JP2005260888A - 物体検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ユーザーの教示作業を効率良く進めることで、適切なしきい値を簡単に設定できるようにする。
【解決手段】 近接スイッチのアンプ部２の上面に、表示部２１および操作部２２を設ける。物体検出用のしきい値を設定するモードにおいて、アンプ部２内のＣＰＵは、１回目の教示操作に応じて所定数の測定値をサンプリングし、平均測定値と測定値の変動幅とを求める。この後は、２回目の教示操作が行われるまで、１回目の教示操作時点での測定値に対する現時点の測定値の余裕度を求める処理と、算出した余裕度を表示部２１に表示する処理とを繰り返す。
【選択図】 図２

Description

この発明は、検出対象の物体の位置によって変化する物理量を測定し、その測定結果に基づき、前記物体を非接触で検出する物体検出器に関する。

この種の物体検出器の代表的なものとして、近接スイッチや光電スイッチがある。近接スイッチは、コイルや発振回路を含む検出部を有する。一般的な近接スイッチは、検出対象の金属体とコイルとの電磁結合により金属体が近づくにつれて発振振幅が小さくなる現象を利用して、発振振幅が所定のしきい値より小さくなったときにオン状態（物体を検出した状態である。以下も同じ。）となる。このほか、発振の周波数の変化を用いて物体を検出するタイプの近接スイッチもある。

光電スイッチには、投光部および受光部を対向配備した透過型のスイッチと、投光部と受光部とを同じ側に配備した反射型のスイッチの２種類がある。透過型のスイッチは、受光部側の受光量がしきい値より大きい値からしきい値より小さい値に移行したことに応じてオン状態となる。他方、反射型のスイッチは、受光量がしきい値より小さい値からしきい値より大きい値に移行したことに応じてオン状態となる。

上記の近接スイッチや光電スイッチには、物体検出のためのしきい値を変動設定できるようにしたものがある。その公知例として、下記の特許文献１をあげる。

特許第３０４０５１８号

上記の特許文献１には、検出すべき第１の基準位置および非検出位置とすべき第２の基準位置にそれぞれ被検出物体を設置し、各基準位置で得られた測定値（実測データ）を用いて物体検出の比較判定基準となる基準データを求めることが記載されている。基準データは、前記したしきい値に相当するものであり、特許文献１には、具体例として、２つの実測データの平均値をしきい値として設定する点が記載されている。さらに、この特許文献１には、前記しきい値の設定時に、前記２つの測定値の差の大きさに応じた余裕度データを作成し、これを表示することが記載されている。

特許文献１に記載された発明によれば、余裕度の表示により、設定されたしきい値により十分な検出精度が確保できているかどうかを確認することができる。しかしながら、この表示は、しきい値の設定後に行われるので、表示された余裕度が十分でない場合には、ユーザーは、第１または第２の基準位置を変更して、再度設定を行う必要がある。しかしながら、第１、第２の基準位置間の距離をどの程度にすれば余裕度が十分になるか、という点について、一般ユーザーが見当を付けるのは容易なことではない。

上記の問題を解決するために、第１、第２の基準位置間の距離として最低限確保すべき距離をユーザーに提示することが考えられる。しかしながら、物体検出器における測定値は、被検出物体の位置が一定であっても、種々のノイズ成分によって変動する可能性がある。たとえば、近接スイッチの場合であれば、その近接スイッチが設置される装置の振動や、周辺で発生した電磁波の影響を受ける。また、光電スイッチの場合であれば、外乱光や被検出物体の表面の反射率の影響を受ける。これらのノイズによる測定値の変動幅は、物体検出器の設置環境や使用目的などにより変動するから、前記第１、第２の基準位置間の距離について、ユーザーに推奨する距離を示すのは、きわめて困難である。

この発明は上記の問題に着目してなされたもので、物体検出用のしきい値を設定するために、２つの基準位置に物体を順に配置して各位置で教示操作を行う場合に、ユーザーの教示作業を効率良く進めることで、適切なしきい値を簡単に設定できるようにすることを目的とする。

この発明にかかる物体検出器は、検出対象の物体の位置によって変化する物理量を測定する測定手段と、この測定手段による測定値を所定のしきい値と比較することにより物体の有無を検出する検出手段と、前記物体が検出位置にある旨を示す第１の教示信号および前記物体が非検出位置にある旨を示す第２の教示信号を、第１，第２または第２，第１の順に入力し、各教示信号の入力時点での前記測定手段の測定値を用いて前記しきい値を設定する設定手段とを具備する。さらに、この発明の物体検出器は、機体の適所に表示部が設けられており、前記設定手段は、１回目の教示信号の入力から２回目の教示信号の入力までの間に、前記１回目の教示信号を入力した時点での測定値に対する現時点の測定値の余裕度を算出する処理と、算出された余裕度の大きさを示す情報を前記表示部に表示する処理とを実行することを特徴とする。

上記の物体検出器が近接スイッチである場合には、前記測定手段には、検出用のコイル、発振回路、検波回路などを含めることができる。また、物体検出器が光電スイッチである場合の測定手段には、ＬＥＤなどによる投光部やフォトダイオードなどによる受光部を含めることができる。これらの構成により、物体の位置に応じて大きさが変化するアナログ信号（発振振幅、発振周波数、受光量などを示す信号である。以下、これを「検出信号」という。）を得ることができる。さらに、測定手段には、前記検出信号を平滑化する積分回路や、検出信号をディジタル変換するためのＡ／Ｄ変換回路を含めることができる。
なお、測定手段のうち、前記検出信号を生成する構成の一部または全体をヘッド部として、物体検出器の本体から独立させることもできる。

検出手段は、コンパレータなどを含む論理演算回路として構成することができるが、好ましくは、比較処理のためのプログラムが組み込まれたコンピュータにより構成するとよい。
設定手段も同様に、この手段の機能を実現するためのプログラムが組み込まれたコンピュータにより構成することができる。

第１、第２の各教示信号は、物体検出器を構成する機体の適所に設けられた操作部の操作によって入力されるのが望ましい。ただし、これに限らず、各教示信号を、それぞれ入力端子を介して外部から入力するようにしてもよい。

第１の教示信号は、検出対象の物体が、その物体を確実に検出すべき位置（物体検出器をオン動作させるべき位置）に置かれていることを示すものと考えることができる。以下、この第１の教示信号が示す物体の位置を「動作側基準点」という。この動作側基準点は、特許文献１の第１の基準位置に相当すると考えることができる。

第２の教示信号は、検出対象の物体が、その物体を検出すべきでない位置（物体検出器をオフ動作させるべき位置）に置かれていることを示すものと考えることができる。以下、この第２の教示信号が示す物体の位置を「復帰側基準点」という。この復帰側基準点は、特許文献１の第２の基準位置に相当すると考えることができる。

ユーザーは、検出対象の物体を動作側基準点に配置して第１の教示信号を入力した後、この物体を復帰側基準点まで移動させて、第２の教示信号を入力することにより、各基準位置を教示することができる。または、前記物体を復帰側基準点に配置して第２の教示信号を入力した後、この物体を動作側基準点まで移動させて、第１の教示信号を入力してもよい。

以下では、ユーザが教示信号を入力するために行う操作のことを、「教示操作」という。また、物体が動作側基準点または復帰側基準点に置かれている旨の教示を行うことを、「基準点を教示する」と表現する。
なお、好ましい教示作業では、物体検出器を固定設置して、物体を移動させるが、これに限らず、物体を所定位置に固定配置し、物体検出器のヘッド部または機体全体を動かしながら、各基準点を教示するようにしてもよい。

なお、「１回目の教示信号を入力した時点での測定値に対する現時点の測定値の余裕度」には、上記２つの測定値の差と測定値の有するノイズ幅との比、または両者の差に基づく値が含まれる。
測定値が有するノイズ幅には、その発生起源が検出器自体にあり（たとえば、ＣＰＵのクロックノイズや内部電源のリップルなど）、外部環境とは無関係に測定値にのっている内部ノイズによるものと、検出器の外部から到来して検出器の測定値にのってくる外乱ノイズなどが考えられる。ここでは、内部ノイズ、外乱ノイズのいずれか一方、あるいは両方のノイズが合成されたものをノイズ幅とすることができる。

この発明によれば、ユーザーが動作側基準点または復帰側基準点を教示した後に、他方の基準点の方向に物体を移動させると、前記教示の時点で得られた測定値と現在の物体の位置を反映した測定値とにより、前者の測定値に対する後者の余裕度が算出され、その大きさを示す情報が表示部に表示される。ここで前記教示された基準点と物体との距離が大きくなるにつれて、前記余裕度の値も大きくなるから、ユーザーは、表示部に十分に大きな余裕度が示されたことをもって、他方の基準点とするのに適した位置を認識することができる。よって、その認識した位置に物体を配置して２回目の教示操作を行うことによって、最初の教示操作に応じて取得した測定値と、２回目の教示操作に応じて取得した測定値とに基づき、適切なしきい値を設定することができる。

この発明の物体検出器の好ましい態様では、前記設定手段は、前記余裕度を算出する毎にその算出値を所定の基準値と比較し、余裕度が前記基準値を下回る状態から上回る状態に移行したときに、前記表示部における表示の態様を変化させるようにしている。たとえば、余裕度が基準値を上回る状態になったときに、表示色を変えたり、余裕度の表示の近傍に、所定のマークを表示したり、報知用のランプを点灯させるなどの方法を採用することができる。このような方法によれば、設定に不慣れなユーザーでも、第２の教示操作に適切な位置を容易に判断することができる。

他の好ましい態様にかかる物体検出器では、前記表示部は、前記余裕度を示す数字を表示することが可能な数値表示器を含むものとして構成される。このようにすれば、余裕度の具体的な大きさを把握することができる。
このほか、前記表示部には、余裕度とともに、現時点での測定値を表示させたり、現時点でしきい値を設定した場合のその設定値の大きさなどを表示させることもできる。

この発明によれば、物体検出用のしきい値を設定するための動作側基準点および復帰側基準点を教示する場合に、一方の基準点を教示した後、表示部の表示により十分な余裕度を確保できる位置を確認して、他方の基準点を教示することができる。よって、ユーザーは、しきい値の設定のための教示作業を効率良く行うことができるから、適切なしきい値を簡単に設定することが可能となる。

図１は、この発明の一実施例にかかる近接スイッチの外観を示す。この実施例の近接スイッチは、検出用コイルが収容されたヘッド部１Ａと、発振回路や検波回路などが収容されたプリアンプ部１Ｂと、ＣＰＵを含むアンプ部２とを、それぞれシールドケーブル３，４を介して接続して成る。ヘッド部１Ａおよびプリアンプ部１Ｂは、後記する検出部１として機能するもので、ヘッド部１Ａの検出面（前面）から検出対象の金属体（以下、「物体」という。）までの距離に応じて大きさが変化する検出信号（発振振幅を表すもの）を出力する。アンプ部２は、この検出信号を用いて物体の有無を判別し、その判別結果を外部に出力する。

この実施例のアンプ部２の上面には、複数のスイッチを含む操作部や表示部が設けられ、その上方が蓋部２０により保護されている。図２は、蓋部２０を取り外したときの上面の詳細な構成を示すもので、図中、左手に表示部２１が、右手に操作部２２が、それぞれ設けられる。

表示部２１は、ＬＥＤランプ２１１（以下、単に「ランプ２１１」という。）と４個のＬＥＤ表示器２１２とを１組として、この組み合わせを、２組、並べたものである（以下、１組目のランプ２１１およびＬＥＤ表示器２１２の組み合わせを「表示部２１ａ」，２組目のランプ２１１およびＬＥＤ表示器２１２の組み合わせを「表示部２１ｂ」という。）。なお、１組目の表示部２１ａは赤色のＬＥＤにより構成され、２組目の表示部２１ｂは緑色のＬＥＤにより構成される。

前記操作部２２には、２個の選択キー２２１，２２２、確定キー２２３、切替スイッチ２２４，２２５などが設けられる。選択キー２２１，２２２や確定キー２２３は、設定モードで使用されるものである。また、切替スイッチ２２４は、前記設定モードと通常の動作モードとを切り替えるためのものであり、他方の切替スイッチ２２５は、物体検出時に後記する出力回路２９の動作（出力回路２９からのオン／オフ信号）を切り替えるためのものである。なお、設定モードでは、前記表示部２１に設定用の項目を示す文字列や設定値を表す数値を表示し、選択キー２２１，２２２の操作に応じて表示を切り替えつつ、確定キー２２３の操作に応じて項目の選択や設定値を確定するようにしている。また、設定モードでは、物体を検出するためのしきい値を設定する処理が行われるが、この設定の際には、各選択キー２２１，２２２が、動作側基準点および復帰側基準点を教示するための教示操作用のキーとして機能する。

図３は、前記近接スイッチの回路構成を示す。
この図３では、ヘッド部１Ａの検出用コイル１０と、プリアンプ部１Ｂの発振回路１１および検波回路１２を、検出部１として１つのブロック内に示す。なお、この図３では、プリアンプ部１Ｂとアンプ部２とを接続するシールドケーブル４までを、検出部１に含めている。また図中の２０１は、前記シールドケーブル４に対するアンプ部２側のコネクタであり、２０２は、アンプ部２内の電源回路である。この電源回路２０２は、外部から直流電源の供給を受けて、アンプ部２および検出部１の各回路に駆動用電源を供給する。

アンプ部２には、ＣＰＵ２３のほか、積分回路２４、Ａ／Ｄ変換回路２５、ＥＥＰＲＯＭ２６、通信回路２７、入力回路２８、出力回路２９などが設けられる。また、ＣＰＵ２３には、前記した操作部２２（各種スイッチ２２１〜２２５を含む。）や、表示部２１（前記各ＬＥＤ表示器２１２やランプ２１１を含む。）が接続される。

前記ＣＰＵ２３は、プログラムが格納されたＲＯＭを含むものである。ＥＥＰＲＯＭ２６には、物体検出のためのしきい値などの設定データが格納される。出力回路２９は、物体検出処理による判別結果を示すオン／オフ信号（たとえば、「物体あり」のときにハイレベルとなるディジタル信号）を出力する。入力回路２８は、物体の検出処理をトリガ信号に応じて開始する際などに、外部からの信号を入力するために使用される。通信回路２７は、設定モードで詳細な設定を行う場合や、測定値を用いて詳細な処理を行う場合などに、パーソナルコンピュータなどの外部機器と情報をやりとりするためのものである。

上記において、発振回路１１の発振振幅は、前記検出用コイル１０に物体が近づくにつれて小さくなる。検波回路１２は、この発振振幅の大きさを示す検出信号をアンプ部２に出力する。この検出信号は、アンプ部２側の積分回路２４により平滑化された後、Ａ／Ｄ変換回路２５によりディジタル変換されて、ＣＰＵ２３に入力される。このデータ入力は、図示しないタイミング発生回路からの出力パルスに基づき、一定の時間間隔毎に行われるもので、ＣＰＵ２３は、毎時の入力データをその時点の発振振幅の測定値として取り込み、この測定値を所定数単位毎に平均化する。そして、この平均化された測定値（以下、「平均測定値」という。）を前記ＥＥＰＲＯＭ２６内のしきい値と比較することにより、物体の有無を判別し、その判別結果を出力回路２９から出力する。

図４は、ヘッド部１Ａの検出面に対する検出対象の物体の位置と前記測定値との関係を表す理論曲線を示す。なお、図４において、位置を表す横軸では、紙面の右から左に向かう方向がヘッド部１Ａに近づく方向となる。また、測定値を示す縦軸では、紙面の下から上に向かう方向に沿って、値が大きくなる。

さらにこの図４には、物体検出用のしきい値の設定の原理が示してある。この設定方法は、従来の近接スイッチと同様に、動作側基準点Ｌ１および復帰側基準点Ｌ２の２点を教示する操作に応じて行われるものである。なお、この教示操作の際には、前記操作部２２の選択キー２２４，２２５のいずれを操作しても良いように設定されている。

ユーザーは、検出対象の物体を確実に検出する必要があると考える範囲の境界位置を動作側基準点Ｌ１として、この動作側基準点Ｌ１の位置に物体を設置し、選択キー２２４または２２５を用いて第１の教示操作を行う。つぎに、ユーザーは、前記ヘッド部１Ａに対し、動作側基準点Ｌ１から所定距離だけ離れた位置Ｌ２を復帰側基準点として、その復帰側基準点Ｌ２まで物体を移動させ、選択キー２２４または２２５により第２の教示操作を行う。また、上記とは逆に、まず復帰側基準点Ｌ２の位置に物体を設置して、第１の教示操作を行った後、動作側基準点Ｌ１まで物体を移動させて、第２の教示操作を行う場合もある。

前記ＣＰＵ２３は、第１、第２の各教示操作に応じて、それぞれ所定数の測定値をサンプリングしてこれらの平均値を求める。そして値の小さい方の平均値を動作側基準点Ｌ１に対応する平均測定値ＡＤ１として、値の大きい方の平均値を復帰側基準点Ｌ２に対応する平均測定値ＡＤ２として、それぞれ認識する。さらに、ＣＰＵ２３は、これらの平均測定値ＡＤ１，ＡＤ２の間の値ＡＤ０（ＡＤ１とＡＤ２との平均値であるのが望ましい。）を求め、このＡＤ０をしきい値として設定する。

図４の理論曲線によれば、物体が前記しきい値ＡＤ０に対応する位置Ｌ０よりヘッド部１Ａ側に位置する場合には、測定値はしきい値ＡＤ０を下回り、「物体あり」と判断される。また、ヘッド部１Ａに対し、物体が前記位置Ｌ０より遠くに位置する場合には、測定値はしきい値ＡＤ０を上回り、「物体なし」と判断される。

ただし、前記動作側基準点Ｌ１と復帰側基準点Ｌ２との距離が小さい場合には、平均測定値ＡＤ１とＡＤ２との差が前記ＡＤ変換回路２５の分解能より小さいか、分解能をわずかに上回る程度となる可能性がある。このような場合には、しきい値ＡＤ０を設定することが実質的に不可能な状態になる。

また、実際の測定では、物体の位置が変化していない場合でも、近接スイッチが設置された装置の振動や周囲からのノイズなどにより、測定値に変動が生じる。この変動の幅は、近接スイッチの設置環境によって異なるものとなる。このため、前記平均測定値ＡＤ１，ＡＤ２の差がＡＤ変換回路２５の分解能を上回っても、この差が周囲環境による測定値の変動幅よりも小さくなるようであれば、物体が動作側基準点Ｌ１にある場合と復帰側基準点Ｌ２にある場合とを確実に切り分けて判断するのは困難である。

したがって、物体が前記動作側基準点Ｌ１にある場合にはオン状態になり、復帰側基準点Ｌ２にある場合にはオフ状態になる動作を、近接スイッチに安定して実行させるには、前記平均測定値ＡＤ１，ＡＤ２の差が測定値の変動幅より十分に大きな値になるように、各点Ｌ１，Ｌ２の位置を調整する必要がある。しかしながら、前記したように、測定値の変動幅は近接スイッチの設置環境によって異なるから、動作側基準点Ｌ１と復帰側基準点Ｌ２との好ましい距離も設置環境によって異なるものとなる。しかも、各点Ｌ１，Ｌ２間にどの程度の距離を持たせれば良いかについて、一般ユーザーが判断するのは困難である。

上記の点に鑑み、この実施例では、１回目の教示操作を受け付けた後、２回目の教示操作が行われるまでの間、所定の時間間隔毎に、その時点における測定値につき、１回目の教示操作の時点での測定値に対する余裕度を求めて表示部２１に表示するようにしている。

この実施例の余裕度は、１回目の教示操作時にサンプリングした測定値の平均値および変動幅に基づき算出される。ここで、説明を簡単にするために、１回目の教示操作で動作側基準点Ｌ１が教示されるものとし、この教示操作時に得た平均測定値をＡＤ１、測定値の変動幅をΔＤ１、余裕度算出の際に得た平均測定値をＡＤとすると、余裕度Ｑはつぎの（１）式により求められる。なお、変動幅ΔＤ１は、サンプリングされた測定値の最大値と最小値との差である。
Ｑ＝（ＡＤ−ＡＤ１）／ΔＤ１ ・・・（１）

図５は、上記した近接スイッチにおいて、動作側基準点Ｌ１にあった物体がヘッド部１Ａから遠ざかる方向に移動した場合に、その位置の変化を検出できる能力を模式的に示す。
図中のＶは、近接スイッチの分解能に相当する測定値の差を示すもので、以下、このＶを「基準値Ｖ」という。また、Ｗは前記（１）式により求めた余裕度Ｑの適否を判断するための基準値であり、前記（１）式のΔＤ１より大きい値に設定される。

図中の検出不可能領域は、平均測定値ＡＤと前記動作側基準点Ｌ１における平均測定値ＡＤ１との差が基準値Ｖ以下となる範囲である。移動後の物体がこの範囲に位置する場合には、ＡＤとＡＤ１との切り分けは実施的に不可能であり、物体が動作側基準点Ｌ１から移動したことを判断できない状態となる。

また、図中の不安定領域は、平均測定値ＡＤと動作側基準点Ｌ１における平均測定値ＡＤ１との差は基準値Ｖより大きいが、前記（１）式による余裕度Ｑは基準値Ｗより小さくなる範囲である。移動後の物体がこの範囲に位置する場合には、物体が動作側基準点Ｌ１に留まっている場合でも同程度の測定値が得られる可能性があり、物体が確実に移動していると判断するのは困難となる。

上記２つの領域に対し、安定領域は、前記余裕度Ｑが前記基準値Ｗを上回る状態になる範囲である。移動後の物体がこの範囲に位置する場合には、常に、動作側基準点Ｌ１での最大の測定値を上回る測定値が得られ、物体が動作側基準点Ｌ１から離れたことを確実に判断することができる。

この実施例の近接スイッチでは、１回目の教示操作を受け付けた後に、前記（１）式に基づく余裕度Ｑを求めて表示部２１に表示するようにしたので、ユーザーは、この表示を確認しながらヘッド部１Ａに近づく方向またはヘッド部１Ａから遠ざかる方向のいずれかに沿って物体を移動させ、前記基準値Ｗを超える値が表示された時点で第２の教示操作を行うことができる。これにより、物体が動作側基準点Ｌ１に位置する場合の測定値と復帰側基準点Ｌ２に位置する場合の測定値との間に、周囲環境に起因する変動幅（（１）式のΔＤ１）よりも大きな差が生じるようにして各基準点を教示することができる。

なお、物体の有無判別はしきい値ＡＤ０に基づいて行われるので、各基準点Ｌ１，Ｌ２における平均測定値ＡＤ１，ＡＤ２と前記しきい値ＡＤ０との間にも、それぞれ前記変動幅ΔＤ１を上回る差が生じるようにするのが望ましい。よって、前記基準値ＷをΔＤ１の２倍以上の値とすれば、物体が動作側基準点Ｌ１にある場合には安定してオン状態となり、物体が復帰側基準点Ｌ２にある場合には安定してオフ状態となるように、しきい値ＡＤ０を設定することができる。

この実施例の近接スイッチでは、しきい値の設定モードにおいて、表示部２１ａ，２１ｂの一方に前記余裕度Ｑを表示するとともに、他方の表示部に、その余裕度Ｑを得たときの測定値（前記した平均測定値ＡＤに相当する。以下では、これを現在値ＡＤという。）を表示するようにしている。さらに、この実施例では、上記の表示を行うに際し、表示される現在値ＡＤや余裕度Ｑの値が前記図５の検出不可能領域、不安定領域、安定領域のいずれに該当するかを判別し、その判別結果によって表示のパターンを変化させるようにしている。

たとえば、検出不可能領域に該当すると判別したときには、現在値ＡＤおよび余裕度Ｑを示す数値表示、および前記ランプ２１１の双方を点滅表示する（以下、この表示のパターンを表示パターンＡという。）。また、不安定領域に該当すると判別したときには、現在値ＡＤを固定表示にするが、余裕度Ｑおよびランプ２１１を点滅させる（以下、この表示のパターンを表示パターンＢという。）。また、安定領域に該当すると判別したときには、現在値ＡＤおよび余裕度Ｑの双方を固定表示するとともに、各ランプ２１１も連続点灯させる（以下、この表示のパターンを表示パターンＣという。）。このように表示のパターンを変化させることにより、設定に不慣れなユーザーでも、２回目の教示操作を行うのに適した位置を容易に判別することができ、教示作業を効率良く行うことができる。

図６は、上記の近接スイッチにおけるしきい値の設定処理にかかる手順を示し、図７は、この設定処理時における前記表示部２１の表示例を示す。以下、図７を参照しつつ、図６の流れに沿って、しきい値の設定にかかる詳細な流れを説明する。なお、図６および以下の説明における「ＳＴ」は、ステップ（ＳＴＥＰ）を意味する。また、図７では、表示部２１に対する符号を（１）の図のみに記載し、（２）以下の図の符号を省略する。

図６の手順は、前記設定モードにおいて、各種設定項目の中からしきい値の設定処理を選択する操作が行われることによってスタートする。
最初のＳＴ１では、所定数の測定値をサンプリングする。つぎのＳＴ２で、サンプリングした測定値を平均し、得られた測定平均値を現在値として既存のしきい値とともに表示する。なお、この既存のしきい値とは、現時点でＥＥＰＲＯＭ２６に格納されているしきい値であり、初期状態の近接スイッチでは、デフォルトのしきい値となる。

ＳＴ３では、第１の教示操作の有無をチェックし、第１の教示操作が行われていない場合には、ＳＴ１に戻る。以下、１回目の教示操作が行われるまで、ＳＴ１〜３のループが繰り返し実行される。
図７の（１）は、前記ＳＴ２での表示例を示すもので、第１の表示部２１ａに現在値を示す数値が、第２の表示部２１ｂにしきい値を示す数値が、それぞれ表示されている。前記ＳＴ１〜３のループが繰り返される間に物体の位置が変化すると、これに応じて第１の表示部２１ａの表示も変化する。

ここで、ユーザーが検出対象の物体を適当な位置に配置して、１回目の教示操作を行うと、ＳＴ３が「ＹＥＳ」となり、ＳＴ４以下の手順に進む。

ＳＴ４では、ＳＴ１と同じ数だけ測定値をサンプリングし、つぎのＳＴ５で、平均測定値および変動幅を算出する。なお、図６には示していないが、このＳＴ４およびＳＴ５の実行に応じて、表示部２１の表示は、所定時間の間、図７の（２）に示す状態となる。この表示状態は、「ティーチング中」を意味するものであり、第１の表示部２１ａには、英語の「ｔｅａｃｈ」を意味する文字列「ｔＥｃｈ」が、第２の表示部２１ｂには「２Ｐｏｉｎｔ」を意味する文字列「２Ｐｎｔ」が、それぞれ表示される。

ＳＴ４，５の処理が完了すると、以下、第２の教示操作が行われるまで、ＳＴ６〜１０のステップを繰り返し実行する。ＳＴ６では、ＳＴ１やＳＴ４と同じ数の測定値をサンプリングし、つぎのＳＴ７で、これらの測定値を平均し、得られた平均測定値を現在値ＡＤとして設定する。

つぎのＳＴ８では、前記現在値ＡＤ、およびＳＴ５で求めた平均測定値および変動幅を用いて、余裕度Ｑを算出する。なお、この余裕度Ｑの算出処理では、前記した（１）式に準じて、前記ＳＴ５で得た平均測定値と現在値ＡＤとの差の絶対値を求めた後、その結果を前記変動幅で除算する演算を実行する。

ＳＴ９では、前記現在値ＡＤおよび余裕度Ｑの値により、現在の物体が前記図５に示した３つの領域のいずれに含まれるかを判別し、その判別結果に基づき、表示パターンＡ，Ｂ，Ｃのいずれかを選択する。すなわち、現在値ＡＤとＳＴ５で求めた平均測定値との差が基準値Ｖ以下である場合には、物体は検出不可能領域にあるものと判別し、表示パターンＡを選択する。また、現在値ＡＤとＳＴ５で求めた平均測定値との差が基準値Ｖより大きく、余裕度Ｑが基準値Ｗより小さい場合には、物体は不安定領域にあるものと判別し、表示パターンＢを選択する。さらに、余裕度Ｑが基準値Ｗ以上である場合には、物体は安定領域にあるものと判別し、表示パターンＣを選択する。

このようにして表示パターンを選択すると、ＳＴ１０では、選択した表示パターンにより現在値および余裕度を表示する。
図７の（３）は、ＳＴ１０における表示例である。この例は、最終段階の表示パターンＣによるものであり、第１の表示部２１ａに現在値が、第２の表示部２１ｂに余裕度をが、それぞれ固定表示されるとともに、各表示部２１ａ，２１ｂのランプ２１１が点灯した状態となっている。なお、図示例の余裕度は、％の単位で表示されている。

所定の時点で第２の教示操作が行われると、ＳＴ１１が「ＹＥＳ」となってＳＴ１２に進み、ＳＴ１，４，６と同じ数の測定値をサンプリングする。つぎのＳＴ１３では、各測定値の平均を求め、得られた値を前記第２の教示操作に対応する平均測定値とする。

つぎのＳＴ１４では、前記ＳＴ５で求めた平均測定値とＳＴ１３で求めた平均測定値とを比較する。そして、小さい方の値を動作側基準点Ｌ１に対応する平均測定値ＡＤ１、大きい方の値を復帰側基準点Ｌ２に対応する平均測定値ＡＤ２として、ＡＤ２からＡＤ１を差し引く演算を実行し、得られた差の値を前記基準値Ｖと比較する。

前記の差の値がＶより大きい場合には、ＳＴ１４からＳＴ１５に進み、各平均測定値ＡＤ１，ＡＤ２の平均を求め、その平均値をしきい値ＡＤ０とする。つぎのＳＴ１６では、現在値（ここではＳＴ１３で求めた平均測定値をいう。）および前記しきい値ＡＤ０を、表示部２１に表示する。さらに、ＳＴ１７では、ＥＥＰＲＯＭ２６内の既存のしきい値を前記しきい値ＡＤ０に更新し、しかる後に処理を終了する。

図７の（４）および（５）は、前記ＳＴ１６の表示処理の詳細な例を示す。（４）は、ＳＴ１５でしきい値が算出された直後の状態であり、第１の表示部２１ａには、「２Ｐｏｉｎｔ」を意味する文字列「２Ｐｎｔ」が、第２の表示部２１ｂには、前記しきい値ＡＤ０を示す数値（１７３０）が、それぞれ表示される。また、ランプ２１１は、第１の表示部２１ａのみで点灯した状態となっている。
（５）は、（４）の表示から所定時間が経過した時点のもので、第１の表示部２１ａの表示が、現在値を示す数値に切り替えられるとともに、両方の表示部２１ａ，２１ｂとも、ランプ２１１が点灯した状態となる。

なお、ユーザーは、余裕度Ｑの値に関わらず、任意の位置で２回目の教示操作を行うことができるので、教示操作を誤った場合などに、測定平均値ＡＤ２とＡＤ１との差が前記基準値Ｖ以下になる可能性がある。この場合には、ＳＴ１４が「ＮＯ」となってＳＴ１８に進み、前記表示部２１で所定のエラー表示が実行される（たとえば、各表示部２１ａ，２１ｂに「ＥＥＥＥ」と表示する。）。この場合には、表示から所定時間が経過すると、ＳＴ１に戻るので、ユーザーは、教示作業を初めからやり直すことができる。

上記の手順によれば、動作側基準点Ｌ１または復帰側基準点Ｌ２のいずれかに物体を配置して１回目の教示操作を実行した後、表示部２１の表示を確認しながら物体を移動させ、前記図７の（３）のような表示状態になった時点で２回目の教示操作を行うことで、しきい値ＡＤ０を適切な値に設定することができる。

前出の特許文献１に開示された近接スイッチでは、動作側基準点Ｌ１や復帰側基準点Ｌ２を教示し終えなければ、余裕度を確認することができないので、余裕度が適切でない場合には、再度、教示作業をやり直さなければならない。しかも、２回目の教示操作を行う位置については、感覚的に選択するしかないから、教示作業を何度も繰り返さなければならない可能性がある。

これに対し、この実施例の近接スイッチによれば、ユーザーは、目的に応じて動作側基準点Ｌ１または復帰側基準点Ｌ２のいずれかを設定し、その設定位置で１回目の教示操作を行った後は、表示部２１の表示に基づき２回目の教示操作に適した位置を判別することができる。よって、１回の教示作業で適切なしきい値を定めることが可能となり、しきい値の設定にかかる手間を大幅に削減することができる。

また、特許文献１には、各教示操作時に得た測定値の差を測定値の最小単位（すなわち分解能）で除算したものを余裕度として算出することしか開示されていないが、このような余裕度では、ノイズによる測定値の変動の方が余裕度よりも大きくなり、検出に誤動作が生じる虞がある。これに対し、この実施例では、１回目の教示操作に応じて測定値の変動幅を求め、この変動幅が大きいほど小さくなるような余裕度を算出するから、いずれの基準点Ｌ１，Ｌ２においても、その位置における物体の有無判別を安定して行うことができる。

なお、図６，７の例では、１回目の教示操作から２回目の教示操作までの間に、余裕度とともに現在値を表示するようにしたが、現在値の表示に代えて、その現在値を採用した場合のしきい値を表示するようにしてもよい。

また、上記図６の手順では、１回目の教示操作を実行した後は、平均測定値ＡＤを求める都度、余裕度の算出および表示を行うようにしているが、これに限定されるものではない。たとえば、所定時間内の平均測定値ＡＤの変動量を抽出し、この変動量が前記ＳＴ５で求めた変動幅以下となったときを物体が停止したときとみなして、余裕度の算出および出力を行うようにしてもよい。この場合、ユーザーが２回目の教示操作を行うために物体を停止させたときに、余裕度が表示されるようになるから、その停止位置が教示操作に適した位置であるかどうかを判断した上で教示操作を行うことができる。

また、この実施例の余裕度の算出では、１回目の教示操作時にサンプリングした測定値の平均値および変動幅と、余裕度算出時点にサンプリングした測定値の平均値とを使用したが、変動幅は、余裕度算出時点にサンプリングした測定値から求めてもよい。また、教示操作時以外のとき、たとえば、電源投入直後に取得した測定値の変動幅を用いて余裕度を算出してもよい。
また、外部環境に起因するノイズの変動が大きくない場合には、測定値の変動幅に代えて、近接スイッチの内部ノイズ（たとえば電源のリップルやＣＰＵのクロックノイズなどに起因する信号ノイズ）など、あらかじめ定めた固定値を用いて余裕度を算出してもよい。

この発明が適用された近接スイッチの外観を示す斜視図である。 アンプ部２の表示部２１および操作部の詳細な構成を示す上面図である。 近接スイッチの電気構成を示すブロック図である。 ヘッド部１Ａに対する物体の位置と測定値との関係を、しきい値の設定処理にかかる原理とともに示すグラフである。 物体を検出する能力を模式的に示す説明図である。 しきい値の設定処理の手順を示すフローチャートである。 表示部２１の表示例を示す説明図である。

符号の説明

１ 検出部１
２ アンプ部２
１０ 検出用コイル
１１ 発振回路
１２ 検波回路
２１ 操作部
２２ 表示部２１
２３ ＣＰＵ２３
２４ 積分回路
２５ Ａ／Ｄ変換回路
２６ ＥＥＰＲＯＭ
２９ 出力回路

Claims (3)

1. 検出対象の物体の位置によって変化する物理量を測定する測定手段と、この測定手段による測定値を所定のしきい値と比較することにより物体の有無を検出する検出手段と、前記物体が検出位置にある旨を示す第１の教示信号および前記物体が非検出位置にある旨を示す第２の教示信号を、第１，第２または第２，第１の順に入力し、各教示信号の入力時点での前記測定手段の測定値を用いて前記しきい値を設定する設定手段とを具備する物体検出器において、
   機体の適所に表示部が設けられており、
   前記設定手段は、１回目の教示信号の入力から２回目の教示信号の入力までの間に、前記１回目の教示信号を入力した時点での測定値に対する現時点の測定値の余裕度を算出する処理と、算出された余裕度の大きさを示す情報を前記表示部に表示する処理とを実行することを特徴とする物体検出器。
2. 前記設定手段は、前記余裕度を算出する毎にその算出値を所定の基準値と比較し、余裕度が前記基準値を下回る状態から上回る状態に移行したときに、前記表示部における表示パターンを変化させるようにした請求項１に記載された物体検出器。
3. 前記表示部は、前記余裕度を示す数字を表示することが可能な数値表示器を含んで成る請求項１または２に記載された物体検出器。

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