JPS6211190A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光電スイッチの受光素子のレンズ表面に付
着した塵埃、水、油等のために受光素子の出力が低下し
、不安定な動作状況を惹起した場合に警報信号を出力す
るようにした光電スイッチに関する。

〔従来の技術〕

光電スイッチの受光素子には、集光のためにレンズが覆
設されている。このレンズの表面に塵埃。

水、油等が付着すると受光素子の出力が低下し、投光部
からのパルス光を受光しているにも拘わらず受光信号を
出力しないことがある。そのためフードを取り付けたり
、エアパージにより洗浄空気を吹き付けたりして塵埃等
が付着しないようにしている。しかし、これらの方法で
は、塵埃等の付着防止のための付属機器を設けねばなら
ず、そのため経費がかかり、また、光電スイッチの取り
付は場所が狭隘な場合には前記付属機器を取り付けるこ
とができないという問題点があった。

これらの問題点を解決するために、実開昭５９−１８３
６７５号公報に開示されている考案がある。この考案は
第５図に示すように、受光素子より生じた受光信号Ａを
弁別するために、所定の物体検出レベル■、より高い電
圧値にレベルダウン（受光素子の出力の低下）検出レベ
ルｖ２が設定されている。検出物体を検知した場合に生
じる受光信号Ａが、物体検出レベル■、およびレベルダ
ウン検出レベルｖ２を越えた場合には正常とみなし、物
体検出レベル■、を越えたがレベルダウン検出レベルＶ
２を越えない場合には、受光素子に塵埃等が付着されて
いるとみなし警報信号Ｂを出力するようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、この考案には次のような２つの問題点があっ
た。第１の問題点は、検出物体が感応領域内に進入した
後に完全に感応領域内から進出せずに、検出物体の一部
が感応領域内に残存したままの状態になる場合に起きて
いた。この場合、第６図に示すように、受光信号Ａが通
常のレベル■。まで下がらず、物体検出レベル■、の少
し下の位置に留まる。この状態において、前記検出物体
と比較して小さな検出物体が感応領域内に進入して来た
際に、通常はＶ、の電圧変化がなければ検知しないのに
、■、より小さいＶ、の電圧変化にも拘わらず検知して
しまい、誤動作を起こしていた。また、前記検出物体が
小さなものでなくても、正確な位置決め等の目的に光電
スイッチを使用していた場合には、感応領域内への僅か
な進入のみで物体検出レベル■１を越えるので、前記目
的を十分に達成することは不可能であった。

第２の問題点は、光電スイッチを他の光源の影響が大き
い状況下、または、複数個の光電スイッチを並置して使
用する場合に起きていた。この場合、第７図に示すよう
に、通常は検出物体が感応領域内に進入した場合に受光
信号ＡはレベルＶ。

から立ち上がる。しかし、上記の場合においては検出物
体が感応領域内に存在しない時でも、受光素子は自身の
投光部からのパルス光以外の光を受光しているので、受
光信号Ａ゛はレベルＶＯより電圧値の高いレベル■８ま
でしか下がらない。したがって、この場合に第１の問題
点と同様に、小さな検出物体、正確な位置決め等の場合
に誤動作を起こしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、こ
の問題点を解決するための具体的手段は、投光素子と、
この投光素子からの光を受光する受光素子と、この受光
素子からの受光信号を所定の基準レベルで弁別して検出
物体の検知信号を出力する光電スイッチにおいて、前記
基準レベルの高レベル側に第１のスタビリテイレベルが
設定され、この第１のスタビリテイレベルを前記受光信
号が越えた時に第１スタビリテイ信号が出力されるとと
もに、前記基準レベルの低レベル側に第２のスタビリテ
イレベルが設定されていて、この第２のスタビリテイレ
ベルを越えた時に第２スタビリテイ信号が出力され、か
つ、前記検知信号が出力されている間に第１スタビリテ
イ信号が出力されない際には第１の警報信号を出力する
とともに、前記検知信号の出力が停止した後に継続して
第２スタビリテイ信号が出力される際に前記検知信号が
再度出力されると第２の警報信号を出力するようにした
ことである。

〔作　　用〕

この発明は前述のような手段を採ったので、受光素子の
レンズ面の塵埃等の付着により受光素子の出力が低下し
た場合は、受光信号は検出物体の検知のための基準レベ
ルは越えるが第１のスタビリテイレベルを越えない。し
たがって、検知信号は出力されるが第１スタビリテイ信
号は出力されないので、第１の警報信号が出力される。

また、検出物体が感応領域内から完全に進出しない場合
、および、他の光源の影響が大きい状況下での使用等、
受光信号が通常のレベル（検出物体の検知信号が出力さ
れない時の設定レベル）まで下がらない場合には、受光
信号は検出物体の検知のための基準レベルは下回るが第
２のスタビリテイレベルを下回らない。したがって、検
知信号は出力されないが第２のスタビリテイ信号が継続
して出力される。この状態において、再度検知信号が出
力されると第２の警報信号が出力される。それゆえ、検
出物体の検知動作は一応行うが不安定な動作状態である
光電スイッチの状況を察知し、未然に誤動作を防ぐ作用
を行う。

〔実　施　例〕

この発明を、以下１実施例に基づいて詳細に説明する。

なお、いわゆる反射形（投光部と受光部が一体化された
もの）にこの発明を用いた場合について説明する。第１
図に示すように、投光素子駆動回路１により投光素子２
からパルス光が発光される。このパルス光が検出物体Ｘ
に反射して受光素子３に受光されると、受光素子３は受
光信号を発生する。この受光信号は増幅回路４で増幅さ
れる。増幅された受光信号は信号発生回路５に伝達され
る。信号発生回路５は、第１スタビリテイ信号発生回路
５１．物体検知信号発生回路５２、および、第２スタビ
リテイ信号発生回路５３から構成されている。これら３
つの信号発生回路５１．５２．５３は、プラス端子に増
幅回路４からの受光信号が入力され、マイナス端子に基
準電圧が入力されているコンパレータ５１０，５２０，
５３０から各々成り立っている。

この基準電圧は、第２スタビリテイ信号発生回路５３、
物体検知信号発生回路５２、そして、第１スタビリテイ
信号発生回路５１の順で段々高くなっている。そして、
第２スタビリテイ信号発生回路５３の基準電圧を第２の
スタビリテイレベルと呼び、物体検知信号発生回路５２
の基準電圧を基準レベルと呼び、第１スタビリテイ信号
発生回路５１の基準電圧を第１のスタビリテイレベルと
呼ぶ。

第１スタビリテイ信号発生回路５１および第２スタビリ
テイ信号発生回路５３からの出力信号は、スタビリテイ
信号処理回路６に伝達される。スタビリテイ信号処理回
路６は、第１スタビリテイ信号発生回路５１からの出力
信号ａを反転するインバータ６１と、このインバータ６
１の出力信号をクリア（ＣＬ”）端子に入力し、第２ス
タビリテイ信号発生回路５３からの出力信号Ｃをクロッ
クパルス（ＣＰ）端子に入力するＦＦＩと、前記出力信
号Ｃを反転するインバータ６２と、このインバータ６２
の出力信号をｃｐ端子に入力し、前記ＦＦＩのＱ出力信
号ｄをＤ端子に入力するＦＦ２と、前記インバータ６２
の出力信号と前記ＦＦ２の；出力信号ｅを入力するＮＯ
Ｒゲート６３から構成されている。なお、ＦＦ１のＤ端
子には常にＨＩＧＨ（以下“Ｈ″と記す）の信号が入力
されている。

スタビリテイ信号処理回路６からの出力信号ｆは、スタ
ビリテイ検出回路７に伝達される。また、スタビリテイ
検出回路７には、物体検知信号発生回路５２からの出力
信号すも伝達される。スタビリテイ検出回路７は、この
出力信号すが入力される検波回路７１と、前記出力信号
ｆが入力される検波回路７２と、この検波回路７２の出
力信号りをＣＬ端子に入力するとともに検波回路７１の
出力信号ｇをｃｐ端子に入力するＦＦ３と、このＦＦ３
のＱ出力信号ｉをＤ端子に入力し、インバータ７３によ
り反転された前記信号ｇをｃｐ端子に入力するＦＦ４と
、この反転された信号ｇ−ｔ−ｃｐ端子に入力するとと
もに前記信号りをＣＬ端子に入力するＦＦ５と、このＦ
Ｆ５のＱ出力信号ｊをＤ端子に入力し、検波回路７１の
出力信号ｇをｃｐ端子に入力するＦＦ６と、このＦＦ６
の回出力信号ｌと前記ＦＦ４のご出力信号ｋを入力する
ＮＡＮＤゲート７４から構成されている。なお、ＦＦ３
およびＦＦ５のＤ端子には常に“Ｈ”の信号が入力され
ている。

スタビリテイ検出回路７の出力信号ｍは、警報信号出力
回路８に伝達される。警報信号出力回路８は、物体検知
信号が出力されている間に第１スタビリテイ信号が出力
されないと、第１の警報信号を出力する。また、物体検
知信号の出力が停止した後に継続して第２スタビリテイ
信号が出力される際に、再度物体検知信号が出力される
と第２の警報信号を出力する。

次に、このような構成からなるこの回路の各部の動作に
ついて、第２図ないし第４図に示した動作波形図に基づ
いて説明する。

まず、第２図に基づいてこの光電スイッチが正常な状態
で動作している場合について説明する−なお、第２図に
おけるアルファベットは第１図における各信号のアルフ
ァベントに対応させている。

最初に、スタビリテイ信号処理回路６の動作について説
明する。投光素子２からのパルス光が感応領域内に進入
して来た検出物体Ｘに反射して、受光素子３に受光され
ると受光信号が生じる。この受光信号は、増幅回路４で
増幅されて信号発生回路５に伝達される。この時、まず
前記第２のスタビリテイレベルを受光信号が越えると、
第２スタビリテイ信号発生回路５３は第２図Ｃに示すよ
うなパルスを出力する。次に、さらに受光信号の電圧値
が上昇し物体検知用前記基準レベルを越えると、物体検
知信号発生回路５２は同図すに示すようなパルスを出力
する。次いで、さらに受光信号の電圧値が上昇し前記第
１のスタビリテイレベルを越えると、第１スタビリテイ
信号発生回路５１は同図ａに示すようなパルスを出力す
る。

スタビリテイ信号処理回路６のＦＦＩは、ＣＬ端子に第
１スタビリテイ信号発生回路５１の出力信号ａの反転さ
れた信号が入力されているので、受光信号が第１のスタ
ビリテイレベルを越えるまでは“Ｈ”のＱ出力信号ｄを
維持している。そして、受光信号が第１のスタビリテイ
レベルを越えると、第１スタビリテイ信号発生回路５３
の出力信号ａの立ち上がりとともに、ＦＦＩのＱ出力信
号ｄは立ち下がる。しかし、ＦＦＩのＣＰ端子に第２ス
タビリテイ信号発生回路５３の出力信号Ｃが入力されて
いるので、この信号Ｃの立ち上がりとともにＦＦ１のＱ
出力信号ｄは立ち上がる。

この信号ｄをＤ端子に入力し、ＣＰ端子に第２スタビリ
テイ信号発生回路５３の出力信号Ｃの反転された信号を
入力するＦＦ２は、この信号Ｃの立ち下がりに前記信号
ｄがＬＯＷ　（以下“Ｌ”と記す）の状態であると、そ
の口出力信号ｅは“Ｈ”になる。ＮＯＲゲート６３は、
この：出力信号ｅと前記信号Ｃの反転された信号が入力
されるので、その出力信号ｆは前記信号ｅが“Ｈ”にな
るまでは、前記信号Ｃと同一のパルスを出力する。そし
て、前記信号ｅが１Ｈ″になると“Ｌ”の状態を維持す
る。

検出物体Ｘが次第に感応領域内から進出して行くにつれ
て、受光素子３に受光される投光素子２からのパルス光
の光量が減退する。それに伴い、まず、受光信号は第１
のスタビリテイレベルを下回り、次に基準レベルを下回
り、最後に第２のスタビリテイレベルを下回る。受光信
号が第１のスタビリテイレベルを下回ると、第１スタビ
リテイ信号発生回路５１の出力信号ａは“Ｌ”の状態を
維持する。次に、基準レベルを下回ると、物体検知信号
発生回路５２の出力信号すは“Ｌ”の状態を維持する。

最後に、第２のスタビリテイレベルを下回ると、第２ス
タビリテイ信号発生回路５３の出力信号Ｃは“Ｌ”の状
態を維持する。

すると、ＦＦＩのＱ出力信号ｄは、第１スタビリテイ信
号発生回路５１の出力信号ａが“Ｌ”の状態になった後
、前記信号Ｃの立ち上がりに応じて立ちあがり“Ｈ”の
状態を維持する。同様に、ＦＦ２の回出力信号ｅは前記
信号ｄが“Ｈ”の状態になった後、前記信号Ｃの立ち下
がりに応じて立ち下がり“Ｌ”の状態を維持する。この
信号ｅの“Ｈ”の状態の間、継続して“Ｌ”の状態であ
ったＮＯＲゲート６３の出力信号ｆは、前記信号ｅが“
Ｌ”になった後、前記信号Ｃと同一のパルスの出力を再
開する。

次に、スタビリテイ検出回路７の動作を説明する。物体
検知信号発生回路５２の出力信号すは、スタビリテイ検
出回路７の検波回路７１に入力される。

この検波回路７１の出力信号ｇは、前記信号すの最初の
パルスの立ち上がりより少し遅れて“Ｈ”になり、最後
のパルスの立ち下がりより少し遅れて“Ｌ”になる。一
方、スタビリテイ信号処理回路６の出力信号ｆは、スタ
ビリテイ検出回路７の検波回路７２に入力される。この
検波回路７２の出力信号りは、前記信号ｆの最初のパル
スの立ち上がりより少し遅れて“Ｈ″になり、最後のパ
ルスの立ち下がりより少し遅れて“Ｌ”になる。すなわ
ち、検波回路７１．７２は、前記信号す、ｆと同一の周
期でかつこれら信号す、　　ｆより少し遅れて、出力信
号ｇ、　　ｈを出力するのである。

第２図に示すように、スタビリテイ信号処理回路６の出
力信号ｆは８個の前パルス群と４個の後パルス群を持っ
ているので、前記信号りも２つの“Ｈ”の状態を持った
波形図となる。ＦＦ３はｃｐ端子に前記信号ｇを入力し
ＣＬ端子に前記信号りを入力するので、そのＱ出力信号
ｉは信号ｇの立ち上がりに応じて立ち上がり、信号りの
立ち下がりに応じて立ち下がる。ＦＦ５はｃｐ端子に前
記信号ｇの反転信号を入力しＣＬ端子に前記信号りを入
力するので、そのＱ出力信号ｊは信号ｇの立ち下がりに
応じて立ち上がり、信号りの立ち下がりに応じて立ち下
がる。

ＦＦ４はｃｐ端子に前記信号ｇの反転信号を入力し、Ｄ
端子にＦＦ３のＱ出力信号ｉを入力するので、その回出
力信号には“Ｈ”の状態を維持する。

ＦＦ６はｃｐ端子に前記信号ｇを入力し、Ｄ端子にＦＦ
５のＱ出力信号ｊを入力するので、その；出力信号ｌは
“Ｈ”の状態を維持する。ＮＡＮＤゲート７４は両人力
が“Ｈ”であるので、その出力信号ｍは“Ｌ”の状態を
維持する。この“Ｌ”の信号ｍを受けて、警報信号出力
回路８はこの光電スイッチが不安定な動作状態ではない
旨の出力信号を外部に伝達する。

次に、受光素子３のレンズ面に塵埃等が付着し受光信号
の出力が低下した場合の動作について、第３図に基づい
て説明する。前述したように、受光信号が第２のスタビ
リテイレベルおよび基準レベルを越えると、それに応じ
て第２スタビリテイ信号発生回路５３から出力信号Ｃ１
および、物体検知信号発生回路５２から出力信号すが出
力される。

しかし、受光信号の出力低下のため第１のスタビリテイ
レベルを越えない。したがって、第１スタビリテイ信号
発生回路５１からは出力信号ａは出力されない。

ゆえに、ＦＦＩのＣＬ端子には常に′Ｈ″の信号が入力
されているので、そのＱ出力信号ｄは“Ｈ”の状態を維
持したままであり、それゆえ、ＦＦ２の；出力信号ｅは
“Ｌ”の状態を維持したままである。したがって、ＮＯ
Ｒゲート６３は、第２スタビリテイ信号発生回路５３の
出力信号Ｃと同一のパルスｆを出力し続ける。

スタビリテイ検出回路７の検波回路７１の出力信号ｇは
、前述したように、物体検知信号発生回路５２の出力信
号すの最初のパルスの立ち上がりより少し遅れて“Ｈ”
になり、最後のパルスの立ち下がりより少し遅れて“Ｌ
”になる。検波回路７２の出力信号りも、前述したよう
に、スタビリテイ信号処理回路６の出力信号ｆの最初の
パルスの立ち上がりより少し遅れて“Ｈ゛になり、最後
のパルスの立ち下がりより少し遅れて“Ｌ”になる。Ｆ
Ｆ３のＱ出力信号ｉは前記信号ｇの立ち上がりに応じて
立ち上がり、前記信号りの立ち下がりに応じて立ち下が
る。ＦＦ５のＱ出力信号ｊは前記信号ｇの立ち下がりに
応じて立ち上がり、前記信号りの立ち下がりに応じて立
ち下がる。

ＦＦ４の回出力信号には“Ｈ″の状態を維持しているが
、ＦＦ３のＱ出力信号ｉが“Ｌ”から“Ｈ″になった後
、前記信号ｇの立ち下がりに応じて立ち下がる。ＦＦ６
の回出力信号１は“Ｈ”の状態を維持する。したがって
、ＮＡＮＤゲート７４の出力信号ｍは、ＦＦ４の回出力
信号にの立ち下がりに応じて立ち上がり“Ｈ”の状態を
維持する。

この“Ｈ”の出力信号ｍを受けて、警報信号出力回路８
は、この光電スイッチの受光素子３のレンズ面が塵埃等
の付着により受光信号の出力が低下したため、不安定な
動作状態である旨の出力信号（第１の警報信号）を外部
に伝達する。

次いで、検出物体が感応領域内から完全に進出しない場
合、および他の光源の影響が大きい状況下での使用等、
検出物体を検知していないのにも拘わらず受光信号が通
常のレベルまで下がらない場合について、第４図に基づ
いて説明する。感応領域内に検出物体が進入すると、受
光素子３から生じた受光信号が第２のスタビリテイレベ
ルを越え、次に基準レベルを越え、最後に第１のスタビ
リテイレベルを越える動作を行う。この後、上記状況の
ため受光信号が第１のスタビリテイレベルおよび基準レ
ベルは下回るが、第２のスタビリテイレベルを下回らな
い場合には、スタビリテイ信号処理回路６の出力信号ｆ
はパルスの出力を維持し続ける。

この状態で再び検出物体が感応領域内に進入し検知動作
が行われると、受光素子３に生じた受光信号は既に第２
のスタビリテイレベルを越えているので、スタビリテイ
検出回路７の検波回路７２の出力信号りは“Ｈ”の状態
である。この“Ｈ”の信号りを受けて、ＦＦ５のＱ出力
信号ｊはＨ″を維持している。

この後受光信号が基準レベルを越えると、物体検知信号
発生回路５２から検知信号すが検波回路７１に入力され
る。検波回路７１の出力信号ｇはこの信号すにより、′
Ｌ″から“Ｈ″になる。この立ち上がりに応じてＦＦ３
のＱ出力信号ｉは立ち上がり、検波回路７２の出力信号
りの立ち下がりに応じて立ち下がる。それゆえ、ＦＦ４
のご出力信号には常に“Ｈ”の状態を維持している。一
方、ＦＦ５のＱ出力信号ｊは検波回路７１の出力信号ｇ
の立ち下がりに応じて立ち上がり、検波回路７２の出力
信号りの立ち下がりに応じて立ち下がる。したがって、
ＦＦ６の回出力信号ｌは、検波回路７１の出力信号ｇの
立ち上がりで“Ｈ”から“Ｌ”に立ち下がる。ＮＡＮＤ
ゲート７４の出力信号ｍは、この“Ｌ”の信号ｌを受け
て“Ｌ”から“Ｈ”になる。

警報信号出力回路８はこの“Ｈ”の信号ｍを受けて、感
応領域内から完全に検出物体が進出していない状態、あ
るいはこの光電スイッチが他の光源の影響が大きい状況
下に置かれている等、不安定な動作状態である旨の検出
信号（第２の警報信号）を出力する。

この実施例においては、いわゆる反射形の光電スイッチ
について説明したが、透過形（投光部と受光部が別離に
構成されたもの）の光電スイッチにこの発明を用いるこ
とももちろん可能である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、この発明は、光電スイ
ッチの物体検知用基準レベルの高レベル側に第１のスタ
ビリテイレベルを設定し、この第１のスタビリテイレベ
ルを受光素子に生じた受光信号が越えた時に第１スタビ
リテイ信号を出力するようにし、前記基準レベルの低レ
ベル側に第２のスタビリテイレベルを設定し、この第２
のスタビリテイレベルを受光信号が越えた時に第２スタ
ビリテイ信号を出力するようにし、かつ、前記検知信号
を出力している間に第１スタビリテイ信号が出力されな
い際には第１の警報信号を出力するとともに、前記検知
信号の出力が停止した後に継続して第２スタビリテイ信
号が出力される際に、再度検知信号が出力されると第２
の警報信号を出力するようにしたので、正常に物体検知
動作を行ってはいるがその動作が不安定である状況下に
ある場合を察知し、光電スイッチの誤動作を未然に防ぐ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にがかる光電スイッチの１実施例の回
路図、第２図ないし第４図はこの回路の各部の動作波形
図、第５図ないし第７図は従来の光電スイッチの受光信
号の波形図である。 ２・・・投光素子　３・・・受光素子　５・・・信号発
生回路　６・・・スタビリテイ信号処理回路　７・・・
スタビリテイ検出回路　８・・・警報信号出力回路第５
図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）投光素子と、この投光素子からの光を受光する受
   光素子と、この受光素子からの受光信号を所定の基準レ
   ベルで弁別して検出物体の検知信号を出力する光電スイ
   ッチにおいて、 前記基準レベルの高レベル側に第１のスタビリティレベ
   ルが設定され、この第１のスタビリティレベルを前記受
   光信号が越えた時に第１スタビリティ信号が出力される
   とともに、 前記基準レベルの低レベル側に第２のスタビリティレベ
   ルが設定され、この第２のスタビリティレベルを越えた
   時に第２スタビリティ信号が出力され、 かつ、前記検知信号が出力されている間に第１スタビリ
   ティ信号が出力されない際には第１の警報信号を出力す
   るとともに、 前記検知信号の出力が停止した後に継続して第２スタビ
   リティ信号が出力される際に前記検知信号が再度出力さ
   れると第２の警報信号を出力することを特徴とする光電
   スイッチ。