JP2008099302A - 検出スイッチおよび光電スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】被検出物体の移動速度を低下させることなく設定されている感度を容易に確認することができ、かつ被検出物体のばらつきに検出結果が影響を受けないように感度設定を行うことができる検出スイッチを提供することである。
【解決手段】受光部２は受光量に対応する受光信号ＲＳを出力し、検出部３は受光信号ＲＳを増幅およびアナログ／デジタル変換し、受光量を示す受光データＲＤとして出力する。ホールド時間制御部５はホールド期間を規定するホールドタイミング信号ＨＴをホールド回路４に与える。ホールド回路４はホールド期間ごとに受光データＲＤのピーク値またはボトム値をホールドする。ホールド値比較部２０は、ピークホールドモード時には、ピーク値を順次比較し、ピーク値の最小値を求め、ボトムホールドモード時には、ボトム値を順次比較し、ボトム値の最大値を求める。制御部８は最大値または最小値を表示部６に表示させる。
【選択図】図９

Description

本発明は、物体の有無を検出する検出スイッチおよび光電スイッチに関する。

従来より、工場の生産ライン等で移動する物体の有無を検出するために、光電スイッチ、近接スイッチ、超音波スイッチ等の検出スイッチが用いられている。検出スイッチとは、光、磁力、超音波等のエネルギーを検知領域に投射し、検知領域からの反射エネルギーまたは透過エネルギーを検出することにより物体の有無を検出するものである。

例えば、光電スイッチは、物体の搬送経路に光を投射し、物体からの反射光または透過光の有無を検出することにより、物体の有無を判定するものである。

透過型の光電スイッチでは、被検出物体が検知領域に存在しない場合に、投光部から投射された光が受光部に入光する。この場合、受光部での受光量のレベルが所定のしきい値以下の場合に被検出物体が存在すると判定される。一方、反射型の光電スイッチでは、被検出物体が検知領域に存在する場合に、投光部から投射された光が物体により反射され、その反射光が受光部に入光する。この場合、受光部での受光量のレベルが所定のしきい値を超えたときに被検出物体が存在すると判定される。光電スイッチの感度は上記のしきい値を変化させることにより調整される。

このような光電スイッチでは、光軸のずれ、投光面または受光面の汚れ、投光部の発光素子の特性劣化等により受光量のレベルが低下することがある。そこで、受光量を視覚的に表示する表示部を有する光電スイッチを用いれば、このような受光量のレベルの低下を視覚的に認識し、適切な時期に光電スイッチのしきい値を変化させて感度を再設定することができる。
特開平９−１１６４１１号公報 特開平９−１６７９５３号公報

上記の光電スイッチでは、例えば光電スイッチの設置段階のように被検出物体が移動していない場合や、被検出物体が非常に遅い速度で移動している場合など、単位時間当たりの受光量の変化量が小さいときには、表示部に表示される受光量を読み取ることができる。それにより、光電スイッチの感度が適切であるか否かを確認することができる。

しかしながら、例えば被検出物体が速い速度で移動している場合など、単位時間当たりの受光量の変化量が大きいときには、表示部に表示される受光量が高速に切り替わるため、受光量を読み取ることが困難になる。その結果、表示部に表示された受光量に基づいて光電スイッチの感度が適切であるか否かを確認することができない。

したがって、感度が適切であるか否かを確認するためには、一旦生産ラインを停止させる等の処置を施して被検出物体の移動速度を低下させる必要があり、感度再設定の効率が非常に悪い。

また、生産ライン上の被検出物体を検出する場合には、各被検出物体の位置や表面状態のばらつきにより光電スイッチにおける受光量がばらつく。このような場合、被検出物体のばらつきに検出結果が影響を受けないように感度設定を行う必要がある。

本発明の目的は、被検出物体の移動速度を低下させることなく設定されている感度を容易に確認することができ、かつ被検出物体のばらつきに検出結果が影響を受けないように感度設定を行うことができる検出スイッチを提供することである。

本発明の他の目的は、被検出物体の移動速度を低下させることなく設定されている感度を容易に確認することができ、かつ被検出物体のばらつきに検出結果が影響を受けないように感度設定を行うことができる光電スイッチを提供することである。

（１）第１の発明
第１の発明に係る検出スイッチは、移動している被検出物体のある位置における存在の有無を検出する検出スイッチであって、被検出物体の有無により得られる検出量を出力する検出手段と、しきい値を設定するしきい値設定手段と、検出手段から出力される検出量をしきい値設定手段により設定されたしきい値と比較して比較結果を出力する比較手段と、比較手段から出力される比較結果に基づき、被検出物体の有無を検出信号として出力する検出信号出力手段と、検出信号出力手段から出力される検出信号における所定の結果から次の所定の結果までを一つの保持期間として、各保持期間ごとに検出手段から出力される検出量の最大値または最小値を保持出力する保持出力手段と、保持期間の所定数内に保持出力手段から出力される最大値のうちの最小値または保持期間の所定数内に保持出力手段から出力される最小値のうち最大値を出力する保持値出力手段と、保持値出力手段から出力される最小値または最大値を表示する表示手段とを備えたものである。

本発明に係る検出スイッチにおいては、しきい値設定手段により予めしきい値が設定される。検出手段により被検出物体の有無により得られる検出量が出力され、検出手段から出力される検出量がしきい値設定手段により設定されたしきい値と比較手段により比較され、検出信号出力手段により比較結果に基づき被検出物体の有無が検出信号として出力される。

検出信号出力手段から出力される検出信号における所定の結果から次の所定の結果までを一つの保持期間として、各保持期間ごとに検出手段から出力される検出量の最大値または最小値が保持出力手段により保持出力される。保持期間の所定数内に保持出力手段から出力される最大値のうちの最小値または保持期間の所定数内に保持出力手段から出力される最小値のうちの最大値が保持値出力手段から出力され、保持値出力手段から出力される最小値または最大値が表示手段により表示される。

このように、保持期間の所定数内に出力される検出量の最大値のうちの最小値または保持期間の所定数内に出力される検出量の最小値のうちの最大値が表示手段により表示されるので、被検出物体が高速で移動する場合でも、被検出物体の速度を低下させることなく感度が適切であるか否かを容易に確認することができるとともに、感度の余裕度の最悪値を知ることができる。

したがって、この最悪値に対して余裕を有するようにしきい値を設定することにより、被検出物体のばらつきにより検出結果が影響を受けない最適な感度設定を行うことができる。

（２）第２の発明
第２の発明に係る検出スイッチは、第１の発明に係る検出スイッチの構成において、保持期間の所定数を一定数に設定する保持期間設定手段をさらに備えたものである。この場合、保持期間の一定数内に保持出力手段から保持出力される最大値のうちの最小値または最小値のうちの最大値が保持値出力手段により出力される。

（３）第３の発明
第３の発明に係る検出スイッチは、第２の発明に係る検出スイッチの構成において、保持期間設定手段は、外部からの操作により保持期間の所定数を任意に設定する保持期間設定手段をさらに備えたものである。この場合、ユーザが保持期間の所定数を任意の時間に設定することが可能となる。

（４）第４の発明
第４の発明に係る検出スイッチは、第１〜第３のいずれかの発明に係る検出スイッチの構成において、表示手段は、しきい値設定手段により設定されたしきい値、またはしきい値と保持値出力手段から出力される最小値または最大値との比もしくは差を表示するものである。

この場合、表示手段にしきい値、またはしきい値と最小値または最大値との比もしくは差が表示されるので、感度が最適か否かを容易に知ることができる。

（５）第５の発明
第５の発明に係る検出スイッチは、第１〜第４のいずれかの発明に係る検出スイッチの構成において、表示手段は、保持値手段から出力される検出量の最大値または最小値を表示する表示モードであることを示す表示と、検出量の最大値または最小値とを時分割に表示するものである。

（６）第６の発明
第５の発明に係る検出スイッチは、第１〜第５のいずれかの発明に係る検出スイッチの構成において、検出スイッチは、さらに、検出手段から出力される検出量がしきい値を上回った際に検出信号出力手段により検出信号を出力する第１の設定モードと、検出手段から出力される検出量がしきい値を下回った際に検出信号出力手段により検出信号を出力する第２の設定モードとを選択可能なモード設定手段を有し、保持値出力手段は、モード選択手段により第１の設定モードが選択された場合には検出量の最大値のうち最小値を出力し、第２の設定モードが選択された場合には検出量の最小値のうち最大値を出力するものである。

（７）第７の発明
第７の発明に係る光電スイッチは、移動している被検出物体の検出位置における存在の有無を検出する光電スイッチであって、検出位置に光を投射する投光手段と、検出位置からの透過光または反射光を受光する受光手段と、受光手段の受光量を出力する検出手段と、しきい値を設定するしきい値設定手段と、検出手段から出力される受光量をしきい値設定手段により設定されたしきい値と比較して比較結果を出力する比較手段と、比較手段から出力される比較結果に基づき、被検出物体の有無を検出信号として出力する検出信号出力手段と、検出信号出力手段から出力される検出信号における所定の結果から次の所定の結果までを一つの保持期間として、各保持期間ごとに検出手段から出力される受光量の最大値または最小値を保持出力する保持出力手段と、保持期間の所定数内に保持出力手段から出力される最大値のうちの最小値または保持期間の所定数内に保持出力手段から出力される最小値のうち最大値を出力する保持値出力手段と、保持値出力手段から出力される最小値または最大値を表示する表示手段とを備えたものである。

本発明に係る検出スイッチにおいては、しきい値設定手段により予めしきい値が設定される。検出手段により被検出物体の有無により得られる受光量が出力され、検出手段から出力される受光量がしきい値設定手段により設定されたしきい値と比較手段により比較され、検出信号出力手段により比較結果に基づき被検出物体の有無が検出信号として出力される。

検出信号出力手段から出力される検出信号における所定の結果から次の所定の結果までを一つの保持期間として、各保持期間ごとに検出手段から出力される受光量の最大値または最小値が保持出力手段により保持出力される。保持期間の所定数内に保持出力手段から出力される最大値のうちの最小値または保持期間の所定数内に保持出力手段から出力される最小値のうちの最大値が保持値出力手段から出力され、保持値出力手段から出力される最小値または最大値が表示手段により表示される。

このように、保持期間の所定数内に出力される受光量の最大値のうちの最小値または保持期間の所定数内に出力される受光量の最小値のうちの最大値が表示手段により表示されるので、被検出物体が高速で移動する場合でも、被検出物体の速度を低下させることなく感度が適切であるか否かを容易に確認することができるとともに、感度の余裕度の最悪値を知ることができる。

したがって、この最悪値に対して余裕を有するようにしきい値を設定することにより、被検出物体のばらつきにより検出結果が影響を受けない最適な感度設定を行うことができる。

本発明によれば、被検出物体のばらつきにより検出結果が影響を受けない最適な感度設定を行うことができる。

以下、本発明に係る検出スイッチの一例として光電スイッチについて説明する。

図１は第１の参考例における光電スイッチの構成を示すブロック図である。図１の光電スイッチは、投光部１、受光部２、検出部３、ホールド回路４、ホールド時間制御部５、表示部６、操作部７、制御部８および出力部９を含む。

制御部８は、光電スイッチの各部を制御する。投光部１は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を含み、制御部８の制御により検知領域に光を投射する。反射型の光電スイッチの場合には、検知領域に被検出物体が存在するときに、被検出物体からの反射光が受光部２で受光される。一方、透過型の光電スイッチの場合には、検知領域に被検出物体が存在しないときに、投光部１から投射された光が受光部２で受光される。

受光部２は、フォトダイオード等の受光素子を含み、受光量に対応するアナログの受光信号ＲＳを出力する。検出部３は、増幅器３１およびＡ／Ｄ変換器（アナログ／デジタル変換器）３２を含む。増幅器３１は、受光部２から出力された受光信号ＲＳを増幅する。Ａ／Ｄ変換器３２は、増幅器３１により増幅された受光信号ＲＳをアナログ／デジタル変換し、受光量を示す受光データＲＤとして出力する。

Ａ／Ｄ変換器３２から出力される受光データＲＤは、制御部８およびホールド回路４に与えられる。制御部８は、受光データＲＤが示す受光量を予め設定されたしきい値と比較することにより受光部２への入光状態および遮光状態を判定し、その判定結果を比較信号ＣＤとして出力部９へ出力する。出力部９では、比較信号ＣＤを、例えばノイズ除去用フィルター回路に通して検出信号ＤＴとして出力する。

ユーザは、操作部７により検出モードとして入光オンモードまたは遮光オンモードを切り替えることができる。入光オンモードでは、検出信号ＤＴは受光量のレベルがしきい値を超えたときにオン（例えばハイレベル）となり、受光量のレベルがしきい値以下のときに検出信号ＤＴがオフ（例えばローレベル）になる。また、遮光オンモードでは、検出信号ＤＴは受光量がしきい値以下のときにオンとなり、受光量がしきい値を超えたときにオフとなる。

また、操作部７により制御部８に設定されるしきい値を調整することにより感度設定を行うことができる。

ホールド回路４は、後述するホールド時間制御部５により規定されるホールド期間ごとにＡ／Ｄ変換器３２から出力される受光データＲＤのピーク値（最大値）またはボトム値（最小値）をホールド（保持）する。

ユーザは、操作部７のスライドスイッチ、押しボタンスイッチ等のスイッチによりホールドモードとしてピーク値をホールドするピークホールドモードまたはボトム値をホールドするボトムホールドモードを設定することができる。

なお、ユーザが入光オンモードを選択した場合に自動的にピークホールドモードに設定され、ユーザが遮光オンモードを選択したときに自動的にボトムホールドモードに設定されるように構成してもよい。

制御部８は、ホールドモード切り替え信号ＰＢをホールド回路４に与える。ホールド回路４は、ホールドモード切り替え信号ＰＢがピークホールドモードを示す場合には受光データＲＤのピーク値をホールドし、ホールドモード切り替え信号ＰＢがボトムホールドモードを示す場合には受光データＲＤのボトム値をホールドする。

このホールド回路４は、Ａ／Ｄ変換器３２から出力される受光データＲＤに外来ノイズ除去のための移動平均等の処理を行った後、処理後の受光データを内部レジスタに格納する。ピークホールドモード時には、ホールド期間内で内部レジスタに格納された受光データがより大きな値の受光データで順次書き換えられる。それにより、内部レジスタにホールド期間での受光量のピーク値が格納される。また、ボトムホールドモード時には、ホールド期間内で内部レジスタに格納された受光データがより小さな値の受光データで順次書き換えられる。それにより、内部レジスタにホールド期間での受光量のボトム値が格納される。

以下、ホールド回路４により保持されるピーク値およびボトム値をホールド値と呼ぶ。

ホールド時間制御部５は、ホールド期間に相当する周期を有するパルス状のホールドタイミング信号ＨＴをホールド回路４に与える。ホールド回路４は、ホールドタイミング信号ＨＴの立ち上がりに同期して、内部レジスタに格納されたホールド値をホールドデータＨＬとして制御部８に出力し、同時に内部レジスタのホールド値を初期化する。このようにして、ホールド回路４は、ホールドタイミング信号ＨＴにより規定されるホールド期間の終了時ごとにホールド値を制御部８に出力する。

ホールド時間制御部５は、制御部８から出力されるリセット信号ＲＴによりリセットされる。リセット信号ＲＴがアクティブ状態の場合には、ホールド時間制御部５はパルス状のホールドタイミング信号ＨＴを発生しない。リセット信号ＲＴが非アクティブ状態になると、ホールド時間制御部５はパルス状のホールドタイミング信号ＨＴをホールド回路４に与える。

したがって、制御部８によりリセット信号ＲＴを非アクティブ状態にするタイミングを調整することにより、ホールド時間制御部５がホールド回路４にホールドタイミング信号ＨＴを与えるタイミングを制御することが可能となる。

なお、ユーザは、操作部７により任意のホールド時間を制御部８を介してホールド時間制御部５に設定することも可能である。

制御部８は、Ａ／Ｄ変換器３２から出力される受光データＲＤまたはホールド回路４から出力されるホールドデータＨＬに基づいてリアルタイムに変化する受光量またはホールド値を表示部６に表示させる。

ユーザは、操作部７により表示モードとして表示部６に受光量を表示する受光量表示モードおよびホールド値を表示するホールド値表示モードを設定することができる。それにより、制御部８は、表示モードを受光量表示モードまたはホールド値表示モードに切り替える。

また、操作部７により表示モードとして表示部６にしきい値を表示するしきい値表示モードを設定することもでき、後述するしきい値に対する受光量の余裕度を表示する余裕度表示モードに設定することもできる。

制御部８は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）またはＡＳＩＣ（特殊用途向け集積回路）等により構成される。なお、制御部８のみならず、ホールド回路４、ホールド時間制御部５等の他の回路も含めて、ＣＰＵもしくはＡＳＩＣまたはその両方により実現することができる。

本参考例では、投光部１、受光部２および検出部３が検出手段を構成し、操作部７がしきい値設定手段に相当し、制御部８が比較手段に相当し、出力部９が検出信号出力手段に相当する。投光部１が投光手段に相当し、受光部２が受光手段に相当する。また、ホールド回路４が保持手段に相当し、表示部６が表示手段に相当する。さらに、ホールド時間制御部５および制御部８が保持期間設定手段を構成する。

次に、図２を参照しながら図１の光電スイッチにおける表示動作について説明する。図２は図１の光電スイッチにおける受光量の変化および表示値を示す図であり、（ａ）はピークホールドモードの場合、（ｂ）はボトムホールドモードの場合を示す。図２において、各時点でのホールド値を太線で示す。

図２（ａ）に示すように、ピークホールドモード時には、各ホールド期間内で受光量のピーク値がホールドされ、そのホールド期間の終了時に制御部８を介して表示部６に与えられ、次のホールド期間の間表示される。

例えば、ホールド期間ＨＤ１におけるピーク値「１９４５」がそのホールド期間ＨＤ１の終了時に制御部８を介して表示部６に与えられ、次のホールド期間ＨＤ２の間表示される。また、ホールド期間ＨＤ２におけるピーク値「２０１０」がそのホールド期間ＨＤ２の終了時に制御部８を介して表示部６に与えられ、次のホールド期間ＨＤ３の間表示される。

図２（ｂ）に示すように、ボトムホールドモード時には、各ホールド期間内で受光量のボトム値がホールドされ、そのホールド期間の終了時に制御部８を介して表示部６に与えられ、次のホールド期間の間表示される。

例えば、ホールド期間ＨＤ１１におけるボトム値「５２０」がそのホールド期間ＨＤ１１の終了時に制御部８を介して表示部６に与えられ、次のホールド期間ＨＤ１２の間表示される。また、ホールド期間ＨＤ１２におけるボトム値「５００」がそのホールド期間ＨＤ１２の終了時に制御部８を介して表示部６に与えられ、次のホールド期間ＨＤ１３の間表示される。

図３は図１の光電スイッチの表示部６における受光量またはホールド値の表示例を示す図である。

図３（ａ）の例では、ＬＥＤ（発光ダイオード）またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）からなるパネル１００により受光量またはホールド値が数値で表示される。図３（ｂ）の例では、棒状に配列されたＬＥＤ１０１により受光量またはホールド値が棒状グラフで表示される。

図３（ｃ）の例では、ＬＣＤからなるパネル１０２により受光量またはホールド値が扇形グラフで表示される。図３（ｄ）の例では、ＬＥＤまたはＬＣＤからなるパネル１０３により受光量およびホールド値が２段に数値で表示される。

図４は図１の光電スイッチの表示部６におけるホールド値表示モードの表示例を示す図である。

図４（ａ）の例では、パネル１１０上のホールド値の数値表示に加えてＬＥＤ１１１の点灯によりホールド値表示モードである旨が表示される。図４（ｂ）の例では、ＬＥＤ１１２によるホールド値の棒状グラフ表示に加えてＬＥＤ１１３の点灯によりホールド値表示モードである旨が表示される。図４（ｃ）の例では、ＬＣＤからなるパネル１１５上のホールド値の数値表示の上部に小さな文字“ＨＯＬＤ”でホールド値表示モードである旨が表示される。図４（ｄ）の例では、ＬＣＤまたはＬＥＤからなるパネル１１６上のホールド値の数値表示の左側に文字“Ｈ”でホールド値表示モードである旨が表示される。

図４（ｅ）の例では、ＬＥＤ１１７によるホールド値の棒状グラフ表示に加えてＬＣＤまたはＬＥＤからなるパネル１１８上に文字“ＨＯＬＤ”でホールド値表示モードである旨が表示される。

図４（ｆ）の例では、ＬＣＤまたはＬＥＤからなるパネル１１９上にホールド値表示モードである旨“ＨＬｄ”およびホールド値が時分割で表示される。例えば、ホールド値表示モードである旨が０．２５秒間表示された後、ホールド値が１秒間表示され、この表示が繰り返し行われる。なお、ホールド値表示モードの表示“ＨＬｄ”の左上の“−”はピークホールドモードである旨を示している。ボトムホールドモード時には、ホールド値表示モードの表示“ＨＬｄ”の左下に“−”が表示される。

なお、ホールド値の代わりに、あるいはホールド値に加えて、ホールド値を加工することにより得られた値を表示してもよい。例えば、しきい値に対する受光量の余裕度を表示してもよい。ここで、余裕度は、しきい値と受光量との比（例えば百分率（％）であれば、（受光量／しきい値）×１００）、または受光量としきい値との差（＝受光量−しきい値）で表される。

図５は図１の光電スイッチの表示部６における余裕度の表示例を示す図である。図５の例では、受光量としきい値との差が棒状に配列されたＬＥＤ１２０により棒状グラフで表示される。棒状に配列されたＬＥＤ１２０の中央部が０であり、左側が負を表し、右側が正を表す。

表示モードの切り替えは、例えば操作部７のスライドスイッチ、ジョグスイッチ、押しボタンスイッチ等のスイッチにより行う。例えば、操作部７の押しボタンスイッチを押すごとに受光量の表示およびホールド値の表示が切り替わる。

また、例えば、押しボタンスイッチを押している間にホールド回路４がホールド動作を行い、押しボタンスイッチを離したときに所定時間ホールド値を表示部６に表示してもよい。さらに、例えば、押しボタンスイッチを押したときにホールド回路４がホールド動作を開始し、再度押しボタンスイッチを押したきに所定時間ホールド値を表示部６に表示してもよい。

図６は図１の光電スイッチの操作部７におけるホールド時間の設定方法の例を示す図である。

図６（ａ）の例では、トリマ２００を回すことによりホールド時間を任意に設定する。図６（ｂ）の例では、ロータリスイッチ２０１を切り替えることによりホールド時間を任意に設定する。図６（ｃ）の例では、ソフトウエアによりメニュー画面２０２上でホールド時間を任意に設定する。図６（ｄ）の例では、スライドスイッチ２０３によりホールド時間を任意に設定する。なお、ホールド時間を例えば１秒に固定してもよい。

また、ホールド期間を一定時間に設定せずに検出信号ＤＴのオン状態からオフ状態への切り替わりまたはオフ状態からオン状態への切り替わりをカウントし、カウント値が予め設定された回数に達するまでの期間をホールド期間に設定してもよい。

図７は検出信号のオンまたはオフに基づくホールド期間の設定方法を示す図である。図７の例では、受光量がしきい値ＴＨを超えることにより検出信号ＤＴが切り替わる回数が１０回に達するまでをホールド期間に設定している。

この場合、ホールド時間制御部５が検出信号ＤＴのオフ状態からオン状態またはオン状態からオフ状態への切り替わりをカウントし、カウント値が所定の回数に達したときにホールドタイミング信号ＨＴを立ち上げるとともに、カウント値をリセットする動作を繰り返し行う。

このようなホールド期間の設定方法を用いると、生産ラインの速度が一定でない場合や生産ライン上の被検出物体が等間隔に配置されていない場合でも、ホールド期間中のピーク値またはボトム値の演算対象となるサンプル数を一定にすることが可能となる。

以上のように、本参考例の光電スイッチでは、ホールド期間ごとにホールドされる受光量のピーク値またはボトム値が表示部６に表示されるので、被検出物体が高速で移動する場合でも、生産ラインの速度を落とすことなく感度が適切であるか否かを確認することができる。したがって、生産効率が向上する。

特に、透過型の光電スイッチでは、ホールドされたピーク値は被検出物体が検知領域に存在しない場合の受光量を示す。このピーク値を監視することにより、光軸のずれ、投光面または受光面の汚れ、投光部１の発光素子の特性劣化等に起因する受光量のレベルの低下を認識できる。また、ホールドされたボトム値としきい値とを比較することにより、しきい値に対する受光量の余裕度を知ることができる。

一方、反射型の光電スイッチでは、ホールドされたボトム値は被検出物体が検知領域に存在しない場合の受光量を示している。背景物体のある状態での検出の際には、このボトム値を監視することにより、光軸のずれ、投光面または受光面の汚れ、投光部１の発光素子の特性劣化等に起因する受光量のレベルの低下を認識できる。また、ホールドされたピーク値としきい値とを比較することにより、しきい値に対する受光量の余裕度を知ることができる。

図８は第２の参考例における光電スイッチの構成を示すブロック図である。

図８の光電スイッチが図１の光電スイッチと異なるのは、図１の検出部３およびホールド回路４の代わりに検出部３ａ、ホールド回路４ａ、データ切換部１０およびＡ／Ｄ変換器１１が設けられている点である。

検出部３ａは、増幅器３１からなり、受光部２から出力されるアナログの受光信号ＲＳを増幅する。ホールド回路４ａは、増幅器３１により増幅された受光信号ＲＳのピーク値またはボトム値をホールドする。ホールド回路４ａはアナログ回路により構成され、例えば電圧ホールド用コンデンサを内蔵する。

このホールド回路４ａでは、ピーク値のホールドの際には、入力電圧値とコンデンサの両端の電圧値とを比較し、入力電圧値の方が大きいときにコンデンサの両端の電圧値が入力電圧値と同じになるまでコンデンサを充電し、コンデンサの両端の電圧値の方が大きいときにはそのまま電圧値をホールドする。ボトム値のホールドの際には、入力電圧値とコンデンサの両端の電圧値とを比較し、入力電圧値の方が小さいときにコンデンサの両端の電圧値が入力電圧値と同じになるまでコンデンサを放電し、コンデンサの両端の電圧値の方が小さいときにはそのまま電圧値をホールドする。

制御部８は、ホールド回路４ａにホールドモード切り替え信号ＰＢを与える。ホールドモード切り替え信号ＰＢがピークホールドモードを示す場合には、ホールド回路４ａはホールド時間制御部５により規定されるホールド時間ごとに受光信号ＲＳのピーク値をホールドし、ホールド値をホールド信号ＨＳとして出力する。ホールドモード切り替え信号ＰＢがボトムホールドモードを示す場合には、ホールド回路４ａはホールド時間制御部５により規定されるホールド時間ごとに受光信号ＲＳのボトム値をホールドし、ホールド値をホールド信号ＨＳとして出力する。

制御部８は、データ切換部１０に表示モード切り替え信号ＳＷを与える。データ切換部１０は、表示モード切り替え信号ＳＷが受光量表示モードを示す場合には、増幅器３１から出力される受光信号ＲＳをＡ／Ｄ変換器１１に出力し、表示モード切り替え信号ＳＷがホールド値表示モードを示す場合には、ホールド回路４ａから出力されるホールド信号ＨＳをＡ／Ｄ変換器１１に出力する。

Ａ／Ｄ変換器１１は、データ切換部１０から出力される受光信号ＲＳまたはホールド信号ＨＳをアナログ／デジタル変換し、受光量を示す受光データＲＤまたはホールド値を示すホールドデータＨＬを制御部８に出力する。

本参考例の光電スイッチの他の部分の構成および動作は、第１の参考例の光電スイッチの構成および動作と同様である。

本参考例では、投光部１、受光部２、検出部３ａ、データ切換部１０およびＡ／Ｄ変換器１１が検出手段を構成し、操作部７がしきい値設定手段に相当し、制御部８が比較手段に相当し、出力部９が検出信号出力手段に相当する。投光部１が投光手段に相当し、受光部２が受光手段に相当する。また、ホールド回路４ａが保持手段に相当し、表示部６が表示手段に相当する。さらに、ホールド時間制御部５、操作部７および制御部８が保持期間設定手段を構成する。

本参考例の光電スイッチにおいても、ホールド期間ごとにホールドされる受光量のピーク値またはボトム値が表示部６に表示されるので、被検出物体が高速で移動する場合でも、生産ラインの速度を落とすことなく感度が適切であるか否かを確認することができる。したがって、生産効率が向上する。

図９は本発明の第１の実施例における光電スイッチの構成を示すブロック図である。

図９の光電スイッチが図１の光電スイッチと異なるのは、ホールド回路４およびホールド時間制御部５の代わりにホールド回路４ｂおよびホールド時間制御部５ａが設けられ、ホールド値比較部２０がさらに設けられている点である。

出力部９から出力される検出信号ＤＴは、ホールド回路４ｂおよびホールド時間制御部５ａに与えられる。ホールド回路４ｂは、検出信号ＤＴのオフ状態からオン状態への変化に応答して、その時点でのホールド値をホールド値比較部２０に出力するとともに内部レジスタのホールド値を初期化する。

本実施例では、検出信号ＤＴがオフ状態からオン状態へ変化した時点から次に検出信号ＤＴがオフ状態からオン状態へ変化した時点までの期間が１サイクルとなる。

制御部８は、操作部７による設定に基づいてピークホールドモードおよびボトムホールドモードを切り替えるホールドモード切り替え信号ＰＢをホールド回路４ｂに与える。ホールド回路４ｂは、ホールドモード切り替え信号ＰＢがピークホールドモードを示す場合に、各サイクルでの受光量のピーク値をホールドし、各サイクルの終了時点でホールド値を出力する。また、ホールド回路４ｂは、ホールドモード切り替え信号ＰＢがボトムホールドモードを示す場合に、各サイクルでの受光量のボトム値をホールドし、各サイクルの終了時点でホールド値を出力する。

ホールド値比較部２０は、ピークホールドモード時には、ホールド回路４ｂから各サイクルごとに出力されるホールド値（ピーク値）を順次比較し、ピーク値の最小値を求め、比較用内部レジスタに格納する。また、ホールド値比較部２０は、ボトムホールドモード時には、ホールド回路４ｂから各サイクルごとに出力されるホールド値（ボトム値）を順次比較し、ボトム値の最大値を求め、比較用内部レジスタに格納する。

ホールド時間制御部５ａは、検出信号ＤＴのオフ状態からオン状態への変化の回数をカウントし、カウント値が設定回数に達すると、ホールド値比較部２０にリフレッシュ信号ＲＦを与える。このホールド時間制御部５ａは、制御部８から出力されるリセット信号ＲＴによりリセットされる。

ホールド値比較部２０は、ホールド時間制御部５ａからリフレッシュ信号ＲＦを受け取ると、求められたピーク値の最小値またはボトム値の最大値を制御部８に出力するとともに、比較用内部レジスタを初期化する。

このようにして、ホールド時間制御部５ａがリフレッシュ信号ＲＦをホールド値比較部２０に与えるごとに複数サイクルにおけるピーク値の最小値または複数サイクルにおけるボトム値の最大値が制御部８に出力される。

制御部８は、ホールド値比較部２０から出力されるピーク値の最小値またはボトム値の最大値を表示部６に表示させる。また、制御部８は、操作部７による表示モードの切り替えにより検出部３から出力される受光データＲＤが示す受光量を表示部６に表示させることもできる。

以上のように、本実施例の光電スイッチでは、ホールド時間制御部５ａがリフレッシュ信号ＲＦをホールド値比較部２０に与えるごとに複数サイクルにおけるピーク値の最小値または複数サイクルにおけるボトム値の最大値が表示部６に表示される。

したがって、被検出物体が高速で移動している場合に受光量の表示を読み取ることができることに加えて、感度の余裕度の最悪値を知ることができる。この最悪値に対してマージンを有するようにしきい値を設定することにより、被検出物体の位置や表面の汚れ等のばらつきに影響を受けない最適な感度設定を行うことができる。

本実施例では、投光部１、受光部２および検出部３が検出手段を構成し、操作部７がしきい値設定手段に相当し、制御部８が比較手段に相当し、出力部９が検出信号出力手段に相当する。投光部１が投光手段に相当し、受光部２が受光手段に相当する。また、ホールド回路４ｂが保持出力手段に相当し、ホールド値比較部２０が保持値出力手段に相当し、表示部６が表示手段に相当する。さらに、ホールド時間制御部５ａおよび制御部８が保持期間設定手段に相当する。

なお、本実施例では、ホールド時間制御部５ａの設定回数が一定であるが、ユーザが操作部７のスライドスイッチ、トリマ等により任意の設定回数を制御部８を介してホールド時間制御部５ａに設定することも可能である。

また、本実施例では、ホールド回路４ｂおよびホールド時間制御部５ａが検出信号ＤＴのオフ状態からオン状態への変化に応答して動作しているが、ホールド回路４ｂが検出信号ＤＴのオン状態からオフ状態への変化に応答してホールド値をホールド値比較部２０に出力し、ホールド時間制御部５ａが検出信号ＤＴのオン状態からオフ状態への変化の回数をカウントしてリフレッシュ信号ＲＦをホールド値比較部２０に出力してもよい。

図１０は本発明の第２の実施例における光電スイッチの構成を示すブロック図である。

図１０の光電スイッチが図９の光電スイッチと異なるのは、ホールド時間制御部５ａが設けられていない点である。

ユーザは、操作部７によりホールド値比較部２０のリフレッシュを指令することができる。制御部８は、操作部７からの指令に基づいてホールド値比較部２０にリフレッシュ信号ＲＦを出力する。

例えば、ユーザが操作部７の押しボタンスイッチを離している間に制御部８がリフレッシュ信号ＲＦをアクティブ状態にし、ユーザが操作部７の押しボタンスイッチを押している間に制御部８がリフレッシュ信号ＲＦを非アクティブ状態にする。

この場合、ユーザが操作部７の押しボタンスイッチを押している間に、ホールド値比較部２０はホールド回路４ｂから順次出力されるピーク値の最小値またはボトム値の最大値を求める動作を行う。そして、ユーザが操作部７の押しボタンスイッチを離すと、ホールド値比較部２０はピーク値の最小値またはボトム値の最大値を制御部８に出力し、制御部８はそのピーク値の最小値またはボトム値の最大値を表示部６に表示させる。

本実施例の光電スイッチでは、操作部７の操作によりホールド値比較部２０に与えるリフレッシュ信号ＲＦを制御することができるので、比較的簡単な構成で第１の実施例の光電スイッチと同様の効果を得ることができる。

図１１および図１２は図９および図１０の光電スイッチの効果を説明するための図である。

図１１（ａ）において、矢印Ａで示す方向に移動している生産ライン３０１上の被検出物体３０２の位置が矢印Ｂで示す方向にずれている。この場合、反射型の光電スイッチ５０１を用いて被検出物体３０２を検出すると、図１１（ｂ）に示すように、各サイクルＣＹ１，ＣＹ２，ＣＹ３，ＣＹ４，ＣＹ5 における受光量のピーク値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５がばらつく。このようなピーク値のばらつきは、各被検出物体３０２の表面の状態によっても生じる。

なお、ボトム値Ｂ０は、被検出物体３０２が検出されないときの背景の受光量である。

この場合、光電スイッチのしきい値ＴＨをピーク値Ｐ１〜Ｐ５の最小値に対してマージンを持たせるように設定することにより、被検出物体３０２のばらつきに影響されない最適な感度設定を行うことができる。

図１２（ａ）において、矢印Ｃで示す方向に移動している台紙３０３上のシール等の半透光状態の被検出物体３０４を透過型の光電スイッチ５０２で検出する。この場合、各被検出物体３０４の厚みのばらつきや表面の汚れにより、図１２（ｂ）に示すように、各サイクルＣＹ１１，ＣＹ１２，ＣＹ１３，ＣＹ１４，ＣＹ１５における受光量のボトム値Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５がばらつく。

なお、ピーク値Ｐ０は、被検出物体３０４が検出されないときの台紙３０３を透過した光の受光量である。

この場合、光電スイッチのしきい値ＴＨをボトム値Ｂ１〜Ｂ５の最大値に対してマージンを持たせるように設定することにより、被検出物体３０４のばらつきに影響されない最適な感度設定を行うことができる。

図９および図１０の光電スイッチにおいて、最小値または最大値の代わりに、あるいは最小値または最大値に加えて、最小値または最大値を加工することにより得られた値を表示部６に表示してもよい。例えば、しきい値に対する最小値または最大値の余裕度を表示してもよい。ここで、余裕度は、しきい値と最小値または最大値との比、または最小値または最大値としきい値との差で表される。

なお、本発明は、光電スイッチに限らず、近接スイッチ、超音波スイッチ等の他の検出スイッチにも適用することができる。

物体の有無を検出するため等に利用することができる。

第１の参考例における光電スイッチの構成を示すブロック図である。 ピークホールドモードおよびボトムホールドモードにおける受光量の変化および表示値を示す図である。 図１の光電スイッチの表示部における受光量またはホールド値の表示例を示す図である。 図１の光電スイッチの表示部におけるホールド値表示モードの表示例を示す図である。 図１の光電スイッチの表示部における余裕度の表示例を示す図である。 図１の光電スイッチの操作部におけるホールド時間の設定方法の例を示す図である。 検出信号のオンまたはオフに基づくホールド期間の設定方法を示す図である。 第２の参考例における光電スイッチの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例における光電スイッチの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施例における光電スイッチの構成を示すブロック図である。 図９および図１０の光電スイッチの反射型としての効果を説明するための図である。 図９および図１０の光電スイッチの透過型としての効果を説明するための図である。

符号の説明

１ 投光部
２ 受光部
３，３ａ 検出部
４，４ａ，４ｂ ホールド回路
５，５ａ ホールド時間制御部
６ 表示部
７ 操作部
８ 制御部
９ 出力部
１０ データ切換部
１１ Ａ／Ｄ変換器
２０ ホールド値比較部

Claims (7)

1. 移動している被検出物体のある位置における存在の有無を検出する検出スイッチであって、
   前記被検出物体の有無により得られる検出量を出力する検出手段と、
   しきい値を設定するしきい値設定手段と、
   前記検出手段から出力される検出量を前記しきい値設定手段により設定されたしきい値と比較して比較結果を出力する比較手段と、
   前記比較手段から出力される比較結果に基づき、被検出物体の有無を検出信号として出力する検出信号出力手段と、
   前記検出信号出力手段から出力される検出信号における所定の結果から次の所定の結果までを一つの保持期間として、各保持期間ごとに前記検出手段から出力される検出量の最大値または最小値を保持出力する保持出力手段と、
   前記保持期間の所定数内に前記保持出力手段から出力される最大値のうちの最小値または前記保持期間の所定数内に前記保持出力手段から出力される最小値のうちの最大値を出力する保持値出力手段と、
   前記保持値出力手段から出力される最小値または最大値を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする検出スイッチ。
2. 前記保持期間の前記所定数を一定数に設定する保持期間設定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の検出スイッチ。
3. 前記保持期間設定手段は、外部からの操作により前記保持期間の前記所定数を任意に設定することを特徴とする請求項２記載の検出スイッチ。
4. 前記表示手段は、前記しきい値設定手段により設定されたしきい値、または前記しきい値と前記保持値出力手段から出力される前記最小値または最大値との比もしくは差を表示することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の検出スイッチ。
5. 前記表示手段は、前記保持値手段から出力される検出量の最大値または最小値を表示する表示モードであることを示す表示と、前記検出量の最大値または最小値とを時分割に表示することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の検出スイッチ。
6. 前記検出スイッチは、さらに、
   前記検出手段から出力される前記検出量が前記しきい値を上回った際に前記検出信号出力手段により検出信号を出力する第１の設定モードと、前記検出手段から出力される前記検出量が前記しきい値を下回った際に前記検出信号出力手段により検出信号を出力する第２の設定モードとを選択可能なモード設定手段を有し、
   前記保持値出力手段は、前記モード選択手段により前記第１の設定モードが選択された場合には前記検出量の最大値のうち最小値を出力し、前記第２の設定モードが選択された場合には前記検出量の最小値のうち最大値を出力することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の検出スイッチ。
7. 移動している被検出物体の検出位置における存在の有無を検出する光電スイッチであって、
   前記検出位置に光を投射する投光手段と、
   前記検出位置からの透過光または反射光を受光する受光手段と、
   前記受光手段の受光量を出力する検出手段と、
   しきい値を設定するしきい値設定手段と、
   前記検出手段から出力される受光量を前記しきい値設定手段により設定されたしきい値と比較して比較結果を出力する比較手段と、
   前記比較手段から出力される比較結果に基づき、被検出物体の有無を検出信号として出力する検出信号出力手段と、
   前記検出信号出力手段から出力される検出信号における所定の結果から次の所定の結果までを一つの保持期間として、各保持期間ごとに前記検出手段から出力される受光量の最大値または最小値を保持出力する保持出力手段と、
   前記保持期間の所定数内に前記保持出力手段から出力される最大値のうちの最小値または前記保持期間の所定数内に前記保持出力手段から出力される最小値のうちの最大値を出力する保持値出力手段と、
   前記保持値出力手段から出力される最小値または最大値を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする光電スイッチ。

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