(57)【要約】【課題】同期信号の周期が実質等しい光電センサの複数組が隣接して設置された場合の干渉光確認を正確に行えるようにする。【解決手段】同期信号に基づいて投光及び受光を行う複数の光軸動作を順次的に所定周期で繰り返す投光器１及び受光器２からなる光電センサである。受光器２において、投光器１からの投光出力を受光する半導体受光素子１０ａ〜１３ａを設けるとともに、この半導体受光素子が前記投光出力を受光して、それを受光信号として認識する受光信号認識区間の後に干渉光確認区間Ａを設ける場合、前記投光出力の終了後、前記半導体受光素子の逆回復時間がほぼ経過した後に前記干渉光確認区間Ａを設けている。【選択図】　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期信号に基づいて投光及び受光を行う複数の光軸動作を順次的に所定周期で繰り返す投光器及び受光器からなる光電センサであって、受光器において、投光器からの投光出力を受光する半導体受光素子を設けるとともに、この半導体受光素子が前記投光出力を受光して、それを受光信号として認識する受光信号認識区間の後に干渉光確認区間Ａを設ける場合、前記投光出力の終了後、前記半導体受光素子の逆回復時間がほぼ経過した後に前記干渉光確認区間Ａを設けた光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期信号に基づいて投光及び受光を行う複数の光軸動作を順次的に所定周期で繰り返す投光器及び受光器からなる光電センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光電センサは図１のように、同期信号線を介して同期動作する多光軸の投光器１と受光器２から成り立っており、同期信号に基づいて投光及び受光を行う複数の光軸動作を順次的に所定周期で繰り返すものである。例えば、投光器１から光軸▲１▼〜▲４▼が同期信号に基づいて順次的に投光され、受光器２が光軸▲１▼〜▲４▼の投光タイミングと同期して、前記投光出力を受光して認識している。このような光電センサは工場の生産ラインなどで危険防止などのためによく使用され、例えば生産従事者の手が少なくとも一つの光軸を遮ったとすると受光器２は遮光と判断して、アラーム報知や生産機械の停止などのための制御信号を送出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば図２のように、このような光電センサの複数組を隣接して設置した場合、ある光電センサの投光器１からの投光出力は、その光軸からある程度の広がりをもっているために、他の光電センサの受光器２に点線のように入光して干渉光となり、誤動作を招くおそれがある。殊に、同機種同士のように同期信号の周期が実質等しい（すなわちごくわずかだけ異なる）光電センサ同士が隣接して設置された場合には、誤動作防止に注意を払う必要がある。すなわち、そのような複数の光電センサ間において、ある時点では互いの光軸動作のタイミングがずれていたとしても、時間が経てば互いの微妙な時間ずれが累積してしまうことにより、長期に渡って光軸動作のタイミングが一致してしまう時期が到来してしまう。そうすると、互いに干渉する確率が非常に高くなる。そこで、受光器２において、干渉光を確認する区間を設け、その区間で干渉光が確認された場合になんらかの誤動作回避手段を講じる必要がある。このような場合、受光信号認識区間以外の区間を干渉光確認区間とすることが考えられる。しかし、そのような干渉光確認区間を設けると実質的に弊害のない干渉光を区別することなく干渉光として確認してしまうことが殆ど常時的になるため、図２の配置による使用そのものが不可能となる。また、受光器２に用いる半導体受光素子には受光後の逆回復時間が存在し、その期間に干渉光があっても打ち消されてしまうことも考慮しなければならない。従って、本発明は、このような解決すべき課題を総合的に鑑み、同期信号の周期が実質等しい光電センサの複数組が隣接して設置された場合の干渉光確認を正確に行えるようにすることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明を要約すると、同期信号に基づいて投光及び受光を行う複数の光軸動作を順次的に所定周期で繰り返す投光器及び受光器からなる光電センサであって、受光器において、投光器からの投光出力を受光する半導体受光素子を設けるとともに、この半導体受光素子が前記投光出力を受光して、それを受光信号として認識する受光信号認識区間の後に干渉光確認区間Ａを設ける場合、前記投光出力の終了後、前記半導体受光素子の逆回復時間がほぼ経過した後に前記干渉光確認区間Ａを設けた光電センサである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を説明するが、それはあくまで本発明に基づいて採択された例示的な実施形態であり、本発明をその実施形態に特有な事項に基づいて限定解釈してはならず、本発明の技術的範囲は、請求項に示した事項さらにはその事項と実質的に等価である事項に基づいて定めなければならない。
【０００６】
本発明の実施形態を図１〜図６に基づいて説明すると、同期信号に基づいて投光及び受光を行う複数の光軸動作を順次的に所定周期（１スキャン：６ｍｓ）で繰り返す投光器１及び受光器２からなる光電センサが示され、投光器１及び受光器２は光軸▲１▼〜▲４▼が合うように対向して設置される。受光器２から同期信号線を介して送られてきた同期信号は同期信号入力回路３で受け付けられ、その同期信号に基づきマイコン４が指令を出すと、その指令に基づいて光軸選択回路５は赤外発光ダイオードなどの発光素子を含む投光回路６〜９を順次駆動する。各投光回路６〜９からの順次投光出力は、受光器２においてフォトダイオードなどの半導体受光素子１０ａ〜１３ａを各々備えた各受光回路１０〜１３にて順次受光されてマイコン１４で認識される。この受光認識タイミングは前記同期信号に基づいて定められている。また、１５は同期信号出力回路である。なお、半導体受光素子１０ａ〜１３ａのアナログ受光出力は適宜増幅された後、図示されないコンパレータにて基準値と比較されてデジタル信号としてマイコン１４に供給される。
【０００７】
受光器２から送出される同期信号をさらに詳述すると、スタート信号、定時間間隔の４つの同期信号及びエンド信号からなり、スタート信号に続いて送信される各同期信号に基づいて所定のタイミングで各投光回路６〜９は順次的に各々所定時間だけ光軸▲１▼〜▲４▼として投光出力動作を行う。図６により詳しく説明すると、受光器２から同期信号が送信されると、投光器１では２μｓの遅延時間後に前記同期信号が受信認識され、前記同期信号のスタート時点から１４μｓ経過後、投光器１から投光信号が例えば光軸▲１▼において３μｓの時間幅にて出力される。その後、他の光軸▲２▼〜▲４▼においても順次到来する各同期信号に基づいて投光回路７〜９により順次的に同様な投光出力が行われる。なお、１光軸当りの全処理時間は４５μｓとしている。そして、受光器２から投光器１にエンド信号が送出された後、１周期の投受光処理が完了する。
【０００８】
一方、受光器２においては、前記各同期信号にタイミングを合わせて、各同期信号のスタート時点より１１μｓの時点から４５μｓの時点まで、各受光回路１０〜１３が順次有効化される（受光信号有効区間として示す）。例えば光軸▲１▼にて投光出力があるタイミングでは、その同期信号のスタート時点より１１μｓの時点から４５μｓの時点までは受光回路１０のみが有効化されている。投光出力が受光回路１０で受光されてマイコン１４にて認識される時間は、前記同期信号のスタート時点から１５〜１７μｓの時間帯で示された受光信号認識区間で行われる。このようにして、受光器２は、投光器１からの投光信号を同期信号に同期して各光軸毎に順次有効化して受光し、マイコン１４にて投光信号の有無を認識して入光／遮光状態を判定している。そして、例えば生産従事者の手が光軸▲１▼を遮ったとすると受光器２は遮光と判断して、アラーム報知や生産機械の停止などのための図示されない制御信号を送出するものである。
【０００９】
次に、半導体受光素子１０ａ〜１３ａが前記投光出力を受光して、それを受光信号として認識する受光信号認識区間の後に干渉光確認区間Ａを設ける場合、前記投光出力の終了後、前記半導体受光素子１０ａ〜１３ａの逆回復時間がほぼ経過した後に前記干渉光確認区間Ａを設けた本発明のポイントについて説明する。まず、投光出力があった場合、半導体受光素子１０ａ〜１３ａの出力には、図６において受光信号として示す波形（アナログ信号）が現れる。この波形のように投光出力が終了した後の逆方向へのオーバーシュートが回復するまでに約１０μｓの逆回復時間があり、この時間内に干渉光があってもその強度によっては干渉光による受光信号は打ち消されることが充分に考えられる。そこで、本発明では、半導体受光素子１０ａ〜１３ａの逆回復時間がほぼ経過した後（図６では約８μｓ後）に前記干渉光確認区間Ａを設けることにより、干渉光を正確に確認できるものとしているのである。なお、半導体受光素子１０ａ〜１３ａとしてフォトダイオードを採用した場合の逆回復時間は通常１０〜１５μｓ程度であるが、その逆回復時間のうちの２／３程度の時間経過後は実質的に回復していると見なしてよい。
【００１０】
次に、本発明に直接関係はないが、投光器１と受光器２からなる光電センサの同機種が複数組、隣接して設置された場合などにおける相互干渉による誤動作の回避について説明する。まず、図６に示すように、受光器２において、投光器１からの投光出力信号を受光認識する受光信号認識区間の前に干渉光確認区間Ｂ（Ｂｅｆｏｒｅ）を設けている。干渉光確認区間Ｂは同期信号のスタート時点から１１μｓ後にある。また、前記受光信号認識区間の後に前述の干渉光確認区間Ａ（Ａｆｔｅｒ）を離隔して設けている。干渉光確認区間Ａは、同期信号のスタート時点から２５μｓ後の２μｓ時間幅にある。これらの干渉光確認区間Ｂ及び干渉光確認区間Ａにおける干渉光があったかどうかの確認は、マイコン１４にて行われるようプログラム化され、干渉光確認区間Ｂあるいは干渉光確認区間Ａにおいて入光確認されると干渉光があったものとして処理される。
【００１１】
次に、受光器２の周期よりごくわずかに長い周期で隣接する他の投光器が動作している場合の誤動作回避について、図７と図８により説明する。この場合、他の投光器からの干渉光は周期動作が繰り返されるたびに干渉光確認区間Ｂに対して前から徐々に近づいて来るようになるが、ついに図７のように、その干渉光２１が、光軸▲１▼において受光器２の干渉光確認区間Ｂにて確認されるようになると、確認した光軸▲１▼において通常の光軸処理時間（４５μｓ）に加えて、後続の干渉光２２、…が干渉光確認区間Ｂ、受光信号認識区間及び干渉光確認区間Ａに重ならないように設定した所定の遅延時間（例えば２０μｓ）後に同期信号を生成させて投受光処理を再開する処理を行う。そうすると、次の干渉光２２は先の干渉光２１よりも４５μｓ後に到来するため、この干渉光２２が次の干渉光確認区間Ｂ、受光信号認識区間及び干渉光確認区間Ａに重なることがないし、さらに後続する図外の干渉光も干渉光確認区間Ｂ、受光信号認識区間及び干渉光確認区間Ａに重なることがない。そして、光軸▲１▼における投光器１からの投光出力が干渉光２２より後の受光信号認識区間にて認識されると、受光器２は光軸▲１▼にて入光があったと最終的に判断する。なお、この投光出力が遮光されると、干渉光２２より後の前記受光信号認識区間にて遮光認識されて、受光器２は光軸▲１▼にて遮光があったと最終的に判断されることは当然である。なお、この周期の全体長は変わらないものの、前記遅延時間（２０μｓ）により当然ながら、この周期内における他の光軸▲２▼〜▲４▼の動作は同様に遅延する。また、各受光回路１０〜１３は干渉光確認区間Ｂ以降の時間帯で有効になっているため、干渉光確認区間Ｂより前の時間帯に偶然的に別種の干渉光があっても半導体受光素子１０ａ〜１３ａの逆回復時間問題はないため、干渉光確認区間Ｂにおいて干渉光を確認可能であるし、さらに、その確認後は、前述の通り同一光軸において所定の遅延時間後に同期信号を生成させて投受光処理を再開するため、半導体受光素子１０ａ〜１３ａは投光器１の投光出力を問題なく受光認識可能となる。
【００１２】
しかしながら、周期ごとに干渉光が前から徐々に近づいて干渉光確認区間Ｂにて確認されるたびに同期信号のみを単に遅延させていくことは限界があるため、次の動作周期（次の１スキャン）においては、投受光処理開始を、後続の干渉光２３、２４、…が干渉光確認区間Ｂ、受光信号認識区間及び干渉光確認区間Ａに重ならないように設定した所定の遅延時間（例えば約２０μｓ）後に行うことにより干渉光を回避する。すなわち、図８のように、投受光処理開始を所定の遅延時間（例えば約２０μｓ）だけ遅延させて、換言すればスタート信号やエンド信号を含む１スキャン分の同期信号全体を遅延させることにより干渉光を回避するものである。このようにすれば、干渉光２３，２４など４５μｓ間隔で到来する干渉光を的確に回避できる。なお、他の投光器からの干渉光は周期動作が繰り返されるたびに受光器２における干渉光確認区間Ｂに対して前から徐々に近づいて来るようになるため、その干渉光が干渉光確認区間Ｂにて再び確認されると、上記と同様な動作により干渉光回避手段が再び機能するものである。なお、図７と図８の各遅延時間は互いに異なっていてもよい。また、それらの遅延時間を、後続の干渉光が干渉光確認区間Ａの直後付近に現れるように設定するのが、次々と到来する干渉光が干渉光確認区間Ｂに重なるまでの時間が最も長くなって好ましい。前記遅延時間である約２０μｓは、ほぼこの条件を満たしている。
【００１３】
次に、受光器２の周期よりわずかに短い周期で隣接する他の投光器が動作している場合の誤動作回避について、図９と図１０により説明する。この場合、他の投光器からの干渉光は周期動作が繰り返されるたびに干渉光確認区間Ａに対して後から徐々に近づいて来るようになるが、ついに図９のように、その干渉光２５が、光軸▲１▼において受光器２の干渉光確認区間Ａにて確認されるようになると、次の動作周期（次の１スキャン）においては、図１０のように動作させる。すなわち、投受光処理開始を、後続の干渉光２６、２７などが干渉光確認区間Ｂ、受光信号認識区間及び干渉光確認区間Ａに重ならないように設定した所定の遅延時間（例えば約３４μｓ）後に行うことにより干渉光を回避する。換言すればスタート信号やエンド信号を含む１スキャン分の同期信号全体を遅延させることにより干渉光を回避するものである。このようにすれば、干渉光２６，２７など４５μｓ間隔で到来する干渉光を的確に回避できる。なお、他の投光器からの干渉光は動作周期が繰り返されるたびに受光器２における干渉光確認区間Ａに対して後から徐々に近づいて来るようになるため、その干渉光が干渉光確認区間Ａにて再び確認されると、上記と同様な動作により干渉光回避手段が再び機能するものである。なお、干渉光認識後、次の動作周期まで遅延動作を先送りするのは、前述の通り干渉光確認区間Ａを受光信号認識区間よりかなり後に離間して設けざるを得ないために、その動作周期においては干渉光が受光信号認識区間に重なるおそれが少ないためである。なお、図１０に示した遅延時間を、後続の干渉光が干渉光確認区間Ｂの直前付近に現れるように設定すると、次々と到来する干渉光が干渉光確認区間Ａに重なるまでの時間が最も長くなって好ましい。前記遅延時間である約３４μｓは、ほぼこの条件を満たしている。また、以上の実施形態に示したように、同期信号の周期が実質等しい光電センサ間の干渉光を確認することが前提であるため、干渉光が受光信号認識区間に近づいたことを確認できればよいので、干渉光確認区間Ｂ、干渉光確認区間Ａとも短時間の確認時間帯で行えることから、実質的に弊害のない干渉光まで認識してしまうおそれが非常に少ないものである。
【００１４】
以上のように本実施形態によれば、同期信号の周期が実質等しい光電センサの複数組が隣接して設置された場合において、干渉光を正確に確認できる干渉光確認区間Ａを位置設定でき、干渉光回避を的確に行える前提条件が整うものとなる。なお、同期信号を投光器１側で発生させてこれを受光器２側に送信する場合であっても投光器１と受光器２の同期動作は可能であるため、本発明はそのような場合にも同様に適用できるのは言うまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】投光器と受光器からなる光電センサの外観正面図
【図２】光電センサの複数組を隣接して設置した状態の外観正面図
【図３】投光器と受光器からなる光電センサの回路ブロック図
【図４】受光器から投光器に送信する信号列を示すタイミング図
【図５】受光器からの信号列に対応した投光器の投光出力のタイミング図
【図６】同期信号に対応した投光器・受光器の投光出力・確認区間などを示す詳細タイミング図
【図７】干渉光確認区間Ｂにて干渉光が確認された場合の動作を示すタイミング図
【図８】図７の次の周期の動作を示すタイミング図
【図９】干渉光確認区間Ａにて干渉光が確認された場合のタイミング図
【図１０】図９の次の周期の動作を示すタイミング図
【符号の説明】
１　投光器
２　受光器
▲１▼〜▲４▼　光軸
Ａ　干渉光確認区間
１０ａ〜１３ａ　半導体受光素子
【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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