JP2006284355A - 多光軸光電センサ、センサシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 出力の多様化の要請に応することが可能な多光軸光電センサ、並びにそれを使用したセンサシステムを提供することを目的とする。
【解決手段】 ライトカーテン１は投光器１０、受光器２０、並びにＣＰＵ３１を有するコントローラ７を主体として構成されている。そして、受光器２０からコントローラ７のＣＰＵ３１に対しては、各光軸ごとの遮光検出信号Ｓｄが入力されるが、これに対し、ＣＰＵ３１は遮光状態の判定を第一判定処理に従って行なうパターンと、第二判定処理に従って判定を行なうパターンの２つのパターンで行なっている。このように、複数の判定パターンをもっていれば、それに応じて、複数の判定結果が得られる。したがって、出力にバリエーションを持たせることが出来るから、使用用途（制御内容、設置状況）のことなる複数のアクチュエータを同時に制御する場合に好適な構成となる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、多光軸光電センサ並びに、それを使用したセンサシステムに関する。

多光軸光電センサは、例えば製造ライン内に設けられたプレス装置の周辺において、作業者の進入が禁止されている危険領域と進入が許容されている安全領域との境界に配されている。この多光軸光電センサ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ることで、それぞれの投光素子と受光素子とでチャンネル（光軸）が構成されている。投光器に備えられた投光素子は所定の投光タイミングで順次投光動作を行なっており、これら投光素子とチャンネルを構成する受光素子からの受光信号に基づいてチャンネルの遮光を検出することで、危険領域内への作業者の進入を検知している。危険領域内への作業者の進入が検知された場合には、多光軸光電センサから信号が出力されることに基づいて、例えば製造ラインが停止するような仕組みとされている。

ところで、製造ライン上には順次ワークが流されているため、これらワークが安全領域から危険領域へ移動する度にチャンネルが遮られることとなり、多光軸光電センサ側ではその度に遮光検出がなされて製造ラインが停止してしまうから、そのような不都合を解消するために多光軸光電センサにはミューティング機能が備えられている。
ミューティング機能とは、一時的に遮光検出を無効化する機能のことであり、上記構成では多光軸光電センサの近傍にワークが近づいたことを検出する指令用検出センサを配し、この指令用検出センサからの検知信号を受けてから所定時間経過するまで全受光素子からの受光信号を無効化するようにしている。また、ミューティング機能を発揮させるか否かは外部制御装置から多光軸光電センサを制御することにより行なっている。
このような機能を備えることで、ワークが両領域間を通過する際には遮光検出がなされないから、ワークがチャンネルを遮る度に搬送ラインが停止してしまうという不具合の発生を回避することができる。

特開２００１−７１１９２公報

しかしながら、遮光検出を無効化するということは、多光軸光電センサとしての検出動作が不完全な状態であると言える。従って、使用状況によっては、無効化を実効すると安全が確保されない場合もあり、出力の多様化が要請されていた。
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、出力の多様化の要請に応することが可能な多光軸光電センサ、並びにそれを使用したセンサシステムを提供することを目的とする。

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、一列状に配置された複数の投光素子からなる投光手段と、記各投光手段とそれぞれ対向配置された複数の受光素子からなる受光手段と、外部からの制御信号が入力される信号入力手段と、前記複数の受光素子のうち、無効化される受光素子を予め設定する設定手段と、全受光素子のうちの少なくともいずれか一の受光素子の受光量が所定レベル以下であるときに遮光状態と判定する第一判定手段と、前記信号入力手段に前記制御信号が入力されることに基づいて、所定時間の間は、前記設定手段で設定された受光素子を除いた受光素子のうち少なくともいずれか一の受光素子の受光量が所定レベル以下であるときに遮光状態と判定する第二判定手段と、前記第一判定手段の判定結果に応じた出力をする第一出力手段と、前記第二判定手段の判定結果に応じた出力をする第二出力手段と、を備えるとことに特徴を有する。
尚、ここで言う、処理とは遮光状態を判定するための処理である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記設定手段は、前記複数の受光素子のうち、任意の受光素子を前記無効化される受光素子として設定可能であるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、外部からの操作により非常停止信号が入力される非常停止入力手段を備え、前記第一出力手段は、前記非常停止入力手段に前記非常停止信号が入力されると、前記第一判別手段の判別結果にかかわらず、出力をＯＦＦ状態とさせ、前記第二出力手段は、前記非常停止入力手段に前記非常停止信号が入力されると、前記第二判別手段の判別結果にかかわらず、出力をＯＦＦ状態とさせるところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記第二判定手段によって、前記設定手段で設定された受光素子を除いた状態で遮光状態の判定が行なわれているときに、点灯する表示手段を備えるところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項４に記載のものにおいて、前記表示手段の故障を検出する故障検出手段を備え、前記第二判定手段は、前記設定手段で設定された受光素子を除いた状態での遮光状態の判定を中止し、全受光素子に基づいて遮光状態の判定を行うところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項５に記載のものにおいて、前記表示手段は、前記第二判定手段によって、前記設定手段で設定された受光素子を除いた状態で遮光状態の判定が行なわれているときに、点灯する複数個の表示灯からなり、前記第二判定手段は、全ての表示灯が故障状態にある場合にのみ、前記設定手段で設定された受光素子を除いた状態での遮光状態の判定を中止し、全受光素子に基づいて遮光状態の判定を行うところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項５又は請求項６に記載のものにおいて、前記故障検出手段による前記故障検出結果に応じた出力する故障出力手段を備えるところに特徴を有する。

請求項８の発明は、被検出物の搬送路を挟んで対向配置される請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の多光軸光電センサと、前記搬送経路上にあって、前記多光軸光電センサの前方並びに後方のそれぞれに配置された指令用検出センサと、からなるセンサシステムであって、前記信号入力手段に、前記指令用検出センサからの検出信号、或いは前記指令用検出センサが連なる制御回路からの信号が前記制御信号として入力され、前記第二判定手段は、前記指令用検出センサの検出信号あるいは制御回路からの信号が前記信号入力手段に入力されている期間を前記所定時間として、前記設定された受光素子を除いた状態で遮光状態の判定を行うところに特徴を有する。

請求項９の発明は、一列状に配置された複数の投光素子からなる投光手段と、前記各投光手段とそれぞれ対向配置された複数の受光素子からなる受光手段と、前記複数の受光素子のうち、無効化される受光素子を設定する設定手段と、全受光素子のうちの少なくともいずれか一の受光素子の受光量が所定レベル以下であるときに遮光状態と判定する第一判定手段と、前記設定手段で設定された受光素子を除いた受光素子のうち少なくともいずれか一の受光素子の受光量が所定レベル以下であるときに遮光状態と判定する第二判定手段と、前記第一判定手段の判定結果に応じた出力をする第一出力手段と、前記第二判定手段の判定結果に応じた出力をする第二出力手段とを備えるところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
このように遮光状態の判定に複数の判定パターンを設けておけば、それに応じて、複数の判定結果が得られる。したがって、出力にバリエーションを持たせることが出来るから、使用用途（制御内容、設置状況）のことなる複数のアクチュエータを同時に制御する場合に好適な構成となる。

＜請求項２の発明＞
このような構成であれば、無効化される受光素子を任意に設定できるから、例えば、遮光判定の対象であるワークが大きさの異なる複数種ある場合であっても、対応が可能となり、利便性に優れる。

＜請求項３の発明＞
このような構成によれば、非常時に出力をＯＦＦさせることが出来る。
＜請求項４の発明＞
受光素子を無効化することは、多光軸光電センサとしての検出動作が不完全な状態であると言える。従って、受光素子の一部を除外した状態（無効化）で遮光状態の判定を行っているときには、十分な安全性が確保されていると言い難い状態にあるが、表示手段を設けて作業者に、受光素子の一部を除外した状態で遮光状態の判定を行っていることを知らせることで、注意を喚起することが出来る。

＜請求項５の発明＞
表示手段の故障中は、受光素子の一部を除外した状態（無効化）で遮光状態の判定が中止される。言い換えると、同除外した状態で遮光状態の判定を行っていることを、作業者が知らないまま作業を続ける事態を未然に回避することが可能となる。
＜請求項６の発明＞
このような構成であれば、全ての表示灯が故障状態にある場合に限って、受光素子の一部を除外した状態での判定が中止される。すなわち、中止回数が、少なくて済むから、結果として既存の状態が長く保たれる。

＜請求項７の発明＞
このような構成であれば、例えば、ブザーを報知させることで作業者に表示手段の故障を知らしめることが可能となる。
＜請求項８の発明＞
このような構成であれば、受光素子の一部を除外した状態で遮光状態の判定が行なわれる時間を必要最小限の時間（信号が入力されている期間）に留めることが可能となる。

＜請求項９の発明＞
このように遮光状態の判定に複数の判定パターンを設けておけば、それに応じて、複数の判定結果が得られる。したがって、出力にバリエーションを持たせることが出来るから、使用用途（制御内容、設置状況）のことなる複数のアクチュエータを同時に制御する場合に好適な構成となる。また、このような構成であれば、外部からの制御信号の入力を必要とせず、システムの全体構成がシンプルになる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図６によって説明する。
図１は工場の製造ラインの平面図である。同図における符号Ｌ１、Ｌ２は共に搬送ラインである。Ｋ１は移送ロボットであって、両搬送ラインＬ１、Ｌ２が交差する位置に配されている。一方、Ｋ２は溶接ロボットである。また、これら搬送ラインＬ１、Ｌ２並びに、ロボットＫ１、Ｋ２を取り囲むようにして安全フェンスＳＦが設けられている。

製造ラインは搬送ラインＬ１の一端（図１における下端）がラインのスタート地点になっており、そこに、作業者がワークＷをセットすると、ワークＷは搬送ラインＬ１の循環移動によって他端（図１における上端部）まで運ばれる。そして、ワークＷが搬送ラインＬ１の他端まで達すると、今度は移送ロボットＫ１が、ワークＷを持ち上げて搬送ラインＬ２の端部（図１における右側の端部）まで移動させる。そして、ワークＷは搬送ラインＬ２によって溶接ロボットＫ２の前方へと運ばれ、そこで溶接されるようになっている。

さて、本実施形態は、本発明に係るセンサシステム（以下、安全センサシステムとする）によって、作業者が危険領域（図１におけるラインＲより上側の領域）内に進入したときには、それを検出するようにしたものである。また、作業者の立ち位置の左側方部には、非常停止スイッチ８が設けられている。非常停止スイッチ８は、押しボタン８ａを備え、上方からの押圧操作によってＯＮ状態となって、非常停止信号Ｓｃを後に述べるコントローラ７に出力するように機能する。

図２は安全センサシステムの斜視図（尚、同図中においては工場の設備のうち搬送ラインのみを示してある）である。同図に示す符号１はライトカーテン（多光軸光電センサ）、符号３はワーク検出装置、７は制御用のコントローラ（多光軸光電センサ）である。

まず、ワーク検出装置３、ライトカーテン１の構成を簡単に説明し、その後、システム全体の説明を行う。ワーク検出装置３はライトカーテン１の前側に一対と、後側に一対の合計４つの指令用検出センサ４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂと除外指令用制御回路４５よりなる。指令用検出センサ４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂは投光素子４１を備えた投光器と、これに対応して配置される受光器とからなり（図４参照）、受光素子４２から受光量に応じた受光信号が検出され、これが受光回路を通じて出力されるようになっている。

そして、これら各指令用検出センサ４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂの受光信号は除外指令用制御回路４５に入力される。そして、除外指令用制御回路４５からは、図４に示すように、ライトカーテン前側の指令用検出センサ４Ａ、５Ａが共に遮光状態となったときに、特定光軸除外指令信号Ｓｅを後述するコントローラ７のＣＰＵ３１に出力し、その後、ワークＷが移動して後端がライトカーテン後方の指令用検出センサ４Ｂを通過するまで、同特定光軸除外指令信号Ｓｅを出力し続けるようになっている。言い換えると、ワークＷが同図のＡの位置に達すると、初めて特定光軸除外指令信号Ｓｅが出力され、ワークＷが同図のＢの位置に達すると、信号がＯＦＦされるようになっている。

尚、このような回路動作を実現するには、センサ４Ａの受光回路とセンサ４Ｂの受光回路の組並びに、センサ５Ａの受光回路とセンサ５Ｂの受光回路の組がそれぞれＯＲ回路を形成し、更に、これらＯＲ回路の出力同士がＡＮＤ回路を構成してやれるとともに、センサ４Ａ、４Ｂ間のピッチｄ４、センサ５Ａ、５Ｂ間のピッチｄ５を共にワークＷの全長ｄ１と同じ距離としておけばよい。また、特定光軸除外指令信号が、本発明の制御信号（前記指令用検出センサが連なる制御回路からの信号）に相当するものである。

図２に示すように、ライトカーテン１は、対向して配される投光器（本発明の投光手段に相当する）１０、受光器（本発明の受光手段に相当する）２０を備えてなる。これら投受光器１０，２０は共に上下に延びた角柱状をなし、投光器１０のうち受光器２０に対する対向面には、複数の投光素子１１が上下方向に沿って一列に配されている。一方、受光器２０の対向面には、前記各投光素子１１と対をなして光軸を形成する複数の受光素子２１が、やはり上下方向に沿って一列に配されている。

これら投受光素子１１，２１は、上下方向で同じ順位に配置された投受光端子１１，２１同士が、互いに正規の相手方になっている。そして、後に詳説するように、各受光素子２１が光を受光して出力する、受光量レベルに応じた受光信号は、正規の相手方投光素子１１からの光を受光したときにのみ、受光回路２２に受信される。

図３に示すように、投光器１０には投光素子１１が連なる投光回路１４が設けられており、この投光回路１４は、所定のクロックパルス信号に基づいて作動し、投光器１０の上端側の投光素子１１から下端側の投光素子１１へと順次に駆動信号を与え、この動作を高周期で繰り返す。これにより、投光器１０の上端側の投光素子１１から順次に光信号が出射される。

一方、受光器２０には、前記受光素子２１が連なる受光回路２２がそれぞれ備えられている。受光回路２２から出力される受光信号は常開式のアナログスイッチ２３を介し、共通の信号線にまとめられてコンパレータ２４に取り込まれるようになっている。

各アナログスイッチ２３はシフトレジスタ２５、同期線２６、を介して後述するコントローラ７のＣＰＵ３１に接続されている。そして、ＣＰＵ３１では前述の投光信号と同期した同期信号Ｓｒが生成され、これが同期線２６を介してシフトレジスタ２５に送られるようになっている。これにより、各アナログスイッチ２３には各アナログスイッチ２３をオン状態にするためのゲート制御信号が順次送られ、オンしたアナログスイッチ２３に連なる受光素子２１の受光信号だけが、コンパレータ２４に入力される。

かくして、コンパレータ２４に各光軸の受光信号が入力されると、コンパレータ２４は、入力された受光信号の信号レベルと設定された基準値（本発明の所定レベルに相当）Ｘ１との比較を行う。そして、受光信号の信号レベルが基準値Ｘ１を下回っている場合に、コンパレータ２４はＣＰＵ３１に対して遮光検出信号Ｓｄを出力する。このコンパレータ２４からの遮光検出信号Ｓｄの出力は各光軸ごとにそれぞれ行われる。

図３に示すように、コントローラ７は５つの入力ポートＰ１〜Ｐ５と、７つの出力ポートＰ６〜Ｐ１２を有するＣＰＵ３１と設定部（本発明の設定手段に相当）３３を備えてなる。設定部３３は外部からの設定操作によって、全光軸のうち特定の光軸、すなわちワークの高さ範囲内にある光軸（以下、特定光軸）の受光素子を無効化される受光素子として予め、設定することが出来るようになっている。

そして、設定部３３による設定は、種々変更が出来るようになっており、例えば、搬送ラインに異なる種類のワークが流される場合には、それに応じて特定光軸を変更することが出来るようになっている。尚、ここでいう、無効化とは、後述する遮光状態の判定処理の際に、判定の対象から除外する又は、ないものとして取り扱うことをいう。

ＣＰＵ３１の各ポートについて説明すると、ポートＰ１に対して遮光検出信号Ｓｄが入力され、ポートＰ２に対して特定光軸除外指令信号Ｓｅが入力され、ポートＰ３に対して非常停止信号Ｓｃが入力されるようになっている。尚、ポートＰ２が本発明の信号入力手段に相当し、ポートＰ３が本発明の非常停止入力手段に相当する。

一方、出力ポートのうち、ポートＰ６、ポートＰ７、ポートＰ８には出力用トランジスタ（ここではＰＮＰ型トランジスタ）を介してリレーＲ６からＲ８がそれぞれ接続されている。より具体的には、各ポートＰは出力用トランジスタＴｒのベースに接続されているのに対して、出力用トランジスタＴｒのコレクタにリレーＲが接続されており、ＣＰＵ３１から各ポートＰ６〜Ｐ８に動作信号が与えられると、各出力用トランジスタＴｒ６〜Ｔｒ８がＯＮ状態となってリレーＲ６〜Ｒ８が閉状態となる。

そして、リレーＲのうちポートＰ６に連なるリレーＲ６は移送ロボットＫ１を制御するための制御装置に接続されているのに対し、ポートＰ７に連なるリレーＲ７は溶接ロボットＫ２を制御するための制御装置に接続されている、そして、ポートＰ８に連なるリレーＲ８は他の装置（ここでは、搬送ラインＬ１、Ｌ２を制御するための制御装置）にそれぞれ連なっている。

そして、ＣＰＵ３１は遮光検出信号Ｓｄ、特定光軸除外指令信号Ｓｅ、非常停止信号Ｓｃに基づいて、各出力ポートＰ６〜Ｐ８、ひいては出力用トランジスタＴｒ６〜Ｔｒ８に対して次の出力を行わせる。

＜第一判定処理と出力ポートＰ６に対する出力＞
ＣＰＵ３１は出力ポートＰ６に対して、図５の（ａ）に示すように、コンパレータ２４から入力される全光軸の遮光検出信号Ｓｄを対象として、遮光状態の判定処理を行い、その結果に応じた出力を行なう。すなわち、ＣＰＵ３１はコンパレータ２４を通じて、全光軸（全受光素子）の遮光検出信号Ｓｄのうちいずれか一つでも遮光検出信号Ｓｄの入力が確認されると、そのときには「遮光物体あり」と判定し、それ以外の場合、すなわち遮光検出信号Ｓｄが全く入力されていない場合には、「遮光物体なし」と判定する。尚、この全光軸を対象とする判定処理を第一判定処理とする。

そして、ＣＰＵ３１は「遮光物体なし」と判定したときには、出力用トランジスタＴｒ６をＯＮさせるような出力、すなわちＬレベルの出力を行なう。これにより、リレーＲ６が閉状態となり、移送ロボットＫ１は通常の制御状態におかれる。
一方、「遮光物体有」と判定したときには、出力用トランジスタＴｒ６をＯＦＦさせるような出力、すなわちＨレベルの出力を行なう。これにより、リレーＲ６が開状態となって、移送ロボットＫ１は停止される。
また、非常停止信号Ｓｃの入力が入力ポートＰ３にあったときには、ＣＰＵ３１は遮光状態の判定の結果に拘わらず、移送ロボットＫ１を停止させるような出力、すなわち、ポートＰ６に対してＨレベルの出力を行なう。
尚、ＣＰＵ３１の行なう第一判定処理が本発明の第一判定手段の果たす機能に相当し、出力ポートＰ６並びこれに連なる出力用トランジスタＴｒ６が本発明の第一出力手段に相当する。

＜第二判定処理と出力ポートＰ７に対する出力＞
ＣＰＵ３１は出力ポートＰ７に対して、コンパレータ２４からの遮光検出信号Ｓｄに加えて、特定光軸除外指令信号Ｓｅ、更には非常停止信号Ｓｃの入力を加味した上で、遮光状態の判定を行なう。すなわち、特定光軸除外指令信号Ｓｅが入力ポートＰ２に入力されている間は、設定部３３で予め設定された特定光軸を除いた他の光軸を判定処理の対象として、遮光状態の判定を行なう。具体的には、特定光軸を除いた他の光軸（受光素子）について、遮光検出信号Ｓｄが一つでも入力が確認されると、そのときには「遮光物体あり」と判定し、それ以外の場合、すなわち他の光軸から遮光検出信号Ｓｄが全く入力されていない場合には、「遮光物体なし」と判定する。尚、この特定光軸を除いた他の光軸を対象とする判定処理を第二判定処理とする。

また、この第二判定処理においても、特定光軸除外指令信号Ｓｅが入力ポートＰ２に入力されていない間は、第一判定処理と同様の処理を行なう。

そして、ＣＰＵ３１は「遮光物体なし」と判定したときには、出力用トランジスタＴｒ７をＯＮさせるような出力、すなわちＬレベルの出力を行なう。これにより、リレーＲ７が閉状態となり、溶接ロボットＫ２は通常の制御状態におかれる。
一方、「遮光物体有」と判定したときには、出力用トランジスタＴｒ７をＯＦＦさせるような出力、すなわちＨレベルの出力を行なう。これにより、リレーＲ７が開状態となって、溶接ロボットＫ２は停止される。

また、非常停止信号Ｓｃの入力が入力ポートＰ３にあったときには、ＣＰＵ３１は判定の結果に拘わらず、溶接ロボットＫ２を停止させるような出力、すなわち、ポートＰ７に対してＨレベルの出力を行なう。尚、特定光軸除外指令信号Ｓｅが入力ポートＰ２に入力されている間は、ＣＰＵ３１が、特定光軸を遮光状態の判定から除外し、それ以外の光軸を対象として遮光状態の判定を行う処理内容が、第二判定手段の果たす処理内容に相当する。また、出力ポートＰ７並びこれに連なる出力用トランジスタＴｒ７がが本発明の第二出力手段に相当する。

＜出力ポートＰ８の出力＞
ＣＰＵ３１は出力ポートＰ８に対して、常には、Ｔｒ８がＯＮ状態となるよう出力、すなわちＬレベルの出力を行なう。これにより、リレーＲ８が閉状態となって、搬送ラインＬ１、Ｌ２が通常の制御状態におかれる。
一方、ＣＰＵ３１は非常停止信号Ｓｃの入力があったときには、Ｔｒ８がＯＦＦ状態となるような出力、すなわちＬレベルの出力を行なう。これにより、リレーＲ８が開状態となって、搬送ラインＬ１、Ｌ２が停止される。

次にポートＰ９、ポートＰ１０に対する出力内容について説明する。
ＣＰＵ３１は出力ポートＰ９並びに出力ポートＰ１０に対して、同じ出力を行なわせるため、出力ポートＰ９を代表させて出力を行なう。
出力ポートＰ９は表示灯３７を点灯させるためのポートであって、同ポートＰ９とアース間に表示灯３７と抵抗Ｒ１が直列に接続されている。ＣＰＵ３１は特定光軸除外指令信号Ｓｅが入力ポートＰ２に入力されている間は、出力ポートＰ９に対してＨレベルの出力を行なう。

これにより、特定光軸を除いた状態で遮光状態が判定されているときには、表示灯３７が点灯される。これは、特定光軸を除いた状態で遮光状態の判定を行なうということは、ライトカーテン１としての検出動作が不完全な状態であると言える。従って、同処理中は、十分な安全性が確保されていると言い難い状態にあるが、表示灯３７を設けて作業者にそれを知らせることで、注意を促すことが出来る。

また、図３における符号３５は故障検出用コンパレータである。この故障検出用コンパレータ３５は表示灯３７の故障を検出するためのものであって、同コンパレータ３５の入力端子の一方側には基準電圧Ｖｒが与えられ、他方側の端子は表示灯３７と抵抗Ｒ１の中間接続点Ａに接続されている。また、故障検出用コンパレータ３５の出力端子はＣＰＵ３１の入力ポートＰ４に接続されている。

まず、表示灯３７が正常に働いている場合について説明すると、出力ポートＰ９にＨレベルの出力が行なわれることに伴って、表示灯３７、ひいては抵抗Ｒ１に駆動電流が流れる。これにより、抵抗Ｒ１の両端には駆動電流の大きさに応じた電圧が加わり、中間接続点Ａの電圧が基準電圧Ｖｒより高くなる。そのため、故障検出用コンパレータ３５からは例えば、Ｈレベルの信号が出力され、これがＣＰＵ３１の入力ポートＰ４に入力される。

一方、表示灯３７が故障している場合には、出力ポートＰ９にＨレベルの出力が行なわれても、抵抗Ｒに電流が流れることがなく、これにより、中間接続点Ａの電圧がゼロ、すなわち、基準電圧Ｖｒより低くなる。これにより、故障検出用コンパレータ３５から例えば、Ｌレベルの信号が出力され、これがＣＰＵ３１の入力ポートＰ４に入力される。

このように、ＣＰＵ３１は出力ポートＰ９にＨレベルの出力を行なわせたときに、入力ポートＰ４のポートレベルを監視することで表示灯３７の故障を検出することが出来る。尚、ＣＰＵ３１並びに故障検出用コンパレータ３５が本発明の故障検出手段に相当する。

そして、本実施形態においては表示灯３７、３８は対になっており、特定光軸除外指令信号Ｓｅが入力ポートＰ２に入力されている間は、共に点灯するようになっている。このような構成とすることで、仮に、いずれか一の表示灯３７、３８に故障があったとしても、もう一方の表示灯が正常に動作していれば、作業者に注意を促すことが出来る。

加えて、本実施形態では、両表示灯３７、３８がいずれも故障した状態にあるとき、すなわち、両出力ポートＰ９、Ｐ１０にＨレベルの出力を行っても、入力ポートＰ４、Ｐ５がいずれもＬレベルであるときには、ＣＰＵ３１は、先に説明した、特定光軸を除くことを中止して、全光軸を対象として遮光状態の判定を行なうこととしている。換言すれば、第二判定処理を中止して、第一判定処理を実行する。このように、表示灯３７、３８の双方が故障しているときに、全光軸を対象として判定を行なうのは、作業者にライトカーテン１の検出状態が不完全な状態であることを知らせないまま同不完全な検出状態が続けられるのを回避して、作業者の安全を確保するためである。

また、出力ポートＰ１１には、出力用トランジスタＴｒ１１のベース端子が接続されている。この出力用トランジスタＴｒ１１のコレクタには、例えば、非常ブザー（図示せず）が接続され、ＣＰＵ３１は、表示灯３７の故障を検出したときに、出力ポートＰ１１にＬレベルの出力を行なってＰＮＰトランジスタをＯＮさせる。これにより、非常ブザーが動作して表示灯３７の故障を報知させるようになっている。尚、出力ポートＰ１１並びに出力用トランジスタＴｒ１１が本発明の故障出力手段に相当する。

このように、本実施形態によれば、ＣＰＵ３１は遮光状態の判定を第一判定処理に従って行なうパターンと、第二判定処理に従って判定を行なうパターンの２つのパターンで行なっている。
一方、安全センサシステムの制御対象としては、移送ロボットＫ１と溶接ロボットＫ２が主なものであるが、移送ロボットＫ１は作業者の作業位置（立ち位置）の近傍に配置されているから、作業者の安全を考慮する際に、得に配慮が必要である。

この点に関し、ＣＰＵ３１は移送ロボットＫ１に対する出力、すなわち出力ポートＰ６に対する出力は、全光軸を対象として遮光状態の判定を行なう第一処理に基づいて決定している。従って、作業者が誤って危険領域に侵入してしまったときには、必ず、移送ロボットＫ１は停止されることとなり、十分な安全性を確保することが可能となる。尚、移送ロボットＫ１は、ワークＷがライトカーテン１を横切ると、その都度、停止される。

その一方で、溶接ロボットＫ２は作業者の作業位置から比較的遠いところにあって、移送ロボットＫ１に比べ安全性に関し、それほどの配慮を必要としない。しかし、溶接ロボットＫ２は、作業時間（溶接時間）に数分を要するため、ワークＷがライトカーテン１を横切るたびに停止させると、生産効率が著しく低下するという問題がある。この点に関し、ＣＰＵ３１は溶接ロボットＫ２に対する出力、すなわちポートＰ７に対する出力を特定光軸を除いた光軸を対象として遮光状態の判定を行なう第二処理に基づいて決定している。従って、ワークＷがライトカーテン１を横切るたびに、溶接ロボットＫ２が停止されるという状況が回避される。

このように、複数の判定パターンを備えることで出力にバリエーションを持たせることが出来るから、使用用途（設置場所、制御内容）のことなる複数のアクチュエータを同時に制御する場合に好適な構成となる。

＜実施形態２（請求項９に対応）＞
実施形態１では、ワークＷが常に、同じ高さ範囲の光軸を横切る（ワークが搬送ライン上を水平に移動）使用状況化であったが、実施形態２では、ワークＷが同じ高さの光軸を必ずしも横切らないような使用状況化を想定したものであって、実施形態１に対して第二判定処理の処理内容を変えている。尚、ワークＷが同じ高さの光軸を必ずしも横切らないような使用状況化とは、例えば、ワークＷがライトカーテン１を斜めに横切る場合（ワークの移動を人手によって行う場合）であり、この場合には、ライトカーテン１に対するワークＷの侵入位置は不定であるが、ワークＷによって遮光される光軸数は常に一定となる。

さて、実施形態２では、まず、安全センサシステムを可動させるに先立って、光軸数の設定作業を行う。それには、試験的にワークＷがライトカーテン１に侵入させて、全光軸を対象として遮光状態の判定を行い、そのときに、実際に遮光されている光軸数を設定値とする。ここでは光軸数（設定値）は３に設定されたものとする。

そして、ＣＰＵ３１はこの実施形態でも、出力ポートＰ６については、第一判定処理に従って遮光状態の判定を行い、その結果に応じた出力を行う。

一方、出力ポートＰ７については、以下の処理を行う。すなわち、コンパレータ２４から遮光検出信号Ｓｄが入力されると、それに続いて、遮光検出信号Ｓｄの対象となった光軸の連続数を計測する。このときに、４以上の光軸が連続して遮光状態となっていれば、遮光物体有りと判定する。一方、光軸の連続が３以下の場合には、連続する３つの遮光された光軸は遮光判定の対象外とする。そして、それ以外の光軸を判定の対象とし、その光軸の中から遮光検出信号Ｓｄの有無に基づいて、遮光状態の判定を行う。そして、判定が完了したら、実施形態１の場合と同様に判定結果に応じた出力を出力ポートを通じて行う。

尚、ＣＰＵ３１が遮光される光軸の連続数に基づいて、遮光判定の対象をその都度、決定することが本発明の設定手段の果たす機能、すなわち、無効化される受光素子を設定するに相当するものである。

このように、遮光される光軸の連続に着目することで、ライトカーテン１を斜めに通過するワークＷの検出が可能となり、ひいては、この連続して遮光される光軸を遮光判定の対象から外してやることで、実施形態１と同様の効果、すなわち、第一判定処理では、ワークＷが通過すると、遮光と判定されるのに対して、第二判定処理ではワークが通過（より具体的に言えば、ライトカーテン１を斜めに横切る）しても遮光と判定されることがない。

＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３を図７を参照して説明する。
実施形態１のものは、出力用トンジスタ（例えば、Ｐ６からＰ８）について、いずれもＰＮＰトランジスタを用いてＰＮＰ出力をさせるものであったが、実施形態２のものは、ＰＮＰ出力、ＮＰＮ出力の双方での出力が可能な構成とされている。尚、実施形態１ではトランジスタにバイポーラトランジスタを使用したが、実施形態３では電界効果トランジスタを使用している。

図７に示すように、ＣＰＵ３１の出力ポートＰ６には、ＮＰＮトランジスタＴｒ２０のベースが接続されている。そして、このＮＰＮトランジスタＴｒ２０のエミッタがアースラインに接続されるとともに、コレクタは抵抗Ｒ４を介してＰチャンネルのＦＥＴ１のゲートに接続されている。一方、ＮチャンネルのＦＥＴ２のゲートはＮＰＮトランジスタＴｒ２０のベースに接続されている。

そして、ＦＥＴ１のドレインはダイオードＤ１を介して、ＦＥＴ２のドレインに接続されいる。ＰチャンネルのＦＥＴ１のソースは切り替えスイッチＳＷ１に接続されているのに対して、ＦＥＴ２のソースはダイオードＤ２を介して切り替えスイッチＳＷ１に接続されている。また、ＦＥＴ１のゲートとソース間に抵抗Ｒ３が接続されている。
そして、切り替えスイッチＳＷ１は所定の切り替え操作により、電源ライン或いグランドラインに接続されるようになっている。尚、負荷に対する出力端子はダイオードＤ１とＦＥＴ２のドレインの中間接続点Ｊから引き出されている。

以下、図７の（ａ）を参照して、Ｐチャンネルでの出力（ＰＮＰ出力に相当）動作について説明する。

まず、ＣＰＵ３１の出力ポートＰ６から動作信号が出力されると、動作信号がＮＰＮトランジスタＴｒ２０のベース並び、ＦＥＴ２のゲートに印加される。これにより、ＮＰＮトランジスタＴｒ２０並びに、ＦＥＴ２がいずれもＯＮ状態となる。すると、Ｖｃｃ、切り替えスイッチＳＷ１、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４、トランジスタＴｒ２０の経路（同図に示す（１）の経路）で電流が流れることで、ＦＥＴ１のゲート電圧が降下する。

これにより、ＦＥＴ１がＯＮ状態となるから、Ｖｃｃ、切り替えスイッチＳＷ１、ＦＥＴ１、ダイオードＤ１の経路（同図に示す（２）の経路）で電流が流れて、負荷に対して駆動電流が供給される。

一方、Ｎチャンネルでの出力（ＮＰＮ出力に相当）を行なうには、切り替えスイッチＳＷ１をグランド側に切り替えてやればよく、これにより負荷にはＶｃｃから直接電流が流れ、これが、ＦＥＴ２、ダイオードＤ２、切り替えスイッチＳＷ１の経路を経てアースに流れ込む。

このように、本実施形態のものは、Ｎチャンネルによる出力、Ｐチャンネルによる出力の双方を行うことが可能とされ、しかも、それを１つの出力ポート（ここではＰ６）からの出力によって対応している。従って、出力ポートの数を最小限に抑えた上で、出力にバリエーションを持たせることが出来る。また、これら、ＮチャンネルとＰチャンネルの切り替えを電源ラインとグランドラインとの間で行なっている。従って、他の切り替えと連動させやすい構成になっている。

＜実施形態４＞
次に、本発明の実施形態４を、図８、図９を参照して説明する。
実施形態４のものは実施形態３のものに対して、更に、出力用トランジスタの診断機能（故障検出機能）を付加している。尚、この実施形態では、実施形態２のＦＥＴ１をＰＮＰトランジスタＴｐに置き換え、ＦＥＴ２をＮＰＮトランジスタＴｐにそれぞれ置き換えている。そして、これら置き換えに伴って回路構成もいくらか変更している。

図８に示すように、ＰＮＰとＮＰＮの両トランジスタＴｐ、Ｔｎはコレクタ同士が互いに接続されいる。そして、ＰＮＰトランジスタＴｐのエミッタが電源ラインに接続されているのに対して、ＮＰＮトランジスタＴｎのエミッタがグランドラインに接続されている。また、両トランジスタの中間接続点Ｊには切り替えスイッチＳＷ２に連なる抵抗Ｒ５が接続されている。切り替えスイッチＳＷ２は所定の切り替え操作によって接点Ｃを電源ライン（ＮＰＮトランジスタＴｎの診断時）、或いはアースライン（ＰＮＰトランジスタＴｐの診断時）に接続させるようになっている。

一方、同図に示す符号７１は診断用コンパレータである。この診断用コンパレータ７１の一方側の入力端子（＋側）には、電源ラインとアースラインとの間に直列的に接続された抵抗対による分圧電圧が基準電圧Ｖｒとして与えられている。診断用コンパレータ７１は他方側の入力端子Ｍの電位が基準電圧Ｖｒより低い場合にはＨレベルの信号を出力し、これとは反対に他方側の入力端子Ｍの電位が基準電圧Ｖｒより低い場合にはＬレベルの信号を出力する。そして、入力端子Ｍが両トランジスタの中間接続点Ｊに接続されている。

次に、ＰＮＰトランジスタＴｐを例にとって、故障診断がいかに行なわれるか、説明する。
まず、ＰＮＰトランジスタＴｐに故障がない場合に、ＣＰＵ３１から出力ポート（たとえば、出力ポートＰ６）を通じて動作電圧を出力させると、これがＰＮＰトランジスタＴｐのベースに入力されて、ＰＮＰトランジスタＴｐがＯＮ状態となる。これにより、図８の（ａ）において矢印で示す経路（ＰＮＰトランジスタＴｐ、抵抗Ｒ５の経路）を電流が流れる。これにより、点Ｊの電位はほぼＶｃｃと等しくなり、これが診断用コンパレータ７１の入力端子Ｍに入力される。このときには、入力端子Ｍの電圧が基準電圧Ｖｒより高くなることから、診断用コンパレータ７１から、Ｌレベルの信号が出力される。

一方、ＰＮＰトランジスタＴｐに故障があると、ＣＰＵ３１から動作電圧が出力されても、ＰＮＰトランジスタＴｐはＯＦＦ状態となる。そのため、点Ｊの電位はほぼゼロボルトになり、これが診断用コンパレータ７１の入力端子Ｍに入力される。このときには、入力端子Ｍの電圧が基準電圧Ｖｒより低くなるから、診断用コンパレータ７１からはＨレベルの信号が出力される。

このように、診断用コンパレータ７１からはＰＮＰトランジスタＴｐの故障の有無に応じてＨレベル、或いはＬレベルの２値化信号が出力される。このような構成であれば、出力用トランジスタ（例えば、Ｐ６からＰ８）の故障診断のための回路構成がシンプルになる。尚、ＮＰＮトラジスタＴｎの故障診断については、ＰＮＰトランジスタＴｐの故障診断の場合に比較して動作が全て反対となるだけであるため説明を省略するものとする。また、このように診断機能を備えていれば、所望のロボット制御（遮光判定の内容、非常停止信号Ｓｃの入力に応じた各ロボットの停止）を確実に行なうことが可能となり、システム全体の安全性がより一層高められる。

＜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）実施形態１では、入力ポートＰ２に特定光軸除外指令信号Ｓｅが入力されている間は、特定光軸（一部の光軸）を遮光判定の対象外としたが、全光軸を対象外としてもよい。

（２）実施形態１では、コンパレータ２４を設けて、各受光素子の受光信号の信号レベルと基準値Ｘ１との比較を行い、その結果に応じた信号（遮光判定信号Ｓｄ）をＣＰＵ３１に入力させたが、コンパレータ２４は廃止してもよく、この場合には、各受光素子の受光信号をそのままＣＰＵ３１に入力させ、ＣＰＵ３１で受光信号の信号レベルと基準値Ｘ１との比較を行ってやればよい。

（３）実施形態１では、特定光軸を除外しそれ以外の光軸に基づいて遮光状態の判定を行う処理をワークの通過中におこなったが、係る処理を行うタイミングは、これに限定されるものではなく、例えば、搬送ラインが可動している間中、行ってもよい。

実施形態１に係る、工場の製造ラインの平面図 安全システムの斜視図 安全システムの電気的構成を示すブロック図 特定光軸除外指令信号の出力タイミングを示す図 ＣＰＵの遮光判定処理が２種あることを示す図 ＣＰＵの判定結果と、そのときの出力状態を示す図 実施形態３における出力回路の回路構成を示す図 実施形態４における診断回路の回路構成を示す図 故障診断の説明図

符号の説明

１０…投光器（投光手段）
２０…受光器（受光手段）
３１…ＣＰＵ（第一判定手段、第二判定手段）
３３…設定部（設定手段）
Ｐ２…入力ポート（信号入力手段）
Ｐ６…出力ポート（第一出力手段）
Ｐ７…出力ポート（第二出力手段）
Ｔｒ６…出力用トランジスタ（第一出力手段）
Ｔｒ７…出力用トランジスタ（第二出力手段）

Claims (9)

1. 一列状に配置された複数の投光素子からなる投光手段と、
   前記各投光手段とそれぞれ対向配置された複数の受光素子からなる受光手段と、
   外部からの制御信号が入力される信号入力手段と、
   前記複数の受光素子のうち、無効化される受光素子を予め設定する設定手段と、
   全受光素子のうちの少なくともいずれか一の受光素子の受光量が所定レベル以下であるときに遮光状態と判定する第一判定手段と、
   前記信号入力手段に前記制御信号が入力されることに基づいて、所定時間の間は、前記設定手段で設定された受光素子を除いた受光素子のうち少なくともいずれか一の受光素子の受光量が所定レベル以下であるときに遮光状態と判定する第二判定手段と、
   前記第一判定手段の判定結果に応じた出力をする第一出力手段と、
   前記第二判定手段の判定結果に応じた出力をする第二出力手段と、を備えることを特徴とする多光軸光電センサ。
2. 前記設定手段は、前記複数の受光素子のうち、任意の受光素子を前記無効化される受光素子として設定可能であることを特徴とする請求項１に記載の多光軸光電センサ。
3. 外部からの操作により非常停止信号が入力される非常停止入力手段を備え、
   前記第一出力手段は、前記非常停止入力手段に前記非常停止信号が入力されると、前記第一判別手段の判別結果にかかわらず、出力をＯＦＦ状態とさせ、
   前記第二出力手段は、前記非常停止入力手段に前記非常停止信号が入力されると、前記第二判別手段の判別結果にかかわらず、出力をＯＦＦ状態とさせることを特徴とする請求項１または請求項２の記載の多光軸光電センサ。
4. 前記第二判定手段によって、前記設定手段で設定された受光素子を除いた状態で遮光状態の判定が行なわれているときに、点灯する表示手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の多光軸光電センサ。
5. 前記表示手段の故障を検出する故障検出手段を備え、
   前記第二判定手段は、前記設定手段で設定された受光素子を除いた状態での遮光状態の判定を中止し、全受光素子に基づいて遮光状態の判定を行うことを特徴とする請求項４に記載の多光軸光電センサ。
6. 前記表示手段は、前記第二判定手段によって、前記設定手段で設定された受光素子を除いた状態で遮光状態の判定が行なわれているときに、点灯する複数個の表示灯からなり、
   前記第二判定手段は、前記設定手段で設定された受光素子を除いた状態での遮光状態の判定を中止し、全受光素子に基づいて遮光状態の判定を行うことを特徴とする請求項５に記載の多光軸光電センサ。
7. 前記故障検出手段による前記故障検出結果に応じた出力する故障出力手段を備えることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の多光軸光電センサ。
8. 被検出物の搬送路を挟んで対向配置される請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の多光軸光電センサと、
   前記搬送経路上にあって、前記多光軸光電センサの前方並びに後方のそれぞれに配置された指令用検出センサと、からなるセンサシステムであって、
   前記信号入力手段に、前記指令用検出センサからの検出信号、或いは前記指令用検出センサが連なる制御回路からの信号が前記制御信号として入力され、
   前記第二判定手段は、前記指令用検出センサの検出信号あるいは制御回路からの信号が前記信号入力手段に入力されている期間を前記所定時間として、前記設定された受光素子を除いた状態で遮光状態の判定を行うことを特徴とするセンサシステム。
9. 一列状に配置された複数の投光素子からなる投光手段と、
   前記各投光手段とそれぞれ対向配置された複数の受光素子からなる受光手段と、
   前記複数の受光素子のうち、無効化される受光素子を設定する設定手段と、
   全受光素子のうちの少なくともいずれか一の受光素子の受光量が所定レベル以下であるときに遮光状態と判定する第一判定手段と、
   前記設定手段で設定された受光素子を除いた受光素子のうち少なくともいずれか一の受光素子の受光量が所定レベル以下であるときに遮光状態と判定する第二判定手段と、
   前記第一判定手段の判定結果に応じた出力をする第一出力手段と、
   前記第二判定手段の判定結果に応じた出力をする第二出力手段とを備えることを特徴とする多光軸光電センサ。

Images