本発明の好ましい実施例を説明する前に、その実施例の概要を説明する。本発明に従う実施例では、多光軸光電センサの起動時に配線の接続状態などによって有線同期であるか無線(光)同期であるかを確認する。この確認の際に「エラー」という概念を導入して同期方式を設定する際の冗長性を確保するようにしてある。その具体例として、例えば多重化した同期配線の全てが通信可能であると認識したときに有線同期方式を設定し、多重化した同期配線の全てが通信不能であると認識したときに無線同期(光同期)方式を設定する。そのいずれでもないとき、つまり同期方式に関連して状態変化する多重化した情報が一つでも他の状態と不一致であるとエラー状態と判断して、その旨を表示する。これにより多光軸光電センサを動作させる初期段階でユーザは同期配線の断線などを確認できる。また、多光軸光電センサの動作中も同期方式の切り替えを伴うシステム変更をチェックし、システム変更があり且つ同期方式に関連した状態変化によって有線同期/無線(光)同期が確認できないときにはエラー処理が実行される。
また、投光パターンに多様性を与え、無線同期方式を設定したときには相対的に長い投光周期を設定して冗長性を高めるようにしてある。更に、投光周期の異なる複数の投光パターンを用意してユーザが選択可能にすることで、隣接する他の多光軸光電センサとの相互干渉を防止できるようにしてある。また、一つの光軸毎に複数パルスの検出光を投光することで外乱光の影響を抑えるようにしてある。
更に、多光軸光電センサの同期性を確保するための結線方式に多様性を与えてユーザの選択肢を増やすようにしてある。
以下に、図面に基づいて実施例の多光軸光電センサを説明する。図1〜図4は実施例の多光軸光電センサ100を示す。図1は多光軸光電センサ100の斜視図であり、図2は多光軸光電センサ100の正面図である。図3は、多光軸光電センサ100を構成する一対の投光器102と受光器104のブロック図である。周知のように、投光器102、受光器104は互いに同じ数の複数の光軸Oaxを有し、各光軸Oax毎に、投光器102から受光器104に向けて時分割で光ビームが投光され、これによりライトカーテンが形成される。図3中、参照符号Oaxは光軸Oaxを示す。
図1、図2を参照して、実施例の多光軸光電センサ100は、その細長いケース2が、一端部と他端部とを構成する端末ケース4と、これら2つの端末ケース4と4との間に位置する中間ケース6とで構成されている。端末ケース4は合成樹脂又は金属の成型品である。他方、中間ケース6は押し出し成形品であり、この中間ケース6の長さを変えることにより、端末ケース4を共通にした長さ寸法の異なる複数種類の多光軸光電センサ100が作られる。
図1を参照して、好ましくは多光軸光電センサ100のケース2の前面2aに位置する検出面、つまり投光器102であれば光ビームを出射する投光面の両側に、受光器104であれば光ビームを受け入れる受光面の両側に、硬質の一対の突条8、8が形成されている。具体的に説明すると、多光軸光電センサ100のケース2には、その前面2aの両側に長手方向に延びる一対の突条8、8が形成され、この一対の突条8、8で挟まれた幅方向中間領域に、長手方向の一端から他端に亘って延びる光透過性保護カバー10が配設され、この光透過性保護カバー10で検出面が構成されている。すなわち、多光軸光電センサ100の検出面を構成する光透過性保護カバー10は、その両側に位置し且つ前方に向けて隆起する硬質の突条8、8で挟まれた幅狭の谷間に配設されている。そして、この硬質の一対の突条8、8によって例えば棒材がケース2の前面2aに衝突しても、この棒材からの衝撃が突条8、8で受け止められるため、光透過性保護カバー(検出面)10の損傷を防護することができる。多光軸光電センサ100の長手方向に延びる光透過性保護カバー(検出面)10の幅Wは9mmである。変形例として、一対の突条8、8が存在しない多光軸光電センサであってもよい。
なお、上述した一対の突条を備えた多光軸光電センサは、本件出願人が既に提案したJP特開2009−10817号公報で既に開示されており、本件出願人はその実施品を販売している。この一対の突条を「ツインバンパー構造」と呼ぶと、ツインバンパー構造を備えた既存の多光軸光電センサで採用した一対の突条の離間距離は9mmよりも大きい。つまり、既存のツインバンパー構造を備えた多光軸光電センサの検出面の幅寸法は、実施例の多光軸光電センサ100の検出面10の幅W(W=9mm)よりも遙かに大きい。
図3は、対をなす投光器102及び受光器104のブロック図である。対の投光器102と受光器104とは通信線又は信号線L1や無線(光)によって互いに接続することができる。また、投光器102及び受光器104は、夫々、通信線又は信号線を介して直列に増設可能である。
投光器102は一列にN個の投光素子12が等間隔に配置され、このN個の投光素子12は例えば赤外線を発光する発光ダイオードで構成される。投光素子12の数は、これを実装した回路基板を直列に連結することで増設することができる。投光器102は、N個の投光素子12を個々に駆動するN個の投光回路16と、これらN個の投光回路16を時分割でスキャンする素子切替回路18と、投光器102を全体的に制御する投光制御回路20とを有する。投光制御回路20はクロック発生回路22からのクロック信号を受けてN個の投光素子12を順次発光させる投光タイミングを生成する。
他方、受光器104は一列にN個の受光素子24が等間隔に配置され、このN個の受光素子24は、赤外線を受け入れる例えばフォトダイオードで構成されている。なお、このN個の受光素子24が配置される受光素子24、24間のピッチP(図2)は投光素子12と同じである。受光素子24の数は、これを実装した回路基板を直列に連結することで増設することができる。受光器104は、N個の受光素子24を個々に駆動するN個の受光回路26と、これらN個の受光回路26を時分割でスキャンする素子切替回路28と、受光器104を全体的に制御する受光制御回路30とを有し、受光制御回路30はクロック発生回路32からのクロック信号を受けてN個の受光素子24を順次有効化する。更に、投光器102は、受光器104との間の通信、例えばタイミング信号の授受を制御する通信制御回路34を含んでいる。
多光軸光電センサ100は、受光器104からの指示を受けると、投光器102の投光制御回路20がN個の投光回路16を順次起動させる。これにより、投光器102は、一番目からN番目の投光素子12を順次点灯する。
受光器104は、その通信制御回路34によって投光器102との間の通信、例えばタイミング信号の授受を制御する。受光制御回路30は、投光器102からのタイミング信号を受けて第1番目からN番目の受光素子24を、順次、有効化し、そして、投光器102から次々に発射される光ビームに対応する受光素子24からの出力を取り込む。
投光器102及び受光器104は、その内部構造がモジュール化されており、CPUを含む基本モジュールMbaに対して必要に応じて増設モジュールMexをコネクタ連結することにより光軸Oaxを増加させることができる。図3の参照符号36はコネクタを示す。
投光器102の上述した投光制御回路20、クロック発生回路22に加えて図3に参照符号38で示す通信制御回路が、投光器102用基本モジュールMbaに実装される。他方、受光器104の上述した受光制御回路30、クロック発生回路32、通信制御回路34に加えて図3に参照符号40で示す入出力回路が、受光器104用基本モジュールMbaに実装される。
多光軸光電センサ100の正面図である図2において、前述した投光器102であれば投光素子12、受光器104であれば受光素子24を実質的に意味する光軸Oaxを参照符号Oaxで図示してある。光軸Oaxは、多光軸光電センサ100のケース2において、中間ケース6だけでなく端末ケース4の中にも配置されており、これにより多光軸光電センサ100の一端から他端の全域に亘って長手方向に等間隔に配置されている。図示の多光軸光電センサ100の光軸Oax間ピッチPは20mmである。
引き続き図2を参照して、参照符号42は第1の表示器を示す。この第1の表示器42は、多光軸光電センサ100(投光器102及び受光器104)の長手方向に間隔を隔てて複数、一列に並んで光軸Oaxに隣接して配置されている。この実施例では、第1表示器42の数は「5」個である。この複数の第1表示器42の並び方向は、複数の光軸Oaxの並び方向と同じ多光軸光電センサ100の長手方向である。好ましくは、図示のように光軸Oaxの列と同軸に第1表示器42の列が配置される。すなわち、好ましい実施形態では、図2に図示のように、光軸Oaxの列と第1表示器42の列とが同じ直線上に配置されており、そして、各第1表示器42は光軸Oaxと干渉しないように、隣接する光軸Oaxの間に挟まれた領域に位置決めされている。この第1表示器42を「センター表示灯」と呼ぶと、このセンター表示灯42は、運用時に多光軸光電センサ100の存在を明らかにする等のために用いられる。
多光軸光電センサ100のうち、少なくとも受光器104の基本モジュールMbaが設置されている端部に第2の表示器44が設けられている。図4は、図2に示す多光軸光電センサ100(受光器104)の下端部分を拡大した図である。この拡大図である図4を参照して、第2の表示器44は7セグメント表示器(7セグメントLED)46と、OSSDインジケータ48と、インターロックインジケータ50とを含んでいる。
7セグメントLED46は、受光器104の下端部分に位置する光軸Oaxと干渉しないように、2つの隣接する光軸OaxとOaxとの間に配置されている。実施例の多光軸光電センサ100は一桁の7セグメントLED46を採用しているが、複数桁の7セグメントLED46であってもよい。この7セグメントLED46は、光軸Oaxの配列方向を上下にした表示を行うように上記受光器104用基本モジュールMbaの回路基板に実装されている。すなわち、受光器104を、その長手方向を上下に向けた縦置きに設置したときに、この受光器104の設置姿勢と数字の上下とが一致するように7セグメントLED46が受光器基本モジュールMbaの回路基板に実装されている。
OSSDインジケータ48及びインターロックインジケータ50は、受光器104の下端部分に位置する第1表示器42とこれに隣接する光軸Oaxとの間において光軸Oaxと干渉しないように、光軸Oaxの列方向に並んで配置され且つ光軸Oaxの列の中心線から横方向にオフセットして配置されている。すなわち、これらOSSDインジケータ48及びインターロックインジケータ50も受光器基本モジュールMbaに実装されている。OSSDインジケータ48は、危険源(例えばプレス機械)の動作を許可又は不許可する安全制御信号(OSSD出力信号)の出力状態を表示する。
インターロックインジケータ50は、インターロックによるOSSD出力のOFF状態をオレンジ色で点灯表示する。また、インターロックリリース可能状態の場合にはオレンジ色で点滅表示する。多光軸光電センサ100は、インターロックインジケータ50が、オレンジ色で点滅表示しているときに、つまり、インターロックリリース可能状態のときにリセット入力を受け付けるとインターロック状態が解除され、通常動作に移行する。
図3のブロック図に戻って、投光器102には、第1表示器42を制御するための第1表示制御回路54が基本モジュールMba、増設モジュールMexの各々に実装されている。受光器104には、第1表示器42を制御するための第1表示制御回路56が基本モジュールMba、増設モジュールMexの各々に実装されている。また、受光器104の基本モジュールMbaには、第2表示器44(7セグメント表示器46、OSSDインジケータ48、インターロックインジケータ50)を制御するための第2表示制御回路58が実装されている。なお、投光器102において、上記受光器104のOSSDインジケータ48、インターロックインジケータ50に対応する部分に、電源インジケータ、ミューティングインジケータを設けてもよい。
受光器104の基本モジュールMbaには、更に、投光回路16、受光回路26、OSSDの故障を診断する診断回路62が実装されており、診断回路62は、投光回路16、受光回路26、OSSDの故障あるいは異常の存否を送信する。受光制御部30は診断回路62からの信号に基づきいずれかの故障あるいは異常発生を認識すると異常処理(エラー処理)を行う。
異常処理は、光軸の入光状態に拘らず安全出力をOFFとするもので、さらに、第1表示器42を赤色で点滅させてエラー状態である旨を報知してもよいし、第2の表示器44(7セグメントLED46)でエラー内容を報知するようにしてもよい。
多光軸光電センサ100は、異常処理後も、安全出力をOFFとしたまま、投光処理、受光処理、故障診断処理等を継続する。故障あるいは異常の原因が取り除かれ、多光軸光電センサ100が故障診断処理によりいずれの故障あるいは異常発生も無いと認識しても、多光軸光電センサ100は、直ちに、安全出力をONとはせず(インターロック状態)、いずれの故障あるいは異常発生も無く全光軸入光状態の時に制御入力回路によりリセット入力を受け付けると、再び通常運転を開始する。故障あるいは異常発生中、あるいは、いずれかの光軸が遮光状態の時に制御入力回路によりリセット入力を受け付けたとしても、インターロック状態のままとなる。
なお、投光回路16の故障の存否については、投光器102の基本モジュールMbaに、別途、投光回路16の故障を診断する診断回路62bが実装され、通信制御回路34、38および通信経路L1を介して投光回路16の故障の存否を診断回路62に送信するようにしてもよい。
多光軸光電センサ100は、(1)一部又は全ての光軸Oaxの検知機能を一時的に無効にするミューティング機能、(2)多光軸光電センサ100の検出領域に干渉する固定物(障害物)が存在する場合に、この干渉物の存在によって危険源(例えばプレス機械)の動作を停止させないブランキング機能、(3)連続する光軸Oaxが2又はそれ以上の所定数以上遮光されたときに初めて遮光判定することにより多光軸光電センサ100の最小検出体サイズを大きくするリデュースドレゾリューション機能などを有している。
図4を再び参照して、図4に見られる多光軸光電センサ100(受光器104)の下端部の端末ケース4には、受光面10を挟む左右の突条8の部分に開閉蓋64、66を有し、向かって左側の開閉蓋64を開けることでIFUコネクタ(図示せず)を露出させることができる。他方、向かって右側の開閉蓋66を開けることでマニュアル式のセッティングスイッチ群68を露出させることができる。
実施例の多光軸光電センサ100は、同じ設計の多光軸光電センサとの相互干渉を防止する機能として、後に説明する複数の投光周期及び/又は投光タイミング(位相)が予め用意されており、セッティングスイッチ群68に含まれるスイッチをON、OFFすることにより所望の投光周期及び/又は投光タイミング(位相)を設定することができる。
ここに、少なくとも投光周期をマニュアルスイッチによって変更できるようにすることで、他の多光軸光電センサとの相互干渉を防止するために投光タイミング(位相)を受光状況に応じて動的に変化させる必要が無くなるため、多光軸光電センサ100の投受光器102、104が通信線又は信号線L1(図3)ではなくて、無線や光線で同期している場合に複数の投光周期からマニュアルスイッチで選択できるのは好都合である。また、セッティングスイッチ群68には、上述したリディースドレゾリューション機能をON又はOFFするスイッチが含まれている。
実施例の多光軸光電センサ100に含まれる投光器102と受光器104とを互いに離間した状態で光軸調整することにより図5に示すライトカーテン70を作ることができる。多光軸光電センサ100は、ミューティング機能やブランキング機能が設定されていない通常動作中、ライトカーテン70を構成する全ての光軸Oaxで入光と判定されれば安全出力(OSSD出力:Output Signal Switching Device 出力)をONし、少なくとも一つの光軸Oaxで遮光と判定されれば、例えば他の光軸Oaxで入光と判定されていたとしても安全出力(OSSD出力)をOFFする。
例えば一つ又は複数の光軸Oaxが遮光と判定されたときには、全ての第1表示器(センター表示灯)42を消灯又は赤色に点灯又は点滅させてもよいし、遮光した光軸Oaxが属するモジュールMba又はMexに実装されている第1表示器(センター表示灯)42を赤色に点灯又は点滅させると共に他のモジュールMex又はMbaの第1表示器(センター表示灯)42を消灯させてもよい。このように、遮光した光軸Oaxが属するモジュールMba又はMexに限定して、このモジュールモジュールMba又はMexに実装されているLEDを光源とする第1表示器(センター表示灯)42を赤色に点灯又は点滅させることにより、遮光が発生した部位を容易に特定することができる。
図2に戻って、図示の多光軸光電センサ100では、5つの第1表示器(センター表示灯)42が等間隔に配置されているが、一番上のセンター表示灯42(tp)、一番下のセンター表示灯42(btm)、中間に位置する3つのセンター表示灯42(mid)に区分して、次のパターンで点灯制御してもよい。この場合には、センター表示灯42の数は例えば3つであってもよい。
(1)センター表示灯(第1表示器)42の消灯:
(1-1)最上位に位置する光軸Oax(tp)が遮光と判定されたときには、最上位に位置するセンター表示灯42(tp)が消灯及び中間に位置するセンター表示灯42(mid)が消灯。
(1-2)最下位に位置する光軸Oax(btm)が遮光と判定されたときには、下位に位置するセンター表示灯42(btm)が消灯及び中間に位置するセンター表示灯42(mid)が消灯。
(2)センター表示灯(第1表示器)42の赤色点灯:
最上位及び最下位に位置する光軸Oax(tp)が入光と判定された状態であり且つ中間に位置する光軸Oaxの少なくとも一つの光軸Oaxが遮光と判定されたときには、全てのセンター表示灯(第1表示器)42を赤色に点灯する。
(3)センター表示灯(第1表示器)42の緑色点灯:
全ての光軸Oaxが入光と判定されたときには、全てのセンター表示灯(第1表示器)42を緑色に点灯する。
(4)センター表示灯(第1表示器)42の赤色点滅:
全ての光軸Oaxがロックアウトの状態では全てのセンター表示灯(第1表示器)42を赤色で点滅させる。
上記の第1表示器(センター表示灯)42の点灯制御を行うことで、多光軸光電センサ100の投光器102と受光器104との相対的な位置決めを行うときに第1表示器(センター表示灯)42を見ながら光軸Oax合わせできるので、投光器102と受光器104との相対的な位置決め作業つまり光軸調整の作業性を高めることができる。
上述したライトカーテン70の作る変形例として、図6に示す多光軸光電センサ120のように一組の共通のユニット122(図7)を使ってもよい。図7の共通のユニット122は、長手方向に半分に区分して第1の区分122Aで投光部が構成され、他の第2の区分122Bで受光部が構成される。図5、図6中、参照符号126はコネクタを示し、128はケーブルを示す。
図7には、前述した実施例の多光軸光電センサ100(図2など)と同じ要素には同じ参照符号を付してある。また、投光部122Aの各光軸Oaxに(T)を付して図示してある。また、受光部122Bの各光軸Oaxに(R)を付して図示してある。
図8は図2、図3に図示の多光軸光電センサ100に関して投光器102と受光器104との同期に関連した構成のブロック図である。投光器102及び受光器104はCPUによって構成される制御部20、30をそれぞれ備えており、この制御部20、30によって同期方式が判定され、そして無線(光)同期又は有線同期であると判別されたときには、投光器102では、これに応じて無線(光)同期信号又は有線同期信号が生成されると共に無線(光)同期であるときには切替部132によって無線同期信号を出力する同期投光部134が有効化される。他方、受光器104は、無線(光)同期信号入力部を構成する同期受光部136を有し、同期受光部136が同期光を検知したときには切替部138を経由して無線同期信号の判別が行われる。この切替部138は、受光器104で同期方法を判定して無線(光)同期方式であると判別されたときに有効化される。
図9は、図6、図7に図示の多光軸光電センサ120の一組のユニット122、122間の同期に関連した構成のブロック図であり、単一のユニット122に、図8の切替部132、138及び同期投光部134、同期受光部136が設けられている。
図12〜図14は、図2、図3に図示の多光軸光電センサ100の投光器102と受光器104の同期方式に関する3つの選択肢を示す。図12は第1の有線同期(図10:通常の有線同期)を示す。この通常の有線同期では、第1、第2の同期線140、142によって投光と受光が同期信号の授受が行われ、また、投光器102と受光器104とは各々第1のコネクタ受入部に個々独立した2本のコネクタ付ケーブル128(図10)が接続され、外部から電源が供給される。投光器102と受光器104とは各々直列増設することが可能であり、外部の電源から見て上流側の投光器102と受光器104の各々の直列増設用のコネクタ受入部と下流側の投光器102と受光器104の各々の第1のコネクタ受入部にコネクタ付ケーブル(直列増設用ケーブル)を接続し、2本の通信線の結線と電源の供給が行われる。直列増設された投光器102と受光器104は一対のセンサユニットとして動作する。
図13は第2の有線同期(図11)を示し(ワンライン同期)、ワンライン同期では、受光器104は、第1のコネクタ受入部に1本のコネクタ付ケーブル128が接続され、外部から電源が供給される。投光器102と受光器104とは各々の直列増設用のコネクタ受入部にコネクタ付ケーブル(ワンラインケーブル)150が接続され、2本の同期線が結線される。投光器102はワンラインケーブル150を介して受光器104から電源の供給が行われる。なお、投光器102と受光器104の接続部位は上記例に限られない。要するに、ワンラインケーブルにより、一対のセンサユニット間の電源供給と同期線の結線がなされるものが、ワンライン同期である。また、一対のセンサユニットとして、投光器102と受光器104との例を示したが、これに限られず、多光軸光電センサ120の一対のユニット122、122にも適用できる。
図10、図11に示す参照符号148は投光器の列及び受光器の列の終端に位置する投光器102、104の末端に装着されるエンドカバーを示す。エンドカバー148は終端抵抗を内蔵しており、適切にコネクタに接続されると通信線の電位が所望の電位となる。図10の第1の有線同期の場合には、投光器列と受光器列の夫々の先頭の投光器102、受光器104のコネクタ126にケーブル128が1本ずつ接続される。他方、投光器102と受光器104の全てが直列に接続される図11のワンライン接続の場合は受光器列の先頭の受光器104のコネクタ126に1本のケーブル128が接続される。このワンライン接続はJP特開2011−198595号公報に詳しく説明されていることから、このJP特開2011−198595号公報に開示の内容の全てを援用することにより、その詳細な説明を省略する。
図14は無線(光)同期を示し、投光器102と受光器104は光によって同期される。
図12〜図14に図示の各ラインに付記した文字、数字、記号を説明すると次の通りである。
(1)+24V:DC24V電源の+側。
(2)0V:DC24V電源の−側。
(3)FE:投光器102又は受光器104の筐体アース線。
(4)OSSD1、OSSD2:Output Signal Switching Device。2本で1組の安全出力。ONが動作許可であり。OFFが動作不許可である。すなわち1系統に2つの安全出力を備えている。
(5)EDM:External Device Monitoring。OSSD1、OSSD2が接続される安全リレー等の外部安全デバイスの動作監視用入力端子。OSSD1、OSSD2と、外部安全デバイスからのEDM入力とに差異があると、例えば安全リレーの接点溶着などの故障が発生したとして、ライトカーテンをロックアウト状態にするために用いられている。
(6)AUX:2つの安全出力OSSD1、OSSD2に連動しているものの、単線の非安全出力。PLCなどの非安全(安全用に特別に設計されたものでは無いもの)デバイスで、用いるためのもので、利便性向上に用いられる(ただし安全には直結しないもの限定)。ここでいう安全とは、動力機械等の危険源に対する人体の安全確保を意味し、動力機械等の動作を停止させることで人体の安全を確保するためのものを安全デバイスと呼ばれる。
(7)PLC:ユーザプログラムにより、各種センサからの信号等を利用した外部機器の制御を行うコントローラであるが、通常のPLC以外に安全用に特別に設計された安全コントローラというものも存在している。安全コントローラは、安全性を確保するがゆえにユーザプログラムに種々の制約があり、通常のPLCよりもユーザの自由度が劣るのが通常である。したがって、リスクアセスメントの結果、安全には直結しないとされた制御は通常のPLCで行うほうが好ましく、その際に、各種センサからの信号等に加えOSSD出力の状態も利用できると、制御の選択肢が広がる。
(8)インターロックモード選択入力(Interlock mode selection input):OSSD出力がOFF状態(人体検知状態のため安全出力をOFFにした状態)となった際、OSSD出力をOFFにした原因が除去されると、自動で復帰する自動再起動モードか、OSSD出力をOFFにした原因が除去されたとしても自動で復帰せず、リセット入力を必要とする手動再起動モード化を選択するための入力端子。(ロックアウトの場合は自動再起動モードでもリセット入力無しで多光軸光電センサ100は再起動できない)
(9)リセット入力:手動再起動モードの際に、人体検知状態(遮光状態)でなければOSSD出力をON状態に復帰させるためのリセット入力の入力端子。
(10)ロックアウト出力:ロックアウト状態又はエラー状態でOFFする非安全出力(ロックアウト出力信号線のGNDへの短絡故障(地絡)時に異常に気付くため、異常時にOFFにしている)。AUXと似ているが、ON/OFFの論理は逆。
(11)待機入力:1系統2安全出力OSSD1、OSSD2をOFF状態にするための非安全入力。OSSD出力がOFFしたときに接続された機械が所定時間内に動作停止するかを確認するために使用。
(12)ミューティング入力1、2:ミューティング用のセンサからの信号を入力するための端子。ここに、ミューティング機能とは、ライトカーテンの安全機能を一時的にかつ自動的に停止するもので、具体的に、ライトカーテンとは独立した2つのセンサからの信号を受け付け、そのセンサからの入力順序や入力の時間間隔があらかじめ定められた条件を満たす場合に、ライトカーテンが遮光されてもOSSD出力をOFFせず、ONを維持する(この状態をミューティング状態と呼んでいる)。センサからの入力順序あるいは入力の時間間隔があらかじめ定められた条件を満たさない場合、ミューティング状態とはならず、エラー状態でOSSD出力がOFFとなる、あるいは、通常状態のままでライトカーテンが遮光されるとOSSD出力がOFFする。
(13)ミューティングランプ出力:ミューティング状態のときにONする出力。
(14)オーバーライド入力(Override input):オーバーライド機能は、OSSD出力を手動でONさせる機能である。本実施例では、無制限にこの機能を許容せず、ミューティング機能を使用した際の不具合解消のためのごく限られた場合に利用できるように設計されている。ミューティング機能は、ライトカーテンの安全機能を一時的にかつ自動的に停止するものであり、“一時的”というとおりミューティング状態が所定時間以上継続するとエラー状態となり、再起動させなければOSSD出力のOFFが維持される。例えば、加工機械に加工対象物を搬入する場合に、搬入口にライトカーテンを設置し、加工対象物の搬入時のみミューティング状態となるようにミューティング用のセンサが設置及び配線される。加工対象物はコンベアで搬送されるが、搬送時に何らかの原因でライトカーテンを遮光した状態で加工対象物が留まった場合、ミューティング機能が所定時間以上継続することになるので、エラー状態でOSSD出力がOFFとなり加工機械、コンベアは停止する。加工対象物を動かすためにはOSSD出力をONにする必要があるが、OSSD出力をONにするにはライトカーテンを再起動させる必要があり、この状態で再起動させてもミューティング状態となるわけではないので、ライトカーテンを遮光した状態で加工対象物が留まっているのでOSSD出力はONとはならず、コンベアを動かすことができなくなる。この状況を解消するためにオーバーライド機能を利用する。ライトカーテンは遮光状態、ミューティング入力1、2がONのときにオーバーライド入力がONするとOSSD出力がONする。それ以外の場合ではオーバーライド入力がONしてもOSSD出力を強制的にONさせることはできない。
(15)K1、K2:外部安全デバイス (安全リレー、コンタクタ等)。
(16)S1:リセット入力用のスイッチ (通常時、開)。
(17)S2:ウェイト入力用のスイッチ (通常時、開)。
(18)S3:オーバーライド入力用のスイッチ (通常時、開)。
(19)L1:ミューティングランプ (Incandescent lamp or LED lamp)。
(20)P1、P2:ミューティング用のデバイス (光電センサ, 位置スイッチ等)。
図12と図13とを対比すると分かるように、図13のワンライン同期では、通常の有線同期に比べて多光軸光電センサ100の機能を限定することで、多光軸光電センサ100をコネクタだけで結線して配線数及び工数を大幅に削減するようにしてある。
図15は、通常の有線同期(図10)、ワンライン同期(図11)、無線(光)同期とケーブルの組み合わせを示す。図15に記したケーブルは、投光器102のためのケーブルと、受光器104のためのケーブルとの間に区別は無く、芯数が異なるだけである。また、ワンラインの投光器102と受光器104との間の連結ケーブルは、通常の有線同期(図10)における直列増設用の連結ケーブルと区別は無い。なお、無線(光)同期専用のケーブル、通常の有線同期専用のケーブル、ワンライン専用のケーブルを夫々用意しても良い。この場合にはケーブルの種類を判別することで有線同期方式と無線(光)同期方式とを切り替えるようにしても良い。
入光/遮光の判定及び表示:
各光軸Oaxにおいて入光とは判定されるが余裕をもって入光してない状態である可能性がある。例えば光軸Oaxのズレや保護カバー(フロントカバー)10の汚れなどがその要因として考えられる。余裕度を視認者に的確に伝達することで光軸調整を容易化することができ、あるいは、光軸再調整、保護カバー(フロントカバー)10のクリーニング等の実施を促すことができる。
投光器102は各光軸Oax毎に複数パルスの光を投光する。図16は、例示として多光軸光電センサ100が4光軸Oaxのセンサであったとして、各光軸Oax毎に3パルスの検出光信号を投光素子12(図3)に供給する例を図示している。
各光軸Oax毎に3パルスの光ビームを受ける受光器104は、各光軸Oaxに、例えば2パルス以上を検知する「入光」と判定し、全パルス(3パルス)を検知する「安定入光」と判定する。そして、第1〜第4の全ての光軸Oaxについて入光/遮光判定、および、少なくとも入光と判定した光軸Oaxについては「安定入光」であるか否かを判定し、全ての光軸Oaxで2パルス以上検知したときには安全出力(OSSD出力)をONし、いずれかの光軸Oaxが2パルス未満の検知であれば安全出力(OSSD出力)をOFFする。そして、全ての光軸Oaxで全パルス(3パルス)が検知されているときには「安定した入光状態である」として「安定入光表示」を行い、2パルスの検知の光軸Oaxが存在するときには「不安定な入光状態である」して「不安定入光表示」を行うのがよい。
「安定入光表示」、「不安定入光表示」は、好ましくは多光軸光電センサ100の第1表示器42(図2、図7)を使って行うことができる。例えば「安定入光表示」では第1表示器42を緑色に点灯し、「不安定入光表示」では第1表示器42を緑色に点滅させればよい。
図16を参照して4光軸の多光軸光電センサを例に各光軸Oax毎にマルチパルスの検出光を投光し、1番目から4番目の各光軸Oaxの投光毎に入光判定を行う例を説明したが、1番目から4番目の各光軸Oaxを順次投光する1投光周期(1スキャン周期)単位で入光判定しないで、複数の投光周期(複数のスキャン周期)を単位に入光判定してもよい。例えば、1投光周期(1スキャン周期)あたり3パルスずつ投光する場合に2スキャン周期を単位に4パルス未満の検知を「遮光」と判定し、逆に、4パルス以上を検知したときに「入光」と判定し、そして、全パルス(6パルス)の入光を検知したときに「安定入光状態」と判定し、4〜5パルスの検知を「不安定入光状態」と判定してもよい。また、「遮光」から「入光」へ判定が変わるときの入光しきい値と、「入光」から「遮光」に判定が変わるときの遮光しきい値とを異ならせて、「遮光」から「入光」へ判定と「入光」から「遮光」に判定との間にヒステリシスを設けてもよい。また、「安定入光表示」、「不安定入光表示」は、上述の第1表示器42(図2、図7、図8、図9)に加え、あるいは、これに代えて、多光軸光電センサ100、122、130、140のOSSD表示灯48(44)を使って行うことができる。例えば「安定入光表示」ではOSSD表示灯48(44)を緑色に点灯させ、「不安定入光表示」ではOSSD表示灯48(44)を緑色に点滅させればよい。
上記の例では、各光軸Oax毎の投光をマルチパルスの光ビームで行い、そして、パルス数によって入光又は遮光を判定し、更に安定入光状態及び不安定入光状態を判定したが、変形例として、パルス幅やパルス立ち上がりタイミング等によって入光/遮光の判定、安定入光状態/不安定状態の判定を行うようにしても良い。他の変形例として、安定入光状態/不安定入光状態の判定はパルス数によって行い、入光/遮光の判定は、図17に示すように、パルス幅やパルス立ち上がりタイミング等によって行うというように、異なるパラメータに基づいて、入光/遮光の判定と安定入光状態/不安定入光状態の判定とを行うようにしてもよい。
図17を参照して、「パルス幅」とは、パルス波形がしきい値を横切る時間幅を意味し、「パルス立ち上がりタイミング」とは、投光パルスに同期した特定のタイミングからの相対時刻であって、パルス波形の立ち上がりがしきい値を横切る相対時刻を意味する。
多光軸光電センサ100の動作を図18、図19に図示のフローチャートに基づいて説明する。図18のステップS1〜S3は初期化処理であり、初期化処理には、投光器102及び受光器104が自己の光軸数を確認する光軸数確認(S1)、増設台数確認処理(S2)、同期方法判別処理(S3)が含まれる。
ステップS2(増設台数確認処理):
投光器102、受光器104の両端部には、電源/入出力ケーブル、中継ケーブル、エンドカバー148(図10、図11)のいずれかが接続されるコネクタ126(例えば図5)が設けられている。増設台数確認用の通信系統には、電源/入出力ケーブルとエンドカバーが1つずつで、中継ケーブルは増設台数に応じた本数(0,1,2・・・)が接続される。そして、電源/入出力ケーブルが接続された投光器102及び受光器104がその増設台数確認用の通信系統におけるメインユニットとして動作し、メインユニットに接続された他の投光器102(2)、(3)又は受光器104(2)、(3)はサブユニットとして動作する。メインユニットはサブユニットの存在の有無を確認し、サブユニットの台数及び各サブユニットの光軸数を確認する。
多光軸光電センサ100は、増設台数確認処理ステップS2に先立って、後述する同期方法判別処理ステップS3を実行し、同期方法を判別した状態で増設台数確認処理を実施するようにしてもよい。この場合、同期方法により増設台数確認方法を異ならせるようにしてもよい。例えば無線同期接続のときに、投光器102(1)がメインユニット、投光器102(2)、(3)がサブユニットとして動作し、同様に受光器104(1)がメインユニット、受光器104(2)、(3)がサブユニットとして動作する。そして、例えば、投光器102(1)が8光軸のユニットであり、投光器102(2)が16光軸のユニットであり、投光器102(3)が20光軸のユニットであり、受光器104(1)が8光軸のユニットであり、受光器104(2)が16光軸のユニットであり、受光器104(3)が20光軸のユニットの場合、メインユニットの投光器102(1)は自己の光軸Oaxの数が8光軸であることを確認するとともに、増設台数と各サブユニットである投光器102(2)、(3)の光軸数を確認する。上記の例であれば、増設台数は2台で、それぞれ16光軸、20光軸であるから、全体では「8+16+20」の「46光軸」であると認識する。メイン受光器104(1)も同様にサブ受光器104(2)、(3)から増設台数と各サブ投光器102の光軸数を確認する。
また有線同期接続であれば、受光器104(1)がメインユニットとして動作し、全ての投光器102(1)〜102(3)及び受光器104(2)、(3)がサブユニットとして動作する。例えば、投光器102(1)が8光軸のユニットであり、投光器102(2)が16光軸のユニットであり、投光器102(3)が20光軸のユニットであり、受光器104(1)が8光軸のユニットであり、受光器104(2)が16光軸のユニットであり、受光器104(3)が20光軸のユニットで構成されている場合、受光器104(1)は、自己の光軸が8光軸であることを確認するとともに、サブ受光器104の増設台数及び投光器102(1)〜(3)の接続台数を確認し、各投光器102(1)〜(3)及び各サブ受光器104(2)、(3)の光軸数を確認する。この場合、受光器104の増設台数は2台であり、投光器102の接続台数は3台であり、それぞれの光軸数が8光軸、16光軸、20光軸であるから、全体ではそれぞれ「8+16+20」で46光軸であると認識する。これによりライトカーテンは全体の増設台数及び光軸数を確認することができる。なお、エンドカバーが接続された投光器102及び受光器104がメインユニットとして動作してもよいし、投光器102及び受光器104が接続されたユニットがそれぞれ投光側と受光側のメインユニットとして動作しても良い。
同期の冗長性:
多光軸光電センサ100の投光器102と受光器104の同期の冗長性に関して、予め設定ソフトを組み込んだ外部コンピュータを使って同期方式が設定可能である。また、多光軸光電センサ100の起動時にコネクタ、DIPスイッチ、多重化した通信線などの同期方式の違いに伴う一つ又は複数の状態変化によって同期方式が確認される。
ステップS3(同期方法判別処理):
多光軸光電センサ100の起動時、多重化した複数の線で1系統の通信経路を形成する投受光間の通信線が適切に接続されているかを確認する。多重化した全ての線が接続されていれば「有線同期」と判別して有線同期方式を選択し、全ての線が非接続であれば「無線同期(光同期)」と判別して無線(光)同期方式を選択する。接続確認は、線の電位を確認することで行う。エンドカバー148(図10、図11)の終端抵抗により、適切に接続されていれば、所定の中間電位を示し、適切には接続されていない場合は他の状態を示すため、これを利用して判別する。
一部の線が接続され、残りが非接続の場合には、異常(エラー)処理を行うようにしても良いし、一旦、無線同期方式で動作を開始し、後の同期方式エラー処理で異常処理を行うようにしても良い。
また、多光軸光電センサ100の起動時、結線の電位を確認することで、前記メインユニットとして動作するかどうかだけを判別し、前記メインユニットとして動作すべきユニットが通信によって投光器102及び受光器104が通信できるかを確認し、通信できる場合は「有線同期」と判断し、通信できない場合は「無線同期」と判別しても良い(図20)。
なお、上記の通信経路を用いた判別に加えて又は代えて、例えば、複数のコネクタ端子の状態により判別するようにしてもよい。複数のコネクタ端子のうち全ての端子が有線同期を示すものであれば「有線同期」と判別し、複数のコネクタ端子のうち全ての端子が無線同期(光同期)を示すものであれば「無線同期(光同期)」と判別してもよい(図21)。
図20、図21に例示的に示した通り、ユーザの意図が明確に現れる事象(同期方式の違いに伴う状態変化)に基づいて多光軸光電センサ100の同期方式が設定されることで安全性を向上することができる。また、多光軸光電センサ100は大別して2つの同期方式(有線同期と無線同期)を択一的に設定することができるため使用環境の変化やユーザの多様な要請に応じることができる。さらに、好ましくは、有線同期について通常の有線同期方式とワンライン同期との2種を択一的に設定することができるため使用環境の変化やユーザの多様な要請に応じることができる。また、無線同期について応答速度の程度や干渉防止機能応の有無等の必要性に応じて投光パターンを選択でき、使用環境の変化やユーザの多様な要請に応じることができる。
同様に、上記の通信経路を用いた判別に加えて又は代えて、DIPスイッチの同期方式の選択に関連した複数の端子の状態により判別するようにしてもよい。DIPスイッチの複数の端子のうち全ての端子が有線同期を示すものであれば「有線同期」と判別し、DIPスイッチの複数の端子のうち全ての端子が無線同期(光同期)を示すものであれば「無線同期(光同期)」と判別してもよい。いずれも場合も、一部の端子が有線同期を示し、残りの端子が無線同期を示す場合にはエラー処理を行うのがよい。
図22は、上述したステップS3の同期方法判別処理の詳細を示すフローチャートである。この図23を参照して、上述した考え方に従って有線同期信号及び無線同期信号を生成したら(S301、S302)、ステップS303で有線同期が可能か否かを判定して、YESであれば有線同期方式が設定され(S304)、NOであれば無線同期方式が設定され(S305)、そして、設定した同期方式に従って多光軸光電センサ100の動作が開始される(S306)。
ステップS1〜S3の初期化処理が完了したら図18のステップS4〜S10の光軸処理に進む。光軸処理は、投光処理(S4)、受光処理(S5)、検出処理(S6)、外乱重畳判別処理(S7)、制御出力処理1(S8)を含む。
ステップS4(投光処理):
前記ステップS3の同期判別処理により「無線同期」と判別されると、投光器102は、自己のタイミングでパルス光を発光すると共に同期信号を無線手段により受光器104へ送信する。逆に、前記ステップS3の同期判別処理により「有線同期」と判別されると、受光器104は、ケーブル128を通じて同期信号を投光器102へ供給し、投光器102は、同期信号に基づくタイミングでパルス光を発光する。なお、本実施例では、ライトカーテンの入光/遮光を検知する光軸Oaxのうち1又は複数の光軸Oax(具体的には2つ)を同期用の光軸Oaxに兼用し、他の光軸Oaxと異なる投光パターンで投光するように構成されている(図23、図24)。
実施例では、投光器102の投光パターンとして複数の投光パターンが用意されており、複数の異なる投光パターンのうち選択された投光パターンでパルス光を投光する。以下に無線同期方式で選択可能な複数の投光パターンを例示するが、下記の複数の投光パターンは有線同期でも選択可能であってもよい。また、有線同期、無線同期とも、シングルパルスで構成された投光パターンを選択可能であってもよい。有線同期、あるいは、無線同期ともセンサユニット間で双方向の通信が可能であれば、各光軸Oaxで「入光」と判定されると、順次、投光する光軸Oaxを切り替え、逆に、「遮光」と判定されると、その判定情報に基づいてセンサユニット間で情報伝達を実行し、当該光軸Oaxについて再度投光するリトライ処理を行うようにしてもよい。例えば、シングルパルスで構成された投光パターンを選択し、2回リトライ処理し、初回と合わせて3回連続「遮光」と判定されると当該光軸が遮光判定されたとする。このようにして、リトライ処理の結果、所定の回数連続して「遮光」と判定されると、後述する制御出力処理1ステップS7により、当該光軸Oaxが遮光判定されたとして安全出力OSSD(OSSD出力)をOFFするようにしてもよい。
(1)第1投光パターン:
「無線同期(光同期)」の場合には、「有線同期」と同一の投光パターンとして、各光軸Oax毎にパルス幅1us、パルス間隔10usの2つのパルスで構成されたパルス光を第1光軸Oaxから最終光軸Oaxまで順次投光する。この第1投光パターンは次に説明する第2乃至第4の投光パターンに比べて応答性に優れた投光パターンである。
(2)第2投光パターン:
「無線同期(光同期)」の場合には、第1の投光パターンと同一のパルス幅、パルス間隔、パルス数で構成され、上記第1投光パターンとは投光開始タイミング(位相)のみが異なっており、第1投光パターンが選択された多光軸光電センサと、第2投光パターンが選択された多光軸光電センサとの間の干渉を防止できる。
(3)第3投光パターン(図23):
同期するための1又は複数の光軸Oaxのパルスパターンを大きく異ならせるように設定されている。例えば、「無線同期(光同期)」の場合に「有線同期」と同一のパターンで投光を行ってもよいが、これとは異なる投光パターンを採用してもよい。図1、図2に図示の多光軸光電センサ100の一組の投光器102と受光器104を使ってライトカーテン70を作る場合を例示して、図23に図示の第3投光パターンを説明すると、中間光軸Oax(mid)(図2)に関しては、パルス幅1us、パルス間隔20usの3つのパルスで構成されたパルス光を第2光軸Oaxから最終光軸Oaxの1つ前までの光軸Oax(mid)で順次投光する。検知と同期とを兼用する第1光軸Oax(btm)と最終光軸Oax(tp)(図2)に関しては、パルス幅1us、パルス間隔35usの例えば4つのパルスで構成される。
この場合、各光軸Oaxの投光間隔は、中間光軸Oax(mid)に関しては90usに設定され、第1光軸Oax(btm)と最終光軸Oax(tp)に関しては265usに設定されている。なお、第1光軸Oax(btm)と最終光軸Oax(tp)のパルス間隔の1部又は全部を異なるようにしてもよいし、第1光軸Oax(btm)及び最終光軸Oax(tp)と、中間光軸Oax(mid)と、でパルス幅を異なるように設定してもよい。
(4)第4投光パターン(図24):
図24に図示の第4投光パターンを説明すると、検出だけの中間光軸Oax(mid)(図2)に関しては、パルス幅1us、パルス間隔15usの3つのパルスで構成されたパルス光を第2光軸Oaxから最終光軸Oaxの1つ前までの光軸Oax(mid)で順次投光し、検出と同期とを兼用する第1光軸Oax(btm)と最終光軸Oax(tp)(図2)に関しては、パルス幅1us、パルス間隔50us(第3投光パターンでは35us)の4つのパルスで構成されている。
第4投光パターンでは、各光軸Oaxの投光間隔が、第3投光パターンと同様に検出だけの中間光軸Oax(mid)に関しては90usであるが、検出と同期とを兼用する第1光軸Oax(btm)と最終光軸Oax(tp)に関しては第3投光パターンとは異なる300usに設定されている。なお、第1光軸Oax(btm)と最終光軸Oax(tp)のパルス間隔の一部又は全部を異なるようにしてもよいし、第1光軸Oax(btm)及び最終光軸Oax(tp)と、中間光軸Oax(mid)と、でパルス幅を異なるように設定してもよい。
上記のように、各光軸Oaxのパルス周期の異なるパルスパターンを用意することで、同一設計の他の投光器102による光ビームとの干渉を防止することができる。投光パターンの選択は、入力線の論理、DIPスイッチにより行うようにしてもよいし、多光軸光電センサ100に接続した外部PC等の設定手段により選択するようにしてもよい。
上述したように「無線同期(光同期)」の場合に第1光軸Oax(btm)と最終光軸Oax(tp)で同期を確立することになるが、有線同期方式において、有線による同期のバックアップとして第1光軸Oax(btm)及び/又は最終光軸Oax(tp)で検出と同期とを兼用するマルチパルスを投光し、例えば多光軸光電センサ100の動作中に同期方式の切り替えエラーを検出したときには(後に説明するステップS17、S19)、第1光軸Oax(btm)及び/又は最終光軸Oax(tp)で光同期を維持してもよい。
ステップS5、S6(受光処理、対象物の有無判別処理及び位置判別処理):
図25、図26を参照して、各光軸Oax毎にその光軸Oaxについて受光信号に含まれるパルス波形のパルス幅を計算する(図25のS601)。パルス幅について、入光しきい値(時間幅)以上のパルス幅については「入光」判定し(図25のS602、S603)、遮光しきい値(時間幅)未満のパルス幅については「遮光」判定し(図25のS604、S605)、そのどちらでもない場合は前回のパルス幅の「入光」又は「遮光」の判定を承継する(図25のS606)。受光タイミング(パルス立ち上がりタイミング)についても、パルス幅と同様に、入光領域(相対時刻範囲)内の受光タイミングであれば「入光」判定し(図25のS607、S609)、遮光領域(相対時刻範囲)内の受光タイミングであれば「遮光」判定し(図25のS610、S611)、そのどちらでもない場合は前回の受光タイミングの「入光」又は「遮光」の判定を承継する(図25のS612)。
このパルス毎のパルス幅及び受光タイミングに対する「入光」又は「遮光」の判定を、各光軸Oaxに含まれる全てのパルスに対して実施し(図25のS613)、その光軸Oaxにおいて、パルス幅に対する「入光」又は「遮光」の判定結果及び受光タイミングに対する「入光」又は「遮光」の判定結果の双方が「入光」判定であるパルスの数をカウントする。このパルスの数が入光しきい値(個数)以上の場合には、当該光軸Oaxについては「入光」判定し(図26のS614、S615)、遮光しきい値(個数)未満であれば、当該光軸Oaxについては「遮光」判定し(図26のS616、S617)、そのどちらでもない場合は前回の当該光軸Oaxの「入光」又は「遮光」の判定を承継する(図26のS618)。入光しきい値と遮光しきい値の設定に関して、例えば光軸Oax毎の投光パルス数が「3」の場合において入光しきい値(個数)を「3」に設定し、遮光しきい値(個数)を「2」などに設定してヒステリシスを設けるようにしてもよい。
光軸Oaxについての入光又は遮光の判定結果については光軸Oax番号のような光軸Oax位置と関連付けてメモリに記憶するのがよい。また、パルス幅についての「入光」又は「遮光」の判定結果、受光タイミングについての「入光」又は「遮光」の判定結果、光軸Oaxについての「入光」又は「遮光」の判定結果を次回以降の判定に用いることができるようメモリに記憶するのがよい(図26のS619〜S622)。
なお、パルス幅についての「入光」又は「遮光」の判定、および、受光タイミングについての「入光」又は「遮光」の判定において、遮光しきい値以上で入光しきい値未満の場合、前回のパルス幅についての「入光」又は「遮光」の判定結果、あるいは、前回の受光タイミングについての「入光」又は「遮光」の判定結果を承継する例を示したが、これに代えてパルス幅についての「入光」又は「遮光」の判定、および、受光タイミングについての「入光」又は「遮光」の判定において、遮光しきい値以上で入光しきい値未満の場合、前回のその光軸Oaxの「入光」又は「遮光」の判定を承継するようにしても良い。
また、各光軸Oaxの受光信号情報として光軸Oax毎にパルス幅、受光タイミング、入光判定したパルス数等の入遮光判定以外の情報を光軸Oax番号等の光軸Oax位置と関連付けて外部に、例えば、多光軸光電センサ100に接続したPC上で動作する設定ソフトに報知するようにしても良い。光軸Oax毎に複数のパルスが存在する場合、合計値、平均値、中央値等の統計的値をパルス幅、受光タイミング等、入光判定したパルス数の情報としてもよい。
ステップS7(外乱重畳判別処理):
外乱重畳判別処理は後に説明する。
ステップS8(制御出力処理1):
多光軸光電センサは、ミューティング機能やブランキング機能が設定されていない通常動作では、1光軸でも遮光されると安全出力(OSSD出力)をOFFするものであるから、光軸処理中に一つの光軸Oaxが遮光判定されたときには、光軸処理外の制御出力処理2まで待つことなく、光軸処理中に安全出力(OSSD出力)をOFFする。なお、光軸処理外の制御出力処理2で安全出力(OSSD出力)をOFFするようにしても良いのは言うまでも無い。
このステップS8の制御出力処理1の前に外乱重畳判別処理(S7)を行うようにしても良い。例えば、各光軸Oax毎に受光パルス数をカウントし、投光したパルス数よりも多い場合には、外乱光を受光していると判別する。また、想定される受光パルスのパルス幅よりも幅が大きい場合には外乱光を受光していると判別するようにしても良い。マルチパルスの投光を行うと共に、受光したパルス数やパルス幅によって外乱光であるか否かを評価するため多光軸光電センサ100は外乱光の影響による誤った判定を行う可能性を低減でき、外乱光に対する冗長性を高めることができる。
外乱重畳判別処理の一例を示す図27を参照して、各光軸Oax毎に所定のパルス幅以上の受光パルス数をカウントし(S701)、そのパルス数が規定パルス以上であって、その光軸Oaxにおいて、所定スキャン周期にわたって連続して所定のパルス幅以上の受光パルス数が規定パルス以上の場合には「外乱を検知した状態にある」と判別する(S702〜S704)。ステップS702又はS703でNOと判別されたときには、「外乱を検知できない状態にある」と判別する(S705)。
「外乱を検知した状態」と判別した場合、「外乱検知状態」である旨を第1表示器42や第2表示器44(図2、図4)を使って報知するようにしてもよいし、「外乱検知状態」である旨を外部に、例えば、多光軸光電センサ100に接続したPC上で動作する設定ソフトに放置するようにしてもよい。また、外乱の影響を回避するために投光周期及び又は投光タイミングを変更するようにしても良い。
なお、「無線同期」の場合には、受光器104側から投光器102側への情報伝達手段が無いため、投光器102は投光パターンが決まると、以降その投光パターンに従って投光し続けるが、受光器104に投光光軸OaxあるいはRF送信機を設け、受光器104側から投光器102へ当該無線手段により情報を伝達するように構成しても良い。伝達する情報としては同期信号や特定の光軸Oaxにおいてパルス光を受光できなかった旨の情報を送信するようにして、有線同期と同一の制御を行えるようにしてもよい。無線同期の際には無線通信用の光軸Oaxを別途設けるようにしても良い。
図20に戻って、ステップS4〜S9の光軸処理が全ての光軸Oaxに対して完了したらステップS10から図19のS11(制御入力処理)に移行する。図19を参照して、ステップS11の制御入力処理では、インターロックモード選択入力、リセット入力、待機入力、ミューティング入力1、ミューティング入力1、EDM等の入力状態の確認が行われる。
図19に示す次のステップS12の「制御出力処理2」では、各光軸Oaxの入光/遮光の判断結果を総合して、安全出力(OSSD出力)をON又はOFFする。多光軸光電センサ100の通常の動作状態であれば、全ての光軸Oaxについて入光であると判断されていれば安全出力(OSSD出力)をONにする。なお、上述したとおり、この処理でいずれかの光軸Oaxについて遮光であると判断されていれば安全出力(OSSD出力)をOFFにするように制御してもよい。
次のステップS13の「光軸余裕度判定処理」の具体的な処理手順を図28に示す。図28を参照して、各光軸Oaxの受光パルスのパルス幅のうち最短パルス幅を特定する(S131)。安全出力(OSSD出力)がOFFであれば第1表示器42で光軸調整支援用表示を行う(S132、S133)。
安全出力(OSSD出力)がONであれば、ステップS132からS134に移行し、そして、最短パルス幅が安定入光しきい値以上であれば、前述した「安定入光表示」を行い(S135)、最短パルス幅が安定入光しきい値未満であれば「不安定入光表示」を行う(S136)。「安定入光表示」の例として、典型的には第1表示器46を緑色に点灯させ、「不安定入光状態」の表示は第1表示器46を緑色で点滅させる。「安定入光表示」、「不安定入光表示」は、第1表示器46に限らず、7セグメント表示器46(図2)を使って表示しても良いし、任意の複数の表示要素の点灯/点滅により表示しても良いし、それぞれ専用の表示灯を設けて表示するようにしても良い。
上記の例ではパルス幅及び受光タイミングに基づいて「入光」又は「遮光」の判定を行い、パルス幅に基づいて光軸余裕度判定を行い、入光/遮光判定と光軸余裕度判定とを異なるパラメータで判定したが、変形例として、入遮光判定と光軸余裕度判定とを同一のパラメータで且つ異なるしきい値で判定するようにしても良い。例えば、光軸余裕度判定においても全てのパルスのパルス幅が安定入光しきい値以上で、且つ、全てのパルスの受光タイミングが安定入光領域(相対時刻範囲)内である場合に「安定入光表示」を行い、いずれかのパルスのパルス幅が安定入光しきい値未満、あるいは、いずれかのパルスの受光タイミングが安定入光領域(相対時刻範囲)外である場合に「不安定入光表示」を行ってもよい。
光軸余裕度判定は、受光パルスのパルス数に基づいて判定しても良い。特に、複数パルスを比較的短い時間間隔で投光する場合、受光回路26(図3)が直前の受光パルス信号の影響により、同じ受光強度のパルスを受光しても順次波高値が下がるため(図29)、これを利用して、所定しきい値以上となるパルス数をカウントし、パルス数が全ての光軸Oaxにおいて安定入光しきい値(個数)以上である場合に「安定入光表示」を行い、パルス数がいずれかの光軸Oaxにおいて安定入光しきい値(個数)未満である場合に「不安定入光表示」を行うようにしても良い。パルス数のカウントは、所定のしきい値でパルス幅が所定幅以上のものを所定しきい値以上となるパルスとしてカウントしても良い。
次のステップS14の故障診断処理(図19)では、図3に図示の投光回路16、受光回路26、通信制御回路34等の安全機能にかかわる回路について故障診断をする。故障を発見すると異常処理(エラー処理)を行って、次のステップS15の「通信処理2」で該供給との通信を行う。
次のステップS16では多光軸光電センサ100に含まれるアプリケーションに応じた追加の処理が行われ、そして、次のステップS17で多光軸光電センサ100の動作中に同期方式の変更を許容する設定か否かを判定する。なお、同期方式の変更を許容するか否かが予め定められている多光軸光電センサ100の場合は、ステップS17は省略し、同期方式の変更を許容するものであればステップS18を、同期方式の変更を許容しないものであればステップS19を実行するようにしてもよい。ステップS17の判定の結果YESであれば、同期方式変更の有無を判別するために前述したステップS3(図18)で説明した同期方式の判別処理が実行される(S18)。他方、システム変更があり且つ同期方式に関連した状態変化によって有線同期/無線(光)同期が確認できないときにはエラー処理が実行される(ステップS19)。上述したステップS4〜S19は多光軸光電センサ100の動作中反復される。すなわち、このステップS17では、多光軸光電センサの動作中に同期方式の変更を伴うシステム変更があったときに有線同期と無線同期と判別する同期方式変更判別手段を構成している。
上記ステップS19のエラー処理は、光軸の入光状態に拘らず安全出力をOFFとするもので、前述の異常処理と同様の処理である。エラーの原因を除去後、リセット入力で再び通常運転を開始する。
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、変形例として、無線同期のときには投光器に入力線を設けずに、代わりに、受光器の入力線の割り当てをPC等の設定手段により切り替えられるようにしてもよい。例えば、図14を参照すると、EDM入力をミューティング入力1に割り当て、インターロックモード選択入力をミューティング入力2に割り当てるようにしてもよい。また、他の変形例として、PC等の設定手段により設定可能な機能が、判別した同期方式に応じて変化するようにしてもよい。
また、前述した7セグメント表示器46(図2)の表示に関し、図30乃至図35を参照して具体例を説明すると、先ず図30は多光軸光電センサ100の起動時の表示例を示す。図30の一番左に図示の表示例は、投光器102と受光器104を通信線又は信号線L1(図3)で結線した「有線同期」を意味している。その右側に図示の3つの表示例は「光同期」に関する表示例であり、左から順に、表示例(FC0)は「相互干渉防止機能無し」を意味し、中間の表示例(FCA)は「相互干渉防止機能有り且つ投光周期Aパターン」を意味し、右の表示例(FCB)は「「相互干渉防止機能有り且つ投光周期Bパターン」を意味している。ここに、「起動時」とは、例えば電源投入時を意味し、多光軸光電センサ100に電源を投入した直後に、投光器102と受光器104の同期方法に従って、2〜3秒間程度、図30の表示が行われる。
図31の表示例「F」は、安全特殊機能の状態表示のうち安全特殊状態の設定状態の一例を示すものであり、フローティングブランキング機能やリデュースドレゾリューション機能などの最小検出体が変更されて多光軸光電センサ100を動作するときに7セグメント表示器(7セグメントLED)46で「F」の表示が行われる。最小検出体を変更しない通常の運転状態のときには、これを意味する表示を7セグメント表示器(7セグメントLED)46で行ってもよい。
図32、図33は、多光軸光電センサ100がロックアウト状態のときの表示例を示す。図32において、一番上のコード「E2」は多光軸光電センサ100の接続エラーを意味する。次の「E4」はセッティングスイッチのエラーを意味する。その下の「E5」はソフトウエアコンフィグレーションエラーを意味する。次のコード「E6」はインターロックエラーを意味する。次の「E8」は外部デバイスエラーを意味する。次の「E10」は受光器104のエラーを意味する。次のコード「E12」は投光器102のエラーを示す。次の「E14」は安全出力のOSSD1のエラーを意味する。次のコード「E15」は安全出力のOSSD2のエラーを意味する。次の「E17」は安全出力のOSSD電流のエラーを意味する。次のコード「E18」は直列に増設されたサブ投光器及びサブ受光器(図示せず)が正しく接続されていないことを意味する。例えば、サブ投光器の光軸数とサブ受光器の光軸数が不一致の場合に「E18」の表示が行われる。一番下のコード「E20」は投光器102と受光器104との間のコミュニケーションのエラーを意味する。図33において、一番上の「E24」はミューティングランプ出力線に接続されたミューティングランプの断線(オープン故障)を意味する。図33の上から二番目の「E25」はミューティングランプに過剰電流が流れていることを意味する。次の「E27」はファンクションエラーを意味している。図33の一番下のコード「E4_」は便宜上、「_」と図示したが、この「_」の部分は「1」「2」「3」などの数字が表示される。すなわち、「40」よりも多い数字を使って種々のシステムエラーの表示を行う。
前述したように、受光器104に実装された第2表示器44に含まれる7セグメントLED46は一桁である。上述した表示例、例えばコード「E4」や「E18」を表示するには二桁又は三桁の7セグメントLEDを用意する必要がある。しかし、前述したように受光器104の検出面10の幅(9mm)が小さく、この限られた幅のなかに複数桁の7セグメントLED46を設置したときには、これで表示できる文字、符号、数字、キャラクタが小さくなる。換言すれば、限られた幅のなかで最大限に大きな文字、符号、数字を表示するには7セグメントLED46の桁数は少ない方が良く、この意図の下で、受光器104には7セグメント表示器(7セグメントLED)46は一桁に限定してある。
一桁の7セグメント表示器46では一度に表示できない情報量、例えばコード「E4」を表示するのに、左から順に先ず「E」を表示し、次いで「4」を表示し、以後、これを複数回反復する、という時系列の表示方法を採用してある。他のコード例である「E18」を表示するときには、左から順に、先ず「E」を表示し、次いで「1」を表示し、次いで「8」を表示し、以後、これを複数回反復する、という時系列の表示方法を採用してある。変形例として、左から順に表示するのに加えて、一番目の表示は点灯、二番目の表示は比較的早い点滅、三番目の表示は比較的遅い点滅というような点灯パターンを加えてもよい。また、末尾の表示を比較的遅い点滅という既定を加えて、例えば2つの複数の文字又は符号及び/又は数字の組み合わせを表示する場合には、一番目の表示は点灯、末尾である二番目の表示(最後)を比較的遅い点滅にしてもよい。更なる変形例として、7セグメントLED46の各セグメントが2色又は3色の光源を備えているのであれば、この色分けを加えてもよい。
更に、上記の例から分かるように、複数の文字又は符号及び/又は数字の組み合わせを表示するときには、例えば「E11」のように同じ文字又は符号又は同じ数字又はキャラクタが連続しないように、その組み合わせが既定されている。これにより同じ文字又は符号又は数字又はキャラクタが連続することに伴う混乱を回避することができる。
図34はミューティング動作中の表示例を示す。一番上に図示の表示は、制御入力としての第1ミューティングセンサからの入力がON状態であることを意味する。その下に図示の表示は、制御入力としての第2ミューティングセンサ2からの入力がON状態であることを意味する。その下に図示の表示は、第1、第2のミューティングセンサからの入力がON状態であるがミューティング機能が非アクティブ(有効化されていない)であることを意味する。また、ミューティング機能が動作中は、7セグメントLEDの真ん中の横セグメントを除いた外側の6つのセグメントが順番に点灯される(図34の下から2番目に図示の表示例)。また、制御入力であるオーバーライド入力がON状態のときには、オーバーライド条件が整わないと最も下のセグメントだけが点灯し、オーバーライド条件が整うとオーバーライド機能が動作中となって下の4つのセグメントを使って、これらのセグメントが順番に点灯される(図34の一番下に図示の表示例)。
なお、この多光軸光電センサ100でのミューティング機能は、例えば光電スイッチなどの第1、第2の2つのミューティングセンサからの制御入力としてのミューティング入力を受け付けて、この第1、第2の2つのミューティングセンサから入力順序、入力時間差などのシーケースが適切であれば、ライトカーテンの安全機能を一時的に停止し、この安全機能を停止している間は、ライトカーテンの光軸Oaxが遮光してもOSSDはOFF信号を出力しない。
図35に図示の表示例「U」はウエイト入力がON状態であることを意味する。なお、7セグメント表示器46を使った上記のエラー状態、制御入力の状態、安全特殊機能の状態などの表示において、同時に起こり得る組み合わせが存在する場合には、7セグメント表示器46で表示する内容に、例えば次に説明する優先順位を設定して順番に表示するようにしてもよい。
(優先順位1)エラー状態の表示。
(優先順位2)電源投入時の表示。
(優先順位3)オーバーライド入力の表示。
(優先順位4)待機入力の表示。
(優先順位5)ミューティング入力2の表示。
(優先順位6)ミューティング入力1の表示。
(優先順位7)リデュースドレゾリューション機能またはフィックスブランキング機能の表示。
上記の例のように、優先順位として、エラー状態の表示を制御入力の状態、安全特殊機能の状態の表示よりも優先させるのが好ましい。