JP4634188B2 - 短絡検出回路、検出センサ - Google Patents

Description

本発明は、短絡検出回路、検出センサに関する。

従来より、アクチュエータを制御手段によって制御することが行われている。例えば、特許文献１のものは、多光軸光電スイッチであるが、このものにおいて制御手段としてのＣＰＵは、光電スイッチからの遮光信号に応じた出力を行って、出力回路、ひいてはこれに接続されるアクチュエータを制御するようになっている。
一般に、制御手段には複数の出力回路が接続されているから、正常にアクチュエータを制御するために、信号ライン間の短絡検出を絶えず行って、システムの異常を監視することが行われる。
この種の短絡検出の一例について説明すると、図９に示すように、ある状態で、制御回路が出力回路２から出力回路７にＯＮ信号（Ｈレベル）の信号を出力していたとする。この場合に、出力回路２から出力回路７の各信号ラインに関し、短絡を検出するには、例えば、出力回路２の信号レベルを一時的にＬレベルにして、そのときの各信号ラインのレベルを検出してやればよい。すなわち、出力回路２と出力回路６とが短絡していれば、出力回路６の信号ラインがＬレベルになるから、これにより、短絡を検出できる。
尚、出力回路２から出力信号７の信号ラインに関してのみ短絡を検出することとしているのは、少なくとも、アクティブ状態にある出力回路について短絡検出を行っておけば、その範囲内ではシステムが保障されるためである。
特開２０００−７４６２９公報

しかしながら、上記短絡検出方法では、信号ラインごとに個別に切り替え（ＨレベルからＬレベルへの切り替え）を行う必要があるため、全ラインの短絡検出が完了するまでに時間がかかるという、問題があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、短絡検出処理に必要とされる時間を短くすることが可能な短絡検出回路を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、制御回路と同制御回路から出力される制御信号に応じて出力動作を行う複数の出力回路との間が信号ラインによってそれぞれ電気的に接続されるとともに、前記制御回路が、前記出力回路のうちの少なくとも２以上の出力回路に対して所定状態においてＨレベルの出力を行うように設定されたものにおいて、前記Ｈレベルの出力がされている信号ライン間の短絡検出処理を行う短絡検出回路であって、前記短絡検出処理は、前記短絡検出の対象となった信号ラインのうち、少なくとも２以上の任意の信号ラインを選択する選択手段と、前記選択手段によって信号ラインの選択がなされるたびに、選択された全ての信号ラインのレベルを試験的にＨレベル（ハイレベル）からＬレベル（Ｄ−レベル）に同時に切り替える信号レベル切り替え手段と、前記レベルの切り替えが行われた信号ライン、並びに切り替えが行われなかった信号ラインのレベルがＨレベル、或いはＬレベルのいずれのレベルにあるのかを検出するレベル検出手段と、前記レベル検出手段から得られる各信号ラインのレベルに基づいて前記信号ラインの短絡の有無を判定する判定手段と、を備え、前記選択手段は初回の選択で選びだされた信号ラインを基準として、それ以降の選択では選択の度に毎回、基準とされた信号ラインのうちの一つをそれまでに一度も抽出されてない信号ラインに置き換えて切り替え対象となる信号ラインの決定を行い、前記判定手段は、少なくとも選択の基準とされた全ての信号ラインの置き換えが完了するまで、前記信号ラインの短絡の有無の判定を行う、処理であるところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の前記短絡検出回路と、物理量を検出し、これを検出信号として出力する検出手段とを備え、前記制御回路は、前記検出手段から出力される前記検出信号に基づいて物体の有無を判定を行う回路であり、前記複数の出力回路の少なくとも１つは、前記制御回路から出力される、物体の有無の判定に基づいた制御信号に応じて出力動作を行う回路であるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記検出手段が一列状に配置された複数個の投光素子と、各投光素子に対応して複数の光軸を形成する複数個の受光素子とから構成され、前記各投光素子を予め決められた所定のタイミングで投光させて、投光スキャン動作を所定の周期で繰り返し行わせる投光制御手段を備え、前記制御回路は前記各受光素子からの信号を、それと対応して配されて前記光軸を構成する前記投光素子の点灯タイミングに一致させて取り込んで、取り込まれた信号に基づいて前記各光軸の遮光判定を行い、得られたすべての光軸の前記遮光判定の結果から前記物体の有無の判定に基づいた制御信号を出力するところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記短絡検出回路は、投光スキャン動作が１サイクル完了する度ごとに、前記信号ラインの前記短絡検出処理を毎回行うところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項３又は請求項４に記載のものにおいて、前記制御手段は、前記物体の有無の判定に基づいた制御信号と、指定された光軸の遮光判定を所定時間無効化した状態での制御信号とを出力する構成であり、前記複数の出力回路は、前記物体の有無の判定に基づいた制御信号に応じて出力動作を行う回路と、前記指定された光軸の遮光判定を所定時間無効化した状態での制御信号に応じて出力動作を行う回路と、を備えるところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記複数の出力回路が前記制御手段からの制御信号に応じて同じ出力動作を行うことで出力先に対する冗長回路を構成しているところに特徴を有する。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のものにおいて、前記短絡検出の対象となる信号ラインが連なる出力回路が全て、請求項６に記載の冗長回路を構成しているものにおいて、前記選択手段は、初回の選択で前記短絡検出処理の対象となった信号ラインの数の１/２の数の信号ラインを選択するところに特徴を有する。

請求項８に記載の発明は、請求項５ないし請求項７のいずれかに記載のものにおいて、前記短絡検出処理は、前記出力回路に接続される外部機器が前記出力回路からの前記出力信号を認識する信号認識時間より短く設定されているところに特徴を有する。

請求項９に記載の発明は、前記外部機器がリレーであるところに特徴を有する。

＜手段１＞
手段１の発明は、請求項５に記載のものにおいて、投光素子と受光素子とからなる無効用検出手段を備え、前記無効化手段は前記無効化用検出手段が遮光検出したときに、前記無効用検出手段からの信号を受けて前記無効化を行うよう構成されている。

＜手段２＞
手段２の発明は、手段１に記載のものにおいて、前記検出手段と同検出手段から出力される遮光検出信号に基づいて所定の出力を行う第一のアクチュエータとの間、並びに、前記無効化用検出手段と同無効化用検出手段から出力される遮光検出信号に基づいて所定の出力を行う第二のアクチュエータとの間は、それぞれ前記出力回路が２以上設けられて全体が冗長回路を構成しているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
このような構成であれば、信号ラインのレベルの切り替えを各信号ラインごとに行う場合に比べて、信号ライン全体の短絡検出に必要とされる信号ラインの切り替え回数が少なくて済む。これにより、短絡検出処理に要する時間を短縮出来る。

＜請求項２の発明＞
制御回路は検出手段から出力される検出信号に基づいて物体の有無を判定を行う判定機能を備える回路であり、出力回路は物体の有無の判定に基づいて出力を行う回路である。

＜請求項３の発明＞
多光軸センサ（安全センサ）に短絡検出回路を設ければ、内部回路の異常に伴う誤動作を未然に回避することが可能となり信頼性が高まる。

＜請求項４の発明＞
投光サイクルごとに短絡を検出を行えば、より一層信頼性が高まる。
＜請求項５の発明＞
制御回路は物体の有無の判定に基づいた制御信号と、指定された光軸の遮光判定を所定時間無効化した状態での制御信号とを出力する構成である。このような構成であれば、制御パターンにバリエーションが出来、さまざまな制御が可能となる。

＜請求項６の発明＞
このような構成であれば、いずれか一方側の出力回路に異常があったとしても、もう一方側の出力回路によって出力先を制御できるから、信頼性が高まる。

＜請求項７の発明＞
このような構成であれば、初回の選択で短絡検出の対象となった信号ラインの数の１/２の数の信号ラインを選択すれば、信号ラインの切り替えの回数が最も少なくて済む。

＜請求項８並びに請求項９の発明＞
このような構成であれば、信号ラインのレベルの切り替えに起因して、外部機器が誤作動することが未然に防止可能となる。

本発明の一実施形態を図１ないし図６を参照して説明する。
本実施形態は安全センサシステムをプレス機Ｋの近傍において、作業者の進入が禁止されている危険領域と作業者の進入が許容されている安全領域との境に配置し、作業者の手或いは体が危険領域内に進入したときには、それを検出するようにしたものである。
図１は、安全センサシステムの斜視図であって、同図に示す符号１はライトカーテン（本発明の検出センサに相当）、符号３はミュート機構、７はコントローラ、Ｗは加工対象物としてのワーク、Ｋはプレス機、Ｌはワーク搬送ラインである。ライトカーテン１、ミュート機構３、プレス機Ｋはそれぞれ信号線を通じてコントローラ７に電気的接続され制御される仕組みになっている。

まず、ミュート機構３、ライトカーテン１の構成を簡単に説明し、その後、システム全体の説明を行う。ミュート機構３はライトカーテン１の前側に一対と、後側に一対の合計４つのミューティングセンサ（手段１の無効用検出手段に相当する）４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂよりなる。これらミューティングセンサ４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂは投光素子４１を備えた投光器と、これに対応して配置される受光器とからなり、受光器の備える受光素子４２から受光量に応じた受光信号が検出され、これが受光回路を通じて出力されるようになっている。

そして、これら各ミューティングセンサ４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂの受光信号はミュート回路４５に入力され（図３参照）、ミュート回路４５からは、図２に示すように、ライトカーテン前側のミューティングセンサ４Ａ、５Ａが共に遮光状態となったときに、ミュート信号ＳｅをＣＰＵ（本発明の制御回路に相当する）３１Ａ、３１Ｂに出力し、その後、ワークＷが移動して後端がライトカーテン後方のミューティングセンサ４Ｂを通過するまで、同ミュート信号Ｓｅを出力し続けるようになっている。言い換えると、ワークＷが同図のＡの位置に達すると、初めてミュート信号Ｓｅが出力され、ワークＷが同図のＢの位置に達すると、信号がＯＦＦされるようになっている。

尚、このような回路動作を実現するには、センサ４Ａの受光回路とセンサ４Ｂの受光回路の組並びに、センサ５Ａの受光回路とセンサ５Ｂの受光回路の組がそれぞれＯＲ回路を形成し、更に、これらＯＲ回路の出力同士がＡＮＤ回路を構成してやれるとともに、センサ４Ａ、４Ｂ間のピッチｄ４、センサ５Ａ、５Ｂ間のピッチｄ５を共にワークＷの全長ｄ１と同じ距離としておけばよい。

上記ミュート機構３は、加工対象物たるワークＷをプレス機Ｋに搬送する際に、ライトカーテン１の所定光軸（ワークＷの高さ範囲内の光軸）を無効化させるためのものである。また、上記構成において、センサ４Ａ、５Ａ間のピッチ、センサ４Ｂ、５Ｂ間のピッチをなるべく、ワークＷの全長ｄ１に近い寸法設定としておけば、ワーク以外（ワークより全長が短いもの）のものが搬送ラインＬに流された場合に、ミュート機能が働かないようにすることが出来る。

ライトカーテン１は、対向して配される投光器１０、受光器２０を備えてなる。これら投受光器１０，２０は共に上下に延びた角柱状をなし、投光器１０のうち受光器２０に対する対向面には、複数の投光素子１１が上下方向に沿って一列に配されている。一方、受光器２０の対向面には、前記各投光素子１１と対をなして光軸を形成する複数の受光素子２１が、やはり上下方向に沿って一列に配されている。尚、投・受光器１０、２０が本発明の検出手段に相当する。

これら投受光素子１１，２１は、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（本発明の検出信号に相当）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。

図３に示すように、投光器１０には投光素子１１が連なる投光回路（本発明の投光制御手段に相当）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。

一方、受光器２０には、前記受光素子２１が連なる受光回路２２がそれぞれ備えられている。受光回路２２から出力される受光信号は常開式のアナログスイッチ２３を介し、共通の信号線にまとめられてコンパレータ２４に取り込まれるようになっている。

各アナログスイッチ２３はシフトレジスタ２５、同期線２６、を介して後述するコントローラ７のＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂに接続されている。そして、ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂでは前述の投光信号と同期した同期信号Ｓｒが生成され、これが同期線２６を介してシフトレジスタ２５に送られるようになっている。これにより、各アナログスイッチ２３には各アナログスイッチ２３をオン状態にするためのゲート制御信号が順次送られ、オンしたアナログスイッチ２３に連なる受光素子２１の受光信号だけが、コンパレータ２４に入力される。

かくして、各光軸ごとに投光スキャン動作が所定周期で切り返し行われ、コンパレータ２４からは受光信号が設定された基準値Ｘ１を下回る、すなわち遮光状態にある場合に遮光検出信号ＳｄがＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂに対して出力されるようになっている。

コントローラ７は先に説明した、ミュート機構３からのミュート信号Ｓｅ、並びにライトカーテン１からの遮光検出信号Ｓｄを受けて、アクチュエータＰ１〜アクチュエータＰ３の制御を行うが、本実施形態のものは、制御系統を２つ備えており、いずれか一方の制御系統に異常があった場合においても、もう一方側の制御系統によって、アクチュエータＰ１〜アクチュエータＰ３を正常に制御することが出来るようになっている。

より具体的に説明すると、一方の制御系統はＣＰＵ３１Ａとこれに連なる３つの出力回路Ａ１〜Ａ３からなる。ＣＰＵ３１Ａには、第一の出力ポート３２Ａ１、第二の出力ポート３２Ａ２、第三の出力ポート３２Ａ３が設けられており、第一の出力ポート３２Ａ１、と出力回路Ａ１の入力ポート３５Ａ１との間が信号ラインａ１で接続され、第二の出ポート３２Ａ２と出力回路Ａ２の入力ポート３５Ａ２との間が信号ラインａ２で接続され、第三の出力ポート３２Ａ３と出力回路Ａ３の入力ポート３５Ａ３との間が信号ラインａ３で接続されている。

次に、ＣＰＵ３１Ａの内部処理について説明する。
ＣＰＵ３１Ａに対しては、コンパレータ２４からの遮光検出信号Ｓｄと、ミュート回路４５からのミュート信号Ｓｅがそれぞれ入力されるようになっている。そして、ＣＰＵ３１Ａはミュート信号Ｓｅが出力されていない場合には、全光軸のうち、いずれか一の光軸から遮光検出信号Ｓｄが検出されれば、異常状態であると判定する。
一方、ミュート中（ミュート信号が入力されているとき）は、全光軸の遮光検出信号Ｓｄのうち、指定光軸に対応する遮光検出信号Ｓｄを無効化する処理を内部で行っている。そして、無効化の対象となった光軸以外から遮光検出信号Ｓｄが検出されると、異常があったと判定するようになっている。かくして、ライトカーテン１の光軸をワーク以外のものが横切ると、異常検出される。

そして、ＣＰＵ３１Ａはコンパレータ２４、ミュート回路４５からの出力に応じて、各出力ポート３２Ａ１〜３２Ａ３に対して、以下の制御信号を出力するようになっている。

ＣＰＵ３１Ａは第一の出力ポート３２Ａ１に対しては、ミュートの有無に拘わらず、ライトカーテン１から遮光検出信号Ｓｄが出力されれば、出力が継続されている間中、「Ｈレベル」の信号を与える。これにより、出力回路Ａ１の入力が「Ｈレベル」になることで、同出力回路Ａ１を通じてアクチュエータＰ１に駆動電流がながされて、アクチュエータＰ１が作動するようになっている。尚、アクチュエータＰ１はライトカーテン用動作表示灯（図示せず）並びに、他のシステムに連なるリレーである。

ＣＰＵ３１Ａは第二の出力ポート３２Ａ２に対しては、ミュート回路４５からミュート信号Ｓｅが出力されると、出力が継続されている間中、「Ｈレベル」の信号を与える。これにより、出力回路Ａ２の入力が「Ｈレベル」になることで、同出力回路Ａ２を通じてアクチュエータＰ２に駆動電流がながされて、アクチュエータＰ１が作動するようになっている。尚、アクチュエータＰ２はミュート用動作表示灯（図示せず）である。また、アクチュエータＰ１が手段２の第一のアクチュエータに相当するものであり、アクチュエータＰ２が手段２の第二のアクチュエータに相当するものである。

また、ＣＰＵ３１Ａは、第三の出力ポート３２Ａ３に対しては、異常検出した場合を除いて、常に、「Ｈレベル」の信号を与える。これにより、出力回路Ａ３の入力が「Ｈレベル」になることで、同出力回路Ａ３を通じてアクチュエータＰ３に制御信号が出力されて、アクチュエータＰ３が作動するようになっている。尚、アクチュエータＰ３はプレス機Ｋの制御システムであり、出力回路Ａ３から制御信号が出力されている間は、プレス機Ｋが可動させるが、出力ポート３２Ａ３からの制御信号の供給が途絶えると、緊急停止するようになっている。
ＣＰＵ３１Ａが第一の出力ポート３２Ａ１に対して出力する信号が、本発明の前記物体の有無に基づいた制御信号であり、第三の出力ポート３２Ａ３に対して出力する信号が、本発明の前記指定された光軸の遮光判定を所定時間無効化した状態での制御信号に相当する信号である。

次に、第二系統について説明する。第二系統は第一系統と同一の構成であり、ＣＰＵ３１Ｂと、これに連なる３つの出力回路Ｂ１〜Ｂ３からなる。ＣＰＵ３１ＢにはＣＰＵ３１Ａと同様に、第一の出力ポート３２Ｂ１、第二の出力ポート３２Ｂ２、第三の出力ポート３２Ｂ３が設けられており、第一の出ポート３２Ｂ１と出力回路Ｂ１の入力ポート３５Ｂ１との間が信号ラインｂ１で接続され、第二の出ポート３２Ｂ２と出力回路Ｂ２の入力ポート３５Ｂ２との間が信号ラインｂ２で接続され、第三の出ポート３２Ｂ３と出力回路Ｂ３の入力ポート３５Ｂ３との間が信号ラインｂ３で接続されている。

ＣＰＵ３１Ｂにはコンパレータ２４からの遮光検出信号Ｓｄと、ミュート回路４５からのミュート信号ＳｅがそれぞれＣＰＵ３１Ａへの入力と同じタイミングで入力されるようになっている。そして、ＣＰＵ３１ＢはＣＰＵ３１Ａと同じ内部処理をおこなう設定とされ、ミュート中は、入力される遮光検出信号Ｓｄのうちの指定光軸に対応する遮光検出信号を無効化する処理を行った上で、異常検出を行う。

また、各出力ポート３２Ｂ１〜３２Ｂ３に対する出力パターンもＣＰＵ３１Ａの出力パターンと同じであり、第一の出力ポート３２Ｂ１にはコンパレータ２４から遮光検出信号Ｓｄが出力されているときは、ミュートの有無に拘わらず、「Ｈレベル」の信号を与える。
そして、第二の出力ポート３２Ｂ２に対しては、ミュート回路４５からミュート信号Ｓｅが出力されているときは、「Ｈレベル」の信号を与え、更に、第三の出力ポート３２Ｂ３に対しては、異常検出した場合を除いて、常に、「Ｈレベル」の信号を与える。

そして、出力回路Ａ１、Ｂ１はＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂからの制御信号に対して同じ出力動作を行い、出力回路Ａ２、出力回路Ｂ２はＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂからの制御信号に対して同じ出力動作を行い、出力回路Ａ３、出力回路Ｂ３はＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂからの制御信号に対して同じ出力動作を行う。

これにより、各出力ポート３２Ｂ１〜３２Ｂ３に対応する出力回路Ｂ１〜Ｂ３は第一系統の各出力回路Ａ１〜Ａ３と同じ働きするから、仮にいずれか一方の出力系統に異常があった場合であっても、他方側の出力回路によってアクチュエータＰ１〜Ｐ３を正常に動作させることが可能となる。
尚、このように２つの制御系統を備え、各制御系統がそれぞれ個別に同じ出力動作を行う出力回路を有する構成が、本発明の冗長回路に相当する回路構成する、に相当する。
また、出力回路Ａ１、Ｂ１が本発明における、前記物体の有無に基づいた制御信号に応じて出力動作を行う回路であり、出力回路Ａ３、Ｂ３が前記指定された光軸の遮光判定を所定時間無効化した状態での制御信号に応じて出力動作を行う回路に相当する。

さて、上記本安全センサは通常の状態でアクティブとなっているアクチュエータ（プレス機や、搬送ライン等）を、異常が検出されたときに、停止させることを目的としているが、先に説明したように、ＣＰＵ３１Ａには３つの出力回路Ａ１〜Ａ３が信号ラインａ１〜ａ３を通じて接続され、ＣＰＵ３１Ｂには３つの出力回路Ｂ１〜Ｂ３が信号ラインｂ１〜ｂ３を通じて接続さている。そのため、信号ラインａ１〜ｂ３同士が短絡状態にあると、各アクチュエータＰ１〜Ｐ３に対して正しく出力を行うことができない。そこで、ＣＰＵに短絡判定機能を持たせて、信号ラインａ１、ａ２、ａ３、ｂ１、ｂ２、ｂ３間の短絡検出処理を行うようにしている。

次に、実際の短絡検出処理を行うタイミングであるが、これは出力ポート３２Ａ１〜３２Ａ３並びに、出力ポート３２Ｂ１〜３２Ｂ３の全ての出力ポートにＨレベルの出力が行われているときに行われる。例えば、ワークＷがライトカーテン１を横切っている場合であって、更に言えば、ライトカーテン１の投光スキャン動作が１サイクル完了するたびごとに繰り返し行われる。

次に、短絡検出処理のための回路構成について説明すると、図４に示すように、各出力回路Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３には、それぞれ短絡検出ライン（本発明のレベル検出手段に相当する）Ｒが設けられている。これら、短絡検出ラインＲは各出力回路の入力ポートのポートレベルを両ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂ側に帰還させるもので、これにより、ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂ側で出力回路Ａ１〜Ａ３、出力回路Ｂ１〜Ｂ３の入力ポート３５Ａ１〜３５Ｂ３のポートのレベルをチェックすることが出来るようになっている。

例えば、出力回路Ａ１の入力ポート３５Ａ１には、短絡検出ラインＲａ１が接続されている。短絡検出ラインＲａ１の引き出し端は、二股状に分岐された後、各ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂにそれぞれ接続されている。これにより、出力回路Ａ１の入力ポート３５Ａ１のポートレベルがＣＰＵ３１Ａ、ＣＰＵ３１Ｂのいずれの側でも、チェックできるようになっている。
また、他の出力回路の入力ポートに対しても、同様の構成の短絡検出ラインＲａ２〜Ｒｂ３が接続され、両ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂでそれぞれ、各入力ポート３５Ａ２〜３５Ｂ３のポートレベルがチェックできるようになっている。
尚、ポートレベルのチェックとは、ポートがＨレベル、或いはＬレベルのいずれの状態にあるのか検出することであり、また、両ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂ間は信号線２７を通して情報を交換できるようになっている。

次に、短絡検出処理の手順について、図５、図６を参照して説明する。
ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂは短絡検出を開始するにあたって、まず、少なくとも２以上の信号ライン（ここでは、検査対象の信号ラインの総数の半分の数である３本）を任意に選択し、これを基準信号ラインとしてメモリ（図示せず）に記憶しておく。尚、ここでは、信号ラインａ１、ａ２、ａ３が選択されたものとする。また、ＣＰＵが信号ラインを任意に３本選択する処理内容が、本発明の選択手段の果たす機能に相当する。

続いて、ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂ（ここでは、ＣＰＵ３１Ａ）は選択された３つの信号ラインａ１〜ａ３に対応する出力ポート３２Ａ１〜３２Ａ３のポートレベルをそれぞれ一時的に一時的に（試験的）に「Ｈレベル」から「Ｌレベル」に切り替える。尚、ここでの、ＣＰＵが出力ポートのポートレベルを一時的に「Ｈレベル」から「Ｌレベル」に切り替える処理内容が、本発明の信号レベル切り替え手段の果たす機能に相当する。

そして、出力ポート３２Ａ１〜３２Ａ３のレベルの切り替えと同時に、そのときの出力回路Ａ１〜Ａ３の入力ポート３５Ａ１〜３５Ａ３のポートレベル、並びに、出力回路Ｂ１〜Ｂ３の入力ポート３５Ｂ１〜３５ＡＢ３のポートレベル、がそれぞれ短絡検出ラインＲを通じて両ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂに取り込まれる。

すると、ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂは短絡検出ラインＲを通じて取り込まれた、各入力ポート３５Ａ１〜３５Ａ３、３５Ｂ１〜３５Ｂ３のポートレベル（本発明の各信号ラインのレベルに相当する）に基づいて、短絡の有無について判定を行う。
すなわち、切り替えの対象となった信号ラインａ１〜ａ３に対応する入力ポート３５Ａ１〜３５Ａ３のポートレベルがＬレベルになり、これ以外の信号ラインｂ１〜ｂ３に対応する入力ポート３５Ｂ１〜３５Ｂ３のポートレベルがＨレベルとなれば、この初回の切り替え動作により、レベルの切り替えが行われた信号ラインａ１〜ａ３群と、それ以外の信号ラインｂ１〜ｂ３群間は短絡していないということが解かる。尚、ＣＰＵが短絡検出ラインＲを通じて取り込まれた入力ポートのポートレベルに基づいて短絡の有無の判定を行う処理内容が、本発明の判定手段の果たす機能である。

続いて、ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂは次の切り替えの対象となる信号ラインを以下の要領で決定する。まず、ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂは初回の切り替えで選択された基準信号ラインａ１〜ａ３のうちの一つを任意に抽出して、これを、まだ一度も切り替えの対象となっていない信号ラインｂ１〜ｂ３のうちの一つに置き換えて、これを切り替え対象に決定する。ここでは、信号ラインａ１が切り替えの対象から外され、これに変えて信号ラインｂ１が切り替えの対象として選択されたものとする。これにより、切り替えの対象となる信号ラインはａ２、ａ３、ｂ１となる。

切り替えの対象が決定されると、初回のレベルの切り替えと同様に、ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂは選択された３つの信号ラインａ２、ａ３、ｂ１に対応する出力ポート３５Ａ２、３５Ａ３、３５Ｂ１を一時的に「Ｈレベル」から「Ｌレベル」に切り替える。

すると、初回の切り替えの動作の際と同様に、各出力回路Ａ１〜Ｂ３の入力ポート３５Ａ１〜３５Ｂ３のポートレベルが短絡検出ラインを通じて両ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂに取り込まれる。ここで、切り替えの対象となった信号ラインａ２、ａ３、ｂ１に対応する入力ポート３５Ａ２、３５Ａ３、３５Ｂ１のポートレベルがＬレベルになり、これ以外の信号ラインｂ２、ｂ３、ａ１に対応する入力ポート３５Ｂ２、３５Ｂ３、３５Ａ１のポートレベルがＨレベルとなれば、この二回目の切り替え動作により、信号ラインａ２、ａ３が信号ラインａ１に対して短絡していないことがわかり、更に、信号ラインｂ１が信号ラインｂ２、ｂ３に対して短絡していないことがわかる。

続いて、ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂは次の切り替えの対象となる信号ラインを前回の要領、すなわち、初回の切り替えで選択された基準信号ラインａ１〜ａ３のうちの一つを任意に抽出して、これを、まだ一度も切り替えの対象となっていない信号ラインに置き換えて切り替え対象を決定する。ここでは、切り替えの信号ラインａ２が切り替えの対象から外され、これに変えて信号ラインｂ２が切り替えの対象として選択される。これにより、切り替えの対象となる信号ラインはａ３、ｂ１、ｂ２となる。

そして、切り替えの対象が決定されると、初回、２回目のレベルの切り替えと同様に、ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂは選択された３つの信号ラインａ３、ｂ１、ｂ２に対応する出力ポート３２Ａ３、３２Ｂ１、３２Ｂ２を一時的に「Ｈレベル」から「Ｌレベル」に切り替える。

すると、初回、前回の切り替えの動作の際と同様に、各出力回路Ａ１〜Ｂ３の入力ポート３５Ａ１〜３５Ｂ３のポートレベルが短絡検出ラインＲを通じて両ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂに取り込まれる。ここで、切り替えの対象となった信号ラインａ３、ｂ１、ｂ２に対応する入力ポート３５Ａ３、３５Ｂ１、３５Ｂ２のポートレベルがＬレベルになり、これ以外の信号ラインｂ３、ａ１、ａ２に対応する入力ポート３５Ｂ３、３５Ａ１、３５Ａ２のポートレベルがＨレベルとなれば、三回目の切り替え動作により、信号ラインａ３が信号ラインａ２に対して短絡していないことがわかり、更に、信号ラインｂ２が信号ラインｂ３に対して短絡していないことがわかる。ここまで、各信号ラインａ１〜ｂ３間の短絡検出処理は一応完了する。

次に、ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂは次の切り替えの対象となる信号ラインを前回までと同じ要領で切り替え対象を決定する。ここでは、切り替えの信号ラインａ３が切り替えの対象から外され、これに変えて信号ラインｂ３が切り替えの対象として選択される。これにより、切り替えの対象となる信号ラインはｂ１、ｂ２、ｂ３となる。

そして、切り替えの対象が決定されると、前回までのレベルの切り替えと同様に、ＣＰＵ３１Ｂは選択された３つの信号ラインｂ１、ｂ２、ｂ３に対応する出力ポート３２Ｂ１を一時的に「Ｈレベル」から「Ｌレベル」に切り替える。

すると、前回までと同様に、各出力回路Ａ１〜Ｂ３の入力ポート３５Ａ１〜３５Ｂ３のポートレベルが短絡検出ラインＲを通じて両ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂに取り込まれる。ここで、切り替えの対象となった信号ラインｂ１〜ｂ３に対応する入力ポート３５Ｂ１〜３５Ｂ３のポートレベルがＬレベルになっていれば、四回目の切り替え動作により、信号ラインａ１〜ａ３、並びに信号ラインｂ１〜ｂ３の全ての信号ラインが少なくとも１回はレベルの切り替えが行われることとなる。

かくして、全４回にわたるポートレベルの切り替えにより、全信号ラインａ１〜ａ３、ｂ１〜ｂ３の間において短絡がなく、かつ全ての出力回路Ａ１〜Ｂ３の入力ポート３５Ａ１〜３５Ｂ３のレベルが、対応するＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂ側の出力ポート３２Ａ１〜３２Ｂ３のポートレベルの切り替えに追従して正しく、切り替わることが確認できる。

このようにライトカーテン１の投光スキャン動作が１サイクル完了するたびに上記４回のポートレベル切り替えによる短絡検出処理を行って回路動作に異常がないことを確認していれば、仮に異常検出があった場合に、ＣＰＵ３１Ａから出力回路Ａ３への出力（ＣＰＵ３１Ｂから出力回路Ｂ３へ出力も同じ）をＨレベルからＬレベルに切り替えると、プレス機Ｋの駆動を確実に停止させることが可能となり、安全性が高まる。

尚、先に説明した短絡検出動作の際に、信号ライン間に短絡があった場合には、切り替えが行われていない信号ラインに対応する入力ポートのポートレベルが、本来的には「Ｈレベル」であるはずが、短絡時には「Ｌレベル」の出力となる。これにより、コントローラ７は内部回路に短絡異常があったものと判断して、それ以降の短絡検出動作を中止して、異常出力を行う。

また、短絡検出は複数個の出力ポート（ここでは３個の出力ポート）のレベルを一括して切り替えているので、各出力ポートを個々に切り替えて短絡の検出を行う形式の場合に比べて、切り替え回数が少なくて済む（具体的には、ポートを個々に切り替えると、切り替え回数が６回必要となるが、上記構成であれば４回で済む）。これにより、短絡検出処理に必要とされる全体の検査時間が短くて済む。

加えて、本実施形態のものは、短絡検出処理を行う際の、信号レベルの切り替えを短時間に行うことで、短絡検出処理に伴う誤作動が起こらないようにしている。具体的には、各出力回路Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３に連なる各アクチュエータＰ１〜Ｐ３は出力回路Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３からの出力信号が所定時間（以下、信号認識時間とする）持続している場合に、信号の入力があったものと認識するよう設定されている。
この信号持続時間の長さに対して、ＣＰＵ３１Ａ、３１Ｂは先に述べた４回の切り替え動作を十分短い時間内に完了させるようになっている（図７参照）。これにより、短絡検出処理に伴うポートレベルに切り替えに起因する出力回路Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３の誤作動を未然に防止することが可能となる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次の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。

（１）上記実施形態では、短絡検出回路を安全センサに適用したが、用途はこれに限定されるものではなく、制御回路に対しス複数の出力回路が連なるも回路であれば適用できる。

（２）上記実施形態では同時にレベルの切り替えを行う出力ポートの数を３個としたが、少なくとも２以上であればよく、この場合には、図８の（ａ）に示すように、５回の切り替え動作で全信号ライン間の短絡の有無を判定できる。

（３）上記実施形態では出力回路Ａ１〜Ａ３、並びに出力回路Ｂ１〜Ｂ３に連なる信号ラインの全てを短絡検出の対象としたが、短絡の検出は出力回路に連なる全ての信号ラインに対して行う必要はなく、例えば、図８の（ｂ）に示すように、一部のもの（短絡検出時にＣＰＵからＬレベルの信号を受けているもの）をスキップして短絡検出をおこなってもよい。

（４）上記実施形態では出力回路の数が合計６個あり、これに応じて、短絡の検出の対象となる信号ラインの数も６本であったが、信号ラインの本数は偶数に限られず、奇数であってもよい。この場合に、切り替えを同時に行うＣＰＵ側の出力ポートの数を、（Ｎ＋１）/２個としてやれば、全信号ライン間の短絡を判定に要するポートの切り替え回数が最も少なく出来る、思われる（図８の（ｃ）参照）。尚、Ｎは、短絡検出の対象となっている信号ラインの総数である。

本発明の一実施形態に係るの安全センサの斜視図 ミュート信号の出力タイミングを示す図 安全センサの電気的構成を示すブロック図 コントローラの電気的構成を示すブロック図 短絡検出動作を示す図 同じく、短絡検出動作を示す図 信号持続時間と、短絡検出時間との関係を示す図 他の短絡検出パターンを示す図 従来例を示す図

符号の説明

３１Ａ、３１Ｂ…ＣＰＵ（制御回路）
Ａ１〜Ａ３…出力回路
Ｂ１〜Ｂ３…出力回路
ａ１〜ａ３…信号ライン
ｂ１〜ｂ３…信号ライン

Claims (9)

1. 制御回路と同制御回路から出力される制御信号に応じて出力動作を行う複数の出力回路との間が信号ラインによってそれぞれ電気的に接続されるとともに、前記制御回路が、前記出力回路のうちの少なくとも２以上の出力回路に対して所定状態においてＨレベルの出力を行うように設定されたものにおいて、
   前記Ｈレベルの出力がされている信号ライン間の短絡検出処理を行う短絡検出回路であって、
   前記短絡検出処理は、
   前記短絡検出の対象となった信号ラインのうち、少なくとも２以上の任意の信号ラインを選択する選択手段と、
   前記選択手段によって信号ラインの選択がなされるたびに、選択された全ての信号ラインのレベルを試験的にＨレベルからＬレベルに同時に切り替える信号レベル切り替え手段と、
   前記レベルの切り替えが行われた信号ライン、並びに切り替えが行われなかった信号ラインのレベルがＨレベル、或いはＬレベルのいずれのレベルにあるのかを検出するレベル検出手段と、
   前記レベル検出手段から得られる各信号ラインのレベルに基づいて前記信号ラインの短絡の有無を判定する判定手段と、を備え、
   前記選択手段は初回の選択で選びだされた信号ラインを基準として、それ以降の選択では選択の度に毎回、基準とされた信号ラインのうちの一つをそれまでに一度も抽出されてない信号ラインに置き換えて切り替え対象となる信号ラインの決定を行い、
   前記判定手段は、少なくとも選択の基準とされた全ての信号ラインの置き換えが完了するまで、前記信号ラインの短絡の有無の判定を行う、処理であることを特徴とする短絡検出回路。
2. 請求項１に記載の前記短絡検出回路と、
   物理量を検出し、これを検出信号として出力する検出手段とを備え、
   前記制御回路は、前記検出手段から出力される前記検出信号に基づいて物体の有無の判定を行う回路であり、
   前記複数の出力回路の少なくとも１つは、前記制御回路から出力される、物体の有無の判定に基づいた制御信号に応じて出力動作を行う回路であることを特徴とする検出センサ。
3. 前記検出手段が一列状に配置された複数個の投光素子と、各投光素子に対応して複数の光軸を形成する複数個の受光素子とから構成され、
   前記各投光素子を予め決められた所定のタイミングで投光させて、投光スキャン動作を所定の周期で繰り返し行わせる投光制御手段を備え、
   前記制御回路は前記各受光素子からの信号を、それと対応して配されて前記光軸を構成する前記投光素子の点灯タイミングに一致させて取り込んで、取り込まれた信号に基づいて前記各光軸の遮光判定を行い、得られたすべての光軸の前記遮光判定の結果から前記物体の有無の判定に基づいた制御信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の検出センサ。
4. 前記短絡検出回路は、投光スキャン動作が１サイクル完了する度ごとに、前記信号ラインの前記短絡検出処理を毎回行うことを特徴とする請求項３に記載の検出センサ。
5. 前記制御手段は、前記物体の有無の判定に基づいた制御信号と、指定された光軸の遮光判定を所定時間無効化した状態での制御信号とを出力する構成であり、
   前記複数の出力回路は、
   前記物体の有無の判定に基づいた制御信号に応じて出力動作を行う回路と、
   前記指定された光軸の遮光判定を所定時間無効化した状態での制御信号に応じて出力動作を行う回路と、を備えること特徴とする請求項３又は請求項４に記載の検出センサ。
6. 前記複数の出力回路が前記制御手段からの制御信号に応じて同じ出力動作を行うことで出力先に対する冗長回路を構成していることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の検出センサ。
7. 前記短絡検出の対象となる信号ラインが連なる出力回路が全て、請求項６に記載の冗長回路を構成しているものにおいて、
   前記選択手段は、初回の選択で前記短絡検出処理の対象となった信号ラインの数の１/２の数の信号ラインを選択することを特徴とする請求項６に記載の検出センサ。
8. 前記短絡検出処理は、前記出力回路に接続される外部機器が前記出力回路からの前記出力信号を認識する信号認識時間より短く設定されていることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれかに記載の検出センサ。
9. 前記外部機器がリレーであることを特徴とすることを特徴とする請求項８に記載の検出センサ。

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