JPS6177423A - 多光軸光電スイツチ - 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】 技術分野 本発明は、複数対の投光素子および受光素子を備え、一
平面もしくは立体的な空間内における物体の存否に対応
した電気信号を発生する多光軸光電スイッチに関するも
のである。

従来技術 この種の多光軸光電スイッチは、例えばプレス音域の安
全装置に使用されている。プレス機械の加ニスペースの
前側開口部の両側に投光部と受光部とが互に対向するよ
うに設置され、投光部の投光素子の各々と受光部の受光
素子の各々とが一平面上において互に対向するようにさ
れ、いずれかの対の投光素子から発せられた光が遮られ
て受光素子に達しないことから上記平面内に物体が存在
することを検知し、プレス機械の作動を禁止する信号を
発するようにされるのである。多光軸光電スイッチとし
てはこのように一平面内における遮光物体の存否を検知
する透過型か一般的であり、上記安全装置としての用途
の他にコンヘアライン上における物体の存否を検出する
用途等に広く使用されている。

しかし、立体的な空間内における物体の存否を検出する
ための多光軸光電スイッチや、投光素子と受光素子とが
同じ側に設けられ、投光素子から発せられた光の反射光
が受光素子によって受光される多光軸反射型光電スイッ
チも使用されている。

そして、これら多光軸光電スイッチにおいては、従来、
一光軸に対して一出力線が受光部より出されていた。

発明が解決しようとする問題点 しかし、近年、多光軸光電スイッチの光軸数が増加する
１頃向があり、それに伴ってコネクタが大形化し、接続
コードが太くなる上、配線、結線が煩雑となる問題が生
じて来ている。

また、各受光素子の出力信号をパラレルに処理する場合
には増幅器や出力回路が受光素子と同数だけ必要となり
、部品点数が多くなっζ、コストが高くなる上、受光器
が大形となることを避は得ない。受光器は設置の容易さ
の観点からしてできる躍り小形のものであることが望ま
しいにもかかわらず、大形化してしまうのである。

問題点を解決するだめの手段 第一発明に係る多光軸光電スイッチは、上記の問題点を
解決するために、複数の投光素子を備えた投光部と、投
光素子と同数の受光素子およびそれら受光素子の各々か
ら出されるパラレルな信号をシリアルな信号に変換する
シリアル信号化回路を備えた受光部と、そのシリアルな
（時系列的な）信号を再びパラレルな信号に戻して外部
に出力　゛する出力部とを含むように構成され、かつ、
その出力部か受光部とは別体のケース内に収容されると
ともに受光部に前記シリアルな信号を伝える１本の信号
線を含む接続コードによって接続される。

また、第二発明に係る多光軸光電スイッチは、上記第一
発明に係る光電スイッチの各構成要素に加えて、受光部
または出力部に、前記シリアルな信号から受光素子のす
べてのものが光を受けている状態もしくは光を受けてい
ない状態にあることを判定し、その事実を表す信号を出
力する判定回路と、その判定回路の出力部」が外部に出
力される状態と前記出力部の出力信号が外部に出力され
る状態とに択一的に切り換える切換スイッチとが設けら
れる。

作用 第一発明に係る光電スイッチにおいては、複数の受光素
子から発せられるパラレルな信号がシリアル信号化回路
によってシリアルな信号に変換され、１本の信号線に乗
せて出力部へ送られる。

また、第二発明に係る光電スイッチにおいては、切換ス
イッチの切換えによって判定回路においてシリアルな信
号に基づいてすべての受光素子の受光状態が判定され、
全受光素子が１１１ＭＩの受光素子であるかのように出
力信号が出される。すなわち、すべての受光素子が受光
している場合、あるいはすべての受光素子が受光してい
ない場合にその旨を表す信号が判定回路から出力される
のである。

すべての受光素子が受光状態にある場合に出力信号が出
されるようにすることと、すべての受光素子が受光して
いない場合に出力信号が出されるようにすることとは択
一的であり、目的に応じて選択されるものである。

また、判定回路を受光部に設けるか出力部に設けるかも
選択的であり、受光部に判定回路および切換スイッチを
設けた場合には判定回路の出力信号が受光部から外部へ
出力され得ることとなる。

また、判定回路および切換スイッチを出力部に設ける場
合には出力部から、シリアルな信何をパラレルな信号に
戻したものと、判定回路の出力信号とが択一的に得られ
ることとなる。

実施例 以下、第一発明および第二発明に共通の実施例を図面に
基ついて詳細に説明する。

第１図はプレス機械の安全装置に使用される光電スイッ
チの全体的な構成を示すブロック図であり、この光電ス
イッチは投光部１０．受光部１２およびコンｌ−０−ル
部１４から成っている。投光部１０は後に詳述するよう
に投光素子として複数（図示の例では４個）の発光ダイ
オードを備えており、受光部１２はそれと同数の受光素
子たるフォトトランジスタ（またはフォトダイオード）
を備えている。投光部１０の発光ダイオードは上下に一
定の間隔を隔てて一列に配設されており、受光部１２の
フォトトランジスタは各発光ダイオードに対向する位置
に設けられている。したがって、各発光ダ１′オードか
ら発せられた光は第１図に破線で示すように互に平行な
光軸１６ａ、Ｌ６ｂ。

１６Ｃ，１６ｄに沿って受光部１２のフォトトランジス
タへ到達することとなり、これらの光軸１６ａないし１
６（ｉを含む平面である検出平面内に遮光物体が存在す
る場合には、いずれかの光が遮断されて少なくとも１個
のフォトトランジスタか受光しないこととなるため、そ
れによって検出平面内に遮光物体が存在することを検知
することができる。

コントロール部１４は、電源線１８によって投光部１０
および受光部１２に電圧を加える電源回路と、受光部１
２から信号線２０を経て送られて来るシリアル信号をパ
ラレル信号に戻して出力線２Ｉないし２４に出力する出
力部とを備えている。

また、投光部１０は信号線２６を経て受光部１２および
コントロール部１４へ後に詳述する同期信号を供給する
ようにされている。投光部ＩＯ３受光部１２およびコン
トロール部１４はそれぞれ別個のケースに収容されてお
り、コンｌ−ｔコール部１４と受光部１２とは電源線１
８および信号線２０゜２６を含むコードによって接続さ
れ、投光部１０と受光部１２とは電源線１８および信号
線２６を含むコードで接続されている。

以下、投光部１０．受光部１２およびコントロール部１
４の構成を順次説明する。

第２図に投光部１０を示すが、投光部１０は矩形波発振
回路３０．ディレイドフリップフロツブ回路３２，３４
．反・転回路３６，３８，４０．ナンド回路４１．リン
グカウンタ４２２発光ダイオード４４ａ、４４ｂ、４４
ｃ、４４ｄおよびそれら発光ダイオードの駆動回路４６
ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを備えており、矩形波発振
回路３０から１個のパルスが発せられる毎に発光ダイオ
ード４４ａないし４４ｄを時分割的に順次発光させると
ともに端子＝１８から同期信号を発するようにされてい
る。４９はレンズである。この投光部１０は既に知られ
ているものであるため構成および作動の詳細な説明は省
略し、第５図に信号のタイミングチャートを示すに留め
る。

次に第３図に基づいて受光部１２を説明する。

受光部１２は前記投光部１０の各発光ダイオード４４ａ
、４４ｂ、４４ｃおよび４４ｄに対向するフォトトラン
ジスタ５０ａ、５０ｂ、５０ｃおよび５０ｄを備えてい
る。フォトトランジスタ５０ａないし５０ｄは発光ダイ
オード４４ａないし４４ｄからの光を受光したときにハ
イレベル信号を出し、このハイレベル信号が初段増幅器
５２ａないし５２ｄによって増幅されるのであるが、こ
れら初段増幅器５２ａないし５２ｄの出力信号はアナロ
グマルチプレクサ５４によって、対応する発光ダイオー
ド４４ａないし４・１ｄの発光時期に合わせて順次選択
され、終段増幅器５６に供給されるようになっている。

そのためにマルチプレクサ５４にはカウンタ５８が接続
され、このカウンタ５８のクロック端子ＣＫには前記投
光部１０の端子４８から信号線２６を経て受光部１２の
端子６０に供給された同期信号が入力されるとともに、
クリア端子ＣＬには同期分離回路６２の出力信号が入力
されるようになっている。同期分離回路６２は入力され
るパルス信号の時間間隔が設定値を超えたときハイレベ
ル信号を発するものであり、第６図に示すように、発光
ダイオードが４４２から４４ｄまで順次発光させられる
ときの１組の同期パルス内における各パルス間の時間間
隔Ｔｉか短く、発光ダイオード４４ｂが発光させられた
後、次に発光ダイオード４４ａが発光させられるまでの
時間間隔Ｔ２が長いことを利用して、発光ダイオード４
４ａないし／１４（ｌが１回ずつ発光させられる毎にク
リア信号をカウンタ５８のクリア端子ＣＬに供給するよ
うにされている。これによってカウンタ５８の内容は一
連の発光ダイオード４４ａないし４４ｄが１個発光させ
られる毎にｌずつ増加し、最後の発光ダイオード（本実
施例においては発光ダイオード４４　ｄ　）が発光させ
られた後クリアされることとなり、このカウンタ５日の
出力信号に基ついてアナログマルチプレクサ５４が各発
光ダイオード４４ａないし４．１　ｄに対応したフォｌ
−ｈランジスタ５０ａないし５０ｄからの出力信号を選
択して終段増幅器５６へ供給することとなるのである。

なお、第３図においては理解を容易にするためにアナロ
グマルチプレクサ５４が接点を有するものとして示され
ているが、実際には電子式のものであって接点を有する
わけではない。

上記終段増幅器５６の出力信号はリセット・セットフリ
ップフロップ回路（Ｒ−５Ｆ、Ｆ、と略称する）６４の
リセット端子Ｒに入力される。このＲ−５Ｆ、Ｉ’、　
６４のセット端子Ｓには同期信号が入力されるようにな
っており、　Ｒ−Ｓ　Ｆ、Ｆ、　６４の出力信号はすべ
ての光軸１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ上に遮光物体
がなく、各フォトトランジスタ５０ａないし５０ｄがそ
れぞれ対応した発光ダイオード４４ａないし４４ｄから
の光を受光する場合には第７図に示すように同期信号と
同一の波形となり、いずれかの光軸上、例えば光軸１６
ｂ上に遮光物体があって発光ダイオード４４ｂの光がフ
ォトトランジスタ５０ｂに入光しない場合には第８図に
示すような波形となる。詳細に説明すれば、１組　。

の同期パルスのうち最初のパルスが受光部１２の端子６
０に供給された際、カウンタ５８のカウント内容が１と
なってアナログマルチプレクサ５４によりフォトトラン
ジスタ５０ａが選択され、それと同時にＲ−５Ｆ、Ｆ、
　６４がセットされてその出力信号がハイレベルとなる
。そして、第５図から明らかなように、１組の同期パル
スの最初のパルスの立ち下がりと同時にリングカウンタ
４２の端子ＱＡの出力信号がハイレベルとなり、発光ダ
イオード４４ａが発光させられる。したがって、光軸１
６ａ上に遮光物体がなければその光はフォトトランジス
タ５０ａに入光し、フォトトランジスタ５０ａの出力ｆ
Ｒ号がハイレベルとなり、これが初段増幅器５２３およ
び終段増幅器５６を経てＲ−ＳＦ、ｒ’、　６４のリセ
ット端子Ｒへ送られる。そのため、同期信号の立ら上が
りでセットされたＲ−５Ｆ、Ｆ、　６４はこの入力信号
によってリセットされ、出力信号はローレベルとなる。

以下、同様にして各同期パルスの立ち上がりで１７−３
　Ｆ、Ｆ、　６４がセットされ、同期パルスの立ち下が
り時に各フォトトランジスタ５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが
受光状態にあればＲ−５Ｆ、Ｆ、　６４がリセットされ
、第７図に示すように同期信号と同し波形の出力信号が
得られることとなる。

しかし、光軸１６ｂ上に遮光物体があり、同期パルスの
立ち下がり時にフォトトランジスタ５０ｂが受光してい
なければ同期パルスの立ぢ下がり時にＲ−Ｓ　Ｆ、Ｆ、
　６４がリセットされないごととなり、その出力信号は
ハイレベルのままとなり、第８図に示すような出力信号
が得られることとなるのである。

すなわち、フォトトランジスタ５０ａないし５０ｄから
パラレルに出力された信号が、アナログマルチプレクサ
５４．終段増幅器５６．カウンタ５８、同期分離回路６
２およびＲ−５Ｆ、Ｆ、　６４等がら成るシリアル信号
化回路によってシリアルな信号に変換されたこととなる
のである。

このシリアル信号は信号線６６．６８．３１函双投の切
換スイッチ７０および出力回路７２を経て端子７４に至
り、第１図の信号線２０を経てコントロール部１４へ送
られるのであるか、上記切換スイッチ７０が第３図の状
態から切り換えられた際には判定回路へ送られ、判定回
路の出力信号が端子７４から得られるようにもなってい
る。判定回路はソフトレジスタ８０．遅延回路８２．オ
ア回路８４等から成っており、切換スイッチ７０の切換
えによって、Ｒ−５Ｆ、Ｆ、　６４の出力信号であるシ
リアル信号が反転回路８６を経て、あるいは経ないでシ
フｌ−Ｌ−ジスタ８０のデータ入力端子りに供給される
ようになっている。

第９図に切換スイッチ７０が中央の位置、すなわちＲ−
５Ｆ、Ｆ、　６４からのシリアル信号が反転回路８６を
経ないで直接シフトレジスタ８０に入力される状態に切
り換えられており、光軸１６ｂが遮光物体によって遮ら
れたと仮定した場合のタイミングチャートを示す。同期
信号は遅延回路８２によって遅延信号とされ、この遅延
信号の立ち下がりに応してシフトレジスタ８０がシフト
される。

そして、この立ち下がり時にデータ入力端子りに入力さ
れている信号がハイレベルにあればハイレベルデータか
シフトレジスタ８０に取り込まれるのであるが、そのよ
うなことが生ずるのは、フォトトランジスタ５０ａない
し５０ｄのうちのいずれかが受光しないために同期信号
の立ち下がりにもかかわらずシリアル信号がバーｒレー
＼ルに保たれている場合であるため、いまの例において
は１組の遅延パルス（遅延信号の１組のパルス信号）の
うち２番目のパルスの立ち下がりに応してシフ１−レジ
スタ８０にハイレベルデータが取り込まれ、端子Ｑ１の
出力信号がハイレベルとなる。その後、遅延信号の立ち
下がりに応じてそのハイレベルデータがシフトされ、順
次出力端子Ｑ２　、　ＱＢ　、　Ｑ４の出力信号がハイ
レベルとなる。そして、遂にそのハイレベルデータはシ
フトレジスタ８０からオーバフローすることとなるので
あるが、それと同時に再びパイレベルデータがシフトレ
ジスタ８０に取り込まれることとなるため、投光部１０
と受光部１２との間の光軸１６ａないし１６ｄのいずれ
かが遮られている限りにおいては、シフトレジスタ８０
の出力端子のいずれかにハイレベル信号が出力されるこ
ととなる。したがって、オア回路８４の出力信号がハイ
レベルに保たれ、切換スイッチ７０．出力回路７２を経
て端子７４から出力される。結局、切換スイ、チア０か
中央の位置に切り換えられている状態において光軸１６
ａの一つでも遮られれば、受光部１２の端子７４からハ
イレベル信号が外部に向かって出力されることとなるの
である。

一方、切換スイッチ７０が第３図において工番下の位置
、すなわちＲ−５Ｆ、Ｆ、　６４からのシリアル信号が
反・転回路８６を経てシフトレジスタ８０に供給される
位置にある場合には、すべての光軸が遮られているとき
に端子７４からハイレベル信号が出力されることとなる
。

以上のように切換スイッチ７０が第３図において中間位
厘および下１則の位置に切り換えられている状態におい
ては、受光部１２の端子７４から、すへての光軸が遮ら
れていない場合およびすべての光軸が遮られている場合
にそれぞれハイレベルの信号が直接溝られるのであるが
、切換スイッチ７０が第３図において１番上の位置に切
り換えられている状態においては前述のようにＲ−５Ｆ
、Ｆ、　６４から発せられたシリアル信号がコントロー
ル部１４へ送られ　ここにおいてパラレルな信号に戻さ
れた上で出力線２１ないし２４・・、出力される。

以下、この点について詳細に説明する。

第４図において９０は上記信号線２０が接続される端子
であって、この端子に入力されたシリアル信号はシフト
レジスタ９２のデータ入力端子りに加えられる。また、
９４は信号線２６が接続される端子であって、この端子
に供給された同期信号は遅延回路９６で遅延させられた
後、シフトレジスタ９２のクロック端子ＣＫに供給され
る。これらシフトレジスタ９２および遅延回路９６は前
述のシフトレジスタ８０および遅延回路８２と同様なも
のであり、シフトレジスタ９２の出力信号は第１０図に
示すようになり、これは第９図に示したシフトレジスタ
８０の出力と間しものである。

端子９４に供給された同期信号は同期分離回路９８にも
供給される。この同期分離回路９８は前述の同期分離回
路６２と同様のものであり、１組の同期パルスが供給さ
れて一定時間後から次の組の同期パルス供給開始までの
間ハイレベル信号を発し、このハイレベル信号がデータ
ラッチ１００のストローブ端子ＳＴＢに供給される。デ
ータラッチＩ００は、ストローブ信号の立ち上がりに応
答して各端子Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの信号をそれぞれ端子ＱＡ
、ＱＢ、ＱＣ，ＱＤに伝達するものであり、ストローブ
信号は第１０図に示すタイミングで立ら上がるため、デ
ータラッチ１００の各端子ＱＡ。

ＱＢ、Ｑｃ、ＱＯにはシフトレジスタの各端子Ｑ、。

Ｑ２．ＱＢ、Ｑ、の各出力信号が伝えられることとなる
。そして、データラッチ１００の各端子ＱＡ。

Ｑｅ、Ｑｃ、Ｑｏの出力信号は出力回路１０２ａ。

１０２ｂ、１０２ｃおよび１０２ｄを経て出力端子］、
０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃおよび１０４ｄから外部へ
出力される。ずなわら、端子９０に供給されたシリアル
信号がパラレル信号に戻されて外部へ出力されることと
なるのである。ただし、フォトトランジスタ５０ａに対
応する出力信号は出力端子１０４４から出力され、フォ
トトランジスタ５０ｃｌに対応する出力信号は出力端子
１０４ａから出力されるのであって、フォトトランジス
タ５０と出力端子１０４とは符号ａ、ｂ、ｃ、ｄを逆に
した対応関係となる。

以上第一発明および第二発明に共通の実施例を詳細に説
明したが、これは文字通り例示であって、本発明はこの
実施例に限定して解釈されるー・きものではない。例え
ば、シフトレジスタ８０．遅延回路８２．オア回路８４
等から成る判定回路および切換スイッチ７０をコントロ
ール部１４に設けることも可能である。また、上記実施
例においては出力部が電源回路と共にコントロール部１
４に設けられていたが、出力部をコントロール部から独
立させることも可能である。その他、投光部。

受光部、コントロール部等の具体的な回路を前記実施例
とは異なる素子を使用して構成することも可能であり、
当業者の知識に基づいて種々の変形。

改良を施した態様で本発明を実施することができる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、第一発明に係る多光軸
光電スイ・／チにおいては、複数の受光素子から出され
るパラレルな信号がシリアル信号化回路においてシリア
ルな信号に変換され、１本の信号線によって出力部に伝
送されるため、受光部４と出力部とを接続するコードが
細いもので済み、コネクタも構造が簡単で小形のもので
済むこととなり、さらに配線、結線が簡単となって、安
価な多光軸充電スイッチが得られる。

また、信号がシリアル化された後においては一系統の増
幅器や出力回路を設りればよいこととなるため、部品点
数が減少し、この点からもコスト低下が可能となる。

また、第二発明に係る多光軸光電スイッチにおいては、
すべての受光素子が受光している状態にある場合、ある
いはすべての受光素子が受光していない状態にある場合
にそれに対応した出力信号が冑られるため、そのような
信号が得られれば十分である用途に対しては切換スイッ
チの切換えによって容易に対処し得る特有の効果が得ら
れる。

特に、判定回路および切換スイッチを受光部に設けた場
合にはそのような出力信号を受光部から直接取り出すこ
とができるため、出力部を取り外した状態でも使用する
ことができ、バラエティに富んだ形態で使用し得る光電
スイッチが得られることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一発明および第二発明に共通の実施例である
多光軸光電スイッチの全体的ム構成を示すブロック図で
ある。第２図、第３図および第４図はそれぞれ第１図に
おける投光部１受光部およびコントロール部の詳細を示
す回路図である。第５図は投光部に関連したタイミング
チャートであり、第６図ないし第９図は受光部にｒ′Ａ
達したタイミングチャートであり、第１０図は出力部に
関連したタイミングチャートである。 １０：投光部　　　　　　１２：受光部１４：コントロ
ール部　　１６：光軸 １８：電源線　　　　　　２０；信号１線２１．２２，
２３．２４：出力線 ２６：信号線 ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ 二発光ダイオード（発光素子） ５０ａ、　　５０ｂ、　　５０ｃ、　　５０ｄ：フォト
トランジスタ（受光素子） ７０：切換スイッチ ９２：シフトレジスタ　９６二遅延回路９８：同期分離
回路　　１００：データラ、チ１Ｑ２ａ、１０２ｂ、１
０２ｃ、１０２ｄ：出力回路 １０４ａ、１０４ｂ、１０４Ｃ，１０４ｄ：出力端子 第５図 同報３号 第７図 第８図 ■甑号」１ｌｌｌ」ｌｔｌ工 が−一頂Ｆ■」■］几 第９図 第１ｏ図 ズトａ−フ゛ イ言（）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の投光素子を備えた投光部と、前記投光素子
   と同数の受光素子およびそれら受光素子の各々から出さ
   れるパラレルな信号をシリアルな信号に変換するシリア
   ル信号化回路を備えた受光部と、そのシリアルな信号を
   再びパラレルな信号に戻して外部に出力する出力部とを
   含み、かつ、その出力部が前記受光部とは別体のケース
   内に収容されるとともに前記受光部に前記シリアルな信
   号を伝える１本の信号線を含む接続コードによって接続
   されたことを特徴とする多光軸光電スイッチ。
2. （２）複数の投光素子を備えた投光部と、前記投光素子
   と同数の受光素子およびそれら受光素子の各々から出さ
   れるパラレルな信号をシリアルな信号に変換するシリア
   ル信号化回路を備えた受光部と、そのシリアルな信号を
   再びパラレルな信号に戻して外部に出力する出力部と、
   その出力部または前記受光部に設けられて前記シリアル
   な信号から前記受光素子のすべてのものが光を受けてい
   る状態もしくは光を受けていない状態にあることを判定
   し、その事実を表す信号を出力する判定回路と、その判
   定回路の出力信号が外部に出力される状態と前記出力部
   の出力信号が外部に出力される状態とに択一的に切り換
   える切換スイッチとを含み、かつ、前記出力部が前記受
   光部とは別体のケース内に収容されるとともに前記受光
   部に前記シリアルな信号を伝える１本の信号線を含む接
   続コードによって接続されたことを特徴とする多光軸光
   電スイッチ。