JP5248301B2 - 多光軸光電センサ及び物体検出システム - Google Patents

Description

本発明は、多光軸光電センサ及び物体検出システムに関する。

従来、プレス機械等から作業者を守るために、作業者が侵入禁止エリアに侵入することを防止するために、作業者の侵入を検出する多光軸光電センサが知られている。多光軸光電センサは、直線状に整列配置された複数の投光手段を有する投光器と、各投光手段と対向配置された複数の受光手段を有する受光器とを備え、これら対向する各投光手段及び各受光手段間に形成される各光軸が遮光状態にあるか否かを検出するものである。

そして、この種の多光軸光電センサの多くには、任意の光軸に関する遮光判定を無効化するミューティング機能が備えられている（例えば、特許文献１参照）。
即ち、このような多光軸光電センサを用いて物体通過検知システムを構築することにより、例えば、加工機（プレス機や溶接ロボット等）近傍に設定された侵入禁止エリアへの作業者の侵入を検知し、自動的に警告を発する、或いは加工機及びその搬送ラインを停止させることが可能となる。しかしながら、多光軸光電センサが、侵入エリア内にある加工機に搬入されるワークに対して逐一反応してしまっては、その製造ラインの生産性を著しく低下させることになる。

そこで、上記ミューティング機能を利用し、侵入禁止エリア内に搬入されるワークが多光軸光電センサを通過する間、該ワークにて遮光される光軸についてのみ（或いはその通過時間のみ）上記遮光判定を無効化し、当該通過していくワークについてはその通過検知を行わない非検知対象物として扱うことで、製造ラインを停止させること．なく、その円滑なる運用が可能となるのである。この遮光判定の無効化するタイミングは、多光軸光電センサの上流側及び下流側にワーク通過検出センサを配置して、その上流側通過検出センサが侵入するワークの先端を検出したとき遮光判定の無効化を開始し、下流側通過検出センサが退出する該ワークの後端を検出したとき前記遮光判定の無効化を解除するようにしている。
特開２００７−２２２９７９号公報

ところで、上記したようにミューティング機能は、製造ラインを搬送されているワークが、多光軸光電センサを通過する間（通過時間）、遮光判定を無効化し通過検知を行わないようになっている。

従って、例えば、多光軸光電センサを通過中に、製造ラインが停止したとき、ワークは、多光軸光電センサの光軸を遮光した状態で製造ライン上にて停止することになる。その結果、ワークが完全に多光軸光電センサを通過しないことからミューティング状態が継続することになる。このミューティング状態が継続している状態で、作業者がシステムの保守点検をする場合に、誤って侵入禁止エリアに侵入しても、多光軸光電センサの遮光する光軸によって無効化されているために、作業者の侵入を検出できない問題が生じる。

また、製造ラインが停止しないまでも、何らかの原因で正常な搬送速度から遅くなってしまった場合にも、同様な問題が生じる虞があった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ミューティング状態でラインが停止した場合であっても作業者の侵入を防止でき信頼性の高い多光軸光電センサ及び物体検出システムを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、直線状に整列配置された複数の投光手段を有する投光器と、前記各投光手段と対向配置された複数の受光手段を有する受光器と、対向する前記各投光手段と各受光手段間に、それぞれ形成される各光軸が遮光状態にあるか否かの遮光判定を行う判定手段と、前記各光軸のうち予め定め設定される光軸に関し、搬送される搬送物体が通過している間、前記遮光判定を無効化する無効化手段を備えた多光軸光電センサにおいて、前記無効化手段は、搬送物体の検出状態に応じて外部から入力される入力信号に基づいて前記無効化を解除する多光軸光電センサであって、前記遮光判定を行う検出モードとティーチングモードを切り替える切替手段を設け、前記切替手段により前記ティーチングモードが選択されている場合には、搬送物体を搬送した際の、前記多光軸光電センサを通過する通過時間を計時する計時手段と、前記計時手段からの前記通過時間に基づき無効化の解除のための基準時間を算出するティーチング手段を備え、前記切替手段により前記検出モードが選択されている場合には、前記遮光判定を行うとともに、前記無効化手段により前記設定される光軸に関する前記遮光判定を無効化し、無効化されている時間が、前記ティーチング手段により算出された前記基準時間に達した場合には無効化異常を出力する異常出力手段を備えた。

請求項１に記載の発明によれば、搬送物体が投光器と受光器の間を通過している時に、何らかの原因で搬送物体が投光器と受光器との間にとどまって基準時間が経過した時、正常に搬送物体が搬送されず、ミューティングが継続され続けられることによる他の侵入物の侵入検出ができなくなる虞を事前に防止できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多光軸光電センサにおいて、前記異常出力手段は、前記無効化異常を出力するとともに、前記無効化手段への前記入力信号が入力されない場合であっても無効化を強制的に解除する無効化解除信号を出力する。

請求項２に記載の発明によれば、無効化手段が強制的に解除されるため、基準時間が経過した時には、無効化（ミューティング）が強制的に解除される。従って、搬送物体を遮光物と判定する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の多光軸光電センサにおいて、前記ティーチング手段により前記基準時間を最短時間として算出し、前記最短時間よりも長い時間を前記基準時間として設定可能な基準時間調整手段を備える。

請求項３に記載の発明によれば、基準時間を変更できるため、問題にならない僅かな搬送速度の変動に対して誤判定することのない最適な基準時間を設定できる。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の多光軸光電センサにおいて、前記無効化手段は、異なる前記入力信号を入力する少なくとも２つの入力端子を備え、前記異なる入力信号の論理和により無効化を解除する。

請求項４に記載の発明によれば、異なる入力信号に基づいて、搬送物体が完全に投光器と受光器の間を通過するまでは無効化（ミューティング）が行われる。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の多光軸光電センサにおいて、前記ティーチング手段は、前記基準時間を算出する際に、前記無効化手段の少なくとも２つの入力端子に対する入力信号の入力順序に基づいて、異なる前記基準時間を算出す。

請求項５に記載の発明によれば、少なくとも２つの入力端子に対する入力信号の入力順序に基づいて、複数の基準時間が設定でき、例えば、センサのいずれかが故障しても残りのセンサにて通過を検出する際に、それに合わせて基準時間が設定される。

請求項６に記載の発明は、直線状に整列配置された複数の投光手段を有する投光器と、前記各投光手段と対向配置された複数の受光手段を有する受光器と、対向する前記各投光手段と各受光手段間に、それぞれ形成される各光軸が遮光状態にあるか否かの遮光判定を行う判定手段と、前記各光軸のうち予め定め設定される光軸に関する前記遮光判定を無効化する無効化手段とを備えた多光軸光電センサと、搬送物体を搬送する搬送手段と、前記多光軸光電センサに対し、前記搬送手段の搬送方向における下流側に配置され、前記搬送手段で搬送される搬送物体の有無を検出する検出センサを備え、前記無効化手段は、前記搬送手段により前記搬送物体が前記多光軸光電センサを通過している間、前記無効化を行い、前記検出センサからの検出信号の入力に基づいて前記無効化を解除する物体検出システムであって、前記多光軸光電センサには、前記遮光判定を行う検出モードとティーチングモードを切り替える切替手段を設け、前記切替手段により前記ティーチングモードが選択されている場合に、予め前記搬送手段により前記搬送物体を搬送した際の、前記多光軸光電センサを通過する通過時間を計時する計時手段と、前記計時手段からの前記通過時間に基づき無効化の解除のための基準時間を算出するティーチング手段を備え、前記切替手段により前記検出モードが選択されている場合に、前記遮光判定を行うとともに、前記無効化手段により前記設定される光軸に関する前記遮光判定を無効化し、無効化されている時間が、前記ティーチング手段により算出された前記基準時間に達した場合には無効化異常を出力する異常出力手段を備える。

請求項６に記載の発明によれば、搬送物体が投光器と受光器の間を通過している時に、何らかの原因で搬送物体が投光器と受光器との間にとどまって基準時間が経過した時、正常に搬送物体が搬送されず、ミューティングが継続され続けられることによる他の侵入物の侵入検出ができなくなる虞を事前に防止できる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の物体検出システムにおいて、前記異常出力手段は、前記無効化異常を出力するとともに、前記無効化手段の前記無効化を強制的に解除する無効化解除信号を出力する。

請求項７に記載の発明によれば、無効化手段が強制的に解除されるため、基準時間が経過した時には、無効化（ミューティング）が強制的に解除される。従って、搬送物体を遮光物と判定する。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の物体検出センサにおいて、前記ティーチング手段により前記基準時間を最短時間として算出し、前記最短時間よりも大きい時間を設定可能な基準時間調整手段を備える。

請求項８に記載の発明はによれば、基準時間を変更できるため、問題にならない僅かな搬送速度の変動に対して誤判定することのない最適な基準時間を設定できる。

本発明によれば、ミューティング状態でラインが停止した場合であっても作業者の侵入を防止できる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は本実施形態の物体検出システム１を示し、搬送物体としてのワークＷを載置した搬送手段としての搬送ライン２は、該ワークＷを所定の間隔で順次矢印方向に移送し下流側にある加工機（図示せず）へと搬送する。

搬送ライン２には、多光軸光電センサ３が設置されている。多光軸光電センサ３は、四角柱状の投光器４と受光器５を有し、投光器４と受光器５は搬送ライン２を挟んで相対向して立設されている。

投光器４は、受光器５に相対向する面には、複数（本実施形態では６個））の窓８が等間隔に上下１列に整列配置され、その各窓８の内側には発光ダイオードよりなる第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６（図２参照）がそれぞれ配置されている。そして、等間隔に上下１列に整列配置された各投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６は、各窓８から対向する受光器５に向かって光を出射する。

受光器５は、投光器４と相対向する面には、投光器４の各窓８と対向する位置に窓（図示せず）が形成され、その窓の内側にはフォトダイオードよりなる第１〜第６受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６（図２参照）がそれぞれ配置されている。そして、第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６に対応して等間隔に上下１列に整列配置された各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６は、それぞれ対向配置された投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６からの光を受光する。

そして、投光器４と受光器５の間を通過する搬送ライン２に上方に、各投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６及び各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６間に形成される各光軸Ｌ１〜Ｌ６が等間隔に配置され、各光軸Ｌ１〜Ｌ６の遮光の有無によって、投光器４と受光器５間の通過の有無が検出される。

受光器５の上流側（搬入側）近傍には、一対の第１及び第２入口側検出センサＳＡ１，ＳＡ２が設けられ、第１及び第２入口側検出センサＳＡ１，ＳＡ２は、反射型の光電センサであって、搬送ライン２を挟んで投光器４の上流側（搬入側）近傍に相対向位置に設けられた反射器ＳＡ１ｍ，ＳＡ２ｍに照射してその反射した反射光を受光するようになっている。第１及び第２入口側検出センサＳＡ１，ＳＡ２は、投光器４と受光器５間を通過する前のワークＷの前端の通過を検出する。そして、受光器５から遠い位置ある第１入口側検出センサＳＡ１が先にワークＷの前端の通過を検出し、次に受光器５に近い位置ある第２入口側検出センサＳＡ２がワークＷの前端の通過を検出する。

本実施形態では、第１及び第２入口側検出センサＳＡ１，ＳＡ２は、反射光がワークＷにて遮光されたとき、入力信号としてのＨレベルの検出信号ＳＧＡ１，ＳＧＡ２を出力し、反射光を受光しているとき、Ｌレベルの検出信号ＳＧＡ１，ＳＧＡ２を出力する。従って、第１及び第２入口側検出センサＳＡ１，ＳＡ２は、ワークＷの前端の通過を検出する時、検出信号ＳＧＡ１，ＳＧＡ２はＬレベルからＨレベルに立ち上がる。

受光器５の下流側（加工機側）近傍には、一対の第１及び第２出口側検出センサＳＢ１，ＳＢ２が設けられ、第１及び第２出口側検出センサＳＢ１，ＳＢ２は、反射型の光電センサであって、搬送ライン２を挟んで投光器４の下流側（加工機側）近傍に相対向位置に設けられた反射器ＳＢ１ｍ，ＳＢ２ｍに照射してその反射した反射光を受光するようになっている。そして、第１及び第２出口側検出センサＳＢ１，ＳＢ２は、投光器４と受光器５間を通過した後のワークＷの後端の通過を検出する。そして、受光器５に近い位置ある第２出口側検出センサＳＢ２が先にワークＷの通過の後端を検出し、次に受光器５から遠い位置ある第１出口側検出センサＳＢ１がワークＷの後端の通過を検出する。

本実施形態では、第１及び第２出口側検出センサＳＢ１，ＳＢ２は、反射光がワークＷにて遮光されたとき、入力信号としてのＨレベルの検出信号ＳＧＢ１，ＳＧＢ２を出力し、反射光を受光しているとき、Ｌレベルの検出信号を出力する。従って、第１及び第２出口側検出センサＳＢ１，ＳＢ２は、ワークＷの後端の通過を検出する時、検出信号ＳＧＢ１，ＳＧＢ２はＨレベルからＬレベルに立ち上がる。

そして、本実施形態は第１入口側検出センサＳＡ１と第２入口側検出センサＳＡ２のいずれかがワークＷの前端を検出した時から、第１出口側検出センサＳＢ１と第２出口側検出センサＳＢ２のいずれかがワークＷの後端を検出した時までの間を、ワークＷが投光器４と受光器５の間を通過中であると推定するようにしている。このワークＷの通過が検出される間に限定して上記ミューティングを実行することで、ワークＷ以外の人や物等の進入禁止エリアへの侵入を防止するようになっている。

次に、上記のように構成した多光軸光電センサ３を備えた物体検出システム１の電気的構成を図２に示す電気ブロック回路に従って説明する。
投光器４には、第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６をそれぞれ点灯させる第１〜第６駆動回路１１、第１〜第６駆動回路１１にそれぞれ点灯信号を出力する第１〜第６アンド回路１２、を備えている。第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６をそれぞれ点灯させる際の点灯タイミングを設定する投光側シフトレジスタ１３、及び、投光側ＣＰＵ１４を備えている。

第１〜第６駆動回路１１は、それぞれ対応する第１〜第６アンド回路１２に接続され、それぞれ対応する第１〜第６アンド回路１２からのＨレベルの駆動信号が入力されると、対応する第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６を点灯させるようになっている。

第１〜第６アンド回路１２は、２入力端子のアンド回路であって、それぞれ一方の入力端子には投光側シフトレジスタ１３が接続され、他方の入力端子には投光側ＣＰＵ１４が接続されている。そして、第１〜第６アンド回路１２は、投光側ＣＰＵ１４からＨレベルの制御信号ＣＴ１が出力されている場合に、投光側シフトレジスタ１３からＨレベルのパルス選択信号が入力された時、Ｈレベルの駆動信号を対応する第１〜第６駆動回路１１に出力する。従って、対応する第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６は点灯される。

投光側シフトレジスタ１３は、投光側ＣＰＵ１４からのクロック信号ＣＬ１に基づいて、第１〜第６アンド回路１２に対して、第１アンド回路１２から順番に第６アンド回路１２までＨレベルのパルス選択信号を所定の時間間隔で出力され、その動作を繰り返すようになっている。これによって、６個の第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６が上から下へと順次点灯される投光スキャン動作が所定周期毎に繰り返し行われる。

投光側ＣＰＵ１４は、後記する受光器５の受光側ＣＰＵ２５からの投光タイミング信号ＳＴ１を入力し、同投光タイミング信号ＳＴ１を、前記第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６の点灯タイミングを決定するためのクロック信号ＣＬ１として投光側シフトレジスタ１３に出力される。投光側シフトレジスタ１３は、このクロック信号ＣＬ１（投光タイミング信号ＳＴ１）に応答して、Ｈレベルの選択信号を順番に第１〜第６アンド回路１２に出力して、第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６が上から下へと順次点灯させる投光スキャン動作を繰り返させる。

従って、投光器４（投光側ＣＰＵ１４）は、受光器５（受光側ＣＰＵ２５）からの投光タイミング信号ＳＴ１に基づいて、第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６を上から下へと順次点灯させる。

受光器５には、第１〜第６受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６からの受光信号を検知信号としてそれぞれ受信する第１〜第６受光回路２０、第１〜第６受光回路２０から検知信号が入力される第１〜第６アナログスイッチ２１を備えている。また、受光器５は、第１〜第６アナログスイッチ２１を介して第１〜第６受光回路２０の検知信号を入力するコンパレータ２２、第１〜第６アナログスイッチ２１のオン・タイミングを設定する受光側シフトレジスタ２４、及び、受光側ＣＰＵ２５を備えている。

第１〜第６受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６は、対応する第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６から出射した光を受光すると、Ｌレベルの検知信号をそれぞれ対応する第１〜第６受光回路２０に出力する。反対に、各受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６は、対応する第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６から出射した光が受光されない時、Ｈレベルの検知信号をそれぞれ対応する第１〜第６受光回路２０に出力する。そして、第１〜第６受光回路２０は、それぞれ対応する第１〜第６受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６から出力される検知信号を入力し、その検知信号を対応する第１〜第６アナログスイッチ２１を介して共通信号線Ｌに出力する。

第１〜第６アナログスイッチ２１は、それぞれ対応する第１〜第６アンド回路２３から所定のタイミングでゲート許可信号を入力し、ゲート許可信号に応答してオンし、第１〜第６受光回路２０からの検知信号を共通信号線Ｌに出力する。

第１〜第６アンド回路２３は、２入力端子のアンド回路であって、それぞれ一方の入力端子には受光側シフトレジスタ２４が接続され、他方の入力端子には受光側ＣＰＵ２５が接続されている。そして、第１〜第６アンド回路２３は、受光側ＣＰＵ２５からＨレベルの制御信号ＣＴ２が出力されているとき、受光側シフトレジスタ２４からＨレベルのパルス選択信号が入力された時、Ｈレベルのゲート許可信号を対応する第１〜第６アナログスイッチ２１に出力する。従って、対応する第１〜第６受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６の検知信号が共通信号線Ｌに出力される。

受光側シフトレジスタ２４は、受光側ＣＰＵ２５からのクロック信号ＣＬ２に基づいて、第１〜第６アンド回路２３に対して、第１アンド回路２３から順番に第６アンド回路２３までＨレベルのパルス選択信号を所定の時間間隔で出力され、その動作を繰り返すようになっている。

詳述すると、受光側シフトレジスタ２４は、対応する投光器４の第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６の点灯タイミングに同期して、第１〜第６アンド回路２３にＨレベルのパルス選択信号を出力し、第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６の発光による第１〜第６受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６の検知信号を同期して共通信号線Ｌを介してコンパレータ２２に出力させる。従って、第１〜第６アナログスイッチ２１を介して出力される第１〜第６受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６からの検知信号は、共通信号線Ｌにまとめられてコンパレータ２２に順次入力される。

コンパレータ２２は、順番に出力されてくる第１〜第６受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６の検知信号（Ｈレベルの検知信号）が、予め定めた基準値以上の時、第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６からの光が遮光されて第１〜第６受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６が受光しなかったとしたＨレベルの検出信号ＳＳを出力する。

反対に、コンパレータ２２は、順番に出力されてくる第１〜第６受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６の検知信号（Ｌレベルの検知信号）が、予め定めた基準値未満の時、第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６からの光を第１〜第６受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６が受光したとするＬレベルの検出信号ＳＳを出力する。

受光側ＣＰＵ２５は、前記した投光器４の投光側ＣＰＵ１４へ出力する投光タイミング信号ＳＴ１と、同投光タイミング信号ＳＴ１と周期及び位相が一致する検出タイミング信号とを生成する。そして、受光側ＣＰＵ２５は、投光タイミング信号ＳＴ１を投光側ＣＰＵ１４に出力する。また、受光側ＣＰＵ２５は、生成した検出タイミング信号を、前記第１〜第６受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６の検出タイミングを決定するためのクロック信号ＣＬ２として、受光側シフトレジスタ２４に出力する。そして、受光側シフトレジスタ２４は、このクロック信号ＣＬ２（検出タイミング信号）に応答して、Ｈレベルの選択信号を順番に第１〜第６アナログスイッチ２１に出力して、第１〜第６受光素子ＰＤ１〜ＰＤ６の検知信号を、それぞれ対応する第１〜第６投光素子ＬＤ１〜ＬＤ６の発光と同期して共通信号線Ｌを介してコンパレータ２２に出力させることになる。

そして、コンパレータ２２は、順次入力されてくる検知信号を基準値と比較してその比較結果を検出信号ＳＳとしてコントローラ３０に出力する。
受光器５には、コントローラ３０が内蔵されている。コントローラ３０には、切替手段としてのモード切替回路３１、メモリ３２、計時手段としてのタイマ回路３３、ティーチング手段及び基準時間調整手段としてのティーチング回路３４、異常出力手段としての異常信号出力回路３５、判定手段及び無効化手段としての無効化判定回路３６を備えている。

モード切替回路３１は、コントローラ３０を検出モード又はティーチングモードに設定するための回路であって、図示しない外部入力装置のモード設定スイッチによって設定される。

ここで、「検出モード」は、順次搬送ライン２にて搬送されてくるワークＷが通過する際は、遮光物の侵入とみなさいないで通過を許容し、ワークＷが通過していない場合は、ワークＷ以外の侵入物の検出を行うモードである。

また、「ティーチングモード」は、検出モードを実行する前に、事前に、ワークＷを搬送ライン２で搬送させ、ワークＷが投光器４と受光器５の間を通過するに要する時間を求めるモードである。詳述すると、本実施形態では、第１入口側検出センサＳＡ１がワークＷの前端を検出した時（検出信号ＳＧＡ１がＨレベルに立ち上がった時）から、第１出口側検出センサＳＢ１がワークＷの後端を検出した時（検出信号ＳＧＢ１がＬレベルに立ち下がった時）までの時間を求め、その求めた時間を基準時間として設定するモードである。

そして、モード切替回路３１は、そのモード設定信号を、前記した受光側ＣＰＵ２５に出力するとともに、コントローラ３０の各回路３３〜３６に出力するようになっている。受光側ＣＰＵ２５は、モード切替回路３１から検出モードのモード設定信号を入力したとき、投光タイミング信号ＳＴ１及び検出タイミング信号等を生成し、投光器４及び受光器５を動作させ人体や物の侵入を検出する。反対に、受光側ＣＰＵ２５は、モード切替回路３１からティーチングモードのモード設定信号を入力したとき、本実施形態の場合、投光タイミング信号ＳＴ１及び検出タイミング信号等を生成しないで、投光器４及び受光器５を休止状態にさせる。

メモリ３２は、第１〜第６光軸Ｌ１〜Ｌ６において、これら光軸の一部又は全部が遮光されても、無効化判定回路３６において遮光物侵入の判定の際に、遮光物の侵入と見なさない該一部又は全部の光軸を予めミューティングエリアとして記憶している。

本実施形態では、このミューティングエリアは、第４〜第６光軸Ｌ４〜Ｌ６が、遮光されても遮光物の侵入と見なさないエリアであって、これら第４〜第６光軸Ｌ４〜Ｌ６は、ワークＷが搬送ライン２にて搬送されてくる場合、該ワークＷに対して遮光される光軸である。

タイマ回路３３は、図３に示すように、前記第１及び第２入口側検出センサＳＡ１，ＳＡ２、及び、第１及び第２出口側検出センサＳＢ１，ＳＢ２の検出信号ＳＧＡ１，ＳＧＡ２，ＳＧＢ１，ＳＧＢ２が入力される。タイマ回路３３は、各検出センサＳＡ１，ＳＡ２，ＳＢ１，ＳＢ２からの検出信号検出信号ＳＧＡ１，ＳＧＡ２，ＳＧＢ１，ＳＧＢ２が、同タイマ回路３３に設けられた図示しない１つのオア回路に入力される。そして、そのオア回路の出力信号がＬレベルからＨレベルに立ち上がった時（検出信号ＳＧＡ１がＨレベルに立ち上がった時）、計時動作を開始し、オア回路の出力信号がＨレベルからＬレベルに立ち下がった時（検出信号ＳＧＢ１がＬレベルに立ち下がった時）、計時動作を停止する。

つまり、タイマ回路３３は、搬送ライン２で順番に搬送されてくる各ワークＷが第１入口側検出センサＳＡ１と第１出口側検出センサＳＢ１との間を通過するに要した時間（通過時間）を各ワークＷ毎に計時する。そして、図３に示すように、タイマ回路３３は、検出モードの時には無効化判定回路３６に対して、計時動作を行っていることを示すＨレベルの通過中信号ＳＧ１を出力するとともに、異常信号出力回路３５に対して、その時々の計時時間ｔｎを出力する。また、タイマ回路３３は、ティーチングモードの時には、計時した通過時間Ｔｓをティーチング回路３４に出力する。

なお、タイマ回路３３は、通過時間Ｔｓを出力した後、その通過時間をクリアして次の計時動作まで待機するようになっている。
ティーチング回路３４は、タイマ回路３３が計時した通過時間Ｔｓを入力する。ティーチング回路３４は、ティーチングモードの時、タイマ回路３３が計時した通過時間Ｔｓに基づいて基準時間Ｔｋを算出する。ティーチング回路３４は、本実施形態では通過時間Ｔｓに対して１秒のマージンを加えた時間を基準時間Ｔｋとしている。そして、ティーチング回路３４は、その求めた基準時間Ｔｋを記憶するようになっている。

つまり、基準時間Ｔｋは、搬送ライン２が予め定められた搬送速度でワークＷを搬送している時の、ワークＷが第１入口側検出センサＳＡ１と第１出口側検出センサＳＢ１との間を通過するに要した通過時間にマージンを加えた時間である。従って、ワークＷが正常に搬送されている場合には、第１入口側検出センサＳＡ１がワークＷの前端を検出した時点から、基準時間Ｔｋ経過後には、ワークＷは多光軸光電センサ３を経て第１出口側検出センサＳＢ１を完全に通過することになる。

異常信号出力回路３５は、検出モード時、その時々のタイマ回路３３から入力される計時時間ｔｎとティーチング回路３４に記憶された基準時間Ｔｋとを比較するようになっている。そして、タイマ回路３３が計時している計時時間ｔｎが、図３に破線で示すように、基準時間Ｔｋ以上になった時、Ｈレベルのライン異常信号ＳＧ２を出力するようになっている。

つまり、計時時間が基準時間Ｔｋ以上になったということは、搬送ライン２が何らかの原因で停止されたか、搬送速度が落ちたことを意味し、通過中のワークＷが通過途中で停止又は非常にゆっくりと搬送されていて正常の状態ではないことを意味する。

そして、異常信号出力回路３５は、計時時間が基準時間Ｔｋ以上になった時、正常な状態にないとして、Ｈレベルのライン異常信号ＳＧ２を図示しない警報装置に出力し、該警報装置を介してワークＷの搬送異常を作業者に警報するようになっている。

無効化判定回路３６は、前記コンパレータ２２から出力されてくる検出信号ＳＳを入力し、各光軸に対する検出信号ＳＳに基づいてそれぞれ光軸が遮光されたか否かを判定する。即ち、無効化判定回路３６は、各光軸Ｌ１〜Ｌ６に対する検出信号ＳＳの少なくとも１つがＨレベルの時、投光器４と受光器５との間を遮光物が通過したかどうか判定する。そして、遮光物が通過したと判定した時、無効化判定回路３６は、侵入信号ＳＧ３を搬送ライン２、図示しない加工機及び警報装置に出力するようになっている。そして、搬送ライン２及び加工機は、侵入信号ＳＧ３に応答して直ちに停止し、警報装置は、遮光物の侵入を警報するようになっている。

また、無効化判定回路３６は、タイマ回路３３からのＨレベルの通過中信号ＳＧ１が入力されている時は、メモリ３２に記憶したミューティングエリアの内容に基づいてミューティングを行う。つまり、このミューティングエリア、即ち、第４〜第６光軸Ｌ４〜Ｌ６が遮光されても遮光物の侵入と見なさない判定を行う。従って、ワークＷは、遮光物と見なされないで、投光器４と受光器５の間を加工機側に向かって通過することができる。

そして、無効化判定回路３６は、タイマ回路３３からのＨレベルの通過中信号ＳＧ１が消失すると、メモリ３２に記憶したミューティングエリアの内容に基づくミューティングを終了し、第１〜第６光軸Ｌ１〜Ｌ６の遮光の有無を判定し遮光物の侵入を検出する。

また、本実施形態では、無効化判定回路３６は、検出モードの時に、異常信号出力回路３５からＨレベルのライン異常信号ＳＧ２を入力するようになっている。無効化判定回路３６は、検出モードの時に、異常信号出力回路３５からＨレベルのライン異常信号ＳＧ２を入力すると、前記タイマ回路３３からの通過中信号ＳＧ１に基づいて実行していたミューティングを中止する。そして、無効化判定回路３６は、第１〜第６光軸Ｌ１〜Ｌ６の遮光の有無を判定し遮光物の侵入の検出動作に移るようになっている。従って、無効化判定回路３６は、搬送ライン２が何らかの原因で停止されたか、搬送速度が落ちた場合には、投光器４と受光器５との間に通過中のワークＷがいるため、ワークＷを遮光物と判断して前記侵入信号ＳＧ３を出力する。その結果、搬送ライン２及び加工機は、侵入信号ＳＧ３に応答して直ちに停止し、警報装置は、遮光物の侵入を作業者に警報する。

次に、上記構成した物体検出システム１の作用について説明する。
いま、ティーチング作業をすべく、図示しない入力装置にてティーチングモードに設定されると、コントローラ３０のモード切替回路３１は、受光側ＣＰＵ２５及びコントローラ３０の各回路３３〜３６をティーチングモードに設定する。

そして、搬送ライン２にティーチング用のワークＷを載置し、実際に搬送する際の搬送速度で上流側から移送して多光軸光電センサ３を通過させる。
そして、受光器５から遠い上流位置ある第１入口側検出センサＳＡ１が最初にワークＷの前端を検出すると、そのＨレベルの検出信号ＳＧＡ１に応答して、タイマ回路３３は、計時動作を開始する。やがて、受光器５から遠い下流位置ある第１出口側検出センサＳＢ１が最後にワークＷの後端を検出すると、そのＬレベルの検出信号ＳＧＢ１に応答して、タイマ回路３３は、計時動作を停止し、その間の計時時間を通過時間Ｔｓとして、ティーチング回路３４に出力する。ティーチング回路３４は、この通過時間Ｔｓにマージンを加えて基準時間Ｔｋとして記憶してティーチング作業は終了する。

次に、ワークＷの加工機に搬送する通常の搬送作業をするために、図示しない入力装置にて検出モードに設定されると、コントローラ３０のモード切替回路３１は、受光側ＣＰＵ２５及びコントローラ３０の各回路３３〜３６を検出モードに設定する。

検出モードになると、受光側ＣＰＵ２５は、投光タイミング信号ＳＴ１及び検出タイミング信号等を生成し、投光器４及び受光器５を動作させ人体や物の侵入を検出する。そして、ワークＷが通過する毎にミューティングを実行して、ワークＷを侵入物と見なさないで通過を許容する。

このワークＷが、第１入口側検出センサＳＡ１から第１出口側検出センサＳＢ１を通過する際、異常信号出力回路３５において、その通過が基準時間Ｔｋ以内で完了したかどうかチェックする。そして、異常信号出力回路３５は、タイマ回路３３の計時時間ｔｎか基準時間Ｔｋに達したとき、ライン異常信号ＳＧ２を警報機に出力し作業者にワークＷの搬送異常を警報する。

次に、上記のように構成した実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、ワークＷが多光軸光電センサ３を完全に通過するのに十分な基準時間Ｔｋを設定し、その基準時間Ｔｋに達しても通過しない時には、搬送異常と判断し、異常信号出力回路３５からライン異常信号ＳＧ１を出力した。そして、ライン異常信号ＳＧ１に基づいて警報装置で作業者に警報するようにした。従って、ミューティング状態でラインが停止した場合であっても作業者の侵入を未然に防止しできる。

（２）上記実施形態によれば、ティーチングモードで求めた基準時間Ｔｋは、ワークＷが多光軸光電センサ３の両側の隣接した位置に設置した第１入口側検出センサＳＡ１と第１出口側検出センサＳＢ１との間を通過するに要した通過時間Ｔｓにマージン（例えば、０．５秒）を加えた非常に短い時間である。従って、異常な状態を長時間放置されることなく短時間に作業者に知らせることができる。

（３）上記実施形態によれば、ティーチングモードで求めた基準時間Ｔｋは、第１入口側検出センサＳＡ１と第１出口側検出センサＳＢ１との間を通過するに要した通過時間Ｔｓにマージン（例えば、０．５秒）を加えるようにしたので、問題にならない僅かな搬送速度の変動に対して誤判定することのない最適な基準時間を設定できる。

（４）上記実施形態によれば、多光軸光電センサ３の上流側に２つの第１及び第２入口側検出センサＳＡ１，ＳＡ２を設けた。又、多光軸光電センサ３の下流側に２つの第１及び第２出口側検出センサＳＢ１，ＳＢ２を設けた。そして、各検出センサＳＡ１，ＳＡ２，ＳＢ１，ＳＢ２からの検出信号をタイマ回路３３に設けたオア回路（論理和回路）に出力し、そのオア回路がＨレベルの出力信号を出力している間、計時動作、及び通過中信号ＳＧ１を出力させた。従って、例えば、第１及び第２入口側検出センサＳＡ１，ＳＡ２のいずれかが検出不能の故障をした場合、又は、第１及び第２出口側検出センサＳＢ１，ＳＢ２のいずれかが検出不能の故障をした場合でも、他の正常な検出センサでミューティングを行うことがきる。これによって、作業者の安全を図る、多光軸光電センサ３は、安全面でより信頼性の高いものとなる。

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、ティーチングモードでは、多光軸光電センサ３（投光側及び受光側ＣＰＵ１４，１５）を休止状態にし、第１入口側検出センサＳＡ１及び第１出口側センサＳＢ１を使って通過時間Ｔｓを求め、その通過時間Ｔｓに基づいて基準時間Ｔｋを算出したが、多光軸光電センサ３を使って基準時間Ｔｋを算出するためのティーチングをおこなってもよい。

この場合、コンパレータ２２を図２に１点鎖線の矢印で示すように、タイマ回路３３に接続する。そして、受光側ＣＰＵ２５は、第４〜第６投光素子ＬＤ４〜ＬＤ６のいずれか１つ（例えば、第５投光素子ＬＤ５）常時点灯させるための信号を生成し投光側ＣＰＵ１４に出力する。また、受光側ＣＰＵ２５は、これに対応する受光素子（この場合、第５受光素子ＰＤ５）からの検知信号を常時、共通信号線Ｌを介してコンパレータ２２に出力できるようにアナログスイッチ（第５アナログスイッチ２１）をオン状態にする。

この状態で、ワークＷを搬送ライン２で搬送させ、投光器４と受光器５との間を通過させる。そして、ワークＷが第５光軸Ｌ５を遮光してＨレベルの検知信号、即ちコンパレータ２２がＨレベルの検出信号ＳＳを出力している間の時間を、タイマ回路３３で計時させて、ワークＷが完全に第５光軸Ｌ５を通過する通過時間Ｔｓを計時する。そして、ティーチング回路３４は、この通過時間Ｔｓを最短時間の基準時間とし、その最短時間の基準時間（通過時間Ｔｓ）にマージン（０．５〜１秒）を加えて基準時間Ｔｋを生成してもよい。

この場合の、通過時間Ｔｓは、第５光軸Ｌを通過するに要する時間であって、上記実施形態のように、第１入口側検出センサＳＡ１から第１出口側センサＳＢ１までを通過するに要する時間と相違して、余裕がない。そのため、問題とならない僅かな搬送速度の変動に対して誤判定することのないように、マージンを加えて最適な基準時間Ｔｋを設定する必要がある。

・上記実施形態では、コントローラ３０を受光器５に内蔵したが、そのコントローラ３０を独立した筐体に収容し、多光軸光電センサ３と独立させて別の位置に設置して実施してもよい。

・上記実施形態では、コントローラ３０は、受光器５に内蔵したが、投光器４に内蔵して実施してもよい。
・上記実施形態では、第１入口側検出センサＳＡ１及び第１出口側センサＳＢ１を使って通過時間Ｔｓを求め、その通過時間Ｔｓにマージンを加えて基準時間Ｔｋとしたが、マージンを加えないで、その通過時間Ｔｓを基準時間Ｔｋとして実施してもよい。

・上記実施形態では、第１入口側検出センサＳＡ１及び第１出口側センサＳＢ１を使って通過時間Ｔｓを求め、その通過時間Ｔｓに基づいて１つの基準時間Ｔｋを設定した。これを、第１入口側検出センサＳＡ１及び第２出口側センサＳＢ２を使った通過時間Ｔｓ、また、第２入口側検出センサＳＡ２及び第１出口側センサＳＢ１を使った通過時間Ｔｓ、さらに、第２入口側検出センサＳＡ２及び第２出口側センサＳＢ２を使った通過時間Ｔｓをそれぞれ求める。これら求めた各通過時間Ｔｓに対して基準時間Ｔｋを算出し記憶させる。

そして、第１及び第２入口側検出センサＳＡ１，ＳＡ２のいずれかが検出不能の故障をした場合や、又は、第１及び第２出口側検出センサＳＢ１，ＳＢ２のいずれかが検出不能の故障をした場合には、それに合わせて正常な検出センサでミューティングが行われる際、その正常な検出センサでの基準時間Ｔｋを選択できるようにすれば、精度の高い搬送異常の判定ができる。

・上記実施形態では、異常信号出力回路３５からのライン異常信号ＳＧ２を無効化判定回路３６に出力して、無効化判定回路３６でのミューティングを中止させるようにしたが、これを省略して、ライン異常信号ＳＧ２にて警報装置を駆動させるだけでもよい。また、ライン異常信号ＳＧ２を、搬送ライン２、図示しない加工機に出力し、搬送ライン２及び加工機を直ちに停止させるようにして実施してもよい。

・上記実施形態では、ミューティングを前提に、基準時間Ｔｋの経過の有無を判定し、ライン異常信号ＳＧ２を出力するようにしたが、これをミューティングを行なっているかどうか関係なく基準時間Ｔｋの経過の有無を判定し、ライン異常信号ＳＧ２を出力するようにしてもよい。

・上記実施形態では、第１及び第２入口側検出センサＳＡ１，ＳＡ２、及び、第１及び第２出口側検出センサＳＢ１，ＳＢ２の検出信号ＳＧＡ１，ＳＧＡ２，ＳＧＢ１，ＳＧＢ２をタイマ回路３３のオア回路に出力した。これを、コントローラ３０に設けたそれぞれの入力ポート（入力端子）に接続し、その各入力ポートからそれぞれの検出信号ＳＧＡ１，ＳＧＡ２，ＳＧＢ１，ＳＧＢ２をＣＰＵに入力して行ってもよい。このとき、ＣＰＵは、本来、第１入口側検出センサＳＡ１の入力ポートに第２入口側検出センサＳＡ２を接続し、本来、第２入口側検出センサＳＡ２の入力ポートに第１入口側検出センサＳＡ１を接続した時、本来、第２入口側検出センサＳＡ２の入力ポートに先に検出信号ＳＧＡ１が出力され、次に、本来、第２入口側検出センサＳＡ２の入力ポートに検出信号ＳＧＡ２が出力されることを判断し、このような場合には、基準時間Ｔｋの経過の有無を判定を行わないようにしてもよい。

本実施形態の物体検出システム及ぶ多光軸光電センサの概略構成を示す斜視図。 多光軸光電センサの電気的構成を示す電気ブロック回路図。 多光軸光電センサの動作を説明するためのタイミングチャート。

符号の説明

１…物体検出システム、２…搬送ライン、３…多光軸光電センサ、４…投光器、５…受光器、８…窓、１１…第１〜第６駆動回路、１２…第１〜第６アンド回路、１３…投光側シフトレジスタ、１４…投光側ＣＰＵ、２０…第１〜第６受光回路、２１…第１〜第６アナログスイッチ、２２…コンパレータ、２３…第１〜第６アンド回路、２４…受光側シフトレジスタ、２５…受光側ＣＰＵ、３０…コントローラ、３１…モード切替回路、３２…メモリ、３３…タイマ回路、３４…ティーチング回路、３５…異常信号出力回路、３６…無効化判定回路、Ｌ１〜Ｌ６…第１〜第６光軸、ＬＤ１〜ＬＤ６…第１〜第６投光素子、ＰＤ１〜ＰＤ６…第１〜第６受光素子、ＳＡ１…第１入口側検出センサ、ＳＡ２…第２入口側検出センサ、ＳＢ１…第１出口側検出センサ、ＳＢ２…第２出口側検出センサ、ＳＧ１…通過中信号、ＳＧ２…ライン異常信号、ＳＧ３…侵入信号、ＳＳ…検出信号、Ｔｋ…基準時間、ｔｎ…計時時間、Ｔｓ…通過時間、Ｗ…ワーク。

Claims (8)

1. 直線状に整列配置された複数の投光手段を有する投光器と、
   前記各投光手段と対向配置された複数の受光手段を有する受光器と、
   対向する前記各投光手段と各受光手段間に、それぞれ形成される各光軸が遮光状態にあるか否かの遮光判定を行う判定手段と、
   前記各光軸のうち予め定め設定される光軸に関し、搬送される搬送物体が通過している間、前記遮光判定を無効化する無効化手段を備えた多光軸光電センサにおいて、
   前記無効化手段は、搬送物体の検出状態に応じて外部から入力される入力信号に基づいて前記無効化を解除する多光軸光電センサであって、
   前記遮光判定を行う検出モードとティーチングモードを切り替える切替手段を設け、
   前記切替手段により前記ティーチングモードが選択されている場合には、
   搬送物体を搬送した際の、前記多光軸光電センサを通過する通過時間を計時する計時手段と、
   前記計時手段からの前記通過時間に基づき無効化の解除のための基準時間を算出するティーチング手段を備え、
   前記切替手段により前記検出モードが選択されている場合には、
   前記遮光判定を行うとともに、前記無効化手段により前記設定される光軸に関する前記遮光判定を無効化し、無効化されている時間が、前記ティーチング手段により算出された前記基準時間に達した場合には無効化異常を出力する異常出力手段を備えることを特徴とする多光軸光電センサ。
2. 請求項１に記載の多光軸光電センサにおいて、
   前記異常出力手段は、前記無効化異常を出力するとともに、前記無効化手段への前記入力信号が入力されない場合であっても無効化を強制的に解除する無効化解除信号を出力することを特徴とする多光軸光電センサ。
3. 請求項１又は２に記載の多光軸光電センサにおいて、
   前記ティーチング手段により前記基準時間を最短時間として算出し、
   前記最短時間よりも長い時間を前記基準時間として設定可能な基準時間調整手段を備えることを特徴とする多光軸光電センサ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の多光軸光電センサにおいて、
   前記無効化手段は、異なる前記入力信号を入力する少なくとも２つの入力端子を備え、前記異なる入力信号の論理和により無効化を解除することを特徴とする多光軸光電センサ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の多光軸光電センサにおいて、
   前記ティーチング手段は、前記基準時間を算出する際に、前記無効化手段の少なくとも２つの入力端子に対する入力信号の入力順序に基づいて、異なる前記基準時間を算出することを特徴とする多光軸光電センサ。
6. 直線状に整列配置された複数の投光手段を有する投光器と、
   前記各投光手段と対向配置された複数の受光手段を有する受光器と、
   対向する前記各投光手段と各受光手段間に、それぞれ形成される各光軸が遮光状態にあるか否かの遮光判定を行う判定手段と、
   前記各光軸のうち予め定め設定される光軸に関する前記遮光判定を無効化する無効化手段と
   を備えた多光軸光電センサと、
   搬送物体を搬送する搬送手段と、
   前記多光軸光電センサに対し、前記搬送手段の搬送方向における下流側に配置され、前記搬送手段で搬送される搬送物体の有無を検出する検出センサを備え、
   前記無効化手段は、前記搬送手段により前記搬送物体が前記多光軸光電センサを通過している間、前記無効化を行い、前記検出センサからの検出信号の入力に基づいて前記無効化を解除する物体検出システムであって、
   前記多光軸光電センサには、前記遮光判定を行う検出モードとティーチングモードを切り替える切替手段を設け、
   前記切替手段により前記ティーチングモードが選択されている場合に、
   予め前記搬送手段により前記搬送物体を搬送した際の、前記多光軸光電センサを通過する通過時間を計時する計時手段と、
   前記計時手段からの前記通過時間に基づき無効化の解除のための基準時間を算出するティーチング手段を備え、
   前記切替手段により前記検出モードが選択されている場合に、
   前記遮光判定を行うとともに、前記無効化手段により前記設定される光軸に関する前記遮光判定を無効化し、無効化されている時間が、前記ティーチング手段により算出された前記基準時間に達した場合には無効化異常を出力する異常出力手段を備えることを特徴とする物体検出システム。
7. 請求項６に記載の物体検出システムにおいて、
   前記異常出力手段は、前記無効化異常を出力するとともに、前記無効化手段の前記無効化を強制的に解除する無効化解除信号を出力することを特徴とする物体検出システム。
8. 請求項６又は７に記載の物体検出センサにおいて、
   前記ティーチング手段により前記基準時間を最短時間として算出し、
   前記最短時間よりも大きい時間を設定可能な基準時間調整手段を備えることを特徴とする物体検出システム。

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