JP3107434B2 - 信号発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセンサを用いた信号発生
装置に係り、特にフェイルセ−フな検出信号を得ること
のできるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、機械プレスのストロ−ク
制御用信号としては、図５に示されるように、機械プレ
スのクランクシャフト又はそのクランクシャフトの回転
と連動する回転軸１に複数（図５の例では２個）のロ−
タリカムスイッチ１０ａ，１０ｂを設けて構成されてい
る。すなわち、ロ−タリスイッチ１０ａ，１０ｂは、同
一形状のカム１１，１１を回転軸１に対して取付角度を
異ならせて固定されていると共に、そのカム１１，１１
にレバ−１２の先端にロ−ラ１３を備えたマイクロスイ
ッチ（図示せず）をそれぞれ対設させて構成されてい
る。

【０００３】したがって、回転軸１が回転するとそれに
伴って各カム１１，１１も回転し、その回転角度に応じ
てレバ−１２が上下動してマイクロスイッチをＯＮ・Ｏ
ＦＦすることができる。そして、どのマイクロスイッチ
がＯＮ又はＯＦＦしたかによって、回転軸１の回転角度
を検出することができる。

【０００４】なお、ロ−タリスイッチ１０ａ，１０ｂ
は、図５に示される２個以外に、さらに増加すれば、そ
の分だけ検出する回転角度の巾を小さくすることができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のマイクロスイッチを用いた信号発生装置は、マイク
ロスイッチの接点溶着等により故障したときには、正確
な検出信号が得られなくなって、機械プレス等の機器本
体の制御に不都合が生じることがあった。

【０００６】さらに、近年、機械プレスや工業用ロボッ
ト等の産業用機械においても、フェイルセ−フな検出信
号により、機器本体を安全側に導くようにすることが要
望されるようになってきている。

【０００７】このような要望に応えるために、上述のロ
−タリマイクロスイッチの検出信号を基に、図６に示す
ような否定演算回路を用いてもフェイルセ−フな検出信
号とすることはできない。

【０００８】図６を用いてさらに説明すると、Ａ1 は非
反転増幅器、Ａ2 は反転増幅器及びＶｃｃは電源であっ
て、ｘ1,ｙ1,ｙ2 は２値化信号でＨレベルを論理値
「１」，Ｌレベルを論理値「０」とする。

【０００９】この場合、出力信号ｙ1 及びｙ2 がフェイ
ルセ−フであるためには、回路が故障したときに出力ｙ
1 ＝１、あるいはｙ2 ＝１に誤らないということであ
る。

【００１０】ここで、入力信号ｘがｘ＝１には誤らない
信号であるとすれば、非反転増幅器Ａ1 が故障で出力ｙ
1 ＝１の誤り出力を生じなければ、すなわち、非反転増
幅器Ａ1 がフェイルセ−フ構成であれば、ｙ1 ＝１の誤
りは生じない。

【００１１】しかし、反転増幅器Ａ2 の出力信号ｙ2
は、たとえ増幅器Ａ2 をフェイルセ−フに構成したとし
ても、すなわち出力ｙ2 ＝１に誤らない構成としたとし
ても、非反転増幅器Ａ1 が故障してｙ1＝０を生じたと
き、出力ｙ2 はｙ2 ＝１に誤ってしまう。このため、フ
ェイルセ−フな信号処理には本質的に否定演算を含める
ことができない。

【００１２】出力信号ｙ2 に相当する信号、すなわち入
力信号ｘの否定信号を得るには、直接ｘ＝０の信号をｘ
＝０には誤らない信号の抽出手段を用いて抽出するより
外にない。図７はこのような抽出手段を実現するための
回路図である。

【００１３】すなわち、図７は、入力信号ｘを否定を含
まない抽出手段（非反転増幅器）Ａ1 を用いて抽出する
と同時に、別の否定を含まない抽出手段Ａ′1 を用いて
入力信号ｘの否定信号ｙ2 ＝バ−ｘ（記号バ−は否定演
算を表す。）を抽出し、出力信号ｙ1 ＝ｘとｙ1 の否定
信号ｙ2 ＝バ−ｘを抽出する２線系手段を意味し、ｙ1
，ｙ2 は双対信号である。

【００１４】そこで、本発明は、上述の図７に示す抽出
手段に好適な信号発生装置を提供することを目的として
いる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る信号発生装
置は、上記目的を達成するために、被検出体の駆動位置
に対応して移動する遮蔽手段と、発射された信号が前記
遮蔽手段で遮蔽されないときに２値化信号の「１」の出
力ありを出力し、その発射された信号がその遮蔽手段で
遮蔽されたときに２値化信号の「０」の出力なしを出力
する、「１」から「０」に誤るが「０」から「１」に誤
らない透過型検出手段と、発射された信号が前記遮蔽手
段で遮蔽されないときに２値化信号の「０」の出力なし
を出力し、その発射された信号がその遮蔽手段で遮蔽さ
れたときに２値化信号の「１」の出力ありを出力する、
「１」から「０」に誤るが「０」から「１」に誤らない
反射型検出手段と、を有することを特徴としている。ま
た、前記発射される信号は光線であって、前記透過型検
出手段及び前記反射型検出手段は、その発射された光線
を受光したときに出力を生成する光電素子をそれぞれ含
んで構成されていることを特徴としている。

【００１６】

【作用】上記構成において、透過型検出手段は、信号の
透過時には２値化信号に「１」の出力ありを出力し、そ
の信号の遮蔽時には２値化信号の「０」の出力なしを出
力する。そして、透過時には、「０」に誤ることがあっ
ても「１」に誤ることはない。また、反射型検出手段
は、信号の透過時には２値化信号の「０」の出力なしを
出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「１」の出
力ありを出力する。そして、遮蔽時には、「０」に誤る
とことがあっても「１」に誤ることはない。したがっ
て、検出手段は、フェールセーフな検出出力を行うこと
ができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は第１の実施例装置の斜視図であって、回転
軸１は上記図４と同様に、機械プレス等の被検出体（図
示せず）の駆動に対応して時計方向に回転するように構
成されている。

【００１８】回転軸１には、円周の一部に切欠部２ａを
有する円板からなる光線を透過させないが、照射された
光線を反射させることのできる遮光板（本発明の遮蔽手
段に該当する）２が固定されている。したがって、回転
軸１が回転されるとそれに伴って遮光板２も回転するこ
とができる。

【００１９】遮光板２を中間に位置させ、かつ、切欠部
２ａに対向する位置には、発光素子３ａ及び受光素子３
ｂからなる透過型光電素子（本発明の透過型検出手段に
該当する）３が図示しないフレ−ムに設けられていると
ともに、受光素子３ｂの上方で、かつ切欠部２ａに対向
する位置には、発光素子４ａとその発光素子４ａから発
射された光線が遮光板２に反射したときの光を受光する
位置に設けられた受光素子４ｂからなる反射型光電素子
（本発明の反射型検出手段に該当する）４が設けられて
いる。

【００２０】上述の実施例装置においての検出動作を図
２のタイムチャ−トを参照しながら説明する。回転軸１
が回転して遮光板２の切欠部２ａが透過型光電素子３に
位置すると、発光素子３ａからの光線は受光素子３ｂに
受光される。そして、受光素子３ｂの出力は、それまで
の出力「０」から「１」に変化する。

【００２１】他方、反射型光電素子４において、発光素
子４ａからの光線を遮光板２に反射させて受光していた
受光素子４ｂの出力は、それまでの「１」から「０」に
変化する。したがって、透過型光電素子３と反射型光電
素子４の出力は、上述の図７の入力信号のｘとバ−ｘの
関係となり、出力信号ｙ1 とその否定信号ｙ2 を抽出す
ることのできる２光線系抽出手段を実現することがで
き、フェイルセ−フな信号発生装置になる。

【００２２】次に、両光電素子３，４の誤り状態につい
ての具体例に就いて考察すると、先ず、透過型光電素子
３が切欠部２ａに位置して透過状態にあるときは、発光
素子３ａが消灯の故障か遮光板２以外の障害物により受
光素子３ｂの出力信号が「１」から「０」に誤るが、
「１」に誤るという事態はない。

【００２３】他方、反射型光電素子４の遮光状態におい
ては、発光素子４ａが消灯の故障又は遮光板２と受光素
子４ｂ間に障害物が存在して、受光素子４ｂの出力が
「１」から「０」に誤るが「１」に誤るという事態はな
い。したがって、両光電素子３，４の出力の双対信号か
らフェイルセ−フな検出信号を得ることが可能となる。

【００２４】図３は、反射型光電素子４の発光素子４ａ
を透過型光電素子３の発光素子３ａと兼用させて、装置
をより簡単にした例である。

【００２５】図４は、被検出体の駆動が左右方向に移動
される場合であって、シャフト１′は被検出体の駆動に
対応して左右方向に移動し、そのシャフト１′の先端に
設けられた遮光板２′がそのシャフト１′に伴って移動
する。このように、本発明装置は、被検出体は回転する
場合だけでなく、左右方向に移動する場合の位置検出に
も応用することができる。

【００２６】なお、上述の実施例では、透過型光電素子
３と反射型光電素子４とをそれぞれ１個ずつ設けた例を
示したが、遮光板２，２′に沿って複数設けることによ
って、検出巾を小さくすることができる。

【００２７】また、透過型検出手段及び反射型検出手段
は、光電素子の代わりに超音波素子を用いるようにして
もよい。この場合、遮蔽手段は光線の反射を考慮する必
要がない。しかし、上述の実施例のように光電素子で実
施したときは構造が簡単になる利益がある。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る信号発生装置は、被検出体
の駆動位置に対応して移動する遮蔽手段と、発射された
信号が前記遮蔽手段で遮蔽されないときに２値化信号の
「１」の出力ありを出力し、その発射された信号がその
遮蔽手段で遮蔽されたときに２値化信号の「０」の出力
なしを出力する、「１」から「０」に誤るが「０」から
「１」に誤らない透過型検出手段と、発射された信号が
前記遮蔽手段で遮蔽されないときに２値化信号の「０」
の出力なしを出力し、その発射された信号がその遮蔽手
段で遮蔽されたときに２値化信号の「１」の出力ありを
出力する、「１」から「０」に誤るが「０」から「１」
に誤らない反射型検出手段とからなるので、機械プレス
や工業用ロボット等の産業用機械に好適なフェールセー
フな信号発生装置とすることができる。また、前記発射
される信号は光線であって、前記透過型検出手段及び前
記反射型検出手段は、その発射された光線を受光したと
きに出力を生成する光電素子をそれぞれ含んで構成した
ときは、信号発生装置を簡単な構成で実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例装置の斜視図である。

【図２】検出動作を示すタイムチャ−トである。

【図３】本発明の第２の実施例装置の斜視図である。

【図４】本発明の第３の実施例装置の斜視図である。

【図５】従来装置の斜視図である。

【図６】フェイルセ−フ回路の説明図である。

【図７】フェイルセ−フ回路の説明図である。

【符号の説明】

２，２′ 遮光板（遮蔽手段） ３ 透過型光電素子（透過型検出手段） ４ 反射型光電素子（反射型検出手段）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出体の駆動位置に対応して移動する
   遮蔽手段と、発射された信号が 前記遮蔽手段で遮蔽されないときに２
   値化信号の「１」の出力ありを出力し、その発射された
   信号がその遮蔽手段で遮蔽されたときに２値化信号の
   「０」の出力なしを出力する、「１」から「０」に誤る
   が「０」から「１」に誤らない透過型検出手段と、発射された信号が前記遮蔽手段で遮蔽されないときに ２
   値化信号の「０」の出力なしを出力し、その発射された
   信号がその遮蔽手段で遮蔽されたときに２値化信号の
   「１」の出力ありを出力する、「１」から「０」に誤る
   が「０」から「１」に誤らない反射型検出手段と、を有する ことを特徴とする信号発生装置。
2. 【請求項２】 前記発射される信号は光線であって、前
   記透過型検出手段及び前記反射型検出手段は、その発射
   された光線を受光したときに出力を生成する光電素子を
   それぞれ含んで構成されていることを特徴とする請求項
   １記載の信号発生装置。