(57)【要約】      （修正有）【課題】センサに対し、破損や変形が生じるような外力がかかり、センサ故障が生じた場合の状況把握を的確に行い、システムの誤動作や、故障検知の遅れを防止する光電センサシステムを提供する。【解決手段】光電センサは、投光信号を発する投光素子１８と前記投光素子から発せられた投光信号の反射信号を受光する受光素子１９を具備した検出素子部と、前記投光素子に投光信号１５を送出し、前記受光素子から取り込む受光信号１６を検出する検出回路部と、前記検出素子部と前記検出回路部を接続する信号配線部１４を備える。前記投光素子と前記検出素子部がセンサ部９を構成し、前記センサ部の支えとなる部分に優先破壊溝１２を有し、前記優先破壊溝が優先破壊することにより、センサ折損事故を検知する。【選択図】図６
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
投光信号を発する投光素子と前記投光素子から発せられた投光信号の反射信号を受光する受光素子を具備した検出素子部と、
前記投光素子に投光信号を送出し、前記受光素子から取り込む受光信号を検出する検出回路部と、
前記検出素子部と前記検出回路部を接続する信号配線部を備え、
前記投光素子と前記検出素子部がセンサ部を構成し、前記センサ部の支えとなる部分に優先破壊溝を有し、前記優先破壊溝が優先破壊することにより、センサ折損事故を検知することを特徴とする光電センサ。
【請求項２】
前記受光信号に基づく検出信号で、点滅信号を形成し、故障の発生を特定する請求項１に記載の光電センサ。
【請求項３】
前記検出信号は、被検出体有りである論理“１”信号と、被検出体無しである論理“０”信号、又は、被検出体無しである論理“１”信号と、被検出体有りである論理“０”信号に、センサ故障有りである点滅信号を加えて３種の状態をとる請求項１に記載の光電センサ。
【請求項４】
前記優先破壊溝に、導電性の剪断応力に弱い固体通電部を固定し、渡り構造とする請求項１に記載の光電センサ。
【請求項５】
前記固体通電部に炭素片、低抵抗率シリコン結晶片、多結晶シリコン片を使用する請求項４に記載の光電センサ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、投光信号を投光する投光素子と、前記投光素子から投光された投光信号が被検出体によって反射した反射信号として受光する受光素子を具備した検出素子部を備えている。また、投光信号を投光する投光素子と、前記投光素子から投光された投光信号が被検出体によって受光を遮り被検出体の存在を検知する受光素子を具備した検出素子部を備えている。そして投光信号を被検出体が反射し、その反射光を受光素子で捉えることにより、被検出体の有無を検出するまたは、被検出体によって受光を遮り被検出体の存在を検知する光電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物品の保管や管理において、前記物品の有無や、保管位置を検出することは、これらの物品或いはこれらの物品を使用した製品の製造工程、組立工程、検査工程やこれらの物品の使用時における物の保管や管理を行う上で重要な用件である。これらの物品の有無情報をホストシステムや次工程の自動化機械に伝えることによって、製造ラインや検査ライン又は保管管理における工程の自動化を実現するため利用することができる。例えば、液晶用ガラスやディスク用ガラス板、プリント基板、或いは半導体基板ウエハの生産において、棚の物の所在位置や物の有無を検出する光電センサとして使用されてきた。
また、定形物品や定形の器具の保管管理においても、物品の有無や、保管位置を検出する光電センサが用いられてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、センサ自体が故障しているか否かを検出可能とするセンサの自己診断方法について記載されている。その自己診断方法は、光素子の駆動電圧を変化させ、受光素子の出力を観測し、この出力が予め定めた値以上変化した場合には、当該光電センサは正常に動作していると判断する方法が記載されている。
しかしながら、当該記載の場合において、透過型の場合は、そのまま自己診断方法が行なえるが、反射型の場合には、被検出体の正式位置に反射体を設けなければ自己診断を行なえないこと、また、透過型の場合においても、センサが外部からの力を受け、変形、変位が生じた場合、故障していないと判断され、誤判断が行なわれることがあるため、問題が内在している。
【０００４】
本考案では、センサに外力がかかり、センサの破損や変形が生じる場合において、センサ故障を的確に捉え、センサを用いたシステムの安全課題を解決したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１３２８６５公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案は、センサに対し、破損や変形が生じるような外力がかかり、センサ故障が生じた場合の状況把握を的確に行い、システムの誤動作や、故障検知の遅れを防止すること目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案は、複数のセンサを櫛型に突起した形態で配列使用する光電センサに被検出体や搬送装置が接触し、或いは同等の衝撃により、光電センサが破損や変形が生じた場合、その後のシステム動作への影響を回避するための回路構造を設けたものである。
【０００８】
本考案による光電センサは、櫛型に突起した光電センサに対して、前記の衝撃を受けた場合において、光電センサの腕部分に相当する部分の信号伝送路の一部に、前記の衝撃で優先的に破損する回路部分を設けることにより、故障状態を逸早く検出し、センサシステムの動作を停止、またはより安全側に操作させることを特徴とする。
【０００９】
本発明による光電センサは、投光信号を発する投光素子と前記投光素子から発せられた投光信号の反射信号を受光する受光素子を具備した検出素子部と、前記投光素子に投光信号を送出し、前記受光素子から取り込む受光信号を検出する検出回路部と、前記検出素子部と前記検出回路部を接続する信号配線部を備える。前記投光素子と前記検出素子部がセンサ部を構成し、前記センサ部の支えとなる部分に優先破壊溝を有し、前記優先破壊溝が優先破壊することにより、センサ折損事故を検知する。
【００１０】
前記受光信号に基づく検出信号で、点滅信号を形成し、故障の発生を特定してもよい。
【００１１】
前記検出信号は、被検出体有りである論理“１”信号と、被検出体無しである論理“０”信号、又は、被検出体無しである論理“１”信号と、被検出体有りである論理“０”信号に、センサ故障有りである点滅信号を加えて３種の状態をとるものであってもよい。
【００１２】
前記優先破壊溝に、導電性の剪断応力に弱い固体通電部を固定し、渡り構造としてもよく、また、この場合、前記固体通電部に炭素片、低抵抗率シリコン結晶片、多結晶シリコン片を使用してもよい。
【考案の効果】
【００１３】
本考案によれば、光電センサに異常な力が加わった場合、または、被検出体や搬送装置の接触事故などが生じた場合に、センサの回路の一部の信号経路が優先破壊を生じることによって、的確な故障診断結果が得られる光電センサ及び光電センサシステムが実現したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案の実施形態に係る光電センサを使用したシステム構成図である。
【図２】本考案の実施形態に係る光電センサの平面図である。
【図３】本考案の実施形態に係る光電センサの側面図である。
【図４】本考案の実施形態に係るプリント基板の優先破壊溝部を示す図である。
【図５】本考案の実施形態に係るプリント基板の優先破壊溝部の側面図である。
【図６】本考案の実施形態に係る光電センサの子局部構成回路図である。
【図７】本考案の実施形態に係る光電センサの側面断面図である。
【図８】本考案の実施形態に係る優先破断構造図である。
【図９】本考案の実施形態に係る光電センサの周辺回路図である。
【図１０】本考案の実施形態に係る光電センサの断線警報回路図である。
【図１１】本考案の実施形態に係るタイムチャート図である。
【図１２】本考案の実施形態に係るフローチャート図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
以下に本考案の光電センサについて、図面を参照し、実施するための形態を実施例に基づき説明する。
【００１６】
本考案の光電センサについて、実施例を図１から図１２によって説明する。
図１に本発明の実施形態に係る光電センサシステム構成図を示す。
図１において、割込み型の領域センサシステムの子局部を伝送線（ＤＰ信号線５、ＤＮ信号線６）に接続し、親局４を経由し、制御部と通信制御する光電センサシステムを表したものである。
また、図１において、光電センサシステムの親局４と子局１０の間の配線は、２本の伝送線（ＤＰ信号線５、ＤＮ信号線６）に並列接続で簡単に複数の子局１０を並列接続できる。
【００１７】
図２に本発明の実施形態に係る光電センサの平面図を示す。
図において、子局１０の内部は、センサ部９とセンサコントロール部８と子局入出力部７から構成されている。子局１０は、先端近傍に投光器１８と受光器１９を具備し、被検出体の並びに割込み、被検出体を検出する型式の光電センサのセンサ部を構成している。センサ部の支えとなる部分に優先破壊溝１２を有しており、センサ部に被検出体や被検出体の搬送装置が何らかの原因で接触し、子局１０の一部が破損する場合において、この優先破壊溝１２の部分が破損する構造になっている。従って、子局１０のセンサコントロール部８を介して子局入出力部７から親局４に対して、当該事故の発生をアラーム信号として伝達することができる。このアラーム信号を元に、システムがフェイルセイフ側に制御され、また、搬送装置の停止などの安全対策に繋がる仕組みとなっている。
【００１８】
図３に本発明の実施形態に係る光電センサの側面図を示す。
図２の子局１０の先端近傍のプリント基板１３に配線電極１４と半田付けして固定された投光器１８と受光器１９は、配線電極１４を経由してセンサコントロール部８に接続しているが、センサ部の支えとなる部分に優先破壊溝１２を設け、センサ部に被検出体や被検出体の搬送装置の接触などによる外力がかかった場合、この優先破壊溝１２が破損し、この破損を検出回路で破損を検出する。
【００１９】
図４は、本発明の実施形態に係るプリント基板の優先破壊溝部を示す図である。
図４では、プリント基板１３の長手方向の両側面の一部に優先破壊溝１２を設けた事例である。
このＶ字型の優先破壊溝１２が外力により、優先破壊を起こし、センサ回路の断線によって、断線検知機能が働き、回路の異常検出回路によって子局の破損を検知する。
【００２０】
図５は、本発明の実施形態に係るプリント基板の優先破壊溝部の側面図である。
Ｖ字型の優先破壊溝１２がプリント基板１３に施されており、配線電極１４は、Ｖ字型の優先破壊溝１２の先端部で回路配線が破断する構造となっている。
【００２１】
図６は、本発明の実施形態に係る光電センサの子局部構成回路図である。
図において、子局１０は、ＤＰ信号線５とＤＮ信号線６を介して親局との間で信号を授受する。子局１０は、子局入出力部７とセンサコントロール部８とセンサ部９で構成されており、投光器１８から投光する投光信号１５が被検出体１１によって反射され、受光信号１６として、受光器１９に受光した後、配線電極１４を通じてセンサコントロール部８に信号を伝える。センサコントロール部８と子局入出力部７の間は、投光信号線２０と受光信号線２２とエラー信号２３とグランド２１によって接続している。
配線電極１４には、図５で示す優先破壊溝１２が施されており、センサ部９からの信号が断線により遮断されたことをセンサコントロール部８で検出することができる。
【００２２】
図７は、本発明の実施形態に係る光電センサの側面断面図である。
被検出体１１を検出するセンサ部９からの投光信号と受光信号の伝送を行なう配線電極１４がプリント基板１３に設けられた優先破壊溝１２部分を経由し、センサ回路２４に伝達される。図のように、断面から見てＶ字型の優先破壊溝１２を上面位置と下面位置に交互に施し、センサ部の破壊が生じる程度の衝撃が当該センサ子局１０に加わった場合において、確実に優先破壊溝１２部が優先的に破壊するように工夫したものである。
【００２３】
図８に本発明の実施形態に係る優先破断構造図を示す。
図２から図５や、図７で示す優先破壊溝１２による対策も有効であるが、電極回路に銅などの金属が用いられた場合、金属の強度が優先破壊を妨げる場合があり、このことを更に確実に優先破壊を生じさせるのが優先破断回路１７である。優先破壊溝１２のＶ字溝方向に曲げの力が加わった場合、優先破断回路１７は、黒鉛やシリコン多結晶又は、単結晶シリコンなどの脆い材質の導電体で電気伝導を行なっており、この部分が逸早く破断するように工夫されたものである。
【００２４】
図９に本発明の実施形態に係る光電センサの周辺回路図を示す。
センサ部９は、単一或いは複数の投光素子が直列接続されており、前記投光素子に一対一対応した受光用のフォトトランジスタが並列接続されており、被検出体１１の有無を検出している。センサ部９とセンサ回路２４の間には、優先破壊溝１２があり、センサ回路２４において、優先破壊溝１２によって、センサ部９とセンサ回路２４の間の破断発生を検出できる。センサ回路２４とセンサコントロール部８の間は、投光信号線２０とグランド２１と受光信号線２２とエラー信号２３で接続されており、断線検出回路２５によって優先破壊溝１２部分の破断検出を行なう。
【００２５】
図１０に本発明の実施形態に係る光電センサの断線警報回路図を示す。
図において、断線警報回路として、センサ部９と優先破壊溝１２とセンサ回路２４と断線検出回路２５に加えてマルチバイブレータ２６により、断線警報を発する回路である。
センサコントロール部８から投光信号線２０によって、投光信号がセンサ部９に伝えられ、投光器が投光し、その反射を被検出体１１の有無として受光器で捉え、受光信号線２２がセンサコントロール部８に伝える。投光信号と受光信号の共通グランドがグランド２１である。エラー信号２３は、マルチバイブレータの発振信号を得て、ＯＮ−ＯＦＦパルス信号となり、警報機能を果たす。
【００２６】
図１１に本発明の実施形態に係るタイムチャート図を示す。
図において、上段の検出信号２７は、被検出体の無し状態を表す論理値“０”から被検出体の有り状態を表す論理値“１”に変遷する過程を示す。すなわち、この状態は、通常の被検出体の有無を検出を実施している状態である。中段の検出信号２８は、被検出体の無し状態において、エラー発生を確認する時間ｔ以内にエラー発生が生じたことを示す周期ｔｃの繰り返し信号が無いことを確認した後、被検出体の無し状態を表す論理値“０”からエラー発生が生じたことを示す周期ｔｃの繰り返し信号を検出した変遷過程を示す。
【００２７】
また、下段の検出信号２９は、被検出体の無し状態において、エラー発生を確認する時間ｔ以内にエラー発生が生じたことを示す周期ｔｃの繰り返し信号が無いことを確認した後、被検出体の無し状態を表す論理値“０”から被検出体の無し状態を表す論理値“０”から被検出体の有り状態を表す論理値“１”に変遷する過程を経て、被検出体の有り状態を確認した後、エラー発生が生じたことを示す周期ｔｃの繰り返し信号を検出した変遷過程を示す。
前記のように、被検出体無し状態の検出と被検出体有り状態の検出に加えて、エラー発生が生じたことを示す周期ｔｃの繰り返し信号の検出によって、センサーの折損故障発生を検知し、前記折損故障発生の検知信号によって、制御システムを休止状態や一時停止状態にして、システム全体のフェイルセイフシステムを構成できるようにしている。
【００２８】
ここで、被検出体の無し状態を表す論理値“０”と被検出体の有り状態を表す論理値“１”に加えて、エラー発生が生じたことを示す周期ｔｃの繰り返し信号の３種の状態を１回線で行なっているのは、信号配線の省略、所謂省配線を行なう目的であり、多数の光電センサを用いて被検出体を検出するシステムでは、信号配線の省略が重要課題であり、これを実現している。
【００２９】
図１２に本発明の実施形態に係るエラー検出のフローチャート図を示す。
図において、まずエラー検出のために、Ｓ１工程で、エラー発生が生じたことを示す周期ｔｃの繰り返し信号が検出信号に重畳されていないかを確認している。すなわち、エラー発生を確認する時間ｔ以内にエラー発生を示す周期ｔｃの繰り返し信号がないことを確認する。ここで、エラー発生を確認する時間ｔの間に周期ｔｃの繰り返し信号が無ければ通常の被検出体を検出する工程Ｓ２で、論理値が“１”であるか論理値“０”であるかを確認する。論理値が“１”であれば、被検出体の有りとしてＳ３工程で検出信号をセンサコントロール部８に送出する。論理値が“０”であれば、被検出体の無しとしてＳ４工程で検出信号をセンサコントロール部８に送出する。
【００３０】
エラー検出のために、Ｓ１工程で、エラー発生が生じたことを示す周期ｔｃの繰り返し信号が検出信号に重畳されていることを確認した場合、Ｓ５工程でエラー発生をセンサコントロール部８に送出し、センサコントロール部８は子局入出力部７を経由し、エラー発生信号を親局４に送出する。すなわち、当該光電センサにおいて、何らかの外力や被検出体が搬送装置によって搬送される際に光電センサに衝突するなどの事故発生時に、当該光電センサが折損し、優先破壊領域で回路が切断されたことを制御システムに伝え、システムの保護や、被検出体の保護を行なうべく、システムの停止や、メンテナンスを促す警報信号発生させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本考案の利用は、光電センサに外力がかかり、破損事故を生じた場合の対策として、フェイルセイフシステムを前程とした光電センサシステムに利用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１ 制御部
２ 入力ユニット
３ 出力ユニット
４ 親局
５ ＤＰ信号線
６ ＤＮ信号線
７ 子局入出力部
８ センサコントロール部
９ センサ部
１０ 子局
１１ 被検出体
１２ 優先破壊溝
１３ プリント基板
１４ 配線電極
１５ 投光信号
１６ 受光信号
１７ 優先破断回路
１８ 投光器
１９ 受光器
２０ 投光信号線
２１ グランド
２２ 受光信号線
２３ エラー信号
２４ センサ回路
２５ 断線検出回路
２６ マルチバイブレータ
２７ 検出信号
２８ 検出信号
２９ 検出信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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