JP2007324915A - 検出センサ - Google Patents

Abstract

【課題】しきい値レベルを再設定する作業効率の向上を図ることが可能な検出センサを提供する。
【解決手段】ＣＰＵ２５はメモリ２６を備え、設定モード時に被検出物の検出状態又は非検出状態における検出信号レベルを元に演算条件に従って演算処理してしきい値レベルを設定し、再設定モード時にメモリ２６に記憶された検出信号レベルを元に演算条件に従って演算処理してしきい値レベルを設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検出体を検出する検出センサに関するものである。

従来、工場における生産ライン等の物体移送装置で移送される移動体の有無判断には、被検出体を検出する光電センサ等の検出センサが用いられている。検出センサは、受光量としきい値レベルとを比較して物体の有無を検出する。しきい値レベルの設定は、例えば、図７（ａ）に示すように、しきい値レベル演算の条件を設定し（ステップ７１）、実際にワーク（被検出体）を流し（ステップ７２）、ワークが無いときの受光量とワークが有るときの受光量とを測定する（ステップ７３）。そして、それら測定値に基づき所定のしきい値レベル演算によって算出し（ステップ７４）、その算出したしきい値レベルを設定する。

上記のしきい値レベルを設定する演算条件によっては、埃など外的要因により誤検出が発生する場合がある。このような場合にしきい値レベルを再設定する必要がある。
前記物体移送装置に取り付けられた検出センサは、センサの故障、信号送受信部に付着する埃の影響等の外的要因が加わることで、時間の経過とともに検出信号レベルが低下する。そのため、センサにおける検出信号レベルの低下に伴い、検出状態又は非検出状態を判断するしきい値レベルを補正する必要がある。しきい値レベルの再設定は、図７（ａ）に示す順序と同様に、図７（ｂ）に示すように、しきい値レベル演算の条件を変更し（ステップ７５）、再度ワークを流し（ステップ７６）、ワークが無いときの受光量とワークが有るときの受光量を測定する（ステップ７７）。そして、これら測定値に基づき所定のしきい値レベル演算によって算出し（ステップ７８）、その算出したしきい値レベルを設定する。

別のしきい値レベルの再設定方法として、例えば、特許文献１には、設定されたしきい値レベルを、アップダウンスイッチの操作に従って再設定する検出器が開示されている。
特開平９−２５２２４２号公報

ところで、図７（ａ）（ｂ）に示すしきい値レベルの設定方法では、しきい値レベル演算条件（シフト率）を変更（ステップ７５）した後に、実際にワークを流さなければならないため、しきい値レベルを再度設定する毎にワークを流さなければならず、当装置を利用する作業者（ユーザ）の作業効率が悪くなるという問題があった。前記特許文献１のしきい値レベル決定方法においても、被検出体に対する検出結果からしきい値レベルを算出するための演算条件と、しきい値レベルを変更するときの条件とを管理することになるため、管理構造が複雑であった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、しきい値レベルを再設定する作業効率の向上を図ることが可能な検出センサを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、被検出物を検出するための物理量に応じた検出信号レベルを得る物理量検出手段と、前記検出信号レベルとしきい値レベルとの比較に基づいて被検出物の検出を行う被検出物検出手段と、しきい値レベルを設定する設定モードとしきい値レベルを再設定する再設定モードとを切替え可能な切替え手段と、前記検出信号レベルを記憶する記憶手段と、前記設定モード時に前記被検出物の検出状態又は非検出状態における検出信号レベルを読み込み前記記憶手段に記憶させる処理手段と、
前記設定モード時に前記処理手段にて前記記憶手段に記憶させた検出信号レベルを元に所定の演算条件に従って演算処理してしきい値レベルを設定し、前記再設定モード時に前記記憶手段に記憶された検出信号レベルを元に前記演算条件に従って演算処理してしきい値レベルを設定するしきい値レベル設定手段と、を備えた。この構成により、検出用しきい値レベルを再設定する毎にワークを流す必要が無いため、作業者の作業を軽減し、作業効率が向上する。

請求項２によれば、請求項１に記載の検出センサにおいて、前記演算条件はシフト率であり、前記しきい値レベル設定手段は前記検出信号レベルに対して前記演算条件として予め定めたシフト率に応じたレベル分シフトして得られる値を新たなしきい値レベルとして設定するため、個人判断に一任されない、検出された信号レベルに対し客観的なしきい値レベルの決定を行うことができる。

請求項３によれば、請求項１又は２に記載の検出センサにおいて、前記演算条件を表示する表示手段と、前記演算条件を可変可能な可変設定手段と、を備えた。この構成により、演算条件の設定や表示による作業支持を行うことができる。

請求項４によれば、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検出センサにおいて、前記しきい値レベルの設定モード時に検出信号レベルを前記記憶手段に記憶し、次回以降の設定モード時に前記記憶手段の検出信号レベルを、その時にしきい値レベルを算出した検出信号レベルに更新するため、作業環境に応じたしきい値をその都度得ることができる。

請求項５によれば、請求項１乃至４に記載の検出センサにおいて、前記再設定モード選択時に前記記憶手段に検出信号レベルが記憶されていない時にエラー出力を行うエラー出力手段を備えた。この構成により、誤作動の防止を図ることができる。

本発明によれば、しきい値レベルを再設定する作業効率の向上を図ることが可能な検出センサを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図６に従って説明する。
図１は、本実施形態のファイバセンサ１０の平面図である。ファイバセンサ１０のセンサ本体１１は、略直方体に形成されるとともに、その上面には、例えば８桁表示可能な表示部としてデジタル表示部１２が設置され、デジタル表示部１２の一側（図１において左側）に、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）からなる動作表示灯１３が設置されている。なお、デジタル表示部１２には、ファイバセンサ１０の備える複数の機能（例えば、検出用しきい値レベルの設定や微調整）が表示される。デジタル表示部１２は、４桁を表示するための４つの７セグメントＬＥＤ１４ａ〜１４ｄからなる第１表示部１４と、４桁を表示するための４つの７セグメントＬＥＤ１５ａ〜１５ｄからなる第２表示部１５とが一列に接続される態様で構成されている。

また、センサ本体１１の上面にはデジタル表示部１２の他側（図１において右側）に一対の三角形状の選択スイッチ１６，１７が設置されるとともに、選択スイッチ１７の他側（図１において右側）に四角形状の決定スイッチ１８が設置されている。選択スイッチ１６，１７は、それぞれの押圧操作によりデジタル表示部１２に表示される機能等を互いに逆方向の順序で切替えるためのものであり、決定スイッチ１８は、その押圧操作によりデジタル表示部１２に表示される現在の機能等を決定するためのものである。作業者により操作されるこれら選択スイッチ１６，１７及び決定スイッチ１８は、切替え手段及び設定手段を構成する。

図２はファイバセンサのブロック図である。ファイバセンサ１０は、投光素子２１を備える投光回路２２と、受光素子２３を備える受光回路２４と、ＣＰＵ２５とを備えて構成される。ＣＰＵ２５内にはメモリ２６が備えられ、このＣＰＵ２５は信号レベルを読み込み、メモリ２６に記憶させる処理手段、演算手段、しきい値レベル設定手段、及びエラー出力手段を構成し、メモリ２６は記憶手段を構成する。投光回路２２はＣＰＵ２５からの出力信号を受けて投光素子２１を発光させる。前記発光された光は受光素子２３によって光電変換され受光回路２４で増幅されて、受光素子２３での受光量に応じたレベルの出力信号をＣＰＵ２５に出力する。

本実施形態では、図１に示すセンサ本体１１に接続された投光用ファイバ及び受光用ファイバ（図示略）の先端が順次搬送されるワークＷの搬送経路（図２の白抜き矢印の方向）の両側に配置されるとともに、該搬送経路と垂直方向に沿って対向するように設置されている。そして、両ファイバを介して形成される投光素子２１及び受光素子２３間の光路（検出領域）内へのワークＷの進入量に応じたレベルの検出信号（アナログ信号）が、受光回路２４からＣＰＵ２５へ出力されるように構成されている。ＣＰＵ２５は、この出力信号のレベルをサンプリングした測定値と所定の検出用しきい値レベルとの大小を比較し、比較結果に応じて反転する検出信号を出力回路２７に出力するとともに、動作表示灯１３を、例えば赤色に点灯させる。

ＣＰＵ２５は、表示回路２８を介してデジタル表示部１２の７セグメントＬＥＤ１４ａ〜１４ｄ，１５ａ〜１５ｄを駆動しデジタル表示部１２に文字、数字、記号を表示するとともに、スイッチ入力回路２９を選択スイッチ１６，１７及び決定スイッチ１８の操作を介して検出する。ＣＰＵ２５は、選択スイッチ１６，１７及び決定スイッチ１８の操作に応じて、デジタル表示部１２の表示（切替え表示）を制御する表示制御手段を構成する。

本実施形態では、デジタル表示部１２に表示される各機能は、関連するもの同士がまとめられて上層（上位階層）、中層（中位階層）、下層（下位階層）の３層の段階構造に分類されており、選択スイッチ１６，１７及び決定スイッチ１８の操作によって各階層の機能を表示させ、その表示された機能を実行することができる。

具体的には、図３に示すように、上層には、「ＲＵＮ（ワークＷの検出動作を実行する通常検出状態）」３１、「ＴＥＡＣＨ（検出用しきい値レベルの設定）」３２、「Ｌ／Ｄ ＯＮ（入光時ＯＮ／非入光時ＯＮの設定）」３３、「ＴＩＭＥＲ（タイマ動作の設定）」３４、「ＣＵＳＴ（カスタム設定の内容表示）」３５、「ＰＲＯ（詳細設定）」３６の各機能が分類されている。中層には、「Ｐｒｏ１」〜「Ｐｒｏ５」の各機能が分類されている。また、下層には、「Ｐｒｏ１」〜「Ｐｒｏ５」に対応する各機能が分類されている。

上記構成においてワークＷの通過を判断する検出用しきい値レベルの設定について説明する。選択スイッチ１６，１７を用いて、図３に示される複数個用意されたモード３１〜３６よりティーチングモード３２を選択し、決定スイッチ１８を操作することにより、下位モードにおいてしきい値レベル演算条件と、しきい値レベル演算方法の設定が可能となる。さらに、選択スイッチ１６，１７を操作することにより、検出用しきい値レベルの設定モードと再設定モードのいずれか一方を選択し、決定スイッチ１８を操作することにより選択したモード（設定モード又は再設定モード）を実行することができる。このとき、予め設定モードを利用し信号レベルの記憶がメモリになされたことをＣＰＵ２５が確認してから再設定モードが利用できるようになる。設定モードを実行せずに再設定モードを実行した場合には、ＣＰＵ２５はエラー出力をデジタル表示部１２の第１表示部１４、第２表示部１５を介してＥＲＲ（エラー）と作業者に警告する。

これより、設定モードにおける処理を図４（ａ）に従って説明する。図４（ａ）のステップ４１において、ＣＰＵ２５は、予め設定されたシフト率をデジタル表示部１２に表示させ、選択スイッチ１６，１７の操作に従ってシフト率を増減する。そして、決定スイッチ１８を操作することで決定されたシフト率を、演算条件としてメモリ２６に記憶する。次に、ワークＷを搬送し（ステップ４２）、物体検出時に得られる信号レベルを用いて最初のしきい値レベルをＣＰＵ２５内で算出し設定する（ステップ４３）。このときに得られた信号レベルはメモリ２６に保存される。最初のしきい値レベルと、ステップ４１で設定されたシフト率をＣＰＵ２５内で演算し、検出用しきい値レベルを決定する（ステップ４４）。

次に、再設定モードにおける処理を図４（ｂ）に従って説明する。図４（ｂ）のステップ４５において、上記ステップ４１と同様に、検出用しきい値レベルの演算条件となるシフト率を決定する。シフト率を決定すると、ＣＰＵ２５は、メモリ２６に記憶された信号レベルを読み出す。次に、メモリ２６から読み出した信号レベルに基づいてしきい値レベルを算出し（ステップ４６）、そのしきい値レベルとシフト率に基づいて検出用しきい値レベルを決定する（ステップ４７）。

ここで、上記ステップ４３，４６における信号レベルに基づく検出用しきい値レベルの演算方法について説明する。本実施形態では、検出用しきい値レベルを算出するティーチングとして、リミットティーチングとフルオートティーチングが設定されており、いずれか一方のティーチングにより検出用しきい値レベルを算出する。

図５は、リミットティーチングの説明図である。リミットティーチングは、ワークＷの無い状態（非検出状態）における信号レベルに基づいて検出用しきい値レベルを設定する方法である。

詳述すると、ＣＰＵ２５は、設定モードにおいて、つまり、図５（ａ）における左側の矢印に示すように、ワークＷが無いときの検出信号レベルＸ（例えば検出信号レベルの最大値）に基づき、該検出信号レベルＸに対してシフト率を考慮して検出用しきい値レベルを設定する。さらに、ＣＰＵ２５は、再設定モードにおいて、図５（ａ）における右側の矢印に示すように、検出信号レベルＸに対して変更されたシフト率を考慮して検出用しきい値レベルを用いて算出された値としてＣＰＵ２５は再設定する。検出用しきい値レベルの算出は、図５（ｂ）に示すように、検出信号レベル０と検出信号レベルＸとの差と、その差を先に検出信号レベルＸに対して作業者が選択スイッチ１６，１７により選択、決定スイッチ１８により設定されたシフト率を乗算し、その結果を検出信号レベルＸに加算して検出用しきい値レベルを算出する。

図６は、フルオートティーチングの説明図である。フルオートティーチングは、ワークＷが有る状態（検出状態）における信号レベルと、ワークＷが無い状態（非検出状態）における信号レベルと、に基づいて検出用しきい値レベルを設定する方法である。

詳述すると、ＣＰＵ２５は、設定モードにおいて、図６（ａ）における左側の矢印に示すように、ワークＷが無いときの検出信号レベルＸ（例えば検出信号レベルの最大値）とワークＷが有るときの検出信号レベルＹ（例えば検出信号レベルの最小値）とに対してシフト率を考慮して検出用しきい値レベルを設定する。さらに、ＣＰＵ２５は、再設定モードにおいて、図６（ａ）における右側の矢印に示すように、検出信号レベルＸ，Ｙに対して変更されたシフト率を考慮して検出用しきい値レベルを再設定する。検出用しきい値レベルの算出は、図６（ｂ）に示すように、検出信号レベルＸと検出信号レベルＹとの差分に対してシフト率を乗算し、その結果を検出信号レベルＹに加算して検出用しきい値レベルを算出する。

なお、リミットティーチングとフルオートティーチングに用いられるシフト率は、それぞれのティーチング方法に対応して設定されメモリ２６に記憶されている。ＣＰＵ２５は、メモリ２６からそれぞれのティーチング方法に応じたシフト率を読み出し、そのシフト率の変更、検出用しきい値レベルの算出を行うように構成されている。

検出用しきい値レベルを設定／再設定する方法として、信号レベルに基づき所定の条件に従って検出用しきい値レベルを設定し、その検出用しきい値レベルを所定の条件に従って再設定する方法がある。この方法では、検出用しきい値レベルの設定時と再設定時とで条件が異なるため、それぞれの条件を管理しておく必要がある。この構成に対し、本実施形態では、信号レベルに対してシフト率を演算して検出用しきい値レベルを設定／再設定し、シフト率を変更することで検出用しきい値レベルを変更している。従って、検出用しきい値レベルの設定時と再設定時とで一つの条件（シフト率）の値変更するため、１つの条件を管理しておけばよく、管理が簡略化されている。

以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）検出用しきい値レベルの設定モードのときに、ワークＷを流して得た信号レベルをメモリ２６に記憶し、再設定モードのときにメモリ２６から読み出した信号レベルに基づいて検出用しきい値レベルの再設定を行うようにした。その結果、検出用しきい値レベルを再設定する毎にワークＷを流す必要が無いため、作業者の作業を軽減し、作業効率を向上することができる。

（２）検出用しきい値レベルの再設定モードの時に、メモリ２６から読み出した信号レベルに基づいて検出用しきい値レベルの再設定を行うようにした。その結果、検出用しきい値レベルを再設定する際に、間違ったワークＷを流したり、ワークＷを流すときに信号レベルにノイズが重畳したりして検出用しきい値レベルが誤設定されることを防止することができる。

（３）検出信号レベルに対してシフト率を演算して検出用しきい値を設定／再設定し、シフト率を変更することで検出用しきい値レベルを変更するようにした。従って、検出用しきい値レベルを設定する条件と再設定する条件が異なる構成に対し、本実施形態は、検出用しきい値レベルの設定時と再設定時とで１つの条件（シフト率）を用いているため１つの条件を管理しておけばよく、条件管理を簡略化することができる。

（４）本実施形態では、ＣＰＵ２５で算出されたしきい値レベルを新たに選択スイッチ１６，１７により選択し、決定スイッチ１８で決定するなど、直接手動で調整するのではなく、予め前記選択装置により定められたシフト率を用いてＣＰＵ２５で演算処理され、検出用しきい値レベルとして設定されている。故に、作業者毎による調整値のばらつきが無くなり、客観的に検出用しきい値レベルを得ることができる。

尚、上記実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
・物体の検出に用いる物理量として、光以外に、磁気、熱、長音波、圧力などを採用することもできる。

・選択スイッチ１６，１７として、一対の三角形状の選択スイッチ以外に切替えレバー、ロータリースイッチ、ダイヤル式調整ねじなどを採用することもできる。
・選択スイッチ１６，１７、及び決定スイッチ１８は、その設置場所をデジタル表示部１２の右側以外に、左側、ファイバセンサ自体の他面などとすることもできる。

・ワークＷが無いときの検出信号レベルＸ及びワークＷが有るときの検出信号レベルＹ、又はワークＷが無いときの検出信号レベルＸのみに基づいて検出用しきい値レベルを設定するようにしたが、ワークＷが有るときの検出信号レベルＹのみに基づいて検出用しきい値レベルを設定するようにしてもよい。

・ワークＷが無いときの検出信号レベルＸ及びワークＷが有るときの検出信号レベルＹは、それぞれ検出された信号レベルの最大値最小値に基づいたが、作業者が任意に設定するレベルをメモリ２６に記憶し、それに基づいてもしきい値レベルを算出してもよい。

・メモリ２６に演算条件を記憶するタイミングは、作業者が入力してからでも、予め初期値が与えられていてもよい。
エラーメッセージはデジタル表示部１２の第１表示部１４、第２表示部１５にＥＲＲ（エラー）表示される以外に、動作表示灯１３を点滅表示、ブザーなどの音を発する手段を採用することもできる。

一実施形態の検出センサを示す平面図。 検出センサの電気的構成を示すブロック図。 検出センサの機能を示す説明図。 （ａ）（ｂ）はしきい値レベル決定方法を示すフローチャート。 （ａ）（ｂ）は信号レベルに基づく検出用しきい値レベル設定の説明図。 （ａ）（ｂ）は信号レベルに基づく検出用しきい値レベル設定の説明図。 （ａ）（ｂ）は従来のしきい値レベル決定方法を示すフローチャート。

符号の説明

１０…ファイバセンサ、１２…表示手段としてのデジタル表示部、１６，１７…切替え手段及び可変設定手段を構成する選択スイッチ、１８…切替え手段を構成する決定スイッチ、２３…物理量検出手段を構成する受光素子、２４…物理量検出手段を構成する受光回路、２５…被検出物検出手段、しきい値レベル設定手段、可変設定手段、処理手段、エラー出力手段を構成するＣＰＵ、２６…記憶手段を構成するメモリ。

Claims (5)

1. 被検出物を検出するための物理量に応じた検出信号レベルを得る物理量検出手段と、
   前記検出信号レベルとしきい値レベルとの比較に基づいて被検出物の検出を行う被検出物検出手段と、
   しきい値レベルを設定する設定モードとしきい値レベルを再設定する再設定モードとを切替え可能な切替え手段と、
   前記検出信号レベルを記憶する記憶手段と、
   前記設定モード時に前記被検出物の検出状態又は非検出状態における検出信号レベルを読み込み前記記憶手段に記憶させる処理手段と、
   前記設定モード時に前記処理手段にて前記記憶手段に記憶させた検出信号レベルを元に所定の演算条件に従って演算処理してしきい値レベルを設定し、前記再設定モード時に前記記憶手段に記憶された検出信号レベルを元に前記演算条件に従って演算処理してしきい値レベルを設定するしきい値レベル設定手段と、
   を備えたことを特徴とする検出センサ。
2. 請求項１に記載の検出センサにおいて、
   前記演算条件はシフト率であり、
   前記しきい値レベル設定手段は前記検出信号レベルに対して前記演算条件として予め定めたシフト率に応じたレベル分シフトして得られる値を新たなしきい値レベルとして設定することを特徴とする検出センサ。
3. 請求項１又は２に記載の検出センサにおいて、
   前記演算条件を表示する表示手段と、
   前記演算条件を可変可能な可変設定手段と、
   を備えたことを特徴とする検出センサ。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の検出センサにおいて、
   前記しきい値レベルの設定モード時に検出信号レベルを前記記憶手段に記憶し、次回以降の設定モード時に前記記憶手段の検出信号レベルを、その時にしきい値レベルを算出した検出信号レベルに更新する、ことを特徴とする検出センサ。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の検出センサにおいて、
   前記再設定モード選択時に前記記憶手段に検出信号レベルが記憶されていない時にエラー出力を行うエラー出力手段を備えたことを特徴とする検出センサ。

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