JP6697432B2 - ２重化されたオンオフ信号生成部を有するスイッチ装置及び数値制御システム - Google Patents

Description

本発明は、２重化されたオンオフ信号生成部を有するスイッチ装置及び数値制御システムに関する。

工作機械においては、工具などの移動制御にコンピュータ数値制御（Ｃｏｎｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｎｕｍｅｒｉａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＣＮＣ）装置（以下、単に「数値制御装置」と称する。）が用いられるのが一般的である。工作機械の安全性を監視するために、スイッチ装置によって生成された安全入力信号を２重化して数値制御装置に入力し、これら２つの安全入力信号の状態の比較結果に基づいて工作機械の安全機能を監視することが行われている。スイッチ装置内の押しボタンスイッチには２つの接点が設けられており、これら接点が押下されることにより出力される「ハイ」または「ロー」からなる第１の出力信号及び第２の出力信号が、それぞれ第１の安全入力信号及び第２の安全入力信号として数値制御装置に入力される。数値制御装置では、第１の安全入力信号と第２の安全入力信号との状態を比較し、これら２つの安全入力信号が不一致の場合、数値制御装置が制御する工作機械の安全機能が損なわれた状態（すなわち異常）と判定する。

例えば、外部信号を入力する複数の独立した受信手段と、前記複数の受信手段の少なくとも２つの受信手段が受信した外部信号を比較し、該比較結果に基づいて前記受信手段を監視する監視手段を備える数値制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１１−１６１３２６号公報

押しボタンスイッチを用いて安全入力信号を２重化した場合、各接点やこれら接点に接続された各信号線に固有の特性により、接点が押下されてから数値制御装置が第１の安全入力信号と第２の安全入力信号を受信するまでの時間（以下、「応答時間」と称する。）には差が存在する。つまり、工作機械が正常である場合であっても数値制御装置が受信する２つの安全入力信号の状態が不一致となる時間帯が存在するので、このような安全入力信号の不一致によって「工作機械は異常である」と数値制御装置が誤判定してしまうおそれがある。したがって、このような誤判定を回避するため、数値制御装置の安全監視処理においては、安全入力信号が不一致であることが許容される時間（以下、「許容時間」と称する。）が設定されている。しかしながら、押しボタンスイッチの構造によっては、２重化された安全入力信号の応答時間の差が非常に大きくなり許容時間を超えてしまうことがあり、数値制御装置は安全機能が損なわれたと誤判定してしまうことが問題となっていた。

したがって、工作機械の安全機能を正確に監視するために数値制御装置に入力される安全入力信号を生成するスイッチ装置及びこれを備える数値制御システムを提供することが望まれる。

本開示の一態様によれば、スイッチ装置は、押下操作式のスイッチ操作部と、スイッチ操作部の押下量を電気的な検出信号に変換して出力する２つの検出部と、検出部ごとに対応して設けられる２つのオンオフ信号生成部であって、オンオフ信号生成部の各々は、当該オンオフ信号生成部に対応する検出部から出力された検出信号に基づいてスイッチ操作部が全押下、半押下及び非押下のうちいずれの押下状態にあるかを判定する判定部と、当該オンオフ信号生成部とは異なるオンオフ信号生成部内の判定部が判定した押下状態を監視する監視部と、オン信号及びオフ信号のいずれかを出力する出力部と、を有する２つのオンオフ信号生成部と、を備え、出力部の各々は、当該出力部が設けられたオンオフ信号生成部内の判定部が全押下と判定した場合、及び、当該出力部が設けられたオンオフ信号生成部内の判定部が半押下と判定したときに当該オンオフ信号生成部に対応する検出部から出力された検出信号がオン閾値以上でありかつ監視部による監視結果が全押下を示す場合、オン信号を出力し、当該出力部が設けられたオンオフ信号生成部内の判定部が非押下と判定した場合、及び、当該出力部が設けられたオンオフ信号生成部内の判定部が半押下と判定したときに当該オンオフ信号生成部に対応する検出部から出力された検出信号がオフ閾値以下でありかつ監視部による監視結果が非押下を示す場合、オフ信号を出力する。

また、本開示の一態様によれば、数値制御システムは、上記スイッチ装置と、２つのオンオフ信号生成部の各々の出力部から出力されるオン信号及びオフ信号が、工作機械の安全機能を監視するための安全入力信号として入力される数値制御装置と、を備え、数値制御装置は、オンオフ信号生成部の各々から入力された２つの安全入力信号を比較する比較部と、比較部による比較の結果、２つの安全入力信号がともにオン信号であるかともにオフ信号である場合は工作機械は正常であると判定し、２つの安全入力信号の一方がオン信号でありもう一方がオフ信号である場合は工作機械は異常であると判定する安全監視部と、を有する。

本開示の一態様によれば、工作機械の安全機能を正確に監視するために数値制御装置に入力される安全入力信号を生成するスイッチ装置及びこれを備える数値制御システムを実現することができる。

本開示の実施形態によるスイッチ装置及び数値制御システムを示すブロック図である。 操作部と第１の検出部及び第２の検出部との関係を示す模式図である。 第１の判定部及び第２の判定部によるスイッチ操作部の押下状態の判定処理を説明する図である。 第１の判定部及び第２の判定部の応答時間の差を例示する図である。 第１の出力部及び第２の出力部によるスイッチ操作部の半押下状態下における出力処理を説明する図である。 スイッチ操作部の半押下状態下においてオン信号を出力する場合における第１の出力部及び第２の出力部の応答時間の差を例示する図である。 スイッチ操作部の半押下状態下においてオフ信号を出力する場合における第１の出力部及び第２の出力部の応答時間の差を例示する図である。 さらなる実施形態によるスイッチ装置及び数値制御システムを示すブロック図である。 押しボタンスイッチによって生成された安全入力信号に基づく工作機械の完全監視についての従来技術を説明する図である。 図９に示す押しボタンスイッチによって生成された安全入力信号の応答時間の差を例示する図である。

本開示の実施形態による２重化されたオンオフ信号生成部を有するスイッチ装置及び数値制御システムを説明するに先立ち、工作機械の完全監視についての従来技術について図９及び図１０を参照して簡単に説明する。図９は、押しボタンスイッチによって生成された安全入力信号に基づく工作機械の完全監視についての従来技術を説明する図である。また、図１０は、図９に示す押しボタンスイッチによって生成された安全入力信号の応答時間の差を例示する図である。図９に示すように、押しボタンスイッチ３００内には２つの接点３５１及び３５２が設けられており、これら接点が押下されることにより出力される「ハイ」または「ロー」からなる第１の出力信号及び第２の出力信号を、それぞれ第１の安全入力信号及び第２の安全入力信号として数値制御装置２００に入力する。数値制御装置２００では、第１の安全入力信号と第２の安全入力信号との状態を比較し、これら２つの安全入力信号が不一致の場合、数値制御装置２００が制御する工作機械の安全機能が損なわれた状態（すなわち異常）と判定する。各接点３５１及び３５２や各信号線に固有の特性により、例えば図１０に示すように、時刻０で押しボタンスイッチ３００が押下された場合において、数値制御装置２００は、接点３５１から送信された第１の安全入力信号を時刻ｔ₁で受信し、接点３５２から送信された第２の安全入力信号を時刻ｔ₂で受信したとすると、応答時間の差ΔＴ（ｔ₂−ｔ1）が生じる。押しボタンスイッチ３００の構造如何によっては、２重化された安全入力信号の応答時間の差ΔＴが大きくなり、許容時間Ｐを超えてしまうことがあり、この場合、数値制御装置２００は安全機能が損なわれたと誤判定してしまう。

本開示の実施形態による２重化されたオンオフ信号生成部を有するスイッチ装置及び数値制御システムによれば、このような誤判定を回避することができる。以下図面を参照して、本開示の実施形態による２重化されたオンオフ信号生成部を有するスイッチ装置及び数値制御システムについて説明する。理解を容易にするために、図面は縮尺を適宜変更している。図面に示される形態は実施するための一つの例であり、図示された実施形態に限定されるものではない。

図１は、本開示の実施形態によるスイッチ装置及び数値制御システムを示すブロック図である。また、図２は、操作部と第１の検出部及び第２の検出部との関係を示す模式図である。

本発明の実施形態によれば、数値制御システム１００は、スイッチ装置１及び数値制御装置２を備える。なお、数値制御システム１００によって制御される工作機械本体については図示を省略している。

数値制御装置２には、後述するスイッチ装置１内の第１のオンオフ信号生成部１３−１の出力部２３−１及び第２のオンオフ信号生成部１３−２の出力部２３−２から出力されるオン信号及びオフ信号が、工作機械の安全機能を監視するための安全入力信号として入力される。数値制御装置２は、比較部３１及び安全監視部３２を備える。比較部３１は、第１のオンオフ信号生成部１３−１から出力される第１の安全入力信号とスイッチ装置１内の第２のオンオフ信号生成部１３−２から出力される第２の安全入力信号とを比較する。安全監視部３２は、比較部３１による比較の結果、第１の安全入力信号及び第２の安全入力信号がともにオン信号であるかともにオフ信号である場合（すなわち第１の安全入力信号と第２の安全入力信号とが一致する場合）は、工作機械は正常であると判定する。また、安全監視部３２は、比較部３１による比較の結果、第１の安全入力信号及び第２の安全入力信号のうちの一方がオン信号でありもう一方がオフ信号である場合（すなわち第１の安全入力信号と第２の安全入力信号とが一致しない場合）は、工作機械は異常であると判定する。

スイッチ装置１は、スイッチ操作部１１と、第１の検出部１２−１と、第２の検出部１２−２と、第１のオンオフ信号生成部１３−１と、第２のオンオフ信号生成部１３−２とを備える。

スイッチ操作部１１は、スイッチ装置１内に１つ設けられる。スイッチ操作部１１は、押下操作に応じて一方向に移動可能な構造を有する押下操作式のスイッチとして構成される。スイッチ操作部１１から一定距離離れかつスイッチ操作部１１の移動方向の略延長線上に、第１の検出部１２−１及び第２の検出部１２−２が設けられる。

第１の検出部１２−１は、スイッチ操作部１１の押下量を検出して、これを電気信号である第１の検出信号に変換して第１のオンオフ信号生成部１３−１へ出力する。第２の検出部１２−２は、スイッチ操作部１１の押下量（例えばスイッチ操作部１１と第２の検出部１２−２との間の距離）を検出して、これを電気信号である第２の検出信号に変換して第２のオンオフ信号生成部１３−２へ出力する。第１の検出部１２−１及び第２の検出部１２−２は、検出体であるスイッチ操作部１１との距離を非接触で検出する近接センサによって構成される。近接センサの例としては磁気形、誘導形、静電容量形、超音波形、光電形などがあるが、近接センサの種類自体は本実施形態を特に限定するものではなく、いずれを採用してもよい。近接センサの種類によって、第１の検出部１２−１及び第２の検出部１２−２が検出するスイッチ操作部１１の押下量は、例えばスイッチ操作部１１と各検出部との間の距離、スイッチ操作部１１に対する押圧力、スイッチ操作部１１と各検出部との間の静電容量、スイッチ操作部１１と各検出部との間の磁場の強さ、各検出部がスイッチ操作部１１から検出する光量などによって規定される。

第１の検出部１２−１及び第２の検出部１２−２ごとに対応して、第１のオンオフ信号生成部１３−１及び第２のオンオフ信号生成部１３−２が設けられる。

第１のオンオフ信号生成部１３−１は、第１の判定部２１−１と第１の監視部２２−１と第１の出力部２３−１とを有する。また、第２のオンオフ信号生成部１３−２は、第２の判定部２１−２と第２の監視部２２−２と第２の出力部２３−２とを有する。

第１の判定部２１−１は、当該第１の判定部２１−１が設けられた第１のオンオフ信号生成部１３−１に対応する第１の検出部１２−１から出力された第１の検出信号に基づいて、スイッチ操作部１１が全押下、半押下及び非押下のうちいずれの押下状態にあるかを判定する。また、第２の判定部２１−２は、当該第２の判定部２１−２が設けられた第２のオンオフ信号生成部１３−２に対応する第２の検出部１２−２から出力された第２の検出信号に基づいて、スイッチ操作部１１が全押下、半押下及び非押下のうちいずれの押下状態にあるかを判定する。ここで、スイッチ操作部１１の「半押下状態」とは、詳細については後述するが、押下操作式のスイッチ操作部１１に対して、作業者の指などによりスイッチ操作部１１が全押下された（しっかりと押下された）ときに第１の検出部１２−１または第２の検出部１２−２が出力する検出信号と、非押下（全く押下されていない）状態で第１の検出部１２−１または第２の検出部１２−２が出力する検出信号との間の大きさを有する検出信号が出力されるときの、スイッチ操作部１１の押下状態を指す。例えば、作業者の指が不意に触れる程度にスイッチ操作部１１が押下された状態や作業者の指が中途半端にスイッチ操作部１１を「半押し」した状態などが「半押下状態」となり得る。

図３は、第１の判定部及び第２の判定部によるスイッチ操作部の押下状態の判定処理を説明する図である。また、図４は、第１の判定部及び第２の判定部の応答時間の差を例示する図である。

第１の判定部２１−１及び第２の判定部２１−２において全押下、半押下及び非押下のうちいずれの押下状態であるかを判定するのに用いられる閾値として、全押下閾値、及びこの全押下閾値より小さい非押下閾値が設定される。第１の判定部２１−１は、当該第１の判定部２１−１が設けられた第１のオンオフ信号生成部１３−１に対応する第１の検出部１２−１から出力された第１の検出信号の大きさ（振幅）が、予め設定された全押下閾値以上の場合は全押下の状態と判定し、予め設定された非押下閾値以下の場合は非押下と判定し、全押下閾値よりも小さくかつ非押下閾値よりも大きい場合は半押下と判定する。同様に、第２の判定部２１−２は、当該第２の判定部２１−２が設けられた第２のオンオフ信号生成部１３−２に対応する第２の検出部１２−２から出力された第２の検出信号の大きさ（振幅）が、予め設定された全押下閾値以上の場合は全押下の状態と判定し、予め設定された非押下閾値以下の場合は非押下と判定し、全押下閾値よりも小さくかつ非押下閾値よりも大きい場合は半押下と判定する。

第１の検出部１２−１から出力される第１の検出信号と第２の検出部１２−２から出力される第２の検出信号は、それぞれ第１の検出部１２−１が検出するスイッチ操作部１１に対する押下量及び第２の検出部１２−２が検出するスイッチ操作部１１に対する押下量（例えばスイッチ操作部１１と第１の検出部１２−１との間の距離及びスイッチ操作部１１と第２の検出部１２−２との間の距離）に対応するものであるので、スイッチ操作部１１に対する押下量が大きいほど（例えば上記各距離が短くなるほど）、検出信号のレベルが増加する増加関数の傾向を示す。ただし、スイッチ操作部１１の構造や、第１の検出部１２−１及び第２の検出部１２−２の特性の相違並びにスイッチ操作部１１と第１の検出部１２−１との間の距離とスイッチ操作部１１と第２の検出部１２−２との間の距離の相違などのようなスイッチ装置１内の各検出部の構造的相違に起因して、図３に示すように、第１の検出部１２−１から出力される第１の検出信号と第２の検出部１２−２から出力される第２の検出信号とは異なったものとなる。第１の検出部１２−１から出力される第１の検出信号及び第２の検出部１２−２から出力される第２の検出信号を、同じ全押下閾値と比較することによってスイッチ操作部１１が全押下状態にあるか否かを判定した場合、図４に示すように第１の判定部２１−１による判定処理の結果出力される信号と第２の判定部２１−２による判定処理の結果出力される信号とは、その「出力開始タイミング」が異なったものとなり、応答時間の差が生じる。その理由は、上述のスイッチ操作部１１の構造やスイッチ装置１内の各検出部の構造的相違の影響が各応答時間に反映されてしまうからである。例えば、図３に示すように、同じ全押下閾値の下では、第１の判定部２１−１ではスイッチ操作部１１の押下量がｐ₁のときに全押下状態と判定され、第２の判定部２１−２ではスイッチ操作部１１の押下量がｐ₂のときに全押下状態と判定される。この結果、図４に示すように、第１の判定部２１−１からは時刻ｔ₁でオン信号（ハイ）が出力され、第２の判定部２１−２からは時刻ｔ₃でオン信号（ハイ）が出力される。このような第１の判定部２１−１及び第２の判定部２１−２からの出力信号を、工作機械の安全機能を監視するための安全入力信号として用いた場合、図４に示すように安全入力信号が不一致となる時間である応答時間の差ΔＴは「ｔ₂−ｔ₁」となる。応答時間の差ΔＴが許容時間Ｐを超えてしまうと、工作機械が正常であるにも関わらず「工作機械は異常である」と数値制御装置２が誤判定してしまう。そこで、本実施形態では、各オンオフ信号生成部において、判定部に加えてさらに、当該オンオフ信号生成部とは異なるオンオフ信号生成部内の判定部が判定した押下状態を監視する監視部と、判定部による判定結果、監視部による監視結果、及び各検出部による検出信号の大きさに応じてオン信号及びオフ信号を出力する出力部とを設ける。より詳細には次の通りである。

第１のオンオフ信号生成部１３−１内の第１の監視部２２−１は、第２のオンオフ信号生成部１３−２内の第２の判定部２１−２が判定したスイッチ操作部１１の押下状態を監視する。また、第２のオンオフ信号生成部１３−２内の第２の監視部２２−２は、第１のオンオフ信号生成部１３−１内の第１の判定部２１−１が判定したスイッチ操作部１１の押下状態を監視する。

第１の出力部２３−１は、第１の判定部２１−１の判定結果、第１の監視部２２−１の監視結果、及び第１の検出部１２−１の第１の検出信号の大きさに応じて、オン信号及びオフ信号のいずれかを出力する。同様に、第２の出力部２３−２は、第２の判定部２１−２の判定結果、第２の監視部２２−２の監視結果、及び第２の検出部１２−２の第２の検出信号の大きさに応じて、オン信号及びオフ信号のいずれかを出力する。

第１の出力部２３−１及び第２の出力部２３−２はいずれも、当該出力部が設けられたオンオフ信号生成部内の判定部の判定処理により、スイッチ操作部１１が全押下状態にあると判定された場合はオン信号（ハイ）を出力し、スイッチ操作部１１が非押下状態にあると判定された場合はオフ信号（ロー）を出力する。

一方、いずれかの判定部の判定処理によりスイッチ操作部１１が半押下状態にあると判定された場合は、当該判定部が設けられたオンオフ信号生成部内の監視部の監視結果及び当該オンオフ信号生成部に対応する検出部の検出信号の大きさに応じて、当該判定部が設けられたオンオフ信号生成部内の出力部からオン信号及びオフ信号のいずれを出力するかが決定される。より詳細には次の通りである。

図５は、第１の出力部及び第２の出力部によるスイッチ操作部の半押下状態下における出力処理を説明する図である。また、図６は、スイッチ操作部の半押下状態下においてオン信号を出力する場合における第１の出力部及び第２の出力部の応答時間の差を例示する図である。また、図７は、スイッチ操作部の半押下状態下においてオフ信号を出力する場合における第１の出力部及び第２の出力部の応答時間の差を例示する図である。

スイッチ操作部１１が半押下状態にあると判定された場合の各出力部における各検出部の検出信号の大きさ判定に用いられる閾値として、オン閾値及びオフ閾値が設定される。オン閾値は、全押下閾値よりも小さい値に設定される。また、オフ閾値は、オン閾値よりも小さくかつ非押下閾値より大きい値に設定される。

第１のオンオフ信号生成部１３−１において、第１の判定部２１−１がスイッチ操作部１１は半押下状態にあると判定したとき、第１の監視部２２−１は、第２の判定部２１−２が判定したスイッチ操作部１１の押下状態を監視し、その監視結果を第１の出力部２３−１に通知する。第１の監視部２２−１による監視結果が、「第２の判定部２１−２は全押下と判定した」ことを示す場合、第１の出力部２３−１は、第１の検出部１２−１から出力された第１の検出信号がオン閾値以上であるか否かを判定する。第１の検出信号がオン閾値以上であると判定された場合、第１の出力部２３−１は、オン信号（ハイ）を出力する。つまり、第１の出力部２３−１は、第１の判定部２１−１が全押下状態にあると判定した場合にオン信号を出力するのに加えて、第１の判定部２１−１が半押下状態にあると判定したときに第１の検出部１２−１から出力された第１の検出信号がオン閾値以上でありかつ第１の監視部２２−１による監視結果が全押下を示す場合にも、オン信号を出力する。

また、第１のオンオフ信号生成部１３−１において、第１の判定部２１−１がスイッチ操作部１１は半押下状態にあると判定したとき、第１の監視部２２−１は、第２の判定部２１−２が判定したスイッチ操作部１１の押下状態を監視し、その監視結果を第１の出力部２３−１に通知する。第１の監視部２２−１による監視結果が、「第２の判定部２１−２は非押下と判定した」ことを示す場合、第１の出力部２３−１は、第１の検出部１２−１から出力された第１の検出信号がオフ閾値以下であるか否かを判定する。第１の検出信号がオフ閾値以下であると判定された場合、第１の出力部２３−１は、オフ信号（ロー）を出力する。つまり、第１の出力部２３−１は、第１の判定部２１−１が非押下状態にあると判定した場合にオフ信号を出力するのに加えて、第１の判定部２１−１が半押下状態にあると判定したときに第１の検出部１２−１から出力された第１の検出信号がオフ閾値以下でありかつ第１の監視部２２−１による監視結果が非押下を示す場合にも、オフ信号を出力する。

同様に、第２のオンオフ信号生成部１３−２において、第２の判定部２１−２がスイッチ操作部１１は半押下状態にあると判定したとき、第２の監視部２２−２は、第１の判定部２１−１が判定したスイッチ操作部１１の押下状態を監視し、その監視結果を第２の出力部２３−２に通知する。第２の監視部２２−２による監視結果が、「第１の判定部２１−１は全押下と判定した」ことを示す場合、第２の出力部２３−２は、第２の検出部１２−２から出力された第２の検出信号がオン閾値以上であるか否かを判定する。第２の検出信号がオン閾値以上であると判定された場合、第２の出力部２３−２は、オン信号（ハイ）を出力する。つまり、第２の出力部２３−２は、第２の判定部２１−２が全押下状態にあると判定した場合にオン信号を出力するのに加えて、第２の判定部２１−２が半押下状態にあると判定したときに第２の検出部１２−２から出力された第２の検出信号がオン閾値以上でありかつ第２の監視部２２−２による監視結果が全押下を示す場合にも、オン信号を出力する。

また、第２のオンオフ信号生成部１３−２において、第２の判定部２１−２がスイッチ操作部１１は半押下状態にあると判定したとき、第２の監視部２２−２は、第１の判定部２１−１が判定したスイッチ操作部１１の押下状態を監視し、その監視結果を第２の出力部２３−２に通知する。第２の監視部２２−２による監視結果が、「第１の判定部２１−１は非押下と判定した」ことを示す場合、第２の出力部２３−２は、第２の検出部１２−２から出力された第２の検出信号がオフ閾値以下であるか否かを判定する。第２の検出信号がオフ閾値以下であると判定された場合、第２の出力部２３−２は、オフ信号（ロー）を出力する。つまり、第２の出力部２３−２は、第２の判定部２１−２が非押下状態にあると判定した場合にオフ信号を出力するのに加えて、第２の判定部２１−２が半押下状態にあると判定したときに第２の検出部１２−２から出力された第２の検出信号がオフ閾値以下でありかつ第２の監視部２２−２による監視結果が非押下を示す場合にも、オフ信号を出力する。

一例として、図５に示すように、スイッチ操作部１１に対する同一の押下量に対して第１の検出部１２−１から出力される第１の検出信号が第２の検出部１２−２から出力される第２の検出信号よりも大きい場合を説明すると次の通りである。スイッチ操作部１１に対する押下量がｐ₃である場合、第１のオンオフ信号生成部１３−１内の第１の判定部２１−１は、第１の検出部１２−１から出力される第１の検出信号が全押下閾値以上であるので、スイッチ操作部１１は全押下状態にあると判定し、したがって、第１の出力部２３−１は、図６に示すように時刻ｔ₃のタイミングでオン信号（ハイ）を出力する。一方、第２のオンオフ信号生成部１３−２内の第２の判定部２１−２は、スイッチ操作部１１に対する押下量ｐ₃に対しては、第２の検出部１２−２から出力される第２の検出信号が全押下閾値より小さくかつ非押下閾値以上であるので、スイッチ操作部１１は半押下状態にあると判定する。このとき、第２の監視部２２−２による監視結果は、上述のように「第１の判定部２１−１は全押下と判定した」ことを示す。また、図５に示すようにスイッチ操作部１１に対する押下量ｐ₃においては、第２の検出部１２−２から出力される第２の検出信号はオン閾値以上である。よって、「第２の判定部２１−２がスイッチ操作部１１は半押下状態にあると判定したときに第２の検出部１２−２から出力された第２の検出信号がオン閾値以上でありかつ第２の監視部２２−２による監視結果が全押下を示す」ので、第２の出力部２３−２は、オン信号（ハイ）を出力する。スイッチ操作部１１の半押下状態下において第２の出力部２３−２からオン信号が出力される処理は、第２の監視部２２−２による「第１の判定部２１−１は全押下状態にあると判定したという監視結果」及び「同一の押下量ｐ₃に対して第２の検出部１２−２から出力された第２の検出信号がオン閾値以上であること」に基づいて実行されるので、図６に示すように第２の出力部２３−２からオン信号（ハイ）が出力されるタイミングが、第１の出力部２３−１からオン信号（ハイ）が出力されるタイミングと重なることになり（時刻ｔ₃）、応答時間の差は無い。

また例えば、図５に示すように、スイッチ操作部１１に対する押下量がｐ₄である場合、第２のオンオフ信号生成部１３−２内の第２の判定部２１−２は、第２の検出部１２−２から出力される第２の検出信号が非押下閾値以下であるので、スイッチ操作部１１は非押下状態にあると判定し、したがって、第２の出力部２３−２は、図７に示すように時刻ｔ₄のタイミングでオフ信号（ロー）を出力する。一方、第１のオンオフ信号生成部１３−１内の第１の判定部２１−１は、スイッチ操作部１１に対する押下量ｐ₄に対しては、第１の検出部１２−１から出力される第１の検出信号が全押下閾値より小さくかつ非押下閾値以上であるので、スイッチ操作部１１は半押下状態にあると判定する。このとき、第１の監視部２２−１による監視結果は、上述のように「第２の判定部２１−２は非押下と判定した」ことを示す。第１の出力部２３−１は、第１の検出部１２−１から出力された第１の検出信号がオフ閾値以下であるか否かを判定する。また、図５に示すようにスイッチ操作部１１に対する押下量ｐ₄においては、第１の検出部１２−１から出力される第１の検出信号はオフ閾値以下である。よって、「第１の判定部２２−１がスイッチ操作部１１は半押下状態にあると判定したときに第１の検出部１２−１から出力された第１の検出信号がオフ閾値以下でありかつ第１の監視部２２−１による監視結果が非押下を示す」ので、第１の出力部２３−１は、オフ信号（ロー）を出力する。スイッチ操作部１１の半押下状態下において第１の出力部２３−１からオフ信号が出力される処理は、第１の監視部２２−１による「第２の判定部２１−２は非押下状態にあると判定したという監視結果」及び「同一の押下量ｐ₄に対して第１の検出部１２−１から出力された第１の検出信号がオフ閾値以下であること」に基づいて実行されるので、図７に示すように第１の出力部２３−１からオフ信号（ロー）が出力されるタイミングが、第２の出力部２３−２からオフ信号（ロー）が出力されるタイミングと重なることになり（時刻ｔ₄）、応答時間の差は無い。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１のオンオフ信号生成部１３−１及び第２のオンオフ信号生成部１３−２において、当該オンオフ信号生成部内の判定部が全押下と判定した場合、及び、当該オンオフ信号生成部内の判定部が半押下と判定したときに当該オンオフ信号生成部に対応する検出部から出力された検出信号がオン閾値以上でありかつ監視部による当該オンオフ信号生成部監視部とは異なるオンオフ信号生成部内の判定部に対する監視結果が全押下を示す場合、当該オンオフ信号生成部内の出力部はオン信号を出力する。また、第１のオンオフ信号生成部１３−１及び第２のオンオフ信号生成部１３−２において、当該オンオフ信号生成部内の判定部が非押下と判定した場合、及び、当該オンオフ信号生成部内の判定部が半押下と判定したときに当該オンオフ信号生成部に対応する検出部から出力された検出信号がオフ閾値以下でありかつ監視部による当該オンオフ信号生成部監視部とは異なるオンオフ信号生成部内の判定部に対する監視結果が非押下を示す場合、当該オンオフ信号生成部内の出力部はオフ信号を出力する。本実施形態によれば、スイッチ操作部１１の構造や、第１の検出部１２−１及び第２の検出部１２−２の特性の相違並びにスイッチ操作部１１と第１の検出部１２−１との間の距離とスイッチ操作部１１と第２の検出部１２−２との間の距離の相違などのようなスイッチ装置１内の各検出部の構造的相違があっても、第１のオンオフ信号生成部１３−１及び第２のオンオフ信号生成部１３−２の応答時間の差がなくなり、各出力信号間において、オン信号（ハイ）からオフ信号（ロー）に切り替わるタイミング及びオフ信号（ロー）からオン信号（ハイ）に切り替わるタイミングが一致する。よって、第１のオンオフ信号生成部１３−１及び第２のオンオフ信号生成部１３−２の出力信号が工作機械の安全機能を監視するための安全入力信号として入力される数値制御装置２は、正常な工作機械について異常と誤判定することはない。

なお、第１のオンオフ信号生成部１３−１内の第１の判定部２１−１及び第２のオンオフ信号生成部１３−２内の第２の判定部２１−２がともにスイッチ操作部１１は半押下状態にあると判定した場合は、第１の出力部２３−１及び第２の出力部２３−２は、例えば、現在の出力信号を維持して出力するようにしてもよく、また例えば、工作機械の安全が確保される信号（すなわちオン信号及びオフ信号のうちいずれか）を出力するようにしてもよい。

続いて、さらなる実施形態によるスイッチ装置及び数値制御システムについて説明する。図８は、さらなる実施形態によるスイッチ装置及び数値制御システムを示すブロック図である。

さらなる実施形態によるスイッチ装置１は、図１〜図７を参照して説明した第１のオンオフ信号生成部１３−１及び第２のオンオフ信号生成部１３−２内に、それぞれ第１のアラーム出力部２４−１及び第２のアラーム出力部２４−２を設けたものである。第１のオンオフ信号生成部１３−１内の第１のアラーム出力部２４−１は、第１の判定部２１−１が所定の時間以上継続して半押下と判定した場合にアラームを出力する。第２のオンオフ信号生成部１３−２内の第２のアラーム出力部２４−２は、第２の判定部２１−２が所定の時間以上継続して半押下と判定した場合にアラームを出力する。このように所定の時間以上継続して半押下と判定された場合にアラームを出力する理由は、スイッチ装置１（例えばスイッチ操作部１１、第１の検出部１２−１、または第２の検出部１２−２など）が故障している可能性があるからである。さらなる実施形態では、工作機械の安全をより確実に確保するために、第１の判定部２１−１及び第２の判定部２１−２のいずれかが、所定の時間以上継続してスイッチ操作部１１は半押下状態にあると判定した場合は、当該アラーム出力部はアラームを数値制御装置２内の安全監視部３２へ通知する。これを受けて数値制御装置２は安全を確保するための動作をとることが可能となり、また、数値制御装置２のモニタ等を通じてスイッチ装置１の故障を作業者に報知することも可能である。なお、これ以外の構成要素については図１に示す構成要素と同様であるので、同一の構成要素には同一符号を付して当該構成要素についての詳細な説明は省略する。

上述した第１のオンオフ信号生成部１３−１及び第２のオンオフ信号生成部１３−２は、例えばソフトウェアプログラム形式で構築されてもよく、あるいは各種電子回路とソフトウェアプログラムとの組み合わせで構築されてもよい。この場合、スイッチ装置１内の演算処理装置にこのソフトウェアプログラムを動作させて各部の機能を実現することができる。またあるいは、第１のオンオフ信号生成部１３−１及び第２のオンオフ信号生成部１３−２の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現し、これをスイッチ操作部１１、第１の検出部１２−１及び第２の検出部１２−２と組み合わせてスイッチ装置１を構成してもよい。

１ スイッチ装置
２ 数値制御装置
１１ スイッチ操作部
１２−１ 第１の検出部
１２−２ 第２の検出部
１３−１ 第１のオンオフ信号生成部
１３−２ 第２のオンオフ信号生成部
２１−１ 第１の判定部
２１−２ 第２の判定部
２２−１ 第１の監視部
２２−２ 第２の監視部
２３−１ 第１の出力部
２３−２ 第２の出力部
２４−１ 第１のアラーム出力部
２４−２ 第２のアラーム出力部
３１ 比較部
３２ 安全監視部
１００ 数値制御システム

Claims (5)

1. 押下操作式のスイッチ操作部と、
   前記スイッチ操作部の押下量を電気的な検出信号に変換して出力する２つの検出部と、
   前記検出部ごとに対応して設けられる２つのオンオフ信号生成部であって、前記オンオフ信号生成部の各々は、当該オンオフ信号生成部に対応する前記検出部から出力された前記検出信号に基づいて前記スイッチ操作部が全押下、半押下及び非押下のうちいずれの押下状態にあるかを判定する判定部と、当該オンオフ信号生成部とは異なる前記オンオフ信号生成部内の前記判定部が判定した押下状態を監視する監視部と、オン信号及びオフ信号のいずれかを出力する出力部と、を有する２つのオンオフ信号生成部と、
   を備え、
   前記出力部の各々は、
   当該出力部が設けられた前記オンオフ信号生成部内の前記判定部が全押下と判定した場合、または、当該出力部が設けられた前記オンオフ信号生成部内の前記判定部が半押下と判定したときに当該オンオフ信号生成部に対応する前記検出部から出力された前記検出信号がオン閾値以上でありかつ前記監視部による監視結果が全押下を示す場合、オン信号を出力し、
   当該出力部が設けられた前記オンオフ信号生成部内の前記判定部が非押下と判定した場合、または、当該出力部が設けられた前記オンオフ信号生成部内の前記判定部が半押下と判定したときに当該オンオフ信号生成部に対応する前記検出部から出力された前記検出信号がオフ閾値以下でありかつ前記監視部による監視結果が非押下を示す場合、オフ信号を出力する、
   スイッチ装置。
2. 前記判定部は、当該判定部が設けられた前記オンオフ信号生成部に対応する前記検出部から出力された前記検出信号の大きさが、予め設定された全押下閾値以上の場合は全押下の状態と判定し、予め設定された非押下閾値以下の場合は非押下と判定し、前記全押下閾値よりも小さくかつ前記非押下閾値よりも大きい場合は半押下と判定する、請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記オン閾値は、前記全押下閾値よりも小さい値に設定され、
   前記オフ閾値は、前記オン閾値よりも小さくかつ前記非押下閾値より大きい値に設定される、請求項２に記載のスイッチ装置。
4. 前記オンオフ信号生成部の各々は、当該オンオフ信号生成部内の前記判定部が所定の時間以上継続して半押下と判定した場合にアラームを出力するアラーム出力部をさらに有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスイッチ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のスイッチ装置と、
   前記オンオフ信号生成部の各々の前記出力部から出力されるオン信号及びオフ信号が、工作機械の安全機能を監視するための安全入力信号として入力される数値制御装置と、
   を備え、
   前記数値制御装置は、
   前記オンオフ信号生成部の各々から入力された２つの前記安全入力信号を比較する比較部と、
   前記比較部による比較の結果、２つの前記安全入力信号がともにオン信号であるかともにオフ信号である場合は工作機械は正常であると判定し、２つの前記安全入力信号の一方がオン信号でありもう一方がオフ信号である場合は工作機械は異常であると判定する安全監視部と、を有する、数値制御システム。

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