JP5465563B2 - 多光軸光電センサ - Google Patents

Description

本発明は、複数の光軸を用いて所定領域への侵入を検知する多光軸光電センサに関する。

従来から、プレス機や折り曲げ機などの危険源から作業者の安全を確保するために、危険源近傍の所定領域への侵入者や侵入物を検知するセンサとして、いわゆる多光軸光電センサが用いられている。多光軸光電センサは、多数の投光素子を一列に配置した投光器と、投光素子と同じ数の受光素子を一列に配置した受光器とを有しており、これら投光器と受光器を対向配置することによって、危険区域を仕切る複数の光軸列を形成する。形成された複数の光軸列は、ライトカーテンと呼ばれ、このライトカーテンに遮光物体が侵入すると、ライトカーテンから危険源の動作を制御する制御盤に対し、危険源の動作を強制的に停止させるための安全信号が出力される。これにより、作業者の安全を確保することができるようになっている。

一般に、投光器及び受光器は、各々１本のケーブルによって制御盤に接続されている。また、投光器と受光器との間で投受光のタイミングの同期をとるために、例えばデータ通信線により、制御盤内において投光器と受光器とが互いに接続される（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された多光軸光電センサにおいては、通信線又は信号線Ｌ１を介して、投光器と受光器とが接続されている。

特開２００８−１８０６５３号公報

しかしながら、投光器と受光器を別々のケーブルで制御盤に接続する配線では、２本のケーブルを別々に制御盤まで引き回されなければならないため、配線の引き回しに手間がかかり、配線作業の作業性が低下する虞がある。

この点、２本のケーブルを１本に纏めるＴ字分岐コネクタを利用して、投光器及び受光器と、制御盤とを接続するケーブルを１本にすることも考えられる。具体的には、投光器から延びるケーブルと受光器から延びるケーブルとを、Ｔ字分岐コネクタに接続して１本に纏め、Ｔ字分岐コネクタと制御盤とを１本のケーブルで接続する。これにより、制御盤に接続されるケーブルは１本になるため、上述した作業性の低下を防ぐことができる可能性はある。しかし、Ｔ字分岐コネクタを使用してケーブルを１本に纏めるとなると、部品点数の増加に起因して配線コストが嵩むし、Ｔ字分岐コネクタを別途用意しなければならないことに起因して作業効率の低下を招く虞がある。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線の作業性を改善することが可能な多光軸光電センサを提供する。

本発明に係る多光軸光電センサは、複数の投光素子を有する投光器と、投光器と対向するように配置され、複数の投光素子から投光された光を受光する複数の受光素子を有する受光器と、を備え、投光器と受光器との間で構成される光軸のうち少なくとも一の光軸の遮光状態に基づいて生成された安全信号を外部装置に出力する多光軸光電センサであって、受光器には、外部装置から電力供給を受けるための電力線及び外部装置に対して安全信号を出力するための出力線を含むケーブルが接続される第１のケーブル接続部と、投光器に対して電力供給を行うための電力線及び投光素子の投光タイミングを規定するタイミング信号を送信又は受信するための通信線を含むケーブルが接続される第２のケーブル接続部と、が設けられている。

このような構成によれば、例えば制御盤などの外部装置と受光器とを、第１のケーブル接続部を介してケーブル接続し、その受光器と投光器とを、第２のケーブル接続部を介してケーブル接続することで、多光軸光電センサを構成することができるので、配線作業の作業性低下を防ぐことができる。また、Ｔ字分岐コネクタを利用する必要がないため、部品点数の増加による配線コスト上昇を防ぐことができる。さらに、Ｔ字分岐コネクタをケーブルとは別に用意しておく必要がないため、作業効率の低下を防ぐこともできる。

また、本発明に係る多光軸光電センサでは、投光器と前記受光器との間で、投光素子の投光タイミングを規定するタイミング信号が光通信（例えば光学的なバースト信号）により送信され、受光器に、外部装置から電力供給を受けるための電力線及び外部装置に対して安全信号を出力するための出力線を含むケーブルが接続される第１のケーブル接続部と、投光器に対して電力供給を行うための電力線を含むケーブルが接続される第２のケーブル接続部とを設けるような構成としてもよい。すなわち、投光素子の投光タイミングを規定するタイミング信号の送信については光通信を利用することで、投光器と受光器との間を繋ぐケーブルに電力線が含まれるような構成とすることもできる。この場合であっても、多光軸光電センサと外部装置とを繋ぐケーブルは１本で済むことから、配線作業の作業性や作業効率が低下することを防ぐことができる。

また、上述した第２のケーブル接続部に、投光器に対して電力供給を行うための電力線及び投光器と受光器との間で信号転送を行うための通信線を含むケーブルが接続されるような構成としてもよい。すなわち、投光器と受光器との間を繋ぐケーブルに、上述した電力線に加えて、投光器と受光器との間で信号転送を行うための通信線が含まれるような構成とすることもできる。これにより、例えばライトカーテンの保安機能を一時的に無効化させるミュートモードを有する多光軸光電センサの場合に、第２のケーブル接続部を介して、投光器と受光器との間でミュート信号の送信又は受信を行うことができる。

また、上述した第１のケーブル接続部は、受光器の一方の端部に設けられ、第２のケーブル接続部は、受光器の他方の端部に設けられているような構成としてもよい。これにより、例えば第１のケーブル接続部や第２のケーブル接続部が受光器の中央付近にある場合と比べて、受光器の光軸方向の厚みを薄くすることができる。

また、上述した受光器は、第２のケーブル接続部を介して直列増設用の受光器を接続可能であるように構成してもよい。これにより、多光軸光電センサの様々な設置環境に対応しながら、配線の作業性を改善することができる。また、第２のケーブル接続部は、投光器を接続可能であるとともに直列増設用の受光器も接続可能であるので（つまり、第２のケーブル接続部を、投光器と受光器を接続するための兼用ケーブル接続部とすることができるので）、部品共通化による製造コスト削減に寄与することもできる。さらに、ユーザは、このような兼用ケーブル接続部を有する多光軸光電センサを複数組購入するだけで、様々な配線形態を実現することができ、ひいては配線形態の自由度を高めることができる。

また、受光器の第２のケーブル接続部には、少なくとも二以上の前記投光器と少なくとも一以上の前記受光器とが直列に接続可能であって、投光器及び／又は受光器は、互いに対向する投光器と受光器を特定して、光軸を構成する投光素子と受光素子を識別するための識別情報を設定する識別情報設定手段（例えばディップスイッチやメモリなど）を備えるような構成としてもよい。これにより、投光器と受光器がワンライン接続されることに起因して、光軸を構成する投光素子と受光素子を正しく識別することができ、ひいては多光軸光電センサの誤動作を防ぐことができる。

なお、上述した識別情報設定手段により設定される識別情報は、直列接続された全ての投光器及び受光器の接続順序を識別するための接続順序識別情報と、一対の接続順序識別情報を対応付けて、光軸を構成する投光素子と受光素子を識別するための光軸構成識別情報とを含むような構成とすることもできる。また、本発明に係る多光軸光電センサは、一対の投光器と受光器を一組又は複数組有するものであるが、例えば、一対の投受光器を一組又は複数組有するものとすることもできる。

以上説明したように、本発明によれば、多光軸光電センサと外部装置とを繋ぐケーブルは１本で済むことから、配線作業の作業性低下を防ぐことができる。

本発明の実施の形態に係る多光軸光電センサ１の外観構成例を示す図である。 多光軸光電センサの受光器の機械構成例を示す図である。 図２に示す受光器の分解斜視図である。 図３に示す端部ケースを拡大したときの様子を示す拡大斜視図である。 本実施形態に係る多光軸光電センサの電気構成例を示す図である。 図３に示す受光器の電気構成を示す図である。 本実施形態に係る多光軸光電センサを直列増設したときの配線形態を説明するための説明図である。 受光器と受光器とが直列増設される様子を示す外観図である。 本実施形態に係る多光軸光電センサの他の電気構成例を示す図である。 本実施形態に係る多光軸光電センサを直列増設したときの他の配線形態を説明するための説明図である。 本実施形態に係る多光軸光電センサを直列増設したときの他の配線形態を説明するための説明図である。 本実施形態に係る多光軸光電センサを直列増設したときの他の配線形態を説明するための説明図である。 多光軸光電センサの設置例を説明するための概念図である。 多光軸光電センサの設置例を説明するための概念図である。 多光軸光電センサの設置例を説明するための概念図である。 投光器及び受光器からなる複数の多光軸光電センサを、１台のコントローラに接続するような配線態様を説明するための説明図である。 コネクタ形状に関する他の例である。

以下、本発明の実施の形態に係る多光軸光電センサ１について、図面に基づいて具体的に説明する。

［外観構成］
図１は、本発明の実施の形態に係る多光軸光電センサ１の外観構成例を示す図である。図１に示すように、多光軸光電センサ１は、一対の投光器２及び受光器３を有しており、両者は同一平面上において互いに対向（対面）するように配置される。そして、投光器２に設けられた複数の投光素子２３，２７（後述する図５参照）から、これに対応するように受光器３に設けられた複数の受光素子３３，３７（後述する図５参照）に向けて、例えば赤外線からなる光ビームが出射されることにより、投光器２と受光器３との間にセーフティライトカーテンが形成される。

投光器２は、細長い本体ケース２００と、端部ケース２０１及び端部ケース２０２とを有し、これらケースの中に、長手方向に沿って一列に複数の投光素子２３，２７が等間隔（例えば２０ｍｍの間隔）で配置されている。

受光器３は、細長い本体ケース３００と、端部ケース３０１及び端部ケース３０２とを有し、これらケースの中に、長手方向に沿って一列に投光素子２３，２７と同じ数の受光素子３３，３７が等間隔で配置されている。隣接する受光素子３３，３７の間隔は、投光素子２３，２７の間隔と同じである。

本実施形態に係る多光軸光電センサ１では、投光器２の端部ケース２０１にコネクタＫ１が取り付けられ、受光器３の端部ケース３０１にコネクタＫ２が取り付けられ、コネクタＫ１とコネクタＫ２は１本のケーブルＣ３で繋がっている。また、受光器３の端部ケース３０２には、コネクタＫ３が取り付けられ、このコネクタＫ３は、制御盤（図示せず）に接続されるケーブルＣ１と繋がっている。そして、制御盤から投光器２へ電力供給が行われる際には、ケーブルＣ１→コネクタＫ３→受光器３→コネクタＫ２→ケーブルＣ３→コネクタＫ１を介して、１本の直列ライン（ワンライン）の如く行われる。受光器３への電力供給は、その途中において行われる。

以下、多光軸光電センサ１の機械構成および電気構成について、図２〜図６を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態における投光器２と受光器３の外観構成は、図１に示すように実質的に同じである。また、両者の機械構成は共通する部分が多いため、図２〜図４を用いた機械構成の説明では、受光器３に着目して説明する。

［機械構成］
図２は、多光軸光電センサ１の受光器３の機械構成例を示す図である。図３は、図２に示す受光器３の分解斜視図である。図４は、図３に示す端部ケース３０２を拡大したときの様子を示す拡大斜視図である。

図２〜図４に示すように、多光軸光電センサ１の受光器３は、本体ケース３００の両端に端部ケース３０１及び端部ケース３０２が連結されることにより構成され、これらの内部には、等間隔に離間した８個の光軸を有する基本モジュール３１０と、基本モジュール３１０に直列に連結することでユニット化される第１の増設モジュール３１１，第２の増設モジュール３１２とが収容されている（図３参照）。

図３に示すように、第１の増設モジュール３１１は、等間隔に離間した８個の光軸を有しており、第２の増設モジュール３１２は、等間隔に離間した４個の光軸を有している。従って、本実施形態に係る多光軸光電センサ１の受光器３は、２０個の光軸を有している。ただし、本発明はこれに限定されず、光軸の個数は適宜調整可能である。例えば、１２光軸、１６光軸、２４光軸など、基本モジュール３１０と増設モジュール（第１の増設モジュール３１１や第２の増設モジュール３１２など）を組み合わせることによって、種々の個数の光軸を実現することができる。

本体ケース３００は、長手方向に亘って同じの断面形状（略コ字状または略Ｕ字状）を有しており、例えばアルミニウムからなる押し出し成形材料を所定の長さで切断することによって製造することができ、両端は開放形状となっている。端部ケース３０１及び端部ケース３０２は、プラスチック成形品や亜鉛、或いはアルミニウムのダイキャスト成形品で製造することができ、一端が開放形状となり、他端が閉鎖形状となっている。また、本実施形態では、端部ケース３０１及び端部ケース３０２は、長手方向に、いずれも２個の光軸が収容される長さ寸法となっている。

受光器３の受光面は、特定の波長の光を通過させるフロントカバー３００ａ，３０１ａ，３０２ａによって構成されており、これらを通じて投光器２からの光ビームが受光器３に入光されるようになっている。フロントカバー３００ａ，３０１ａ，３０２ａは、例えば両面接着テープ等により、それぞれ本体ケース３００，端部ケース３０１，端部ケース３０２に取り付けられる（図３の矢印参照）。なお、本実施形態では、フロントカバー３００ａ，３０１ａ，３０２ａは受光器３の長手方向に３分割した構造となっているが、１枚の部材で構成しても構わない。

図４に示すように、端部ケース３０２は、本体ケース３００と実質的に同じ外形を有する開放側端部３０２ｂと、開放側端部３０２ｂとは反対側に位置し、閉鎖形状を有する閉鎖側端部３０２ｃと、を有している。また、開放側端部３０２ｂと閉鎖側端部３０２ｃとの間の側壁には、切り欠き形状の凹部３０２ｄを有している。さらに、凹部３０２ｄを臨んで端部ケース３０２を（図４の上下に）横断する方向に開放したコネクタ受け口３０２ｅを有し、このコネクタ受け口３０２ｅに対してコネクタＫ３（図２参照）を挿入することによって、コネクタ連結が可能となっている。

コネクタ受け口３０２ｅは、端部ケース３０２に収容された２個の光軸と干渉しないように、一方の側壁に隣接して配置されている。また、端部ケース３０２には、コネクタ受け口３０２ｅに並んで、閉鎖側端部３０２ｃに隣接したケーブル通過溝３０２ｆが形成されている。すなわち、ケーブル通過溝３０２ｆは、端部ケース３０２を横断する方向に延びている。コネクタＫ３は、図２に示すように略直方体の外形を有しており、その外端部から延出するケーブルＣ１は、上述したケーブル通過溝３０２ｆを通じて端部ケース３０２の背面側に延出される。なお、端部ケース３０１についても、端部ケース３０２と同様の機械構成とすることができる。

このように、本実施形態では、端部ケース３０２は、受光器３の一方の端部に設けられ、端部ケース３０１は、受光器３の他方の端部に設けられている。

［電気構成］
図５は、本実施形態に係る多光軸光電センサ１の電気構成例を示す図である。図５に示すように、投光器２は、投光制御モジュール４と、投光増設モジュール５と、例えばコネクタピン等からなるケーブル接続部５２，５４と、例えばテープ電線等からなる投光モジュール接続部５３と、から構成され、受光器３は、受光制御モジュール６と、受光増設モジュール７と、例えばコネクタピンやコネクタ受け口３０２ｅ等からなるケーブル接続部６２，６４と、例えばテープ電線等からなる受光モジュール接続部６３と、から構成されている。

なお、図３に示す受光器３は、図６に示すような電気構成である。具体的には、図３に示す基本モジュール３１０の中に図６に示す受光制御モジュール６が組み込まれ、図３に示す第１の増設モジュール３１１の中に図６に示す受光増設モジュール７が組み込まれ、図３に示す第２の増設モジュール３１２の中に図６に示す受光増設モジュール７’が組み込まれる。同様にして、投光器２側でも、基本モジュール，第１の増設モジュール，及び第２の増設モジュール（図示せず）の中に、それぞれ投光制御モジュール４，投光増設モジュール５，及び投光増設モジュール５’が組み込まれる。図５では、説明の便宜上、図６に示す投光増設モジュール５’は、投光増設モジュール５と同様であるので省略し、図６に示す受光増設モジュール７’は、受光増設モジュール７と同様であるので省略する。

図５において、投光器２の投光制御モジュール４は、例えば赤外線を発光する発光ダイオードなどの複数の投光素子２３と、複数の投光素子２７を個別に駆動する複数の投光回路２２と、複数の投光回路２２を時分割でスキャンする切替回路２１と、投光器２を全体的に制御する投光制御回路２０と、を有している。なお、投光素子２３の前方には、図示しない集光レンズが設けられている。

投光制御回路２０は、図示しないクロック発生回路からのクロック信号を受信して、複数の投光素子２３（及び投光増設モジュール５における複数の投光素子２７）を順次発光させる発光タイミングを生成する。切替回路２１は、例えばシリアル接続されたシフトレジスタ等で構成され、投光制御回路２０からの発光タイミング（クロックタイミング）でシフトレジスタの出力状態を順次シフトさせることにより、投光素子２３を順次点灯させる。

また、投光制御回路２０は、例えば２４ボルトの電圧を５ボルトの電圧に変換して、切替回路２１や投光回路２２（及び後述する切替回路２５や投光回路２６）などに電力を供給するための電圧変換回路２０ａと、受光器３との間の通信タイミングを規定するタイミング信号の授受を制御する通信制御回路２０ｂと、を有している。なお、通信制御回路２０ｂは、投光器２が直列増設された場合には、直列増設された投光器２との間の通信も制御する。

投光制御モジュール４には、投光モジュール接続部５３を介して、投光増設モジュール５が接続されている。投光増設モジュール５は、投光制御モジュール４における切替回路２１，投光回路２２，及び投光素子２３に相当する、切替回路２５，投光回路２６，投光素子２７を有している。投光素子２３及び投光素子２７により、複数の光軸を一体的に有している。なお、投光増設モジュール５は、任意に増設可能である。

投光制御回路２０は、受光器３からの指示を受けて、タイミング信号（同期信号）のタイミングに従って、投光回路２２及び投光回路２６を順次起動させることにより、投光素子２３及び投光素子２７を次々と点灯させる。これにより、投光器２は、受光器３に向けて、所定のタイミングで順次光ビームを出射する。これにより、セーフティライトカーテンが形成される（図中の矢印参照）。なお、図５では、切替回路２１と切替回路２５とが、投光制御回路２０を介することなく直接接続され、切替回路２１の出力が直接切替回路２５に入力される電気構成を示しているが、本発明はこれに限られず、例えば投光制御回路２０を介して、切替回路２１の出力が切替回路２５に入力されるようにしてもよい。

一方、受光器３の受光制御モジュール６は、例えば赤外線をフォトダイオード、フォトトランジスタ、ＰＳＤ（位置検出用フォトダイオード）などの複数の受光素子３３と、複数の受光素子３３を個別に駆動する受光回路３２と、複数の受光回路３２を時分割でスキャンする切替回路３１と、受光器３を全体的に制御する受光制御回路３０と、を有している。なお、受光素子３３の前方には、図示しない集光レンズが設けられている。また、隣接する受光素子３３（受光素子３７）の間隔は、投光素子２３（投光素子２７）の間隔と同じである。

受光制御回路３０は、図示しないクロック発生回路からのクロック信号を受信して、投光タイミングと同期したクロックを切替回路３１に対して出力し、複数の受光素子３３を順次有効化する。切替回路３１は、シリアル接続されたシフトレジスタ等で構成され、受光制御回路３０からのクロックタイミングでシフトレジスタの出力状態を順次シフトさせることにより、受光素子３３を順次有効化する。つまり、各受光素子３３は、対となる投光素子２３の投光タイミングのみ動作するように選択的に駆動され、自己の光軸以外のタイミングで発光する発光素子２３からの光には反応しないようになっている。

また、受光制御回路３０は、例えば２４ボルトの電圧を５ボルトの電圧に変換して、切替回路３１や投光回路３２（及び後述する切替回路３５や受光回路３６）などに電力を供給するための電圧変換回路３０ａと、投光器２との間の通信タイミングを規定するタイミング信号の授受を制御する通信制御回路３０ｂと、外部の制御盤などに対して状態信号を出力する状態出力回路３０ｃと、を有している。なお、通信制御回路３０ｂは、受光器３が直列増設された場合には、直列増設された受光器３との間の通信も制御する。

受光制御モジュール６には、受光モジュール接続部６３を介して、受光増設モジュール７が接続されている。受光増設モジュール７は、受光制御モジュール６における切替回路３１，投光回路３２，及び投光素子３３に相当する、切替回路３５，投光回路３６，投光素子３７を有している。投光素子３３及び投光素子３７により、複数の光軸を一体的に有している。なお、受光増設モジュール７は、任意に増設可能である。

受光制御回路３０は、投光器２から次々に出射される光ビームに対応する受光素子３３及び受光素子３７からの出力を取り込むことができるように、投光器２に対して指示を行うとともに、受光回路３２及び受光回路３６を順次起動させることにより、受光素子３３及び受光素子３７を順次有効化する。換言すれば、対向配置される複数の投光素子２３，２７と複数の受光素子３３，３７とが、設定される所定タイミングに応じて順次投受光動作をすることにより、対応する投光素子２３，２７と受光素子３３，３７とで形成される光軸をスキャニングするようになっている。なお、投光素子２３，２７の投光タイミングを規定するタイミング信号は、投光器２から受光器３に送信されるようにすることもできるし、受光器３から投光器２に送信されるようにすることもできる。また、図５では、切替回路３１と切替回路３５とが、投光制御回路３０を介することなく直接接続され、切替回路３１の出力が直接切替回路３５に入力される電気構成を示しているが、本発明はこれに限られず、例えば投光制御回路３０を介して、切替回路３１の出力が切替回路３５に入力されるようにしてもよい。

状態出力回路３０ｃは、受光回路３２より得られた受光信号を所定の閾値と比較して、入光／遮光状態を表すＯＮ・ＯＦＦの二値信号を、ケーブル接続部６２を介して外部の制御盤（パンチ機、プレス機、工作機械、鋳造機などの危険源の緊急停止装置など）に出力する機能を有する。より具体的に説明すると、状態出力回路３０ｃは、切替回路３１や切替回路３５を介して出力される、受光回路３２や受光回路３６からの信号に基づいて、全光軸が入光状態である第１状態と、少なくとも一の光軸が遮光状態である第２状態とに対応した二値信号を、安全信号として外部の制御盤などに出力する。安全信号としては、例えばＯＳＳＤ（Output signal switching device）又はＦＳＤ（Final switching device）などが挙げられる。ＯＳＳＤは、プレス機等の制御対象装置の制御システムに接続したＥＳＰＥ（Electro-sensitive
protective equipment）の構成部品であって、制御対象装置の正常運転中、検知器の作動に伴いＯＦＦ状態となる信号である。このＯＦＦ状態は、上述した第２状態に対応する。また、ＦＳＤは、制御対象装置の安全関連制御システムの一部品であって、ＯＳＳＤがＯＦＦ状態となったとき、ＭＰＣＥ（Machine primary control element）回路を遮断するものである。なお、ＭＰＣＥは、制御対象装置の通常運転を直接制御し電気的に駆動される要素で、制御対象装置の運転を起動し又は停止する際に、時間的に最後に動作する要素となる。このような安全信号は、制御対象装置の運転を停止する動作停止信号として機能する。

また、多光軸光電センサ１は、通常モードとミュートモードを有しており、通常モードは、光軸の遮光状態に応じて侵入者又は侵入物の検知を行うモードであり、ミュートモードは、ワークが光軸からなるライトカーテンを通過するときに、ライトカーテンの保安機能が一時的に無効になるモードである。ミュートモードにおいては、状態出力回路３０ｃは、光軸の入光／遮光に拘らず、上述した第１状態に対応した信号を出力する。

ここで、本実施形態に係る多光軸光電センサ１は、図１を用いて説明したように、ケーブルＣ３の一端に設けられたコネクタＫ１が、投光器２の端部ケース２０１に取り付けられ、ケーブルＣ３の他端に設けられたコネクタＫ２が、受光器３の端部ケース３０１に取り付けられるとともに、ケーブルＣ１の一端に設けられたコネクタＫ３が、受光器３の端部ケース３０２に取り付けられる。つまり、図５でいえば、コネクタＫ１が投光器２のケーブル接続部５４に取り付けられ、コネクタＫ２が受光器３のケーブル接続部６４に取り付けられ、コネクタＫ３が受光器３のケーブル接続部６２に取り付けられる。

ケーブルＣ１やケーブルＣ３は、耐ノズル性に優れたシールド線で構成されている。ケーブルＣ１は、上述した安全信号などが出力される出力線と、＋電位線（例えば＋２４Ｖ）と−電位線（例えば０Ｖ）から構成される電力線と、を有している。従って、ケーブルＣ１は、外部装置から電力供給を受けるための電力線及び外部装置に対して安全信号を出力するための出力線を含むケーブルとなっている。なお、本実施形態では、電力線を＋電位線と−電位線から構成されるようにしているが、受光器３に電力供給が可能な配線態様であれば、如何なる配線態様から構成されるようにしてもよい。

また、ケーブルＣ３は、投光器３に対して電力供給を行うための電力線及び投光器２に対して投光素子２３，２７の投光タイミングを規定するタイミング信号を送受信するための通信線を含むケーブルとなっている。ケーブルＣ１とケーブル接続部６２を介して制御盤から供給される電流は、図５に示す電力線６０を流れる。そして、この電力線は、図５に示すように、受光制御回路３０の内部を通らず、受光制御回路３０の外をバイパスしてケーブル接続部６４まで繋がっている。そして、ケーブル接続部６４まで供給された電流は、ケーブルＣ３を通ってケーブル接続部５４まで供給され、電力線５０を通って投光制御回路２０に供給される。このように、受光器３は、制御盤から供給された電力を、投光器２に対して供給可能に構成されている。なお、受光器３内の電力線６０に関し、図５と異なり、受光制御回路３０の内部を通ってケーブル接続部６４まで繋がるような配線としてもよい。

［処理動作］
多光軸光電スイッチ１における基本的な動作は、投光器２の投光素子２３，２７を切替回路２１，２５によって所定間隔でサイクリックにスキャン投光させ、その投光タイミングに同期して対となる受光器３の切替回路３１，３５もサイクリックにスキャン受光させて、各光軸の入光／遮光を検出する。

投光制御回路２０の投光タイミングと受光制御回路３０の受光タイミング間の同期は、通信線５１，６１（図５）及びケーブルＣ３を介して、受光器３側から投光器２側に同期認識パルスパターンを送信して行うことができる。逆に、投光器２が投光素子２３，２７を順次発光させ、その発光タイミングに応じた同期パターンを投光器２側から受光器３へ送信することもできる。また、受光器３と投光器２の同期については、このような電気信号を用いる手法の他に、光学的なバースト信号を送信することにより、各投光素子２３，２７の投光タイミングを規定するタイミング信号を送信する手法（光同期式通信）も考えられる。バースト信号とは、時分割多重光通信などにおいて、所定の間隔をおいて送出される信号のことである。このようなバースト信号を用いれば、投光器２および受光器３間の通信線、すなわちケーブルＣ３内の通信線は不要となり、ケーブル接続部６４には、投光器２に対して電力供給を行うための電力線のみからなるケーブルが接続されることとなる。

また、このケーブル接続部６４に、投光器２に対して電力供給を行うための電力線だけでなく、投光器２と受光器３との間で、例えば表示情報，ミュート信号，投光停止信号，汎用出力（安全出力との連動出力）または状態出力（ロックアウト状態，弱入光状態，ミュート状態）などの信号を転送するための通信線（ＣＯＭ線）を含むケーブルが接続されるような構成とすることもできる。

受光制御回路３０では、上述したように、全ての光軸について一致して入光状態の場合には、検出エリアへの物体の侵入はなかったとする一方で、１光軸でも遮光状態となった場合には、検出エリアへの物体の侵入があったと判断し、状態出力回路３０ｃが安全信号を出力する。

［直列増設］
投光器２及び受光器３は、通信線を含むケーブルを介して直列増設することが可能である。すなわち、複数の投光器２又は複数の受光器３は、ケーブルを介して数珠繋ぎに連結することが可能である。受光器３についていえば、ケーブル接続部６４を介して直列増設用の受光器３が接続可能となっている。投光器２についても同様である。この投光器２及び受光器３の直列増設について、図７及び図８を用いて説明する。

図７は、本実施形態に係る多光軸光電センサ１を直列増設したときの配線形態を説明するための説明図である。図８は、受光器３Ａと受光器３Ｂとが直列増設される様子を示す外観図である。

図７及び図８に示すように、一対の投光器２Ａと受光器３Ａが一個の多光軸光電センサを構成しており、一対の投光器２Ｂと受光器３Ｂが一個の多光軸光電センサを構成している。受光器３Ａの一端には、ケーブルＣ１が繋がれたコネクタＫ３Ａが取り付けられている。受光器３Ａの他端には、ケーブルＣ２が繋がれたコネクタＫ２Ａが取り付けられている。同様にして、受光器３Ｂの両端には、ケーブルＣ２が繋がれたコネクタＫ３Ｂ及びケーブルＣ３が繋がれたコネクタＫ２Ｂが取り付けられ、投光器２Ｂの両端には、ケーブルＣ３が繋がれたコネクタＫ１Ｂ及びケーブルＣ４が繋がれたコネクタＫ４Ｂが取り付けられ、投光器２Ａの一端には、ケーブルＣ４が繋がれたコネクタＫ１Ａが取り付けられている。

図８では、受光器３Ａと受光器３Ｂは、いずれも図１に示す多光軸光電センサ１の受光器３と同じものを使用しているため、図８に示すコネクタＫ２Ａが取り付けられた端部ケース３０１Ａは、コネクタＫ２Ｂが取り付けられた端部ケース３０１Ｂと同じものであって、かつ、図１に示す受光器３の端部ケース３０１と同じものである。つまり、図１に示す端部ケース３０１には、直列増設用のコネクタＫ２Ａを取り付けることもできるし（図８に示す端部ケース３０１Ａ）、投光器２と受光器３を繋ぐケーブルＣ３を接続するためのコネクタＫ２Ｂを取り付けることもできる（図８に示す端部ケース３０１Ｂ）。

このように、図１に示す端部ケース３０１は、直列増設用の受光器３を接続することもできるし、投光器２を接続することもでき、兼用ケーブル接続部として機能する。これにより、部品共通化による製造コスト削減に寄与し、また、配線形態の自由度を高めることができる。

図７に示すように、受光器３Ａに対して受光器３Ｂを直列増設し、投光器２Ａに対して投光器２Ｂを直列増設するとともに、投光器２Ｂと受光器３ＢとをケーブルＣ３で連結した場合、制御盤からの電力供給は、受光器３Ａ→受光器３Ｂ→投光器２Ｂ→投光器２Ａの順で行われる。

なお、受光器３Ａと受光器３Ｂは、上述したように、いずれも図１に示す多光軸光電センサ１の受光器３と同じもの、すなわち受光制御回路３０を有する受光器３を使用することとしたが、直列増設される投光器２Ｂや受光器３Ｂについては、例えば図９に示すように、投光制御回路２０を有していない投光増設モジュールのみからなる投光器２、受光制御回路３０を有していない受光増設モジュールのみからなる受光器３を使用するようにしてもよい。

多光軸光電センサ１を直列増設する場合には、投光器２Ａ及び投光器２Ｂ、並びに受光器３Ａ及び受光器３Ｂの投受光タイミングを調整して、相互干渉の防止を図ることが必要である。すなわち、セーフティライトカーテンは、投光及び受光という光を使った入光／遮光状態を検出しているため、他の投光素子から投光された光が、本来関連のない受光素子に入光し、安全信号が誤動作を引き起こす、という相互干渉の問題が発生し得る。この相互干渉を防止するためには、投光のタイミングをずらして時間的に分離すればよい。

具体的には、直列接続された各投光器２および直列接続された各受光器３を、同一バス（図５に示す通信線５１や通信線６１）上に設置（接続）し、例えば制御盤に最も近い受光器３Ａにおける受光制御モジュール６をマスター（メイン）として通信制御を行う。受光器３Ａにおける受光制御モジュール６（通信制御回路３０ｂ）は、投光器２Ａと投光器２Ｂ（の投光制御モジュール４内の通信制御回路２０ｂ）のいずれか一方又は双方が、各投光器（投光器２Ａ及び投光器２Ｂ）に同期タイミング（投光タイミング）を割り振るように、投光器２Ａ及び／又は投光器２Ｂに対して指示を出す。一方、受光器３Ａにおける受光制御モジュール６（通信制御回路３０ｂ）は、各受光器（受光器３Ａ及び受光器３Ｂ）に同期タイミング（受光タイミング）を割り振る。これにより、上述した相互干渉の問題を解消することができる。

ここで、各投光器や各受光器に対して投受光動作に必要な時間を割り振るにあたって、投光器と受光器の接続順序を認識しておく必要がある。すなわち、対向配置された投光器と受光器を特定する必要がある。図７でいえば、例えば投光器２Ｂに対向配置されているのは、受光器３Ｂであって、受光器３Ａではない。本実施形態に係る多光軸光電センサ１では、様々な配線形態が考えられるので、光軸を構成する投光素子２３，２７と受光素子３３，３７を識別する必要がある。

そこで、投光器２Ａ，２Ｂ及び受光器３Ａ，３Ｂには、互いに対向する投光器と受光器を特定して、光軸を構成する投光素子２３，２７と受光素子３３，３７を識別するための識別情報を設定する識別情報設定手段が設けられている。識別情報設定手段の一例としては、ディップスイッチが考えられる。具体的には、例えば、投光器２Ａ，２Ｂ及び受光器３Ａ，３Ｂに設けられたディップスイッチは、識別情報として“１”と“２”を切り替え可能になっている（例えば、ディップスイッチを左に倒すと１、右に倒すと２、など）。ここでは、電源投入時にＩＤ１に設定された受光器３Ａ，電源投入時にＩＤ２に設定された受光器３Ｂ，電源投入時にＩＤ３に設定された投光器２Ｂ，電源投入時にＩＤ４に設定された投光器２Ａという順序で接続されており、ＩＤ１に設定された受光器３Ａ及びＩＤ４に設定された投光器２Ａとが識別情報“１”、ＩＤ２に設定された受光器３Ｂ及びＩＤ３に設定された投光器３Ａとが識別情報“２”、に設定される。この識別情報に基づいて、投光器２Ａと受光器３Ａの投光素子及び受光素子が、所定のタイミングに応じて順次投受光動作をすることができるとともに、投光器２Ｂと受光器３Ｂの投光素子及び受光素子が、所定のタイミングに応じて順次投受光動作をすることができる。つまり、ＩＤ４の投光器２ＡとＩＤ１の受光器３Ａとの同期を行うことにより、また、ＩＤ３の投光器２ＢとＩＤ２の受光器３Ｂとの同期を行うことで、多光軸光電センサ１の干渉による誤動作を防ぐことができる。

なお、識別情報設定手段について、ここではディップスイッチを用いて説明したが、他にも様々な方法が考えられる。例えば、投光器２又は受光器３に接続されたパーソナルコンピュータ、あるいは制御盤に接続されたパーソナルコンピュータを用いて、例えば投光制御モジュール４の投光制御回路２０に設けられたメモリに識別情報（識別フラグ１か識別フラグ２か、或いは、識別フラグが立っているか否か）を格納するとともに、例えば受光制御モジュール６の受光制御回路３０に設けられたメモリに識別情報を格納するような方法も考えられる。パーソナルコンピュータからの指令に基づいて、（例えば投光制御回路２０や受光制御回路３０のＣＰＵにより）識別情報がメモリに格納されることによって、識別情報の設定が行われる。また、上述したＩＤ１〜ＩＤ４は、直列接続された全ての投光器及び受光器の接続順序を識別するための接続順序識別情報の一例であって、識別情報“１”や“２”が、一対の接続順序識別情報を対応付けて、光軸を構成する投光素子と受光素子を識別するための光軸構成識別情報の一例である。

また、本実施形態では、投光器２Ａ，２Ｂ及び受光器３Ａ，３Ｂの全てに識別情報設定手段を設けることとしたが、例えばマスターとなる受光器３Ａのみにこれを設けるような構成としてもよい（この場合、受光器３Ａに対して、投光器２Ａ，２Ｂ及び受光器３Ａ，３Ｂの接続順序を含む識別情報を設定する）。また、投光器２Ａ，２Ｂだけに識別情報設定手段を設けて、投光器２Ａ，２Ｂ側だけを切り替えるようにしてもよいし、受光器３Ａ，３Ｂだけに識別情報設定手段を設けて、受光器３Ａ，３Ｂ側だけを切り替えるようにしてもよい。これにより、メモリ資源の節約になる。

［他の配線形態］
図１０〜図１２は、本実施形態に係る多光軸光電センサ１を直列増設したときの他の配線形態を説明するための説明図である。

図１０は、受光器３Ａと投光器２Ｂとが対向しており、受光器３Ｂと投光器２Ａが対向している様子を示している。図７と同様に、受光器３Ａ，受光器３Ｂ，投光器２Ｂ，投光器２Ａの順で、ＩＤ１〜ＩＤ４と割り当てられ（電源投入時に設定され）、ＩＤ２とＩＤ４に識別情報“１”が、ＩＤ３とＩＤ１に識別情報“２”が設定されている場合には、ＩＤ４の投光器２ＡとＩＤ２が設定された受光器３Ｂとの同期を行うことにより、また、ＩＤ３が設定された投光器２ＢとＩＤ１が設定された受光器３Ａとの同期を行うことになる。

図１１は、受光器３Ａと投光器２Ｂとが対向しており、受光器３Ｂと投光器２Ａが対向している様子を示している。図１１に示すように、投光器と受光器とが交互に直列に接続された場合であっても、光軸を構成する投光素子と受光素子を識別するための識別情報を設定しておくことにより、多光軸光電センサの干渉による誤動作を防ぐことができる。例えば、制御盤から近い順にＩＤ１〜ＩＤ４が割り当てられ、ＩＤ１とＩＤ２に識別情報“１”が、ＩＤ３とＩＤ４に識別情報“２”が設定されている場合、ＩＤ１とＩＤ２との間で同期を行うことにより、ＩＤ３とＩＤ４との間で同期を行うことによって、多光軸光電センサの干渉による誤動作を防ぐことができる。

図１２は、受光器３Ａと投光器２Ａとが対向しており、受光器３Ｂと投光器２Ｂが対向している様子を示している。例えば、制御盤から近い順にＩＤ１〜ＩＤ４が割り当てられ、ＩＤ１とＩＤ４に識別情報“１”が、ＩＤ２とＩＤ３に識別情報“２”が設定されている場合、ＩＤ１とＩＤ４との間で同期を行うことにより、ＩＤ２とＩＤ３との間で同期を行うことによって、多光軸光電センサの干渉による誤動作を防ぐことができる。

なお、図７に示す配線形態においては、投光器２Ａと受光器３Ａで構成される光軸と、投光器２Ｂと受光器３Ｂで構成される光軸との両方を同時にスキャニングすることはできない。ただし、例えば複数の投光周期を使って干渉を防止する光同期式通信を用いれば、投光器２Ａと受光器３Ａで構成される光軸と、投光器２Ｂと受光器３Ｂで構成される光軸との両方を同時にスキャニングすることも可能である。具体的には、投光器２Ａと受光器３Ａとの間で投受光される光ビームのパルス周期と、投光器２Ｂと受光器３Ｂとの間で投受光される光ビームのパルス周期とを意図的に変えることによって、両者の光ビームの相互干渉を防ぐことができる。また、両方同時にスキャニングしない場合と比べて、１サイクリック期間を半分にすることができる。この場合、例えば識別情報として、受光器３Ａと受光器２Ａを“周期１”に設定し、受光器３Ｂと受光器２Ｂを“周期２”に設定する。

［多光軸光電センサの設置例］
図１３〜図１５は、多光軸光電センサ１の設置例を説明するための概念図である。本実施形態に係る多光軸光電センサ１の設置例は、図１３〜図１５に示すように様々な態様が考えられる。

図１３は、プレス機８００の入口に投光器２と受光器３を設置し、制御盤６００に接続されたケーブルＣ１を受光器３に接続し、投光器２と受光器３をケーブルＣ３によって連結したときの様子を示している。図１３では、図１を用いて説明した配線形態の多光軸光電センサ１を用いている。

図１４は、作業者が出入りする出入口に、投光器２Ａ及び投光器２Ｂ並びに受光器３Ａ及び受光器３Ｂを設置し、図示しない制御盤に接続されたケーブルＣ１を受光器３Ａに接続し、受光器３Ｂと投光器２ＢをケーブルＣ３によって連結し、受光器３Ａ及び受光器３Ｂ並びに投光器２Ａ及び投光器２Ｂを、それぞれケーブルＣ２並びにケーブルＣ４によって連結したときの様子を示している。図１４では、図７を用いて説明した配線形態の多光軸光電センサ１を用いているが、図１２に示した配線形態も考えられる。

他にも例えば図１５に示すような設置例も考えられる。図１５は、作業者が出入りする２箇所の出入口に、投光器２Ａ及び投光器２Ｂ並びに受光器３Ａ及び受光器３Ｂを設置し、図示しない制御盤に接続されたケーブルＣ１を受光器３Ａに接続し、受光器３Ａと投光器２ＡをケーブルＣ２によって連結し、受光器３Ｂと投光器２ＢをケーブルＣ４によって連結し、受光器３Ｂと投光器２ＡをケーブルＣ３によって連結したときの様子を示している。つまり、投光器２Ａ，２Ｂと受光器３Ａ，３Ｂとを交互に連結しており、このような配線態様でもワンラインを実現することができる。なお、図１５では、図１１を用いて説明した配線形態の多光軸光電センサ１を用いている（ただし、投光器２Ａと投光器２Ｂとが入れ替わっている）。

その他、図１６に示すように、投光器２及び受光器３からなる複数の多光軸光電センサを、１台のコントローラ５００に接続するような配線態様も考えられる。ただし、コントローラ５００を別途用意しなければならない。また、図１７に示すように、コネクタの形状に関して、図４とは異なる形状のコネクタＫ’を用いてもよい。図１７に示すコネクタＫ’は、投光器２又は受光器３の長手方向とケーブル接続方向が同一方向となっている。

また、図１２に示す配線形態において、投光器２Ａと受光器３Ｂ、受光器３Ａと投光器２Ｂを、それぞれ別々の機器として扱っているが、例えば、これらを一体化した投受光器として扱うこともできる。この場合、投光器２Ａと受光器３Ｂを含む投受光器を、一方の投受光器とし、投光器２Ｂと受光器３Ａを含む投受光器を、他方の投受光器とする。そして、他方の投受光器に、制御盤などの外部装置から電力供給を受けるための電力線及び外部装置に対して安全信号を出力するための出力線を含むケーブルが接続される第１のケーブル接続部と、一方の投受光器に対して電力供給を行うための電力線を含むケーブルが接続される第２のケーブル接続部と、を設けることができる。

［実施形態の主な効果］
以上説明したように、本実施形態に係る多光軸光電センサ１は、制御盤と受光器３とを、第１のケーブル接続部（端部ケース３０２、ケーブル接続部６２）を介してケーブル接続し、その受光器３と投光器２とを、第２のケーブル接続部（端部ケース３０１、ケーブル接続部６４）を介してケーブル接続し、制御盤から多光軸光電センサ１までワンラインで配線することができるので、配線作業の作業性低下を防ぐことができる。また、Ｔ字分岐コネクタを利用する必要がないため、配線コストの上昇や作業効率の低下を防ぐことができる。

１ 多光軸光電センサ
２ 投光器
３ 受光器
２００，３００ 本体ケース
２０１，２０２ ３０１，３０２ 端部ケース
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３ コネクタ
Ｃ１，Ｃ３ ケーブル

Claims (10)

1. 複数の投光素子を有する投光器と、
   前記投光器と対向するように配置され、複数の投光素子から投光された光を受光する複数の受光素子を有する受光器と、を備え、
   前記投光器と前記受光器との間で構成される光軸のうち少なくとも一の光軸の遮光状態に基づいて生成された安全信号を外部装置に出力する多光軸光電センサであって、
   前記受光器には、前記外部装置から電力供給を受けるための電力線及び前記外部装置に対して安全信号を出力するための出力線を含む第１のケーブルが接続される第１のケーブル接続部と、前記投光器に対して電力供給を行うための電力線及び前記投光素子の投光タイミングを規定するタイミング信号を送信又は受信するための通信線を含む第２のケーブルが接続される第２のケーブル接続部とが設けられており、
   前記受光器は、前記第１のケーブルを介して前記外部装置から電力供給を受け、前記投光器は、前記第１のケーブル及び前記第２のケーブルを介して前記外部装置から電力供給を受けることを特徴とする多光軸光電センサ。
2. 前記投光器には、前記第２のケーブルが接続される第３のケーブル接続部が設けられており、
   前記第２のケーブルの一端に設けられたコネクタが前記第２のケーブル接続部に着脱自在に取り付けられるとともに、前記第２のケーブルの他端に設けられたコネクタが前記第３のケーブル接続部に着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項１記載の多光軸光電センサ。
3. 前記第１のケーブル接続部及び前記第２のケーブル接続部は、いずれも前記受光器の端部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の多光軸光電センサ。
4. 前記第２のケーブルに含まれる電力線は、前記投光器に対して電力供給を行うためのプラス電位線及びマイナス電位線から構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の多光軸光電センサ。
5. 複数の投光素子を有する投光器と、
   前記投光器と対向するように配置され、複数の投光素子から投光された光を受光する複数の受光素子を有する受光器と、を備え、
   前記投光器と前記受光器との間で、前記投光素子の投光タイミングを規定するタイミング信号が光通信により送信されるとともに、
   前記投光器と前記受光器との間で構成される光軸のうち少なくとも一の光軸の遮光状態に基づいて生成された安全信号を外部装置に出力する多光軸光電センサであって、
   前記受光器には、前記外部装置から電力供給を受けるための電力線及び前記外部装置に対して安全信号を出力するための出力線を含む第１のケーブルが接続される第１のケーブル接続部と、前記投光器に対して電力供給を行うための電力線を含む第２のケーブルが接続される第２のケーブル接続部とが設けられており、
   前記受光器は、前記第１のケーブルを介して前記外部装置から電力供給を受け、前記投光器は、前記第１のケーブル及び前記第２のケーブルを介して前記外部装置から電力供給を受けることを特徴とする多光軸光電センサ。
6. 前記第２のケーブル接続部には、前記投光器と前記受光器との間で信号転送を行うための通信線を含む前記第２のケーブルが接続されることを特徴とする請求項５記載の多光軸光電センサ。
7. 前記受光器の前記第２のケーブル接続部には、少なくとも二以上の前記投光器と少なくとも一以上の前記受光器とが直列に接続可能であって、
   前記投光器及び／又は前記受光器は、互いに対向する前記投光器と前記受光器を特定して、光軸を構成する前記投光素子と前記受光素子を識別するための識別情報を設定する識別情報設定手段を備えることを特徴とする請求項５又は６記載の多光軸光電センサ。
8. 前記識別情報設定手段により設定される識別情報は、直列接続された全ての前記投光器及び前記受光器の接続順序を識別するための接続順序識別情報と、一対の当該接続順序識別情報を対応付けて、光軸を構成する前記投光素子と前記受光素子を識別するための光軸構成識別情報とを含むことを特徴とする請求項７記載の多光軸光電センサ。
9. 前記受光器は、前記第２のケーブル接続部を介して直列増設用の受光器を接続可能であることを特徴とする請求項１から８のいずれか記載の多光軸光電センサ。
10. 複数の投光素子および複数の受光素子を有する一対の投受光器を備え、
    一方の投受光器と他方の投受光器との間で、前記投光素子の投光タイミングを規定するタイミング信号が光通信により送信されるとともに、
    前記一方の投受光器と前記他方の投受光器との間で構成される光軸のうち少なくとも一の光軸の遮光状態に基づいて生成された安全信号を外部装置に出力する多光軸光電センサであって、
    前記一方の投受光器には、前記外部装置から電力供給を受けるための電力線及び前記外部装置に対して安全信号を出力するための出力線を含む第１のケーブルが接続される第１のケーブル接続部と、前記他方の投受光器に対して電力供給を行うための電力線を含む第２のケーブルが接続される第２のケーブル接続部とが設けられており、
    前記一方の投受光器は、前記第１のケーブルを介して前記外部装置から電力供給を受け、前記他方の投受光器は、前記第１のケーブル及び前記第２のケーブルを介して前記外部装置から電力供給を受けることを特徴とする多光軸光電センサ。

Images