JP2003318720A - 光電センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汎用性を高めることができる光電センサを提
供する。 【解決手段】 操作スイッチ１９を「ＯＮ」側に切り換
えると閾値の再設定が許可され、ＣＰＵ１３が不安定な
検出状態と判断したときには、外部制御装置２からの閾
値の再設定をする旨の信号を受けて、閾値の再設定及び
不安定状態検出レベルを再設定する。一方、操作スイッ
チ１９を「ＯＦＦ]側に切り換えると、閾値の再設定が
禁止され、ＣＰＵ１３が不安定な検出状態であると判断
したときには、メンテナンス作業が終了するまで待機状
態を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電センサに係
り、特に汎用性を高めたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、透過型の光ファイバセンサで
は、投光用ファイバの出光端と受光用ファイバの入光端
とを向かい合わせて配置して光軸を形成し、受光部での
受光量に基づく受光信号のレベルと予め設定されている
閾値との比較に基づいて被検出物体の存在を検出する。
即ち、被検出物体が光軸を遮っていないときには、投光
部からの光は受光部にて受光されるから、受光信号のレ
ベルは閾値を上回り、被検出物体が存在しないと判断す
る。一方、被検出物体が光軸を遮ると、投光部からの光
は受光部に受光されず、受光信号のレベルは閾値を下回
ることにより、被検出物体が存在していると判断するの
である。

【０００３】ここで、粉塵等が発生しやすい場所に光フ
ァイバを設置したときには、この粉塵等が光ファイバの
出光端や入光端に付着することにより、受光部にて受光
される受光量が減少することがある。従って、粉塵等の
付着が蓄積されるに伴って、受光部での受光量が減少
し、ひいては、被検出物体が光軸を遮っていないにも関
わらず、受光信号のレベルが閾値を下回るという不安定
な検出状態となり、結果として被検出物体が存在してい
ると誤検出するおそれがある。

【０００４】従って、この種の光ファイバセンサには、
上記した誤検出を回避すべく、不安定な検出状態を検出
する機能が設けられている。これは、閾値のレベルより
も所定レベルだけ高いレベルに不安定状態検出レベルを
設定し、受光信号のレベルがこの不安定状態検出レベル
を下回ったことを条件に、例えば、ブザーにより管理者
にその状態を知らせると共に、センサの動作を停止す
る。そして、粉塵等の除去のメンテナンスが完了したこ
とをもって、管理者の手によりセンサの動作を再開させ
る。このようにすれば、被検出物体が存在しないときの
受光信号のレベルが基準レベルを下回ることがなく、誤
検出を確実に防止することが可能である。

【０００５】また、光ファイバが、メンテナンス作業に
長時間を要する場所に配置されている場合には、できる
だけメンテナンスの回数を少なくしたい。このような場
合には、メンテナンスフリーの光ファイバセンサが用い
られている。これは、受光部からの受光信号のレベルが
不安定状態検出レベルを下回ると、自動的に閾値を、こ
のときの受光信号のレベルの半分の値に設定すると共
に、不安定状態検出レベルを新たに設定した閾値のレベ
ルの１２０％のレベルに設定することにより、センサが
自ら不安定な検出状態を回避する構成とされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の光フ
ァイバセンサはセンサユニットを複数台集合して使用す
ることが多い。この様な場合には、各光ファイバセンサ
に接続された光ファイバはそれぞれ同じ環境に配置され
るとは限らず、一の光ファイバセンサの光ファイバはメ
ンテナンス容易な場所に配され、他の光ファイバセンサ
の光ファイバはメンテナンス困難な場所に配されること
も考えられる。この様な場合には、検出状態が不安定と
判断されたときにアラームを鳴らす等して管理者にメン
テナンスを促す光ファイバセンサと、メンテナンスフリ
ーの光ファイバセンサとの２種類の光ファイバセンサが
必要になるという問題がある。

【０００７】もちろん、メンテナンスフリーの光ファイ
バセンサに統一すれば、上記の問題は解決される。しか
しながら、上記のメンテナンスフリーの光ファイバセン
サでは、粉塵等の付着が蓄積するに伴なって、被検出物
体が光軸を遮っていないときの受光信号のレベルと光軸
を遮ったときの受光信号のレベルとの差が小さくなるか
ら、検出精度は序々に低下することになる。従って、セ
ンサの検出精度を最高の状態にするという点において
は、メンテナンスにより粉塵等を除去して光ファイバセ
ンサを使用することが望ましい。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、汎用性を高めることができる光電
センサを提供することにある。

【０００９】

【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、検出領域に向けて
光を投光する投光部と、この検出領域からの光を受光す
る受光部とを備え、前記受光部からの受光信号のレベル
と基準レベル設定手段に設定されている基準レベルとの
比較に基づいて前記検出領域における被検出物体の存在
を検出するものであって、前記受光部からの受光信号の
レベルが前記基準レベルよりも高いレベルに設定された
不安定状態検出レベルよりも低いときには不安定な検出
状態であると判断する不安定状態検出手段を備えた光電
センサにおいて、前記不安定状態検出手段が不安定な検
出状態であると判断したことを条件に外部制御装置に警
報信号を出力する出力手段と、前記外部制御装置からの
基準レベルを再設定する旨の信号を受け取る入力手段
と、前記基準レベル設定手段に設定されている基準レベ
ルの再設定を許可又は禁止のどちらか一方に指定する基
準レベル再設定許可手段とを設け、前記基準レベル設定
手段は、前記基準レベル再設定許可手段により基準レベ
ルの再設定を許可されているときに前記入力手段にて基
準レベルを再設定する旨の信号を受け取ったときにはこ
れに基づいて基準レベルの再設定を行なうところに特徴
を有する。

【００１０】請求項２の発明は、検出領域に向けて光を
投光する投光部と、この検出領域からの光を受光する受
光部とを備え、前記受光部からの受光信号のレベルと基
準レベル設定手段に設定されている基準レベルとの比較
に基づいて前記検出領域における被検出物体の存在を検
出するものであって、前記受光部からの受光信号のレベ
ルが前記基準レベルよりも高いレベルに設定された不安
定状態検出レベルよりも低いときには不安定な検出状態
であると判断する不安定状態検出手段を備えた光電セン
サにおいて、前記基準レベル設定手段に設定されている
基準レベルの再設定を許可又は禁止のどちらか一方に指
定する基準レベル再設定許可手段と、前記不安定状態検
出手段が不安定な検出状態であると判断したことを条件
に警報動作を行なう警報手段とを設け、前記基準レベル
設定手段は、前記基準レベル再設定許可手段により基準
レベルの再設定が許可されているときには前記不安定状
態検出手段が不安定な検出状態であると判断したことに
伴なって、基準レベルを再設定するところに特徴を有す
る。

【００１１】

【発明の作用及び効果】＜請求項１及び請求項２の発明
＞受光部からの受光信号のレベルが不安定状態検出レベ
ルよりも低いレベルとなって定状態検出手段が不安定な
検出状態であると判断すると、出力手段は警報信号を外
部制御装置に送信する一方、外部制御装置では、警報信
号を受信すると入力手段に基準レベルを再設定する旨の
信号を送信する。そして、基準レベル設定手段では、基
準レベル再設定手段によって基準レベルの再設定が許可
されている場合には、入力手段から受け取った基準レベ
ルを再設定する旨の信号に基づいて基準レベルの再設定
を行なう。また、基準レベル再設定手段によって基準レ
ベルの再設定が禁止されている場合には、基準レベルの
再設定は行なわない。従って、光電センサをメンテナン
スフリーで使用したいときには、基準レベル再設定手段
によって基準レベルの再設定を許可し、メンテナンスを
行なって使用したいときには、基準レベルの再設定を禁
止すればよい。このように、請求項１の発明によれば、
メンテナンスフリーで使用したい光電センサとメンテナ
ンスを行ないつつ使用したい光電センサを集合させて使
用する場合において、従来のようにそれぞれ専用の光電
センサを用いる必要がなく、１台で２通りの使用形態が
選択できるから、汎用性を高めることができる。

【００１２】また、請求項２の発明では、不安定状態検
出手段が不安定な検出状態であると判断すると、基準レ
ベル設定手段は基準レベル再設定手段が基準レベルの再
設定を許可していることを条件に基準レベルの再設定を
行なうところが請求項１の発明と異なる。このようにし
ても、請求項１の発明と同様の効果が得られる。さら
に、本発明では、不安定状態検出から基準レベル再設定
まで、すべて光電センサ内部で処理されるから、光電セ
ンサ単体で使用することも可能である。

【００１３】

【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞本発明に係る光
電センサを光ファイバセンサに適用した一実施形態につ
いて図１ないし図３を参照して説明する。図１に示すよ
うに、光ファイバセンサ１（以下、センサ１と称する。
尚、特にセンサ１を指定するときには、左から第１セン
サ１、第２センサ１…と呼ぶ）は同一構造のものが４台
備えられ、それぞれ図示しないＤＩＮレールに取り付け
られて、互いに隣接配置されている。各センサ１のハウ
ジング前面には内部に設けられた投光部１１及び受光部
１２に連なるファイバ挿通孔が２つ設けられている。こ
れらファイバ挿通孔には、光ファイバＦが挿入されてお
り、その先端部は、互いに向かい合わせにされて光軸が
形成しており、被検出物体を検出すべき位置に配されて
いる。また、投光部１１及び受光部１２はそれぞれＣＰ
Ｕ１３に接続されている。

【００１４】一方、ハウジング後側面には、ＣＰＵ１３
からの信号線が接続されるコネクタ１４（請求項に記載
の出力手段に相当）が設けられており、外部制御装置２
から連なる信号線に設けられたコネクタが接続されて、
両者が電気的に接続された状態となっている。また、ハ
ウジング右側面には光を投光する投光素子１５が取り付
けられて投光回路１６を介してＣＰＵ１３に接続されて
おり、左側面には光を受光する受光素子１７（請求項に
記載の入力手段に相当）が取り付けられて受光回路１８
を介してＣＰＵ１３に接続されている。ここで、各セン
サ１が隣接配置されているときは、隣り合う受光素子１
７と投光素子１５とで向かい合わせた状態となり、光軸
が形成されている。また、ハウジング上面には、操作ス
イッチ１９（請求項に記載の基準レベル再設定許可手段
に相当）及び表示ディスプレイ２０が設けられている。
表示ディスプレイ２０にはセンサ１の設定状態が表示さ
れており、また、操作スイッチ１９はその設定状態がＣ
ＰＵ１３に送られるようになっている。

【００１５】また、ＤＩＮレールには通信ユニットが取
り付けられており、第１センサ１に隣接配置されてい
る。このハウジングの右側面には、投光回路３２を介し
てＣＰＵ３１に接続される投光素子３３が取りつけられ
て、第１センサ１の受光素子１３と向かい合わせた状態
となっている。これにて、隣接するセンサ１間で投受光
が可能となる。また、通信ユニット３のハウジング後側
面には、ＣＰＵ３１から連なるコネクタ３４が設けら
れ、外部制御装置２からの信号線が取りつけられて両者
が電気的に接続された状態とされている。

【００１６】以下、本実施形態のセンサのソフトウェア
的構成について説明する。操作スイッチ１９は、「Ｏ
Ｎ」と「ＯＦＦ」との２つのスイッチ状態を取り得るも
のとなっており、「ＯＮ」側に切り換えると、ＣＰＵ１
３は閾値の再設定を行なうことが許可され、「ＯＦＦ」
側に切り換えると閾値の再設定が禁止される。尚、閾値
の再設定については、後述する。

【００１７】ＣＰＵ１３は投光部１１に所定周期で信号
を送信し、これによって投光部１から光を投光させる。
そして、この投光部の投光タイミングに同期して、受光
部１２から出力されるその受光量に応じた受光信号を取
り入れる「投受光動作」を行なう。この後、ＣＰＵ１３
は、受光信号のレベル（受光レベル）と図示しないメモ
リに記憶されている閾値を比較することにより、光軸に
被検出物体が存在するか否かを判断する。即ち、光軸に
被検出物体が存在せず、投光部からの光が受光部にて受
光されるときには、受光レベルが閾値を上回るから、こ
れによって、被検出物体が存在しないと判断する。一
方、光軸に被検出物体が存在するときには、投光部から
の光は受光部にて受光されず、受光レベルが閾値よりも
低いレベルとなるから、これによって、被検出物体が存
在すると判断し、外部制御装置２に対して、被検出物体
を検出した旨の信号（検出信号）を出力する。

【００１８】また、被検出物体が存在しないときには、
このときの受光レベルとメモリに記憶されている不安定
状態検出レベルとを比較する。受光レベルが不安定状態
検出レベルよりも低いときには、不安定な検出状態であ
ると判断して、外部制御装置２に対して警報信号を出力
する。尚、不安定状態検出レベルは、例えば閾値のレベ
ルよりも２０％高いレベルに設定されている。

【００１９】また、左隣のセンサ１の投光素子１５から
閾値を再設定する旨の信号（後述する）が光として発せ
られると、これが受光素子１７にて受光され、そして、
電気信号に変換された後、受光回路１８でさらに受光信
号に変換されてＣＰＵ１３に送られる。ＣＰＵ１３で
は、再びこの信号を投光回路１６に送り、投光素子１５
から光として右隣のセンサ１の受光素子１７に投光す
る。

【００２０】ＣＰＵ１３は、閾値を再設定する旨の信号
を受信すると、自己の操作スイッチ１９が「ＯＮ」側に
設定されており、かつ、不安定な検出状態であると判断
しているときには、リミットティーチングによりメモリ
に設定されている閾値を設定し直す。具体的には、不安
定な検出状態と判断されたときの受光レベルの５０％の
レベルに閾値を設定し、これをメモリに記憶すると共
に、不安定状態検出レベルを再設定した閾値のレベルよ
りも２０％高いレベルに設定して、これをメモリに記憶
する。一方、操作スイッチ１９が「ＯＦＦ」側に設定さ
れているときには、閾値の再設定は行なわない。従っ
て、ＣＰＵ１３は請求項に記載の基準レベル設定手段及
び不安定状態検出手段として機能する。

【００２１】さて、外部制御装置２は、いずれかのセン
サ１から警報信号を受けると、通信ユニット３に対して
閾値を再設定する旨の信号を送信するようになってい
る。また、通信ユニット３のＣＰＵ３１は、外部制御装
置２から閾値を再設定する旨の信号を受信すると、この
信号を投光回路３２に送り、投光素子３３からこの信号
を光として第１センサ１の受光素子１７に送る。

【００２２】以下、上記構成に係るセンサの動作につい
て説明する。まずセンサ１の操作スイッチ１９を設定す
る。例えば、第１センサ１から第３センサ１に接続され
ている光ファイバＦをメンテナンス容易な場所に配置し
たときには、これらの操作スイッチ１９を「ＯＦＦ」側
に切り換える一方、第４センサ１に接続されている光フ
ァイバＦを、例えば、メンテナンス困難な場所に配置し
たときには、操作スイッチ１９を「ＯＮ」側に切り換え
る。この後、各センサ１を作動させる。

【００２３】各センサ１は投受光動作を行ない（ステッ
プＳ１）、受光部での受光量に基づく受光レベルと閾値
とを比較して被検出物体が存在するか否かを判断する
（ステップＳ２）。被検出物体が存在するときには（ス
テップＳ２で「ＹＥＳ]）、外部制御装置２に対して検
出信号を送信し（ステップＳ３)、被検出物体が存在し
ないときには（ステップＳ２で「ＮＯ」）、不安定状態
検出レベルとこの受光レベルとを比較する（ステップＳ
４)。

【００２４】ここで、例えば光ファイバＦの出光端及び
入光端に粉塵等が付着してこれが蓄積すると、受光部１
２にて受光される光が減少し、これに伴なって、受光レ
ベルが低下していく。この結果、例えば、第１センサ１
において、受光レベルが不安定状態検出レベルを下回る
と（ステップＳ４で「ＹＥＳ」）、外部制御装置２に対
して警報信号を送信する（ステップＳ５)。この後、外
部制御装置２から、閾値を再設定する旨の信号が通信ユ
ニット３を介して第１センサ１に送られる。しかし、第
１センサ１の操作スイッチ１９は「ＯＦＦ」側に設定さ
れているから（ステップＳ６で「ＮＯ」）、閾値の再設
定は行なわれず、待機状態となる。また、作業者は外部
制御装置２によりセンサ１のメンテナンスが必要である
ことを確認し、第１センサ１に接続された光ファイバに
付着した粉塵等を除去して、再び作業者の手によって、
センサ１を作動をさせる。尚、閾値を再設定する旨の信
号は第４センサ１まで送られるわけであるが、各第２〜
第４センサ１は不安定な検出状態ではないから、閾値の
設定はなされない（ステップＳ４で「ＮＯ]）。

【００２５】また、第４センサ１の光ファイバＦの出光
端及び入光端において、これに粉塵等が付着することに
より受光レベルが不安定状態検出レベルを下回ると（ス
テップＳ４で「ＹＥＳ」）、外部制御装置２に対して、
警報信号を送信する（ステップＳ５)。ここで、第４セ
ンサ１の操作スイッチ１９は「ＯＮ」側に設定されてい
るから（ステップ６で「ＹＥＳ」）、外部制御装置２か
ら送信された閾値を再設定する旨の信号を受信すると
（ステップＳ７で「ＹＥＳ]）、閾値を再設定すると共
に、不安定状態検出レベルを再設定し、メモリに記憶す
る（ステップＳ８、Ｓ９）。

【００２６】このように本実施形態の光ファイバセンサ
１によれば、メンテナンスを行なって使用する形態と、
メンテナンスフリーで使用する形態のどちらも選択する
ことができる。従って、複数の光ファイバセンサ１を集
合させて使用するに際して、メンテナンスしながら使用
する光ファイバセンサ１とメンテナンスフリーで使用す
る光ファイバセンサ１とのいずれの光ファイバセンサ１
としても使用することが可能である。これにより、光フ
ァイバセンサ１の使用形態に合わせて専用品を用いる必
要がなく、汎用性を高められるという効果が得られる。

【００２７】＜第２実施形態＞次に、本発明の第２実施
形態を図ないし図を参照して説明し、第１実施形態と同
一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略す
る。本実施形態のセンサ１は、操作スイッチ１９が「Ｏ
Ｎ」側に設定された状態で、ＣＰＵ１３が不安定な検出
状態と判断したときには、外部制御装置２からの閾値の
再設定を行なう旨の信号を受けることなく閾値の再設定
を行なうところが第１実施形態と異なる。また、通信ユ
ニット３は省略されている。従って、ＣＰＵ１３の動作
は、第１実施形態におけるＣＰＵ１３の動作を示すフロ
ーチャート（図３参照）で、外部制御装置２からの閾値
を再設定する旨の信号の受信を確認する処理（ステップ
Ｓ７）が省略される。

【００２８】このような構成としても、第１実施形態と
同様の効果が得られる。さらに、本実施形態では、不安
定な検出状態の判断から閾値の再設定まで、すべてセン
サ１内部で処理しているから、センサ１単体で使用する
ことも可能である。

【００２９】＜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、透過型の光ファイバセンサに
ついての実施形態を示したが、これに限られず、例え
ば、アンプ内蔵型やアンプ分離型の光電センサに適用す
ることも可能である。また、透過型以外にも、反射型や
ミラー反射型の光電センサに適用することもできる。

【００３０】（２）上記実施形態では、各センサ１は不
安定な検出状態と判断すると、外部制御装置に警報信号
を送信する構成とされていたが、これに加えて、センサ
１本体にスピーカを内蔵して、アラームにより不安定な
検出状態を報知する構成としても良い。

【００３１】（３）上記第２実施形態では、不安定な検
出状態であると判断すると、外部制御装置２に対して警
報信号を送信する構成であったが、外部制御装置２を除
いた構成としても良い。また、センサ単体で使用するよ
うなものであっても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る光ファイバセンサの電気的
構成を示す図

【図２】ＣＰＵの動作を示すフローチャート

【図３】第２実施形態に係る光ファイバセンサの電気的
構成を示す図

【符号の説明】

１…光ファイバセンサ ２…外部制御装置 ３…通信ユニット １１…投光部 １２…受光部 １３…ＣＰＵ １４…コネクタ １７…受光素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出領域に向けて光を投光する投光部
   と、この検出領域からの光を受光する受光部とを備え、
   前記受光部からの受光信号のレベルと基準レベル設定手
   段に設定されている基準レベルとの比較に基づいて前記
   検出領域における被検出物体の存在を検出するものであ
   って、前記受光部からの受光信号のレベルが前記基準レ
   ベルよりも高いレベルに設定された不安定状態検出レベ
   ルよりも低いときには不安定な検出状態であると判断す
   る不安定状態検出手段を備えた光電センサにおいて、 前記不安定状態検出手段が不安定な検出状態であると判
   断したことを条件に外部制御装置に警報信号を出力する
   出力手段と、 前記外部制御装置が前記警報信号を受けたことにより出
   力する基準レベルを再設定する旨の信号を受ける入力手
   段と、 前記基準レベル設定手段に設定されている基準レベルの
   再設定を許可又は禁止のどちらか一方に指定する基準レ
   ベル再設定許可手段とを設け、 前記基準レベル設定手段は、前記基準レベル再設定許可
   手段により基準レベルの再設定を許可されているときに
   前記入力手段にて基準レベルを再設定する旨の信号を受
   け取ったときにはこれに基づいて基準レベルの再設定を
   行なうことを特徴とする光電センサ。
2. 【請求項２】 検出領域に向けて光を投光する投光部
   と、この検出領域からの光を受光する受光部とを備え、
   前記受光部からの受光信号のレベルと基準レベル設定手
   段に設定されている基準レベルとの比較に基づいて前記
   検出領域における被検出物体の存在を検出するものであ
   って、前記受光部からの受光信号のレベルが前記基準レ
   ベルよりも高いレベルに設定された不安定状態検出レベ
   ルよりも低いときには不安定な検出状態であると判断す
   る不安定状態検出手段を備えた光電センサにおいて、 前記基準レベル設定手段に設定されている基準レベルの
   再設定を許可又は禁止のどちらか一方に指定する基準レ
   ベル再設定許可手段と、 前記不安定状態検出手段が不安定な検出状態であると判
   断したことを条件に警報動作を行なう警報手段とを設
   け、 前記基準レベル設定手段は、前記基準レベル再設定許可
   手段により基準レベルの再設定が許可されているときに
   は前記不安定状態検出手段が不安定な検出状態であると
   判断したことに伴なって、基準レベルを再設定すること
   を特徴とする光電センサ。