JP3593853B2

JP3593853B2 - Detection switch

Info

Publication number: JP3593853B2
Application number: JP17227297A
Authority: JP
Inventors: 道明谷口
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2017-06-27
Also published as: JPH1117513A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は近接スイッチ等の検出距離を調整することができる検出スイッチに関し、特にその応差の調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物体等の有無を検出するために従来より非接触の検出スイッチとして近接スイッチや光電スイッチが用いられている。検出スイッチにおいては検出する物体までの距離を調整することができる検出距離可変型の検出スイッチがあり、検出媒体として利用している電磁波や光量等の受信信号レベルを所定のレベルで弁別して物体の有無を判別する。図１２は一般的な検出スイッチの構成を示すブロック図である。本図において、検出信号受信手段１０１は例えば高周波発振型近接スイッチでは、発振回路とその振幅又は周波数等を検出する検出手段であり、光電スイッチの場合は投受光回路又は受光回路である。検出信号受信手段１０１からの検出信号は比較手段１０２に入力される。比較手段１０２は距離変更手段１０３より閾値が設定された閾値と検出信号とを比較し、比較信号を出力回路１０４を介して出力するものである。
【０００３】
このような従来の検出スイッチを図１３（ａ）に示す近接スイッチとすると、検出物体１０５が近接スイッチに接近して物体の検出信号を出力する距離ｄ２を検出距離とする。そして物体がｄ２より離れても検出状態を継続し、距離ｄ１を越えると非検出状態に復帰する。このときの距離ｄ１を復帰距離とする。このような検出距離と復帰距離の差は検出スイッチのチャタリングを防止するために用いられ、その距離を応差の距離又は単に応差という。この近接スイッチでは応差は検出距離の数％以下というように規定していることが多い。尚検出距離と復帰距離とを合わせて動作距離という。
【０００４】
又図１３（ｂ）は投光器と受光器を対向させるようにした透過型光電スイッチ等の検出スイッチを示しており、投光器１００Ａから光を受光器１００Ｂに投光する。このときの検出距離は投受光器間の間隔の例えば１／２の位置に光ビームと垂直方向から物体１０５が通過したときに、検出信号を出力する光ビームとの距離を検出距離ｄ２とし、これから離れた出力がオフとなる距離を復帰距離ｄ１とする。この間を応差の距離又は単に応差という。
【０００５】
図１４（ａ）はこの検出スイッチの物体までの距離ｄに対する受信信号レベルの変化を示しており、距離に対する検出信号の特性曲線Ａは一定である。この曲線Ａに対して検出閾値Ｓ２，復帰閾値Ｓ１を設定した場合には、検出距離はｄ２，復帰距離はｄ１となる。又検出閾値をＳ４，復帰閾値をＳ３とした場合には検出距離はｄ４，復帰距離はｄ３となる。このように閾値を変化させることにより動作距離を変化させることができる。
【０００６】
又図１４（ｂ）は復帰閾値Ｓ１，検出閾値Ｓ２を一定とし、距離変更手段１０２によって検出信号受信手段１０１の受信信号のゲインを変化させることによって動作距離を調整するようにしたものである。この場合には特性曲線をＢ１とすれば検出距離はｄ２，復帰距離ｄ１となり、特性曲線をＢ２とすれば検出距離ｄ４，復帰距離ｄ３となる。
【０００７】
これらの図からわかるようにいずれの方法を用いて検出距離を変更しても、比較手段７のヒステリシスである検出閾値と復帰閾値との信号レベル差Ｓ２−Ｓ１又はＳ４−Ｓ３を一定に保った場合には、調整した検出距離と応差の距離との関係は図１５（ａ）の曲線Ｃ１となる。このように応差の距離は検出距離に対して単調に増加するため、応差の距離そのままで表現するより検出距離に対する割合（応差の距離／検出距離）で表す方が表現が簡単となり、検出距離の精度との関係も明確となる。図１５（ａ）に示すように応差の距離が検出距離に対してＣ１で示すように変化するとき、応差の割合は図１５（ｂ）の曲線Ｃ２に示すように変化する。
【０００８】
そしてこの応差を光電スイッチ等の増幅回路の増幅率に応じて変化させ、増幅率が低くノイズレベルも小さいときに比較器のヒステリシスの幅を小さくし、増幅率が大きくノイズレベルが高ければヒステリシスの幅を大きくするようにした電子スイッチが提案されている（特開平３−１７９８１６号）。又特開平８−１５４０４７号では、増幅率とヒステリシスの幅とを連動して機械的な連動機構によって調整するようにした検出スイッチが提案されている。このような検出スイッチでは増幅率が大きくなれば応差の距離が大きくなる。又比較手段のヒステリシスを独立して調整できるようにした検出スイッチも提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来の検出スイッチでは、検出距離に対する応差の割合は検出距離によって大きく変動する。このように検出距離に対して応差の割合が変動するため、検出スイッチの取付時の正確な位置調整や感度調整が難しいという欠点がある。応差調整を独立して行えるようにした検出スイッチにあっては、適切な応差の距離かどうかを確認することができないので、ノウハウに依存することが大きく、又試行錯誤を繰り返さなければならないという欠点があった。
【００１０】
又特開平３−１７９８１６号等では、増幅率に応じてヒステリシスを設定するようにしているが、検出距離が調整可能な検出スイッチを対象とするものではなく、検出距離と応差とを対応付けるものではない。従って検出距離の調整ができる検出スイッチに適用しても、設定した検出距離において応差は不明であり、試行錯誤によって調整する必要があった。
【００１１】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであって、検出距離を調整することにより、自動的に応差の検出距離に対する割合を所定値に設定できるようにした検出スイッチを提供することを技術的課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１の発明は、物体までの距離に対応した信号を受信する検出信号受信手段と、前記検出信号受信手段によって受信された受信レベルとヒステリシスを有する閾値とを比較する比較手段と、前記比較手段の閾値レベルを変更することによって検出距離を調整する検出距離変更手段と、物体を検出位置に配置したときの受信レベル及び物体が存在しないときの受信レベルに基づいて前記検出距離変更手段に設定される検出距離を認識する検出距離認識手段と、応差の割合が検出距離にかかわらず所定の一定の割合となる、検出閾値と復帰閾値の信号レベル差と検出距離との関係を保持し、前記検出距離認識手段によって認識された検出距離と、当該保持している関係とから信号レベル差を検出し、前記比較手段のヒステリシスの幅として設定することで応差の距離を変更する距離変更手段と、を有することを特徴とするものである。
【００１３】
本願の請求項２の発明は、物体までの距離に対応した信号を受信する検出信号受信手段と、前記検出信号受信手段によって受信された受信レベルとヒステリシスを有する閾値とを比較する比較手段と、前記受信信号検出手段の検出レベルを調整することによって検出距離を変更する検出距離変更手段と、物体を検出位置に配置したときの受信レベル及び物体が存在しないときの受信レベルに基づいて前記検出距離変更手段に設定される検出距離を認識する検出距離認識手段と、応差の割合が検出距離にかかわらず所定の一定の割合となる、検出閾値と復帰閾値の信号レベル差と検出距離の関係を保持し、前記検出距離認識手段によって認識された検出距離と、当該保持している関係とから信号レベル差を検出し、前記比較手段のヒステリシスの幅として設定することで応差の距離を変更する距離変更手段と、を有することを特徴とするものである。
【００１４】
本願の請求項３の発明は、請求項１又は２の検出スイッチにおいて、前記応差距離変更手段は、ヒステリシスの幅が所定値以下となったときに該ヒステリシスの幅を一定のレベルとすることを特徴とするものである。
【００１９】
検出距離にかかわらず応差の割合を一定にするには、図１５（ｂ）の曲線Ｃ２を検出距離ｄ、即ち横軸に平行にすることを意味する。曲線Ｃ２は検出閾値と復帰閾値との差Ｓ２−Ｓ１又はＳ４−Ｓ３を一定に保った場合の曲線であるので、検出閾値と復帰閾値の信号レベル差を検出距離に対してある関数で変化させると、応差の割合を検出距離に対して一定にすることができる。即ち信号レベル差をｓ、調整した検出距離をｄ、応差の割合を関数で表現し、応差の割合が一定となるように閾値の信号レベル差ｓと検出距離ｄとを求めることができる。このような関数によって応差の割合を一定とするには、例えば後述するように検出距離に対応した応差の割合となるように形成したカム等を用いて実現することができる。
【００２０】
請求項１の発明による検出スイッチは比較手段の閾値レベルを変化させて検出距離を変更するものであり、請求項２は受信信号検出手段の検出レベルを調整して検出距離を変更するものである。
【００２１】
検出距離にかかわらず応差の割合を一定にするために信号レベル差ｓと検出距離ｄ、応差の割合を関数で表現し、応差の割合が一定となるように検出距離ｄに対する信号レベル差ｓを求めることができるが、これらは一般的に非線形関数であり、単純な関数ではない。そこで応差の割合が一定となるような信号レベル差ｓと検出距離調整値ｄとの関係を実測し、その関係を用いて比較手段のヒステリシスを設定することでも、応差の割合を一定にすることができる。しかし検出物体までの距離情報を直接知ることが難しい。検出スイッチが直接検出できる情報は受信信号レベルであるが、受信信号レベルは同一規格の部品を使用しても製品毎にばらつくため、信号レベルの絶対値から距離情報を知ることは現実的ではない。そこで検出物体をある位置においたときの検出距離と信号レベルを基準レベルとして、基準レベルからの差又は差の基準レベルに対する比ｒにより、検出距離に対応した情報を知ることができる。その差又は比ｒから現在の検出物体の位置をおおよそ知ることが可能である。即ち検出距離に対応した情報から、あらかじめ定めた検出距離調整値と信号レベル差の関係に基づいて閾値の信号レベル差（ヒステリシス）を設定する。こうすれば製品毎のばらつきを軽減することができ、実用上差し支えないことが多い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態による検出スイッチの構成を示すブロック図である。本図において検出信号受信手段１は物体までの距離に応じた検出信号を受信するものである。例えば高周波発振型近接スイッチでは発振回路とその振幅や周波数レベルの検出手段であり、光電スイッチでは受光レベル、超音波スイッチでは音波レベル等を検出する検出手段である。距離変更手段２は検出距離を変更すると共に、検出距離に比べて応差の割合が一定となるように設定するものである。距離変更手段２は受信信号検出手段１に対して検出距離を変更するための検出距離変更手段３と、変更された検出距離を認識する検出距離認識手段４、認識された検出距離に応じて応差の割合が一定となる閾値を算出するためのレベル差算出手段５、及び比較手段に対して応差距離を変更する応差距離変更手段６を有している。比較手段７は受信信号レベルと応差距離変更手段６により変更された閾値に基づいて物体の有無を判別するものであり、その出力は出力回路８を介して外部に出力される。
【００２３】
図２は本発明の第１の実施の形態の変形である第２の実施の形態による検出スイッチの構成を示すブロック図である。第１の実施の形態の受信信号検出手段１はこの実施の形態では検出信号送信手段１０と受信信号検出手段１１によって実現される。検出信号送信手段１０は検出信号を送信し、検出信号受信手段１１によって検出信号を受信する。検出信号送信手段１０は例えば透過型光電スイッチでは投光器であり、検出信号受信手段１１以降の各ブロックは投光器の受光レベルを検出して物体検知信号を受光する受光器である。検出信号受信手段１１以降の構成については第１の実施の形態と同様である。
【００２４】
さてこれらの実施の形態による検出スイッチにおいて、応差の割合を所定値、例えば５％とするときの信号レベル差と検出距離の調整値との関係を実測する。図３は応差を５％にする際の検出距離に対する信号の変化率と受信信号レベル及び受信信号レベル差を実測したものである。ここでは検出距離ｄa として複数の距離、例えば０．１、０．５、１．０、１．５、２．０（ｍｍ）とすると、各検出距離ｄa に対して夫々復帰距離ｄb として応差を５％としたときの値、０．１０５、０．５２５、１．０５０、１．５７５、２．１００（ｍｍ）について、夫々信号変化率ｒ（％）と受信信号レベルを示している。信号レベル差ｓは各検出距離ｄa に対する復帰距離ｄb の受信信号レベルの差を求めたものである。信号変化率ｒ（％）は、検出スイッチの基準レベルを例えば検出物体がないときの信号レベルとし、次式によって算出する。
ｒ＝（現在の信号レベル−検出物体がないときの信号レベル）／検出物体がないときの信号レベル
【００２５】
図４は信号変化率ｒに対する検出距離ｄ_ａの関係を示すグラフである。この図から明らかなように、曲線Ｄ１から信号変化率ｒがわかれば検出距離ｄ_ａが１意的に求まることがわかる。従って図５に示すように、信号変化率ｒに対する信号レベル差ｓの曲線Ｄ２を求めることができる。こうすれば実際に検出物体を任意の位置に置いたときに、レベル差算出手段５はその位置での信号変化率ｒから図５の曲線Ｄ２によって閾値の信号レベル差を求め、応差距離変更手段６を介して比較手段７に設定することにより、比較手段７でヒステリシス、即ちオンレベルとオフレベルの差を変化させる。こうすればその位置に置いた状態で、あらかじめ定めた応差の割合を例えば５％にすることができる。又曲線Ｄ２を直接用いることなく図５の階段状の実線Ｄ３に示すように、曲線Ｄ２に沿った折れ線近似のデータをあらかじめメモリに保持しておき、これを読出して信号レベル差を算出してもよい。更に曲線Ｄ２を２次関数等の多項式で近似した破線で示す曲線Ｄ４を用いておいてもよい。又多項式近似した場合等で信号レベル差ｓが負となる場合には、Ｄ３に示すように一定値を設定することが必要となる。
【００２６】
尚前述した第１，第２の実施の形態では検出信号受信手段１又は１１より出力される信号レベルを変化させて検出距離を変更するようにしているが、比較手段７に設定するオンレベルの閾値を変化させて検出距離を変更するようにしてもよい。この場合にも同様にして設定された検出距離に対して閾値の信号レベル差ｓを有するオフレベルの閾値を設定することによって、応差の割合を一定にすることができる。
【００２７】
図６は本発明の第３の実施の形態による近接スイッチの一例を示すブロック図である。この実施の形態は高周波発振型の近接スイッチであり、マイクロコンピュータによって前述した距離変更手段２と比較手段７の機能を達成している。この実施の形態では図６に示すように発振回路２１を設け、発振出力を分周回路２２によって分周してマイクロコンピュータ２３に与える。マイクロコンピュータ２３にはティーチングボタン２４が入力手段として接続されている。マイクロコンピュータ２３は分周された信号の周期を測定する周期カウンタ部２５と、前述したように測定した周期によって検出閾値と復帰閾値を算出し設定する距離変更手段２、比較手段７の機能を有している。そして動作時には周期カウンタ部２５で得られる周期と閾値とを比較手段７によって比較し、比較出力を出力回路８に与えている。
【００２８】
次にこの実施の形態の動作について説明する。図７はこの近接スイッチの物体までの距離に対する発振周波数の変化を示すグラフである。この図より明らかなように物体までの距離ｄに対して発振周波数が連続的に一定の範囲で変化している。従って前述した図５と同様に、応差の割合を一定とするために、信号変化率ｒに対して設定すべき周期の差ｙを例えば２次関数（ｙ＝ａｒ^２＋ｂｒ＋ｃ、ａ，ｂ，ｃは定数）として２次の多項式で近似しておき、信号変化率ｒから周期の差ｙを算出して応差の周期の閾値を設定する。
【００２９】
図８はこの動作を示すフローチャートである。動作を開始するとまずステップＳ１において物体がない状態でティーチングボタン２４の押下を待受ける。このボタンが押されるとステップＳ２においてその時点での周期を計測してこれをｔ１とする。次いで物体を検出位置に配置した状態でティーチングボタン２４の押下を待受け、このボタンが押されるとステップＳ４に進んで周期を計測し、この周期をｔ２とする。そして計測した周期ｔ２に基づいて比較手段７の検出閾値を設定する（ステップＳ５）。例えばｔ２をそのまま検出閾値としてもよく、所定の係数を乗じたり加算して検出閾値を設定してもよい。次いでステップＳ６に進んで発振周期の変化率ｒを次式で算出する。
ｒ＝（ｔ１−ｔ２）／ｔ１
【００３０】
次いでステップＳ７に進んで周期の差ｙをあらかじめ近似した多項式にあてはめて算出する。
ｙ＝ａｒ^２＋ｂｒ＋ｃ
こうして求めた周期の差ｙがあらかじめ定めた定数ｅ以下かどうかを判断する。ｅ未満であればステップＳ９に進んで周期の差ｙをｅとし、ｅを越えていればステップＳ９の処理を行うことなく、ステップＳ１０に進んで検出閾値＋ｙを復帰閾値として設定する。こうすればあらかじめ定めておいた応差の割合に応じた検出閾値と復帰閾値がその検出距離に応じて設定されることとなる。ここでマイクロコンピュータ２３のステップＳ１〜Ｓ４とステップＳ６とは検出距離認識手段４、ステップＳ３〜Ｓ５は検出距離変更手段３の機能を達成しており、又ステップＳ７〜Ｓ９はレベル差算出手段５、ステップＳ１０は応差距離変更手段６の機能を達成している。
【００３１】
図９は検出距離の調整値に対する応差の割合の変化を示すグラフである。このグラフの曲線Ｅはこの実施の形態による応差の割合の変化を示しており、曲線Ｆは検出距離にかかわらず一定の周期の差を応差レベルとして設定した場合の結果である。このように応差の割合をほぼ一定とすることができるため、検出距離に応じて応差の割合があらかじめ定まり、検出スイッチの設定時の作業を大幅に簡略化することができる。
【００３２】
図１０は請求項１の発明を具体化した第４の実施の形態による近接スイッチの一例を示す回路図である。この実施の形態による近接スイッチは検出コイルＬ１，トランジスタＱ１を含むコルピッツ型の発振回路３１を用い、検出距離を発振回路３１の電流値を調整する調整用の可変抵抗器Ｒ_Ｖ１により設定する。このように発振回路３１の電流値を調整することにより、ゲインを変化させて検出距離を調整している。そして発振回路３１は発振停止時にはトランジスタＱ１のエミッタ側の出力はＶｃｃにほぼ等しく、発振レベルによってそのトランジスタＱ１のエミッタ側の直流レベルは低下する。従って発振回路３１の出力をローパスフィルタ３２によって積分してその直流成分のみを取り出し、比較回路３３によって比較する。この実施の形態では比較回路３３は演算増幅器で構成され、オンレベルの閾値は抵抗Ｒ１，Ｒ２で分割された一定の閾値であり、そのヒステリシス幅を可変抵抗器Ｒ_ｖ２によって調整するものである。比較回路３３の出力はトランジスタＱ２によって構成される出力回路３４によって外部に出力される。この実施の形態では、発振回路３１の感度を調整する可変抵抗器Ｒ_ｖ１とヒステリシス調整用の可変抵抗Ｒ_ｖ２とを連動させる連動機構によって距離変更手段３５を構成している。
【００３３】
図１１（ａ）はこの距離変更手段３５を構成する連動機構を示す正面図、図１１（ｂ）はその側面図である。この実施の形態では可変抵抗器Ｒ_Ｖ１は回転型の可変抵抗器とし、ヒステリシスを調整する可変抵抗器Ｒ_ｖ２はスライド型の可変抵抗器とする。そして可変抵抗器Ｒ_Ｖ１の回転軸の下面にカム３６を設け、カム３６とリンク３７をカム３６の外周面に当接させておく。リンク３７は図示のように左端が支軸によって保持され、ばね３８によって一定方向に付勢されている。こうすれば検出距離調整用の可変抵抗器Ｒ_Ｖ１を回動させることによって、比較回路３３のヒステリシスをリンク３７を介して変化させることができる。ここでカム３７の外形は検出距離に対して応差の割合が一定となるように、ヒステリシスの幅の変化としてあらかじめ設定しておくものとする。従って検出距離を調整することによって、応差の距離を連続して変化させ、一定の応差の割合を得ることができる。
【００３４】
尚前述した各実施の形態では高周波発振型の近接スイッチについて説明しているが、本発明は検出距離に応じて受信信号レベルが変化する種々の検出スイッチ、例えば光電スイッチや超音波スイッチ等に適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本願の請求項１〜３の発明によれば、検出距離を調整する際には検出距離の調整と同時にその検出距離に対する応差の割合が一定となるように比較手段のヒステリシスが設定される。このため距離調整の際の応差の距離が明確に認識できるため、検出スイッチの取付時の調整を確実に行うことができる。更に請求項３の発明では、ヒステリシスの幅が所定値以下とならないようにしているため、チャタリングの発生を未然に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による検出スイッチの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態による検出スイッチの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による検出距離と復帰距離、信号変化率、受信信号レベルと信号レベル差の関係を示す図である。
【図４】信号変化率ｒに対する検出距離ｄ_ａの変化を示すグラフである。
【図５】信号変化率ｒに対する信号レベル差ｓの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第３の実施の形態による近接スイッチの構成を示すブロック図である。
【図７】第３の実施の形態による近接スイッチの距離に対する発振周波数の変化を示すグラフである。
【図８】第３の実施の形態による検出閾値と復帰閾値の設定処理を示すフローチャートである。
【図９】第３の実施の形態による近接スイッチの検出距離の調整値に対する応差の割合の変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の第４の実施の形態による近接スイッチの一例を示す回路図である。
【図１１】第４の実施の形態による近接スイッチの距離変更手段を示す図である。
【図１２】従来の検出スイッチの一例を示すブロック図である。
【図１３】従来の検出スイッチの検出距離と復帰距離及び応差の関係を示す図である。
【図１４】検出物体までの距離に対する受信信号レベルと閾値との関係を示す図である。
【図１５】従来の検出スイッチの検出距離の調整値に対する応差の距離及び応差の割合の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１，１１検出信号受信手段
２距離変更手段
３検出距離変更手段
４検出距離認識手段
５レベル差算出手段
６検出距離変更手段
７比較手段
８出力回路
１０検出信号送信手段
２１，３１発振回路
２２分周回路
２３マイクロコンピュータ
２４ティーチングボタン
２５周期カウンタ部
３２ローパスフィルタ
３３比較回路
３４出力回路
３５距離変更手段
３６カム
３７リンク[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a detection switch such as a proximity switch that can adjust a detection distance, and more particularly to a method of adjusting the hysteresis.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, proximity switches and photoelectric switches have been used as non-contact detection switches to detect the presence or absence of an object or the like. Among the detection switches, there is a detection distance variable type detection switch that can adjust a distance to an object to be detected, and a reception signal level such as an electromagnetic wave or a light amount used as a detection medium is discriminated at a predetermined level to detect an object. Determine the presence or absence. FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a general detection switch. In the figure, a detection signal receiving means 101 is, for example, a high frequency oscillation type proximity switch, a detection means for detecting an oscillation circuit and its amplitude or frequency, and in the case of a photoelectric switch, is a light emitting / receiving circuit or a light receiving circuit. The detection signal from the detection signal receiving means 101 is input to the comparing means 102. The comparing means 102 compares the detection signal with the threshold value set by the distance changing means 103 and outputs the comparison signal via the output circuit 104.
[0003]
Assuming that such a conventional detection switch is the proximity switch shown in FIG. 13A, the distance d2 at which the detection object 105 approaches the proximity switch and outputs a detection signal of the object is defined as the detection distance. The detection state continues even if the object is separated from d2, and returns to the non-detection state when the distance exceeds d1. The distance d1 at this time is defined as a return distance. Such a difference between the detection distance and the return distance is used to prevent chattering of the detection switch, and the distance is referred to as a hysteresis distance or simply a hysteresis. In this proximity switch, the hysteresis is often defined to be several percent or less of the detection distance. Note that the detection distance and the return distance are collectively referred to as an operating distance.
[0004]
FIG. 13B shows a detection switch such as a transmission type photoelectric switch in which the light emitter and the light receiver are opposed to each other, and emits light from the light emitter 100A to the light receiver 100B. The detection distance at this time is a distance between the light beam and the light beam that outputs the detection signal when the object 105 passes from the vertical direction to the light beam at a position, for example, の of the interval between the light emitting and receiving devices, as a detection distance d2. A distance from which the output is turned off is referred to as a return distance d1. This interval is referred to as the hysteresis distance or simply the hysteresis.
[0005]
FIG. 14A shows a change in the received signal level with respect to the distance d of the detection switch to the object, and the characteristic curve A of the detection signal with respect to the distance is constant. When the detection threshold value S2 and the return threshold value S1 are set for the curve A, the detection distance is d2 and the return distance is d1. When the detection threshold is S4 and the return threshold is S3, the detection distance is d4 and the return distance is d3. By changing the threshold in this way, the operating distance can be changed.
[0006]
In FIG. 14B, the return distance S1 and the detection threshold S2 are fixed, and the operating distance is adjusted by changing the gain of the reception signal of the detection signal receiving means 101 by the distance changing means 102. In this case, if the characteristic curve is B1, the detection distance is d2, the return distance d1, and if the characteristic curve is B2, the detection distance is d4, the return distance d3.
[0007]
As can be seen from these figures, no matter which method is used to change the detection distance, the signal level difference S2-S1 or S4-S3 between the detection threshold and the return threshold, which is the hysteresis of the comparison means 7, is kept constant. In this case, the relationship between the adjusted detection distance and the hysteresis distance is represented by a curve C1 in FIG. As described above, the hysteresis distance monotonically increases with respect to the detection distance. Therefore, it is easier to express the ratio by using the ratio to the detection distance (hysteresis distance / detection distance) than by expressing the hysteresis distance as it is. The relationship with accuracy is also clear. When the distance of the hysteresis changes as shown by C1 with respect to the detection distance as shown in FIG. 15A, the ratio of the hysteresis changes as shown by a curve C2 in FIG. 15B.
[0008]
The hysteresis is changed according to the amplification factor of an amplifier circuit such as a photoelectric switch.When the amplification factor is low and the noise level is low, the width of the hysteresis of the comparator is reduced. When the amplification factor is large and the noise level is high, the hysteresis is reduced. An electronic switch having a large width has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 3-179816). Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-154407 proposes a detection switch in which the amplification factor and the width of hysteresis are adjusted by a mechanical interlocking mechanism in conjunction with each other. In such a detection switch, the hysteresis distance increases as the amplification factor increases. There has also been proposed a detection switch in which the hysteresis of the comparison means can be adjusted independently.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional detection switch, the ratio of the hysteresis to the detection distance greatly varies depending on the detection distance. As described above, since the ratio of the hysteresis varies with respect to the detection distance, there is a disadvantage that accurate position adjustment and sensitivity adjustment at the time of mounting the detection switch are difficult. In the case of a detection switch that can perform hysteresis adjustment independently, it is not possible to check whether the distance is appropriate for hysteresis, so it depends heavily on know-how, and the disadvantage of having to repeat trial and error was there.
[0010]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-179816, the hysteresis is set according to the amplification factor. However, it is not intended for a detection switch whose detection distance can be adjusted, but for a method of associating a detection distance with a hysteresis. Absent. Therefore, even if the present invention is applied to a detection switch capable of adjusting the detection distance, the hysteresis is unknown at the set detection distance, and the adjustment has to be performed by trial and error.
[0011]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and a detection switch which is capable of automatically setting a ratio of a hysteresis to a detection distance to a predetermined value by adjusting the detection distance. Making it a technical issue.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 of the present application is a detection signal receiving unit that receives a signal corresponding to a distance to an object, a comparing unit that compares a reception level received by the detection signal receiving unit with a threshold having hysteresis, Detecting distance changing means for adjusting a detection distance by changing a threshold level of the comparing means; and a detecting distance changing means based on a receiving level when an object is arranged at a detecting position and a receiving level when no object is present. And a detection distance recognition means for recognizing a detection distance set in, and a relation between the signal level difference between the detection threshold and the return threshold and the detection distance, in which the ratio of the hysteresis becomes a predetermined constant ratio regardless of the detection distance. Detecting the signal level difference from the detection distance recognized by the detection distance recognition means and the held relationship, and setting the hysteresis width of the comparison means Is characterized in that it has a, a distance changing means for changing the distance of hysteresis by setting Te.
[0013]
The invention of claim 2 of the present application is a detection signal receiving means for receiving a signal corresponding to the distance to the object, a comparing means for comparing a reception level received by the detection signal receiving means with a threshold having hysteresis, Detecting distance changing means for changing the detecting distance by adjusting the detecting level of the received signal detecting means; and the detecting distance based on the receiving level when the object is located at the detecting position and the receiving level when the object does not exist. The detection distance recognition means for recognizing the detection distance set in the change means, and the relationship between the signal level difference between the detection threshold and the return threshold and the detection distance, in which the ratio of the hysteresis becomes a predetermined constant ratio regardless of the detection distance, is held. Detecting a signal level difference from the detected distance recognized by the detected distance recognizing means and the held relationship, and detecting the hysteresis of the comparing means. Is characterized in that it has a, a distance changing means for changing the distance of hysteresis by setting the width.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the detection switch of the first or second aspect, the hysteresis distance changing means sets the width of the hysteresis to a constant level when the width of the hysteresis becomes a predetermined value or less. It is a feature.
[0019]
To keep the ratio of the hysteresis constant regardless of the detection distance means that the curve C2 in FIG. 15B is parallel to the detection distance d, that is, the horizontal axis. Since the curve C2 is a curve when the difference S2-S1 or S4-S3 between the detection threshold and the return threshold is kept constant, the signal level difference between the detection threshold and the return threshold is changed by a certain function with respect to the detection distance. And the ratio of the hysteresis can be made constant with respect to the detection distance. That is, the signal level difference is represented by s, the adjusted detection distance is represented by d, and the ratio of the hysteresis is expressed by a function, and the signal level difference s of the threshold and the detection distance d can be obtained so that the ratio of the hysteresis becomes constant. To make the ratio of the hysteresis constant by such a function can be realized, for example, by using a cam or the like formed to have a ratio of the hysteresis corresponding to the detection distance as described later.
[0020]
The detection switch according to the first aspect of the invention changes the detection distance by changing the threshold level of the comparison means, and the second aspect adjusts the detection level of the reception signal detection means to change the detection distance. .
[0021]
The signal level difference s, the detection distance d, and the ratio of the hysteresis are expressed by a function in order to make the ratio of the hysteresis constant regardless of the detection distance. Although they can be determined, these are generally non-linear functions, not simple functions. Therefore, by measuring the relationship between the signal level difference s and the detection distance adjustment value d so that the ratio of the hysteresis becomes constant, and setting the hysteresis of the comparing means using the relationship, the ratio of the hysteresis can be made constant. Can be. However, it is difficult to directly know the distance information to the detected object. The information that can be directly detected by the detection switch is the received signal level, but the received signal level varies from product to product even if components of the same standard are used, so it is not practical to know the distance information from the absolute value of the signal level. . Thus, using the detection distance and the signal level when the detected object is at a certain position as a reference level, information corresponding to the detection distance can be known from a difference r from the reference level or a ratio r of the difference to the reference level. It is possible to roughly know the current position of the detected object from the difference or the ratio r. That is, a signal level difference (hysteresis) of a threshold is set based on a relationship between a predetermined detection distance adjustment value and a signal level difference from information corresponding to the detection distance. In this way, variations among products can be reduced, and there is often no problem in practical use.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the detection switch according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a detection signal receiving means 1 receives a detection signal corresponding to a distance to an object. For example, a high-frequency oscillation type proximity switch is an oscillation circuit and its amplitude and frequency level detection means, a photoelectric switch is a light reception level, and an ultrasonic switch is a detection means for detecting a sound wave level and the like. The distance changing means 2 changes the detection distance and sets the ratio of the hysteresis to be constant as compared with the detection distance. The distance changing means 2 includes a detection distance changing means 3 for changing the detection distance with respect to the reception signal detecting means 1, a detection distance recognizing means 4 for recognizing the changed detection distance, and a hysteresis depending on the recognized detection distance. And a hysteresis distance changing means 6 for changing the hysteresis distance with respect to the comparing means. The comparing means 7 determines the presence or absence of an object based on the received signal level and the threshold value changed by the hysteresis distance changing means 6, and its output is output to the outside via the output circuit 8.
[0023]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a detection switch according to a second embodiment, which is a modification of the first embodiment of the present invention. The received signal detecting means 1 of the first embodiment is realized by a detected signal transmitting means 10 and a received signal detecting means 11 in this embodiment. The detection signal transmitting means 10 transmits a detection signal, and the detection signal receiving means 11 receives the detection signal. The detection signal transmitting means 10 is, for example, a light transmitter in a transmission type photoelectric switch, and each block after the detection signal receiving means 11 is a light receiver which detects a light receiving level of the light projector and receives an object detection signal. The configuration after the detection signal receiving means 11 is the same as that of the first embodiment.
[0024]
Now, in the detection switches according to these embodiments, the relationship between the signal level difference and the adjustment value of the detection distance when the ratio of the hysteresis is set to a predetermined value, for example, 5%, is actually measured. FIG. 3 shows the measured rate of change of the signal with respect to the detection distance, the received signal level, and the received signal level difference when the hysteresis is set to 5%. Here, assuming that the detection distance da is a plurality of distances, for example, 0.1, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 (mm), the hysteresis is set as the return distance db for each detection distance da. For values of 0.105, 0.525, 1.050, 1.575, and 2.100 (mm) assuming 5%, the signal change rate r (%) and the received signal level are shown, respectively. The signal level difference s is obtained by calculating the difference between the reception signal level of the return distance db and the detection distance da. The signal change rate r (%) is calculated by the following equation, using the reference level of the detection switch as the signal level when there is no detected object, for example.
r = (current signal level−signal level when no object is detected) / signal level when no object is detected
Figure 4 is a graph showing the relationship between detection distance d _a relative signal change ratio r. FIG As is apparent from, knowing the signal change rate r from the curve D1 is detected distance d _a it can be seen that the obtained one meaning manner. Therefore, as shown in FIG. 5, a curve D2 of the signal level difference s with respect to the signal change rate r can be obtained. In this way, when the detected object is actually placed at an arbitrary position, the level difference calculating means 5 obtains the signal level difference of the threshold value from the signal change rate r at that position by the curve D2 in FIG. The hysteresis, that is, the difference between the on-level and the off-level, is changed in the comparing means 7 by setting the value in the comparing means 7 via the reference numeral 6. In this way, a predetermined hysteresis ratio can be set to, for example, 5% in the state where the position is set. Further, as shown by a step-like solid line D3 in FIG. 5 without directly using the curve D2, data of a polygonal line approximation along the curve D2 is stored in a memory in advance, and is read out to calculate a signal level difference. Is also good. Further, a curve D4 indicated by a broken line obtained by approximating the curve D2 with a polynomial such as a quadratic function may be used. When the signal level difference s is negative due to, for example, polynomial approximation, it is necessary to set a constant value as indicated by D3.
[0026]
In the first and second embodiments described above, the detection distance is changed by changing the signal level output from the detection signal receiving means 1 or 11, but the ON level set in the comparing means 7 is changed. The detection distance may be changed by changing the threshold value. In this case as well, by setting an off-level threshold having a threshold signal level difference s with respect to the detection distance set in the same manner, the ratio of the hysteresis can be made constant.
[0027]
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the proximity switch according to the third embodiment of the present invention. This embodiment is a proximity switch of a high frequency oscillation type, and achieves the functions of the distance changing means 2 and the comparing means 7 by a microcomputer. In this embodiment, an oscillation circuit 21 is provided as shown in FIG. 6, and the oscillation output is frequency-divided by a frequency dividing circuit 22 and applied to a microcomputer 23. A teaching button 24 is connected to the microcomputer 23 as input means. The microcomputer 23 has the functions of a period counter unit 25 for measuring the period of the frequency-divided signal, the distance changing unit 2 for calculating and setting the detection threshold and the return threshold based on the period measured as described above, and the comparing unit 7. are doing. In operation, the comparison unit 7 compares the cycle obtained by the cycle counter unit 25 with a threshold, and provides a comparison output to the output circuit 8.
[0028]
Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 7 is a graph showing a change in the oscillation frequency with respect to the distance of the proximity switch to the object. As is clear from this figure, the oscillation frequency continuously changes within a certain range with respect to the distance d to the object. Therefore, similarly to FIG. 5 described above, in order to keep the ratio of the hysteresis constant, the period difference y to be set with respect to the signal change rate r is, for example, a quadratic function (y = ar ² + br + c, a, b, c). Is approximated by a second-order polynomial as a constant), the cycle difference y is calculated from the signal change rate r, and the threshold of the hysteresis cycle is set.
[0029]
FIG. 8 is a flowchart showing this operation. When the operation is started, first, in step S1, the process waits for the teaching button 24 to be pressed without any object. When this button is pressed, the cycle at that time is measured in step S2, and this is set as t1. Next, while the object is placed at the detection position, the process waits for the teaching button 24 to be pressed, and when this button is pressed, the process proceeds to step S4, where the cycle is measured, and this cycle is set to t2. Then, the detection threshold of the comparing means 7 is set based on the measured period t2 (step S5). For example, t2 may be used directly as the detection threshold, or the detection threshold may be set by multiplying or adding a predetermined coefficient. Next, the routine proceeds to step S6, where the change rate r of the oscillation cycle is calculated by the following equation.
r = (t1-t2) / t1
[0030]
Next, the process proceeds to step S7 to calculate the period difference y by applying it to a previously approximated polynomial.
y = ar ² + br + c
It is determined whether the cycle difference y thus obtained is equal to or smaller than a predetermined constant e. If it is less than e, the process proceeds to step S9 to set the cycle difference y to e. If it exceeds e, the process proceeds to step S10 without performing the process of step S9, and the detection threshold + y is set as the return threshold. In this case, the detection threshold and the return threshold corresponding to the predetermined hysteresis ratio are set according to the detection distance. Here, steps S1 to S4 and step S6 of the microcomputer 23 achieve the function of the detection distance recognition means 4 and steps S3 to S5 achieve the function of the detection distance changing means 3, and steps S7 to S9 correspond to the level difference calculation means 5. Step S10 achieves the function of the hysteresis distance changing means 6.
[0031]
FIG. 9 is a graph showing a change in the ratio of the hysteresis to the adjustment value of the detection distance. A curve E in this graph shows a change in the ratio of the hysteresis according to the present embodiment, and a curve F shows the result when a difference of a constant cycle is set as the hysteresis level regardless of the detection distance. Since the ratio of the hysteresis can be made substantially constant as described above, the ratio of the hysteresis is predetermined in accordance with the detection distance, and the operation at the time of setting the detection switch can be greatly simplified.
[0032]
FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a proximity switch according to a fourth embodiment of the present invention. Proximity switches detecting coil L1 according to the embodiment, using the oscillation circuit 31 of the Colpitts including transistors Q1, set by the variable resistor R _V1 for adjusting the detection distance adjusting the current value of the oscillation circuit 31. By adjusting the current value of the oscillation circuit 31 in this manner, the detection distance is adjusted by changing the gain. When the oscillation circuit 31 stops oscillating, the output on the emitter side of the transistor Q1 is substantially equal to Vcc, and the DC level on the emitter side of the transistor Q1 is reduced by the oscillation level. Therefore, the output of the oscillating circuit 31 is integrated by the low-pass filter 32, and only the DC component is taken out, and compared by the comparing circuit 33. In this embodiment, the comparison circuit 33 is constituted by an operational amplifier, the ON-level threshold is a fixed threshold divided by the resistors R1 and R2, and the hysteresis width is adjusted by the variable resistor _Rv2 . The output of the comparison circuit 33 is output to the outside by an output circuit 34 including a transistor Q2. In this embodiment, the distance changing unit 35 is configured by an interlocking mechanism that interlocks the variable resistor _Rv1 for adjusting the sensitivity of the oscillation circuit 31 and the variable resistor _Rv2 for adjusting hysteresis.
[0033]
FIG. 11A is a front view showing an interlocking mechanism constituting the distance changing means 35, and FIG. 11B is a side view thereof. In this embodiment, the variable resistor R _V1 is a rotary variable resistor, and the variable resistor R _v2 for adjusting the hysteresis is a slide variable resistor. Then, a cam 36 is provided on the lower surface of the rotating shaft of the variable resistor _RV1 , and the cam 36 and the link 37 are brought into contact with the outer peripheral surface of the cam 36. As shown, the link 37 has its left end held by a support shaft and is urged by a spring 38 in a certain direction. By doing so, the hysteresis of the comparison circuit 33 can be changed via the link 37 by rotating the variable resistor R _V1 for adjusting the detection distance. Here, the outer shape of the cam 37 is set in advance as a change in the hysteresis width so that the ratio of the hysteresis to the detection distance is constant. Therefore, by adjusting the detection distance, it is possible to continuously change the hysteresis distance and obtain a constant hysteresis ratio.
[0034]
In each of the embodiments described above, the high-frequency oscillation type proximity switch is described. However, the present invention is applied to various detection switches in which a reception signal level changes according to a detection distance, for example, a photoelectric switch or an ultrasonic switch. can do.
[0035]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first to third aspects of the present invention, when the detection distance is adjusted, the comparison means is controlled so that the ratio of the hysteresis to the detection distance is constant at the same time as the adjustment of the detection distance. Hysteresis is set. Therefore, the hysteresis distance at the time of the distance adjustment can be clearly recognized, and the adjustment at the time of mounting the detection switch can be reliably performed. Further, according to the third aspect of the present invention, the width of the hysteresis is prevented from being equal to or smaller than the predetermined value, so that chattering can be prevented from occurring.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a detection switch according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a detection switch according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a detection distance and a return distance, a signal change rate, a received signal level, and a signal level difference according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing _a change in _a detection distance da with respect to a signal change rate r.
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a signal change rate r and a signal level difference s.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a proximity switch according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing a change of an oscillation frequency with respect to a distance of a proximity switch according to a third embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of setting a detection threshold and a return threshold according to the third embodiment.
FIG. 9 is a graph showing a change in the ratio of the hysteresis to the adjustment value of the detection distance of the proximity switch according to the third embodiment.
FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a proximity switch according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a distance changing unit of a proximity switch according to a fourth embodiment.
FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of a conventional detection switch.
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a detection distance of a conventional detection switch, a return distance, and a hysteresis.
FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between a reception signal level and a threshold with respect to a distance to a detection object.
FIG. 15 is a graph showing a change in hysteresis distance and hysteresis ratio with respect to a detection distance adjustment value of a conventional detection switch.
[Explanation of symbols]
1, 11 detection signal receiving means 2 distance changing means 3 detection distance changing means 4 detection distance recognizing means 5 level difference calculating means 6 detection distance changing means 7 comparing means 8 output circuit 10 detection signal transmitting means 21, 31 oscillation circuit 22 frequency division Circuit 23 Microcomputer 24 Teaching button 25 Period counter 32 Low pass filter 33 Comparison circuit 34 Output circuit 35 Distance changing means 36 Cam 37 Link

Claims

Detection signal receiving means for receiving a signal corresponding to the distance to the object,
Comparison means for comparing a reception level received by the detection signal receiving means with a threshold having hysteresis,
Detection distance changing means for adjusting the detection distance by changing the threshold level of the comparing means,
Detection distance recognition means for recognizing the detection distance set to the detection distance changing means based on the reception level when the object is located at the detection position and the reception level when the object does not exist ,
The ratio of the hysteresis becomes a predetermined constant ratio irrespective of the detection distance, the relationship between the detection threshold and the signal level difference between the return threshold and the detection distance is maintained, and the detection distance recognized by the detection distance recognition means, A detection level change means for detecting a signal level difference from the held relationship and setting the difference as a hysteresis width of the comparison means to change a hysteresis distance .

Detection signal receiving means for receiving a signal corresponding to the distance to the object,
Comparison means for comparing a reception level received by the detection signal receiving means with a threshold having hysteresis,
Detection distance changing means for changing the detection distance by adjusting the detection level of the received signal detection means,
Detection distance recognition means for recognizing the detection distance set to the detection distance changing means based on the reception level when the object is located at the detection position and the reception level when the object does not exist ,
The relationship between the signal level difference between the detection threshold value and the return threshold value and the detection distance, in which the ratio of the hysteresis becomes a predetermined constant ratio regardless of the detection distance, is stored. And a distance changing means for changing a hysteresis width of the comparing means by detecting a signal level difference from the relationship between the signal levels and the hysteresis width .

The hysteresis distance changing means,
3. The detection switch according to claim 1, wherein the width of the hysteresis is set to a constant level when the width of the hysteresis becomes a predetermined value or less.