JP6812263B2 - 光電センサおよび投光器 - Google Patents

Description

本発明は、透過形の光電センサおよびその光電センサを構成する投光器に関する。

物体の存在や侵入を検出するセンサの一例として光電センサが知られている。光電センサは、投光部から光を照射し、その照射した光が検出媒体により何らかの変化を生じることを受光部で検出する。光電センサは、透過形、反射形、距離設定形などに大別される。これらのうち、反射形および距離設定形の光電センサについては、投光部および受光部が略同じ位置に配置されているのに対して、透過形の光電センサについては、投光部および受光部が離れた状態で配置されることになる。

光電センサを含む各種センサは、ＦＡ（Factory Automation）を実現するためのキーデバイスであり、各種センサによる検出結果に基づいて、各種の装置や設備の挙動が制御される。一方で、各種センサに何らかの不具合が生じる場合もあり、このように何らかの不具合が生じた場合には、その不具合が生じたことを検出する必要がある。

例えば、特開２００９−０９８７３５号公報（特許文献１）は、複数台の透過型光電センサをスレーブを介してＰＬＣに接続してなるセンシングシステムにおいて、投光光量切替を利用したセンサ異常診断方法を実施するについて、ＰＬＣ側のユーザプロクラムの負担を軽減すると共に、リアルタイムな光電センサの異常検知を可能とするＰＬＣのスレーブを開示する。より具体的には、特許文献１に開示されるＰＬＣのスレーブに実装されるセンサ異常診断手段は、投光光量の切り替えなどを行うとともに、そのときの受光光量の関係に基づいて、光電センサの異常を検知する。

特開２００９−０９８７３５号公報

上述の特許文献１に開示される構成においては、ＰＬＣのスレーブにセンサ異常診断手段を実装する必要があり、多数の透過型光電センサを単一のスレーブを介して接続する場合には好適であるが、透過型光電センサを単体で接続するような場合には、コストメリットなどを得にくい。

本発明は、透過形の光電センサにおいて、簡素な構成で異常を検出可能な構成を実現することを目的とする。

本発明のある局面によれば、互いに独立した投光器および受光器を備える光電センサが提供される。投光器は、投光ビームを発生する発光部と、投光器の外部につながる第１の電源線を介して電力の供給を受けるとともに、必要な電力を発光部に供給する電源回路とを含む。受光器は、受光器の外部につながる第２の電源線に接続されて第１の出力信号を出力するための第１のスイッチング素子と、第２の電源線に接続されて第２の出力信号を出力するための第２のスイッチング素子と、検出される光の強度に応じて、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のそれぞれの導通状態を検出される光の強度に応じて切り替える検出回路とを含む。投光器の内部において一端が第１の電源線と電気的に接続されるとともに、受光器の外部において他端が第２の電源線と電気的に接続される、第３の電源線が設けられている。

好ましくは、投光器は、第３の電源線の一端と第１の電源線との間に配置された第３のスイッチング素子と、第３のスイッチング素子の導通状態を制御する監視回路とをさらに含む。

さらに好ましくは、監視回路は、第１の電源線を介して供給される電力を受けて動作する。

さらに好ましくは、投光器は、発光部から照射される投光ビームの状態を監視する検出器をさらに含み、監視回路は、投光ビームが予め定められた状態で照射されている場合に、第３のスイッチング素子を導通状態に維持する。

好ましくは、光電センサは、外部電源からの電力が入力されるとともに、第１および第２の出力信号が出力される接続部をさらに含む。第１の電源線は、投光器から接続部まで延びており、第２の電源線は、受光器から接続部まで延びている。

本発明の別の局面によれば、互いに独立して構成された受光器と組み合わせて光電センサを構成する投光器が提供される。投光器は、投光ビームを発生する発光部と、投光器の外部につながる第１の電源線を介して電力の供給を受けるとともに、必要な電力を発光部に供給する電源回路とを含む。受光器は、受光器の外部につながる第２の電源線に接続されて第１の出力信号を出力するための第１のスイッチング素子と、第２の電源線に接続されて第２の出力信号を出力するための第２のスイッチング素子と、第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のそれぞれの導通状態を検出される光の強度に応じて切り替える検出回路とを含む。投光器の内部において一端が第１の電源線と電気的に接続されるとともに、受光器の外部において他端が第２の電源線と電気的に接続される、第３の電源線が設けられている。

本発明によれば、簡素な構成で異常を検出可能な透過形の光電センサを実現できる。

本実施の形態に係る透過形の光電センサが配置されている状態を示す模式図である。 本実施の形態に係る透過形の光電センサの構成を示す模式図である。 本発明の関連技術に係る光電センサの配線構成の一例を示す模式図である。 本発明の関連技術に係る光電センサにおける断線が発生した場合の出力信号の変化を示す図である。 本実施の形態に係る光電センサの配線構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係る光電センサにおける断線が発生した場合の出力信号の変化を示す図である。 本実施の形態の変形例１に係る光電センサの配線構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態の変形例２に係る光電センサの配線構成の一例を示す模式図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

＜Ａ．光電センサの応用例＞
まず、本実施の形態に係る透過形の光電センサ１の応用例について説明する。

図１は、本実施の形態に係る透過形の光電センサ１が配置されている状態を示す模式図である。図１には、コンベア１０上を搬送されるワーク１２を検出する例を示す。より具体的には、光電センサ１は、投光器２と、受光器４と、コントローラ６とを含む。なお、コントローラ６を除いた、投光器２および受光器４を「光電センサ」と称することもある。投光器２および受光器４は、互いに独立しており、投光器２から照射される投光ビーム８を受光器４にて受光されるように配置される。すなわち、投光器２および受光器４の各々は、別々の筐体で構成されることになる。

投光器２からの光をワーク１２が遮光することで、受光器４での受光状態（検出される光量）が変化し、その変化に基づいてワーク１２の存在の有無を検出することができる。

コントローラ６は、後述するように、投光器２から投光ビーム８の照射タイミングや照射状態を制御するための指令をコントローラ６から与えるようにしてもよい。

＜Ｂ．光電センサの構成＞
次に、本実施の形態に係る透過形の光電センサ１の構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る透過形の光電センサ１の構成を示す模式図である。

図２を参照して、光電センサ１の投光器２は、発光部２２と、電源回路２４とを含む。電源回路２４は、外部電源から供給される電力を受けて、所定電圧の必要な電力を発光部２２に供給する。発光部２２は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子およびレンズなどで構成され、検出媒体に照射される投光ビーム８を発生する。

光電センサ１の受光器４は、受光部４２と、検出回路４４と、信号出力回路４６とを含む。受光部４２は、フォトダイオードなどの受光素子から構成され、投光器２からの投光ビーム８が入射されると、その入射された投光ビーム８の強度に応じた信号を出力する。検出回路４４は、受光部４２からの信号に応じて、入光状態／遮光状態に応じた信号を出力する。信号出力回路４６は、受光部４２からの信号に応じて、コントローラ６（図１）などに対して、検出信号を出力する。

＜Ｃ．配線構成およびそれに生じる課題＞
次に、本発明の関連技術に係る光電センサ１０１の配線構成について説明しつつ、その配線構成によって生じる課題について説明する。

図３は、本発明の関連技術に係る光電センサ１０１の配線構成の一例を示す模式図である。図３を参照して、本発明の関連技術に係る光電センサ１０１は、投光器１０２および受光器１０４を含み、これらは接続部１３０を介して電力の供給および信号出力がなされる。すなわち、接続部１３０には外部電源からの電力が入力されるとともに、接続部１３０からは出力信号ＯＵＴ１およびＯＵＴ２（第１および第２の出力信号）が出力される。

投光器１０２の発光部２２は、光電センサ１の投光器２の発光部２２と実質的に同様であり、受光器１０４の受光部４２、検出回路４４および信号出力回路４６は、受光器４の受光部４２、検出回路４４および信号出力回路４６と実質的に同様である。一方、投光器１０２の電源回路１２４は、外部電源から供給される電力を受けて、発光部２２に所定電圧の電力を供給する。

本発明の関連技術に係る光電センサ１０１および本実施の形態に係る光電センサ１（詳細については後述する）は、いずれも、検出信号として２つの信号を出力する。このような２つの信号を用いることで、受光器１０４および受光器４に生じ得る不具合を検出できる。この不具合の検出方法については、後に詳述する。

投光器１０２の配線構成に関して、接続部１３０に供給される電源電位ＶＣＣは、電源線１３１を介して投光器１０２の電源回路１２４の一端に接続され、接続部１３０に供給されるグランド電位ＧＮＤは、グランド線１３２を介して投光器１０２の電源回路１２４の他端に接続される。

受光器１０４の配線構成に関して、接続部１３０に供給される電源電位ＶＣＣは、電源線１３３を介して受光器１０４の信号出力回路４６の一端に接続され、接続部１３０に供給されるグランド電位ＧＮＤは、グランド線１３４を介して受光器１０４の信号出力回路４６の他端に接続される。

図示していないが、電源線１３３およびグランド線１３４により供給される電力を検出回路４４へ供給するようにしてもよい。この場合、電源線１３３およびグランド線１３４に図示しない電源回路も接続されることになる。

信号出力回路４６に供給される電源電位ＶＣＣには、トランジスタ４６２およびトランジスタ４６６が並列に接続される。

トランジスタ４６２の一端には第１信号線１３５が接続される。第１信号線１３５に現れる電位が出力信号ＯＵＴ１となる。すなわち、トランジスタ４６２は、受光器１０４の外部につながる電源線１３３（第２の電源線）に接続されて出力信号ＯＵＴ１（第１の出力信号）を出力するための第１のスイッチング素子に相当する。

同様に、トランジスタ４６６の一端には第２信号線１３６が接続される。第２信号線１３６に現れる電位が出力信号ＯＵＴ２となる。すなわち、トランジスタ４６６は、受光器１０４の外部につながる電源線１３３（第２の電源線）に接続されて出力信号ＯＵＴ２（第２の出力信号）を出力するための第２のスイッチング素子に相当する。

本実施の形態に従う光電センサ１においては、光の強度に応じた２つの出力信号として、互いに反転した値を出力する例を示す。すなわち、検出信号として互いに反転された２つの信号が出力される。

トランジスタ４６２のゲートには、検出回路４４からの駆動線４４２が接続され、トランジスタ４６６のゲートには、反転回路４４４を介して駆動線４４２に接続された駆動線４４６が入力される。検出回路４４は、受光部４２からの検出信号に応じて、駆動線４４２を駆動する。駆動線４４６は、駆動線４４２が入力される反転回路４４４の出力が接続されているので、駆動線４４２および駆動線４４６は互いに相補に駆動されることになる。一例として、受光部４２にて所定の受光量が検出されていれば、駆動線４４２を活性化する一方で、駆動線４４６が非活性化される。逆に、受光部４２にて所定の受光量が検出されていなければ、駆動線４４２を非活性化する一方で、駆動線４４６が活性化される。このように一方の駆動線が活性化され、他方の駆動線が非活性化される。すなわち、検出回路４４は、検出される光の強度に応じて、トランジスタ４６２（第１のスイッチング素子）およびトランジスタ４６６（第２のスイッチング素子）を互いに異なる導通状態に切り替える。

このように、検出回路４４は、トランジスタ４６２（第１のスイッチング素子）およびトランジスタ４６６（第２のスイッチング素子）のそれぞれの導通状態を検出される光の強度に応じて切り替える。

このような出力ロジックを採用することで、例えば、受光部４２にて所定の受光量が検出されている場合に、出力信号ＯＵＴ１がＨｉ（活性状態／高電位）とすると、出力信号ＯＵＴ２がＬｏｗ（非活性状態／低電位）となる。逆に、受光部４２にて所定の受光量が検出されていない場合には、出力信号ＯＵＴ１がＬｏｗとなり、出力信号ＯＵＴ２がＨｉとなる。

なお、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２と受光量との関係を逆にしてもよい。すなわち、受光部４２にて所定の受光量が検出されている場合に、出力信号ＯＵＴ１がＬｏｗ（非活性状態／低電位）とすると、出力信号ＯＵＴ２がＨｉ（活性状態／高電位）となる。

コントローラ６（図１参照）では、出力信号ＯＵＴ１と出力信号ＯＵＴ２との値の組み合わせに基づいて、異常の有無を検出することができる。

投光器１０２および受光器１０４は、接続部１３０に設けられた端子を介して接続されてもよい。接続部１３０と投光器１０２とを接続するケーブル、および／または、接続部１３０と受光器１０４とを接続するケーブルとして、複数のケーブルを接続した構成が採用されることもある。そのような場合において、ケーブルと接続部１３０との間、ケーブル間、ケーブルと投光器１０２または受光器１０４との間は、任意のコネクタを介して接続されることもある。

このような配線構成において、接続部１３０と投光器１０２または受光器１０４とを接続する導線に断線が生じる可能性がある。特に、接続部１３０からの距離が長くなるほど、断線が生じる可能性は高まる。

図３に示す光電センサ１０１における断線の検出機能について説明する。図４は、本発明の関連技術に係る光電センサ１０１における断線が発生した場合の出力信号の変化を示す図である。図４には、何らの断線も発生していない正常状態に加えて、（Ａ）受光器１０４の電源線１３３が断線した場合、（Ｂ）受光器１０４のグランド線１３４が断線した場合、（Ｃ）第１信号線１３５が断線した場合、（Ｄ）第２信号線１３６が断線した場合、（Ｅ）投光器１０２の電源線１３１が断線した場合、および、（Ｆ）投光器１０２のグランド線１３２が断線した場合の各々について、検出媒体が存在しない場合（入光状態）および検出媒体が存在する場合（遮光状態）での出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２の出力結果を示す。

何らの断線も発生していない正常状態においては、検出媒体が存在しない場合（入光状態：検出媒体無）に、出力信号ＯＵＴ１がＨｉとなり、出力信号ＯＵＴ２がＬｏｗとなる。一方、検出媒体が存在している場合（遮光状態：検出媒体有）に、出力信号ＯＵＴ１がＬｏｗとなり、出力信号ＯＵＴ２がＨｉとなる。これらの出力信号に基づいて、検出媒体の存在の有無を判断する。

（Ａ）受光器１０４の電源線１３３が断線した場合には、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２を出力するための電力が供給されないので、検出媒体の存在の有無にかかわらず、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２はいずれもＬｏｗに維持される。この状態において、出力信号ＯＵＴ１の値と出力信号ＯＵＴ２の値とは互いに反転するものではないので、異常であると検出できる。

（Ｂ）受光器１０４のグランド線１３４が断線した場合には、受光器１０４に電力供給がされなくなるため、トランジスタ４６２およびトランジスタ４６６が非導通状態になるので、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２はいずれもＬｏｗとなる。このため、出力信号ＯＵＴ１の値と出力信号ＯＵＴ２の値とがＨｉとＬｏｗとの間で互いに反転することにはならず、異常であると検出できる。

（Ｃ）第１信号線１３５が断線した場合には、出力信号ＯＵＴ１が回路的にオープンになるので、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２はいずれもＬｏｗとなる。このため、出力信号ＯＵＴ１の値と出力信号ＯＵＴ２の値とがＨｉとＬｏｗとの間で互いに反転することにはならず、異常であると検出できる。

（Ｄ）第２信号線１３６が断線した場合には、出力信号ＯＵＴ２が回路的にオープンになるので、検出媒体が存在しない場合（検出媒体無）に、出力信号ＯＵＴ１がＨｉとなり、出力信号ＯＵＴ２がＬｏｗとなる。一方、検出媒体が存在している場合（検出媒体有）に、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２はいずれもＬｏｗとなる。検出媒体が存在しない場合には、正常時と同じ値の組み合わせになるので、その状態では検出できないが、検出状態が変化すると、出力信号ＯＵＴ１の値と出力信号ＯＵＴ２の値とがＨｉとＬｏｗとの間で互いに反転することにはならず、異常であると検出できる。

上述したように、受光器１０４に接続されるいずれの導線に断線が発生したとしても、異常を検出することができる。なお、図４に示す論理を逆にしたとしても、同様の関係が成り立つ。この場合、表中の出力信号ＯＵＴ１を出力信号ＯＵＴ２と読み替え、出力信号ＯＵＴ２を出力信号ＯＵＴ１と読み替えればよい。

これに対して、投光器１０２に接続される導線に生じた断線については、異常であるとの検出を行うことができない。具体的には、（Ｅ）投光器１０２の電源線１３１が断線した場合、および、（Ｆ）投光器１０２のグランド線１３２が断線した場合のいずれにおいても、投光器１０２から投光ビーム８が照射されない状態となる。この状態において、受光器１０４においては、検出媒体が存在して投光ビーム８を遮光しているのか、あるいは、投光器１０２から投光ビーム８が照射されていないのかを区別することができない。この状態は、検出媒体の有無によらず一定である。

すなわち、投光器１０２への電力供給の経路に何らかの不具合が発生して、投光ビーム８の照射ができない状態になったとしても、受光器１０４からは遮光状態に対応する出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２が出力されるので、正常な状態と異常な状態とを区別することができない。すなわち、検出状態が変化しても異常を検出することができない。

本実施の形態に係る透過形の光電センサ１においては、上述したような、投光器１０２に接続される導線に生じ得る断線も検出可能な構成を提供する。

＜Ｄ．課題を解決するための構成（その１）＞
次に、本実施の形態に係る光電センサ１の配線構成の一例について説明する。

図５は、本実施の形態に係る光電センサ１の配線構成の一例を示す模式図である。図５を参照して、本実施の形態に係る光電センサ１は、投光器２および受光器４を含み、これらは接続部３０を介して電力の供給および信号出力がなされる。

本実施の形態に係る光電センサ１は、検出信号として互いに反転された２つの信号を出力する。この互いに反転された２つの信号を用いることで、受光器４だけではなく、投光器２に生じ得る不具合を検出できる。この不具合の検出方法については、後に詳述する。投光器２は、発光部２２および電源回路２４に加えて、信号出力回路２６を有している。信号出力回路２６は、投光器２の状態に応じた信号を出力する回路である。

投光器２の配線構成に関して、接続部３０に供給される電源電位ＶＣＣは、電源線３１を介して投光器２の信号出力回路２６に入力されるとともに、電源回路２４の一端にも接続される。接続部３０に供給されるグランド電位ＧＮＤは、グランド線３２を介して投光器２の信号出力回路２６に入力されるとともに、電源回路２４の他端にも接続される。すなわち、投光器２の電源回路２４は、投光器２の外部につながる電源線３１（第１の電源線）およびグランド線３２を介して電力の供給を受ける。本実施の形態に係る光電センサ１においては、電源線３１およびグランド線３２は、接続部３０まで延びている。

信号出力回路２６に供給される電源電位ＶＣＣにはトランジスタ２６２が接続される。
投光器２の電源回路２４は監視回路２５を含んでおり、監視回路２５についても、電源線３１（第１の電源線）およびグランド線３２を介して供給される電力を受けて動作する。トランジスタ２６２のゲートと監視回路２５との間には、駆動線２６６が配置されている。監視回路２５は、トランジスタ２６２（第３のスイッチング素子）の導通状態を制御する。すなわち、監視回路２５は、投光器２の状態に応じて駆動線２６６を活性化または非活性化する。より具体的には、投光器２が健全な状態である限り、あるいは、電源回路２４に電力が供給されている限り、駆動線２６６を活性状態に維持する。

受光器４の配線構成に関して、二次電源線３８は、接続部３０において、受光器４の電源線３３と接続される。すなわち、信号出力回路２６に供給される電源電位ＶＣＣは、信号出力回路２６のトランジスタ２６２を通過した後に、二次電源線３８および電源線３３を介して、信号出力回路４６へ供給される。このように、受光器４は、二次電源線３８（第３の電源線）の一端と電源線３１（第１の電源線）との間に配置されたトランジスタ２６２（第３のスイッチング素子）を含む。

受光器４の信号出力回路４６の回路構成、ならびに、第１信号線３５および第２信号線３６との間の配線構成については、上述の図３と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。

図５に示すように、光電センサ１においては、投光器２の内部において一端が電源線３１（第１の電源線）と電気的に接続されるとともに、受光器４の外部において他端が電源線３３（第２の電源線）と電気的に接続される、二次電源線３８（第３の電源線）が設けられている。なお、電源線３３（第２の電源線）は、電源線３３およびグランド線３４は、接続部３０まで延びている。このような構成を採用することで、上述したような関連技術に比較して、断線などの異常検出の精度を高めることができる。

コントローラ６（図１参照）では、出力信号ＯＵＴ１と出力信号ＯＵＴ２との値の組み合わせに基づいて、異常の有無を検出することができる。このような検出される異常の一つとして、上述したような、接続部３０と投光器２または受光器４とを接続する導線に生じる断線がある。

以下、図５に示す光電センサ１における断線の検出機能について説明する。図６は、本実施の形態に係る光電センサ１における断線が発生した場合の出力信号の変化を示す図である。図６には、何らの断線も発生していない正常状態に加えて、（Ａ）受光器４の電源線３３が断線した場合、（Ｂ）受光器４のグランド線３４が断線した場合、（Ｃ）第１信号線３５が断線した場合、（Ｄ）第２信号線３６が断線した場合、（Ｅ）投光器２の電源線３１が断線した場合、および、（Ｆ）投光器２のグランド線３２が断線した場合、（Ｇ）投光器２の二次電源線３８が断線した場合の各々について、検出媒体が存在しない場合（入光状態）および検出媒体が存在する場合（遮光状態）での出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２の出力結果を示す。

図６に示すように、本実施の形態に係る光電センサ１によれば、何らの断線も発生していない正常状態においては、上述の関連技術に係る光電センサ１０１と同様に、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２に基づいて、検出媒体の存在の有無を判断できる。

また、図６に示すように、本実施の形態に係る光電センサ１によれば、（Ａ）受光器４の電源線３３が断線した場合、（Ｂ）受光器４のグランド線３４が断線した場合、（Ｃ）第１信号線３５が断線した場合、（Ｄ）第２信号線３６が断線した場合のいずれについても、上述の関連技術に係る光電センサ１０１と同様に、異常であると検出できる。

さらに、本実施の形態に係る光電センサ１によれば、上述の関連技術に係る光電センサ１０１とは異なり、（Ｅ）投光器２の電源線３１が断線した場合、および、（Ｆ）投光器２のグランド線３２が断線した場合のいずれにおいても、異常であると検出できる。

より具体的には、（Ｅ）投光器２の電源線３１が断線した場合には、投光器２および受光器４のいずれにも電力が供給されなくなるので、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２を出力するための電力も存在しなくなる。その結果、検出媒体の存在の有無にかかわらず、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２はいずれもＬｏｗに維持される。この状態において、出力信号ＯＵＴ１の値と出力信号ＯＵＴ２の値とは互いに反転するものではないので、異常であると検出できる。

（Ｆ）投光器２のグランド線３２が断線した場合には、投光器２の電源回路２４に電力が供給されなくなるので、トランジスタ２６２を活性化するための監視回路２５も動作を停止する。その結果、二次電源線３８を介して受光器４への電力供給経路が遮断されることになり、検出媒体の存在の有無にかかわらず、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２はいずれもＬｏｗに維持される。この状態において、出力信号ＯＵＴ１の値と出力信号ＯＵＴ２の値とは互いに反転するものではないので、異常であると検出できる。

本実施の形態に係る光電センサ１においては、図３に示す光電センサ１０１に比較して、接続部３０と投光器２とを接続する導線としては、二次電源線３８が追加されている。この二次電源線３８についても断線する可能性はあるが、この二次電源線３８の断線についても検出が可能である。

（Ｇ）投光器２の二次電源線３８が断線した場合には、投光器２から受光器４への電力供給経路が遮断されることになり、検出媒体の存在の有無にかかわらず、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２はいずれもＬｏｗに維持される。この状態において、出力信号ＯＵＴ１の値と出力信号ＯＵＴ２の値とは互いに反転するものではないので、異常であると検出できる。

なお、図６に示す論理を逆にしたとしても、同様の関係が成り立つ。この場合、表中の出力信号ＯＵＴ１を出力信号ＯＵＴ２と読み替え、出力信号ＯＵＴ２を出力信号ＯＵＴ１と読み替えればよい。

上述したように、本実施の形態に係る光電センサ１においては、接続部３０と投光器２とを接続する導線、および、接続部３０と受光器４とを接続する導線のいずれに断線が生じた場合であっても、その異常を確実に検出できる。

＜Ｅ．変形例＞
上述の本実施の形態に係る光電センサ１については、以下のような変形例も採用可能である。

（ｅ１：監視回路）
図５に示す電源回路２４の監視回路２５において、投光器２の状態をより精密に監視するようにしてもよい。例えば、投光器２の発光部２２のレンズ面（光照射面）に汚れが付着したり、発光部２２を構成する発光素子が寿命により光束量が低下したりするような事態が想定される。このような異常事態を検出する機能を監視回路２５に設けてもよい。

図７は、本実施の形態の変形例１に係る光電センサ１Ａの配線構成の一例を示す模式図である。図７を参照して、本実施の形態の変形例１に係る光電センサ１Ａは、投光器２Ａの発光部２２に近接した位置に照射状態検出センサ２３が配置されている。照射状態検出センサ２３は、発光部２２から照射される投光ビーム８の状態を監視する検出器に相当する。より具体的には、照射状態検出センサ２３は、フォトダイオードなどからなり、投光器２Ａの発光部２２から照射される投光ビーム８の強度または照度が所定値以上であるか否かを判断して、その検出結果を監視回路２５Ａへ出力する。

監視回路２５Ａは、投光ビーム８が予め定められた状態で照射されている場合に、トランジスタ２６２（第３のスイッチング素子）を導通状態に維持する。より具体的には、監視回路２５Ａは、電源回路２４から発光部２２に対して所定の電力が供給されているにもかかわらず、照射状態検出センサ２３からの検出結果が投光ビーム８の強度が所定値未満であることを示している場合には、駆動線２６６を非活性状態（Ｌｏｗ）に遷移する。これによって、トランジスタ２６２が非導通状態になるので、受光器４への電力供給経路が遮断されることになる。その結果、検出媒体の存在の有無にかかわらず、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２はいずれもＬｏｗになり、異常として検出されることになる。

図７には、典型例として、投光器２Ａの発光部２２から照射される投光ビーム８の強度を監視する例を示したが、これに限らず、投光器２の任意の状態を監視するようにしてもよい。監視対象としては、例えば、周囲温度、内部温度、外部電源の品質（電圧値、電圧変動率など）、電源回路２４に搭載される電解コンデンサの容量、などが挙げられる。

さらに、投光回路の電圧を監視してもよい。ＬＥＤなどの発光素子がオープン破壊すると投光回路の駆動電圧が低下するので、その電圧低下を監視して投光器の出力信号をＬｏｗにしてもよい。

（ｅ２：簡素化構成）
上述の本実施の形態に係る光電センサ１においては、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２が出力されるまでの経路に、投光器２および受光器４を関与させることで、断線などの異常を検出する構成を採用する。このような技術思想の下においては、投光器２における回路構成をより簡素化してもよい。以下、投光器２の回路構成を簡素化した例について説明する。

図８は、本実施の形態の変形例２に係る光電センサ１Ｂの配線構成の一例を示す模式図である。図８を参照して、本実施の形態の変形例２に係る光電センサ１Ｂにおいて、投光器２Ｂの信号出力回路２６Ｂの回路構成が簡素化されている。より具体的には、トランジスタ２６２などが省略され、二次電源線３８の一端が電源線３１と電気的に接続されている。このような簡易的な回路構成であっても、電源線３１などに生じる断線を検出することができる。

（ｅ３：短絡検出機能）
上述の説明においては、接続部３０と投光器２または受光器４とを接続する導線に生じ得る断線を検出する機能について説明したが、これらの導線間に生じ得る短絡についても検出することが可能である。

一般的に、電源電位ＶＣＣに係る導線とグランド電位ＧＮＤに係る導線との間の短絡は、供給される電流量の大きさなどに基づいて検出することができる。また、電源電位ＶＣＣまたはグランド電位ＧＮＤに係る導線と、出力信号ＯＵＴ１または出力信号ＯＵＴ２に係る導線との短絡については、多くの場合、出力信号ＯＵＴ１または出力信号ＯＵＴ２の値が状態に応じた値を示すことになるので、これらの出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２の値に基づいて、異常の発生を検出することができる。

なお、投光器２の信号出力回路２６および受光器４の信号出力回路４６の一方または両方において、短絡の検出を容易化するための付加的な回路を実装してもよい。

（ｅ４：遮光指令入力）
上述の図５、図７、図８に示す光電センサの構成において、投光器２，２Ａ，２Ｂと接続部３０との間を接続する導線は３本であり、受光器４と接続部３０とを接続する導線数の４本に比較して１本少ない。接続部３０から投光器２，２Ａ，２Ｂまでの導線数を包むケーブルと、接続部３０から受光器４までの導線数を包むケーブルとは、同じものを採用する方が合理的かつ経済的である。上述の例では、接続部３０から投光器２，２Ａ，２Ｂおよび受光器４のそれぞれまでを、４導線を含むケーブルで接続するようにしてもよい。

このような４導線を含むケーブルを採用した場合には、投光器２，２Ａ，２Ｂに対して、残り１本の導線を別の用途に用いるようにしてもよい。

一例として、コントローラ６などから投光器２，２Ａ，２Ｂから投光ビーム８の照射タイミングや照射状態を制御するための指令を与えるようにしてもよい。例えば、コントローラ６からの指令が活性化されると、投光器２，２Ａ，２Ｂからの投光ビーム８の照射がマスクされるような指令（遮光指令入力）が考えられる。このような遮光指令入力を用いることで、何らかの作業中などに、検出媒体を誤検出するような事態を防止できる。

（ｅ５：出力信号）
上述の説明においては、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２が互いに反転した値をとる構成について例示したが、このような項背に限定される必要はない。例えば、出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２がいずれも同じ値を出力するようにしてもよい。さらに、単一の出力信号として、予め定められた動作周波数の信号を出力するようにしてもよい。

出力信号ＯＵＴ１および出力信号ＯＵＴ２がいずれも同じ値を出力するようにした場合には、信号線の断線によって、互いに異なる値が出力されることになるので、異常検知できる。例えば、出力信号ＯＵＴ１がＬｏｗおよび出力信号ＯＵＴ２がＬｏｗの状態でどちらかが断線すると、ＬｏｗおよびＬｏｗのままなので異常状態を検出できないが、検出媒体の状態が変化することで異常状態を検出できる。

＜Ｆ．利点＞
本実施の形態に係る光電センサによれば、関連技術に係る光電センサに比較して、接続部と投光器との間に１つの導線を追加するだけで、投光器および受光器のいずれで生じた断線であっても確実に検出することができる。

本実施の形態に係る光電センサによれば、出力信号の値の組み合わせに基づいて、異常の有無をリアルタイムに検出できるので、コントローラなどに異常を検出するための複雑なロジックなどを実装する必要がない。

本実施の形態に係る光電センサによれば、接続部から投光器までの導線に断線が生じることによる異常に加えて、投光器内部の異常を検出することもできる。例えば、上述したような照射状態検出センサを採用することで、発光素子が寿命により光束量を低下させた場合やレンズが汚損された場合などの投光ビームを適切に照射できない状態を検出して、その異常な状態を外部出力することができる。

一般的に、投光停止などの入力線を用いて任意のタイミングで正常動作を確認するための構成を採用した場合には、の場合は、電源線、グランド線、投光器入力線、受光器信号線１、受光器信号線２の計５端子が必要となるが、本実施の形態に係る光電センサによれば、４端子で済むため、ポートを有効に効率的に利用できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａ，１Ｂ，１０１ 光電センサ、２，２Ａ，２Ｂ，１０２ 投光器、４，１０４ 受光器、６ コントローラ、８ 投光ビーム、１０ コンベア、１２ ワーク、２２ 発光部、２３ 照射状態検出センサ、２４，１２４ 電源回路、２５，２５Ａ 監視回路、２６，２６Ｂ，４６ 信号出力回路、３０，１３０ 接続部、３１，３３，１３１，１３３ 電源線、３２，３４，１３２，１３４ グランド線、３５，１３５ 第１信号線、３６，１３６ 第２信号線、３８ 二次電源線、４２ 受光部、４４ 検出回路、２６２，４６２，４６６ トランジスタ、２６６，４４２，４４６ 駆動線、４４４ 反転回路、ＧＮＤ グランド電位、ＯＵＴ１，ＯＵＴ２ 出力信号。

Claims (8)

1. 互いに独立した投光器および受光器を備える光電センサであって、
   前記投光器は、
   投光ビームを発生する発光部と、
   前記投光器の外部につながる第１の電源線を介して電力の供給を受けるとともに、必要な電力を前記発光部に供給する電源回路とを備え、
   前記受光器は、
   前記受光器の外部につながる第２の電源線に接続されて第１の出力信号を出力するための第１のスイッチング素子と、
   前記第２の電源線に接続されて第２の出力信号を出力するための第２のスイッチング素子と、
   前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のそれぞれの導通状態を検出される光の強度に応じて切り替える検出回路とを備え、前記投光器の内部において一端が前記第１の電源線と電気的に接続されるとともに、前記受光器の外部において他端が前記第２の電源線と電気的に接続される、第３の電源線が設けられており、
   前記投光器は、
   前記第３の電源線の一端と前記第１の電源線との間に配置された第３のスイッチング素子と、
   前記第３のスイッチング素子の導通状態を制御する監視回路とを備える、光電センサ。
2. 前記監視回路は、前記第１の電源線を介して供給される電力を受けて動作する、請求項１に記載の光電センサ。
3. 前記投光器は、前記発光部から照射される前記投光ビームの状態を監視する検出器をさらに備え、
   前記監視回路は、前記投光ビームが予め定められた状態で照射されている場合に、前記第３のスイッチング素子を導通状態に維持する、請求項１または２に記載の光電センサ。
4. 互いに独立した投光器および受光器を備える光電センサであって、
   前記投光器は、
   投光ビームを発生する発光部と、
   前記投光器の外部につながる第１の電源線および第２の電源線を介して電力の供給を受けるとともに、必要な電力を前記発光部に供給する電源回路とを備え、前記電源回路と前記第１の電源線との間に第３の電源線の一端が接続されており、
   前記受光器は、
   前記第３の電源線の他端に接続されて第１の出力信号を出力するための第１のスイッチング素子と、
   前記第３の電源線の他端に接続されて第２の出力信号を出力するための第２のスイッチング素子と、
   前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のそれぞれの導通状態を検出される光の強度に応じて切り替える検出回路とを備える、光電センサ。
5. 外部電源からの電力が入力されるとともに、前記第１および第２の出力信号が出力される接続部をさらに備え、
   前記第１の電源線は、前記投光器から前記接続部まで延びており、
   前記第２の電源線は、前記受光器から前記接続部まで延びている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電センサ。
6. 前記検出回路は、検出される光の強度に応じて、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子を互いに異なる導通状態に切り替える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光電センサ。
7. 互いに独立して構成された受光器と組み合わせて光電センサを構成する投光器であって、
   投光ビームを発生する発光部と、
   前記投光器の外部につながる第１の電源線を介して電力の供給を受けるとともに、必要な電力を前記発光部に供給する電源回路とを備え、
   前記受光器は、
   前記受光器の外部につながる第２の電源線に接続されて第１の出力信号を出力するための第１のスイッチング素子と、
   前記第２の電源線に接続されて第２の出力信号を出力するための第２のスイッチング素子と、
   前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のそれぞれの導通状態を検出される光の強度に応じて切り替える検出回路とを備え、前記投光器の内部において一端が前記第１の電源線と電気的に接続されるとともに、前記受光器の外部において他端が前記第２の電源線と電気的に接続される、第３の電源線が設けられており、
   前記投光器は、
   前記第３の電源線の一端と前記第１の電源線との間に配置された第３のスイッチング素子と、
   前記第３のスイッチング素子の導通状態を制御する監視回路とを備える、投光器。
8. 互いに独立して構成された受光器と組み合わせて光電センサを構成する投光器であって、
   投光ビームを発生する発光部と、
   前記投光器の外部につながる第１の電源線および第２の電源線を介して電力の供給を受けるとともに、必要な電力を前記発光部に供給する電源回路とを備え、前記電源回路と前記第１の電源線との間に第３の電源線の一端が接続されており、
   前記受光器は、
   前記第３の電源線の他端に接続されて第１の出力信号を出力するための第１のスイッチング素子と、
   前記第３の電源線の他端に接続されて第２の出力信号を出力するための第２のスイッチング素子と、
   前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のそれぞれの導通状態を検出される光の強度に応じて切り替える検出回路とを備える、投光器。

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