JP3860013B2

JP3860013B2 - 多光軸光電センサ

Info

Publication number: JP3860013B2
Application number: JP2001331504A
Authority: JP
Inventors: 徹和氣
Original assignee: サンクス株式会社
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2021-10-29
Also published as: CN1417562A; JP2003133933A; CN1234020C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプレス装置への侵入検出等に用いられる多光軸光電センサに係わり、特に干渉光による誤動作の防止を図ったものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の多光軸光電センサとして、例えば特許第２９１１３６９号公報に開示されているものがある。このものは、複数の投光素子が備えられた投光器と各投光素子に対応して複数の受光素子を備えた受光器とが対向して配置されており、それぞれの投光素子と受光素子とが光軸を構成している。投光器に備えられた投光素子は所定の投光タイミングにて順次投光される投光スキャン動作を繰り返し行い、これと光軸を構成する受光素子からの受光信号に基づいて光軸の遮光を検出して、検出エリア内への物体侵入を検知するものである。
【０００３】
ところで、より広い領域で物体の侵入を検出すべく複数台の多光軸光電センサを設置することがあり、図６に示すように多光軸光電センサ同士が近接した状態に配されることがある。このような場合、例えば上方に設置されている多光軸光電センサ６１のいずれかの光軸が遮光検出を行なっているときに、下方に設置されている多光軸光電センサ６２から投光された光が、上方の多光軸光電センサ６１の受光素子に干渉光として入射することがある。すると、上方の多光軸光電センサ６１の光軸が遮光されているのに、下方の多光軸光電センサ６２からの光が干渉光として入射するために光軸の遮光状態を検出できないという誤動作を生じさせてしまうことになる。
【０００４】
このような誤動作を防止するには、近接する多光軸光電センサ間では投光タイミングが重複しないように、投光スキャン動作を制御する必要がある。これには、２つの多光軸光電センサ６１，６２の内、一方をマスター局、他方をスレーブ局としてマスター局からスレーブ局に同期信号を送出し、スレーブ局ではマスター局とは異なる位相で投光スキャン動作が行われるようにする同期方式を採用することが一般的である。このようにすると、一方の多光軸光電センサ６１における投光素子の点灯時に、他方の多光軸光電センサ６２では受光信号の検出を行なわないから、誤動作を防止できるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような同期方式を採用すると、その配線作業が煩わしく、設置に伴う作業工数が多くなるという問題がある。
また、この種の多光軸光電センサでは、一般に、いずれの投光素子も点灯させていないタイミングで受光素子に受光信号が現れるか否かを検出して、干渉光の有無を判断する干渉光検出動作を行うようにしていることが多い。すると、同期方式で万一同期が外れて偶然に干渉光の検出タイミングと一致してしまうと、もともと同一周期で投光スキャン動作が行われているから、周期的に干渉光が検出されることになり、センサ異常と判断されてしまうことがある。
【０００６】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、多光軸光電センサ間に同期線を配線しなくても、多光軸光電センサ間での相互干渉を防止することができる多光軸光電センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、複数の投光素子と、各投光素子に対向して複数の光軸を構成するように設けられた複数の受光素子と、前記投光素子群を所定のタイミングで順次点灯させる投光スキャン動作を所定の周期で繰り返させる投光制御手段と、前記各受光素子からの受光信号を、それと対向して前記光軸を形成する投光素子の点灯タイミングに一致させて検出することにより前記光軸における遮光状態を検出する遮光検出手段と、いずれの前記投光素子も点灯されていない時期において前記複数の光軸について各光軸ごとに前記受光素子からの受光信号に基づいて干渉光の存在を検出する干渉光検出手段とを備え、この干渉光検出手段によって干渉光が検出されたときには前記投光制御手段における前記投光スキャン動作中の前記投光素子の点灯間隔を変えずに、当該投光スキャン動作の開始タイミングを異ならせるようにしたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記干渉光検出手段によって干渉光が検出されたときには投光スキャン動作の開始タイミングを、前記投光素子の点灯間隔の半分に相当する時間ずらすところに特徴を有する。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
例えば、多光軸光電センサ同士を近接して設置した場合、投光タイミングの周期が同一だと、一方の多光軸光電センサの投光タイミングと他方の多光軸光電センサの投光タイミングとが時間軸上に重複して相互干渉が発生する場合がある。本発明の多光軸光電センサでは、いずれの投光素子も点灯されていない時期受光信号からの受光信号があると、干渉光検出手段がこれに基づき干渉光が検出される。そして、その干渉光が検出されたときには、投光制御手段の投光スキャン動作の開始タイミングを異ならせる。この結果、双方の多光軸光電センサの投光タイミングが重複しなくなり、相互干渉を防止することが可能となる。
【００１０】
＜請求項２の発明＞
投光スキャン動作の開始タイミングが、投光素子の点灯間隔の半分に相当する時間ずらされると、互いの投光タイミングの時間的な位置関係は最も離隔することになる。これによって、相互干渉のおそれを確実に回避することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１ないし図５によって説明する。
本実施形態の多光軸光電センサ１は図１に示すように、投光器２と受光器３とを対向させた状態で構成され、例えば、４チャンネルの光軸Ｌを有する。投光器２のうち受光器３と対向する面には、各チャンネル毎に１個（計４個）のＬＥＤ２１ａ〜２１ｄが上下方向に一列に配置され、受光器３のうち投光器２と対向する面にはＬＥＤ２１ａ〜２１ｄと対をなすフォトダイオード３１ａ〜３１ｄ（ＰＤ３１ａ〜３１ｄと称する）が同じく上下方向に配されている。従って、ＬＥＤ２１ａ〜２１ｄは投光素子に相当し、ＰＤ３１ａ〜３１ｄは投光素子と対となって光軸を構成する受光素子に相当する。また、図１中の下方には多光軸光電センサ１０が近接して配置されている。
【００１２】
図２には、本実施形態の多光軸光電センサ１の電気的構成を示す。投光器２にはＬＥＤ２１ａ〜２１ｄを点灯させるための駆動回路２２ａ〜２２ｄが備えられ、各駆動回路２２ａ〜２２ｄはＡＮＤ回路２３ａ〜２３ｄからの信号を受けるとＬＥＤ２１ａ〜２１ｄに駆動電流を供給する。ＡＮＤ回路２３ａ〜２３ｄにはシフトレジスタ２４及び投光側ＣＰＵ２５からの出力信号が入力され、双方からの信号が入力されると駆動回路２３ａ〜２３ｄに信号を送出するようになっている。投光側ＣＰＵ２５は後述する受光器３に備えられた受光側ＣＰＵ３５から投光タイミング信号Ｓｔを受けとり、この投光タイミング信号Ｓｔをシフトレジスタ２４及びＡＮＤ回路２３ａ〜２３ｄに出力する。
【００１３】
この投光タイミング信号Ｓｔは所定周期のパルス信号であって、ＬＥＤ２１ａ〜２１ｄの点灯タイミングを決定するために受光側ＣＰＵ３５によって生成される。投光タイミング信号Ｓｔの１周期（長さＴ）内には４個のパルスが時間ｔａを空けて等間隔に発生し、４番目のパルスの後、所定長さの休止期間ｔｂが設けられている。これにより、４個のＬＥＤ２１ａ〜２１ｄが上から下へと順次点灯される投光スキャン動作が周期Ｔ毎に繰り返し行なわれる。従って、ＡＮＤ回路２３ａ〜２３ｄ、シフトレジスタ２４、投光側ＣＰＵ２５及び受光側ＣＰＵ３５が投光素子群を所定のタイミングで順次点灯させる投光制御手段を構成する。
【００１４】
一方、受光器３には、ＰＤ３１ａ〜３１ｄからの受光信号を所定の増幅率で増幅する受光アンプ３２ａ〜３２ｄがそれぞれ備えられている。受光アンプ３２ａ〜３２ｄから出力される受光信号はアナログスイッチ３３ａ〜３３ｄを介し、共通の信号線にまとめられてコンパレータ３４に取り込まれる。この受光信号がコンパレータ３４に設定されている基準値を上回ると受光側ＣＰＵ３５に入光検出信号Ｓｄが入力され、入光したことが検出される。
【００１５】
受光側ＣＰＵ３５は前述の投光タイミング信号Ｓｔと周期及び位相が一致した遮光検出タイミング信号Ｓｒと、この遮光検出タイミング信号Ｓｒよりも位相が僅かに進んだ干渉光検出タイミング信号Ｓｉとをシフトレジスタ３６に送出している。受光側ＣＰＵ３５から遮光検出タイミング信号Ｓｒ及び干渉光検出タイミング信号Ｓｉを受けたシフトレジスタ３６は、これに接続された各アナログスイッチ３３ａ〜３３ｄをオン状態にするためのゲート制御信号をアナログスイッチ３３ａからアナログスイッチ３３ｄへと順次送出し、各ＰＤ３１ａ〜３１ｄからの受光信号をコンパレータ３４に入力される。すると、遮光検出タイミング信号Ｓｒが送出されたときには、各ＬＥＤ２１ａ〜２１ｄが点灯状態にあるから、コンパレータ３４からの入光検出信号の有無によって遮光検出が行なわれ、干渉光検出タイミング信号Ｓｉが送出されたときには、ＬＥＤ２１ａ〜２１ｄが非点灯状態であるから、コンパレータ３４からの入光検出信号の有無によって干渉光の検出が行なわれる。
【００１６】
以下、受光側ＣＰＵ３５の動作について図３〜図５をも参照して説明する。まず、多光軸光電センサ１の電源をオンすると、図２に示すように受光側ＣＰＵ３５は投光側ＣＰＵ２５に投光タイミング信号Ｓｔを送出して、投光スキャン動作を周期Ｔで繰り返し行なわせる。また、受光側ＣＰＵ３５は、遮光検出タイミング信号Ｓｒ及び干渉光検出タイミング信号Ｓｉをシフトレジスタ３６に送出してアナログスイッチ３３ａ〜３３ｄを順次オン状態にさせ、各ＰＤ３１ａ〜３１ｄからの受光信号をコンパレータ３４に入力して遮光検出及び干渉検出を行なう。
【００１７】
＜遮光検出＞
図３のタイムチャートにおいて遮光検出タイミング信号Ｓｒのレベルがハイレベル（Ｈ）であるときには図４に示す遮光検出ルーチンが実行される。例えば、光軸を遮る物体がない場合には各ＰＤ３１ａ〜３１ｄにはＬＥＤ２１ａ〜２１ｄからの光が入光するため、全てのＰＤ３１ａ〜３１ｄの遮光検出においてコンパレータ３４から入光検出信号が受光側ＣＰＵ３５に出力される。従って、受光側ＣＰＵ３５は全てのＰＤ３１ａ〜３１ｄが入光状態であると判断する（ステップＳ４１でＮｏ）。
ここで、ＰＤ３１ａから構成される光軸が物体によって遮られた場合、ＰＤ３１ａが接続されているアナログスイッチ３３ａをオン状態にしても、コンパレータ３４からは入光検出信号が出力されず非入光状態と判断し（ステップＳ４１でＹｅｓ）遮光検出のカウントがされる（ステップＳ４２）。ＰＤ３１ｂ〜３１ｄについてはＬＥＤ２１ｂ〜２１ｄからの光が入射するためステップＳ４１でＮｏとなる。そして、次の周期となって、繰り返しＰＤ３１ａ〜３１ｄの遮光検出が行なわれる。ＰＤ３１ａの遮光検出時では、コンパレータ３４から入光検出信号が出力されないため非入光状態と判断される（ステップＳ４１でＹｅｓ）。すると、遮光検出のカウントが追加され（ステップＳ４２）、ＰＤ３１ａから構成される光軸について２回連続して遮光状態であると判断されるので（ステップＳ４３でＹｅｓ）、出力回路３７に信号を送出して（ステップＳ４４）遮光状態であることの処理を行なわせる。尚、最下段のＰＤ３１ｄについての遮光検出が終了すると（ステップＳ４５でＹｅｓ）遮光検出のカウントがリセットされ、再び上記動作が繰り返される。これより、アナログスイッチ３３ａ〜３３ｄ、コンパレータ３４、受光側ＣＰＵ３５及びシフトレジスタ３６が各光軸における遮光状態を検出する遮光検出手段として機能することが明らかとなる。
【００１８】
＜干渉光検出＞
一方、干渉光検出タイミング信号ＳｉのレベルがＨであるときには図５に示す干渉光検出ルーチンが実行される。通常は、多光軸光電センサ１の遮光検出タイミング信号Ｓｒと他の多光軸光電センサ１０の遮光検出タイミング信号は非同期で位相がずれているから、多光軸光電センサ１の遮光検出タイミングに多光軸光電センサ１０の投光素子からの光は入射しない（図３中の期間Ａに相当する）。従って、干渉光検出タイミングにおいて、各ＰＤ３１ａ〜３１ｄからの受光信号がアナログスイッチ３３ａ〜３３ｄによって順次有効化されてもコンパレータ３４からは入光検出信号は出力されないため、いずれのＰＤ３１ａ〜３１ｄについても非入光状態と判断して（ステップＳ５１でＮｏ）、結局、干渉光が入射したと判断されない。
【００１９】
逆に、各多光軸光電センサ１，１０はそれぞれ独立して動作しているため、例えば、多光軸光電センサ１０の遮光検出タイミングが遅れることによって多光軸光電センサ１の遮光検出タイミングに近づいていき、やがて、多光軸光電センサ１の干渉光検出タイミングと時間軸上で重複することがある。すると、多光軸光電センサ１が干渉光検出タイミングとなっているときに多光軸光電センサ１０の投光素子からの光が入射する（図３中の期間Ｂに相当する）。まず、最上段の光軸にあるＰＤ３１ａに干渉光が入射したと判断され（ステップＳ５１でＹｅｓ）、入光検出がカウントされる（ステップＳ５２）。続いて、次の光軸にあるＰＤ３１ｂについても同様に光が入射していると判断され（ステップＳ５１でＹｅｓ）、入光検出のカウントがされる（ステップＳ５２）。以降、ＰＤ３１ｃ、３１ｄについても同様に光が入射していると判断される（ステップＳ５１でＹｅｓ、ステップＳ５２）。そして、再び、ＰＤ３１ａ〜３１ｄについての干渉光検出が行なわれ、最下段のＰＤ３１ｄについての干渉光検出が終了したところで（ステップＳ５３でＹｅｓ）、各光軸について干渉光検出のカウントから干渉光入射の判断をする。結局、いずれの光軸も２回カウントされているので干渉光が入射したと判断される（ステップＳ５４でＹｅｓ）。すると、次の干渉光検出タイミング信号Ｓｉのパルスが発生するまでの休止期間ｔｂが遮光検出タイミング信号Ｓｒの隣接するパルス間の時間ｔａの半分だけ短縮され休止期間ｔｃとなる（ステップＳ５５）。これによって遮光検出タイミング信号Ｓｒのパルス列が休止期間ｔｂを短縮していない場合の遮光検出タイミング信号（図中最上段）のパルス列と比べて図３の左方向にずれることになる。また、上記動作から明らかなように、アナログスイッチ３３ａ〜３３ｄ、コンパレータ３４、受光側ＣＰＵ３５及びシフトレジスタ３６は投光制御手段の投光スキャン動作の開始タイミングを異ならせる干渉光検出手段として機能する。
【００２０】
このように、本実施形態の多光軸光電センサ１によれば、干渉光検出において、同一の光軸について光が２回連続して入射すると、休止期間ｔｂを遮光検出タイミング信号Ｓｒの隣接するパルス間の時間ｔａの半分の時間に相当する時間だけ短くする。この結果、他の多光軸光電センサ１０から出射される周期的な干渉光であれば、以降の遮光検出タイミングと干渉光とは時間軸上において最も離隔した位置関係となり、干渉光の入射を回避して相互干渉を確実に防止することができる。また、他の多光軸光電センサ１０とは独立して動作しているために、他の多光軸光電センサ１０と同期をとるための同期線が必要なく、配線の取りまわしを簡略化することも可能となる。
【００２１】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、同一の光軸について干渉光が２回連続で検出されたことを条件に休止期間を短く変更していたが、例えば、干渉光が１回又は連続して３回以上検出されたことを条件に休止期間Ｔ２を変更するようにしてもよい。
【００２２】
（２）休止期間ｔｂを短く変更することに限らず、長く変更するようにしても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】多光軸光電センサの構成斜視図
【図２】多光軸光電センサの電気的構成を示す回路図
【図３】多光軸光電センサの動作を示すタイムチャート
【図４】遮光検出ルーチンのフローチャート
【図５】干渉光検出ルーチンのフローチャート
【図６】従来の多光軸光電センサの構成斜視図
【符号の説明】
２１ａ〜２１ｄ…ＬＥＤ
２５…投光側ＣＰＵ
３１ａ〜３１ｄ…ＰＤ
３３ａ〜３３ｄ…アナログスイッチ
３４…コンパレータ
３５…受光側ＣＰＵ
３６…シフトレジスタ

Claims

複数の投光素子と、各投光素子に対向して複数の光軸を構成するように設けられた複数の受光素子と、前記投光素子群を所定のタイミングで順次点灯させる投光スキャン動作を所定の周期で繰り返させる投光制御手段と、前記各受光素子からの受光信号を、それと対向して前記光軸を形成する投光素子の点灯タイミングに一致させて検出することにより前記光軸における遮光状態を検出する遮光検出手段と、いずれの前記投光素子も点灯されていない時期において前記複数の光軸について各光軸ごとに前記受光素子からの受光信号に基づいて干渉光の存在を検出する干渉光検出手段とを備え、この干渉光検出手段によって干渉光が検出されたときには前記投光制御手段における前記投光スキャン動作中の前記投光素子の点灯間隔を変えずに、当該投光スキャン動作の開始タイミングを異ならせるようにしたことを特徴とする多光軸光電センサ。
前記干渉光検出手段によって干渉光が検出されたときには投光スキャン動作の開始タイミングを、前記投光素子の点灯間隔の半分に相当する時間ずらすことを特徴とする請求項１記載の多光軸光電センサ。