(57)【要約】【課題】検出領域に被検出物体が滞留した状態を検出することが可能な光電センサを提供する。【解決手段】前方に被検出物体Ｗがないときに光電センサ１０を起動させると、受光信号レベルは被検出物体Ｗの通過の最初で急激に増加し、このときに受光信号のレベル差Ｌが基準レベルを超え（Ｓ５でＹ）、増加変化を示す増減データＫが不揮発性メモリ１７に記憶され、出力信号レベルがハイレベルに反転される（Ｓ７）。受光信号レベルは、被検出物体Ｗの通過の最後で急激に減少し、レベル差Ｌが基準値を超え（Ｓ１０でＹ）、減少変化と識別される（Ｓ１２）。この識別結果は不揮発性メモリ１７の増減データＫが示す内容（増加変化）とは異なるから出力信号レベルはローレベルに反転されるともに、不揮発性メモリ１７に記憶された増減データＫが消去される（Ｓ１３）。【選択図】  図２
2004180079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出領域に向けて光を出射する投光手段と、
前記検出領域からの光を受光し、その受光量に応じた受光信号を出力する受光手段と、
前記検出領域内に存在する被検出物体に応じて変化する前記受光手段からの前記受光信号レベルの変化率を検知し、その変化率が所定の基準値以上であるかどうかの判定を行う判定手段とを備えて、
前記判定手段での判定結果に応じた出力信号を出力する光電センサにおいて、
前記判定手段にて前記変化率が前記基準値以上であると判定されるごとに前記出力信号をハイレベルからローレベルに、或いはローレベルからハイレベルに反転させて出力する出力制御手段を備えていることを特徴とする光電センサ。
【請求項２】
検出領域に向けて光を出射する投光手段と、
前記検出領域からの光を受光し、その受光量に応じた受光信号を出力する受光手段と、
前記検出領域内に存在する被検出物体に応じて変化する前記受光手段からの前記受光信号レベルの変化率を検知し、その変化率が所定の基準値以上であるかどうかの判定を行う判定手段とを備えて、
前記判定手段での判定結果に応じた出力信号を出力する光電センサにおいて、
前記判定手段にて前記変化率が前記基準値以上であると判定されたときに、前記受光手段からの前記受光信号に基づき、当該変化が前記受光信号レベルの増加によるものであるのか減少によるものであるのかの識別動作を行う識別手段と、
前記出力信号がローレベルの状態において、前記判定手段にて前記変化率が前記基準値以上と判定されたときに前記識別手段による増加または減少のいずれか一方の識別結果に対して前記出力信号をハイレベルに反転させ、前記出力信号がハイレベルの状態において、前記判定手段にて前記変化率が前記基準値以上と判定されたときに前記識別手段による他方の識別結果に対して前記出力信号をローレベルに反転させる出力制御手段とを備えていることを特徴とする光電センサ。
【請求項３】
前記識別結果が記憶される不揮発性の記憶手段が備えられ、
前記出力制御手段は、電源投入時において前記記憶手段に記憶されている識別結果が、前記一方の識別結果であるときには前記出力信号をハイレベルとし、前記他方の識別結果であるときには前記出力信号をローレベルとすることを特徴とする請求項２記載の光電センサ。
【請求項４】
前記判定手段は、前記受光信号レベルの変化率を、前記受光信号レベルについて所定単位時間あたりの単位変化量として検知することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投光手段及び受光手段を備えて、受光手段での受光信号レベルについて単位時間あたりの変化量が所定の基準値以上か否かに基づき検出動作を行う光電センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、反射型光電センサは、検出領域を挟むように対向配置される投光手段及び受光手段を備えてなり、両者間に被検出物体が存在するか否かにより変化する前記受光手段から受光信号レベルに基づいて上記被検出物体の検出動作を行うものである。このようなもののなかには、検出領域に被検出物体がある遮光状態のときと被検出物体ない入光状態のときにおける受光手段からの受光信号レベルの中間に基準値を設定し、この基準値と受光手段からの受光信号レベルとの大小比較に基づき検出動作を行うものがある。しかしながら、光電センサは長期間使用していると、例えば投光手段の投光素子や受光手段の受光素子に埃等が付着したり、劣化したりしてくるため、受光手段からの受光信号レベルが経時的に減少して検出感度が低下し、例えば被検出物体が存在しないのに被検出物体ありとの誤検出動作を行ってしまうおそれがある。
【０００３】
そこで、受光手段からの受光信号レベルについて所定の単位時間あたりの単位変化量を検知し、これを所定の基準値と大小比較することに基づき検出動作を行うものがある（下記、特許文献１参照）。素子に埃が付着したり劣化したりすると、受光信号レベルについてその絶対値レベルは変化してしまうが、上記遮光状態及び入光状態間での相対的な変化量はある程度一定に保たれ、素子劣化等による影響を受け難く高い検出感度を長く維持することができるのである。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−１８８２５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のものにおいては、検出領域を被検出物体が通過する場合には、その通過の際に入光状態から遮光状態、または遮光状態から入光状態に移り変わり、その際に受光信号の単位変化量が大きくなるために被検出物体の通過を検出することができるが、例えば被検出物体が検出領域内で滞留する場合には、その後、受光信号レベルの変化がなく単位変化量は上記基準値を超えることなくその滞留状態を検出するといった目的には使用できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、検出領域に被検出物体が滞留した状態を検出することが可能な光電センサを提供するところにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明に係る光電センサは、検出領域に向けて光を出射する投光手段と、前記検出領域からの光を受光し、その受光量に応じた受光信号を出力する受光手段と、前記検出領域内に存在する被検出物体に応じて変化する前記受光手段からの前記受光信号レベルの変化率を検知し、その変化率が所定の基準値以上であるかどうかの判定を行う判定手段とを備えて、前記判定手段での判定結果に応じた出力信号を出力する光電センサにおいて、前記判定手段にて前記変化率が前記基準値以上であると判定されるごとに前記出力信号をハイレベルからローレベルに、或いはローレベルからハイレベルに反転させて出力する出力制御手段を備えているところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明に係る光電センサは、検出領域に向けて光を出射する投光手段と、前記検出領域からの光を受光し、その受光量に応じた受光信号を出力する受光手段と、前記検出領域内に存在する被検出物体に応じて変化する前記受光手段からの前記受光信号レベルの変化率を検知し、その変化率が所定の基準値以上であるかどうかの判定を行う判定手段とを備えて、前記判定手段での判定結果に応じた出力信号を出力する光電センサにおいて、前記判定手段にて前記変化率が前記基準値以上であると判定されたときに、前記受光手段からの前記受光信号に基づき、当該変化が前記受光信号レベルの増加によるものであるのか減少によるものであるのかの識別動作を行う識別手段と、前記出力信号がローレベルの状態において、前記判定手段にて前記変化率が前記基準値以上と判定されたときに前記識別手段による増加または減少のいずれか一方の識別結果に対して前記出力信号をハイレベルに反転させ、前記出力信号がハイレベルの状態において、前記判定手段にて前記変化率が前記基準値以上と判定されたときに前記識別手段による他方の識別結果に対して前記出力信号をローレベルに反転させる出力制御手段とを備えているところに特徴を有する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２に記載の光電センサにおいて、前記判定手段は、前記受光信号レベルの変化率を、前記受光信号レベルについて所定単位時間あたりの単位変化量として検知するところに特徴を有する。
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光電センサにおいて、前記判定手段は、前記受光信号レベルの変化率を、前記受光信号レベルについて所定単位時間あたりの単位変化量として検知するところに特徴を有する。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
本構成による光電センサも検出領域内に存在する被検出物体に応じて変化する受光手段からの受光信号レベルの変化率（請求項４の構成では、所定単位時間あたりの単位変化量）と所定の基準値との比較に基づいて検出動作を行うものである。従って、例えば投光手段の投光素子や受光手段の受光素子に埃等が付着したり劣化したりしてもそれらによる影響を抑制して、高い検出感度を長く維持することができる。
そして、本構成によれば、判定手段にて変化率が基準値以上であると判定されるごとに出力信号をハイレベルからローレベルに、或いはローレベルからハイレベルに反転させて出力するよう動作する。つまり、例えば複数の被検出物体が検出領域を順次通過する場合、各被検出物体が検出領域に侵入したときに出力信号レベルが反転し（つまり、それまでローレベルであればハイレベルに切り換え、それまでハイレベルであればローレベルに切り換える）。そして、被検出物体が検出領域内を通過中、出力信号レベルはそれのレベル（この場合、このレベルが被検出物体ありを示すレベルとなる）が維持され、被検出物体が検出領域外に抜けるときに初めてそれまで維持した出力信号レベルを反転させるのである（この反転後のレベルが被検出物体なしを示すレベルとなる）。
このような構成であれば、検出領域を通過する被検出物体を検出する場合だけでなく、出力信号レベルが被検出物体ありを示すレベルを維持する時間の長短に基づいて検出領域における被検出物体の滞留状態を検出することができる。
【００１１】
＜請求項２の発明＞
また、本構成によれば、判定手段にて変化率が基準値以上であると判定されたときに、受光手段からの受光信号に基づき、当該変化率が受光信号レベルの増加によるものであるのか減少によるものであるのかの識別動作が行われ、出力信号がローレベルの状態において、判定手段にて変化率が基準値以上と判定されたときに例えば増加（減少）の識別結果に対して出力信号をハイレベルに反転させ、出力信号がハイレベルの状態において、判定手段にて変化率が基準値以上と判定されたときに減少（増加）の識別結果に対して出力信号をローレベルに反転させるよう動作する。
このような構成であれば、例えば反射型光電センサであれば、変化率が受光信号レベルの増加によると認識されたときの反転後の出力信号レベルを、被検出物体ありを示すレベルと定め、変化率が受光レベルの減少によると認識されたときの反転後の出力信号レベルを被検出物体なしを示すレベルと定めることができる。しかも、例えば被検出物体の上面が階段状に高くなる形状をなし、増加傾向（或いは減少傾向）の変化率が連続して検知される場合であっても、その増減傾向が反転しない限り出力信号レベルは被検出物体ありを示すレベルを維持する。従って、やはりそのレベルを維持する時間の長短に基づいて検出領域における被検出物体の滞留状態を検出し得る。
【００１２】
＜請求項３の発明＞
例えば生産ラインを次々流れる被検出物体の通過を検出する場合において、生産ラインが一時的に停止し、これに伴って光電センサも一旦停止してしまうことがある。ここで、上記請求項１の構成では、例えば検出領域内を被検出物体が通過中に光電センサが停止してしまった場合、このままの状態で生産ラインが復帰して光電センサが再起動されたときには、その被検出物体が検出領域外に移動した際に、判定手段で変化率が基準値以上であると判定されて初めて起動時のレベルに対して出力信号レベルが反転することになり、再起動の前と後とで被検出物体ありを示す出力信号レベルが逆転してしまうおそれがある。
【００１３】
そこで、本構成によれば、増減結果が記憶される不揮発性の記憶手段が備えられており、電源投入時において記憶手段に記憶されている識別結果が、一方の識別結果（例えば増加）であるときには出力信号をハイレベルとし、他方の識別結果（例えば減少）であるときには出力信号をローレベルとして、物体検出を再開させる。なお、記憶手段に識別結果を記憶させる構成としては、前記識別手段による識別結果を随時最新のものに書き換え更新していく構成であっても、或いは、識別手段による識別結果を全て記憶させ、電源投入時には最後に記憶手段に記憶された識別結果を読み出して出力信号レベルを定める構成であってもよい。
このような構成にあれば、検出領域内を被検出物体が通過中に光電センサが停止したとき、記憶手段には増減結果が記憶されたままであり、再起動すると、記憶手段に増減結果が記憶されていることが検知され、その記憶された識別結果に対応したレベルで出力信号を出力させた状態（即ち、電源が切られる直前の出力信号のレベルと同じレベル）で物体検出が再開されるから、上記のような再起動の前後で被検出物体ありを示す出力信号レベルが逆転してしまうことを防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について、投光手段から光を出射し、検出領域にて反射した光を受光手段で受光し、その受光量レベルに基づいて動作を行う、いわゆる反射型光電センサ（以下、「光電センサ１０」）に適用した場合を例に挙げて、図１ないし図３を参照しつつ説明する。
【００１５】
光電センサ１０は、図１に示すように、並設された投光素子１１及び受光素子１２と、それらをそれぞれ駆動させる投光回路１３及び受光回路１４とを備えている。また、光電センサ１０は、ＣＰＵ１５と、ハイレベル及びローレベルの出力信号を切替可能に出力する出力回路１６と不揮発性メモリ１７（本発明の「記憶手段」に相当）とを備えている。このうち、ＣＰＵ１５は、所定のタイミングで上記投光回路１３にパルス信号を与えて投光素子１１をパルス点灯させるとともに、そのパルス点灯動作に同期して受光回路１４にて増幅された受光素子１２からの受光信号レベルを読み込むよう投受光動作を実行させる。また、ＣＰＵ１５は、次述するように本発明の「判定手段」、「識別手段」及び「出力制御手段」として機能する。
【００１６】
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態に係る光電センサ１０は、図１に示すように、例えば複数の被検出物体Ｗが次々に搬送される生産ラインの傍らに、その生産ラインに上記投光素子１１及び受光素子１２を向けた状態で配置される。光電センサ１０に電源を投入して起動させると、ＣＰＵ１５は、次のような動作を行う。
「出力制御手段（ＣＰＵ１５）は、判定手段（ＣＰＵ１５）にて単位変化量が基準値以上であると判定され、かつ、記憶手段（不揮発性メモリ１７）に増減結果が記憶されていないときには出力信号レベルを反転させるとともに、そのときの前記識別動作による増減結果を記憶手段に記憶し、同じく判定手段にて単位変化量が基準値以上であると判定され、かつ、記憶手段に増減結果が記憶されているときには、その記憶された増減結果と今回の識別動作による増減結果とが異なることを条件に、出力信号レベルを反転させるとともに、記憶手段に記憶された増減結果を消去し、光電センサの起動時に記憶手段に増減結果が記憶されているときには、起動時のレベルに対して出力信号レベルを反転させるよう動作する。」
より具体的には、図２に示すフローチャートを実行する。なお、この起動時には、出力回路からの出力信号はローレベルになっている。まず、ステップＳ１において不揮発性メモリ１７に後述する増減データＫ（本発明の「増減結果」に相当）が記憶されているかどうかを判断し、増減データＫが記憶されていなければ（ステップＳ１で「Ｙ」）、上記投受光動作を実行させ、そのときの受光信号レベルを図示しないメモリに記憶する（ステップＳ２）。
【００１７】
そして、その直前の受光信号レベルがメモリに記憶されていなければ（ステップＳ３で「Ｎ」）、上記ステップＳ２を再実行し、直前の受光信号レベルがメモリに記憶されていれば（ステップＳ３で「Ｙ」）、ステップＳ４にてその直前の受光信号レベルと今回の受光信号レベルとのレベル差Ｌを算出する。なお、このレベル差Ｌは、上記所定のタイミングに対応した単位時間あたりの受光信号レベルの変化量（本発明でいう「変化率」に相当）を示すものである。
【００１８】
続いて、ステップＳ５にてそのレベル差Ｌと予め定めた基準値Ｍと大小比較する。このとき、ＣＰＵ１５は「判定手段」及び「識別手段」として機能する。レベル差Ｌが基準値Ｍ以下であるときには（ステップＳ５で「Ｎ」）再びステップＳ２の投受光動作に戻り、レベル差Ｌが基準値Ｍを超えるときには（ステップＳ５で「Ｙ」）、上記直前及び今回の両受光信号レベルから増加変化か減少変化かを識別し、その識別結果を増減データＫとして上記不揮発性メモリ１７に記憶するとともに、出力回路１６からの出力信号レベルを被検出物体ありを示すハイレベルに反転させる。（ステップＳ６，Ｓ７）。
ここで、上記基準値Ｍは、例えば被検出物体Ｗが光電センサ１０の前方に移動してきて投光素子１１からの光が当該被検出物体Ｗに反射して受光素子１２からの受光信号レベルに変化が現れ始めたときのレベル差Ｌの半分のレベルに設定されている。従って、光電センサ１０前方に被検出物体Ｗがないとき、出力信号レベルはローレベルに維持され、光電センサ１０前方に被検出物体Ｗが侵入してきたときにはハイレベルに反転する。
【００１９】
次に、ステップＳ８及びＳ９で再び投受光動作を実行するとともに、そのときの受光信号レベルを記憶し、更に直前の受光信号レベルとのレベル差Ｌを算出する。そして、上記同様に、このステップＳ８及びＳ９の動作は、レベル差Ｌが基準値Ｍを超えるまで繰り返され、超えたときには（ステップＳ１０で「Ｙ」）、やはり直前及び今回の両受光信号レベルから増加変化か減少変化かを識別し（ステップＳ１１）、この今回の増減状態が不揮発性メモリ１７に記憶された増減データＫに基づく増減状態と一致する場合（即ち、増加状態同士、或いは減少状態同士の場合）には（ステップＳ１２で「Ｎ」）、再びステップＳ８に戻る。
一方、両増減状態が一致しない場合（一方が増加状態で、他方が減少状態）には（ステップＳ１２で「Ｙ」）、出力信号レベルを被検出物体なしを示すローレベルに反転させるとともに、不揮発性メモリ１７に記憶された上記増減データＫを消去する（ステップＳ１３）。つまり、被検出物体Ｗが光電センサ１０前方に侵入してからそこを通り抜けるまでの間、出力信号レベルは被検出物体ありを示すハイレベルに維持されるのである。
【００２０】
また、ステップＳ１において、不揮発性メモリ１７に増減データＫが記憶されているときには、上記ステップＳ７で出力信号レベルをハイレベルに反転し、以降のステップの内容が実行される。
【００２１】
このような構成によれば、まず光電センサ１０前方に被検出物体Ｗがないとき（図３（Ａ）中のＡの時点）に光電センサ１０を起動させると、図３（Ａ）に示すように、受光信号レベルは被検出物体Ｗの通過の最初で急激に増加し、このときに受光信号のレベル差Ｌが基準レベルを超え（ステップＳ５で「Ｙ」）、増加変化であることを示す増減データＫが不揮発性メモリ１７に記憶されるとともに出力信号レベルがハイレベルに反転される（ステップＳ７）。そして、受光信号レベルは、被検出物体Ｗの通過の最後で急激に減少し、このときに受光信号のレベル差Ｌが基準値を超え（ステップＳ１０で「Ｙ」）、これが減少変化であることが識別される（ステップＳ１２）。
【００２２】
そして、この識別結果は不揮発性メモリ１７に記憶された増減データＫが示す内容（増加変化）とは異なるから出力信号レベルはローレベルに反転されるともに、不揮発性メモリ１７に記憶された増減データＫが消去される（ステップＳ１３）。従って、同図（Ｂ）に示すように、例えば光電センサ１０前方を通過中の被検出物体Ｗが生産ラインのどこかに引っ掛って滞留するような場合には、出力信号レベルがハイレベルに維持されたままになる。従って、本実施形態に係る光電センサ１０は、単位時間あたりの受光信号レベルの変化量に基づき動作するよう構成して素子劣化等の影響を受けずに長期間安定して検出感度を維持できるような効果を保持しつつ、上記出力信号レベルがハイレベルに維持されている時間の長短によって上記被検出物体Ｗの滞留を検出することができるのである。
【００２３】
また、例えば光電センサ１０前方に被検出物体Ｗが位置しているとき（図３（Ａ）中のＣの時点）に生産ラインが停止して光電センサ１０も電源投入が停止されることがある。そして、この状態で生産ラインが復帰して光電センサ１０が再起動されたときは、不揮発性メモリ１７に増減データＫが残っており、これが検知されることで（ステップＳ１で「Ｎ」）出力信号レベルがハイレベルに反転されるから、光電センサ１０前方に被検出物体Ｗがないときに出力信号レベルがハイレベルになって、被検出物体Ｗがあるときにローレベルになるといった事態を回避することができる。
【００２４】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、反射型光電センサを例に挙げて説明したが、これに限らず、検出領域を挟むように配される投光手段及び受光手段を備えた、いわゆる透過型光電センサであってもよく、上記実施形態のＣＰＵ１５動作であれば透過型及び反射型のいずれにも使用することができ、本発明の効果を得ることができる。
【００２５】
（２）上記実施形態では、増減データＫを不揮発性メモリ１７に記憶する構成としたが、これに限らず、揮発性メモリに一時的に記憶する構成であってもよい。ただし、上記実施形態のような構成であれば、光電センサ１０前方を被検出物体Ｗが通過中に電源が切られてそのまま再起動する場合であっても上述した逆転動作を防止することができる。
【００２６】
（３）上記実施形態におけるステップＳ１，Ｓ１３を実行しない構成であってもよい。ただし、上記実施形態のような構成であれば、やはり上述した逆転動作を防止することができる。
【００２７】
（４）上記実施形態の構成に加えて、所定の操作によって不揮発性メモリ１７に記憶された増減データＫを消去させる消去手段を備えたものであってもよい。このような構成であれば、光電センサ１０前方を被検出物体Ｗが通過中（図３中Ｃの時点）に電源が切られて、その後、光電センサ１０前方に被検出物体Ｗが存在しない状態（同図中でＡやＢの時点）で再起動させる場合には、再起動させる前に上記消去手段によって不揮発性メモリ１７の増減データＫを消去させることで、やはり上述の逆転動作を防止することができる。
【００２８】
（５）上記実施形態では、検出領域に被検出物体があるときに出力信号レベルをハイレベルにし、被検出物体ないときにローレベルになるよう構成したが、これとは逆に、検出領域に被検出物体があるときに出力信号レベルをローレベルにし、被検出物体ないときにハイレベルになるよう構成してもよい。
【００２９】
（６）上記実施形態では、受光信号レベルの増減状態を識別し（図２でステップＳ６，１１）、その識別結果を加味して出力信号レベルを反転させる（同図でステップＳ１２，Ｓ１３）構成としたが、この増減識別を行わずに、単に直前受光信号レベルとのレベル差Ｌが基準値Ｍを超えたときに、出力信号レベルを反転させる構成（請求項１の発明に相当）であってもよい。
【００３０】
（７）上記実施形態では、本発明でいう「変化率」を、ＣＰＵ１５による所定タイミングに対応した単位時間あたりの受光信号レベルの変化量として検知する構成としたが、受光手段からの受光信号を微分回路に与えるようにして、その微分回路の出力レベルに基づき受光信号レベルの変化率を検知する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光電センサのブロック図
【図２】ＣＰＵの動作内容を示すフローチャート
【図３】被検出物体の通過に伴う受光信号及び出力信号のレベル変化を示したタイミングチャート図
【符号の説明】
１０…光電センサ
１１…投光素子
１２…受光素子
１３…投光回路
１４…受光回路
１５…ＣＰＵ
１７…不揮発性メモリ（記憶手段）
Ｋ…増減データ（増減結果）
Ｌ…レベル差（単位時間あたりの変化量）
Ｍ…基準値
Ｗ…被検出物体
【図１】
2004180079.tif 000003
【図２】
2004180079.tif 000004
【図３】
2004180079.tif 000005