JPH02293683A - 多光軸式光電スイッチ - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は腹数対の投光素子及び受光素子を備え、いずれ
かの光輔が遮光状態となったことを検出する多光軸式光
電スイッチに関する。

（従来の技術） この種の光電スイッチは、広い範囲で物体の有無を検出
できるため、例えばプレス装置の安全装置として利用さ
れる。その基本的構成は、検出物が通過する領域の全体
に複数対の投光素子及び受光素子を設け、あたかも複数
の透過形光電スイッチを組み合わせた構成である。この
構成では、１つの光軸に検出物が侵入してその光軸が遮
られたときに、その遮られた光輔の受光素子に隣の光輔
の投光素子からの光が入射して人光状態と見なされるこ
とを防止しなくては、検出物の確実な検出ができない。

このため従来は、複数の投光素子を所定のタイミングで
順次発光させると共に、受光回路側に投光タイミングに
対応する同期信号を信号ケーブルを介して送り、発光し
ている投光素子に対応する受光素子のみを有効化する構
成としていた。

しかし、この構成では、投光装置と受光装置とを信号ケ
ーブルにて接続する必要があるため、設置時の配線作業
が相当に面倒になるという大きな欠点があった。

そこで、本出願人は、投光・受光装置間のワイヤレス化
を６１能にする技術を開発し、既に出願した（特願昭６
１−１９９８６３号）。これは、物体検出川のＩＭ数対
の投光素子及び受光素子に加えて同期用の投光素子及び
受光素子を設け、この同期用投光素子及び受光素子を利
用して光信号で同期信号を受光装置に送信する構成であ
る。しかし、このように同期信号を光を介して送信する
場合には、同期用の受光素子に検出用の投光素子からの
光が入光して信号の授受に混乱が生ずることを防止する
ために、同期用の光信号と検出用の光信号とは明確に区
別しなくてはならない。このために、上記先行技術では
、第５図に示すように、投光装置１側には発振周波数が
異なる第１及び第２の２つの発振回路２．３を設け、同
期用の投光索子４と検出用の投光素子５群とを異なる周
波数で発光させている。一方、受光装置６側では、同期
用の受光素子７からの信号を増幅する同期用増幅回路８
と検出用の受光素子９からの信号を増幅する検出用増幅
回路１０とにバンドバスフィルタを設ける等して周波数
選択機能を与え、同期用の受光素子７が検出用の投光素
子５からの光を受けても、同期用増幅回路８がその受光
信号を増幅しないように構成していた。このように構成
すれば、投光装置と受光装置とを同期信号のための信号
ケーブルで接続しなくとも済むから、配線作業が著しく
簡単になるという利点が得られる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記構成では、投光装置１側に２つの発
振回路２，３を設けたり、受光装置６側の各増幅回路８
，１０に周波数選択機能を与えたりする必要があり、全
体の回路構成が相当に調雑になるという欠点がある。

そこで、本発明の目的は、極力簡単な構成で同期信号を
光を介して送信することができ、もってスイッチを１２
１共する１こある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） べ 本発明の多光軸キ光電スイッチは、複数対の検出用投光
素子及び受光素子と、１対の同期用投光素子及び受光素
子と、前記各投光素子を順次所定の投光タイミングで且
つ同期用投光素子の発光期間を検出用投光素子の発光期
間よりも長くして発光させる投光回路と、前記同期用投
光素子に対応する同期用受光素子からの受光信号を積分
して所定の積分レベルに達したことを条件に前記投光タ
イミングに対応したタイミングの同期信号を順次出力す
る同期信号生成回路と、前記検出用投光素子に対応する
検出用受光素子からの受光信号を前記同期信号と同期を
とりつつ検出しその受光信号の有無に応じて遮光信号を
出刀する受光回路とを只備せる構成としたところに特徴
を有する。

また、この場合、同期用の投光素子から発せられる光信
号を高周波数でオンオフを繰り返すバースト信号として
もよい。

（作用） 同期用投光素子から投光される光信号は、検出用投光素
子から投光される光信号に比べて発光期間を長くされて
いる。このため、同期用受光素子に同期用投光素子から
の光信号が大光したときには、その受光信号は同期信号
生成回路で積分レベルに達し、同期信号生成路から同期
信号が出刀される。しかし、検出用投光素子からの光信
号が同期用受光素子に入光したときには、その光信号の
発光期間は短いから受光信号は積分レベルに達せず、同
期信号は受光回路に与えられない。こうして同期用の光
信号と検出用の光信号とは明確に区別される。

そして、受光回路は検出用受光素子からの受光信号をそ
の同期信号と同期をとりつつ検出するがら、検出用受光
素子に発光期間が長い同期用の光信号が人光しても、そ
れに影響されることなく検出用の光信号だけを検出でき
る。

この構成では、同期用の光信号と検出用の光信号とはそ
れらの発光期間の長さによって区別される。従って、従
来のように投光装置側に２つの発振器を設け且つ受光装
置側の受光アンプに周波数選択機能を与えるという複雑
な構成としなくとも済む。

また、同期用の投光素子から発せられる光信号をバース
ト信号としたときには、外乱光による影四を受け難くな
る上、発光期間が長い光信号を受けるものでありながら
、同期用受光素子からの受光信号を増幅する受光アンプ
として、発光期間が短い光信号を受ける検出用受光素子
からの受光信号を増幅する受光アンプと同様な狭帯域特
性のアンプを使用できるようになる。

（実施例） 以下本発明の一実施例について第１図ないし第３図を参
照して説明する。

まず、投光装置］１側について述べるに、これは１個の
同期用投光素子１２及び複数個の検出用投光素子１３．
１４並びにこれらを駆動するための投光回路１５を備え
る。投光素子１２〜１４はＬＥＤにて構成され、検出物
の通過領域を措切って光を投射するように設けられてい
る。なお、検出用投光素子は図面を簡略化するために２
個のみ図示したが、多くの場合は検出物の通過領域の幅
全域にわたり多数個設けられる。投光回路１５は、発振
器１６、タイミング生成回路１７及び駆動回路１８〜２
０からなり、発振器１６及びタイミング生成回路１７に
て生成した所定の投光タイミングで各駆動回路１８〜２
０を介して各投光素子１２〜１４゛を順次繰り返し点灯
させ、そのうち特に同期用投光素子１２から発せられる
光信号は検出用投光素子１３．１４から発せられる光信
号に比べて発光期間が長くなるようにしている。具体的
には、本実施例では発振器１６の発振周波数を例えばＩ
ＯＯＫＨＺに設定しており、第３図（Ａ）〜（Ｃ）に示
すように、同期用投光素子１２のための信号はＩＯＯＫ
ＨＺの周波数でオンオフを繰り返して光信号はバースト
信号として発せられ、その発光期間は約１００μｓｅｃ
である。また、検出用投光素子１３．１４のための投光
信号は短いパルス幅で、その光信号の発光期間は同期用
投光素子１２からの光信号の１／２０に相当する約５μ
Ｓｅｅとなっている。

次に、受光装置２１側について述べるに、これは上記し
た同期用及び検出用の各投光素子１２〜１４と対をなす
ように配置された同期用受光素子２２と検出用受光素子
２３．２４とを備える。同期用投光素子１２と同期用受
光素子２２とで同期チャンネルが形成され、検出用投光
素子１Ｂ，１４と検出用受光素子２３．２４とで検出用
のＡチャンネル及びＢチャンネルが形成される。

各受光素子２２〜２４は例えばフォ１・ダイオードから
溝成され、前記投光素子１２〜１４からの光信号を受光
信号Ｓｓｖ，Ｓ．，Ｓ−に光電変換ずる。それらの受光
信号は３個の受光アンプ２５〜２７にて増幅される。こ
れらの受光アンプ２５〜２７は略同一の狭い帯域特性の
ものである。

受光アンブ２５によって増幅された同期用受光素子２２
からの受光信号Ｓ　ｓｖ　（第３図（Ｄ）参照）は積分
回路２８に入力され、その積分レベルが所定値に達する
と、同図（Ｇ）に示すように、コンバレータ２９から単
安定マルチバイブレータ３０に１・リガ信号ＳＴが与え
られるようになっている。

ここで、コンバレータ２９のスレッショルドレベルは、
同期チャンネルの発光期間が長い光信号が人力するとき
にはトリガ信号Ｓ↑を出力するが、Ａチャンネル又はＢ
チャンネルの発光期間が短い光信号が入力するときには
トリガ信号Ｓ−，を出力しないようにされている。また
、上記単安定マルチバイブレータ３０はトリガ信号Ｓ−
，の立下がりでトリガされ、第３図（Ｈ）に示すように
、所定パルス幅のＡチャンネル同期信号ＳＡＡを出力す
る。

更に、このＡチャンネル同期信号ＳＡＡは、次段の単安
定マルチバイブレーク３１にも与えられ、ここから第３
図（１）に示すようにＡチャンネル同期信号ＳＡＡの立
下がりでトリガされた所定パルス幅のＢチャンネル同期
信号ＳＢＨを出力する。そして、上記各車安定マルチバ
イブレーク３０．３１から出力される各同期信号Ｓ　Ａ
Ａ＋　　Ｓ　ＢＨのパルス幅は、前記投光回路１２にお
ける投光タイミングに対応するように設定され、第３図
（Ｂ）（Ｃ）（｝Ｉ）　　（１）から明らかなように、
同期信号ＳＡＡ＋ＳＩＩＲの出力中に各検出用発光素子
１３．１４か発光する関係になっている。従って、以上
述べた積分回路２８、コンバレータ２９、各１１安定マ
ルチバイブレーク３０．３１は同期信号生成回路３２を
構成し、この同期信号生成回路３２により同期用受光素
子１３．１４からの受光信号Ｓ．，Ｓ．を積分して所定
の積分レベルに達したことを条件に前記投光タイミング
に対応するタイミングで同期信号ＳＡＡ８ＳＩ１ｌ１を
順次出力するようにされている。

一方、受光アンブ２６の出力ラインは、Ａチャンネル同
期信号ＳＡＡが与えられるアンドゲート３３を介して積
分回路３４に接続されている゜。従って、受光アンプ２
６によって増幅された検出用受光素子２３からの受光信
号Ｓ．（第３図（Ｅ）参照）は、Ａチャンネル同期信号
ＳＡＡが与えられるときに限り積分回路３４に入力され
る。その積分回路３４の出力ラインはコンバレータ３５
に接続され、積分回路３４の積分レベルが所定値に達し
たときにコンパレータ３５の出力がハイレベルになるよ
うにしている。また、受光アンブ２７の出力ラインは、
Ｂチャンネル同期信号Ｓ８ｌｌが与えられるアンドゲー
ト３６を介して積分回路３７に接続されている。従って
、受光アンブ２７によって増幅された検出用受光素子２
４からの受光信号Ｓ．（第３図ＣＦ）参照）は、やはり
Ｂチャンネル同期信号Ｓｌｌｌ１が与えられるときに限
り積分回路３７に入力される。この積分回路３７の出力
ラインはコンバレータ３８に接続され、積分回路３７の
積分レベルが所定値に達したときにコンバレータ３８の
出力がハイレベルになるようにされている。そして、両
コンパレータ３５，３８の出力ラインはナンドゲート３
９を介して出力回路４０に接続され、両コンパレータ３
５，３８のいずれかまたは双方がローレベルになったと
きにナンドゲーｌ−　３　９の出力端子をハイレベルに
して出力回路４０に遮光信号Ｓ。を出力する。従って、
以上述べたアンドゲート３３，　　３６、積分回路３４
，３７、コンパレータ３５，３８及びナンドゲート３９
は検出用受光素子２３．３４からの受光信号Ｓ．，Ｓ，
を同期信号ＳＡＡ，ＳＢｌｌと同期をとりつつ検出しそ
の受光信号Ｓ．，Ｓ．の有無に応じて遮光信号Ｓ。を出
力する受光回路４１を構成する。

上記構成において、各投光素子１２〜１４と受光素子２
２〜２４との間の光軸中に遮蔽物が存在しない場合、各
投光素子１２〜１４から発せられた光信号は遮られるこ
となく各受光素子２２〜２４に入射する。この結果得ら
れる各受光信号Ｓ　ＳＹ＋Ｓ．，Ｓ．は第３図（Ｄ）（
Ｅ）（Ｆ）に示す通りである。同期用受光素子２２から
の受光１言号ＳＳＹに基づいては既に述べたように同期
信号生成回路３２によってＡ及びＢの両チャンネルの同
期信号ＳＡＡ＋　　Ｓ　［１１１が生成される。この同
期信号Ｓ　ＡＡ，ＳＯｌ．Ｉは、投光回路１１における
投光タイミングに対応するように予め設定されているか
ら、第３図（Ｈ）に示すように、Ａチャンネルの投光素
子１３が点灯される直前にＡチャンネル同期信号ＳＡＡ
に応じてアンドゲ−１・３３が開かれることになる。

この結果、受光信号Ｓ．にはＡチャンネルの光信号に対
応する部分のみならず、同期チャンネルやＢチャンネル
の光信号に対応する部分も含まれるという事情があって
も、そのうちＡチャンネルの光信号に対応する部分のみ
が積分回路３４に人ノＪされ、他のチャンネルの光信号
に対応する部分は積分回路３４に入力されなくなる。ま
た、Ｂチャンネルについても同様に、投光素子１４が点
灯される直前にＢチャンネル同期信号ＳＢＢに応じてア
ンドゲート３６が開かれるから、受光信号Ｓ，のうちＢ
チャンネルの光信号に対応する部分のみが積分回路３７
に入力されるようになる。これにて、各チャンネルにお
いて、他のチャンネルからの影響を受けることなく受光
信号Ｓ．，Ｓ．を正追に検出することができる。

一方、同期用受光素子２２からの受光信号Ｓ，，，にも
第３図（Ｄ）に示すように他のチャンネルからのノイズ
ｎＡ＋　　ｎｌｌが含まれる。しかし、同期信号生成回
路３２のコンバレータ２９は、発光期間が短い光信号が
入力するときにはトリが信号ＳＴＧを出力しない。従っ
て、他のチャンネルからのノイズｎＡ＋　　ロ。を契機
に投光タイミングとずれた同期信号ＳＡＡ＋　　Ｓ　［
＋１１がアンドゲート３３，３６に与えられてしまい、
そのために受光信号Ｓ．，Ｓｂを正確に検出できなくな
ることは確実に防止できる。

なお、光軸中に検出物が位置してＡチャンネル又はＢチ
ャンネルの光信号が遮られたときには、同期信号ＳＡＡ
ＩＳＢＢがアンドゲート３３，３６に与えられるにもか
かわらず、コンパレータ３５又は３８の出力ラインがハ
イレベルにならない。このため、ナンドゲート３９の出
力ラインがノ１イレベルになって遮光信号Ｓ。が出力回
路４０に与えられ、遮光状態にあることが出力される。

また、同期チャンネルの光信号が遮られたときには、同
期信号生成回路３２のコンバレータ２９からトリガ信号
ＳＴＧが出力されないから、各アンドゲート３３，３６
に同期信号ＳＡＡＩＳＩＩＬｌは与えられない。

このため、受光回路４１の積分同路３４，３７に受光信
号Ｓ．，Ｓ．が入力されないことになるから、やはりコ
ンバレータ３５，′う８の出力ラインがローレベルのま
まで遮光信号Ｓ。が出力回路４０に与えられる。

このように本実施例によれば、同期用の光信号と検出用
の光信号とをその発光期間の長さで区別することができ
る。従って、第５図に示した従来例のように投光装置側
に２つの発振器２．３を設け且つ受光装置側の増幅機８
．１０に周波数選択機能を与えるという複雑な構成とし
なくとも済み、全体の回路構成を相当に簡素化すること
ができる。

また、光信号をバースト信号化する場合でも、そのため
の発振器は１回路で済み、また両光信号の発光期間を異
ならせるとはいえ、そのための変更部分は回路定数程度
で済む。しかも、同期用投光素子１２からの光信号をバ
ースト信号化した本実施例によれば、外乱光による影響
を受け難くなる上、発光期間が長い光信号を受けるもの
でありながら、同期チャンネル用の受光アンブ２５とし
て、受光信号Ｓ．，Ｓ．を増幅する受光アンブ２６，２
７と同様な狭帯域特性のアンプを使用できるようになる
。この結果、回路構成が一層簡素化され、低コス１・化
及び小形化が可能になる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
同期チャンネルの受光アンプとしてパルス幅が長い受光
信号を増幅できる広帯域の受光アンプを使用すれば、必
ずしも光信号をバースト信号としなくともよい。

また、第４図は本発明の異なる実施例の一部を示す。こ
れは、前記実施例における同期信号生成回路３２にアン
ドゲート４２を追加し、同期信号Ｓ　ＡＡ＋　　Ｓ　Ｉ
ＩＢが単安定マルチバイブレータ３０．３１から出力さ
れている状態では初段の単安定マルチバイブレータ３０
にトリガ信号が入力されることを禁止したものである。

これによれば、外８Ｌ光による単安定マルチバイブレー
タ３０の１１■トリガを防止できて信頼性を大きく向上
させることができる。

その他、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定さ
れるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更
して実施することができる。

［発明の効果］ 本発明は以上述べたように、同期用の光信号と検出用の
光信号とを発光期間の長さて区別するものであるから、
投光装置と受光装置との間のワイヤレス化を可能にしな
がら、全体の回路構成を簡素にできるという優れた効果
を奏する。また、同期用の光信号をバースト信号とした
ときには、狭Ｈｙ域特性の受光アンプを使用できるよう
になって回路構成を一層簡素化できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示し、第１図
は全体のブロック図、第２図は同期信号生成回路の一部
を示す回路図、第３図は各部の電圧波形図、第４図は本
発明の他の実施例を示す第２図相当図、第５図は従来例
を示す全体のブロック図である。 図面中、１２は同期用投光素子、１３、１４は検出用投
光素子、１５は投光回路、２２は同期用受光素子、２３
．２４は検出用受光素子、３２は同期信号生成回路、４
１は受光回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数対の検出用投光素子及び受光素子と、１対の同
   期用投光素子及び受光素子と、前記各投光素子を順次所
   定の投光タイミングで且つ同期用投光素子の発光期間を
   前記検出用投光素子の発光期間よりも長くして発光させ
   る投光回路と、前記同期用投光素子に対応する同期用受
   光素子からの受光信号を積分して所定の積分レベルに達
   したことを条件に前記投光タイミングに対応したタイミ
   ングの同期信号を順次出力する同期信号生成回路と、前
   記検出用投光素子に対応する検出用受光素子からの受光
   信号を前記同期信号と同期をとりつつ検出しその受光信
   号の有無に応じて遮光信号を出力する受光回路とを具備
   してなる多光軸式光電スイッチ。 ２、同期用投光素子から発せられる光信号は高周波数で
   オンオフを繰り返すバースト信号であることを特徴とす
   る請求項１記載の多光軸式光電スイッチ。