JPH02266285A - 移動体の検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の対象技術分野〕 この発明は移動体の有無を光電的に検出する装置に係り
、とくに練状や帯状等の連続する移動体たとえば糸、電
線、フィルム等が正常に給送されているか否かを検出す
るのに適した移動体の検出装置に関するものである。

〔従来技術およびその問題点〕

従来、この種の検出装置として第９図に示すように投光
部１９と受光部２０とをたがいに離間して配設し、その
投光部から放射された光を受光部２０で受けるように構
成し、それら両者間において移動体６により投光部１９
から受光部２０に至る光を断続的に遮ることにより移動
体６を検出する透過形の光電スイッチがある。

とくに紡績機械等において糸を巻取る工程において、糸
が切れたとさ、巻取り機のガイドドラムに糸が巻付（現
象があるっこのため糸が切れたことを素早く検出し、巻
堆り機構を停止させる必要があり、その糸の検出として
透過形の光電スイッチが用いられる。

この光電スイッチはその性質上、糸が切れたばあいの応
答性はきわめてよく、したがって糸がガイドドラムに巻
付く前にこのドラムを停止させることができるっ しかしこの検出装置はその原理からして光の変化が受光
素子面で起る限り、その光の変化にすべ℃反応するため
、ノイズたとえば蛍光灯などの交流光の影響を受は易く
、したかつ℃ゲインを上げ難（、とくに移動体が糸等の
細いものや、映写フィルムのように透光性のものにあっ
ては検出精度が低下する。

また第１０図に示すように投光部１９かも出た光を反射
板４０に照射し、この移動体６が検出器１３と反射板４
０間において光を遮ることにより検出する反射形の光電
スイッチがあるが、この装置においては移動体６が存在
していれば、たとえ糸が停止していても検出できる利点
を有するが、信号がひじように小さいので、外部からの
光すなわち外乱光を遮らない限り、誤動作を起し易（、
使用できない欠点がある。

さらに第１１図に示すベーン形の検出器１３にあっても
同様の問題点がある。

〔発明の目的〕

この発明はこのような従来の問題点にかんがみ、外乱光
に対して安定な、しかも移動体が細い線状体であっても
、さらには透光性の比較的高いものであっても確実に検
出できる移動体の検出装置を提供することを目的とする
。

〔発明の概要］ この発明はその目的を達成するために投光部と受光部と
の間に投光部から受光部に投射される光を断続的に遮る
移動体を設け、この移動体により受光部からの光ｔｉ出
力に、プラス１とマイナス１を交互に乗算した後、それ
らを加算することにより交流信号を得るようにし、さら
にこの交流信号が発生した後、所定の時間を経過しても
次の交流信号が現われないときに出力を出すようにした
もので、受光部の受光面に光が一様に入射したばあいに
は光電流出力は現われず、移動体の動きがあるときのみ
、犬さな交流信号が得られるもので外乱光には応答せず
、また元の変化が小さい移動体であっても検出できるも
のである。

〔実施例〕

以下この発明における実施例を自動糸巻き装置に適用し
たばあいについて説明する。

すなわち第１図は自動糸巻き機械の一部を示すもので、
基体１の壁面には高速回転するガイドドラム２が支持さ
れ、その軸心線は水平方向に延びている。このガイドド
ラムの下方には複数の紡錘を収容する紡錘ケース４が設
けられ、またガイドドラム２の上方には巻き芯５が設け
られる。そして紡錘ケース゛４から引出された移動体６
たとえば糸６ａはガイドドラム２に設けられたらせん状
の案内＠８により水平方向に往復するように振られた後
、巻き芯５に巻取られ、これによって截頭円錐状の糸玉
９が形成される。また糸６ａの逸脱を防止する規制枠１
１がガイドドラムに近接して設けられる。さらにこの規
制枠に近接して移動体検出器１３が設けられる。第３図
および第４図に示すようにこの検出器のハウジング１４
は基部１５とこの基部から延びる一対の脚部１６．１６
を有し、この脚部間に凹所１８が形成され、全体として
コ字状を呈し、いわゆるベーン形をなしているそしてこ
のハウジング１４の基部１５には投光部を形成する投光
素子２１および受光部２０を形成する受光素子２２を保
持するとともに、これらの素子とともに電子回路を形成
す石電子回路基板２３が収容される。これによって脚部
１６．１６間にはハウジング１４の軸心線を横切るよう
に光線が通る。また移動体検出器１３は移動体６すなわ
ち糸６ａがその検出器の光線を遮る方向に往復動しうる
よう、すなわち糸６ａが検出器１３の軸心線方向に、よ
り具体的には糸６ａが検出器１３の凹部１８に出入りし
うるように配置される。

第４図は受光部２０の拡大平面図が示される。

受光素子２２．２２はそれぞれ細長い帯状で、はぼ等し
い寸法に形成され、かつ偶数個がたがいに平行に配設さ
れる。そしてたがいに隣接する受光素子２２ａ　、２２
ｂは交互に第１の信号線２５および第２の信号線２６に
電気的に接続される。これによって受光部２０はあたか
も１組の櫛をそれらの歯がたがいに組合ったような形を
呈する。なお同図中−点＠線で示す部分が有効な受光面
２７で、この受光面は２次元すなわち平面状に形成され
ている。各受光素子２２．２２は１つの直線上において
たがいに平行に配設されているが、これは直線に限定さ
れるものでなく、たとえば曲線であっても差支えない。

すなわち投光部１９かもの光が受光部２０の受光面に対
し一様に当たればよく、したがって投光部１９と受光部
２０と（にその受光面とは光学的に対向していることが
望ましい。

また各信号線２５．２６は端子２９．３０に接続される
。

なお受光素子２２は少な（とも２個必要であるまた第５
図は受光素子２２として単結晶シリコンのフォトダイオ
ードアレイにより構成したもので、これは各受光素子２
２ａ　、２２ｂを有し、かつそれぞれの一端に電極２８
ａ　、２８ｂが設けられ、これらの電極が１つおきに第
１の信号線２５と第２の信号線２６にそれぞれ接続され
る。

このような構成を有する受光部２０は第６図に示すよう
にこの受光部によって発生する光電流を電圧に変換する
Ｉ／Ｖ増幅器３１にその端子２９．３０を介して接続さ
れる。またそのＩ／Ｖｍ鴨器３１の出力端は差動増幅器
３２に接続され、さらにこの差動増幅器の出力端には交
流増幅器３３バ／ドパスフイルター３４、オンデイレイ
タイマー３５．出力回路３６が順次接続される。

第７図は第６図のより具体的な回路図を示すもので、投
光部１９において、投光素子２１．２１はこれと選択的
に接続される抵抗Ｒ１を介して電源端子ａ、ｂ間に接続
される。また受光部２０において投光素子２１と光学的
に対向する少なくとも２つの受光素子２２．２２はたが
いに逆向きに、直列に接続され、それぞれのアノードは
電源端子ａ、ｂ間に接続された分圧抵抗Ｒ２、Ｒ２の接
続点に接続される。そして第１の受光素子２２ａのカソ
ードは第１の増幅器Ａ１のマイナス端子にまた第２の受
光素子２２ｂのカソードは第２の増幅器Ａ２のプラス端
子に接続される。分圧抵抗Ｒ２、Ｒ２の接続点すなわち
受光索子２２ａ、２２ｂのアノードは第１の増幅器ＡＩ
のプラス端子と第２の増幅器Ａ２のマイナス端子に接続
される。

さらに第１および第２の増幅器ＡＩ、Ａ２の出力端とマ
イナス端子間にはフィードバック用の抵抗Ｒ３とコンデ
ンサＣ３との並列回路がそれぞれ接続される。そして第
１の増幅器Ａ１の出力端は抵抗Ｒ４を介して増幅器Ａ３
の一方の入力端Ｋ、また第２の増幅器Ａ２の出力端は抵
抗Ｒ５を介して増幅器Ａ３の他方の入力端に、さらに第
１の増幅器Ａｌのプラス端子および第２の増幅器Ａ２の
マイナス端子は抵抗Ｒ６を介して増幅器Ａ３の他方の入
力端に接続される。この増幅器の出力端と一方の入力端
間にはフィードバック用の抵抗Ｒ７とコンデンサＣ７と
の並列回路が接続される。またこの増幅器の出力端には
コンデンサＣ８および抵抗Ｒ８を介して増幅器Ａ４が接
続され、この増幅器の出力端とその入力端間にはフィー
ドバック用の抵抗Ｒ９とコンデンサＣ９との並列回路が
接続される。

増幅器Ａ３の出力ｇ＠Ｘまたは増幅器Ａ４の出力端Ｙに
はコンデンサＣＩＯおよび抵抗ＲＩＯを介して交流用の
増幅器３３が接続される。この増幅器の出力端とそのマ
イナス端子間に抵抗Ｒ１１および可変抵抗Ｒ１２が接続
される。

バンドパスフィルター３４において、増幅器Ａ６の一方
の入力端は抵抗Ｒ１３およびコンデンサＣ１３を介して
増幅器Ａ５の出力端に接続されるまた増幅器Ａ６の一方
の入力端とその出力端との間にはコンデンサＣ１４，Ｃ
１４と抵抗Ｒ１４、Ｒ１４の並列回路が接続される。そ
して増幅器Ａ６の出力端にはダイオードＤｉを介し【オ
ンデイレイタイマー３５が接続される。このオンデイレ
イタイマーにおいてコンデンサＣ１５および抵抗Ｒ１５
は所定の時定数を得るもので増幅器Ａ７の一方の入力端
に接続される。また抵抗Ｒ１６゜Ｒ１７および可変抵抗
Ｒ１８の直列回路は電源端子ａ、ｂ間に接続され、可変
抵抗Ｒ１８と抵抗Ｒ１７との接続点は増幅器Ａ７の他方
の端子に接続されて基準電源を形成する。そして増幅器
Ａ７の出力端とその他方の入力端との間にはフィードバ
ック用の抵抗Ｒ１９が接続される。また増幅器Ａ７の出
力端に接続された出力回路３６において、トランジスタ
Ｔｒｉのベースは抵抗Ｒ２０を介して増幅器Ａ７の出力
端に接続され、そのエミッタは他方の電源端子すに、さ
らにそのコレクタは出力端子Ｃに接続される。そしてト
ランジスタＴｒｉのコレクターエミッタ間にはツェナー
ダイオードＺＤが接続される。また増幅器Ａ７の出力端
と他方の電源端子す間には抵抗Ｒ２１を介して発光ダイ
オードからなる動作表示灯Ｄ２が接続される。

さらにトランジスタＴｒｉのベースと他方の電源端子す
間には抵抗Ｒ２２が接続される。

また増幅器Ａ７の他方の端子すなわち抵抗Ｒ１７とＲ１
９との接続点は抵抗Ｒ１００および抵抗ＲＩＯＩを介し
て時間設定端子ｄに接続され、さらに抵抗Ｒ１００とＲ
１０１との接続点とアースＥとの間にはコンデ／すｃ　
ｉｏｏが接続され、これによって外部制御部３７が形成
される。

すでに説明したように移動体検出器１３は移動体６たと
えば糸６ａが投光部１９から受光部２０へ投射している
光を横切るように他の装置すなわち糸巻き機械の基体１
に取付けられ、しかも糸巻き機械が糸６ａを巻き芯５に
巻取っているときにその糸はガイトド２ム２により、こ
のガイドドラムすなわち巻き芯５の細心方向にその一端
から他端まで往復運動をするので、これによつ℃移動体
検出器１３０投光部１９かも受光部２０へ投射される光
は周期的に遮られる（第８図イ）。このとき糸６ａによ
って生じる陰影は受光面２７すなわち受光素子２２ａ　
、２２ｂ上をその配列方向に横切るので、その移動方向
に位置する受光素子２２ａ　、２２ｂの光電流は順次減
少する。

次に各受光素子２２ａ　、２２ｂからの光電流はそれぞ
れが接続された第１の信号線２５および第２の信号線２
６に集められ、Ｉ／Ｖ増幅器３１に入力される。このＩ
／Ｖ増幅器により受光部２０からの光電流は第８図口に
示すように第１および第２の電圧に変換され、差動増幅
器３２に供給される。そしてその第１の電圧および第２
の電圧は差動増幅器３２によりそれらの差が増幅される
。

すなわち各受光素子２２ａ　、２２ｂに生じた光電流に
、プラス１、マイナス１を交互に乗算し、これを加算し
て得られた交流信号が増幅されたことになる。したがっ
て１つの受光面に当る光すなわち七の受光面２７を形成
するすべての受光素子２２ａ、２２ｂに当る光が一様で
あれば、直流光、交流光のいずれに対しても信号として
は現われなし・なお第８図゛ハは受光素子２２ａ　、２
２ｂが２個で構成されるばあいの出力信号波形である。

差動増幅器３２からの交流信号は交流増幅器３３により
所定の大きさまで増幅され、さらにこの出力信号はバン
ドパスフィルター３４により不要な周波数成分を取除き
、所定の周波数成分のみを出力する。この信号はオンデ
イレイタイマー３５のリセット入力に導入される。ここ
でオンデイレイタイマー時１１１１Ｔ、は糸の往復運動
により決まる信号波形の周期Ｔより大きく設定しておく
ことによりその出力はなく、したがって動作表示灯Ｄ２
はオンしない。

ところが糸６ａが切れると、差動増幅器３２の出力に交
流信号が現われず、オンデイレイタイマー３５にはリセ
ット信号が入力されなくなるので、時間Ｔ。だけ経過し
た後、タイムアツプ信号を出す。この信号により糸切れ
出力が出され、動作表示灯Ｄ２が点灯する。

なお上記実施例において移動体６として糸６ａを用いた
ものについて説明したが、帯状体たとえば映写用フィル
ムのスプロケット孔の検出や板状体あるいは棒状体、球
状体ないしは立方体等の塊状体であっても検出が可能で
あり、要は投光部１９から受光部２０に至る光を断続的
に遮るものであればよい。したがって受光素子２２もた
がいに平行に配列する必要はなく、たとえば円板上にそ
の円周に沿って放射状に配設することも考えられるまた
自動糸巻き機械においては糸の巻取り速度は巻取り開始
時には比較的ゆつ（りであるが、徐々に巻取り速度は上
昇し、やがて所定の速度に達する。よって糸の往復周期
も、巻取り開始時は長（、しだいに短くなって所定値に
達する。

このような状況において、移動体検出器１３を設置する
ばあい、オンデイレイタイマー３５のタイムアツプ時間
Ｔ。は糸の巻堆り開始時の糸の往復周期より長い必要が
あるが、糸巻き機械の速度が所定の速度に達すると、糸
の往復周期はタイムアツプ時に比べてひじように短くな
り、糸が切れてから検出器１３が出力を発するまでの時
間が必要以上に長くなる。

そこで糸巻き機械から時間設定端子ｄに速度信号を入力
すると、タイムアツプ時間が変わる。すなわち時間設定
端子ｄが糸巻き機械からの制御信号によりアースされる
とタイマー用のコンデンサＣ１５の充電電圧の比較電圧
Ｓが変わるので、タイムアツプ時間は長くなり、また時
間設定端子ｄを電源に接続すると短くなる。

このように時間設定端子ｄをハイ、ロー　オープンとす
ることにより３種類のタイムアツプ時間が設定できる。

もちろんアナログ電圧を与えれば連続的に変えることが
できる。

〔発明の効果〕

この発明は上述のように１つの面上において少くとも２
個以上の受光素子２２ａ　、２２ｂを並設することによ
り受光部２０を形成し、この受光部に投光部１９から茜
を投射するとともに、移動体６の移動により投光部１９
から受光素子２２ａ。

２２ｂへの光を順次遮り、かつ受光素子２２ａ。

２２ｂからの光！流出力に、プラス１とマイナス１を交
互に乗算した後それらを加算することにより交流信号を
得るようにし、この交流信号の発生後、所定の時間経過
しても次の交流信号が現われないときに出力を出すよう
にしているので、直流光あるいは交流光のいずれに対し
ても極めて安定し又おり、移動体６か細い線状体たとえ
ばｔＳｔや糸のようなものであってもその運動を容易に
検出でき、また受光素子２２あるいは電子回路は集積化
が容易であり、しかも構造が簡単であることから小形化
を図ることができる。

またタイムアツプ信号を外部信号により変化するように
し１いるので、移動体６の周期が始動時と規定速度時で
異なるばあいにも１つの検出器で対応でき、したがって
在庫管理の上からも有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図はこの発明における移動体検出装置の１
実施例を示すもので、第１図は移動体検出装置を自動糸
巻き機械に適用した状態の斜視図第２図は移動体検出器
の斜視図、第３図は移動体検出器を一部切欠いて示す平
面図、第４図は受光部の拡大平面図、第５図は受光部の
他の実施例を示す平面図、第６図は移動体検出装置のブ
ロック図、第７図は第６図の具体的な回路図、第８図は
移動体検出装置の信号波形図、第９図〜第１１図は従来
の移動体検出装置の正面図である。 １・・・基体、２・・・ガイドドラム、４・・・紡錘ケ
ース５・・・巻き芯、６・・・移動体、８・・・案内溝
、９・・・糸玉、１１・・・規制枠、１３・・・移動体
検出器、１４・・・ハウジング、１５・・・基部、１６
・・・脚部、１８・・・凹部、１９・・・投光部、２０
・・・受光部、２１・・・投光素子、２２・・・受光素
子、２３・・・電子回路基板、２５・・・第１の信号線
、２６・・・第２の信号線、２７・・・受光面、２８・
・・電極、２９・・・端子、３０・・・端子、３１・・
・Ｉ／Ｖ増幅器、３２・・・差動増幅器、３３・・・交
流増幅器、３４・・・バンドパスフィルター　３５・・
・オンデイ レイタイマー ６・・・出力回路、 ７・・・外 部制御部。 特 許 出 願 人 山武ハネウェル株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）１つの面上において、少くとも２個以上の受光素
   子をたがいに所定の間隔をおいて並設することにより受
   光部を形成するとともに、この受光部に光を投射する投
   光部を上記受光部と所定の間隔をおいて設け、また上記
   投光部と上記受光部との間に、上記投光部から上記受光
   部へ達する光を断続的に遮る移動体を設け、この移動体
   の移動により上記受光素子の光電流出力に、プラス１と
   マイナス１を交互に乗算した後、それらを加算すること
   により交流信号を得るとともに、この交流信号が発生し
   た後、所定の時間を経過しても次の交流信号が現われな
   いときに出力を出すことを特徴とする移動体の検出装置
   。
2. （２）１つの面上において、少くとも２個以上の受光素
   子をたがいに所定の間隔をおいて並設することにより受
   光部を形成し、この受光部に光を投射する投光部を上記
   受光部と所定の間隔をおいて設け、また上記投光部と上
   記受光部との間に、上記投光部から上記受光部へ達する
   光を断続的に遮る移動体を設け、この移動体の移動によ
   り上記受光素子の光電流出力に、プラス１とマイナス１
   を交互に乗算した後に、それらを加算することにより交
   流信号を得るとともに、この交流信号が発生した後、所
   定の時間を経過しても次の交流信号が現われないときに
   出力を出し、かつ上記交流信号が発生した後、出力が出
   るまでの時間を外部端子を介して外部から制御しうるよ
   うにしたことを特徴とする移動体の検出装置。