JP2003133933A - 多光軸光電センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 遮光検出タイミング信号Ｓｒの直前に設
けられた干渉光検出タイミング信号Ｓｉに基づいて干渉
光の検出を行なう。同一光軸の干渉光検出タイミングに
おいて、干渉光が連続して検出されると、休止期間ｔｂ
の時間を短く変更することにより、遮光検出タイミング
信号のパルス位置をずらして干渉光のパルスと時間軸上
での重複を回避して相互干渉を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、ＬＥ
Ｄ２１ａ〜２１ｄは投光素子に相当し、ＰＤ３１ａ〜３
１ｄ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１
０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〜２
１ｄ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２３
ａ〜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ＣＰ
Ｕ３５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３
２ａ〜３２ｄがそれぞれ備えられている。受光アンプ３
２ａ〜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ＰＤ３１
ａ〜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Ｓ
ｉ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ＣＰ
Ｕ３５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Ｐ
Ｄ３１ａ〜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ＣＰ
Ｕ３５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）、Ｐ
Ｄ３１ａ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Ｙｅ
ｓ）、出力回路３７に信号を送出して（ステップＳ４
４）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Ｃ
ＰＵ３５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Ｓ
５１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Ｙ
ｅｓ、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ＰＤ
３１ｄ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、長く変更することも可能であり、また、遮光検
出タイミング信号のパルス間の間隔ｔａを変更するよう
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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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。
2. 【請求項２】 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。