JP4576040B2 - 多光軸光電スイッチ - Google Patents
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Description
【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10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、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なか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表示手段と、各受光素子群それぞれにおいて、その受光素子群を構成する複数の受光素子からの受光信号を加算して、その加算受光信号の変化に基づいて、対応した各表示手段の表示態様を変化させるように制御する制御手段とを備え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、2つ以上の表示手段と、制御手段とを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>
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、これら表示手段のうち、正規の位置に設定されたことを示す表示態様となった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。
しかも、各表示手段は、対応する各受光素子群それぞれにおいて、その受光素子群を構成する複数の受光素子からの加算受光信号に基づいてその表示態様が変化するから、各受光素子群毎の光軸のずれの程度が分かり、各受光素子群の受光素子の全てが、受光したときにのみ作動するものに比べて、より光軸調整を容易に行うことができる。
【0010】
<請求項2の発明>
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7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、図6に示すフローチャートの前半の制御が実行される。ステップS2からステップS4において、上下一列に配された投光素子11が受光素子21Aに対応する投光素子11が光信号を投光した瞬間に、受光素子21Aに連なるスイッチ素子25のみをオンする。これらのステップを以後の受光素子21Bから21Pまで順次行う(ステップS5)。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、各受光素子21から出力された受光信号を二値化されたデジタル信号として取り込み、それらを受光素子群41〜44毎に加算する。ここで、図6に示すフローチャートの後半の制御が実行される。まず、ステップS7において、第1受光素子群41の全ての受光素子21A〜21Dが基準電圧VC1を超えた場合には「YES」となり、第1表示部31を点灯させる(ステップS8)。1つでも基準電圧VC1を超えない受光素子21がある場合には、ステップS9において、全ての受光素子21が基準電圧VC1を超えていない場合には「YES」となり、第1表示部31を消灯される(ステップS10)。
1つでも基準電圧VC1を超えた受光素子21があれば、「NO」となり点滅させる(ステップS11)(図4(B)参照)。これと同様に、受光制御回路24は、第2受光素子群42、第3受光素子群43及び第4受光素子群44について、順次上記ステップS7〜ステップS11を実行した後(ステップS12)、第2表示部32、第2表示部32及び第4表示部31を点灯、消灯又は点滅させる(ステップS13)。
【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7(A)に示すように、受光器20の下端側の1つの受光素子群44に対応した第4の表示部34が点灯すると共に、受光素子群43に対応した第3表示部33が点滅する。これにより、作業者は、受光器20の下端側の受光素子21M〜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と共に、第3受光素子群43もあともう少しで第4受光素子群同様の正規対向状態になる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、第3表示部33、ひいては第4表示部34が消灯するが、正規の設定位置に近づいていくと、図7(B)に示すように、第4表示部34に加えて、第3表示部33も点灯し、さらに、第2表示部32が点滅する。そして、このような微調整を行って、図7(D)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る。しかも、各表示部は、各受光素子群の受光素子21からの受光信号の加算値に応じて、その表示態様(消灯、点滅、点灯)が変化するから、対応する各受光素子群が正規の設定位置に近づいているかどうかをも段階的に知ることができる。これにより、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、光軸調整を極めて容易に行うことができる。
【0027】
なお、表示部の表示態様の制御手段のその他の例としては、図5に示すように構成された回路を用いたものでも良い。表示部31に対して、その負側電源端子には、受信制御回路24が第1受光素子21A〜21Dのいずれかの受信信号を取り込んだときに表示部31に電流を流すスイッチングとしてのトランジスタTr2が接続されている。一方、その正側電源端子には、受信制御回路24の前記加算値に応て表示部31への電流量を調整するトランジスタTr1のエミッタが接続されている。このような構成にすれば、第1受光素子群41の受光素子21A〜21Dからの受光信号の加算値に応じた電流が表示部31に流れ、もって表示部31は、図4(A)に示すようにアナログ的にその点灯の明度が変化する。
【0028】
<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8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。
【0029】
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9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。
【0030】
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。
【0031】
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又は点滅する。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受光素子62に係る受光信号全てが、基準電圧を超えた場合には各表示部51〜54を点灯させ、そのうちのいずれかが基準電圧を超えていない場合には点滅させ、又は全てが基準電圧を超えていない場合には消灯させる。
【0032】
一方、投光器58は、図9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。
【0033】
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。
【0034】
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8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場合には、各表示部51〜54を点灯し、そのうちのいずれかが受光していない場合には点滅し、又は全てが受光していない場合には消灯する。
【0035】
図8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9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。
【0036】
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。
【0037】
<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。
【0038】
(1)前記各実施形態の光軸調整用の表示部(表示手段)は、各受光素子群の受光素子全てが正規の投光素子からの受光信号を受光したときには点灯し、そのうちのいずれかが受光していないときには点滅し、その全てが受光していないときには消灯する構成であったが、これに限られず、例えば、受光素子全てが正規の投光素子から受光したときには点滅し、そのうちのいずれかが受光していないときには点灯し、その全てが受光していないときには消灯するなど、種々の組合せによる構成であってもよい。
【0039】
(2)また、前記実施形態においては、表示部の表示態様を点灯、点滅及び消灯の3段階としたが、受光信号の加算値に応じて、その点灯周期を変化させるようにして、更に微妙な光軸調整に対して、表示部の表示態様が変化する構成であっても良い。
【0040】
(3)光軸調整用の表示部の表示態様は、その光の周期の変化によるものであったが、受光信号の加算値に応じて、色が変わるといった表示態様であってもよい。
【0041】
(4)さらに、表示部が液晶で構成されていて、受光素子全てが正規の投光素子から受光したときには「OK」と表示し、そのうちのいずれかが受光していないときには「NG」と表示し、またその全てが受光していないときには「NO」と表示されるものであっても良い。
【0042】
(5)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。
【0043】
(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。
【0044】
(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(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】受光制御回路のフローチャート
【図5】他の制御手段の表示部回路図
【図6】制御手段による表示態様変化の説明図
【図7】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8】第2実施形態に係る多光軸光電スイッチの斜視図
【図9】その多光軸光電スイッチのブロック図
【図10】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(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)
- 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なか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表示手段と、
前記各受光素子群それぞれにおいて、その受光素子群を構成する複数の受光素子からの受光信号を加算して、その加算受光信号の変化に基づいて、対応した前記各表示手段の表示態様を変化させるように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする多光軸光電スイッチ。 - 前記受光器は、2つ以上の前記表示手段と、前記制御手段とを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。
Priority Applications (1)
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