JPH07324910A - 移動体の位置検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直線運動する移動体の位置を精度良くしかも
比較的安価で検出する方法および装置を提供すること。 【構成】 互いに近接する２つの光電子スイッチＡ，Ｂ
を、直線運動する移動体１０の移動方向に沿って配置す
るとともに、前記光電子スイッチＡ，Ｂの光軸２，４間
よりもわずかに広い幅をもつ被検出体１１を前記移動体
１０に取り付けておき、各光電子スイッチＡ，Ｂは自身
の光軸２，４が前記被検出体１１により遮られている時
に独立して信号を出力し、各出力信号を独立してＡＮＤ
論理回路へ入力するとともに、このＡＮＤ論理回路から
出力される信号に基づいて、前記移動体１０の位置を検
出するようにしたことを特徴とする移動体１０の位置検
出方法および装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】直線運動する移動体の位置を精度
良く検出する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】直線運動する移動体の位置を検出する技
術として、従来主として一般的に知られているものに、
次の二つのそれぞれの方法または装置がある。 （１）１個の光電子スイッチを使用する方法または装
置。 図７に示すごとく、矢印で示すように直線状に往復運動
する移動体０４の側面に非通光性の板状の被検出体０５
を取り付け、この被検出体０５が、固定している光電子
スイッチ０１の光源０８と受光素子０９間の光軸０２を
直交方向に一瞬遮って通過するようにする。そうする
と、被検出体０５はその幅Ｈを持っているので、例え
ば、移動体０４が左から右へ移動する場合の光電子スイ
ッチ０１の出力を矩形波信号チャートに図示すると図８
のようになり、被検出体０５の幅Ｈに相当する矩形波信
号の幅０Ｈを生じる。この矩形波信号チャートの横軸
は、左から右へ時間の経過を示し、移動する被検出体０
５の位置、ひいては移動体０４の位置を示していること
にもなる。そして、この矩形波信号の幅０Ｈは移動体０
４の位置の検出精度を意味しており、幅０Ｈが狭いほど
移動体０４の位置を精度よく検出していることを意味し
ている。従って、被検出体０５の幅Ｈを狭くすればする
ほど精度は良くなる。すなわち、この技術では装置とし
ては、主として１個の光軸０２をもつ１個の光電子スイ
ッチ０１と、比較的狭幅の被検出体０５とからなりＡＮ
Ｄ論理回路は使用していない。

【０００３】（２）特殊磁気センサーを使用する方法ま
たは装置。 図９に示すごとく、矢印方向に直線運動する移動体０６
の側面に被検出体として発磁体０７を取り付け、この発
磁体０７が、固定している検出ヘッド０３の前面を通過
するようにする。そうすると、発磁体０７が検出ヘッド
０３の前面を通過するときに検出ヘッド０３には出力の
変化を生じる。このときの検出ヘッド０３の出力を矩形
波信号チャートに図示すると図１０のようになり、矩形
波信号の幅０Ｇは狭く、精度的には一見問題ないように
見える。また、この矩形波信号チャートの横軸は、図８
と同じである。すなわち、この技術では装置としては、
主として発磁体０７と、１個の検出ヘッド０３からなり
ＡＮＤ論理回路は使用していない。しかし、以上説明し
た従来技術にはいずれも次のような問題点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

（１）１個の光電子スイッチを使用する方法または装
置。 この方法または装置では、前述したように被検出体０５
の幅Ｈを狭くすればするほど精度が良くなる。しかし、
この前記幅Ｈを狭くすれば被検出体０５の強度上で不具
合を生じ、また光電子スイッチ０１の光軸０２を遮る確
度が悪化し不安定になり、検出精度に悪影響を及ぼすよ
うになる。そこで、この方法および装置は安価ではある
が、前記幅Ｈを狭くして移動体０４の位置を精度よく検
出することは、細い光軸とそれを検出する特殊な光電子
スイッチを必要とし技術的に困難でありかつ高価である
という問題点がある。このように、被検出体０５の幅Ｈ
を狭くすると問題がある。そこで、図８で光電子スイッ
チ０１の出力がｏｎになった瞬間である１Ｈを被検出体
０５の位置、つまりは移動体０４の位置として認識させ
ることも可能である。しかし、この方法を採用すれば、
移動体０４が逆に右から左に移動する場合は、図８の矩
形波信号チャートで光電子スイッチ０１の出力がｏｎに
なる瞬間は２Ｈとなる。そこで、この方法または装置を
採用すれば、移動体０４の移動方向によって被検出体０
５の幅Ｈだけ被検出体０５の検出位置が異なってくると
いう問題点がある。

【０００５】（２）特殊磁気センサーを使用する方法ま
たは装置。 この方法または装置は、前述したように精度的には一見
問題ないように思えるが、発磁体０７が検出ヘッド０３
の前面を通過するときの発磁体０７と検出ヘッド０３と
の間隔を常に一定に厳密に維持しておく必要があり、機
械の振動等により発磁体０７と検出ヘッド０３との装置
の間隔がわずかにずれても検出精度に悪影響を及ぼすと
いう問題点がある。また、この特殊磁気センサー装置は
比較的高価であるという問題点がある。そこで、本発明
の目的は、直線運動する移動体の位置を移動方向に関係
なく精度良くしかも比較的安価で検出する方法および装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るには、互いに近接する２つの光電子スイッチを、直線
運動する移動体の移動方向に沿って配置するとともに、
前記光電子スイッチの光軸間よりもわずかに広い幅をも
つ被検出体を前記移動体に取り付けておき、各光電子ス
イッチは自身の光軸が前記被検出体により遮られている
時に独立して信号を出力し、各出力信号を独立してＡＮ
Ｄ論理回路へ入力するとともに、このＡＮＤ論理回路か
ら出力される信号に基づいて、前記移動体の位置を検出
するようにしたことを特徴とする移動体の位置検出方法
とすることにより、また、直線運動する移動体の移動方
向に沿って配置され、互いに近接する２つの光軸をもつ
光電子スイッチと、前記移動体に取り付けられ、前記２
つの光軸間よりもわずかに広い幅をもつ被検出体と、前
記各光軸が前記被検出体により遮られているときにそれ
ぞれ独立して光電子スイッチから入力される信号に基づ
いて位置検出信号を出力するＡＮＤ論理回路と、を具備
することを特徴とする移動体の位置検出装置とすること
により、達成することが出来る。

【０００７】

【作用】まず、請求項１に係る本発明の作用を図１〜図
５を参照しながら説明する。図１において、直線運動す
る移動体１０の移動方向に沿って近接する２つの光電子
スイッチＡと光電子スイッチＢを並べて固定する。そし
て、移動体１０が矢印のごとく左から右へ直線運動をす
るときに、移動体１０の側面に取り付けている板状の被
検出体１１が、光電子スイッチＡの光源Ａ１と受光素子
Ａ２との間の光軸２および光電子スイッチＢの光源Ｂ１
と受光素子Ｂ２との間の光軸４を直交方向に遮るように
なっている。また、図５は、本発明の原理を示すブロッ
ク図で、光電子スイッチＡの出力信号ａと光電子スイッ
チＢの出力信号ｂとの両方をＡＮＤ論理回路１５に入力
すると、ＡＮＤ論理回路１５はＡＮＤ論理により出力信
号ａと出力信号ｂの双方が共にｏｎとなっている時にだ
けｏｎの信号となるような出力信号（ａ∩ｂ）に演算処
理することを意味している。

【０００８】まず、移動体１０の側面に取り付けている
被検出体１１が、近接する２つの光電子スイッチの一方
である光電子スイッチＡの光軸２を遮ったときに出力信
号ａが発生する。続けてもう一方の光電子スイッチＢの
光軸４を遮ったときに出力信号ｂが生じる。そして、こ
れら両出力信号ａ，ｂはＡＮＤ論理回路１５へ入力され
て、ＡＮＤ論理回路１５が、ＡＮＤ論理により光電子ス
イッチＡの出力信号ａと光電子スイッチＢの出力信号ｂ
の双方が共にｏｎとなっている時にだけｏｎとなるよう
に演算処理した信号（ａ∩ｂ）を出力する。これら光電
子スイッチＡ、光電子スイッチＢ、およびＡＮＤ論理回
路１５の出力信号を矩形波信号チャートに図示すると図
２のごとくになる。この矩形波信号チャートの横軸は、
左から右へ時間の経過を示し、移動する被検出体１１の
位置、ひいては移動体１０の位置を示していることにも
なる。

【０００９】図２において、ＡＮＤ論理回路１５の出力
信号（ａ∩ｂ）の矩形波信号の幅Ｚは光電子スイッチＡ
の出力信号ａと光電子スイッチＢの出力信号ｂの双方が
ｏｎになっていることを示し、このときに移動体１０の
位置を検出していることを示している。従って、この矩
形波信号の幅Ｚの値が小さいほど移動体１０の位置を精
度良く検出していることを意味している。また、この前
記矩形波信号の幅Ｚは、被検出体１１の幅Ｙに相当する
矩形波信号の幅Ｙ０から、２つの光電子スイッチＡ，Ｂ
のそれぞれの光軸２，４間の距離であるＸに相当する矩
形波信号の幅Ｘ０を、引いた値に比例する。そこで、被
検出体１１の幅Ｙの値を光軸２，４間の距離Ｘの値にで
きるだけ近づけて、前記幅Ｙの値を前記距離Ｘの値より
もわずかに大きくすれば、前記矩形波信号の幅Ｚの値が
小さくなり、移動体１０の位置を精度良く検出できるよ
うになる。また、被検出体１１の幅Ｙの方が光軸２，４
間の距離Ｘよりも大きいという前提を守った上で、被検
出体１１の幅Ｙまたは光軸２，４間の距離Ｘを変更する
ことにより、矩形波信号の幅Ｚを変えることができるの
で、移動体１０の位置を検出する精度を変更することも
できる。

【００１０】以上移動体１０が左から右へ直線運動する
場合について説明したが、次は逆に図３に示すように、
移動体１０が矢印のごとく右から左へ直線運動する場合
について説明する。この場合、移動体１０に取り付けて
いる被検出体１１が、近接する２つの光電子スイッチＡ
の光軸２、光電子スイッチＢの光軸４を遮ったときに生
じる光電子スイッチＡの出力信号ａおよび光電子スイッ
チＢの出力信号ｂ、さらに、これら両出力信号ａ，ｂを
ＡＮＤ論理回路１５へ入力し、ＡＮＤ論理で演算処理し
た後の出力信号（ａ∩ｂ）を矩形波信号チャートに図示
すると図４のごとくになる。この矩形波信号チャートの
横軸は、右から左へ時間の経過を示し、移動する被検出
体１１の位置、ひいては移動体１０の位置を示している
ことにもなる。

【００１１】図２と図４から分かるように、移動体１０
がどちらの方向に移動する場合でも、ＡＮＤ論理回路１
５で演算処理した後の出力信号（ａ∩ｂ）の矩形波信号
の幅Ｚは、図８の矩形波信号の幅０Ｈに比べて極めて細
い幅となる。つまり、このことは移動体１０が左右どち
らの方向から移動して来ても移動体１０の検出精度が高
いという優れた特性をも本発明が持っていることを示し
ている。

【００１２】また、前記出力信号（ａ∩ｂ）の矩形波信
号の幅Ｚを狭くするため、つまり検出精度を良くするた
めには、前述のように被検出体１１の幅Ｙと光軸２，４
間の距離Ｘとの差を小さくすれば良く、被検出体１１の
幅Ｙをあまり狭くする必要がない。従って、光軸２及び
光軸４を遮る確度を悪化させて検出精度を損なうような
ことはなく、被検出体１１の強度上の懸念もない。

【００１３】次に、本発明に使用される装置の作用を、
図を参照しながら請求項１の作用の説明と出来るだけ重
複しない部分について説明する。図１及び図３におい
て、光電子スイッチＡは１個の光軸２、光電子スイッチ
Ｂは１個の光軸４をもっており、２個の光電子スイッチ
Ａ，Ｂで２つの光軸２，４を形成している。また、移動
体１０は、例えばねじ軸９に螺合しながらねじ軸９の回
転により矢印のごとく左から右へ直線運動をするように
なっている。そして、移動体１０の側面に取り付けてい
る被検出体１１は、前記光軸２，４間の距離Ｘよりも広
幅の非透明の薄い板から出来ており、通光しないように
なっている。図５に示すＡＮＤ論理回路１５は、前記各
光軸２，４を被検出体１１が遮った時にそれぞれ独立し
て光電子スイッチＡ，Ｂから入力される信号ａ，ｂをＡ
ＮＤ論理で演算処理し、位置検出信号である信号（ａ∩
ｂ）を出力するようになっている。

【００１４】また、請求項２に係る位置検出装置の作用
を説明すると、図６において、光電子スイッチ１は１個
の光電子スイッチの中に２個の光軸２及び光軸４をも
ち、これら各光軸２，４が被検出体１１により遮られて
いる時には、それぞれ独立して出力信号ａ，ｂを光電子
スイッチ１から出すようになっている。そして、本発明
には光電子スイッチとして、２個の光電子スイッチＡ，
Ｂまたは１個の光電子スイッチ１のどちらを使用するこ
とも可能である。

【００１５】

【実施例】最初に、本発明の請求項１に係る実施例１を
説明するが、本発明の作用で説明した記述と重複する内
容は、できるだけ簡略化して説明する。まず、実施例１
を示す図１において、今、移動体１０が矢印の方向に直
線運動している。被検出体１１が光電子スイッチＡの光
軸２と光電子スイッチＢの光軸４を遮った場合の光電子
スイッチＡの出力信号ａ及び光電子スイッチＢの出力信
号ｂを矩形波信号チャートに図示すると図２のようにな
る。そして、これら両出力信号ａ，ｂはそれぞれ独立し
て図５に示すようにＡＮＤ論理回路１５に送られ、この
ＡＮＤ論理回路１５はＡＮＤ論理により出力信号ａと出
力信号ｂの双方共がｏｎとなっている時にだけｏｎの信
号となるような出力信号（ａ∩ｂ）に演算処理する。こ
のＡＮＤ論理回路１５の出力信号（ａ∩ｂ）を矩形波信
号チャートにして同じく図２に示している。このように
して得られた出力信号（ａ∩ｂ）の矩形波信号の幅Ｚ
は、前記距離Ｘの値を被検出体１１の幅Ｙに近づけるよ
う調節することにより狭くなり、被検出体１１の検出精
度つまり移動体１０の検出精度がよくなる。

【００１６】次に、移動体１０が図３の矢印のように図
１とは反対方向に移動し、被検出体１１が前記光軸２と
光軸４を遮った場合の光電子スイッチＡの出力信号ａ及
び光電子スイッチＢの出力信号ｂ、さらにＡＮＤ論理回
路１５でＡＮＤ論理により演算処理された出力信号（ａ
∩ｂ）の矩形波信号チャートは図４のようになる。そこ
で、図２と図４とを比較すれば明らかなように、出力信
号（ａ∩ｂ）の矩形波信号は図２と図４と同じ横軸の位
置で発生しており、本発明の方法によれば移動体１０の
移動方向に係りなく、移動体１０の位置を精度良く検出
していることがわかる。そしてこの場合、検出している
位置の精度は±０．１ｍｍ程度を確保している。次に、
実施例１の効果を述べる。本実施例１の方法によれば、
移動体の位置を検出する精度は、従来の技術で述べた
（１）１個の光電子スイッチを使用する方法に比較する
と約１０倍良くなり、コストは従来の技術で述べた
（２）特殊磁気センサーを使用する方法に比較し約１０
分の１となり、大変大きな効果を得ることができる。

【００１７】次に、請求項２に係る実施例２について述
べる。図６は実施例２を示すもので、実施例１とは光電
子スイッチ及び被検出体の構成が異なっている。１個の
光電子スイッチ１は自身に２個の光軸、すなわち光源２
１と受光素子２２との間の光軸２と、光源４１と受光素
子４２との間の光軸４とを持っている。この場合、２つ
の光軸２，４間の距離Ｘを調節することができない。そ
こで、被検出体１４の幅Ｙを調節できるようにして被検
出体１４の位置の検出精度ひいては移動体１０の位置の
検出精度を調節するようにしている。その他の構成及び
作用については実施例１とほぼ同様なので重複を避ける
ために記述を省略する。また、実施例２の効果は実施例
１とほとんど同様である。

【００１８】次に、本発明の請求項２に係る実施例１及
び実施例２を説明するが、前述した本発明の請求項１に
係る実施例１及び実施例２を説明したと同一な図を使用
し出来るだけ重複しない部分を説明する。まず、実施例
１を示す図１及び図３において、図示していない駆動装
置によりねじ軸９が回転され、このねじ軸９に螺合して
いる移動体１０が矢印の方向に直線運動している。な
お、この移動体１０の直線運動は、ねじ軸９との螺合で
なくリニアーベアリングとの嵌合や、レールと車輪との
組み合わせ等によるものとすることも出来る。移動体１
０の側面に取り付けている非通光性の薄い板状の被検出
体１１の幅Ｙは固定である。しかし、光電子スイッチＡ
の光軸２と光電子スイッチＢの光軸４との間の距離Ｘを
調節できるように、光電子スイッチＡと光電子スイッチ
Ｂを移動可能なようにして固定している。そこで、前記
幅Ｙを越えない範囲で前記距離Ｘを調節すれば、被検出
体１１の幅Ｙの位置の検出精度すなわち移動体１０の位
置の検出精度を調節できるようになっている。図５にブ
ロック図で示すように、ＡＮＤ論理回路１５の構成及び
作用は、本発明の請求項１に係る実施例１及び実施例２
を説明した内容と同様なのでここでは重複を避けるため
に説明を省く。

【００１９】つぎに、実施例２について述べる。図６は
実施例２を示すもので、実施例１とは光電子スイッチ及
び被検出体の構成が異なっている。従ってこの部分につ
いて説明する。１個の光電子スイッチ１は自身に２個の
光軸すなわち、光源２１と受光素子２２との間の光軸２
と、光源４１と受光素子４２との間の光軸４とを持って
いる。そして、前記各光軸２，４が被検出体１４により
遮られている時には、前記光電子スイッチ１からはそれ
ぞれ独立して出力信号を前記ＡＮＤ論理回路１５に送る
ようになっている。しかし、前記光電子スイッチ１は２
つの光軸２，４間の距離Ｘを調節することができないの
で、代わりに被検出体１４の幅Ｙを調節できるようにし
ている。すなわち、移動体１０の側面にある被検出体１
４は２枚の薄い非通光性の板１２，１３からなり、板１
２の一端部と板１３の一端部とを上下に重ねた構成にな
っている。 そこで、幅Ｙ方向に板１２または板１３を
動かせば、幅Ｙを広くしたり狭くしたり調節出来るよう
になる。その他の構成及び作用については実施例１とほ
ぼ同様である。実施例２の効果としては、実施例１と比
較して、光電子スイッチが１個にまとまっているので取
り付けが簡単になる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の移動体の位置検出方法および装
置によれば、移動体の位置を検出する精度を大幅に向上
させ、しかも装置の費用を大幅に安くできるという優れ
た効果があり、産業上の実用的価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例１の全体概略を示す斜視図
である。

【図２】図１に関連する矩形波信号チャートである。

【図３】本発明に係る実施例１の全体概略を示す斜視図
である。

【図４】図３に関連する矩形波信号チャートである。

【図５】本発明に係るブロック図である。

【図６】本発明に係る実施例２の全体概略を示す斜視図
である。

【図７】従来技術（１）の全体概略を示す斜視図であ
る。

【図８】図７に関連する矩形波信号チャートである。

【図９】従来技術（２）の全体概略を示す斜視図であ
る。

【図１０】図９に関連する矩形波信号チャートである。

【符号の説明】

０１：光電子スイッチ ０２：光軸 ０３：検出ヘッド ０４：移動体 ０５：被検出体 ０６：移動体 ０７：発磁体 ０８：光源 ０９：受光素子 １：光電子スイッチ ２：光軸 ４：光軸 ９：ねじ軸 １０：移動体 １１：被検出体 １２：板 １３：板 １４：被検出体 １５：ＡＮＤ論
理回路 ２１：光源 ２２：受光素子 ４１：光源 ４２：受光素子 Ｈ：幅 ０Ｈ：幅 １Ｈ：信号 ２Ｈ：信号 ０Ｇ：幅 Ａ：光電子スイッチ Ｂ：光電子スイ
ッチ Ａ１：光源 Ａ２：受光素子 Ｂ１：光源 Ｂ２：受光素子 Ｘ：距離 Ｙ：幅 Ｘ０：幅 Ｙ０：幅 Ｚ：幅 ａ：信号 ｂ：信号 （ａ∩ｂ）：信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに近接する２つの光電子スイッチ
   を、直線運動する移動体の移動方向に沿って配置すると
   ともに、 前記光電子スイッチの光軸間よりもわずかに広い幅をも
   つ被検出体を前記移動体に取り付けておき、 各光電子スイッチは自身の光軸が前記被検出体により遮
   られている時に独立して信号を出力し、 各出力信号を独立してＡＮＤ論理回路へ入力するととも
   に、このＡＮＤ論理回路から出力される信号に基づい
   て、前記移動体の位置を検出するようにしたことを特徴
   とする移動体の位置検出方法。
2. 【請求項２】 直線運動する移動体の移動方向に沿って
   配置され、互いに近接する２つの光軸をもつ光電子スイ
   ッチと、 前記移動体に取り付けられ、前記２つの光軸間よりもわ
   ずかに広い幅をもつ被検出体と、 前記各光軸が前記被検出体により遮られているときにそ
   れぞれ独立して光電子スイッチから入力される信号に基
   づいて位置検出信号を出力するＡＮＤ論理回路と、を具
   備することを特徴とする移動体の位置検出装置。