JP3902393B2 - 多光軸光電スイッチ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多光軸光電スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多光軸光電スイッチの一例として、図７に示したものは、投光器１に複数の投光素子３を一列にして備えると共に、これに対応して、受光器２に複数の受光素子４を一列に備える。また、受光部２には、動作表示灯５が設けられ、この動作表示灯５は、複数の受光素子４の全てが、対応する各投光素子３からの光を受光したときにオフし、それ以外ではオンする。そして、投受光器１，２を対向配置して、各投受光素子３，４間で光信号が授受されるようにセットしてから、投受光器１，２の間に、被検出物が位置すると、その被検出物が、投光素子２から受光素子４への光を遮って検出され、これが動作表示灯５のオンをもって認識される。また、この多光軸光電スイッチをセットするには、まず目測により各投受光素子３，４が対向するように、投受光器１，２を暫定的に対向配置し、次いで、前記動作表示灯５で確認しながら、動作表示灯５がオフするように投受光器１，２の位置を微調整して光軸調整を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年では、多光軸光電スイッチの光芒、及び、光軸間のピッチが、共に狭くなる傾向にある。光芒を狭くした理由は、光芒が広いと、投光器からの光信号が被検出物体にて遮光されたにもかかわらず、被検出物体とは関係のない物体に反射して、受光素子に受光され、誤検出を起こす場合が懸念されるからである。また、光軸間のピッチを狭くした理由は、光軸間のピッチが広いと、小型の被検出物体が、光軸間の不感帯領域を通過して、検出できなくなるという事態が生じ得るからである。
【０００４】
ところが、光軸間のピッチが狭くなると、目測により投受光素子を大まかに対向させる作業が困難となり、最初から、動作表示灯をチェックしながら、光軸調整を行う必要がある。しかしながら、光芒も狭いために、投受光素子の光軸ずれの許容範囲も狭くなり、全ての受光素子が光信号を受信する位置が極めて狭い範囲に限定される。しかも、上記の如く、光軸が完全に一致したときにのみ、動作表示灯５がオフするものでは、光軸調整の途中段階で、正規の設定位置に近づいているのか否かもわからない。このため、光軸調整に非常に時間を要する結果となった。
【０００５】
これに対し、投受光器に光軸調整専用の構成、例えばレーザポインタを備えたものがあるが、レーザ光源等を別途必要とするので製造コストがかかる。また、互いに対応した投受光素子毎に複数の光軸調整用の表示灯を備えた構成も考えられるが、この場合、受光素子と同じ数だけ表示灯が必要となるので、コストがかかり、装置が大型化してしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コストアップを招くことなく、光軸調整を容易に行うことが可能な多光軸光電スイッチの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明に係る多光軸光電スイッチは、投光器に対向配置される受光器を備え、その受光器には、投光器に一列に配置された複数の投光素子のそれぞれと対をなす複数の受光素子が、一列に配置して設けられると共に、各受光素子が、正規の相手方投光素子からの光を受光して出力した受光信号のみを受信するように、各相手方投光素子に同期して作動する受信手段と、受光器に設けられた複数の受光素子のうちのいずれかが、正規の相手方投光素子からの光を受光しかなったときに作動する動作表示手段とを備えた多光軸光電スイッチにおいて、複数の受光素子を、少なくとも２つ以上の受光素子群に分けて、それら各受光素子群にそれぞれ対応した光軸一致表示手段を設け、各光軸一致表示手段は、対応した各受光素子群を構成する複数の受光素子の全てが、正規の相手方投光素子からの光を受光したときに作動するように構成したところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の多光軸光電スイッチにおいて、受光器は、光軸一致表示手段を２つ以上備えた基本ユニットに、所望数の増設ユニットを組み付けてなり、各増設ユニットには、それぞれに複数の受光素子が備えられ、基本ユニットは、受光器全体の受光素子の総数を認識し、それら受光素子を複数の受光素子群に分けて、各光軸一致表示手段に対応させるように構成されたところに特徴を有する。
【０００９】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
この構成によれば、複数の受光素子を、２つ以上の受光素子群に分け、それら各受光素子群に対応した光軸一致表示手段を設けたから、各受光素子毎に光軸調整用の表示灯を備えた従来のものよりも、表示手段の数を減らすことができる。また、レーザポインタを備えた従来のもののように、レーザ光源等を別途必要とせず、これら従来のものに比べて製造コストを抑えることができる。そして、これら光軸一致表示手段のうち作動した光軸一致表示手段の数を増やすように光軸調整を行うことで、段階的に、正規の設定位置に近づけることができ、一度に全部の受光素子の光軸調整を行わなければならない従来のものに比べて、光軸調整を容易に行うことができる。
【００１０】
＜請求項２＞
この構成よれば、基本ユニットが、受光器全体の受光素子の総数を認識して、複数の受光素子群に分け、これら受光素子群を各光軸一致表示手段に対応させるから、所望数の増設ユニットが組み付けられて、受光素子の総数が変動するものにおいても、本発明の目的を達成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
本実施形態の多光軸光電スイッチは、図１に示すように、互いに対向配置される投光器１０と受光器２０とからなる。これら投受光器１０，２０は、共に、例えば上下に延びた角柱状をなし、投光器１０のうち受光器２０との対向面には、複数の投光素子１１が上下方向に沿って一列に配され、受光器２０のうち投光器１０との対向面には、前記各投光素子１１と対をなす複数の受光素子２１が、やはり上下方向に沿って一列に配されている。
【００１２】
また、これら投受光素子１１，２１は、共に例えば１６個ずつ備えられており、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。
なお、上下に並んだ受光素子２１同士を区別する場合には、上端側の受光素子２１から順に、符号の末尾に「Ａ」〜「Ｐ」を付すこととする。
【００１３】
受光器２０の上面には、動作表示部２６が設けられている。この動作表示部２６は、例えば、表示灯としてのＬＥＤからなる。
【００１４】
受光器２０のうち受光素子２１を配した面に隣接した一側面には、例えば第１〜第４の表示部３１〜３４（本発明の光軸一致表示手段に相当する）が設けられている。より具体的には、計１６個の受光素子２１を、それぞれ４つずつ受光素子２１からなる受光素子群４１〜４４に分け、これら受光素子群のうち受光素子２１Ａ〜２１Ｄよりなる第１受光素子群４１を、第１表示部３１に対応させ、受光素子２１Ｅ〜２１Ｈよりなる第２受光素子群４２を、第２表示部３２に対応させ、受光素子２１Ｉ〜２１Ｌよりなる第３受光素子群４３を、第３表示部３３に対応させ、さらに、受光素子２１Ｍ〜２１Ｐよりなる第４受光素子群４４を、第４表示部３４に対応させてある。
【００１５】
なお、これら各表示部３１〜３４は、例えば表示灯としてのＬＥＤからなる。また、図示しないが、受光器２０の表面に、各表示部３１〜３４と各受光素子群４１〜４４との対応を示した系統図を記しておいてもよい。
【００１６】
図２には、本実施形態の多光軸光電スイッチに係る電気的構成が示されている。同図に示すように、投光器１０には、前記投光素子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（図３（Ａ）参照）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。
【００１７】
一方、受光器２０には、前記受光素子２１が連なる受光回路２２（本発明の受信手段に相当する）が設けられている。受光回路２２には、複数のスイッチ素子２５が備えられ、これらスイッチ素子２５の一方のリード部に、各受光素子２１の出力端子を接続すると共に、他方にリード部を、受光制御回路２４の入力端子に共通接続してある。
【００１８】
また、各スイッチ素子２５に備えた制御用端子２５Ａは、シフトレジスタ２３を介して受光制御回路２４の出力端子に接続されている。そして、各スイッチ素子２５は、常には、オフ状態になっており、受光制御回路２４からシフトレジスタ２３を介して各スイッチ素子２５に駆動信号が順次に与えられ、これによりオンしたスイッチ素子２５に連なる受光素子２１の受光信号だけが、受光制御回路２４に取り込まれるようになっている。
【００１９】
さらに、受光制御回路２４は、投受光器１０，２０を繋ぐラインＬ１を介して、投光回路１４から前記クロックパルス信号（図３（Ａ）参照）を取り込んでおり、このクロックパルス信号（即ち、各投光素子１１の投光タイミング）に同期して、所定のスイッチ素子２５をオンさせる。具体的には、上下一列に配された投光素子１１のうち所定順位の投光素子１１が光信号を投光した瞬間に、その投光素子１１と同順位に配された受光素子２１に連なるスイッチ素子２５のみをオンする。これにより、各受光素子２１が、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、その受光素子２１が出力した受光信号が受光制御回路２４に取り込まれる。
【００２０】
受光制御回路２４は、各スイッチ素子２５を順次にオンオフ制御するタイミングに同期して、所定の基準電圧ＶC1（図３参照）と取り込んだ受信信号との大小関係をチェックする。そして、順次に受光制御回路２４に取り込まれた受光信号の全てが、基準電圧ＶC1を上回った場合に、前記動作表示部２６を消灯し、いずれか１つの受光信号でも基準電圧ＶC1を下回った場合には、動作表示部２６を点灯させる。
なお、受光制御回路２４から延びた出力端子２７からは、例えば、被検出物を検出したか否かによって反転する検出信号が出力される。
【００２１】
さて、受光制御回路２４は、前述の通り、各スイッチ素子２５をオンオフ制御するタイミングに同期して、受信信号と基準電圧ＶC1との大小を判別するから、どの受光素子２１の受光信号が、基準電圧ＶC1を超えたかを識別することができる。そして、受光制御回路２４は、第１受光素子群４１の全ての受光素子２１Ａ〜２１Ｄの受光信号が、基準電圧ＶC1を超えたときにのみ、第１表示部３１を点灯させる。これと同様に、受光制御回路２４は、第２受光素子群４２の全ての受光素子２１Ｅ〜２１Ｈの受光信号が、基準電圧ＶC1を超えたときにのみ、第２表示部３２を点灯させ、第３受光素子群４３の全ての受光素子２１Ｉ〜２１Ｌの受光信号が、基準電圧ＶC1を超えたときにのみ、第３表示部３１を点灯させ、さらに、第４受光素子群４４の全ての受光素子２１Ｍ〜２１Ｐの受光信号が、基準電圧ＶC1を超えたときにのみ、第４表示部３１を点灯させる。
【００２２】
本実施形態の多光軸光電スイッチの構成は以上のようであって、この光軸光電スイッチの光軸調整は以下のようにして行われる。
即ち、まず、投光器１０と受光器２０とを所定の間隔に離して対向状態にすると共に、目測で、投光器１０に備えた各投光素子１１と、受光器２０に備えた各受光素子２１とをそれぞれ対向させる。
【００２３】
次いで、多光軸光電スイッチの図示しない電源スイッチをオンする。このとき、投受光素子１１，２１が互いに正規の相手方に対向していないと、表示部３１〜３４は、点灯しない。この場合、例えば、受光器２０の一端、具体的には、例えば、下端部を微妙にランダムに動かしてみる。すると、所定位置で、図４（Ａ）に示すように、受光器２０の下端側の２つの受光素子群４３，４４に対応した第３及び第４の表示部３３，３４が点灯する。これにより、作業者は、受光器２０の下端側の受光素子２１Ｉ〜２１Ｐが、投光器１０の下端側の投光素子１１と正規の対向状態になったことを認識することができる。
【００２４】
そこで、例えば、投光器１０の下端部を仮保持しつつ、投光器１０の上端側を微妙に左右に傾けてみる。このとき、投光器１０が正規の設定位置から離れていくと、表示部３３が消灯するが、正規の設定位置に近づいていくと、表示部３３，３４に加えて、その上の第２表示部３２が点灯し、さらに、第１表示部３１も点灯する。そして、図４（Ｂ）に示すように、全ての表示部３１〜３４が点灯することで、投受光器１０，２０が正規の対向状態にセットされたことを認識することができ、これをもって光軸調整が完了する。
【００２５】
上記の如く光軸調整が完了すると、全ての受光素子２１の受光信号が、受光制御回路２４に取り込まれて、動作表示部２６が消灯した状態になる。そして、投受光器１０，２０との間に、被検出物体が位置した場合に、光信号が遮断されて、いずれかの受光素子２１の受信信号が、受光制御回路２４に取り込まれなくなり、動作表示部２６が点灯し、もって被検出物体が検出される。
【００２６】
このように、本実施形態に係る多光軸光電スイッチによれば、全部の受光素子を、４組の受光素子群４１〜４４に分けて、それらに対応した表示部３１〜３４を設けたから、各受光素子毎に光軸調整用の表示灯を備えた従来のものよりも、光軸調整用の表示部の数を減らすことができる。また、レーザポインタを備えたもののようにレーザ光源等を別途必要せず、これら従来のものに比べて製造コストを抑えることができる。そして、第１〜第４の表示部３１〜３４のうち点灯した表示部の数を増やすように光軸調整を行うことで、段階的に、正規の設定位置に近づけることができ、一度に全部の受光素子の光軸調整を行わなければならない従来のものに比べて、光軸調整を容易に行うことができる。
【００２７】
＜第２実施形態＞
本実施形態に係る多光軸光電スイッチに備えた受光器５０は、図５に示すように、基本ユニット６０に所望数の増設ユニット６１を組み付けてなる。具体的には、これら基本及び増設ユニット６０，６１は、共に上下方向に延びた角柱状をなし、基本ユニット６０の上端面に、増設ユニット６１を接合し、さらに、その増設ユニット６１の上端面に、別の増設ユニット６１を接合して、複数のユニットが直列に接合されるようになっている。
【００２８】
また、基本及び増設ユニット６０，６１には、それぞれ４つずつの受光素子６２が、上下方向に一列に配されており、これら受光素子６２は、図６に示すように、各ユニット６０，６１に備えた受光回路６３に連なっている。さらに、各ユニット６０，６１は、互いに接合されると、各ユニット６０，６１の受光素子６２が一直線上に並んだ状態に位置決めされて保持されると共に、各ユニット６０，６１同士の接合部分に設けた図示しない接続端子でもって、各ユニット６０，６１の受光回路６３同士が接続される。また、各受光回路６３には、前記第１実施形態で説明したスイッチ素子及びシフトレジスタに相当する回路（図示せず）が備えられており、各ユニット６０，６１の受光回路６３同士が接続されることで、前記第１実施形態の図２で説明した電気回路が、受光器５０全体に亘って形成される。そして、基本ユニット６０に備えた制御回路６４が、後述する投光器５８の投光タイミングと同期して、各受光素子６２の受光信号を取り込む。
【００２９】
さて、制御回路６４には、受光器５０全体の受光素子６２の数を識別する受光素子数判別回路６５が設けられている。この受光素子数判別回路６５は、例えば、接続された受光回路６３の数を、例えば、抵抗値の相違でもって検出して、受光器５０全体の受光素子６２の総数を検出する。
【００３０】
制御回路６４の出力端子には、例えば４つの表示部５１〜５４が連なっており、これら表示部５１〜５４は、常には消灯しているが、制御回路６４から駆動信号を受けて点灯する。ここで、制御回路６４は、受光素子数判別回路６５の検出結果に基づき、受光器５０全体の受光素子６２を、例えば表示部５１〜５４の総数である４で除して、その商となる数の受光素子６２よりなる４組の受光素子群に分けて識別する。そして、それら各受光素子群を、各表示部５１〜５４に対応させて、各表示部５１〜５４に対応した各受光素子群の全ての受光素子６２に係る受光信号が、全てが基準電圧を超えた場合にのみ、各表示部５１〜５４を点灯させる。
【００３１】
一方、投光器５８は、図６に示すように、基本ユニット７０に所望数の増設ユニット７１を組み付けてなり、各ユニット７０，７１のそれぞれには、４つずつの投光素子７２が上下方向に一列に配されている。これら投光素子７２は、各ユニット７０，７１に備えた投光回路７３に連なり、各ユニット７０，７１が互いに接合されると、投光素子７２が一直線上に並ぶと共に、接合部分に設けた図示しない接続端子にて、各ユニット７０，７１の投光回路７３同士が接続される。そして、基本ユニット７０に備えた図示しない制御回路でもって、投光器５８全体の投光素子７２が、前記第１実施形態の如く、順次に、光信号を出力する。
【００３２】
なお、本実施形態の多光軸光電スイッチにも、前記第１実施形態と同様に、動作表示部（図示せず）が備えられている。
【００３３】
本実施形態の多光軸光電スイッチの作用効果を説明すると以下のようである。図５の一番左には、基本ユニット６０に１つの増設ユニット６１を組み付けた状態が示されているが、この場合、受光素子６２は、その総数が８であるから、２つずつの受光素子６２からなる４組の受光素子群に分けられる。そして、これら４組の受光素子群が、各表示部５１〜５４に対応され、各受光素子群の２つの受光素子６２が共に正規の投光素子からの受光信号を受光したときにのみ各表示部５１〜５４が点灯する。
【００３４】
図５の左から２番目には、基本ユニット６０に２つの増設ユニット６１を組み付けた状態が示されているが、これは、図６にも示されており、この場合、３つのずつの受光素子６２からなる４組の受光素子群に分けられて、これら４組の受光素子群が、各表示部５１〜５４に対応される。以下、増設ユニット６１が増える毎に、各受光素子群を構成する受光素子の数が増していく。
【００３５】
このように本実施形態によれば、基本ユニット６０が、受光器５０全体の複数の受光素子６２を、複数の受光素子群に分けて、各表示部５１〜５４に対応させるから、所望数の増設ユニット６１を組み付けて、受光素子６２の総数が変動するものにおいても、前記第１実施形態と同様の作用効果を得られる。
【００３６】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明する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。
【００３７】
（１）前記各実施形態の光軸調整用の表示部（光軸一致表示手段）は、常には消灯していて、投受光素子の光軸が一致したときに、点灯する構成であったが、その逆に、常には点灯していて、光軸が一致したときに消灯する構成であってもよい。
【００３８】
（２）また、光軸調整用の表示部が、常に点灯していて、全ての投受光素子の光軸が一致したときに色が変わる構成であってもよい。
【００３９】
（３）さらに、表示部が液晶で構成されていて、「ＮＧ」と表示されていたものが、全ての投受光素子の光軸が一致したときに「ＯＫ」という表示に変わるものであってもよい。
【００４０】
（４）前記各実施形態では、投受光器は、上下方向に延びていたが、水平方向に延びていてもよいし、斜め上下方向に延びた構成であってもよい。
【００４１】
（５）前記各実施形態では、各表示部に対応した受光端子群の端子の数は、同じであったが、互いに異なっていてもよい。
【００４２】
（６）前記第２実施形態における受光器５０の基本ユニット６０は、複数の表示部５１〜５４と共に複数の受光素子６２を備えていたが、基本ユニットは、複数の表示部（光軸一致表示手段）のみを備えて、受光素子は備えない構成のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る多光軸光電スイッチの斜視図
【図２】その多光軸光電スイッチのブロック図
【図３】クロックパルス信号と受信信号のタイムチャート
【図４】光軸調整を行ったときの多光軸光電スイッチの受光器の側面図
【図５】第２実施形態に係る多光軸光電スイッチの斜視図
【図６】その多光軸光電スイッチのブロック図
【図７】従来の多光軸光電スイッチの斜視図
【符号の説明】
１０，５８…投光器
１１，７２…投光素子
２０，５０…受光器
２１，６２…受光素子
２２，６３…受光回路（受信手段）
２４…受光制御回路
３１〜３４，５１〜５４…表示部（光軸一致表示手段）
４１〜４４…受光素子群
６０…基本ユニット
６１…増設ユニット
６４…制御回路
６５…受光素子数判別回路

Claims (2)

1. 投光器に対向配置される受光器を備え、
   その受光器には、前記投光器に一列に配置された複数の投光素子のそれぞれと対をなす複数の受光素子が、一列に配置して設けられると共に、
   前記各受光素子が、正規の相手方投光素子からの光を受光して出力した受光信号のみを受信するように、前記各相手方投光素子に同期して作動する受信手段と、
   前記受光器に設けられた前記複数の受光素子のうちのいずれかが、前記正規の相手方投光素子からの光を受光しかなったときに作動する動作表示手段とを備えた多光軸光電スイッチにおいて、
   前記複数の受光素子を、少なくとも２つ以上の受光素子群に分けて、それら各受光素子群にそれぞれ対応した光軸一致表示手段を設け、
   前記各光軸一致表示手段は、対応した前記各受光素子群を構成する複数の受光素子の全てが、前記正規の相手方投光素子からの光を受光したときに作動するように構成したことを特徴とする多光軸光電スイッチ。
2. 前記受光器は、前記光軸一致表示手段を２つ以上備えた基本ユニットに、所望数の増設ユニットを組み付けてなり、
   前記各増設ユニットには、それぞれに複数の前記受光素子が備えられ、
   前記基本ユニットは、前記受光器全体の受光素子の総数を認識し、それら受光素子を、複数の受光素子群に分けて、前記各光軸一致表示手段に対応させるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の多光軸光電スイッチ。

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