JP4147130B2 - Photoelectric switch for wide range detection - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は通過又は落下位置の定まらない物体を検出する広範囲検出用光電スイッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に通過位置の定まった物体を光学的に検出する場合には、その定まった通過位置を挟んで1個の投光素子と、1個の受光素子を対置すればよいが、このような単光軸の光電スイッチでは、物体の通過位置が光軸をそれると検出できなくなる。
【0003】
そこで、物体の広い通過範囲をカバーできる広範囲検出用の光電スイッチとして、所定の検出距離を隔てて複数の投光素子と、複数の受光素子とを対向配置し、互いに対向した投光素子と受光素子とを同期的に光結合した状態となるように順次作動させる方式が用いられる(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−124867号公報(発明の実施の形態[0020]-[0022] 段、図1、2及び5参照)
【0005】
ところで、この順次同期方式では、光結合した一の光軸と、同じく光結合した隣接光軸との間にあって、いずれの光軸をもさえぎらない物体は、検出されないまま通過することになり不都合であるため、できるだけ隣接光軸間を狭くするように投光素子と受光素子の数を増やして密に配置する努力が為されている。しかし、このような素子数の増加には無理があり、特に、受光部を構成するレンズ,整流回路、増幅回路、出力回路などの部品数が多くなり、コスト高になるという大きな欠点がある。
【0006】
このような実情に鑑み、出願人は投光部側の各素子は順次発光させるが、受光部側は常時待機状態とした広範囲検出用の光電スイッチを提案した(例えば、特許文献2参照)。この方式によれば、各受光素子は対向する投光素子以外の(斜めにずれた)複数の投光素子から自身に向かってくる光にも感応するため、全体として不感帯が少なくなる。
【0007】
【特許文献2】
特開平3‐2591号公報(特許請求の範囲、及び図1−3参照)。
【0008】
図1は、このような多素子配列型光電スイッチの概略構成であって、複数(この場合5個)の投光素子1a〜1eの配列は、発振・分周及びカウンタ機能を備えたタイミング制御回路2に従って作動する駆動回路D1〜D5により順次駆動され、いずれも、受光素子3a〜3eのすべてに到達する各角度範囲θ1〜θ5以上の広がりを持って発光する。この場合、常時待機状態にある受光素子3の配列からは、例えば、遅延AGCによって、各投光素子1の発光タイミング中に受光した受光素子数(全受光量)を判断し、全数受光でなければ出力をカットして物品検知信号とし、全数であれば一定レベルの物品不存在信号を発生する。なお、各受光素子に遮光状態で真出力を出す「ダークオン」スイッチング回路を接続し、この真出力を物品検知信号とする方式も用いられる。
【0009】
従って、被検物体が各受光素子のいずれか活性化された受光軸をさえぎる位置O1、O2、及びO3等を通過すれば、投光素子1a発光時の受光素子3a、1b発光時の受光素子3a、及び1d発光時の受光素子3eが受光せず、全数受光でなくなるため、遅延AGCの出力カット(物品検知)となる。しかし、光軸間隔に比して物品の大きさが小さく、通過位置が定まらない場合には、例えば投光素子1d、1e間の至近位置F1、投光素子1eー受光素子3e間の内側に逸れた位置F2、及び受光素子3d、3e間の至近位置F3、検知範囲の中心部の横脇の位置F4,受光素子3dに比較的近い光軸間位置F5等の種々の光軸間位置を通過すれば、どの受光素子も遮光されないため、検出領域に物体が存在するにも拘わらず物品不存在信号を発生することになり, 誤検出となる。
【0010】
上記のような誤検出を無くするには検出領域内の不感領域を無くさなければならず、単純には投光ー受光同期方式において試みられたと同様に、投光素子及び受光素子の数を増やし、それらの配列を密にすることが考えられるが、その数は膨大となり、放熱手段等も必要とすることが予想されるため、経済性が極めて悪くなる。また、如何に素子数のみを単に増やしたとしても、投光部及び受光部を共に素子でもって構成する以上、不感領域を完全に無くすることは技術的に不可能であった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記のような不都合を解消し、極少の受光素子を用いて、しかも受光帯域に連続性をもたせることにより、順次駆動される複数の投光素子の配列に対応して所定範囲内における物体の通過状態を実質上漏れなく検出しうる広範囲検出用光電スイッチを提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は,a)同一面内において整列配置された複数の投光素子と、これらの投光素子を順次発光させるための投光信号発生及び分配回路とからなる投光側部と、
b)一側面が、前記整列配置された複数の投光素子から発せられた光を受光し得るように設置された円柱状の導光性ロッドを主体とする受光部材であって、ロッド横断面において前記一側面と反対側の所定円弧範囲にわたる弦に対応した光反射面を形成し、更にその導光性ロッドの少なくとも一端に受光素子を付設してなる前記受光部材と、前記少なくとも一端における受光素子を作動させるための受光素子作動及び信号処理回路とからなる受光側部と、を備えてなる広範囲検出用光電スイッチを構成したものである。
【0013】
上記の構成における導光性ロッドとしては、一般的な光ファイバーと同様、前記弦側面に前記光反射面を有する円柱状の透明コアと、その透明コアの外周を保護する透明クラッドとからなる構造を採用することができる。そしてこのクラッドの存在により、後述する透明コアへの内部反射を確実に形成することが可能となる。
【0014】
上記のコア/クラッド構造からなる導光性ロッドにおいては、本発明に従って図2A及びBに示すような側面入射及び反射光学系が形成される。導光性ロッド4は、一般に、クラッド5の屈折率をコア6の屈折率よりも小さくしてあるため、一側面(図2の上側)から入射した光は、段階的に屈折してコア6における反対側(図2の下側)の光反射層7の内表面に達する。この内表面とは、図2Aにおいて、光反射層7の円弧両端にわたる弦面に形成された「光反射面8」のことに他ならない。
【0015】
図2Bから明らかなとおり、導光性ロッド4の一側面から入射したいずれかの投光素子1(a〜e)からの光が、その導光性ロッド4のコア6を横断して光反射層8に達し、乱反射されると、いずれかのロッド端に向かって斜めに進む反射成分を生じ、その反射成分のうち、前記一側面に対してクラッド5の屈折率における臨界角θより大きい角度で入射するものが、クラッド5からコア6体内に再反射される。この再反射光は再び光反射面8に達し、この面から前記斜めに進む反射成分を確実に生じるが故に、前述したコア6体内での斜め折り返し過程を繰り返し、いずれかのロッド端に入射する。
【0016】
このロッド端への入射角は十分小さいため、ロッド端にあてがわれるべき受光素子の光導入媒質が、クラッド5より小さい屈折率であって、前記θより小さい臨界角を有する場合でも、コア6体内に反射することなく、その光導入媒質内へ透過し、受光素子への入射を可能にする。
【0017】
本発明においては、基本的に2個の受光素子を前記導光性ロッドの両端に、個々に配置することにより、前記のとおりロッド両端に達した光をそれぞれ検知し、その合計出力をもって検査フィールドの透過光量とし処理するが、一個の受光素子のみを導光性ロッドのいずれか一端に配置し、同ロッドの他端には光反射鏡面を付設することにより、この端面に達した光を同ロッド内に反射し、究極的に前記一個の受光素子に、重ねて受光させるようにしてもよい。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図3〜図6を参照して実施の形態について説明する。まず図3に示すとおり、本発明の広範囲検出用光電スイッチは、測定対象物及びその通過範囲の大きさに応じたフレーム構造として製作される。光電スイッチフレーム9は、制御及び演算等のための中央演算処理回路を収納したベースサイド10、LED等の投光素子配列を収納した投光サイド11、投光素子配列中の各素子から順次投射された光を側面で受光する導光性ロッドを挿入した溝を有する受光サイド12、及びベースサイド10の対向辺として投光サイド11と受光サイド12の先端を架橋連結する連結サイド13とから構成される。表面蓋14は連結サイド13を除く三サイド10,11,12を覆う三辺フレーム状の板体からなっている。
【0019】
受光サイド12の、投光サイド11に対向した内面には導光性ロッドを挿入した溝のための透明な蓋15が面一に固定される。表面蓋14において、受光サイド12の連結サイド13側角部は切り欠かれ、装置が電気的に活性化された動作状態、及び物体検知(相当部分の遮光検知)又は非検知(実質的なロッド全長にわたる受光)等を示すLEDを覆う動作表示窓16が嵌めこまれている。動作表示窓16は表面蓋14と同一面上の側面だけでなく、受光サイド12と連結サイド13の外側面及び底面と同一面上の各側面を有する袋状に形成されている。
【0020】
表面蓋14において、動作表示窓16を有する角部以外の角部には蓋取り付け穴17が形成され、ビス等の適当な締結手段が嵌めこまれる。投光サイド11のベースサイド10側の外側面部には電気回路のコネクタ端子18が設置され、信号ライン及び電源ラインを含む電気ケーブル19のコネクタ20が接続されるようになっている。
【0021】
図4は、図3に示した光電スイッチフレーム9の後側面図(A),左側面図(B)、表面蓋14を装着した状態の平面図(C)及び右側面図(D)を一括表示したものである。後側面図(A)に示すとおり、連結サイド13はフレーム本体とは独立した単体であり、三辺フレームの開口端部に嵌合させた後、図の右側における段落部において、ビス21によりフレーム本体に固定される。
【0022】
図4Bにおいて、フレームの受光サイド12におけるベースサイド10寄りの位置には、設定スイッチ蓋22が脱着可能に設置され、オペレータが同サイド12内の設定スイッチ板23(図5)にアクセスできるようになっている。図4C、D、に示す各部はすでに図3に関して説明した通りであり、符号を参照することにより容易に理解できるであろう。
【0023】
図5は、表面蓋14を除去した状態の光電スイッチフレーム9の左側面図(A),平面図(B)、及び右側面図(C)を一括表示したものである。左側面図(A)及び平面図(B)において、動作表示窓16内には動作表示及び物体検知/非検知等のためのLEDが必要な個数だけ (この場合、三個)装備されたことを示している。ベースサイド10内には、後述する種々の電気回路を組み込んだICチップを含むプリント基板p1〜p7が装備され、投光サイド11内には、複数個、この場合は5個の投光用LED1a〜1eが装備される。
【0024】
この実施例において、受光サイド12内における導光性ロッド4には、その両端に受光素子たるフォトダイオードPD1及びPD2が付設される。前述した通り、連結サイド13はフレーム9本体とは独立した単体であり、三辺フレームの開口端部に嵌合させた状態において、ビス21とナット24とによりフレーム9本体に固定される。フレーム9から取り外した単体の状態は図5Bの上部において枠型矢印を付して示した通りである。
【0025】
図6は単純に構成されたフレーム9内に装備される種々の電気回路を示すものである。投光サイド11側の回路は、LEDからなる投光素子1a〜1eを順次発光させるために個々に設けられた投光信号発生回路25a〜25e及び投光信号分配回路26と、その分配回路26に素子順次点灯タイミングを送る発振回路27とからなり、これらの回路25a〜25e、26及び27は装置全体を制御する中央演算ユニット28の指令を受けて作動する。
【0026】
受光サイド12側の回路は、投光素子1a〜1eの配列に向かって受光側面が対向した導光性ロッド4の両端におけるフォトダイオードPD1及びPD2を作動させるとともに、その信号電流を処理するものであり、この受光素子作動及び信号処理回路にはパルス増幅器29、その増幅出力を通すフィルタ30、そのフィルタ信号を受けて基準値と比較するコンパレータ31、及びその基準値を設定する電子ボリュームコントローラ32とを含み、これらは中央演算ユニット28の指令を受けて作動する。
【0027】
以上の構成において、投光素子1a〜1eの各々が、図のごとく角度θ0の広がりを持って(立体的に)拡散・発光している場合、この光はθ0の範囲内では隙間がなく拡散して導光性ロッド4に向かう。しかし,この単純実施形態におけるように、フレーム9における投光サイド11の投光窓(図6では三辺フレームの内側縁)11a’がこれら投光素子1a〜1eの前端をかろうじて覆う程度の出張りしかない場合、フレーム9内側の検出空間において、これら投光素子に近い位置の素子隣接間隔には、どの素子の広がり角度θ0内にもカバーされない領域、すなわち不感帯域Aが形成される。従って被検物体がこれらの不感帯域Aを通過するとき、投光素子LEDから導光性ロッド4に向かう光はなんら阻止されないため、検知ミス(物体が存在しないと誤認すること)が生じる。
【0028】
そこで、好ましい実施形態におけるフレーム9の投光サイド11は、図7及び図8に示すように投光素子1a〜1eを投光窓11aよりも十分奥まった配置とし、三辺フレームの囲み空間(物体検出用の空間)内に不感帯域Aが存在しないようにする。従って、図7から明らかなとおり、各投光素子からの光は投光サイド11の投光窓11aから、窓横断方向に切れ目がない出射状態で受光サイド12に向かい、図8に示すように投光素子1a〜1eの配列から導光性ロッド4に向かう一面を完全にカバーする検出領域Bを形成する。
【0029】
このような図7及び図8の実施形態において、被検物体がフレーム9の内側空間(検出領域)Bを通過しない場合には、投光素子から、導光性ロッド4に到達した相当量の光が、ロッド両端におけるフォトダイオードPD1及びPD2(他端に反射鏡を配置した場合には、一端のみに配置されたフォトダイオード: 以下1個又は2個のフォトダイオードを「PD」と総称する)に受光され、物体非通過を表す。
【0030】
一方、いずれか少なくとも1個の投光用LED、例えば、LED1aの投光タイミングにおいて、導光性ロッド4の受光側面のいずれか相当の部分がさえぎられて、その導光性ロッド4への光到達量が少なくなると、フォトダイオードPDからの受光出力が実質的なレベルに達せず、その時刻において当該遮光部分に対応する物体が通過したことを示す。このようなフォトダイオードPDの実質的な受光出力を決定するスレッショルド値は、前述した設定スイッチの操作で、中央演算ユニット28を介して電子ボリュームコントローラ32を調整することにより設定される。
【0031】
この物体検知/非検知の動作は、実施例の電気回路において、投光素子1a〜1eの1サイクルの順次投光の投光量を中央演算ユニット28で積分及び平均化し、全体光量に対して1サイクル中の受光量がどの程度減少したとき物体検知出力を発生させるかという基準レベルを設定しておくことにより行われる。従って、進入(落下)した物体による遮光があったときは、1サイクル中の受光量がこの基準レベルを下回るため、物体検知出力が発生する。それらの物体検知出力は、必要に応じて、出力回路33により外部回路に送出されるとともに、表示灯列24により、各サイクル又は適当な時間帯において少なくとも物体検知/非検知のいずれかを表す発光色の点滅が行われる。
【0032】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明は受光光学系を一本の導光性ロッド、及びそのロッド両端又は一端のみに設けた受光素子からなるものとして出力ラインを一回路に削減し、従って、増幅回路等を一素子分だけ配置した構成により、順次駆動される複数の投光素子の配列に対応して所定範囲内における物体の通過状態を検出しうる広範囲検出用光電スイッチを提供するものである。
【0033】
この光電スイッチは、複数の投光素子の配列に対応して複数の受光素子を設けていた従来型構造に比して、不感領域がなくなるとともに、著しい経費の節減に寄与し、併せて部品故障等の確率の低下を図ることが出きるという、多大な効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の多光軸光電スイッチの部分構成を示す略図である。
【図2】本発明による導光性ロッドにおいて形成される側面入射及び反射光学系を示すための、横断面図(A)及び側断面図(B)である。
【図3】本発明の実施形態の外観を示す斜視図である。
【図4】図3に示した光電スイッチフレームの後側面図(A),左側面図(B)、表面蓋14を装着した状態の平面図(C)及び右側面図(D)を一括表示したものである。
【図5】表面蓋を除去した状態の光電スイッチフレームの左側面図(A),平面図(B)、及び右側面図(C)を一括表示したものである。
【図6】本発明の単純実施形態におけるフレーム内に装備される種々の電気回路を示すものである。
【図7】図6と同様の電気回路を装備した本発明の好ましい実施形態におけるフレーム構造を示すものである。
【図8】図7と同様のフレーム構造において実現される好ましい検出領域を示すものである。
【符号の説明】
1、1a〜1e 投光素子
9 光電スイッチフレーム
10 ベースサイド
11 投光サイド
12 受光サイド
13 連結サイド
14 表面蓋
15 透明な蓋
16 動作表示窓
17 蓋取り付け穴
18 コネクタ端子
19 ケーブル
20 コネクタ
21 ビス
22 設定スイッチ蓋
23 設定スイッチ板
24 ナット
25a〜25e 投光信号発生回路
26 投光信号分配回路
27 発振回路
28 中央演算ユニット
29 パルス増幅器
30 フィルタ
31 コンパレータ
32 電子ボリュームコントローラ
33 出力回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wide-range detection photoelectric switch for detecting an object whose passing or dropping position is not fixed.
[0002]
[Prior art]
In general, when optically detecting an object having a fixed passage position, one light projecting element and one light receiving element may be placed across the fixed passage position. With the photoelectric switch on the axis, if the passing position of the object deviates from the optical axis, it cannot be detected.
[0003]
Therefore, as a photoelectric switch for wide-range detection that can cover a wide passage range of an object, a plurality of light projecting elements and a plurality of light receiving elements are arranged facing each other at a predetermined detection distance, and the light projecting elements and the light receiving elements facing each other are arranged. A method of sequentially operating the elements so as to be in a state of being optically coupled to the elements synchronously is used (for example, refer to Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-124867 A (refer to Embodiments [0020]-[0022] stage, FIGS. 1, 2 and 5)
[0005]
By the way, in this sequential synchronization method, an object that is between one optical axis that is optically coupled and an adjacent optical axis that is also optically coupled and does not obstruct any optical axis passes undetected, which is inconvenient. For this reason, efforts are being made to increase the number of light projecting elements and light receiving elements so that the distance between adjacent optical axes is as narrow as possible. However, such an increase in the number of elements is unreasonable. In particular, the number of components such as a lens, a rectifier circuit, an amplifier circuit, and an output circuit constituting the light receiving portion increases, resulting in a great disadvantage that the cost is increased.
[0006]
In view of such circumstances, the applicant has proposed a photoelectric switch for wide-range detection in which each element on the light projecting unit side sequentially emits light, but the light receiving unit side is always in a standby state (see, for example, Patent Document 2). According to this method, each light receiving element is sensitive to light coming from a plurality of light projecting elements other than the opposing light projecting elements (shifted obliquely), and therefore the dead zone as a whole is reduced.
[0007]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-2591 (see claims and FIGS. 1-3).
[0008]
FIG. 1 shows a schematic configuration of such a multi-element array type photoelectric switch. The array of a plurality of (in this case, five) light projecting elements 1a to 1e has a timing control with oscillation / frequency division and counter functions. Driven sequentially by drive circuits D1 to D5 that operate according to the circuit 2, all emit light with a spread over each angular range θ1 to θ5 reaching all of the light receiving elements 3a to 3e. In this case, from the arrangement of the light receiving elements 3 that are always in the standby state, the number of light receiving elements (total received light amount) received during the light emission timing of each light projecting element 1 is determined by, for example, the delay AGC. For example, the output is cut and used as an article detection signal. A method of connecting each light receiving element to a “dark on” switching circuit that outputs a true output in a light-shielded state and using the true output as an article detection signal is also used.
[0009]
Therefore, if the test object passes through positions O1, O2, O3, etc. that block any activated light receiving axis of each light receiving element, the light receiving elements 3a and 1b emit light at the light projecting element 1a. Since the light receiving element 3e at the time of light emission of 3a and 1d does not receive light and does not receive all the light, the output of the delayed AGC is cut (article detection). However, if the size of the article is small compared to the optical axis interval and the passing position is not fixed, for example, the closest position F1 between the light projecting elements 1d and 1e, and the inner side between the light projecting element 1e and the light receiving element 3e. Various positions between the optical axes such as the deviated position F2, the closest position F3 between the light receiving elements 3d and 3e, the position F4 on the side of the center of the detection range, and the inter-optical axis position F5 relatively close to the light receiving element 3d. If it passes, no light receiving element is shielded, so that an article non-existence signal is generated despite the presence of an object in the detection region, resulting in false detection.
[0010]
In order to eliminate the erroneous detection as described above, it is necessary to eliminate the insensitive area in the detection area, and simply increase the number of light projecting elements and light receiving elements in the same manner as attempted in the light projection / light reception synchronization method. However, it is conceivable to make these arrangements dense, but the number becomes enormous and it is expected that a heat dissipating means or the like is required. Even if only the number of elements is simply increased, it is technically impossible to completely eliminate the insensitive area as long as both the light projecting part and the light receiving part are composed of elements.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above inconveniences and to use a minimum number of light receiving elements, and to provide continuity in the light receiving band, so as to correspond to an array of a plurality of light projecting elements that are sequentially driven. It is an object of the present invention to provide a photoelectric switch for wide-range detection that can detect a passing state of an object within a range substantially without leakage.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention comprises a) a plurality of light projecting elements arranged in the same plane, and a light projecting signal generating and distributing circuit for sequentially emitting these light projecting elements. A light emitting side,
b) A light receiving member whose one side is mainly a cylindrical light guide rod installed so as to receive light emitted from the plurality of light projecting elements arranged in an aligned manner, A light reflecting surface corresponding to a chord extending over a predetermined arc range opposite to the one side surface, and a light receiving element attached to at least one end of the light guide rod; and light reception at the at least one end A photodetection switch for wide-range detection comprising a light-receiving side portion including a light-receiving element operation and a signal processing circuit for operating the element is configured.
[0013]
As a light guide rod in the above configuration, a structure comprising a cylindrical transparent core having the light reflecting surface on the string side surface, and a transparent clad that protects the outer periphery of the transparent core, like a general optical fiber. Can be adopted. The presence of this cladding makes it possible to reliably form internal reflection on the transparent core described later.
[0014]
In the light guiding rod having the above core / cladding structure, side incidence and reflection optical systems as shown in FIGS. 2A and 2B are formed according to the present invention. Since the light guide rod 4 generally has a refractive index of the clad 5 smaller than that of the core 6, the light incident from one side surface (the upper side in FIG. 2) is refracted step by step. Reaches the inner surface of the light reflecting layer 7 on the opposite side (lower side in FIG. 2). In FIG. 2A, this inner surface is nothing but “light reflecting surface 8” formed on the chord surface across the arc ends of the light reflecting layer 7.
[0015]
As apparent from FIG. 2B, light from any one of the light projecting elements 1 (a to e) incident from one side of the light guide rod 4 is reflected through the core 6 of the light guide rod 4. When the light reaches the layer 8 and is irregularly reflected, a reflection component that proceeds obliquely toward one of the rod ends is generated. Of the reflection component, an angle larger than the critical angle θ in the refractive index of the cladding 5 with respect to the one side surface. The incident light is re-reflected from the clad 5 into the core 6. The re-reflected light reaches the light reflecting surface 8 again, and the reflected component traveling obliquely from the surface is surely generated. Therefore, the oblique folding process in the core 6 is repeated and is incident on one of the rod ends. .
[0016]
Since the incident angle to the rod end is sufficiently small, even if the light introduction medium of the light receiving element to be applied to the rod end has a refractive index smaller than that of the cladding 5 and a critical angle smaller than the above θ, the core 6 The light is transmitted into the light introduction medium without being reflected into the body, and can enter the light receiving element.
[0017]
In the present invention, basically, two light receiving elements are individually arranged at both ends of the light guide rod, respectively, so that the light reaching the both ends of the rod is detected as described above, and the inspection field is obtained with the total output. However, only one light receiving element is arranged at one end of the light guide rod, and a light reflecting mirror surface is attached to the other end of the rod, so that the light reaching this end surface is the same. The light may be reflected in the rod and ultimately received by the single light receiving element.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 3, the photoelectric switch for wide range detection of the present invention is manufactured as a frame structure corresponding to the measurement object and the size of its passing range. The photoelectric switch frame 9 is sequentially projected from a base side 10 housing a central processing circuit for control and calculation, a light projecting side 11 housing a light projecting element array such as an LED, and each element in the light projecting element array. A light receiving side 12 having a groove in which a light guide rod for receiving the light that has been received is inserted, and a connecting side 13 that bridges and connects the light projecting side 11 and the tip of the light receiving side 12 as opposed sides of the base side 10. Is done. The front cover 14 is formed of a three-sided frame-like plate that covers the three sides 10, 11, 12 excluding the connecting side 13.
[0019]
A transparent lid 15 for a groove into which a light guide rod is inserted is fixed on the inner surface of the light receiving side 12 facing the light projecting side 11. In the surface lid 14, the corners on the side of the coupling side 13 of the light receiving side 12 are notched, and the operating state in which the device is electrically activated, and object detection (corresponding light blocking detection) or non-detection (substantial rod) An operation display window 16 that covers an LED indicating light reception over the entire length or the like is fitted. The operation display window 16 is formed in a bag shape having not only the side surface on the same surface as the surface lid 14 but also the side surfaces on the same surface as the outer surface and the bottom surface of the light receiving side 12 and the connecting side 13.
[0020]
In the surface lid 14, a lid attachment hole 17 is formed in a corner other than the corner having the operation display window 16, and appropriate fastening means such as a screw is fitted. A connector terminal 18 of an electric circuit is installed on an outer surface portion of the light projecting side 11 on the base side 10 side, and a connector 20 of an electric cable 19 including a signal line and a power line is connected thereto.
[0021]
4 collectively shows a rear side view (A), a left side view (B), a plan view (C) and a right side view (D) with the front cover 14 attached, of the photoelectric switch frame 9 shown in FIG. It is displayed. As shown in the rear side view (A), the connecting side 13 is a single unit independent of the frame body, and after being fitted to the open end of the three-sided frame, the frame is formed by screws 21 in the paragraph on the right side of the figure. Fixed to the body.
[0022]
In FIG. 4B, a setting switch cover 22 is detachably installed at a position near the base side 10 on the light receiving side 12 of the frame so that the operator can access the setting switch plate 23 (FIG. 5) in the side 12. It has become. The parts shown in FIGS. 4C and 4D have already been described with reference to FIG. 3 and can be easily understood by referring to the reference numerals.
[0023]
FIG. 5 shows a left side view (A), a plan view (B), and a right side view (C) of the photoelectric switch frame 9 with the front cover 14 removed. In the left side view (A) and the plan view (B), the operation display window 16 is equipped with the necessary number of LEDs (in this case, three) for operation display and object detection / non-detection. Is shown. The base side 10 is equipped with printed circuit boards p1 to p7 including IC chips incorporating various electric circuits to be described later, and a plurality of, in this case, five light emitting LEDs 1a are provided in the light projecting side 11. ~ 1e are equipped.
[0024]
In this embodiment, the light guide rod 4 in the light receiving side 12 is provided with photodiodes PD1 and PD2 as light receiving elements at both ends thereof. As described above, the connecting side 13 is a single unit independent of the frame 9 body, and is fixed to the frame 9 body by the screws 21 and the nuts 24 in a state of being fitted to the opening end of the three-side frame. The state of the single unit removed from the frame 9 is as shown by attaching a frame-type arrow in the upper part of FIG. 5B.
[0025]
FIG. 6 shows various electric circuits provided in a simply constructed frame 9. The light projecting side 11 side circuit includes light projecting signal generation circuits 25a to 25e and a light projecting signal distribution circuit 26, which are individually provided for sequentially emitting light from the light projecting elements 1a to 1e made of LEDs. The circuit 25a to 25e, 26 and 27 operate in response to a command from the central processing unit 28 for controlling the entire apparatus.
[0026]
The circuit on the side of the light receiving side 12 operates the photodiodes PD1 and PD2 at both ends of the light guiding rod 4 whose light receiving side faces are opposed to the arrangement of the light projecting elements 1a to 1e and processes the signal current. The light receiving element operation and signal processing circuit includes a pulse amplifier 29, a filter 30 that passes the amplified output, a comparator 31 that receives the filter signal and compares it with a reference value, and an electronic volume controller 32 that sets the reference value. These operate under the command of the central processing unit 28.
[0027]
In the above configuration, when each of the light projecting elements 1a to 1e diffuses and emits light (three-dimensionally) with a spread of an angle θ0 as shown in the figure, this light is diffused without a gap within the range of θ0. Then, it goes to the light guide rod 4. However, as in this simple embodiment, the projection window 11a '(the inner edge of the three-sided frame in FIG. 6) 11a' of the projection side 11 in the frame 9 barely covers the front ends of these projection elements 1a to 1e. When there is only tension, a region that is not covered within the spread angle θ0 of any element, that is, a dead band A, is formed in the element adjacent interval at a position close to the light projecting element in the detection space inside the frame 9. Therefore, when the test object passes through the dead zone A, no light directed from the light projecting element LED toward the light guide rod 4 is blocked, so that a detection error (mistake that there is no object) occurs.
[0028]
Therefore, in the light emitting side 11 of the frame 9 in the preferred embodiment, the light projecting elements 1a to 1e are disposed deeper than the light projecting window 11a as shown in FIG. 7 and FIG. The dead band A does not exist in the object detection space. Therefore, as is apparent from FIG. 7, the light from each light projecting element travels from the light projecting window 11a on the light projecting side 11 toward the light receiving side 12 in a state where there is no break in the transverse direction of the window, as shown in FIG. A detection region B that completely covers one surface from the arrangement of the light projecting elements 1a to 1e toward the light guide rod 4 is formed.
[0029]
In the embodiment of FIGS. 7 and 8, when the test object does not pass through the inner space (detection region) B of the frame 9, a considerable amount of light reaching the light guide rod 4 from the light projecting element. Light is applied to photodiodes PD1 and PD2 at both ends of the rod (when a reflecting mirror is arranged at the other end, photodiodes arranged only at one end: hereinafter, one or two photodiodes are collectively referred to as “PD”) Is received and represents the object non-passing.
[0030]
On the other hand, at the light projection timing of any one of the light projecting LEDs, for example, the LED 1a, any of the light receiving side surfaces of the light guide rod 4 is blocked, and the light to the light guide rod 4 is blocked. When the arrival amount decreases, the light reception output from the photodiode PD does not reach a substantial level, indicating that the object corresponding to the light shielding portion has passed at that time. The threshold value for determining the substantial light receiving output of the photodiode PD is set by adjusting the electronic volume controller 32 via the central processing unit 28 by operating the setting switch described above.
[0031]
This object detection / non-detection operation is performed by integrating and averaging the light emission amounts of sequential light projections in one cycle of the light projecting elements 1a to 1e by the central processing unit 28 in the electric circuit of the embodiment, and 1 for the total light amount. This is done by setting a reference level that determines how much the amount of light received during the cycle is to generate an object detection output. Therefore, when light is blocked by an object that has entered (dropped), the amount of light received in one cycle is below this reference level, and an object detection output is generated. These object detection outputs are sent to an external circuit by the output circuit 33 as necessary, and the indicator lamps 24 emit light indicating at least object detection / non-detection in each cycle or in an appropriate time zone. The color blinks.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, the present invention reduces the output line to one circuit as a light receiving optical system comprising a single light guide rod and a light receiving element provided only at both ends or one end of the rod. By providing a single element, a wide-range detection photoelectric switch capable of detecting the passage state of an object within a predetermined range corresponding to the arrangement of a plurality of light-projecting elements that are sequentially driven is provided.
[0033]
This photoelectric switch eliminates the dead zone and contributes to significant cost savings as well as component failure compared to the conventional structure where multiple light receiving elements are provided corresponding to the arrangement of multiple light projecting elements. Such a great effect that the reduction of the probability can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a partial configuration of a conventional multi-optical axis photoelectric switch.
FIGS. 2A and 2B are a cross-sectional view (A) and a side cross-sectional view (B) for illustrating a side incidence and reflection optical system formed in a light guide rod according to the present invention. FIGS.
FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of an embodiment of the present invention.
4 is a collective display of a rear side view (A), a left side view (B), a plan view (C) and a right side view (D) with a front cover 14 attached, as shown in FIG. It is a thing.
FIG. 5 shows a left side view (A), a plan view (B), and a right side view (C) of the photoelectric switch frame with the front cover removed.
FIG. 6 shows various electrical circuits installed in a frame in a simple embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows a frame structure in a preferred embodiment of the present invention equipped with an electric circuit similar to FIG.
FIG. 8 shows a preferred detection area realized in a frame structure similar to FIG.
[Explanation of symbols]
1, 1a to 1e Light projecting element 9 Photoelectric switch frame 10 Base side 11 Light projecting side 12 Light receiving side 13 Connection side 14 Surface cover 15 Transparent cover 16 Operation display window 17 Cover mounting hole 18 Connector terminal 19 Cable 20 Connector 21 Screw 22 Setting switch cover 23 Setting switch plate 24 Nuts 25a to 25e Light projection signal generation circuit 26 Light projection signal distribution circuit 27 Oscillation circuit 28 Central processing unit 29 Pulse amplifier 30 Filter 31 Comparator 32 Electronic volume controller 33 Output circuit

Claims (4)

a)同一面内において整列配置された複数の投光素子と、これらの投光素子を所定周期ごとに順次発光させるための投光信号発生及び分配回路とからなる投光側部と、
b)一側面が、前記整列配置された複数の投光素子から発せられた光を直接受光し得るように設置された円柱状の導光性ロッドを主体とする受光部材であって、ロッド横断面において前記一側面と反対側の所定円弧範囲にわたる弦に対応した光反射面を形成し、更にその導光性ロッドの少なくとも一端に受光素子を付設してなる前記受光部材と、前記少なくとも一端における受光素子を作動させるための受光素子作動回路と、前記受光素子によって生成された受光信号を処理する受光信号処理回路とからなる受光側部と、を備え
c)前記受光信号処理回路は、検出領域内に進入物が無い場合に前記受光素子が前記所定周期の1周期において受光すべき全受光量を受光量基準値として記憶しており、前記所定周期ごとに、前記受光素子がその周期において受光した全受光量と前記受光量基準値とを比較し、その受光した全受光量が前記受光量基準値よりも低い場合に物体検知信号を出力するようになっている、
ことを特徴とする広範囲検出用光電スイッチ。
a) a light projecting side portion comprising a plurality of light projecting elements arranged in the same plane, and a light projecting signal generating and distributing circuit for sequentially emitting the light projecting elements at predetermined intervals ;
b) One side surface is a light-receiving member mainly composed of a cylindrical light guide rod installed so as to be able to directly receive light emitted from the plurality of light-projecting elements arranged in an aligned manner. A light reflecting surface corresponding to a chord extending over a predetermined arc range opposite to the one side surface on the surface, and a light receiving element having a light receiving element attached to at least one end of the light guiding rod; A light-receiving side portion comprising a light- receiving element operating circuit for operating the light-receiving element and a light-receiving signal processing circuit for processing a light-receiving signal generated by the light-receiving element ,
c) The received light signal processing circuit stores, as the received light amount reference value, the total received light amount that the light receiving element should receive in one cycle of the predetermined cycle when there is no entry in the detection region, and the predetermined cycle Each time, the light receiving element compares the total received light amount received in the cycle with the received light amount reference value, and outputs an object detection signal when the received total received light amount is lower than the received light amount reference value. It has become,
A photoelectric switch for wide-range detection characterized by this.
前記導光性ロッドが、前記弦側面に前記光反射面を有する円柱状の透明コアと、その透明コアの外周を保護する透明クラッドとからなることを特徴とする請求項1に記載の光電スイッチ。2. The photoelectric switch according to claim 1, wherein the light guide rod includes a cylindrical transparent core having the light reflecting surface on the string side surface, and a transparent clad that protects an outer periphery of the transparent core. . 前記受光素子を前記導光性ロッドの両端に配置したことを特徴とする請求項1又は2に記載の光電スイッチ。The photoelectric switch according to claim 1, wherein the light receiving elements are disposed at both ends of the light guide rod. 前記受光素子を前記導光性ロッドの一端にのみ配置し、同ロッドの他端には光反射鏡面を付設したことを特徴とする請求項1又は2に記載の光電スイッチ。The photoelectric switch according to claim 1, wherein the light receiving element is disposed only at one end of the light guide rod, and a light reflecting mirror surface is provided at the other end of the rod.
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