JP4844965B2 - センサターミナルシステム - Google Patents
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Description
あるいは、定形物品や定形の医療器具の保管管理においても、物品の有無や、保管位置を検出するセンサターミナルシステムが用いられている。
又、例えば、光の反射を利用してウエハ等の検出を行う上で、光ファイバを利用し、間隔の狭いウエハ間に光ファイバユニットの先端を割り込ませ、ウエハをセンシングするセンサシステムが特許文献1に示されている。
この場合、センサと被検出体の接触事故を回避するため、センサ厚さと被検出体の総厚さに一定以上の厚さ分の間隙をあけ、センサを配置するために、保管棚の厚さ方向の寸法を著しく大型化し、設備全体の小型化を制約していた。
また、従来、センサターミナルシステムは、各々のセンサターミナルのセット毎に信号線や電源線が配線されており、これらの信号を受けてホストシステムや自動化機器に接続する端末箇所は、各々のセンサターミナル毎に配線をする必要があった。その結果、配線数が多く、端子台や配線の増加が問題であると共に、配線作業工数の増加、組立て検査、各センサの調整などに著しく時間や労力を払う必要があった。又、配線工数の増加する分、工期の伸張やコストアップや、設備の容積増に繋がる問題があったが、本発明は、配線を減らし、消費電力を減らし、センサターミナルシステムを小型化することを目的とするものである。
さらに、センサターミナルを被検出体の近傍に割り込ませる構造をとっていたため、調整が不十分な場合、又は被検出体の曲がりや、移送時の位置誤差により、センサターミナルと接触することで、汚染が生じる原因となり、または、被検出体やセンサターミナルを破損することが生じていたが、本発明は、従来のセンサヘッドを被検出体の間に割り込ませる構造を変え、被検出体やセンサターミナルの接触による破損することが生ずることがない構造とすることを目的とするものである。
請求項1には、各々が被制御部のセンサ部を監視する複数の検出ヘッドであるセンサターミナルを有し、前記複数の検出ヘッドを有する前記センサターミナルを共通データ信号線に接続し、前記センサ部からの監視信号を、前記共通データ信号線を介して、制御部に伝送するセンサターミナルシステムであり、所定の同期伝送クロックに同期したタイミング移動信号又は投光タイミング移動信号を発生するためのタイミング移動信号発生回路と、前記タイミング移動信号又は前記投光タイミング移動信号の制御下で、被検出体を検出する各々の前記複数の検出ヘッドである前記センサターミナルの中に構成される単一の検出用投光器或いは複数の検出用投光器を、前記同期伝送クロックに基づいて順次個別の前記センサターミナル中の前記単一検出用投光器或いは複数の前記検出用投光器を発光させる投光信号発生回路と、前記単一の検出用投光器或いは複数の前記検出用投光器の発光タイミングに応じ、単一の検出用受光信号或いは複数の前記検出用受光信号を受光する検出受光回路52と、前記検出用受光信号を保持する動作表示回路と、前記単一の検出用受光信号或いは複数の前記検出用受光信号を監視信号として共通データ信号線に送出する伝送出力信号回路とを備えたセンサターミナルシステムにおいて、検出ヘッドである前記センサターミナルの順次アドレス番地のタイミング移動信号を、前記センサターミナルの次に続く順位の検出ヘッドである前記センサターミナルに順次アドレス信号として送ることにより、前記複数の検出ヘッドである前記センサターミナルからセンサ信号を取り込むセンサターミナルシステムであり、又は、順次アドレス番地に対応するセンサターミナルに前記タイミング移動信号を検出投光信号として順次送ることにより、複数の任意の前記検出ヘッドである前記センサターミナルから前記センサ信号を取り込むセンサターミナルシステムであって、被検出体の側面を検出するセンサターミナル側面が単一或いは複数の検出用投光回路を具備し、前記センサターミナルの側面に具備した単一或いは複数の検出用受光回路で受光し、板状被検出体の側面に対応した検出用投光信号を投光し、その反射光を検出用受光信号として検出することを特徴としたセンサターミナルシステムが記載されている。
板状被検出体の外周周辺長さ方向に配列し、
検出信号の論理和或いは論理積を用いて、
板状あるいは定形の被検出体の側面に対応し、被検出体を検出すること
を特徴としたセンサターミナルシステムが記載されている。
また、前記の一枚の基板に集合したセンサターミナルシステムでは、高温や低温の温度領域で用いられる設備において、センサターミナルシステムの周辺を冷却や保温を目的として冷却ガスや保温ガスで恒温状態に保つことができる。
更に、設備や、検出体の寸法に合わせ、センサターミナルを自在に間隔を置いて設置することもできる。
又、被検出体の辺の長さ方向や厚さ方向に投光器や受光器を設けることで、被検出体の検出感度を容易に増強できる効果がある。
更に、センサとセンサターミナル回路を一体化することにより、接続の簡素化、信頼性の向上、小型化が実現できる。
また、個別のターミナルを自由な間隔でDINレールに固定し、設備或いは被検出体に合わせ、設置することが出来る。
図1に、本発明によるセンサターミナルシステム20の斜視図を示す。
複数のセンサ子局2,3からなるセンサターミナルは、これらを固定する取付け板6とそれぞれのセンサ子局を接続するセンサターミナル間渡り配線12とバスケーブルコネクタ11、スペーサ10、センサターミナルベース9、及びセンサターミナルベース固定雄ネジ、雌ネジ13で構成される。
センサ子局Aである2及びセンサ子局Aに続く複数のセンサ子局Bである3は、取付け板6に固定することにより、各々のセンサターミナルを固定する。被検出体1の数に合わせ、当該センサターミナルシステムにおいて、検出を開始するセンサ子局Aである2及び、複数のセンサ子局Bである3を取付け板6にネジ止めによって固定する。それぞれのセンサ子局Aである2及び、複数のセンサ子局Bである3は、定寸のスペーサ10により、等間隔で取付け板6にネジ止めによって固定される。また、それぞれのセンサ子局は、バスケーブルコネクタ11を介してセンサ子局間の渡り配線12で接続されている。
バスケーブルの内、図4のD+電源重畳共通データ信号線7およびD−電源重畳共通データ信号線8は、前記センサターミナル子局に電源を供給すると共にセンサターミナルの監視信号を制御部に伝送する役割を果たしている。
実際の使用においては、25セット、32セット、50セットなど、多数のセンサターミナルを取付け使用するが、説明を容易にするため、数を減らして、図示したものである。標準のDINレールに容易に取付けができ、長さ方向に必要数取付けることによって、自在に長さ、間隔を設定することが出来る。
図2及び図14において、最下端に使用されるセンサ子局Aである2のみ、信号の伝送回路がその上部に配置されたセンサ子局Bである3と異なる。
センサ子局Aである2は、回路図8のセンサ子局Aが用いられる。センサ子局Bである3の回路構成図を図10に示す。
前記センサターミナルシステムはD+電源重畳共通データ信号線7およびD−電源重畳共通データ信号線8に接続され、更に親局と接続され、外部入力ユニットおよび外部出力ユニットとデータのやり取りのための接続を示すブロック図を示す。
図3における親局および制御部との接続構成を示す。親局19は、複数のセンサ子局からのセンサターミナル情報をD+電源重畳共通データ信号線7およびD−電源重畳共通データ信号線8から受け取る。センサターミナルシステム20は、複数のセンサ子局2または3からなり、センサ子局間バスケーブルユニット23により各々の子局が接続され、センサ子局間をLTセンサ子局投光タイミング信号、信号LT線55で繋ぎ、各々の動作のタイミングをこのタイミング信号によって設定される。LTセンサ子局投光タイミング信号、信号LT線55は、隣接するセンサ子局間を光信号で繋ぐこともできる。
図4の場合、複数のセンサ子局(#0)、センサ子局(#2)、センサ子局(#3)からセンサ子局(#n)のn個のセンサターミナルが1つのセンサターミナルシステム20を構成している。
親局19は、制御部16の入力ユニット17へセンサ子局から受けた直列信号を直列・並列変換し、親局送信信号22として送出する入力データ部24と、制御部16の出力ユニット18から親局受信信号21として受けた並列信号を並列・直列変換し信号を取込む出力データ部25とタイミング発生手段26、制御データ発生手段27、親局出力部28を構成する。親局出力部28は、制御データ発生手段27とラインドライバ29からなり、DC電源30から電源供給を受け、D+電源重畳共通データ信号線7およびD−電源重畳共通データ信号線8を経由し、システム全体に電源を供給する。また、親局19の親局入力部33は監視信号検出手段32と監視データ抽出手段31で構成され、入力データ部24へと信号を送出する。監視信号検出手段32は、D+電源重畳共通データ信号線7およびD−電源重畳共通データ信号線8を経由してセンサターミナルシステム20から送出された一群のセンサターミナルから得られた被検出体情報であるデータ信号を検出する。また、親局19は、伝送ブリーダ電流回路34を有する。
出力データ部25は、インタフェイスとして受けたデータを並列・直列変換し、D直列データ信号42として制御データ発生手段27に送出し、制御データPck信号46としてラインドライバ29から外部信号接続部(D−側)36を経由してD−電源重畳共通データ信号線8に送出する。
タイミング発生手段26を用いて、出力データ部25の並列・直列変換のプリセット信号とすると共に、入力データ部24の直列・並列変換入力データ部シフトレジスタのプリセット信号となっている。
又、子局制御電源CVは、センサ子局Aの制御電源を形成する。
センサ子局CKクロック信号57は、トランジスタTRcにより増幅され、その出力信号の一部がインバータを介し、コンデンサに充電電流として流れ、時定数3t0信号を得る。一方、前記充電電流により昇圧するとダイオードの順方向電圧(約0.7V)以上では、t0/4信号電流がながれ、その瞬間フリップフロップの入力信号であるセンサ子局のSTスタート信号58となる。
LT投光タイミング信号59は、トランジスタTRlにより増幅され、LED投光用53に直列に接続されているLEDs投光用53の投光信号となる。
検出感度調整ボリュームVRlによって、オペアンプの入力電圧が調整され、コンパレータのS出力信号60がフリップフロップに伝わり、同時にアンドゲートの出力がフリップフロップのS端子に入る。フリップフロップの出力は、トランジスタTRに対するSD駆動信号61としてLEDセンサ動作表示を投光動作させる。また、前記アンドゲートは、前記フリップフロップ、トランジスタTRcの出力信号であるクロック信号、および投光タイミング信号LT60の論理積をとってDip信号62をトランジスタTR1に伝達し、当該センサ子局Aの出力信号をトランジスタTR1からD+電源重畳共通データ信号線7とD−電源重畳共通データ信号線8間に送出する。
センサ子局のCKクロック信号57の最初の立下りおよびセンサ子局STスタート信号58の反転信号がLT投光タイミング信号59のオンタイミングとなり、又、クロックの1周期後の立下り信号によってLT投光タイミング信号59がオフとなることを示している。
コンパレータ出力信号であるセンサ子局AのS信号60と、センサ子局AのSD信号61とDip信号62のタイミングは、図9のタイミングチャートの通りである。
センサ子局BのCKクロック信号57は、前記センサ子局Aの動作と同様に、伝送ラインから21Vをスレショールド電圧としてクロック信号として検出したものである。AD信号63は、当該センサ子局Bのアドレス信号であり、フリップフロップを経由して当該センサ子局BのLT投光タイミング信号を生成する。
図11において、LT(#1)、LT(#2)、LT(#3)、・・・・・LT(#n)は、当該センサ子局Bの投光タイミング信号LT(#1)とした時、これに続くセンサ子局Bの投光タイミング信号LT(#2)、その次のセンサ子局Bの投光タイミング信号LT(#3)およびn番目のセンサ子局Bの投光タイミング信号LT(#n)を示す。
2 センサ子局A
3 センサ子局B
4 受光信号
5 検出投光信号
6 取付け板、DINレール
7 D+電源重畳共通データ信号線
8 D−電源重畳共通データ信号線
9 センサターミナルベース
10 スペーサ
11 バスケーブルコネクタ
12 センサターミナル間渡り配線
13 センサターミナルベース固定雄ネジ、雌ネジ
14 自在穴
15 バスケーブルコネクタ
16 制御部
17 入力ユニット
18 出力ユニット
19 親局
20 センサターミナルシステム
21 親局受信信号
22 親局送信信号
23 センサ子局間バスケーブルユニット
24 入力データ部
25 出力データ部
26 タイミング発生手段
27 制御データ発生手段
28 親局出力部
29 ラインドライバ
30 DC電源
31 監視データ抽出手段
32 監視信号検出手段
33 親局入力部
34 伝送ブリーダ電流回路
35 外部信号接続部(D+側)
36 外部信号接続部(D−側)
37 入力ポートi番“0”
38 入力ポートi番“31”
39 出力ポートp番“0”
40 出力ポートp番“31”
41 クロック信号Dck
42 直列データ信号D
43 Dickデータ入力クロック信号
44 STスタート信号
45 Diisデータ入力監視信号
46 Pck信号
47 Ip信号電流
48 Is電流信号
49 Iis電流信号
50 インバータ
51 Diip信号
52 検出投光、受光回路
53 LED投光用
54 PHTRsフォトトランジスタ
55 LTセンサ子局投光タイミング信号、信号LT線
56 抵抗器
57 CKセンサ子局クロック信号
58 STセンサ子局スタート信号
59 LT投光タイミング信号
60 S信号
61 SD信号
62 Dip信号
63 AD信号
64 タイミング信号転送回路
65 LEDセンサ動作表示
66 センサターミナルシステム
67 冷却ガス取込み口
68 冷却ガス排気口
Claims (6)
- 各々が被制御部のセンサ部を監視する複数の検出ヘッドであるセンサターミナルを有し、
前記複数の検出ヘッドを有する前記センサターミナルを共通データ信号線に接続し、前記センサ部からの監視信号を、前記共通データ信号線を介して、制御部に伝送するセンサターミナルシステムであり、所定の同期伝送クロックに同期したタイミング移動信号又は投光タイミング移動信号を発生するためのタイミング移動信号発生回路と、前記タイミング移動信号又は前記投光タイミング移動信号の制御下で、被検出体を検出する各々の前記複数の検出ヘッドである前記センサターミナルの中に構成される単一の検出用投光器或いは複数の検出用投光器を、前記同期伝送クロックに基づいて順次個別の前記センサターミナル中の前記単一検出用投光器或いは複数の前記検出用投光器を発光させる投光信号発生回路と、前記単一の検出用投光器或いは複数の前記検出用投光器の発光タイミングに応じ、単一の検出用受光信号或いは複数の前記検出用受光信号を受光する検出受光回路と、前記検出用受光信号を保持する動作表示回路と、前記単一の検出用受光信号或いは複数の前記検出用受光信号を監視信号として共通データ信号線に送出する伝送出力信号回路とを備えたセンサターミナルシステムにおいて、
検出ヘッドである前記センサターミナルの順次アドレス番地のタイミング移動信号を、前記センサターミナルの次に続く順位の検出ヘッドである前記センサターミナルに順次アドレス信号として送ることにより、前記複数の検出ヘッドである前記センサターミナルからセンサ信号を取り込むセンサターミナルシステムであり、又は、順次アドレス番地に対応するセンサターミナルに前記タイミング移動信号を検出投光信号として順次送ることにより、複数の任意の前記検出ヘッドである前記センサターミナルから前記センサ信号を取り込むセンサターミナルシステムであって、被検出体の側面を検出するセンサターミナル側面が単一或いは複数の検出用投光回路を具備し、前記センサターミナルの側面に具備した単一或いは複数の検出用受光回路で受光し、板状被検出体の側面に対応した検出用投光信号を投光し、その反射光を検出用受光信号として検出することを特徴としたセンサターミナルシステム。 - 請求項1において、複数の検出用投光素子と検出用受光素子を板状被検出体の外周周辺長さ方向に配列し、検出信号の論理和或いは論理積を用いて、板状あるいは定形の被検出体の側面に対応し、被検出体を検出することを特徴としたセンサターミナルシステム。
- 請求項1または2において、複数の検出用投光素子と検出用受光素子を板状被検出体の厚さ方向に配列し、対応した検出信号の論理和或いは論理積を用いて、板状あるいは定形の被検出体を検出することを特徴としたセンサターミナルシステム。
- 請求項1から3において、単一或いは複数の検出用出力素子と、単一或いは複数の検出用入力素子からなり、前記検出用出力素子から被検出体に信号を放射し、被検出体によって反射或いは吸収された検出信号の変化を前記検出用入力素子で捕らえるセンサターミナル機能を有する回路を同一基板上に所定の間隔で複数配列し、複数のセンサターミナルを一体化し、センサターミナルシステムを構成することを特徴としたセンサターミナルシステム。
- 請求項4において、前記センサターミナルシステムを適正温度に保持し、被検出体或いは周辺機器の非適正温度からセンサターミナルシステムを適正温度内に保持するために、加熱或いは冷却によって、センサターミナルシステムを安定動作温度環境に維持する構造を有することを特徴としたセンサターミナルシステム。
- 請求項1から3において、センサターミナルの取付け位置を自在に調整できるセンサターミナルの取付け板の構造を有することを特徴とするセンサターミナルシステム。
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