(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物の物理量に応じた検出動作を行う検出手段と、
前記検出動作において前記検出対象物の有無を判断可能な限界距離を示す検出距離情報のうち、製造段階のものが記憶される記憶手段と、
外部からのトリガ信号に応じて前記記憶手段に記憶された前記検出距離情報を出力する出力手段と、を備える検出センサ。
【請求項２】
検出ヘッドが着脱可能に設けられる検出センサのアンプ本体であって、
前記検出ヘッドからの信号に基づき検出対象物の物理量に応じた検出動作を行う検出手段と、
前記検出動作において前記検出対象物の有無を判断可能な限界距離を示す検出距離情報のうち、製造段階のものが記憶される記憶手段と、
外部からのトリガ信号に応じて前記記憶手段に記憶された前記検出距離情報を出力する出力手段と、を備える検出センサのアンプ本体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出センサ、アンプ本体に関する。
【背景技術】
【０００２】
検出センサの一例として、光ファイバセンサがある（下記特許文献１参照）。これは、投光素子からの光を、光ファイバケーブルを介して検出領域に出射し、当該検出領域からの光を、光ファイバケーブルを介して受光素子に受光させ、この受光素子から出力される受光信号に基づいて検出領域に検出対象物が存在するか否かを検出するものである。
【特許文献１】特開２００３−１４９８４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、例えばユーザによる上記光ファイバセンサの使用中に不具合が生じたとき、これが、当該光ファイバセンサの製造時点など出荷前から生じていた不具合なのか、それともユーザの使用方法等により新たに生じた不具合なのかを究明する必要がある。しかし、従来の検出センサでは、それを究明するためのすべがなかった。
【０００４】
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、その目的は、不具合の究明が可能な検出センサを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための手段として、第１の発明に係る検出センサは、検出対象物の物理量（例えば検出対象物の有無や距離等の状態による物理量変化）に応じた検出動作を行う検出手段と、前記検出動作において前記検出対象物の有無を判断可能な限界距離を示す検出距離情報のうち、製造段階のものが記憶される記憶手段と、外部からのトリガ信号に応じて前記記憶手段に記憶された前記検出距離情報を出力する出力手段と、を備える。
本発明によれば、製造段階に検出動作を実行したときの検出距離情報を記憶手段に記憶しておけば、製造段階の検出距離と現在の検出距離とを対比することで、現在生じている不具合が製造段階から生じていたのか、それとも現在新たに生じたのかを知ることができ、不具合の究明が可能になる。
【０００６】
第２の発明は、検出ヘッドが着脱可能に設けられる検出センサのアンプ本体であって、前記検出ヘッドからの信号に基づき検出対象物の物理量に応じた検出動作を行う検出手段と、前記検出動作において前記検出対象物の有無を判断可能な限界距離を示す検出距離情報のうち、製造段階のものが記憶される記憶手段と、外部からのトリガ信号に応じて前記記憶手段に記憶された前記検出距離情報を出力する出力手段と、を備える。
本発明によれば、製造段階に検出ヘッドを取り付けて検出動作を実行したときの検出距離情報を記憶手段に記憶しておけば、製造段階の検出距離と現在の検出距離とを対比することで、現在生じている不具合が製造段階から生じていたのか、それとも現在新たに生じたのかを知ることができ、不具合の究明が可能になる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、検出センサについて不具合の究明が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１〜図３を参照しつつ説明する。
尚、図１において矢印Ａの方向を前方、矢印Ｂの方向を右方向とする。
【０００９】
１．センサシステム全体の概要構成
本実施形態のセンサシステムは、同一構造の例えば１６台の光ファイバセンサ１（図１及び図２ではそのうちの４台のみ図示。）を備えて構成され、各光ファイバセンサ１は、そこから導出された光ファイバ１９の先端を検出領域に向けた状態で互いに隣接配置され、検出領域内における検出対象物の有無に応じた検出動作を行う。そして、センサシステムは、通信ユニット２からの送信された伝送信号に例えば各光ファイバセンサ１での検出結果などを反映させつつ、一端側に位置する光ファイバセンサ１から他端側に位置する光ファイバセンサ１へと順番に受け渡していく、いわゆるバケツリレー方式でデータ伝送（シリアル伝送）を行うようになっている。
【００１０】
なお、以下の説明において、光ファイバセンサ１全体を指す場合にはセンサ１と称し、個々の光ファイバセンサ１を指す場合には、左方の光ファイバセンサ１から第１のセンサ１、第２のセンサ１、第３のセンサ１、第４のセンサ１と称する。本実施形態では図２において左方に設けられる第１のセンサ１が親機とされ、その右の第２のセンサ１が子機とされている。なお、これらを親機センサ１Ａ、子機センサ１Ｂとも称するものとする。
【００１１】
２．各機器の外部構成
（１）光ファイバセンサ
図１に示すように、各センサ１はアンプ本体４０の前面から光ファイバ１９が導出された構成になっている。具体的には、アンプ本体４０は箱状をなし、前面に設けられたファイバ挿入孔に光ファイバ１９の先端が挿入されており、一方、背面には図示しない制御ユニットから連なるケーブルのコネクタＣが接続されている。また、センサ１の右側面には出力側カプラに相当する投光素子１２が設けられ、左側面には入力側カプラに相当する受光素子１１が設けられており、前部下端近傍には左右側面を貫く角型の透孔１３が形成されている。また、下面にはセンサ１の並び方向に沿ってアリ溝（底面側よりも開口側の方が幅狭になっている溝）を形成してなる挟持部（図１では終端ユニット４に隠れており図示せず）が設けられている。
【００１２】
センサ１は取付レールに相当する周知のＤＩＮレール３の溝内に上記挟持部を通すことによって装着されており、それぞれが密接して相隣接するセンサ１の投光素子１２及び受光素子１１が対向した状態となっている。投光素子１２及び受光素子１１はそれぞれ、投光回路１６及び受光回路１４によって駆動される。また、各センサ１にはメモリ３２（図３参照）も設けられている。
【００１３】
（２）通信ユニット及び終端ユニット
第１及び第４のセンサ１の側方には同じく箱状をなす通信ユニット２及び終端ユニット４が配置されている。この通信ユニット２にはセンサ１の挟持部と同一形状の挟持部（図示せず）が設けられ、この挟持部にＤＩＮレール３を通して装着されている。また、上下面間を貫通して形成された２つのねじ孔２１が設けられ、これに螺合するねじ２２が設けられており、ねじ２２を締め付けることによって挟持部とねじ２２先端とでＤＩＮレール３を挟み込み、ＤＩＮレール３に対して固定可能となっている。終端ユニット４にも同じく挟持部４１、ねじ孔４２及びねじ４３が設けられており、ねじ４３を締めることによってＤＩＮレール３に対して固定可能となっている。
【００１４】
通信ユニット２の右側面に設けられた出力側カプラに相当する投光素子２３は第１のセンサ１の受光素子１１と対向する位置に配されており、透孔１３と対向する位置に入力側カプラに相当する受光素子２４が設けられている。また、終端ユニット４の左側面に設けられた中継入力部に相当する受光素子４４が第４のセンサ１の投光素子１２と対向する位置に配されており、透孔１３と対向する位置に中継出力部に相当する投光素子４５が設けられている。終端ユニット４の投光素子４５と通信ユニット２の受光素子２４との間にはセンサ１の透孔１３を介して光軸が形成可能となっている。
【００１５】
３．各機器の電気的構成
次に、センサシステムの電気的構成について図２を参照して説明する。
（１）通信ユニット
まず、通信ユニット２のハウジングには設定操作部２０が設けられており、ここに設けた設定スイッチを操作することによって通信相手のセンサ１を特定するアドレスの入力と、そのセンサ１が実行すべきコマンド（外部からのトリガ信号の一例）を入力することができる。なお、通信ユニット２にパーソナルコンピュータ（図示せず）を接続することにより、このコンピュータでの操作により通信ユニット２を介して、各センサ１へのアドレスやコマンドを入力したり、各センサ１からのデータをコンピュータに取得させたりすることができる。
【００１６】
この設定スイッチのスイッチ状態はＣＰＵ２５に取込まれ、ここで伝送信号を生成して、投光素子２３と共に通信ユニット側送信手段を構成する投光回路２６に与えられる。投光回路２６はその伝送信号に基づいて投光素子２３に駆動電流を供給して伝送信号を光信号として第１のセンサ１に所定の周期（例えば５０μＳ）で順次送信する。一方、受光素子２４に入射した光は通信ユニット側受信手段に相当する受光回路２７を介してＣＰＵ２５に入力されるようになっている。
【００１７】
（２）光ファイバセンサ
各センサ１では、受光素子１１で光信号として受けた伝送信号が電気信号に変換され、この受光素子１１と共にセンサ間受信手段を構成する受光回路１４にてデジタル信号に変換されてＣＰＵ１５に与えられる。ＣＰＵ１５では、伝送信号に含まれる同期信号に基づいて検出動作や伝送エラー判定等を実行したり、コマンドデータに基づいて各種処理を実行したりする。そして、自己の検出結果を反映した伝送信号を、投光素子１２と共にセンサ間送信手段を構成する投光回路１６に送出し、投光回路１６から駆動電流を投光素子１２に供給して投光させる。
【００１８】
また、図３に示すように、各センサ１には、当該センサ１に電力供給するための電源端子Ｐ１及びグランド端子Ｐ２が設けられている。また、電源端子Ｐ１とグランド端子Ｐ２との間にはスイッチ素子５０（例えばトランジスタ）及び抵抗５１が接続されている。更に、スイッチ素子５０と抵抗５１との接続点に出力端子Ｐ３が接続されている。
【００１９】
ＣＰＵ１５は、上記検出動作時において投受光動作を行う。即ち、投光部１７を発光させて光ファイバ１９を通じて検出領域に投光し、このときに検出領域からの反射光を光ファイバ１９を通じて受光する受光部１８での受光量を取得する。そして、この受光量を閾値と大小比較し、その比較結果に応じたオンオフ信号をスイッチ素子５０の制御端子（例えばベース）に与える。これにより、スイッチ素子５０はオンオフする。このとき、ＣＰＵ１５は検出手段として機能する。なお、各端子Ｐ１〜Ｐ３は上記コネクタＣに設けられている。
【００２０】
（３）終端ユニット
そして、終端ユニット４の中継入力部に相当する受光素子４４に入射した光は受光回路４６にてデジタル信号に変換された後、信号増幅機能を持った中継アンプ４８を介して投光回路４７に送出される。投光回路４７では信号に基づいて中継出力部に相当する投光素子４５に駆動電流を供給して投光素子４５から光を投光させる。これにより各センサ１間を伝送されてきた伝送信号が終端ユニット４から通信ユニット２に返送される。なお、投光素子４５の出力はセンサ１の投光素子１２よりも強く設定されている。
【００２１】
４．検査結果情報の記憶について
センサ１をユーザが使用するときに不具合が生じることがあり得る。具体的には、検出対象物の有無を判断可能な限界距離である検出距離、センサ１の消費電力、検出感度、出力端子Ｐ３の出力レベルなどが、センサ１の仕様（例えばカタログスペック）を満たさない場合がある。そして、このような不具合が、製造時点（製品の出荷前）から生じていたものか、それとも製品出荷後、例えばユーザの使用環境等により新たに生じたものなのかを把握できれば、不具合の究明や今後の対策に役立てることができる。
【００２２】
そこで、製造段階で各センサ１について各種の検査を行って、その検査結果をメモリ３２（記憶手段の一例）に記憶できるようになっている。但し、メモリ３２には各種の設定情報等も記憶されるため、そのメモリ３２に検査結果情報をあまり多く記憶すべきではない。本実施形態では、製造段階での検出距離情報及び消費電力情報に限ってメモリ３２に記憶する。これらは不具合が発生する頻度が多い傾向にあり、特に重要な検査項目だからである。
【００２３】
なお、検出距離の測定方法は、まず検出領域内に検出対象物を配置し、センサ１に上記投受光動作をさせつつ、センサ１と検出対象物との距離を変位させる。上記スイッチ素子のオンオフが切り替わった時点（出力端子Ｐ３のレベルが反転した時点）でのセンサ１と検出対象物との距離を測定すれば、上記検出距離を得ることができる。また、消費電力の測定方法は、まず電源端子Ｐ１と出力端子Ｐ３との間にシャント抵抗（図示せず）を接続し、スイッチ素子をオンさせる。そして、このときの時の電源端子Ｐ１とグランド端子Ｐ２との間の消費電流をマルチメータ（図示せず）で測定する。
【００２４】
次に、通信ユニット２及び終端ユニット４による上記シリアル伝送を利用して、各センサ１にそれぞれの検出距離情報及び消費電力情報を伝送し、各メモリ３２に記憶させる。これにより、各センサ１には、メモリ３２に製造時における検出距離情報及び消費電力情報が記憶されることになる。なお、検出距離情報及び消費電力情報は検出距離データ及び消費電力データそのものである必要は必ずしもなく、例えばコード化や暗号化されてメモリ３２に記憶するようにしてもよい。
【００２５】
製造者は、上記不具合が生じたとユーザから相談を受けた場合には、次の作業を行う。まず上記測定方法により現在の検出距離や消費電流を測定する。次に、通信ユニット２にてコマンド（トリガ信号の一例）を入力することにより上記シリアル伝送を利用して、メモリ３２に記憶された各センサ１の製造時における検出距離情報及び消費電力情報を取り出す。このとき、ＣＰＵ１５、投光素子１２及び投光回路１６等が出力手段として機能する。
【００２６】
そして、検出距離及び消費電力の値が共に、製造時と現時点とで同じであれば製造時点からの不具合であることが分かり、製造工程や搬送工程の見直し等をすべきことが分かる。一方、検出距離及び消費電力のうち少なくとも一方の値が製造時と現時点とで異なればユーザの使用環境・方法による不具合の可能性があるため、正しい使用環境・方法をユーザに知らせる。
【００２７】
なお、例えば現時点での検出距離情報や消費電力情報を上記シリアル伝送により各センサ１のメモリ３２に伝送し、各センサ１のＣＰＵ１５が、検出距離や消費電力について製造時点と現時点とでの値が同じかどうかを判定し、この判定結果に応じた信号を通信ユニット２に返信する構成であってもよい。また、上記判定結果に応じた表示パターンを表示手段３８に実行させる構成であってもよい。
【００２８】
＜実施形態２＞
図４は実施形態２を示す。前記実施形態１では投光素子および受光素子がアンプ本体４０に一体的に設けられた構成であったが、本実施形態の検出センサは、投光素子及び受光素子がアンプ本体から導出された検出ヘッド側に設けられた、いわゆるヘッド分離型の光電センサである。
【００２９】
本実施形態に係るヘッド分離型の光電センサ（以下、「光電センサ６０」という）は、投光素子６２（例えば発光ダイオード）を備えて、その投光素子６２に連なる信号線Ｌを包む図示しないケーブルを導出してなる投光ヘッド部６１（検出ヘッドの一例）と、受光素子６４（例えば、フォトダイオード）を備えて、その受光素子６４に連なる信号線Ｌを導出してなる受光ヘッド部６３（検出ヘッドの一例）と、両ヘッド部６１，６３からの信号線Ｌがそれぞれ接続される投光用及ぶ受光用の２組の接続端子部６６，６７を備えたアンプ本体７０とから構成されている。
【００３０】
なお、投光ヘッド部６１及び受光ヘッド部６３は、例えば所定の検出領域に向けて並設され、それらの前方に存在する検出対象物Ｗでの反射によって変化する受光素子６４からの受光信号（検出ヘッドからの信号の一例）レベルに基づいて検出対象物Ｗの有無を検出する。また、両ヘッド部６１，６３は、アンプ本体７０に対して着脱可能に装着される。
【００３１】
アンプ本体７０には、検出手段として機能するＣＰＵ６９が備えられている。前述の投光用接続端子部６６のうち、一方の接続端子６６Ａは、コレクタ側がバイアス用の抵抗を介して直流電源Ｖccに接続されると共にＣＰＵ６９からの駆動パルスＰを受けてスイッチング動作を行うトランジスタ６８のエミッタ側に接続されており、他方の接続端子６６Ｂはグランドラインに接続されている。
【００３２】
また、受光用接続端子部６７のうち、一方の接続端子６７Ａは、バイアス用の抵抗を介して直流電源Ｖccに接続されると共にコンデンサ６５を介してＣＰＵ６９に接続されており、他方の接続端子６７Ｂはグランドラインに接続されている。なお、コンデンサ６５は直流電圧除去としての役割を果たす。
【００３３】
また、ＣＰＵ６９は、前記トランジスタ６８に対して所定のタイミングで駆動パルスＰを与える。これにより、投光用接続端子部６６に接続された投光ヘッド部６１の投光素子６２が発光し投光動作を行う。また、ＣＰＵ６９は、上記駆動パルスＰの出力タイミングに同期してコンデンサ６５との接続点の電位 を読み込んで予め定めた閾値と大小比較する。ここで、閾値は、例えば検出領域に検出対象物Ｗがないときの上記電位レベルと、検出対象物Ｗがあるときの上記電位レベルとの中間レベルに設定されている。そして、ＣＰＵ６９は、上記電位レベルが上記閾値を超えたときに例えば図示しない出力回路を介して検出信号を出力する。
【００３４】
そして、この光電センサ６０にも、上記実施形態１と同様、メモリ３２、３つの端子Ｐ１〜Ｐ３、スイッチ素子５０及び抵抗５１が設けられている。
ところで、前述したように、本実施形態の光電センサ６０はヘッド分離型であり、投光ヘッド部６１及び受光ヘッド部６３が交換可能にアンプ本体７０に装着される。従って、光電センサ６０の製造時とユーザの使用時とでアンプ本体７０に接続される投光ヘッド部６１や受光ヘッド部６３が異なることがあり得る。
【００３５】
そこで、例えば製造段階では、検査用の標準ヘッド（投光ヘッド部６１、受光ヘッド部６３と構成は同一であり、検査用として準備されたもの）をアンプ本体７０に接続して、製造段階での検出距離情報及び消費電力情報をメモリ３２に記憶させる。ユーザ使用時に不具合が生じたときには、そのときの検出距離や消費電流を測定する。
【００３６】
但し、この構成では、メモリ３２に記憶された検出距離等は上記標準ヘッドが装着されたときのものである一方で、現在測定した検出距離等は上記標準ヘッドでなく、ユーザが実際に使用している投光ヘッド部６１及び受光ヘッド部６３が装着されたときのものである。
【００３７】
そこで、例えばユーザがアンプ本体７０に投光ヘッド部６１及び受光ヘッド部６３を装着した当初に、そのときの検出距離等を測定してメモリ３２に記憶させるようにすることが好ましい。そうすれば、その後に不具合が生じたときに、メモリ３２に記憶された上記装着当初の検出距離情報（製造段階での検出距離情報の別例）等と、不具合時に測定した検出距離情報等は同じ投光ヘッド部６１及び受光ヘッド部６３を装着した状態でのものであるから、精度よく不具合の究明を行うことができる。
【００３８】
なお、メモリ３２には、検出距離情報等として、製造時のものと装着当初のものの両方を記憶する構成であってもよいし、装着当初の検出距離情報が取り込まれたときにそれを製造時のものに対して書き換え更新する構成であってもよい。
【００３９】
＜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る。
（１）上記実施形態では、検出距離情報及び消費電力情報の両方をメモリ３２に記憶させたり、測定したりする構成であったが、これらのいずれか一方のみ記憶・測定するようにしてもよい。
（２）上記実施形態では、検出センサとして反射型の光電センサ、ファイバセンサであったが、これに限らず、透過型であってもよい。また、検出対象物の有無検出が可能であれば、光学式に限らず、磁気式、超音波式、圧力式などのセンサであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態１に係るセンサシステムの外観を示す斜視図
【図２】センサシステムの内部構成を示すブロック図
【図３】光ファイバセンサのアンプ本体の内部構成を示すブロック図
【図４】実施形態２の光電センサの内部構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４１】
１…センサ（検出センサ）
１５，２３…ＣＰＵ（検出手段、出力手段）
３２…メモリ（記憶手段）
６０…光電センサ（検出センサ）
６１…投光ヘッド部（検出ヘッド）
６３…受光ヘッド部（検出ヘッド）
７０…アンプ本体
Ｗ…検出対象物
【図１】
0005192775.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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