CN100405415C - 传感器用电缆以及具备该电缆的放大分离型传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种传感器用电缆，设置有：保持导体端子(35)的第一半连接器(31)；保持导体端子(36)的第二半连接器(32)；将第一半连接器的导体端子与第二半连接器的导体端子电连接起来的软电线(33)；对流过软电线的信号进行波形整形的波形整形电路(34)，第一半连接器和第二半连接器为可相互装拆自如的结构。

Description

传感器用电缆以及具备该电缆的放大分离型传感器

技术领域

本发明涉及用来连接放大分离型传感器(アンプ分離型センサ)的传感器头部和信号处理部的传感器用电缆，特别是涉及能够将多条电缆连接为一体而容易地变更全长并且即使全长变得很长也可以高速传送正确信号的传感器用电缆及具备该电缆的放大分离型传感器。

背景技术

作为被称之为“传感器”的器件公知有位移传感器、视觉传感器、非接触式传感器、微波传感器、测长传感器等动作原理不同的多种多样的传感器。另外，即使是动作原理一样的传感器，其规格也有多种多样。

可是现状是随着近来的技术发展，这些传感器的使用目的、使用状态多样化，而伴随于此，用户要求各个传感器的功能、性能等也多样化。鉴于这样的市场需求，在大多传感器制造厂中都引入了所谓多品种小批量的生产模式。这种多品种小批量生产模式的优点是能够适当对应用户的各种需求，而其缺点是由于零部件数增加，比现有的少品种大批量生产模式相比成本高，零部件管理繁杂。

因此，最近在日本公开专利申请特开2003-75117号公报中示出一种传感器，用传感器用电缆连接包含检出端(对于光电传感器来说是投射/接受光元件；对于非接触式传感器来说是探测线圈等)的传感器头部和对传感器头部供电并处理从传感器头部得到的信号的信号处理部而构成放大分离型传感器，关于传感器头部分别准备对应于多个机种的传感器头部，而信号处理部通用。

另外，本申请人效仿上述放大分离型传感器，经全部机种通用的型式的带连接器的电缆把先前假定多机种的传感器而准备的多机种的传感器头部、与按分别假定规定的传感器头部的控制规格构成的多机种的信号处理部适当地组合(连接)起来，从而开发出可以适当地制造出动作原理或规格不同的传感器的技术。采用这种传感器，对于信号处理部来说，能够像原来一样进行单一品种大批量生产，虽然作为一个整体是多品种小批量生产，但能够抑制这种生产模式所花的成本。

本申请人在开发这种放大分离型传感器之后，还观察市场的需求，而试图进一步改良。其中，特别予以重视的是传感器头部与信号处理部的信号传送的高速化。也就是说，伴随着传感器的高性能化，要求从传感器头部向信号处理部传送的传感信号和从信号处理部向传感器头部传送的控制信号的大容量化。因此，为了维持良好的应答速度，必须实现信号传送的高速化。

特别是，对于使用成为计测用传感器的主流的二维摄像元件的位移传感器来说，高速化尤为必要。作为二维摄像元件，已知有CCD型和CMOS型摄像元件，但任一种情况下都是由其输出的数据量与仅单纯生成通/断输出的通用光电传感器相比要多得多。

所谓经电缆的信号传送的高速化也就是说把频率提高得更高，但是，众所周知，频率越高就越容易受到噪声的影响，因传送线路的容量或阻抗引起的波形的钝化的影响也不容忽略，从而传送速度或者传送距离受限。因此，电缆的长度最好尽可能短，但是，在实际的现场中，大多数的情况是必须将信号处理部与传感器头部设置得拉开相当的距离(例如50m左右)。以往，这种情况下，就在电缆的中途设置用外部电源驱动的中继器来应对。但是，特别是在把传感器头部安装在可动部分的情况下等，由于空间有限，也可能无法配置中继器，而且中继器的电源软线的引接也是很麻烦的问题，针对这一点，要求作进一步的改良。

发明内容

本发明着眼于上述的问题，其目的在于提供一种传感器用电缆，其连接放大分离型传感器的传感器头部和信号处理部，在传送大容量的传感信号或控制信号时把适当的多条电缆连接为一体而能容易地延长其全长，并且中途无须另外配置中继器。

本发明的其它目的是提供一种放大分离型传感器，能够容易地延长连接传感器头部和信号处理部的传感器用电缆的全长，而且即使传感器用电缆的全长很长，也可以进行稳定的高速信号传送。

对于所述领域的普通技术人员来说，参照说明书的以下描述将容易理解本发明的另外的目的和作用效果。

本发明的传感器用电缆，是用于连接放大分离型传感器的传感器头部和信号处理部的传感器用电缆。在该传感器用电缆中具有：保持导体端子的第一半连接器；保持导体端子的第二半连接器；将第一半连接器的导体端子与第二半连接器的导体端子电连接起来的软电线；对流过软电线的信号进行波形整形的波形整形电路。第一半连接器和第二半连接器具有相互装拆自如的结构，由此可将多条电缆连接为一体而进行信号传送。

在软电线内至少包含用来把从传感器头部输出的传感信号向信号处理部进行传送的通信线。不过，在由信号处理部进行传感器头部的驱动控制的情况下，还要包含用来把从信号处理部输出的控制信号向传感器头部传送的第二通信线。

按照这样的本发明的传感器用电缆，把适当条数的电缆连接为一体就能够把软电线的长度设定为任意长度。而且，在该传感器用电缆中设置有对流经软电线的信号进行波形整形的波形整形电路，所以即使信号传送电缆全长很长，也能把信号衰减抑制到最小程度，从而能够进行稳定的高速信号传送。而且，包含针对传感信号、或者传感信号和控制信号而设置波形整形电路的情况。

在优选实施例中，通信线被作成为双绞线(ツイストペア)，而传感信号或传感信号和控制信号为高速差动传送信号。即，虽然也可以采用同轴电缆作为通信线，但是采用廉价的双绞线能降低制造成本。使用双绞线可以提高耐弯性，即使把传感器头部安装在可动部分上并反复弯曲电缆的使用状况下，也不会断线而进行使用。在高速差动传送信号中包含低电压差动传送(LVDS)信号。

在优选实施例中，在软电线内还包含用来从信号处理部向波形整形电路供给驱动用电源的供电线。按照这样的实施方式，就不必另外设置向波形整形电路的供电线，所以能够消除软电源线引接等的繁杂。

“波形整形电路”可以用波形整形缓冲器、或串行器和解串器构成。该波形整形电路既可以设置在构成软电线的中途，也可以设置在第一或第二半连接器内(外壳内)。

本发明特别适用于具备二维摄像元件的位移传感器或视觉传感器。采用二维摄像元件的这些传感器的传感信号全都是大容量信号，所以采用以信号高速传送为前提的本发明的传感器用电缆所产生的效果就更加显著。

本发明中，最好把分别保持导体端子的第一半连接器和第二半连接器的各主体外壳以使这些半连接器之间在固定状态下连结在一起的形式装配起来。按照这样的方式，由于几乎对导体端子或装载导体端子的布线基板不存在应力，所以能够提高作为产品的耐久性。

按照本发明的传感器用电缆，由于能够把多条电缆连接成一体，所以能容易地变更其全长，而且，在各电缆中设置波形整形电路，所以即使电缆全长很长，也可以把信号衰减或噪声混入而引起的检出误差抑制到最小限度。

在优选实施例中，该传感器用电缆是为了把放大分离型传感器的传感器头部和信号处理部电气连接起来而多条电缆接长来使用的传感器用电缆。

该传感器用电缆具有：保持导体端子列的第一半连接器；保持导体端子列的第二半连接器；把第一半连接器的导体端子列与第二半连接器的导体端子列电连接起来用的规定长度的软电线。在软电线中包含从信号处理部向传感器头部的传送中使用的第一双绞捻合线(ツイストペア撚り線)和/或从传感器头部向信号处理部的传送中使用的第二双绞捻合线。

第一半连接器、第二半连接器或附加于软电线的中途的附件的任意一个中内装具有波形整形功能的电路。该电路内组装有：串行/并行变换器，其把经导体端子列的特定的2个导体端子(或软电线的特定的2条双绞捻合线)以差动信号的形式送来的串行信号变换为并行信号；并行/串行变换器，其把从串行/并行变换器得到的并行信号变换为串行信号后以差动信号的形式输出到软电线的特定的2条双绞捻合线(或导体端子列的特定的2个导体端子)。

串行/并行变换器将作为二值信号的本机同步确认信号输出到外部的同时，该本机同步确认信号在未确立同步时为“1”，在确立了同步时为“0”，而且，并行/串行变换器等待并行信号来到输入侧，立刻开始并行/串行变换动作。

在电路内还附加有逻辑和电路，其把相当于经导体端子列的特定的一个导体端子(或软电线的特定的一条信号捻合线)送来的前级各机同步确认信号与从串行/并行变换器输出的本机同步确认信号的逻辑和的信号作为新的前级各机同步确认信号而输出到软电线的特定的一条信号捻合线(或导体端子列的特定的一个导体端子)。

由此，在处于接长连接状态的多条电缆中的一条电缆丧失同步时，能够用一条信号捻合线将该情况通报给作为发送侧装置的信号处理部或传感器头部。

按照这样的构成，由于各自都内装有波形整形电路，所以即使把多条电缆接长起来也不会产生信号衰减，并能够延长为任意长度，而且，由于由逻辑和电路把各机同步确认信号集中在一条信号线内，所以任一条电缆中的串行通信产生偏离同步时，都能够立刻用条数最少的信号线把该情况通报给发送端(传感器头部或信号处理部)。

从另一角度所见到的本发明的传感器用电缆是为了把放大分离型传感器的传感器头部与信号处理部电连接起来而多条电缆接长来使用的传感器用电缆。

该传感器用电缆也具有：保持导体端子列的第一半连接器；保持导体端子列的第二半连接器；把第一半连接器的导体端子列与第二半连接器的导体端子列电连接起来用的规定长度的软电线。在软电线中包含有从信号处理部向传感器头部的传送中使用的第一双绞捻合线和/或从传感器头部向信号处理部的传送中使用的第二双绞捻合线。

第一半连接器、第二半连接器或附加于软电线的中途的附件的任意一个中内装具有波形整形功能的电路。该电路内组装有：串行/并行变换器，其把经导体端子列的特定的2个导体端子(或软电线的特定的2条双绞捻合线)以差动信号的形式送来的串行信号变换为并行信号；并行/串行变换器，其把从串行/并行变换器得到的并行信号变换为串行信号后以差动信号的形式输出到软电线的特定的2条双绞捻合线(或导体端子列的特定的2个导体端子)。

在电路内附加有旁路路径，其把经导体端子列的特定的一个导体端子(或软电线的特定的一条信号捻合线)送来的末级同步确认信号原样输出到软电线的特定的一条信号捻合线(或导体端子列的特定的一个导体端子)。

由此，在处于接长连接状态的多条电缆中的一条电缆丧失同步时，能够用一条信号捻合线将该情况通报给作为发送侧装置的信号处理部或传感器头部。

按照这样的构成，由于各自内装有波形整形电路，所以即使把多条电缆接长起来也不会产生信号衰减，并能够延长为任意长度，而且，由于经旁路路径把从作为接收端的信号处理部或传感器头部得到的末级同步确认信号返回到作为发送端的传感器头部或信号处理部，所以任一条电缆中的串行通信发生同步偏离时，都能够等待接收端将其检测出，并用条数最少的信号线把该情况通报给发送端(传感器头部或信号处理部)。

在优选实施例中，第一半连接器、第二半连接器、或附加于软电线的中途的附件的任意一个中设置有通信状态指示灯，其由从串行/并行变换器输出的本机同步确认信号驱动。按照这样的构成，在任一电缆间出现同步偏离的情况下，都能够立刻由视觉确认这种情况的发生，如果其原因是连接不良，就能够立刻针对相应的连接处进行修复。

从下面结合附图对本发明的详细说明将使本发明的上述和其它目的、特征、方案以及优点更加清楚。

本发明的传感器用电缆，为了将分离型传感器的传感器头部和信号处理部电连接起来接长多条使用，其特征在于，具有：保持导体端子列的第一半连接器，保持导体端子列的第二半连接器，将第一半连接器的导体端子列与第二半连接器的导体端子列电连接起来用的规定长度的软电线；在软电线中包含从信号处理部向传感器头部的传送中使用的第一双绞捻合线、和从传感器头部向信号处理部的传送中使用的第二双绞捻合线；第一半连接器、或附加于软电线的中途的附件的任意一个中内装具有波形整形功能的电路；该电路上装入：串行/并行变换器，其将经由导体端子列的特定的2个导体端子而以差动信号的形式送来的串行信号变换为并行信号，并行/串行变换器，其将从串行/并行变换器得到的并行信号变换为串行信号后，以差动信号的形式输出到软电线的特定的2条双绞捻合线；串行/并行变换器将作为二值信号的本机同步确认信号输出到外部的同时，该本机同步确认信号在未确立同步时为“1”，在确立了同步时为“0”，而且，并行/串行变换器等待并行信号来到输入侧，立刻开始并行/串行变换动作；在电路上附加逻辑和电路，其将相当于经由导体端子列的特定的一个导体端子送来的前级各机同步确认信号与从串行/并行变换器输出的本机同步确认信号的逻辑和的信号，作为新的前级各机同步确认信号，输出到软电线的特定的一条信号捻合线；由此，在处于接长连接状态的多条电缆中的一条电缆丧失同步的情况下，能够用一条信号捻合线将该情况通报给作为发送侧装置的信号处理部或传感器头部。

本发明的传感器用电缆，为了将分离型传感器的传感器头部和信号处理部电连接起来接长多条来使用，其特征在于，具有：保持导体端子列的第一半连接器，保持导体端子列的第二半连接器，将第一半连接器的导体端子列与第二半连接器的导体端子列电连接起来用的规定长度的软电线；在软电线上包含：从信号处理部向传感器头部的传送中使用的第一双绞捻合线、和从传感器头部向信号处理部的传送中使用的第二双绞捻合线；第一半连接器或附加于软电线的中途的附件的任意一个中内装具有波形整形功能的电路；在电路上入装：串行/并行变换器，其将经由导体端子列的特定的2个导体端子，以差动信号的形式送来的串行信号变换为并行信号，并行/串行变换器，其将从串行/并行变换器得到的并行信号变换为串行信号后，以差动信号的形式输出到软电线的特定的2条双绞捻合线；在电路上附加：旁路路径，其将经由导体端子列的特定的一个导体端子送来的末级同步确认信号原样输出到软电线的特定的一条信号捻合线；由此，在处于接长连接状态的多条电缆中的一条电缆丧失同步的情况下，能够用一条信号捻合线将该情况通报给作为发送侧装置的信号处理部或传感器头部。

附图说明

图1是按照本发明的实施例1的放大分离型传感器的结构图。

图2是采用了按照本发明的实施例1的传感器用电缆的放大分离型传感器的一个例子的示例图。

图3是表示按照实施例1的传感器用电缆的结构的内部透视图。

图4是表示按照实施例1的传感器用电缆的结构的分解透视图。

图5A和图5B是按照本发明实施例1的传感器用电缆的耐久性的说明图。

图6是表示一般的连接器结构的图。

图7是表示实施例1的连接器的内部电路结构的图(之1)。

图8是表示实施例1的连接器的内部电路结构的图(之2)。

图9是表示本发明的实施例1的变形例的图。

图10是表示实施例1的变形例的连接器的内部电路结构的图(之1)。

图11是表示实施例1的变形例的连接器的内部电路结构的图(之2)。

图12是实施例2的电缆部的芯线结构图。

图13是实施例2的电缆部的截面图。

图14是实施例2的电缆部的局部截面图。

图15是实施例2的延长电缆的2条接长状态的外观立体图。

图16是实施例2的延长电缆的内部结构分解立体图。

图17是实施例2的基板装载电路的结构图。

图18A、图18B分别是实施例2的P/S变换部、S/P变换部的具体构成IC的一个例子的示例图。

图19是使用了实施例2的P/S变换部、S/P变换部的波形整形部的具体构成示例图。

图20是实施例2的传感器头部和信号处理部内执行的发送处理的普通流程图。

图21A～21C是实施例2的发送接收处理的主要部分的流程图。

图22是本发明的实施例2的变形例的示例图。

具体实施方式

以下根据附图详细说明本发明的最佳实施例。以下所示的实施例只不过是本发明的一个例子而已，本发明的宗旨由权利要求书记载的范围来限定。

实施例1

参照图1，按照本发明的实施例1的放大分离型传感器是用一条或者两条或其以上的传感器用电缆连接传感器头部1和信号处理部2而构成的传感器。

作为传感器头部，可以使用位移传感器、视觉传感器、非接触式传感器、微波传感器、测长传感器等各种各样的传感器头部。

信号处理部2，在本例中是经传送路径把用来取入来自传感器头部1的传感信号并向传感器头部1发送控制信号的传感器接口21、作为可编程逻辑电路的FPGA(现场可编程门阵列：Field Programmable Gate Array)22、以微处理器为主体而构成的CPU23、输入输出接口24串联连接起来而构成。

用图2来说明采用本发明的传感器用电缆的放大分离型传感器。该例中，用两条传感器用电缆(3a、3b)把向检出对象物体W照射光束LB的位移传感器头部1和信号处理部2连接起来。各传感器用电缆具备内装了形成有波形整形电路的配线基板的阴连接器31(第一半连接器)、阳连接器32(第二半连接器)以及把这些连接器连结起来的软电线33。在该图中，用附图标记12表示的是从传感器头部1引出来的软电线，其结构与传感器用电缆的软电线一样。该图中，用附图标记11表示的是连接在软电线12上的连接器，其结构与传感器用电缆的阳连接器32一样。

参照图3说明涉及本发明的传感器用电缆的结构。在阴连接器31的外壳内装载有配线基板34，该图上虽未表示出来，但是在阴连接器31的一端(该图左端)设置有插入同样规格的其它传感器用电缆的阳连接器32的开口和阳连接器容纳空间，从开口稍微凹进去的地方配置导体端子35。另一方面，对于阳连接器32，在外壳的端面(该图右端)稍微突出地配置有导体端子36。

用图4说明按照本发明的传感器用电缆的详细结构。与图3一样的零部件标注同样的附图标记，并省略其说明。

如图4所示，阴连接器31为配线基板34、上外壳31a和下外壳31b的组装体。导体端子35在该例中固定连接在配线基板34上。该图中附图标记330表示的是包含在软电线33内的传感信号通信线(第一通信线)和控制信号通信线(第二通信线)，各通信线在该例中由双绞线构成。

图5A表示的是连结前的状态，图5B表示的是连结后的状态。

如图5A所示，阳连接器32被插入(压入)到阴连接器31的开口310内，当将两连接器合适地连结起来时，如图5B所示，导体端子35与导体端子36就在紧密配合的状态下被电气连接起来。在这种状态下，两连接器的连接稳定性取决于两连接器的外壳之间的连接强度。

用图6来说明现有的一般连接器的结构。由该图可知，现有的这种连接器多是一方的连接器的导体端子b以从外壳c突出来的状态被保持。在这种连接器的连接状态下，由于以导体端子间的结合强度来固定连接器，所以即便是连接好的状态下，如果电缆被拉伸或者活动，连接器就动，这样，导体端子也动，从而在与电路基板的连接部产生应力。这种应力容易引起基板电路的损坏或断线等故障。

相对于此，对于本发明的传感器用电缆来说，即使在连接器连接时，由于导体端子(电路基板)受的应力小，所以能够提高耐久性。

用图7来说明按照本发明的传感器用电缆的阴连接器31内部电路结构。该例中，通过软电线33的通信线S1(双绞线)从传感器头部侧把传感信号(图象信号、同步信号)传送过来。该传感信号通过装载在电路基板上的波形整形缓冲器71和72而被波形整形后，被传送到信号处理部侧的软电线33的通信线S2。通过软电线33的通信线S3而从信号处理部侧把控制信号(设定信号、投射光控制信号、控制信号)传送过来。该控制信号通过装载在电路基板上的波形整形缓冲器73和74而被波形整形后，被传送到传感器头部侧的软电线33的通信线S4。该例中，还从信号处理部把向波形整形缓冲器71、72、73、74供给驱动电源用的供电线引入阴连接器31，用DC-DC变换器75对各缓冲器供给3.3V的电源。

涉及本发明的传感器用电缆的阴连接器31的内部电路结构也可以为图8那样的构成。该例中，通过软电线33的通信线S1(双绞线)从传感器头部侧把传感信号(图象信号、同步信号)传送过来。该传感信号是通过装载在电路基板上的解串器81将串行信号变换为10比特的并行信号后，通过串行器82再次变换为串行信号，然后传送到信号处理部侧的软电线33的通信线S2。另外，通过软电线33的通信线S3从信号处理部侧把控制信号(设定信号、投射光控制信号、控制信号)传送过来。该控制信号是通过装载在电路基板上的解串器83将串行信号变换为10比特的并行信号后，通过串行器84再次变换为串行信号，然后传送到传感器头部侧的软电线33的通信线S4。另外，该例中也是从信号处理部把向串行器82、84和解串器81、83供给驱动用电源的供电线引入阴连接器31，通过DC-DC变换器86供给3.3V的电源。该例中，由于串行器和解串器起波形整形电路的作用，所以装载有用来对它们供给时钟信号的振荡器(OSC)85。

参照图9，该例中所示的传感器用电缆的一端侧设置有阴连接器31，另一端侧设置有阳连接器32，从阴连接器31引出软电线33a，从阳连接器32引出软电线33b。而且在软电线33a与33b之间设置有连接两软电线的中继器40，该例中，电路基板34内装在中继器40中。

用图10来说明涉及本发明实施例1的变形例的传感器用电缆的阴连接器31的内部电路结构。该例中，通过软电线33a的通信线S1(双绞线)从传感器头部侧把传感信号(图象信号、同步信号)传送过来。该传感信号通过装载在电路基板上的波形整形缓冲器101和102而被波形整形后，传送到信号处理部侧的软电线33b的通信线S2。另外，通过软电线33b的通信线S3从信号处理部侧把控制信号(设定信号、投射光控制信号、控制信号)传送过来。该控制信号通过装载在电路基板上的波形整形缓冲器103和104被波形整形后，传送到传感器头部侧的软电线33a的通信线S4。该例中，从信号处理部把向波形整形缓冲器101、102、103、104供给驱动电源的供电线引入阴连接器31，用DC-DC变换器105对各缓冲器供给3.3V的电源。

参照图11来说明涉及本发明实施例1的变形例的传感器用电缆的阴连接器31的内部电路结构。该例中，通过软电线33a的通信线S1(双绞线)从传感器头部侧把传感信号(图象信号、同步信号)传送过来。该传感信号是通过装载在电路基板上的解串器111将串行信号变换为10比特的并行信号后，通过串行器112再次变换为串行信号，然后传送到信号处理侧的软电线33b的通信线S2。另外，通过软电线33b的通信线S3从信号处理部侧把控制信号(设定信号、投射光控制信号、控制信号)传送过来。该控制信号是通过装载在电路基板上的解串器113将串行信号变换为10比特的并行信号后，通过串行器114再次变换为串行信号，然后传送到传感器头部侧的软电线33a的通信线S4。该例中，还从信号处理部把向串行器112、114和解串器111、113供给驱动用电源的供电线引入阴连接器31，用DC-DC变换器116供给3.3V的电源。该例中同样，由于串行器和解串器起波形整形电路的作用，所以装载有用来对它们供给时钟信号的振荡器(OSC)115。

从以上的说明可知，按照本发明，提供一种传感器用电缆，可以容易地延长其全长，而且可以进行信号的高速传送，即使其全长很长，也能够将信号衰减、噪声的混入抑制到最小限度。

上述的实施例中示出了对传感信号和控制信号两者设置了波形整形电路的例子，但是在不必对控制信号进行高速传送的情况下，也可以仅对进行高速差动传送的传感信号设置波形整形电路。

另外，上述的实施例中示出了连结2条传感器用电缆的例子，当然也可以连结3条或其以上的传感器用电缆。

上述的实施例中以位移传感器为例作了说明，但是本发明的传感器用电缆可以广泛地适用于放大分离型的各种传感器。

实施例2

在上述的实施例1中，通过接长多条电缆来延长电缆长度，同时通过在各电缆部分中插入波形整形电路(例如串行/并行变换器与并行/串行变换器的组合)来改善由于波形的钝化和阻抗引起的电压下降。这种情况下，如果作为发送端的信号处理部或传感器头部未发现邻接的电缆之间的串行通信中发生了同步偏离，则传感器的动作就有可能出现故障。一般在用作这种串行通信中的串行/并行变换器的IC具备有检测出串行通信的同步偏离并生成规定的2值信号的功能。但是，如果把由各电缆的串行/并行变换用IC生成的同步偏离检出信号原样分别单独通报给作为发送端的传感器头部或信号处理部，则必须要有连接电缆条数的独立的通报用信号线，从而导致电缆直径加粗，即使使用以钢捻合线为芯线的电缆，也会显著损坏电缆的柔性。

在本发明的实施例2中针对这样的传感器用电缆进行了说明，即，该传感器用电缆接长多条也不产生信号衰减，能够延长至任意长度，而且在任一电缆中的串行通信中发生了同步偏离时，能够用最小条数的信号线向发送端(传感器头部或信号处理部)通报该情况。另外，在任意电缆间发生了同步偏离的情况下，立刻就能视觉确认这种情况的发生。

用图12～图14来说明按照本发明的实施例2的软电线(以下也称“电缆部”)33#。

参照图12，软电线33包含：第一芯线321、第二芯线322、第三芯线323、外套3201、屏蔽层3202、包皮3203、屏蔽层3204、双绞捻合线3205(下行(往路))、双绞捻合线3206(上行(復路))、单独捻合线3207、绝缘层3208(纸带)、填充物3209、屏蔽层3210(铝箔带)、填充物3211和漏电引线3212。

由这些图可知，在该电缆部内包含有第一芯线321、第二芯线322、第三芯线323。第一芯线321包含作为本发明的主要部分的双绞捻合线(下行)3205、双绞捻合线(上行)3206。如图13和图14所示，这2系统的双绞捻合线3205、3206容纳在用包皮3203和屏蔽层(铝箔带)3210围成的空间内，在该空间内，除双绞捻合线3205、3206之外，还容纳有填充物3211和漏电引线3212。

图中，标注“绿”、“橙”的是构成双绞捻合线(上行)3206的2条捻合线，标注“蓝”、“白”的是构成双绞捻合线(上行)3205的2条捻合线，各自颜色的显示表示其包皮的颜色。如图13所示，第二芯线322由1条单独捻合线3207构成，第三芯线323由10条单独捻合线3207构成。该例中，第二芯线322的直径稍大于构成第三芯线323的10条捻合线的各自的直径。该例中，该第二芯线322被用作从信号处理部2向传感器头部1供电的电源线。这3种芯线、即第一芯线321、第二芯线322和第三芯线323经填充物3209被容纳在由外套3201、屏蔽层3202和绝缘层(纸带)3208的层叠体围成的空间内。

图中，标注“粉”的是第二芯线322的包皮颜色，同样，标注“灰”、“紫”、“天蓝”、“蓝”、“红”、“黄”、“白”、“橙”、“绿”、“茶”的是构成第三芯线323的10条单独捻合线3207的各自的包皮颜色。

这样，在本发明的电缆部33#内就包含有传送方向不同的2系统的双绞捻合线3205、3206及1条电源用第二芯线322以及10条单独捻合线即第三芯线323。第一芯线321与其它芯线(第二芯线322、第三芯线323)经包皮3203和屏蔽层3210被物理、静电地隔离开。这3种芯线321～323整体经外套3201、屏蔽层3202、绝缘层(纸带)3208而确实地被物理、静电地隔离开。为了避免电压下降，而把电源用的第二芯线322作得比第三芯线323粗。

下面，使用图15针对接长2条延长电缆的状态的外观立体图进行说明。由图可知，阴连接器31#具有大致长方形的薄型外壳315，该外壳315的表面(图中的上面)设置有通电状态指示灯3101、通信状态指示灯(下行)3102、通信状态指示灯(上行)3103。另一方面，阳连接器32也具有的薄型外壳320，阳连接器32的外壳320的宽度比阴连接器31#的外壳315的宽度略窄，其长度也仅为阴连接器31#的外壳315长度的一半左右。虽然图中未示出，但是在阴连接器31#的外壳315的前端侧设置有一段空处，用来容纳阳连接器32的外壳320的长度方向的大约一半程度，在该空处的里面配置有导体端子列。另一方面，在阳连接器32的外壳320的前端也设置有稍微突出的导体端子列36。即，阴连接器31#内的导体端子列与阳连接器32的导体端子列36经电缆部33#电气连接起来。

用图16针对延长电缆的内部结构的分解立体图进行说明。如该图所示，阴连接器31#的外壳315由上侧外壳312和下侧外壳313构成，装载波形整形电路的电路基板314内装在由上下侧外壳312、313形成的空间内。在电路基板314的前端侧，稍微突出地设置有导体端子列35，即，阴连接器31#的导体端子列35与阳连接器32的导体端子列36可以装拆自如。这里，所谓“导体端子列”是例如一方为插脚而另一方为插入插脚的插孔。更具体地说，阴连接器31#内的导体端子列35由20个插脚、即1插脚、2插脚、3插脚、......20插脚构成。同样，阳连接器32的导体端子列36由20个插孔、即第1插孔、第2插孔、第3插孔、......第20插孔构成。可以将这些插脚与插孔装拆自如地进行电气连接，开口在阴连接器31#的前端的空处插入阳连接器32的大约一半程度。因此，两者可以牢固地电气机械固定起来。

在图16中，标注附图标记321、322、323是剥掉电缆部33#的外套而露出来的第一芯线、第二芯线和第三芯线，其前端经基板连接器与电路基板电连接。

下面用图17来说明基板装载电路的结构图。图中，导体端子列35与电缆部33#和电路基板314连接。由图可知，在该基板装载的电路中，设置有用来从信号处理部2向传感器头部1传送数据的第一信号传送路径和用来从传感器头部1向信号处理部2传送数据的第二信号传送路径。

即，第一信号传送路径由串行/并行变换部3104和并行/串行变换部3105构成，串行/并行变换部3104把从电缆部33#内的5插脚线和6插脚线以差动信号S31的形式送来的串行信号变换为10比特的并行信号，而并行/串行变换部3105对从串行/并行变换部3104得到的并行信号进行并行/串行变换，同时以差动信号S33的形式输出到导体端子列35的5插脚和6插脚。

另一方面，第二信号传送路径由串行/并行变换部3106和并行/串行变换部3107构成，串行/并行变换部3106把从导体端子列35的2插脚和3插脚以差动信号S41的形式送来的串行信号变换为10比特的并行信号，而并行/串行变换部3107对10比特的并行信号S42进行并行/串行变换，同时以差动信号S43的形式将其输出到电缆部33#的2插脚线和3插脚线。

按照以上的构成，从信号处理部串行传送到传感器头部的数据经串行/并行变换部3104和并行/串行变换部3105而被波形整形。同样，从传感器头部传送到信号处理部的数据也经串行/并行变换部3106和并行/串行变换部3107而被波形整形。因此，如果采用该延长电缆，即使将多条电缆接长起来，在各个电缆中由于波形整形作用就能使波形的钝化或电压下降难以产生，即使任意条数接长起来进行延长，也能够正确地传送必要的数据。

在图17中，标注附图标记3108、3111的是时钟振荡器。从电缆部33#的9插脚线供给作为基板上的电路动作用电源的Vcc，而从4插脚线供给地电位GND。电源Vcc和地电位GND输出到导体端子列35的9插脚和4插脚。

下面说明本发明的主要部分。首先来看第一传送路径，前级各机同步确认信号(下行)S12从第一传送路径的下游侧来到导体端子列35的10插脚。另外，从串行/并行变换部3104输出本机同步确认信号(下行)S11，该本机同步确认信号(下行)S11是2值信号，未确立同步时为“H”，确立了同步时为“L”而组成。本机同步确认信号(下行)S11与前级各机同步确认信号(下行)S12在逻辑和电路3110内取其逻辑和，把这样得到的新的前级各机同步确认信号(下行)S13输出至电缆部33#的10插脚线。

接下来，说明第二传送路径。前级各机同步确认信号(上行)S22从电缆部33#的11插脚线到来，从串行/并行变换部3106输出本机同步确认信号S21。该本机同步确认信号S21是2值信号，未确立同步时为“H”，确立了同步时为“L”而组成。本机同步确认信号(上行)S21与前级各机同步确认信号(上行)S22在逻辑和电路3113内取其逻辑和，把得到的新的前级各机同步确认信号(上行)S23输出至导体端子列35的11插脚。将前面已经说明过的本机同步确认信号(下行)S11供给到驱动构成通信状态指示灯(下行)3102的发光二极管3102a的晶体管3109的基极。因此，当从串行/并行变换部3104输出的本机同步确认信号(下行)S11的状态成为“H”(未确立同步的状态)时，晶体管3109导通，驱动发光二极管3102a，使通信状态指示灯(下行)3102点亮。同样，在第二传送路径内也是将前面已经说明过的本机同步确认信号(上行)S21供给到驱动构成通信状态指示灯(上行)3103的发光二极管3103a的晶体管3112的基极。因此，当本机同步确认信号S21的状态成为“L”(未确立同步的状态)时，晶体管3112就导通，驱动发光二极管3103a，使通信状态指示灯(上行)3103点亮。这样，在该基板装载电路中，对第一传送路径来说，由于从传送侧下游到来的前级各机同步确认信号(下行)S12与本机同步确认信号(下行)S11的逻辑和信号S13按顺序被送到传送方向上游侧，所以，如果下游侧电缆的任何一条电缆发生同步偏离而使其本机同步确认信号(下行)S11成为“H”状态，由于各电缆的逻辑和电路3110使该“H”优先，因此，在任何一条电缆发生同步偏离的同时，立刻将该信息传送到作为上游端的信号处理装置。因此，在处于上游端的信号处理部2中，能够立刻采取同步再确立所必要的适当的步骤。同样，在第二传送路径内也是，从下游侧到来的前级各机同步确认信号(上行)S22和本机同步确认信号S21经由逻辑和电路3113后，作为新的前级各机同步确认信号(上行)S23按顺序传送到上游侧，所以，如果位于上游侧的任何一条电缆发生同步偏离，能够立刻优先通过各电缆内的逻辑和电路3113把该信息传送到处于上游侧的传感器头部1。因此，在传感器头部1内能够立刻采取同步再确立所必要的步骤。

下面用图20对传感器头部和信号处理部内进行的发送接收处理的普通流程进行说明。另外，用图21A～21C说明发送接收处理的主要部分的流程。

如图20所示，在从传感器头部向信号处理部进行数据传送的情况下，或者从信号处理部向传感器头部进行数据传送的情况下，在传感器头部或者信号处理部内，经数据接收处理(步骤1102)，根据前级各机同步确认信号(下行)S13或前级各机同步确认信号(上行)S23的状态判定有无通信错误(步骤1103)，同时进行数据发送时处理(步骤1101)和数据接收时处理(步骤1105)。

这里，图21A～21C示出了数据发送时处理(步骤1101)和数据接收时处理(步骤1105)的细节。即，如图21A所示，在数据发送时处理中重复进行这样的处理：传感器头部或信号处理部都取得必要的发送数据(步骤1201)，发送该数据(步骤1202)。相对于此，相对于数据接收时处理，在传感器侧的处理中，如图21B所示，根据接收到的数据重复进行投射光设定处理(步骤1211)、灵敏度设定处理(步骤1212)、指示灯设定处理(步骤1213)等传感器头部的动作所必要的各种处理。相对于此，对于数据接收时处理的控制器侧处理，如图21C所示，重复进行图像数据取得处理(步骤1221)、图像数据处理(步骤1222)、判定处理(步骤1223)、输出处理(步骤1224)，同时进行位移传感器的动作所必要的各种运算和输出动作。

返回到图20，在以上的通信错误判定中，如果判定为有通信错误时(步骤1103为“有”)，在作为发送端的传感器头部或信号处理部中，进行数据保留处理(步骤1104)。所谓数据保留处理是保留数据的发送的处理。该数据保留处理(步骤1104)一直持续到前级各机同步确认信号(下行)S13的内容或前级各机同步确认信号(上行)S23的内容变化为无通信错误为止(步骤1103为“无”)。

另一方面，在处于发送端的传感器头部或信号处理部中，进行数据保留处理(步骤1104)，这样，当停止发送数据时，处于下一级的延长电缆内的串行/并行变换部3104以中断发送数据为条件，自动开始同步再确立用的同步码型的发送。在并行/串行变换部3105中把该同步码型变换为串行数据之后，经导体端子列35的5插脚和6插脚传送到下一级的延长电缆。如此，在下一级的延长电缆内也进行同样的同步再确立动作，以后在处于下一级的多条延长电缆的各条电缆中，自动进行同步再确立，处于末级的延长电缆内，确立同步之后，本机同步确认信号(下行)S11从“H”返回到“L”，同时在处于发送端的信号处理部2中，判定没有通信错误(步骤1103为“无”)，以后就恢复正常的数据发送动作和数据接收动作。

同样，在第二传送路径内，处于下一级的传送用电缆内的串行/并行变换部3106通过数据保留处理(步骤1104)以中断数据的发送为条件，自动开始同步再确立用的同步码型的发送。这样，用并行/串行变换部3107把该同步码型变换为串行信号之后，输出到电缆部33#的2插脚线和3插脚线。以后同样，在下一级的延长电缆内也进行同步再确立动作，在处于末级的延长电缆内的串行/并行变换部3106中，等待本机同步确认信号S21自动从“H”返回到“L”，在处于发送端的传感器头部1内，进行无通信错误(步骤1103为“无”)的判定，以后再开始从传感器头部向信号处理部发送数据。

可以用市售的通信用IC容易地实现第一传送路径的串行/并行变换部3104和并行/串行变换部3105的动作以及第二传送路径的串行/并行变换部3106和并行/串行变换部3107的动作。

在图18A、18B中，分别示出了并行/串行变换部(P/S变换部)、串行/并行变换部(S/P变换部)的具体构成IC的一例。图19中示出了使用P/S变换部、S/P变换部的波形整形部的具体构成例。该例中，使用ナシヨナルセミコンダ公司制造的16-40MHz、10比特BusLVDS串行器(型号DS92LV1021A)作为P/S变换部，使用该公司制造的解串器(型号DS92LV1212A)作为S/P变换部。

如图18B所示，在未确立同步时，把“H”输出到该IC(DS92LV1212A)的翻转LOCK端子上，在确立了同步时，把“L”输出到该IC(DS92LV1212A)的翻转LOCK端子上。因此，可以将该翻转LOCK端子得到的二值信号用作本机同步确认信号。IC(DS92LV1021A)把端子SYNC1或SYNC2固定为“L”，就能够在中断输入侧得到的并行数据时自动开始用来进行同步再确立的同步码型的送出动作。因此，例如使用这些IC能够容易地实现本发明。

在以上的实施例中，设置逻辑和电路3110、3113，并取前级各机同步确认信号和本机同步确认信号的逻辑和，生成新的前级各机同步确认信号，但是省掉逻辑和电路，简单地将导体端子列的10插脚、11插脚与电缆部的10插脚线、11插脚线连接起来形成旁路路径，也可以起到同样的作用。

下面，用图22说明本发明的实施例2的变形例的构成。该例中，在阴连接器51与阳连接器52之间插入附件53，阴连接器51的外壳511与附件53的外壳531经电缆部54连接起来。同样，电缆部55把阳连接器52的外壳521与附件53的外壳531连接起来。附件53的外壳531内，内装有电路基板532，在该电路基板532上装载着前面参照图17所说明过的电路。图中，522是阳连接器的导体端子列。这样，包含作为本发明的主要部分的图17所示的波形整形电路的电路不仅可以设置在阴连接器和阳连接器上，也可以设置在处于它们中间的附件53内。

虽然详细说明了本发明，但是这仅仅是示例，并不构成限定，应该清楚，发明的宗旨和范围仅被限定于权利要求书中。

Claims (13)

1.一种传感器用电缆，用于连接放大分离型传感器的传感器头部(1)和信号处理部(2)，其特征在于，

具有：

保持导体端子的第一半连接器(31)，

保持导体端子的第二半连接器(32)，

将第一半连接器的导体端子与第二半连接器的导体端子电连接起来的软电线(33)，

对流过软电线的信号进行波形整形的波形整形电路(34)；

第一半连接器和第二半连接器具有相互装拆自如的结构，由此将多条电缆连接为一体而进行信号传送。

2.根据权利要求1所述的传感器用电缆，其特征在于，在软电线中包含将从传感器头部输出的传感信号向信号处理部传送用的第一通信线(S1、S2)、将从信号处理部输出的控制信号向传感器头部传送用的第二通信线(S3、S4)。

3.根据权利要求2所述的传感器用电缆，其特征在于，通信线是双绞线，传感信号、或者传感信号及控制信号是高速差动传送信号。

4.根据权利要求1所述的传感器用电缆，其特征在于，在软电线中还包含用于从信号处理部向波形整形电路供给驱动用电源的供电线。

5.根据权利要求1所述的传感器用电缆，其特征在于，波形整形电路被设置在软电线的中途。

6.根据权利要求1所述的传感器用电缆，其特征在于，波形整形电路被内装在第一半连接器内。

7.根据权利要求1所述的传感器用电缆，其特征在于，波形整形电路是使用波形整形缓冲器(71、72、73、74)、或者串行器(82、84)和解串器(81、83)而构成。

8.根据权利要求1所述的传感器用电缆，其特征在于，传感器头部是具有二维摄像元件的位移传感器用的传感器头部或视觉传感器用的传感器头部。

9.根据权利要求1所述的传感器用电缆，其特征在于，分别保持导体端子的第一半连接器和第二半连接器的各主体外壳，以使这些半连接器之间在固定状态下连结在一起的形式装配起来。

10.一种放大分离型传感器，其特征在于，具有传感器用电缆，

该传感器用电缆包含：

保持导体端子的第一半连接器(31)，

保持导体端子的第二半连接器(32)，

将第一半连接器的导体端子与第二半连接器的导体端子电连接起来的软电线(33)，

对流过软电线的信号进行波形整形的波形整形电路(34)；

第一半连接器和第二半连接器具有相互装拆自如的结构，由此将多条电缆连接为一体而进行信号传送。

11.一种传感器用电缆，为了将分离型传感器的传感器头部(1)和信号处理部(2)电连接起来接长多条使用，其特征在于，

具有：

保持导体端子列的第一半连接器(31#)，

保持导体端子列的第二半连接器(32)，

将第一半连接器的导体端子列与第二半连接器的导体端子列电连接起来用的规定长度的软电线(33#)；

在软电线中包含从信号处理部向传感器头部的传送中使用的第一双绞捻合线(3205)、和从传感器头部向信号处理部的传送中使用的第二双绞捻合线(3206)；

第一半连接器、或附加于软电线的中途的附件的任意一个中内装具有波形整形功能的电路(314)；

该电路上装入：

串行/并行变换器(3104、3106)，其将经由导体端子列的特定的2个导体端子而以差动信号的形式送来的串行信号变换为并行信号，

并行/串行变换器(3105、3107)，其将从串行/并行变换器得到的并行信号变换为串行信号后，以差动信号的形式输出到软电线的特定的2条双绞捻合线；

串行/并行变换器将作为二值信号的本机同步确认信号输出到外部的同时，该本机同步确认信号在未确立同步时为“1”，在确立了同步时为“0”，而且，并行/串行变换器等待并行信号来到输入侧，立刻开始并行/串行变换动作；

在电路上附加逻辑和电路(3110)，其将相当于经由导体端子列的特定的一个导体端子送来的前级各机同步确认信号与从串行/并行变换器输出的本机同步确认信号的逻辑和的信号，作为新的前级各机同步确认信号，输出到软电线的特定的一条信号捻合线；

由此，在处于接长连接状态的多条电缆中的一条电缆丧失同步的情况下，能够用一条信号捻合线将该情况通报给作为发送侧装置的信号处理部或传感器头部。

12.一种传感器用电缆，为了将分离型传感器的传感器头部(1)和信号处理部(2)电连接起来接长多条来使用，其特征在于，

具有：

保持导体端子列的第一半连接器(31#)，

保持导体端子列的第二半连接器(32)，

将第一半连接器的导体端子列与第二半连接器的导体端子列电连接起来用的规定长度的软电线(33#)；

在软电线上包含：

从信号处理部向传感器头部的传送中使用的第一双绞捻合线(3205)、和从传感器头部向信号处理部的传送中使用的第二双绞捻合线(3206)；

第一半连接器或附加于软电线的中途的附件的任意一个中内装具有波形整形功能的电路(314)；

在电路上装入：

串行/并行变换器(3104、3106)，其将经由导体端子列的特定的2个导体端子，以差动信号的形式送来的串行信号变换为并行信号，

并行/串行变换器(3105、3107)，其将从串行/并行变换器得到的并行信号变换为串行信号后，以差动信号的形式输出到软电线的特定的2条双绞捻合线；

在电路上附加：

旁路路径，其将经由导体端子列的特定的一个导体端子送来的末级同步确认信号原样输出到软电线的特定的一条信号捻合线；

由此，在处于接长连接状态的多条电缆中的一条电缆丧失同步的情况下，能够用一条信号捻合线将该情况通报给作为发送侧装置的信号处理部或传感器头部。

13.根据权利要求12所述的传感器用电缆，其特征在于，第一半连接器、第二半连接器、或附加于软电线的中途的附件的任意一个上设置有通信状态指示灯(3102、3103)，其由从串行/并行变换器输出的本机同步确认信号驱动。

Images