JP4824955B2 - 検出センサ及び検出センサシステム - Google Patents

Description

本発明は、検出センサ及び検出センサシステムに関する。

下記特許文献１には、検出スイッチと表示装置とからなる検出センサに関する技術が開示されている。これは、所定の操作をすることで、そのときの検出スイッチでの検出値をゼロリセット基準値として記憶し、それ以降、検出スイッチでの現在の検出値からゼロリセット基準値を減算した検出値（以下、「減算後検出値」）と、予め設定した閾値からゼロリセット基準値を減算した閾値（以下、減算後閾値）とを、２つの表示部にそれぞれ表示する構成になっている。このような構成によれば、作業者は、表示部の表示により、現在の検出値と閾値とをゼロリセット基準値に対する相対値として視認でき、それぞれを絶対値で表示する場合に比べて検出スイッチにおける作動状態を一目瞭然に把握できるというメリットがある。
特許第３２５５２２９号公報

ところで、特許文献１の構成のものは、例えば複数の検出スイッチを製造ラインに沿って並べて配して、その製造ラインを流れる被検出物を順次検出するようにし、それら複数の検出スイッチにそれぞれ連なる表示装置をまとめて一箇所に並べて配置して使用される場合がある。この場合、各検出センサは、同じ被検出物を検出するため、全ての表示装置に表示される減算後閾値が同じ値で表示される方が、各検出センサ間の作動状態を比較して把握できるため望ましい場合がある。

しかしながら、上記特許文献１の構成のものでは、各検出センサで所定の操作が行ったときの検出値がばらつくため、ゼロリセット基準値がばらつく。そうすると、例えば各検出センサで予め設定した閾値が同じ値であっても、減算後閾値は、ばらついた値となってしまう。これでは、各検出センサ間の作動状態を比較して把握することが困難となり、結局、各検出センサでの減算後閾値が同じ値になるように設定閾値を個別に調整する必要があった。

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、その目的は、検出センサの作動状態をより簡単に把握することが可能な検出センサ及び検出センサシステムを提供するところにある。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係る検出センサは、検出領域における被検出物の検出レベルを検出する検出手段と、前記検出手段での検出レベルと検出用閾値との比較により前記被検出物の有無を判定する判定手段と、操作手段と、前記操作手段での操作に基づき前記検出手段での検出レベルを基準レベルとして取得する取得手段と、表示用閾値を変更可能に設定する設定手段と、前記検出手段での現在の検出レベルと、前記取得手段で取得された前記基準レベルとの差による相対検出レベルを演算する演算手段と、表示手段と、前記表示手段の表示動作を制御する表示制御手段と、を備え、前記判定手段は、前記基準レベルと、前記設定手段で設定された表示用閾値とに応じたレベルを前記検出用閾値として判定動作を行い、前記表示制御手段は、前記表示手段に、前記表示用閾値と前記相対検出レベルとを、同時に又は選択的に表示させることを特徴とする。
なお、「基準レベルと、設定手段で設定された表示用閾値とに応じたレベル」は、例えば、検出領域に被検出物が無いときと有るときとで検出レベルが低い方を基準レベルとして取得する構成では、基準レベルに表示用閾値（正値入力の場合）を加えたレベルであり、高い方を基準レベルとして取得する構成では、基準レベルから表示用閾値（正値入力の場合）を減算したレベルである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の検出センサにおいて、前記設定手段は、前記表示用閾値が入力される入力手段を備え、前記入力手段に前記表示用閾値を入力した状態で、前記操作手段が操作されたときに、そのときの検出レベルを基準レベルとして取得するとともに、当該表示用閾値に基づき前記基準レベルを加えてレベルを前記判定手段における検出用閾値とすることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の検出センサにおいて、前記表示手段は、少なくとも２つの表示部を備え、一の表示部に前記表示用閾値を表示させ、他の表示部に前記相対検出レベルを表示させることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の検出センサにおいて、前記取得手段は、前記検出領域内に前記被検出物がないときの検出レベルを、基準レベルとして取得することを特徴とする。

請求項５の発明に係る検出センサシステムは、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の検出センサを複数台備え、前記複数台の検出センサの表示手段が隣接配置可能とされたことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載の検出センサシステムにおいて、前記各検出センサは、他の検出センサからデータを受けて、当該他の検出センサとは別の検出センサへとデータを送信する通信手段を備え、一の検出センサで設定された表示用閾値データを、他の検出センサへと順次伝送することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６に記載の検出センサシステムにおいて、前記一の検出センサにおける操作手段での操作に基づき、その操作指令を、前記通信手段によって他の検出センサへと順次伝送し、前記各検出センサにおいて伝送された操作指令に基づき前記取得手段による取得動作をそれぞれ実行することを特徴とする。

＜請求項１の発明＞
本構成によれば、予め表示手段に表示させたい表示用閾値を設定することにより、その表示用閾値をそのまま表示できる。従って、同じく表示手段に表示される、基準レベルに対応する相対検出レベルとに基づき検出センサの作動状態が把握し易くなる。

＜請求項２の発明＞
本構成によれば、表示用閾値を入力しておいて操作手段を操作することで、基準レベルの取得と、検出用閾値の決定とを一括で行うことができる。

＜請求項３の発明＞
本構成によれば、２つの表示部に、表示用閾値と相対検出レベルとをそれぞれ表示させることができるから、より作動状態を把握し易くなる。

＜請求項４の発明＞
本構成によれば、検出領域に被検出物がない比較的に安定した状態における検出レベルを基準レベルとすることができ、基準レベルのばらつきを抑制できる。

＜請求項５の発明＞
本発明は、このように複数台の検出センサを備えてなる検出センサシステムにおいて、複数台の検出センサの各表示手段を隣接配置し、それらを見て、複数台の検出センサの作動状態を一括で把握したい場合に、特に有意義である。

＜請求項６の発明＞
本構成によれば、１つの検出センサにおいて表示用閾値を設定すれば、その表示用閾値データが他の検出センサへと順次伝送され、それぞれの検出センサに設定される。従って、各検出センサについて表示用閾値設定を個別に行う必要がなくなる。

＜請求項７の発明＞
本構成によれば、基準レベル取得のための操作も、一の検出センサに対して行えばよく、作業性向上を図ることができる。

本発明の一実施形態を図１〜図４を参照しつつ説明する。
＜全体構成＞
本実施形態のセンサシステム１（請求の範囲の「検出センサシステム」に相当）は同一構造を有する例えば３台の光ファイバセンサ２（請求の範囲の「検出センサ」に相当）により構成されており、例えば、生産ライン上を順次流れるワークＷ（請求の範囲の「被検出物」に相当）をそれぞれの位置で検出するために用いられている。なお、各図では、３台の光ファイバセンサ２の１つに符号を付し、他のものの符号が省略されている部分がある。

図１に示すように、各光ファイバセンサ２は、投光器１０、受光器２０及びアンプ部３０から構成されており、投光器１０の前面から出射された平行光を受光器２０にて受光することで、平行光光路による検出領域Ｘを形成し、この検出領域内のワークＷの進出位置に応じて変化する受光器２０での受光量レベルに基づきアンプ部３０にてワークＷの有無を検出するものである。

各投光器１０のハウジング１１は略矩形箱形状をなしており、このハウジング１１の前面（受光器２１との対向面）には平行光が出射される透光性窓部材１２が設けられている。また、ハウジング１１の上面の信号線引出し口からは光ファイバケーブル４０が導出されており、この光ファイバケーブル４０の端部がアンプ部３０内に導入されている。アンプ部３０に備えられた投光素子３１からの光が、光ファイバケーブル４０を介して投光器１０内に導かれ、当該投光器１０内に設けられたコリメータレンズ（図示せず）によって平行光とされた後に、透光性窓部材１２から出射される。

各受光器２０のハウジング２１も略矩形箱形状をなしており、このハウジング２１の前面（投光器１０との対向面）には、投光器１０から出射された平行光が入光される透光性窓部材２２が設けられている。また、ハウジング２１の上面の信号線引出し口からは光ファイバケーブル４０が導出されており、この光ファイバケーブル４０の端部がアンプ部３０内に導入されている。透光性窓部材２２に入光した光は、受光器２０内に設けられた集光レンズ（図示せず）によって集光されて光ファイバケーブル４０を介してアンプ部３０に備えらた受光素子３２にて受光される。

各アンプ部３０は周知のＤＩＮレール４２にその挟持部を通すことでＤＩＮレール４２に対して移動可能に設けられ、アンプ部３０群の両端を固定部材４３で挟みこみ、この固定部材４３を螺子締めによりＤＩＮレール４２に対して固定することで各アンプ部３０をＤＩＮレール４２に対して固定している。

また、各アンプ部３０の上面には、光ファイバセンサ２の作動状態に応じて点灯する複数の点灯部５０と、表示部５１と、いわゆるジョグスイッチ（登録商標）（請求の範囲の「入力手段」に相当する。以下「ジョグスイッチ５２」という）と、モード切換スイッチ５３とが配されている。

このうちジョグスイッチ５２は、その操作に応じてスイッチ入力回路５４（図２参照）からＣＰＵ３７に信号を与えるようになっている。また、その操作に応じて設定された内容は、表示回路５５（請求の範囲の「表示制御手段」に相当）によって駆動される表示部５１に表示される。この表示部５１は、７セグメント４桁表示の液晶ディスプレイ（請求の範囲の「表示手段」に相当。以下、「ＬＣＤ５６，５７」という）が２台横並びに配されている。このジョグスイッチ５２によって、後述する表示用相対閾値（請求の範囲の「表示用閾値」に相当）の入力やその確定操作等を行うことができる。なお、ジョグスイッチ５２は、その構造的な詳細について図示はしないが、手指にて回転操作される操作ホイールを備え、その操作ホイールを回転させることにより前記ＬＣＤ５６，５７の各桁に０〜９の各数字又は文字を表示することができると共に、その操作ホイールを所望な位置で押圧操作することにより、前記ＬＣＤ５６，５７に表示されている数字を確定させることができる。

＜アンプ部の内部構成＞
各アンプ部３０の電気的構成は図２に示す通りである。投光素子３１は、投光器１０に連なる光ファイバケーブル４０の入射端に光を出射し、一方、受光素子３２は受光器２０から導出されている光ファイバケーブル４０からの光を受光する。

また、アンプ部３０のハウジング左側面には通信用受光素子３３が設けられており、内部に設けられている受光回路３４に接続されて、隣接配置された他の光ファイバセンサ２から光として受けた通信信号に応じたアナログ信号を出力する。受光回路３４は通信用受光素子３３から受けたアナログ信号をディジタル信号に変換し、これを後述するＣＰＵ３７に送信する。

また、ハウジング右側面には通信用投光素子３５が設けられており、内部に設けられている投光回路３６に接続されてこの投光回路３６からの駆動信号に応じて投光動作をして光として通信信号を出力し、隣接配置された他の光ファイバセンサ２に送信する。投光回路３６はＣＰＵ３７からの制御信号を受け、この制御信号に応じて投光素子３５に駆動信号を送信する。

このような構成により、３台の光ファイバセンサ２の一端側（図２で左端の光ファイバセンサ２）から他端側（同図で右端の光ファイバセンサ２）へと光通信により通信信号をバケツリレー方式で順次伝送することができるようになっている。従って、通信用受光素子３３、受光回路３４、通信用投光素子３５及び投光回路３６が、請求の範囲の「通信手段」に相当する。

＜ゼロアジャスト機能及び表示用相対閾値の設定＞
さて、本実施形態の各光ファイバセンサ２は、上記ジョグスイッチ５２等の所定の操作によって、投光器１０及び受光器２０に投受光動作を実行させ、そのときの受光量レベルを基準レベルとして記憶手段としてのメモリ５８に記憶し、それ以降の各投受光動作で検出される受光量レベルから上記基準レベルを減算した相対受光量レベルを、ＬＣＤ５６に表示させる、いわゆるゼロアジャスト機能を有している。

具体的には、モード切換スイッチ５３の操作によりゼロアジャストモードに切り替え設定し、ジョグスイッチ５２で確定操作を行う。すると、ＣＰＵ３７は、投光素子３１を投光させ、これに同期して受光素子３２からの受光信号を受けて受光量レベルを取得し、この受光量レベルを、基準レベルとしてメモリ５８に記憶する。このとき、ＣＰＵ３７、投光素子３１及び受光素子３２は、請求の範囲の「取得手段」として機能する。

ここで、本実施形態では、投光器１０と受光器２０との間に、ワークＷがない状態で、上記ゼロアジャストモードでの確定操作を実行する。つまり、取得された基準レベルは、投光器１０と受光器２０との間にワークＷがない状態での受光量レベル（請求の範囲の「被検出物がないときの検出レベル」に相当）である。ワークＷがある状態での受光量レベルは、例えばワークＷの向きなどによって変動し得るが、ワークＷがない状態での受光量レベルであれば基本的には安定した受光量レベルを取得できるからである。

また、本実施形態では、ゼロアジャストモードに切り替え設定したとき、ＬＣＤ５７に現在設定されている表示用相対閾値が表示され、ジョグスイッチ５２の回転操作によってその表示値を変更できるようになっている。

そして、ジョグスイッチ５２での上記確定操作によってＬＣＤ５７に現在表示されている表示値が表示用相対閾値としてメモリ５８に記憶される。この表示用相対閾値とは、作業者が求めるワークＷの検出感度に応じて定められるものであり、上記ゼロアジャストモード設定操作時にて取得した基準レベルに対する検出用閾値（受光量レベルに対する絶対値）の余裕量を示す値（＝検出用閾値−基準レベル）である。そして、ＣＰＵ３７は、現在メモリ５８に記憶された基準レベルと表示用相対閾値とを合算して検出用閾値（＝基準レベル＋表示用相対閾値）を算出しメモリ５８に記憶する。

その後、モード切換スイッチ５３の操作によって検出モードに切り替え設定すると、ＣＰＵ３７は、投光素子３１及び受光素子３２に投受光動作を所定の周期で実行させ、各投光動作での受光量レベルと、上記検出用閾値（＝基準レベル＋表示用相対閾値）とを比較する。そして、上記検出領域ＸにワークＷが有るときと無いときとによって反転する比較結果に基づきワークＷの有無を検出し、上記点灯部５０に点灯動作をさせる。

また、ＣＰＵ３７は、検出モードの状態で、各投受光動作毎に取得される現在受光量レベルから基準レベルを減算した相対受光量レベル（＝現在受光量レベル−基準レベル 請求の範囲の「相対検出レベル」に相当）をＬＣＤ５６に表示させるとともに、表示用相対閾値をそのままＬＣＤ５７に表示させる。要するに、相対受光量レベルは、ワークＷがないときの受光量レベル（基準レベル）に対する、現在受光量レベルの相対値であり、各投受光動作時におけるワークＷの検出状態に応じて変動する。

ここで、ゼロアジャストモードの設定動作時において取得される基準レベルは、ワークＷが無い状態での受光量レベルであるため、基本的には常に安定しているが、各光ファイバセンサ２の配置位置における周辺状態（周辺からの外乱光の入光状態）によって多少変動する。従って、従来のもののように、検出用閾値から基準レベルを減算した値を相対閾値として表示部に表示させる構成では、その相対閾値が上記周辺状態によって変動してしまう。ユーザによっては、自己が定めた所望の余裕量としての相対閾値を表示部に表示させたい場合がある。

本実施形態の構成では、ユーザが定めた所望の余裕量としての表示用閾値を、そのままＬＣＤ５７に表示させ、その表示用閾値を基準レベルに加算した値を検出モード時でのワークＷ有無検出の検出用閾値として利用するようにした。具体的には、図３に示すように、表示用相対閾値−５０digit（負値入力）が入力され、基準レベル１００digitが取得されたとき、現在受光量レベルが２０digitの場合、ＬＣＤ５６に相対受光量レベルとして−８０digitが表示され、ＬＣＤ５７に表示用相対閾値−５０digitが表示される。これに対して、例えば基準レベル１０２digitが取得されたときには、ＬＣＤ５６に相対受光量レベルとして−８２digitが表示され、ＬＣＤ５７には、基準レベル１００digit取得時と同様、表示用相対閾値−５０digitが表示される。即ち、基準レベルの値にかかわらず、ユーザが定めた余裕量を示す表示用相対閾値を常時表示させることができるのである。

また、本実施形態では、上述したように、３台の光ファイバセンサ２の間で光通信が可能になっている。そして、例えば図１で一番手前の１台目の光ファイバセンサ２において上記ゼロアジャストモードでの設定操作を行うと、その設定操作時に設定入力された「表示用相対閾値データ」及び「基準レベル取得の指令コマンド」（請求の範囲の「操作指令」に相当）が、その１台目の光ファイバセンサ２からこれに隣接配置された２台目の光ファイバセンサ２に伝送され、更に２台目から３台目の光ファイバセンサ２へとバケツリレー方式で伝送される。

２，３台目の各光ファイバセンサ２のＣＰＵ３７は、受信した「表示用相対閾値データ」をメモリ５８に記憶し、「基準レベル取得の指令コマンド」に基づき投受光動作を実行してそのときの基準レベルを取得する。ここで、例えば１台目の光ファイバセンサ２で表示用相対閾値−５０digitが設定入力され、１台目の基準レベルが１００digit、２台目の基準レベルが１０２digit、１台目の基準レベルが１０５digitであり、検出モード実行時において図１に示す状態である場合に説明する。この場合、１台目の光ファイバセンサ２の検出領域Ｘには、ワークＷがあるため、現在受光量レベルが２０digitに低下し、その結果、ＬＣＤ５６には、相対受光量レベルとして−８０digitが表示される。２，３台目の光ファイバセンサ２については、ワークＷが無いため、現在受光量レベルは基準レベルと同様、１０２digit、１０５digitであり、その結果、各ＬＣＤ５６には、０digitがそれぞれ表示されることになる。そして、各光ファイバセンサ２のＬＣＤ５７には、いずれも表示用相対閾値−５０digitが表示されることになる。従って、ユーザは、自己が定めた共通の余裕量（表示用相対閾値）を基に各光ファイバセンサ２の作動状態（検出状態）を把握することができる。なお、検出用閾値は、１台目は５０digit、２台目は５２digit、３台目は５５digitに設定される。

このように本実施形態であれば、１台目の光ファイバセンサ２のみに対してゼロアジャスト設定操作を行うだけ、２，３台目の光ファイバセンサ２についても一括でゼロアジャスト設定を行うことができる。

＜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、検出センサとして光電式の光ファイバセンサに適用した例を説明したが、これに限らず、物理量に応じて変化する検出レベルに基づき被検出物の検出を行うものであれば、磁気センサ、接触式センサなど各種のセンサに適用することができる。

（２）また、上記実施形態では、いわゆる透過型の光ファイバセンサに適用した例を説明したが、いわゆる反射型の光ファイバセンサにも適用できる。この場合、ワークＷが無い状態で受光量レベルが最小値を示し、これが基準レベルとして取得される。そして、表示用相対閾値を正値入力すれば、上記実施形態と同様の処理が実行される。

（３）上記実施形態では、通信手段として、無線による光通信方式を採用したが、これに限らず、ファイバを介して有線による光通信方式であっても、また、電気信号の伝送による通信方式であってもよい。

（４）上記実施形態では、３台の光ファイバセンサ２について適用した例を説明したが、これに限らず、２台、４台以上のものについても適用することができる。

（５）上記実施形態では、「表示用相対閾値データ」及び「基準レベル取得の指令コマンド」の両方を、光通信で各光ファイバセンサ２に伝送する構成であったが、これに限らず、「表示用相対閾値データ」のみを伝送し、基準レベル取得のための操作は各光ファイバセンサ２で個別に行う構成や、「基準レベル取得の指令コマンド」のみ伝送し、表示用相対閾値の設定入力は各光ファイバセンサ２で個別に行う構成であってもよい。

本発明の一実施形態に係るセンサシステムの全体を示す斜視図 アンプ部の電気的構成を示した図 １台の光ファイバセンサにおける表示部の表示値を説明するための説明図 ３台の光ファイバセンサにおける表示部の表示値を説明するための説明図

符号の説明

１…センサシステム（検出センサシステム）
２…光ファイバセンサ（検出センサ）
１０…投光器（検出手段、取得手段）
２０…受光器（検出手段、取得手段）
３３…通信用受光素子（通信手段）
３４…受光回路（通信手段）
３５…通信用投光素子（通信手段）
３６…投光回路（通信手段）
３７…ＣＰＵ（取得手段、判定手段、演算手段）
５２…ジョグスイッチ（操作手段、設定手段、入力手段）
５５…表示回路（表示制御手段）
５６，５７…ＬＣＤ（表示手段）
Ｗ…ワーク（被検出物）
Ｘ…検出領域

Claims (7)

1. 検出領域における被検出物の検出レベルを検出する検出手段と、
   前記検出手段での検出レベルと検出用閾値との比較により前記被検出物の有無を判定する判定手段と、
   操作手段と、
   前記操作手段での操作に基づき前記検出手段での検出レベルを基準レベルとして取得する取得手段と、
   表示用閾値を変更可能に設定する設定手段と、
   前記検出手段での現在の検出レベルと、前記取得手段で取得された前記基準レベルとの差による相対検出レベルを演算する演算手段と、
   表示手段と、
   前記表示手段の表示動作を制御する表示制御手段と、を備え、
   前記判定手段は、前記基準レベルと前記設定手段で設定された表示用閾値とに応じたレベルを前記検出用閾値として判定動作を行い、
   前記表示制御手段は、前記表示手段に、前記表示用閾値と前記相対検出レベルとを、同時に又は選択的に表示させることを特徴とする検出センサ。
2. 前記設定手段は、前記表示用閾値が入力される入力手段を備え、
   前記入力手段に前記表示用閾値を入力した状態で、前記操作手段が操作されたときに、そのときの検出レベルを基準レベルとして取得するとともに、当該表示用閾値に基づき前記基準レベルを加えてレベルを前記判定手段における検出用閾値とすることを特徴とする請求項１に記載の検出センサ。
3. 前記表示手段は、少なくとも２つの表示部を備え、
   一の表示部に前記表示用閾値を表示させ、他の表示部に前記相対検出レベルを表示させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の検出センサ。
4. 前記取得手段は、前記検出領域内に前記被検出物がないときの検出レベルを、基準レベルとして取得することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の検出センサ。
5. 前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の検出センサを複数台備え、前記複数台の検出センサの表示手段が隣接配置可能とされたことを特徴とする検出センサシステム。
6. 前記各検出センサは、他の検出センサからデータを受けて、当該他の検出センサとは別の検出センサへとデータを送信する通信手段を備え、
   一の検出センサで設定された表示用閾値データを、他の検出センサへと順次伝送することを特徴とする請求項５に記載の検出センサシステム。
7. 前記一の検出センサにおける操作手段での操作に基づき、その操作指令を、前記通信手段によって他の検出センサへと順次伝送し、前記各検出センサにおいて伝送された操作指令に基づき前記取得手段による取得動作をそれぞれ実行することを特徴とする請求項６に記載の検出センサシステム。

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