(57)【要約】 【課題】  移動物体を検出しつつ早期に所定の判定動作を行うことが可能な検出センサ及び光電センサを提供する。【解決手段】  検出領域に金属玉Ｗ１が通過するときは、そのときの受光信号レベルＤ（ｎ）が第１閾値ｔｈ１に達する前にピーク値となって増減傾向が反転するから物体検出信号Ｓ２は出力されない。また、金属玉Ｗ３のときは、そのときの受光信号レベルＤ（ｎ）が第１閾値ｔｈ１及び第２閾値ｔｈ２を超えたときにピーク値となって増減傾向が反転するからやはり物体検出信号Ｓ２は出力されない。これに対して、金属玉Ｗ２が通過するときには、受光信号レベルＤ（ｎ）が第１閾値ｔｈ１及び第２閾値ｔｈ２間で反転するから、このとき物体検出信号Ｓ２が出力され当該金属玉Ｗ２を検出することができるのである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に沿って移動する移動物体について所定の検出領域内における検出状態に応じたレベルの検出信号を出力する検出手段と、
前記検出手段からの前記検出信号レベルを、第１閾値と、その第１閾値よりも大きいレベルの第２閾値と比較する比較手段と、
前記検出信号レベルの増減傾向を検出する増減検出手段と、
前記比較手段での比較結果について前記検出信号レベルが前記第１閾値以上かつ前記第２閾値以下であり、かつ、前記増減検出手段で検出される増減傾向が反転したことを条件に、所定の判定を行う判定手段と、
前記判定手段が前記所定の判定を行った時点で所定の出力信号を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする検出センサ。
【請求項２】
前記判定手段は、前記比較手段での比較結果について前記検出信号レベルが前記第１閾値以上かつ前記第２閾値以下であり、かつ、前記増減検出手段で検出される増減傾向が反転したことに加えて、そのときの変化量が所定の基準レベル以上であったことを条件に、前記所定の判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の検出センサ。
【請求項３】
所定方向に沿って移動する複数種類の移動物体から特定の移動物体を検出するための検出センサであって、
前記判定手段は、前記条件を満足したときに前記複数種類の移動物体の中から前記特定の移動物体を検出したことを示す判定を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の検出センサ。
【請求項４】
互いに反射率の異なる複数種類の移動物体が横切るように移動する所定の検出領域に向けて光を照射する投光手段と、
前記所定の検出領域からの反射光を受光し、その受光量に応じたレベルの受光信号を出力する受光手段と、
前記受光手段からの前記受光信号レベルを、第１閾値と、その第１閾値よりも大きいレベルの第２閾値と比較する比較手段と、
前記受光信号レベルの増減傾向を検出する増減検出手段と、
前記比較手段での比較結果について前記受光信号レベルが前記第１閾値以上かつ前記第２閾値以下であり、かつ、前記増減検出手段で検出される増減傾向が反転したことを条件に、前記複数種類の移動物体の中から特定の反射率の移動物体を検出したことを示す判定を行う判定手段と、
前記判定手段が前記判定を行った時点で所定の出力信号を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする光電センサ。
【請求項５】
前記判定手段は、前記比較手段での比較結果について前記検出信号レベルが前記第１閾値以上かつ前記第２閾値以下であり、かつ、前記増減検出手段で検出される増減傾向が反転したことに加えて、そのときの変化量が所定の基準レベル以上であったことを条件に、前記判定を行うことを特徴とする請求項４に記載の光電センサ。
【請求項６】
移動物体が横切るように移動する所定の検出領域に向けて光を照射する投光手段と、
前記所定の検出領域からの反射光又は透過光を受光し、その受光量に応じたレベルの受光信号を出力する受光手段と、
前記受光手段からの前記受光信号レベルを、互いにレベルの異なる第１閾値及び第２閾値と比較する比較手段とを備え、前記第１閾値及び前記第２閾値のうち、前記移動物体が前記所定の検出領域を横切る際に前記受光信号レベルが最初に経る方の閾値を物体検出用閾値とし、他方の閾値を安定検出用閾値とする光電センサであって、
前記受光信号レベルの増減傾向を検出する増減検出手段と、
前記比較手段における前記受光信号レベルと前記物体検出用閾値との比較結果に基づいて前記移動物体を検出したことを示す検出動作を行う物体検出手段と、
前記比較手段での比較結果について前記受光信号レベルが前記物体検出用閾値と前記安定検出用閾値との間にあり、かつ、前記増減検出手段で検出される増減傾向が反転したことを条件に、前記受光信号レベルの異常を示す判定を行う判定手段と、
前記判定手段が前記異常を示す判定を行った時点で異常信号を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする光電センサ。
【請求項７】
前記判定手段は、前記比較手段での比較結果について前記受光信号レベルが前記物体検出用閾値と前記安定検出用閾値との間にあり、かつ、前記増減検出手段で検出される増減傾向が反転したことに加えて、そのときの変化量が所定の基準レベル以上であったことを条件に、前記受光信号レベルの異常を示す判定を行うことを特徴とする請求項６に記載の光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定方向に沿って移動する移動物体について所定の検出領域内における検出状態に応じたレベルの検出信号を出力する検出センサ及び光電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
検出センサの中には、色の違いなど反射率が互いに異なり所定の検出領域を順次移動通過する複数の移動物体から特定の色の移動物体を検出するために用いられるものがある。その一例として、検出領域に向けて光を出射する投光手段と、その投光手段から出射され上記検出領域内に位置する移動物体で反射した光を受光する受光手段とを備えた、いわゆる反射型光電センサが用いられる。
【０００３】
ここで、受光手段での受光量は、移動物体の反射率によって変化するだけでなく、１つの移動物体が検出領域を移動する過程においても変化する。従って、単に受光量レベルと所定の閾値と比較するだけでは特定の色の移動物体を検出できないという問題があった。
【０００４】
そこで、下記特許文献１には、次のような構成が開示されている。このものは、特定の色の移動物体が検出領域内の所定の箇所に位置したときの受光量レベルを間に挟む第１及び第２の閾値を有している。そして、受光手段での受光量レベルが第１及び第２の閾値のいずれか一方の閾値を超えて第１及び第２の閾値間（以下、「判定範囲」）内となり、その状態から上記一方の閾値を経て判定範囲外のレベルとなったことを条件に、特定の色の移動物体を検出したことを示す動作を行う構成になっている。
【特許文献１】特開２００２−４０１６０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構成では、特定の色の移動物体が検出領域内に入って受光手段での受光量レベルが上記一方の閾値を超えた後、再び同一方の閾値を下回る位置まで移動しなければ検出動作が実行されない。つまり、特定の色の移動物体が検出領域内を通り過ぎる頃に初めて検出動作が実行されるため、特に早期検出を目的とする場合に都合が悪いという問題があった。
【０００６】
なお、例えば反射型の光電センサの中には、例えば受光面の汚れや投受光素子の劣化等による異常状態を検出する機能を有するものがある。このものは、移動物体の有無を検出するための物体検出用閾値とは別にその物体検出用閾値よりもやや大きい安定検出用閾値を設けて、受光手段での受光量が物体検出用閾値よりも大きく安定検出用閾値よりも小さいときには異常状態であると判定するものである。この場合にも、上記特許文献１に相当する構成を適用することで異常状態を検出することは可能であるが、やはりこの異常状態の検出が遅れるという問題が生じ得る。
【０００７】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、移動物体を検出しつつ早期に所定の判定動作を行うことが可能な検出センサ及び光電センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明に係る検出センサは、所定方向に沿って移動する移動物体について所定の検出領域内における検出状態に応じたレベルの検出信号を出力する検出手段と、前記検出手段からの前記検出信号レベルを、第１閾値と、その第１閾値よりも大きいレベルの第２閾値と比較する比較手段と、前記検出信号レベルの増減傾向を検出する増減検出手段と、前記比較手段での比較結果について前記検出信号レベルが前記第１閾値以上かつ前記第２閾値以下であり、かつ、前記増減検出手段で検出される増減傾向が反転したことを条件に、所定の判定を行う判定手段と、前記判定手段が前記所定の判定を行った時点で所定の出力信号を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の検出センサにおいて、前記判定手段は、前記比較手段での比較結果について前記検出信号レベルが前記第１閾値以上かつ前記第２閾値以下であり、かつ、前記増減検出手段で検出される増減傾向が反転したことに加えて、そのときの変化量が所定の基準レベル以上であったことを条件に、前記所定の判定を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の検出センサにおいて、所定方向に沿って移動する複数種類の移動物体から特定の移動物体を検出するための検出センサであって、前記判定手段は、前記条件を満足したときに前記複数種類の移動物体の中から前記特定の移動物体を検出したことを示す判定を行うことを特徴とする。
なお、上記「複数種類の移動物体」には、互いに材質や形状等が異なるものだけでなく、互いに材質や形状等が同じであっても検出領域内における移動経路が異なるもの（移動経路上において検出センサに最も近づく位置と当該検出センサまでの距離が異なるもの）も含まれる。
【００１１】
請求項４の発明に係る光電センサは、互いに反射率の異なる複数種類の移動物体が横切るように移動する所定の検出領域に向けて光を照射する投光手段と、前記所定の検出領域からの反射光を受光し、その受光量に応じたレベルの受光信号を出力する受光手段と、前記受光手段からの前記受光信号レベルを、第１閾値と、その第１閾値よりも大きいレベルの第２閾値と比較する比較手段と、前記受光信号レベルの増減傾向を検出する増減検出手段と、前記比較手段での比較結果について前記受光信号レベルが前記第１閾値以上かつ前記第２閾値以下であり、かつ、前記増減検出手段で検出される増減傾向が反転したことを条件に、前記複数種類の移動物体の中から特定の反射率の移動物体を検出したことを示す判定を行う判定手段と、前記判定手段が前記判定を行った時点で所定の出力信号を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４に記載の光電センサにおいて、前記判定手段は、前記比較手段での比較結果について前記検出信号レベルが前記第１閾値以上かつ前記第２閾値以下であり、かつ、前記増減検出手段で検出される増減傾向が反転したことに加えて、そのときの変化量が所定の基準レベル以上であったことを条件に、前記判定を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明に係る光電センサは、移動物体が横切るように移動する所定の検出領域に向けて光を照射する投光手段と、前記所定の検出領域からの反射光又は透過光を受光し、その受光量に応じたレベルの受光信号を出力する受光手段と、前記受光手段からの前記受光信号レベルを、互いにレベルの異なる第１閾値及び第２閾値と比較する比較手段とを備え、前記第１閾値及び前記第２閾値のうち、前記移動物体が前記所定の検出領域を横切る際に前記受光信号レベルが最初に経る方の閾値を物体検出用閾値とし、他方の閾値を安定検出用閾値とする光電センサであって、前記受光信号レベルの増減傾向を検出する増減検出手段と、前記比較手段における前記受光信号レベルと前記物体検出用閾値との比較結果に基づいて前記移動物体を検出したことを示す検出動作を行う物体検出手段と、前記比較手段での比較結果について前記受光信号レベルが前記物体検出用閾値と前記安定検出用閾値との間にあり、かつ、前記増減検出手段で検出される増減傾向が反転したことを条件に、前記受光信号レベルの異常を示す判定を行う判定手段と、前記判定手段が前記異常を示す判定を行った時点で異常信号を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項６に記載の光電センサにおいて、前記判定手段は、前記比較手段での比較結果について前記受光信号レベルが前記物体検出用閾値と前記安定検出用閾値との間にあり、かつ、前記増減検出手段で検出される増減傾向が反転したことに加えて、そのときの変化量が所定の基準レベル以上であったことを条件に、前記受光信号レベルの異常を示す判定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
＜請求項１の発明＞
本構成によれば、検出信号レベルが第１及び第２の閾値間内にあって、かつ、その検出信号レベルの増減傾向が反転したときに所定の判定を行う構成とした。これにより、上述した特許文献１の構成に比べて早期に所定の判定を行うことができる。
【００１６】
＜請求項２、５の発明＞
例えば移動物体の形状や表面状態などによって検出信号レベルが微妙に変化することがある。そこで、本構成では、検出信号レベルが第１及び第２の閾値間内にあって、かつ、その検出信号レベルの増減傾向が反転したことに加えて、そのときの変化量（例えばその直前の変化量）が所定の基準レベル以上たときに判定を行う構成とした。これにより、上記バラツキによる影響を抑制して正確な判定動作が可能になる。
【００１７】
＜請求項３，４の発明＞
所定方向に沿って移動する複数の移動体から特定の移動物体を検出する場合であっても、本発明を適用することにより、特定の移動物体を早期に検出することができる。なお、請求項４では互いに反射率の異なる複数種類の移動物体の中から特定の移動物体を早期に検出できる。
【００１８】
＜請求項６の発明＞
本構成にように、例えば素子劣化や検出面の汚れなどによる受光信号レベルの異常を、受光信号レベルに基づいて判定するものであっても、本発明を適用することにより、上記異常状態を早期に検出することができる。
【００１９】
＜請求項７の発明＞
例えば移動物体の形状や表面状態などによって受光信号レベルが微妙に変化することがある。そこで、本構成では、受光信号レベルが物体検出用閾値と安定検出用閾値との間にあり、かつ、その受光信号レベルの増減傾向が反転したことに加えて、そのときの変化量（例えばその直前の変化量）が所定の基準レベル以上であったことを条件に判定を行う構成とした。これにより、上記バラツキによる影響を抑制して正確な判定動作が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図３によって説明する。
本実施形態に係る検出センサは、反射率の異なる種々の金属玉Ｗが順次搬送される搬送ラインにおいて特定の反射率の金属玉Ｗ（良品の金属玉）を検出するための光電センサ１０である。なお、本実施形態では、例えば図１に示すように３種類の金属玉Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３から特定の金属玉Ｗ２を検出する場合を説明する。反射率は、金属玉Ｗ１が一番低く、次に金属玉Ｗ２、そして金属玉Ｗ３が一番高いものとする。
【００２１】
１．光電センサの全体構成
光電センサ１０は、上記搬送ラインに向けて光を照射する投光手段１１と、この投光手段１１から照射され金属玉Ｗで反射した光を受光可能な受光手段１２とを備えた、いわゆる反射型の光電センサである。そして、受光手段１２での受光量に応じたレベルの受光信号Ｓ１がＣＰＵ１３に読み込まれ、このＣＰＵ１３が次述する動作を実行する。ここで、図２に示すように、金属玉Ｗ１が検出領域を通過する場合、受光信号レベルは同図で一点鎖線Ｌ１で示した波形を描く。金属玉Ｗ２が検出領域を通過する場合、受光信号レベルは同図で実線Ｌ２で示した波形を描く。そして、金属玉Ｗ３が検出領域を通過する場合、受光信号レベルは同図で点線Ｌ３で示した波形を描く。そして、後述する第１閾値ｔｈ１は一点鎖線Ｌ１のピーク値と実線Ｌ２のピーク値との間に設定され、第２閾値ｔｈ２は実線Ｌ２のピーク値と点線Ｌ３のピーク値との間に設定されている。
【００２２】
２．ＣＰＵの動作
図３には、ＣＰＵ１３が実行する制御内容が示されている。まず、光電センサ１０が起動されると、ステップＳ１で初期化（最大受光量Ｄｍａｘ値とカウント値ｎをゼロクリア）し、投光手段１１に投光動作をさせるとともにそれに同期したタイミングで受光手段１２での受光信号レベルＤ（ｎ）を読み込むとともに図示しないメモリに記憶する（ステップＳ２，３）。そして、ステップＳ４でこの受光信号レベルＤ（ｎ）が上記第１閾値ｔｈ１よりも大きくかつ第２閾値ｔｈ２よりも小さいかどうかを判断し、第１閾値ｔｈ１よりも小さいときは（ステップＳ４で「Ｎ」）、カウント値ｎに１加算し（ステップＳ５）再び投受光動作（ステップＳ２，３）に戻る。
【００２３】
一方、金属玉Ｗが検出領域に進出してきて受光信号レベルＤ（ｎ）が上記第１閾値ｔｈ１を超え当該第１閾値ｔｈ１と第２閾値ｔｈ２の間のレベルになったときには（ステップＳ４で「Ｙ」）、ステップＳ６でそれまでの最大受光量Ｄｍａｘと今回の投受光動作における受光信号レベルＤ（ｎ）とのレベル差Ｙ（ｎ）を算出する。そして、ステップＳ７で今回の受光信号レベルＤ（ｎ）が最大受光量Ｄｍａｘよりも大きいとき（つまり、レベル差Ｙ（ｎ）＜０のとき。ステップＳ７で「Ｎ」）は、まだ受光信号レベルが増減傾向にあると判断し、ステップＳ８で最大受光量Ｄｍａｘを今回の受光信号レベルＤ（ｎ）に更新しステップＳ５を介して再び投受光動作（ステップＳ２，３）に戻る。
【００２４】
そして、金属玉Ｗが光電センサ１０に最も近接した位置を通過するときには、受光信号レベルが増加傾向から減少傾向に反転する。つまり、ステップＳ７で今回の受光信号レベルＤ（ｎ）が最大受光量Ｄｍａｘよりも小さくなる（レベル差Ｙ（ｎ）＞０となる。ステップＳ７で「Ｙ」）。すると、ステップＳ９で最大受光量Ｄｍａｘを更新せずにそのまま維持し、ステップＳ１０で上記レベル差Ｙ（ｎ）の絶対値（本発明の「変化量」に相当）が基準レベルを超えているかどうかを判断する。そして、基準レベルを超えていないときは（ステップＳ１０で「Ｎ」）、金属玉Ｗの表面形状の影響などにより一次的に受光信号レベルの増減傾向が反転したと判断し、物体検出信号Ｓ２は出力しない。一方、基準レベルを超えたときは（ステップＳ１０で「Ｙ」）、検出領域を通過する金属玉Ｗからの反射光のピーク値を経たことによる増減傾向の反転であるとして物体検出信号Ｓ２は出力する（ステップＳ１１）。
【００２５】
３．本実施形態の作用効果
以上のような判定動作によれば、検出領域に金属玉Ｗ１が通過するときは、そのときの受光信号レベルＤ（ｎ）が第１閾値ｔｈ１に達する前にピーク値となって増減傾向が反転するから物体検出信号Ｓ２は出力されない。また、金属玉Ｗ３のときは、そのときの受光信号レベルＤ（ｎ）が第１閾値ｔｈ１及び第２閾値ｔｈ２を超えたときにピーク値となって増減傾向が反転するからやはり物体検出信号Ｓ２は出力されない。これに対して、金属玉Ｗ２が通過するときには、受光信号レベルＤ（ｎ）が第１閾値ｔｈ１及び第２閾値ｔｈ２間で反転するから、このとき物体検出信号Ｓ２が出力され当該金属玉Ｗ２を検出することができるのである。
【００２６】
このように、本実施形態によれば、受光信号レベルＤ（ｎ）が第１及び第２の閾値ｔｈ１，ｔｈ２間内にあって、かつ、その受光信号レベルＤ（ｎ）の増減傾向が反転した時点で特定の金属玉Ｗ２の検出（所定の判定）を行うことができる。従って、上述した特許文献１の構成に比べて早期に特定の金属玉Ｗ２の検出を行うことができる。
また、たとえ、受光信号レベルＤ（ｎ）の増減傾向が反転したとしてもその変化量Ｙ（ｎ）が所定の基準レベル以上である場合に限り、物体検出信号Ｓ２を出力する構成とした。これにより、金属玉Ｗの形状や表面状態などによる誤検出を防止できる。
【００２７】
＜実施形態２＞
図４，５は（請求項６，７の発明に対応する）実施形態２を示す。前記実施形態との相違は、検出対象と第１閾値及び第２閾値の設定にあり、その他の点は前記実施形態１と同様である。従って、実施形態１と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。
【００２８】
本実施形態では、例えば所定の反射率以上の金属玉Ｗを検出するとともに、例えば投光手段１１や受光手段１２の素子劣化、投受光面の汚れなどによる受光信号レベル異常を検出する機能を備えたものである。
【００２９】
ここで、図４に示すように、物体用検出閾値ｔｈ３が金属玉Ｗが検出領域にあるときとないときの受光信号レベルＤ（ｎ）の間に設定され、安定検出用閾値ｔｈ４が上記物体用検出閾値ｔｈ３よりも大きいレベルに設定されている。そして、図５に示すように、投受光動作（ステップＳ２，３）後、受光信号レベルＤ（ｎ）が物体用検出閾値ｔｈ３を上回ったときに（ステップＳ２１で「Ｙ」）、ステップＳ２２で物体検出信号Ｓ３を出力する（図４も参照）。次いで、ステップＳ２３で受光信号レベルＤ（ｎ）が物体用検出閾値ｔｈ３と安定検出用閾値ｔｈ４との間のレベルにあるかどうかが判断される。
【００３０】
そして、受光信号レベルＤ（ｎ）が物体用検出閾値ｔｈ３と安定検出用閾値ｔｈ４との間のレベルにあり、その間で増減傾向が反転し、かつ、そのレベル差Ｙ（ｎ）が所定の基準レベル以上であったとき（図４で実線Ｌ４）に上記受光信号レベル異常であるとして異常信号Ｓ４を出力する（ステップＳ２４）。これに対して、正常時であれば受光信号レベルＤ（ｎ）は安定検出用閾値ｔｈ４を超えたときに増減傾向が反転する（図４で点線Ｌ５）から異常信号Ｓ４は出力されない。
【００３１】
このような構成においても、受光信号レベル異常を受光信号レベルＤ（ｎ）の増減傾向が反転した時点で異常信号Ｓ４が出力され、やはり早期に検出ができる。
【００３２】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次の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、いわゆる反射型の光電センサ１０に適用した場合を説明したが、これに限らず、透過型の光電センサ（移動物体の近接に伴って受光量レベルが低下するタイプ）であっても適用可能である。
【００３３】
（２）上記各実施形態は光電センサ１０に適用した例としたが、これに限らず、被検出物の状態に応じて変化する物理量（磁気、光、圧力、超音波など）に基づきオンオフ動作するセンサであればよく、例えば近接センサなどに対しても適用できる。
【００３４】
（３）また、受光信号レベルＤ（ｎ）の増減傾向の反転は、例えば微分回路から出力に基づいて判断する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態１に係る光電センサの模式図
【図２】受光信号レベル変化と各閾値との関係を示したグラフ
【図３】ＣＰＵの制御内容を示したフローチャート
【図４】実施形態２における受光信号レベル変化と各閾値との関係を示したグラフ
【図５】ＣＰＵの制御内容を示したフローチャート
【符号の説明】
【００３６】
１０…光電センサ（検出センサ）
１１…投光手段（検出手段）
１２…受光手段（検出手段）
Ｓ１…受光信号（検出信号）
１３…ＣＰＵ（比較手段、増減検出手段、判定手段、出力手段）
ｔｈ１…第１閾値
ｔｈ２…第２閾値
ｔｈ３…物体用検出閾値
ｔｈ４…安定検出用閾値
Ｗ（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）…金属玉（移動物体）
【図１】
2005345147.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005345147.tif 000005
【図４】
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【図５】
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