(57)【要約】【課題】信号ケーブル等の配線簡略化を可能とした無線出力センサ、近接センサ、加工装置、および制御システムを提供すること。【解決手段】樹脂製の密封筐体１２内に、検出対象を非接触に検出する非接触センサ部３６と、非接触センサ部３６の検出に係るセンサデータを送信ＩＤコードを含めて特定小電力無線で送信する処理をする無線送信部３８と、無線送信部３８の処理に係るセンサデータを送信する送信アンテナ２４と、非接触センサ部３６と無線送信部３８それぞれの電源となる電池を搭載する電池搭載部２６とを備えた構成。【選択図】図１
2008171403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象を検出するセンサ部と、
上記センサ部の検出に係るセンサデータを無線で送信処理をする無線送信部と、
上記無線送信部の処理に係るセンサデータを送信する送信アンテナと、
上記センサ部と無線送信部それぞれの電源となる電池を搭載する電池搭載部と、
を備えたことを特徴とする無線出力センサ。
【請求項２】
検出対象を検出するセンサ部と、
上記センサ部の検出に係るセンサデータを無線で送信処理をする無線送信部と、
上記無線送信部の処理に係るセンサデータを送信する送信アンテナと、
上記センサ部と無線送信部それぞれの電源となる充電池を搭載する充電池搭載部と、
上記充電池を太陽光により充電する太陽電池モジュールと、
を備えたことを特徴とする無線出力センサ。
【請求項３】
検出対象を検出するセンサ部と、
上記センサ部の検出に係るセンサデータを無線で送信処理をする無線送信部と、
上記無線送信部の処理に係るセンサデータを送信する送信アンテナと、
上記センサ部と無線送信部それぞれの電源となる充電池を搭載する充電池搭載部と、
上記充電池を振動により充電する振動発電部と、
を備えたことを特徴とする無線出力センサ。
【請求項４】
前記センサ部が、誘導型センサまたは静電容量型センサまたは磁気式リードスイッチ型センサまたはリミットスイッチ型センサまたは加速度センサであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無線出力センサ。
【請求項５】
樹脂製の密封筐体内に、
検出対象を非接触に検出する非接触センサ部と、
上記非接触センサ部の検出に係るセンサデータを送信ＩＤコードを含めて無線で送信処理をする無線送信部と、
上記無線送信部の処理に係るセンサデータを送信する送信アンテナと、
上記非接触センサ部と無線送信部それぞれの電源となる電池を搭載する電池搭載部と、
を備えたことを特徴とする近接センサ。
【請求項６】
上記非接触センサ部を構成する回路部品のうちセンサヘッドは筐体の一端側に固定され、筐体の他端側に電池搭載部が配置され、センサヘッドと電池搭載部との間の筐体内部に基板が配置され、この基板上に上記非接触センサ部と無線送信部に関わる回路部品が実装されていると共に上記送信アンテナが基板上に実装されており、筐体の他端側は開口しこの開口はキャップで閉塞されると共にこのキャップの装着により電池搭載部に搭載した電池からの電源が上記回路部品に供給されるようになっている、ことを特徴とする請求項５に記載の近接センサ。
【請求項７】
上記無線送信部が特定小電力無線で送信処理を行い、上記筐体に特定小電力無線における送信周波数のｎチャネルの組み合わせから受信機または送受信機との間で予め使用するチャネルを外部操作により調整可能とされたチャネル調整部を備え、上記無線送信部は、上記調整したチャネルで送信処理をする、ことを特徴とする請求項５または６に記載の近接センサ。
【請求項８】
上記基板は水平基板部と垂直基板部とを備え、上記ループアンテナは、その半部が上記水平と垂直両基板部それぞれに形成されると共に接続されて水平、垂直両偏波の送信が可能なアンテナとされている、ことを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の近接センサ。
【請求項９】
ワークを加工する加工部と、ワークの検出に係るセンサデータを特定小電力無線で送信する近接センサと、上記加工部を上記センサデータにより制御するＰＬＣと、上記近接センサから送信されるセンサデータを受信し、この受信したセンサデータを上記ＰＬＣに出力する受信機と、を備えた、ことを特徴とする加工装置。
【請求項１０】
検出対象の検出に係るセンサデータを特定小電力無線で送信する近接センサと、上記近接センサと単方向通信する送受信機または受信機と、上記送受信機または受信機が受信したセンサデータにより上記検出対象の制御を行う制御装置と、を備えた、ことを特徴とする制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線出力センサ、検出対象を非接触で検出する近接センサ、およびこれを備えた機械加工等の各種加工装置ならびに制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近接センサは、検出対象に非接触の状態で当該検出対象の存在や移動等を検出することができるものであり、種類も多く、またその用途も多岐にわたっている。例えば高周波型近接センサは、その先端部が金属感応部として構成されており、金属感応部と金属製の検出対象との距離に応じた信号を出力するようになっている。信号の出力形態にはアナログ出力、オンオフ出力等がある。
【０００３】
プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）には、ファクトリーオートメーション（ＦＡ）の分野で用いられているビルディングブロック型があり、これは複数のユニットから構成される。それらのユニットとしては、例えば、電源を供給する電源ユニット、ＰＬＣ全体の制御を統率するＣＰＵユニット、ＦＡの生産装置や設備装置の適所に取り付けたスイッチやセンサ等の入力機器の信号を入力する入力ユニット、等を挙げることができる。ＰＬＣのＣＰＵユニットにおける制御は、入力ユニットから入力した入力信号等をＣＰＵユニットのＩ／Ｏメモリに取り込むようになっている。
【０００４】
上記入力ユニット等には、各種の入力機器が接続され、近接センサもその１つである。この近接センサと入力ユニットとを接続するための接続構造としては、電気コードを介するコード接続方式がある。また、入力機器が、近接センサのような能動型の入力機器である場合、その接続構造に採用される配線方式も３線式や２線式が存在する。
【０００５】
いずれにしても、図４２で示すように近接センサ１２０ではその検出出力を信号ケーブル１２４と電源ケーブル１２２でＰＬＣ１２６の入力ユニットに接続されるものがあり、この入力ユニットに設置する近接センサ１２０の数が増えるとそのケーブル配線も複雑化する。
【０００６】
一方、センサにはこのケーブル配線を不要とする無線通信機能を備えたものがある。例えば特開２００２−２１８５７１では、センサと無線機とを子機とし、複数の子機それぞれの出力を無線機で監視側に送信する技術が開示されている。この公報では複数の子機からの送信を特定小電力無線の周波数（例えば４２９．２５０ＭＨｚ〜４２９．７５０ＭＨｚ、１２．５ｋＨｚ×４０チャネル）で行うことが開示されている。また、この公報には、各種センサが開示されているが、名称のみの列挙であり、近接センサの開示は無い。  また、そのセンサの具体構造については開示されていない。また、特開２００６−２１５６９３では、発電用タービンの回転軸に近接センサを配置し、近接センサ出力を信号処理部に無線送信する技術が開示されている。この公報にも近接センサの具体構造については開示されていない。
【特許文献１】特開２００２−２１８５７１
【特許文献２】特開２００６−２１５６９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明により解決すべき課題は、信号ケーブル等の配線簡略化を可能とした無線出力センサ、近接センサ、加工装置、および制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による無線出力センサは、検出対象を検出するセンサ部と、上記センサ部の検出に係るセンサデータを無線で送信処理をする無線送信部と、上記無線送信部の処理に係るセンサデータを送信する送信アンテナと、上記センサ部と無線送信部それぞれの電源となる電池を搭載する電池搭載部とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
または、検出対象を検出するセンサ部と、上記センサ部の検出に係るセンサデータを無線で送信処理をする無線送信部と、上記無線送信部の処理に係るセンサデータを送信する送信アンテナと、上記センサ部と無線送信部それぞれの電源となる充電池を搭載する充電池搭載部と、上記充電池を太陽光により充電する太陽電池モジュールとを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
または、検出対象を検出するセンサ部と、上記センサ部の検出に係るセンサデータを無線で送信処理をする無線送信部と、上記無線送信部の処理に係るセンサデータを送信する送信アンテナと、上記センサ部と無線送信部それぞれの電源となる充電池を搭載する充電池搭載部と、上記充電池を振動により充電する振動発電部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
前記センサ部は、誘導型センサまたは静電容量型センサまたは磁気式リードスイッチ型センサまたはリミットスイッチ型センサまたは加速度センサである。
【００１２】
本発明の無線出力センサによると信号ケーブル配線を省略することができ、可動部への無線出力センサの取り付けが可能となる。また、電池式であり電源ケーブル配線を省略することができる。さらに、太陽電池や振動発電を使用することで電池の長寿命を実現できる。
【００１３】
本発明による近接センサは、樹脂製の密封筐体内に、検出対象を非接触に検出する非接触センサ部と、上記非接触センサ部の検出に係るセンサデータを送信ＩＤコードを含めて無線で送信する処理をする無線送信部と、上記無線送信部の処理に係るセンサデータを送信する送信アンテナと、上記非接触センサ部と無線送信部それぞれの電源となる電池を搭載する電池搭載部とを具備したことを特徴とするものである。
【００１４】
上記非接触センサ部には、誘導型、静電容量型、磁気式等がある。
【００１５】
本発明では、センサデータを無線で送信することができるようにしたので、センサデータを送信するケーブルの配線を省略することができるようになる。同時に電池搭載部を備え、この電池搭載部に搭載した電池で無線送信部等に電源を供給することができるので、電源供給のための電源ケーブルの配線を省略することができるようになる。
【００１６】
本発明の好ましい一態様として、上記非接触センサ部を構成する回路部品のうちセンサヘッドは筐体の一端側に固定され、筐体の他端側に電池搭載部が配置され、センサヘッドと電池搭載部との間の筐体内部に基板が配置され、この基板上に上記非接触センサ部と無線送信部に関わる回路部品が実装されていると共に上記送信アンテナが基板上に実装されており、筐体の他端側は開口しこの開口はキャップで閉塞されると共にこのキャップの装着により電池搭載部に搭載した電池からの電源が上記回路部品に供給されるようになっている。
【００１７】
この態様では、近接センサとしての操作性、防水性、気密性を図ることができる。さらに送信アンテナとして全方位アンテナを内蔵した場合は、制御システム内における近接センサの取り付け位置が容易となる。
【００１８】
また、チャネル調整部を外部から操作可能として特定小電力無線における送信周波数のｎチャネル（１０ｃｈ、４０ｃｈ等）の組み合わせから受信機との間で予め使用するチャネルを調整し上記無線送信部により上記調整したチャネルで送信処理をするようにしてもよい。
【００１９】
また、上記基板を水平基板部と垂直基板部とで構成し、上記ループアンテナを２つの半部に分けて水平と垂直の両基板部それぞれに形成した場合、水平、垂直両偏波の送信が可能なアンテナとすることができる。
【００２０】
この場合、ループアンテナに代えて基板上に無指向性の誘電体チップアンテナを実装することができる。
【００２１】
本発明による加工装置は、ワークを加工する加工部と、ワークの検出に係るセンサデータを特定小電力無線で送信する近接センサと、上記加工部を上記センサデータにより制御するＰＬＣと、上記近接センサから送信されるセンサデータを受信し、この受信したセンサデータを上記ＰＬＣに出力する受信機と、を備えた、ことを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の加工装置では、装置内のセンサの信号ケーブル等の配線を省略することができるようになり、コンパクト化を図ることができる。
【００２３】
本発明による制御システムは、検出対象の検出に係るセンサデータを特定小電力無線で送信する近接センサと、上記近接センサと単方向通信する送受信機または受信機と、上記送受信機または受信機が受信したセンサデータにより上記検出対象の制御を行う制御装置と、を備えた、ことを特徴とするものである。
【００２４】
この制御システムによれば、ロボットアームに近接センサを取り付け、制御装置に近接センサからのセンサデータを受信する受信機を取り付けることにより、近接センサと制御装置との間に信号ケーブル等の配線を省略してロボットアームを遠隔制御することができる。
【００２５】
また、ベルトコンベア制御システムでは、ベルトコンベアに近接センサを取り付け、制御装置に近接センサからのセンサデータを受信する受信機を取り付けることにより、近接センサと制御装置との間に信号ケーブル等の配線を省略してベルトコンベアの搬送速度等を遠隔制御することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、センサデータを特定小電力無線で送信可能としたから、信号ケーブル配線を省略することができる。また、電池搭載部に搭載した電池でセンサ内部に電源を供給可能であるから、電源ケーブル配線を省略することができる無線出力センサ、近接センサ、加工装置、および制御システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態を説明すると、図１は実施の形態の近接センサの機械的な概略構成図、図２（ａ）は基板上の送信アンテナの一例であるループアンテナの斜視図、図２（ｂ）は送信アンテナの他の例である誘電体チップアンテナの斜視図、図３は近接センサの電気的な概略構成図、図４は送受信機の電気的な概略構成図である。
【００２８】
図１を参照して、この近接センサ１０は、樹脂製筐体１２を備える。
【００２９】
この樹脂には耐熱性を有し強度も高い樹脂が好ましく、この樹脂には例えば、ポリイミド系、ポリアミドイミド系、ポリアミド系、エポキシ系、ポリエステル系（ポリエチレンテレフタレート系やポリエチレンナフタレート系等含む）、ポリスルホン系、ポリカーボネート系、ナイロン系、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの樹脂がある。
【００３０】
筐体１２は円筒形状であり、その一端側開口には、コップ形状のキャップ１４が装着され、このキャップ１４の中に、フェライトコア１８が配置されている。フェライトコア１８には検出コイル１６が巻回されている。
【００３１】
これらは近接センサのセンサヘッドを構成することができる。
【００３２】
検出コイル１６はその近傍に金属製の検出対象が存在すると、検出コイル１６と検出対象との電磁誘導作用により検出コイル１６の抵抗成分やインダクタンス成分が変化（検出コイル１６のＱ値が変化）する。これにより検出コイル１６は非接触センサ部の一部を構成する。
【００３３】
キャップ１４の開口側には基板２２が配置されている。この基板２２の裏面側には回路部品２０（非接触センサ部や非接触センサ部の検出出力を特定小電力無線で送信ＩＤコードを用いて無線送信処理する無線送信部の回路部品）が搭載されている。基板２２は、フェライトコア１８の背面側と内装支持基板２３とで支持されている。基板２２は、断面がＬ形状であり、その基板表面にループアンテナ２４（図１には表していない）が形成されている。
【００３４】
図２（ａ）で示すように、ループアンテナ２４は水平基板部２２ａに一半部２４ａが形成され、垂直基板部２２ｂに他半部２４ｂが形成され、両半部２４ａ，２４ｂは、水平基板部２２ａと垂直基板部２２ｂとが交わる部分で半田付け等で接続されている。ループアンテナ２４は任意の長さのパターンが備えるインダクタンス成分と容量成分とで共振アンテナを構成している。ループアンテナ２４の層数は任意である。ループアンテナ２４の水平半部２４ａは、水平偏波を送信し、垂直半部２４ｂは垂直偏波を送信することができる。これによりループアンテナ２４は全方位に電波を送信することができるようになっている。なお、上記ループアンテナ２４に代えて図２（ｂ）で示すように表面実装型の無指向性誘電体チップアンテナ２５を配置してもよい。無指向性誘電体チップアンテナ２５は周知であるからその詳細は略する。
【００３５】
筐体１２の他端側内周面は電池搭載部２６とされ、この電池搭載部２６に一次電池や二次電池等の各種の電池２８が搭載可能になっている。
【００３６】
筐体１２の他端側は開口しており、この開口３０はねじ込み式キャップ３２により閉塞されるようになっている。キャップ３２の内面には電池２８の接点を与えるスプリング３３が設けられている。電池搭載部２６に搭載されている電池２８は、交換可能であると共に、このキャップ３２の締め付け装着により、そのプラスとマイナス側両接点が非接触センサ部や無線送信部を構成する回路部品２０に対する電源供給ラインに接続され、電池２８の電源を回路部品２０に供給することができるようになっている。なお、キャップ３２はねじ込み式に限るものではない。
【００３７】
筐体１２はキャップ３２により上記開口３０を閉塞された状態でその内部が気密封止される構造になっている。この場合、キャップ３２に図示略のＯリングを装着してもよい。また筐体１２の内部には好ましくは耐クーラント性のため樹脂が充填されてもよい。
【００３８】
なお、筐体１２内に配置した基板２２上にはディップスイッチ３４が配備されている。このディップスイッチ３４は、特定小電力無線における送信周波数のｎチャネルの組み合わせから受信機との間で予め使用するチャネルを調整するチャネル調整部として機能することができる。
【００３９】
図３を参照して、実施の形態の近接センサ１０の回路構成を説明する。近接センサ１０は、回路として、非接触センサ部３６と、電波法施行規則第６条に定める特定小電力無線で送信する無線送信部３８とを備える。非接触センサ部３６は、上記した検出コイル１６と、発振部４０と、検波部４２と、出力部４４とを有する。発振部４０は検出コイル１６のＱの変化により発振振幅や発振周波数が変化する。高周波型の近接センサ１０にあっては、発振部４０の発振振幅を検波部４２で検出し、この検波部４２の検出出力に応じて検出対象の存在や近接を検出することができる。この検出の結果であるセンサデータを出力部４４から無線送信部３８に出力する。
【００４０】
無線送信部３８は、センサデータの演算やその他の制御をするＣＰＵ４６と、他の近接センサを識別するＩＤコードやその他のデータを記憶しているＲＡＭ４８と、制御プログラムを記憶しているＲＯＭ５０とからなるマイクロコンピュータ５２と、マイクロコンピュータ５２からの出力データ（送信周波数（キャリア）、ＩＤコード（識別コード）、非接触センサ部３６の検出出力）を入力し、ＩＤコードと検出出力を上記キャリアで変調して送信信号を生成する送信処理部５４と、特定小電力無線における送信周波数のｎチャネルの組み合わせから受信機または送受信機との間で予め使用するチャネルを調整するチャネル調整部としてディップスイッチ３４と、を備える。
【００４１】
上記非接触センサ部３６と無線送信部３８には電池２８から電源が供給される。非接触センサ部３６は電源スイッチ５６のオンオフを通じて電池２８から電源が供給されるようになっている。
【００４２】
この無線送信部３８における無線送信は、特定小電力無線通信方式による。特定小電力無線通信は、電波法で定めた周波数帯（例えば、４２６．０２５〜４２６．１３７５帯１０波、４２９．２５０〜４２９．７３７５帯  ４０波）を使用するものであり、その送信強度はそれぞれ１ｍＷ、１０ｍＷである。また、この送信では、定められた周波数帯で互いに電波干渉を防止するために送信前に同一電波の使用が無いかを確認するキャリアセンスは、上記１０波１ｍＷでは義務付けられておらず、上記４０波１０ｍＷでは義務付けられている。すなわち、送信前には同一電波が周囲に無いか使用周波数帯域の周波数スキャンを行い、周波数が存在する場合には、別の周波数へ移行し、周波数干渉が無い場合はその周波数で送信する。そのため、これら近接センサでは他の近接センサからの送信信号との電波干渉を防止することができる。
【００４３】
なお、無線送信部３８における無線送信は、特定小電力無線通信方式に限るものではなく、例えば微弱電波帯でもよい。
【００４４】
無線送信部３８からの送信信号は、ループアンテナ２４から空中へ電波の形で放射される。この場合、筐体１２は樹脂製であるので、この電波は筐体１２へ放射することができる。
【００４５】
なお、無線送信部３８におけるＣＰＵ４６は、電池２８の寿命を長くするため、非接触センサ部３６からセンサデータ（検出対象の検出あるいは非検出）を入力した場合、無線通信を０．５秒間だけワンショット送信し、上記以外は待機状態（ストップモード）にして電池２８の消費を抑制するようになっている。
【００４６】
図４を参照して送受信機５８を説明する。この送受信機５８は、近接センサ１０のループアンテナ２４から送信された電波を捕捉する送受兼用アンテナ６０と、送受信の切替を行うスイッチ６２と、フィルタ６４と、送受兼用アンテナ６０で受信したセンサデータの処理と送受兼用アンテナ６０を介してセンサデータを送信するための送信処理とを行う送受信処理部６６と、全体の制御を行うマイクロコンピュータ６８と、受信周波数を調整するディップスイッチ７０と、出力部７２とから構成されている。マイクロコンピュータ６８は、演算制御を行うＣＰＵ７４と、ＩＤコード等のデータを記憶するＲＡＭ７６と、制御プログラムを記憶するＲＯＭ７８とから構成されている。送受信機５８内部の各回路部には直流電源部８０から電源が供給されるようになっている。
【００４７】
送受信処理部６６は、スイッチ６２が受信側に切り替わっている場合、アンテナ６０を介して受信した信号から特定小電力無線電波を選択し、復調して、ＩＤコードを含むセンサデータを得て、マイクロコンピュータ６８に入力する。この場合、送受信処理部６６にはマイクロコンピュータ６８からディップスイッチ７０で調整した受信周波数データが与えられており、この受信周波数により上記復調を行う。
【００４８】
また、スイッチ６２を送信側に切り替わってマイクロコンピュータ６８で処理したセンサデータを含むデータを送受信処理部６６で送信処理をすると共にアンテナ６０を介してＰＬＣ等の制御装置に送信する。
【００４９】
図５を参照して実施の形態の近接センサを用いた制御システムを説明する。各グループＧ１，Ｇ２，…は、特定小電力無線通信を行う複数の近接センサＳ１１，…と、各近接センサＳ１１，…と単方向通信する１台の受信機（送受信機含む）Ｒ１，…とから構成されている。グループＧ１では、複数の近接センサＳ１１，…それぞれの送信周波数はｆ１であり、グループＧ２では、複数の近接センサＳ２１，…それぞれの送信周波数はｆ２であり、…となっている。このように同一グループ内の各近接センサそれぞれの送信周波数は同一である。また、同一グループ内の各近接センサそれぞれは相異なるＩＤコードを持っている。各グループＧ１，…内の受信機Ｒ１，Ｒ２，…は、対応するグループ内の近接センサそれぞれの送信周波数の受信が可能な周波数に設定されている。なお、１つのグループ内の近接センサからの送信周波数を受信する受信機の受信感度は調整可能になっている。また、同一グループ内では互いの近接センサは送信周波数の信号と干渉しないよう離して設置することが好ましい。
【００５０】
図６、図７を参照して上記近接センサを用いた、各種の機械加工等を行う加工装置８２を説明する。図６は加工装置８２の電気的回路図であり、図７は加工装置８２の機械的構成図である。この加工装置８２は、搬送ベルト８４上のワーク８６を加工する加工部８８と、ワーク８６を非接触で検出しこの検出出力を特定小電力無線で送信する近接センサ９０と、上記加工部８８を上記近接センサ９０の検出出力により制御するＰＬＣ等の制御ボックス９２と、上記近接センサ９０からの無線で送信されるセンサデータを受信し、この受信したセンサデータを制御ボックス９２内の各部に出力する受信機９４とを備える。この受信機９４は制御ボックス９２内に内蔵しているが、制御ボックス９２に外付けしてもよい。
【００５１】
図８を参照して、上記加工装置８２を用いた制御システムを説明する。この制御システムでは、複数の加工装置８２と、各加工装置８２それぞれの近接センサ９０それぞれの無線で送信されるセンサデータを受信する送受信機９６と、各送受信機９６が送信するセンサデータを受信表示する表示器９８とを備える。
【００５２】
図９を参照して、ロボット制御システム１００を説明する。このシステム１００は、ロボットアーム１０２と、このロボットアーム１０２を制御する制御装置１０４とからなり、ロボットアーム１０２に実施の形態の近接センサ１０６を備えると共に、制御装置１０４に受信機１０８を設けている。近接センサ１０６はロボットアーム１０２で掴んで制御されるワークの状態を示すデータを特定小電力無線で送信するセンサであり、受信機１０８は近接センサ１０６と単方向通信し、センサデータを制御装置１０４に送信する。制御装置１０４は、このセンサデータに従い、ワークを制御する。
【００５３】
図１０を参照して、ベルトコンベア制御システム１１０を説明する。このシステム１１０は、ベルトコンベア１１２と、このベルトコンベア１１２に沿って配置された実施の形態の近接センサ１１４と、近接センサ１１４からのセンサデータを受信する受信機１１６と、受信機１１６で受信したセンサデータに従い、ベルトコンベア１１０を制御する制御装置１１８と、を備える。
【００５４】
また、図示しないが、例えば自動販売機に発生するデータを収集する制御システムにも適用することができる。例えば、特定エリアに複数台設置した下位の自動販売機のデータを特定小電力無線を用いて最上位の自動販売機に収集し、その収集したデータを特定小電力無線を用いるハンディターミナル機で収集する方式の特定小電力無線による制御システムにおいて、下位から上位の自動販売機に特定小電力無線でデータを送受信する機能付きの近接センサを設け、各自動販売機それぞれの近接センサでは、物品の販売台数を検出するため物品通過を該物品に非接触で検出し、その検出に係るセンサデータを各自動販売機それぞれに付けたＩＤコードと共に下位から上位への自動販売機に通信可能としたものである。この制御システムでは、ホストコンピュータを配備し、それぞれの下位から上位へと網目状に自動販売機間を伝送されてくるセンサデータを集中管理し、自動販売機の売り上げ等を管理することができるようにしてもよい。
【００５５】
以下に、各種無線出力センサの実施例を示す。
【００５６】
（実施例１）
実施例１〜３の無線出力センサは、誘導型センサを用いたものである。誘導型とは、センサ内の検出コイルからの高周波磁界により、近接する金属物体（検出対象）内に電磁誘導作用で渦電流を発生させ、金属物体に発生した渦電流により検出コイル側のエネルギー損失を検出するセンサ（近接センサ）であり、検出対象が金属である場合に位置検出が可能となる。
【００５７】
図１１ないし図１３を用いて誘導型センサについて説明する。本実施例は電池式の誘導型センサであって、図１１は誘導型センサの概略構成図、図１２は誘導型センサの電気的な概略構成図、図１３は送受信機の電気的な概略構成図を示している。なお、図１ないし図４に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
図１１において、１３０は非接触センサ部３６と無線送信部３８からなるセンサ兼無線送信基板である。
【００５９】
図１２において、１３１は電源制御部、１３２はＣＰＵ、１３３は発信部、１３４はアンプ部、１３５はフィルタである。
【００６０】
電源制御部１３１は、電源２８から供給された電源を、所定の電圧に制御してＣＰＵ１３２、発信部１３３、アンプ部１３４、フィルタ１３５に供給する。
【００６１】
ＣＰＵ１３２は、マイクロコンピュータ５２に相当し、センサデータの演算やその他の制御をし、かつ他の近接センサを識別するＩＤコード等のデータや、制御プログラムを記憶しているメモリを適宜備えている。
【００６２】
発信部１３３、アンプ部１３４、フィルタ１３５にて送信処理部５４が構成され、ＣＰＵ１３２からの入力データにより発信部１３３からの送信信号の発振振幅や発振周波数が変化し、アンプ部１３４にて増幅されフィルタ１３５を介してループアンテナ２４から電波の形で放射される。
【００６３】
図１３において、１３６は送受信ＬＳＩであり、受信部１３７と送信部１３８とデジタル処理部１３９とからなる。また、１４０はＣＰＵである。
【００６４】
送受信ＬＳＩ１３６は送受信処理部６６に相当し、受信部１３７にて送受兼用アンテナ６０で受信したセンサデータの処理を行い、デジタル処理部１３９を介してキャリアセンスとしてＣＰＵ１４０に出力される。また、ＣＰＵ１４０のＰＬＬ制御によりデジタル処理部１３９を介して送信部１３８にてセンサデータを送信するための処理が行われ送受兼用アンテナ６０から送信される。
【００６５】
ＣＰＵ１４０はマイクロコンピュータ６８に相当し、全体の演算制御を行い、ＩＤコード等のデータや制御プログラムを記憶しているメモリを適宜備えている。
【００６６】
なお、図１２の誘導型センサの無線送信部３８に、図３のディップスイッチ３４を設け、図１３の送受信機に、図４のディップスイッチ７０を設け、特定小電力無線における送信周波数のｎチャネルの組み合わせから受信機との間で予め使用するチャネルを調整し、受信機の感度調整を行って受信エリアを絞り周波数干渉を防ぐ構成としてもよい。
【００６７】
このように無線化することで、信号ケーブル配線を省略することができ、可動部への無線出力センサの取り付けが可能となる。また、電池式であり電源ケーブル配線を省略することができる。さらに、待機中、非接触センサ部３６に電力供給が必要であるが、電源スイッチ５６をＯＦＦすることで未使用時の消費電力の低減が図れる。
【００６８】
（実施例２）
本実施例は、ソーラー充電式の誘導型センサであって、図１４は誘導型センサの概略構成図、図１５は誘導型センサの電気的な概略構成図であり、送受信機は図１３に示した例と同様である。なお、図１１および図１２に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００６９】
図１４，１５において、１４１は充電電池、１４２は太陽電池モジュールである。太陽電池モジュール１４２にて光エネルギーを電気エネルギーに変換して充電電池１４１に蓄電する。
【００７０】
これにより実施例１と同様の効果が得られるとともに、太陽光や蛍光灯等の光が当たる環境ではソーラー充電により電池の長寿命を実現できる。
【００７１】
（実施例３）
本実施例は、振動充電式の誘導型センサであって、図１６は誘導型センサの概略構成図、図１７は誘導型センサの電気的な概略構成図であり、送受信機は図１３に示した例と同様である。なお、図１４および図１５に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００７２】
図１６，１７において、１４３は振動発電部であり、発電部１４４と整流部１４５からなる。
【００７３】
振動発電部１４３は、発電部１４４にて振動エネルギーを電気エネルギーに変換し、その電流を整流部１４５にて整流して充電電池１４１に蓄電する。
【００７４】
これにより実施例１と同様の効果が得られるとともに、振動する環境では振動充電により電池の長寿命を実現できる。
【００７５】
（実施例４）
実施例４〜６の無線出力センサは、静電容量型センサを用いたものである。静電容量型とは、誘電体（金属、液体等）が検出部に近接すると、検出部に帯電した電荷の影響で、誘電体内の電荷が分極し、この分極による検出部のインピーダンスの変化を検出して出力するセンサ（近接センサ）であり、位置検出や液体レベル検出が可能となる。
【００７６】
図１８および図１９を用いて静電容量型センサについて説明する。本実施例は電池式の静電容量型センサであって、図１８は静電容量型センサの概略構成図、図１９は静電容量型センサの電気的な概略構成図であり、送受信機は図１３に示した例と同様である。なお、図１１および図１２に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００７７】
図１８，１９において、１５０は検出板である。誘電体（金属、液体等）が検出板１５０に近接すると、検出板１５０に帯電した電荷の影響で、誘電体内の電荷が分極し、この分極による検出板１５０のインピーダンスが変化する。この分極による検出板１５０のインピーダンスの変化を検出して出力する。
【００７８】
このように無線化することで、信号ケーブル配線を省略することができ、可動部への無線出力センサの取り付けが可能となる。また、電池式であり電源ケーブル配線を省略することができる。さらに、待機中、非接触センサ部３６に電力供給が必要であるが、電源スイッチ５６をＯＦＦすることで未使用時の消費電力の低減が図れる。
【００７９】
（実施例５）
本実施例は、ソーラー充電式の静電容量型センサであって、図２０は静電容量型センサの概略構成図、図２１は静電容量型センサの電気的な概略構成図であり、送受信機は図１３に示した例と同様である。なお、図１４，１５および図１８，１９に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００８０】
これにより実施例４と同様の効果が得られるとともに、光が当たる環境ではソーラー充電により電池の長寿命を実現できる。
【００８１】
（実施例６）
本実施例は、振動充電式の静電容量型センサであって、図２２は静電容量型センサの概略構成図、図２３は静電容量型センサの電気的な概略構成図であり、送受信機は図１３に示した例と同様である。なお、図１６〜１９に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
これにより実施例４と同様の効果が得られるとともに、振動する環境では振動充電により電池の長寿命を実現できる。
【００８３】
（実施例７）
実施例７〜９の無線出力センサは、磁気式リードスイッチ型センサを用いたものである。磁気式リードスイッチ型センサは、磁石やコイルの作る磁界により、２本のリード片が磁化されて接点部分にＮ極、Ｓ極の異極が発生し、磁気吸引力がリード片の機械的弾性より強いときに接点を閉じ（ＯＮ）、磁界を消去すれば機械的弾性力により接点を開く（ＯＦＦ）スイッチからなるセンサであり、検出対象が磁石である場合に位置検出が可能となる。
【００８４】
図２４および図２５を用いて磁気式リードスイッチ型センサについて説明する。本実施例は電池式の磁気式リードスイッチ型センサであって、図２４は磁気式リードスイッチ型センサの概略構成図、図２５は磁気式リードスイッチ型センサの電気的な概略構成図であり、送受信機は図１３に示した例と同様である。なお、図１１および図１２に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００８５】
図２４において、１６０は磁気式リードスイッチ、１６１は無線送信部３８に相当する無線送信基板である。
【００８６】
図２５において、１６２はセンサ部であり、磁気式リードスイッチ１６０にて構成されている。磁気式リードスイッチ１６０は、磁石やコイルの作る磁界により、２本のリード片が磁化されて接点部分にＮ極、Ｓ極の異極が発生し、磁気吸引力がリード片の機械的弾性より強いときに接点を閉じ、磁界を消去すれば機械的弾性力により接点を開くことにより、磁石等の検出対象を検出する。
【００８７】
このように無線化することで、信号ケーブル配線を省略することができ、可動部への無線出力センサの取り付けが可能となる。また、電池式であり電源ケーブル配線を省略することができる。さらに、メカニカルスイッチであるため、待機中の電力供給は不要であり、消費電力の低減が図れる。
【００８８】
（実施例８）
本実施例は、ソーラー充電式の磁気式リードスイッチ型センサであって、図２６は磁気式リードスイッチ型センサの概略構成図、図２７は磁気式リードスイッチ型センサの電気的な概略構成図であり、送受信機は図１３に示した例と同様である。なお、図１４，１５および図２４，２５に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００８９】
これにより実施例７と同様の効果が得られるとともに、光が当たる環境ではソーラー充電により電池の長寿命を実現できる。
【００９０】
（実施例９）
本実施例は、振動充電式の磁気式リードスイッチ型センサであって、図２８は磁気式リードスイッチ型センサの概略構成図、図２９は磁気式リードスイッチ型センサの電気的な概略構成図であり、送受信機は図１３に示した例と同様である。なお、図１６，１７および図２４，２５に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００９１】
これにより実施例７と同様の効果が得られるとともに、振動する環境では振動充電により電池の長寿命を実現できる。
【００９２】
（実施例１０）
実施例１０〜１２の無線出力センサは、リミットスイッチ型センサを用いたものである。リミットスイッチ型センサは、検出対象の力で機械的にＯＮ／ＯＦＦするスイッチからなるセンサであり、可動する物体の位置検出が可能となる。
【００９３】
図３０および図３１を用いてリミットスイッチ型センサについて説明する。本実施例は電池式のリミットスイッチ型センサであって、図３０はリミットスイッチ型センサの概略構成図、図３１はリミットスイッチ型センサの電気的な概略構成図であり、送受信機は図１３に示した例と同様である。なお、図１１，１２および図２４，２５に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００９４】
図３０において、１７０はリミットスイッチ、１７１はレバーである。
【００９５】
図３１において、１７２はセンサ部であり、リミットスイッチ１７０にて構成されている。リミットスイッチ１７０のレバー１７１に、可動する物体である検出対象が当接すると、その力でスイッチはＯＮとなり、離れるとバネ等にてレバー１７１が戻ってＯＦＦとなり、検出対象の移動を検出する。
【００９６】
このように無線化することで、信号ケーブル配線を省略することができ、可動部への無線出力センサの取り付けが可能となる。また、電池式であり電源ケーブル配線を省略することができる。さらに、メカニカルスイッチであるため、待機中の電力供給は不要であり、消費電力の低減が図れる。
【００９７】
（実施例１１）
本実施例は、ソーラー充電式のリミットスイッチ型センサであって、図３２はリミットスイッチ型センサの概略構成図、図３３はリミットスイッチ型センサの電気的な概略構成図であり、送受信機は図１３に示した例と同様である。なお、図１４，１５および図３０，３１に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【００９８】
これにより実施例１０と同様の効果が得られるとともに、光が当たる環境ではソーラー充電により電池の長寿命を実現できる。
【００９９】
（実施例１２）
本実施例は、振動充電式のリミットスイッチ型センサであって、図３４はリミットスイッチ型センサの概略構成図、図３５はリミットスイッチ型センサの電気的な概略構成図であり、送受信機は図１３に示した例と同様である。なお、図１６，１７および図３０，３１に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【０１００】
これにより実施例１０と同様の効果が得られるとともに、振動する環境では振動充電により電池の長寿命を実現できる。
【０１０１】
（実施例１３）
実施例１３〜１５の無線出力センサは、加速度センサを用いたものである。加速度センサは、加速力の変化をリニア電圧で出力するセンサである。
【０１０２】
図３６および図３７を用いて加速度センサについて説明する。本実施例は電池式の加速度センサであって、図３６は加速度センサの概略構成図、図３７は加速度センサの電気的な概略構成図であり、送受信機は図１３に示した例と同様である。なお、図１１，１２に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【０１０３】
図３６において、１８０はセンサ部１８２と無線送信部３８からなるセンサ兼無線送信基板であり、基板上には１チップタイプの加速度センサチップ１８１が搭載されている。
【０１０４】
図３７に示すように、加速度センサチップ１８１は、３軸センサ部１８３、ＡＣアンプ１８４、復調器１８５、出力部１８６を１チップに搭載したものであり、3次元の加速度を検出する一般的なセンサであり、その検知機構もピエゾ抵抗型、静電容量型、熱検知型、電動式、歪みゲージ式、圧電式等、いずれの機構によるものであってもよく、その詳細な説明は省略する。加速度センサチップ１８１を検出対象である可動部に取付けることで、検出対象の可動の有無を検知する。
【０１０５】
このように無線化することで、信号ケーブル配線を省略することができる。また、電池式であり電源ケーブル配線を省略することができる。さらに、待機中、加速度センサチップ１８１に電力供給が必要であるが、電源スイッチ５６をＯＦＦすることで未使用時の消費電力の低減が図れる。
【０１０６】
（実施例１４）
本実施例は、ソーラー充電式の加速度センサであって、図３８は加速度センサの概略構成図、図３９は加速度センサの電気的な概略構成図であり、送受信機は図１３に示した例と同様である。なお、図１４，１５および図３６，３７に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【０１０７】
これにより実施例１３と同様の効果が得られるとともに、光が当たる環境ではソーラー充電により電池の長寿命を実現できる。
【０１０８】
（実施例１５）
本実施例は、振動充電式の加速度センサであって、図４０は加速度センサの概略構成図、図４１は加速度センサの電気的な概略構成図であり、送受信機は図１３に示した例と同様である。なお、図１６，１７および図３６，３７に示した例と同一部分は同一符号を付してその説明を省略する。
【０１０９】
これにより実施例１３と同様の効果が得られるとともに、振動する環境では振動充電により電池の長寿命を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る近接センサの機械的な概略構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）は図１のループアンテナの構成を示す図、図２（ｂ）は図１のループアンテナに代える誘電体チップアンテナの構成を示す図である。
【図３】図３は近接センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図４】図４は送受信機の電気的な概略構成を示す図である。
【図５】図５は実施の形態の近接センサを用いた制御システムの構成を示す図である。
【図６】図６は実施の形態の近接センサを用いて各種の機械加工等を行う加工装置の機械的な構成を示す図である。
【図７】図７は図６の加工装置の機械的構成図である。
【図８】図８は上記加工装置を用いた制御システムの構成を示す図である。
【図９】図９は実施の形態の近接センサを用いた他の制御システムの構成を示す図である。
【図１０】図１０は実施の形態の近接センサを用いたさらに他の制御システムの構成を示す図である。
【図１１】図１１は実施例１における電池式の誘導型センサの概略構成を示す図である。
【図１２】図１２は実施例１における電池式の誘導型センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図１３】図１３は無線出力センサにおける送受信機の電気的な概略構成を示す図である。
【図１４】図１４は実施例２におけるソーラー充電式の誘導型センサの概略構成を示す図である。
【図１５】図１５は実施例２におけるソーラー充電式の誘導型センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図１６】図１６は実施例３における振動充電式の誘導型センサの概略構成を示す図である。
【図１７】図１７は実施例３における振動充電式の誘導型センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図１８】図１８は実施例４における電池式の静電容量型センサの概略構成を示す図である。
【図１９】図１９は実施例４における電池式の静電容量型センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図２０】図２０は実施例５におけるソーラー充電式の静電容量型センサの概略構成を示す図である。
【図２１】図２１は実施例５におけるソーラー充電式の静電容量型センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図２２】図２２は実施例６における振動充電式の静電容量型センサの概略構成を示す図である。
【図２３】図２３は実施例６における振動充電式の静電容量型センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図２４】図２４は実施例７における電池式の磁気式リードスイッチ型センサの概略構成を示す図である。
【図２５】図２５は実施例７における電池式の磁気式リードスイッチ型センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図２６】図２６は実施例８におけるソーラー充電式の磁気式リードスイッチ型センサの概略構成を示す図である。
【図２７】図２７は実施例８におけるソーラー充電式の磁気式リードスイッチ型センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図２８】図２８は実施例９における振動充電式の磁気式リードスイッチ型センサの概略構成を示す図である。
【図２９】図２９は実施例９における振動充電式の磁気式リードスイッチ型センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図３０】図３０は実施例１０における電池式のリミットスイッチ型センサの概略構成を示す図である。
【図３１】図３１は実施例１０における電池式のリミットスイッチ型センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図３２】図３２は実施例１１におけるソーラー充電式のリミットスイッチ型センサの概略構成を示す図である。
【図３３】図３３は実施例１１におけるソーラー充電式のリミットスイッチ型センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図３４】図３４は実施例１２における振動充電式のリミットスイッチ型センサの概略構成を示す図である。
【図３５】図３５は実施例１２における振動充電式のリミットスイッチ型センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図３６】図３６は実施例１３における電池式の加速度センサの概略構成を示す図である。
【図３７】図３７は実施例１３における電池式の加速度センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図３８】図３８は実施例１４におけるソーラー充電式の加速度センサの概略構成を示す図である。
【図３９】図３９は実施例１４におけるソーラー充電式の加速度センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図４０】図４０は実施例１５における振動充電式の加速度センサの概略構成を示す図である。
【図４１】図４１は実施例１５における振動充電式の加速度センサの電気的な概略構成を示す図である。
【図４２】図４２は従来の近接センサを用いた制御システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０  近接センサ
１２  筐体
１４  キャップ
１６  検出コイル
１８  フェライトコア
２０  回路部品
２２  基板
２４  ループアンテナ
２６  電池搭載部
２８  電池
３２  キャップ
３４  ディップスイッチ（チャネル調整部）
３６  非接触センサ部
３８  無線送信部
【図１】
2008171403.tif 000003
【図２】
2008171403.tif 000004
【図３】
2008171403.tif 000005
【図４】
2008171403.tif 000006
【図５】
2008171403.tif 000007
【図６】
2008171403.tif 000008
【図７】
2008171403.tif 000009
【図８】
2008171403.tif 000010
【図９】
2008171403.tif 000011
【図１０】
2008171403.tif 000012
【図１１】
2008171403.tif 000013
【図１２】
2008171403.tif 000014
【図１３】
2008171403.tif 000015
【図１４】
2008171403.tif 000016
【図１５】
2008171403.tif 000017
【図１６】
2008171403.tif 000018
【図１７】
2008171403.tif 000019
【図１８】
2008171403.tif 000020
【図１９】
2008171403.tif 000021
【図２０】
2008171403.tif 000022
【図２１】
2008171403.tif 000023
【図２２】
2008171403.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2008171403.tif 000026
【図２５】
2008171403.tif 000027
【図２６】
2008171403.tif 000028
【図２７】
2008171403.tif 000029
【図２８】
2008171403.tif 000030
【図２９】
2008171403.tif 000031
【図３０】
2008171403.tif 000032
【図３１】
2008171403.tif 000033
【図３２】
2008171403.tif 000034
【図３３】
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【図３４】
2008171403.tif 000036
【図３５】
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【図３６】
2008171403.tif 000038
【図３７】
2008171403.tif 000039
【図３８】
2008171403.tif 000040
【図３９】
2008171403.tif 000041
【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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