変形例はあらゆる点で本発明の単なる例示としてのみみなされるべきものであって、限定的なものではない。本発明が関連する分野の当業者は、本明細書中に明示の記載はなくても、上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神および本質的な特徴部分から外れることなく、本発明の原理を採用する種々の変形例やその他の実施例を構築し得る。
〔他の適用例〕
　本発明は、上述した安全スイッチに限らず、ソレノイドを用いた種々の機器や装置に適用可能である。
　本発明は、省エネを実現するとともに、温度上昇による熱的リスクを低減するためのソレノイドの駆動制御装置に有用である。
１：　安全スイッチ
２：　スイッチ本体
３：　アクチュエータ
４０：　カム
 
２２：　ソレノイド
２２Ａ：　ソレノイド本体
２３Ａ：　可動鉄心（可動部）
 
２５：　接点切替ブロック（移動体）
２５Ａ：　リブ（被検出部）
２５Ｂ１、２５Ｂ２、２５Ｄ１、２５Ｄ２：　傾斜面（作用部）
２８：　フォトインタラプタ（検出部）
５１：　電流制御部
 
１００：　駆動制御装置
 
Ｉmax：　駆動電流（第１の電流）
Ｉh：　保持電流（第２の電流）

Claims (5)

  1. 　可動部を吸引するためのソレノイド本体を有し、前記可動部が前記ソレノイド本体に吸引された吸引位置と前記ソレノイド本体に吸引されていない非吸引位置とを採り得るように、前記ソレノイド本体が前記可動部を移動可能に支持するソレノイドの駆動制御装置であって、
    　前記可動部の状態を検出する検出部と、
    　前記可動部が前記非吸引位置またはその近傍位置にある状態では、前記ソレノイド本体に第１の電流を供給し、前記可動部が前記吸引位置またはその近傍位置にある状態では、前記ソレノイド本体に対して前記第１の電流よりも小さい第２の電流を供給するように、前記検出部による検出結果に応じて前記ソレノイド本体に供給する電流を制御する電流制御部と、
    を備えたソレノイドの駆動制御装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記可動部には、前記可動部からの作用を受けて移動する移動体が設けられており、前記移動体には、外部の機器を制御するための接点に作用する作用部と、前記検出部により検出される被検出部とが設けられている、
    ことを特徴とするソレノイドの駆動制御装置。
  3. 　請求項１において、
    　前記検出部は、前記可動部が前記非吸引位置またはその近傍位置にあることを検出するためのものであり、前記検出部の故障時には、前記電流制御部により前記ソレノイド本体に第１の電流が供給されるようになっている、
    ことを特徴とするソレノイドの駆動制御装置。
  4. 　請求項１に記載のソレノイドの駆動制御装置を備えた安全スイッチであって、
    　前記安全スイッチが、
    　接点を有するスイッチ本体と、
    　前記スイッチ本体に対して抜き差しされるアクチュエータと、
    　前記アクチュエータの挿入により回転可能なカムとを備え、
    　前記ソレノイドの前記可動部が前記カムの回転をロックまたはアンロックするように作用している、
    ことを特徴とする安全スイッチ。
  5. 　請求項４において、
    　前記可動部が当該可動部からの作用を受けて移動する移動体を有し、前記移動体が前記スイッチ本体の前記接点に作用する作用部と、前記検出部により検出される被検出部とを有している、
    ことを特徴とする安全スイッチ。
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