(57)【要約】      （修正有）【課題】自動化装置運転前にセンサの故障の有無を、簡易かつ的確に診断することのできる、自動化装置用センサの自己診断装置を提供する。【解決手段】自動化装置用センサの自己診断装置１０は、自動化装置用センサ５の投光部１と受光部２との間に設けられた自己変形する遮断体３と、遮断体３の変形を駆動する電源４とからなり、遮断体３は圧電性物質により形成されている構成である。遮断体３は、電源４投入によって投光部１―受光部２間を遮断する程度に自己変形するよう形成されている。【選択図】図１
2017044505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動化装置用センサの投光部と受光部との間に設けられた自己変形する遮断体と、該遮断体の変形を駆動する電源とからなる自動化装置用センサの自己診断装置であって、該遮断体は圧電性物質により形成されていることを特徴とする、自動化装置用センサの自己診断装置。
【請求項２】
前記電源投入により、前記遮断体が前記投光部および受光部間を遮断する程度に自己変形するよう形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の自動化装置用センサの自己診断装置。
【請求項３】
前記遮断体はフィルム状であることを特徴とする、請求項１または２に記載の自動化装置用センサの自己診断装置。
【請求項４】
前記自動化装置用センサは下記＜Ｓ＞のいずれかであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の自動化装置用センサの自己診断装置。
＜Ｓ＞  フォトマイクロセンサ、
光センサ（エリアセンサ、光電センサ、レーザーセンサ）、
ファイバーセンサ
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の自己診断装置を用いた自動化装置用センサの自己診断方法であって、該センサが用いられる自動化装置稼働前に、該自己診断装置の電源の投入および切断を行うことによって前記遮断体をそれぞれ変形および復元せしめ、その際の該センサの信号の変化を検出することによって該センサの故障の有無を診断する、自動化装置用センサの自己診断方法。
【請求項６】
請求項５に記載の自動化装置用センサの自己診断方法によりセンサの故障が判断された場合に、該センサが用いられている自動化装置の稼働を停止する制御を行うことを特徴とする、自動化装置制御方法。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれかに記載の自己診断装置を用いた自動化装置制御システムであって、該自己診断装置によって診断対象のセンサの故障が判断された場合に、該自動化装置の稼働を停止する制御を行う制御ユニットを備えてなることを特徴とする、自動化装置制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動化装置用センサの自己診断装置、自己診断方法、自動化装置制御方法、および自動化装置制御システムに係り、特に、自動化装置運転前にセンサの故障の有無を、簡易かつ的確に診断することのできる、自動化装置用センサの自己診断装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動化装置には、その装置のリミット（可動領域）や、姿勢、原点といった情報を得るためのセンサが数多く使用されている。たとえばフォトセンサ、光センサ等である。そして自動化装置は、その情報に基づいて設定され、制御されている。しかし、センサが故障し、しかもそれに気付かずに装置を動作させた場合には、正確な可動領域や原点の情報が失われた（見失った）状態となり、装置は暴走してしまう。
【０００３】
かかる問題に対処するため、従来、下記のような対策がなされている。
ｉ）センサを複数個使用し、１つが故障しても他で補う（冗長型）
ｉｉ）フォトセンサ等を使用せず、アブソリュートセンサ付モータを使用する（センサレス型）
また、この他に、センサの故障を事前に知る方法として、
ｉｉｉ）フォトセンサ、光センサといったセンサに状態表示用のＬＥＤを備えた方式
がある。この方式では、正常反応時にはＬＥＤが点灯する構造となっているため、それを確認することで、事前にセンサの状態を知ることができる。
【０００４】
かかる問題に関連して、技術的な提案も従来多くなされている。たとえば後掲特許文献１には、遮光板により閉止されている状態時でも、発光素子をオン・オフさせて擬似的に遮光板の挿入・離脱状態を生成する複写機等のフォトセンサの自己診断装置として、発光素子を間欠的に発光させるパルス信号を発生し、受光素子から検出した受光出力に基づいてフォトセンサの作動の良否を判別する制御手段を備えた構成が開示されている。
【０００５】
また特許文献２には、高信頼性のフォトセンサとして、発光素子が発した光を反射して中心軸に略平行な光として外部に放射するとともに背後からの入射光を透過して外部に放射する光学面を有する第一反射型発光ダイオードと、その背後に配置された中心軸に略平行な光を発する第二反射型発光ダイオードとを備えた発光部とを備えた構成が開示されている。なおこれは、上記の冗長型に該当するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−５８８３８号公報「複写機等のフォトセンサーの自己診断装置」（特許第３３１７３０５号）
【特許文献２】特開平８−１６２６６５号公報「フォトセンサ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の対策にはそれぞれ問題点がある。
ｉ）特許文献２を含む冗長型の場合、数を増やす分コストアップにつながる上、配線数が増えてしまう。また、相応のスペースが必要となるため、装置外形が増大してしまう。さらに、設けた複数個全てのセンサが故障する場合も起こり得、その場合には対処できない。
【０００８】
ｉｉ）センサレス型の場合は、専用モータを使用する必要があり、あらゆる装置に適用できるわけではない。ＡＣサーボモータには適用できるが、より安価なシステムであるステップモータ等のセンサレスモータには使用できない。しかも高コストである。
【０００９】
ｉｉｉ）状態表示用ＬＥＤで故障判断する場合は、装置内部に設置されたセンサについては目視できないため、故障判断ができない。また、一装置あたりのセンサ使用数が多い場合には、その全てを目視することは難しい。さらに、全てのフォトセンサ等にＬＥＤが装備されているわけではない。
【００１０】
そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点を踏まえ、自動化装置運転前にセンサの故障の有無を、簡易かつ的確に診断することのできる、自動化装置用センサの自己診断装置を提供することである。
【００１１】
さらには、コストアップにつながらず、配線数を抑制でき、省スペースで装置外形への影響もなく、汎用性が高く、装置内部に設置されたセンサについても故障判断でき、また、一装置あたりのセンサ使用数が多くても故障判断できる、自動化装置用センサの自己診断装置を提供することである。そして、センサ故障を事前に判断できることによって、自動化装置の暴走を有効に防止することのできる、自動化装置制御システム等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明者は上記課題について検討した結果、自動化装置に使用されるセンサにおいて圧電性の物質を用いて擬似的にセンサ出力をＯＮ・ＯＦＦさせることで、フォトセンサ等センサ自身の故障診断を実現できることに想到し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。
【００１３】
〔１〕  自動化装置用センサの投光部と受光部との間に設けられた自己変形する遮断体と、該遮断体の変形を駆動する電源とからなる自動化装置用センサの自己診断装置であって、該遮断体は圧電性物質により形成されていることを特徴とする、自動化装置用センサの自己診断装置。
〔２〕  前記電源投入により、前記遮断体が前記投光部および受光部間を遮断する程度に自己変形するよう形成されていることを特徴とする、〔１〕に記載の自動化装置用センサの自己診断装置。
〔３〕  前記遮断体はフィルム状であることを特徴とする、〔１〕または〔２〕に記載の自動化装置用センサの自己診断装置。
【００１４】
〔４〕  前記自動化装置用センサは下記＜Ｓ＞のいずれかであることを特徴とする、〔１〕ないし〔３〕のいずれかに記載の自動化装置用センサの自己診断装置。
＜Ｓ＞  フォトマイクロセンサ、
光センサ（エリアセンサ、光電センサ、レーザーセンサ）、
ファイバーセンサ
〔５〕  〔１〕ないし〔４〕のいずれかに記載の自己診断装置を用いた自動化装置用センサの自己診断方法であって、該センサが用いられる自動化装置稼働前に、該自己診断装置の電源の投入および切断を行うことによって前記遮断体をそれぞれ変形および復元せしめ、その際の該センサの信号の変化を検出することによって該センサの故障の有無を診断する、自動化装置用センサの自己診断方法。
【００１５】
〔６〕  〔５〕に記載の自動化装置用センサの自己診断方法によりセンサの故障が判断された場合に、該センサが用いられている自動化装置の稼働を停止する制御を行うことを特徴とする、自動化装置制御方法。
〔７〕  〔１〕ないし〔４〕のいずれかに記載の自己診断装置を用いた自動化装置制御システムであって、該自己診断装置によって診断対象のセンサの故障が判断された場合に、該自動化装置の稼働を停止する制御を行う制御ユニットを備えてなることを特徴とする、自動化装置制御システム。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の自動化装置用センサの自己診断装置、および自己診断方法は上述のように構成されるため、これらによれば、自動化装置運転前にセンサの故障の有無を、簡易かつ的確に診断することができる。しかも、コストアップにつながらず、配線数を抑制でき、省スペースの構成によって装置外形への影響もなく、汎用性が高く、装置内部に設置されたセンサについても故障判断でき、また、一装置あたりのセンサ使用数が多くても故障判断することができる。
【００１７】
また、本発明の自動化装置制御方法、および自動化装置制御システムは上述のように構成されるため、これらによれば、センサ故障を事前に判断できることによって、自動化装置の暴走を有効に防止することができる。さらに、センサを使用する全ての自動化装置装置に適用することができる。
【００１８】
本発明の自動化装置用センサの自己診断装置、自己診断方法、自動化装置制御方法、および自動化装置制御システムにおいては、従来の状態表示用ＬＥＤの方式のように、１つ１つ目視で確認する必要がない。また、制御ユニットにて故障の有無を判断し、装置を停止させることができる。なお、フォトマイクロセンサ、光センサ（エリアセンサ、光電センサ、レーザーセンサ）、ファイバーセンサ等、適用可能なセンサの範囲も広い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の自動化装置用センサの自己診断装置の基本的構成を示す斜視説明図である。
【図２】図１に示した自己診断装置の作用を示す側方視説明図である。
【図３】自己診断装置を用いた自動化装置用センサの自己診断方法および自動化装置制御方法の構成例を示すフロー図である。
【図４】本発明の自動化装置制御システムの構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の自動化装置用センサの自己診断装置の基本的構成を示す斜視説明図である。また、
図２は図１に示した自己診断装置の作用を示す側方視説明図である。これらに図示するように本自動化装置用センサの自己診断装置１０は、自動化装置用センサ５の投光部１と受光部２との間に設けられた自己変形する遮断体３と、遮断体３の変形を駆動する電源４とからなり、遮断体３は圧電性物質により形成されていることを、主たる構成とする。そして遮断体３は、電源４切断（電源ＯＦＦ）時には投光部１―受光部２間を遮断していないが、電源４投入（電源ＯＮ）によって投光部１―受光部２間を遮断する程度に自己変形するよう形成されていることとする。
【００２１】
圧電性には正効果と逆効果があるが、前者は、ある物質を変形させると電荷が発生する効果であり、後者は、物体に電圧をかけることで機械的な機構なしに自ら振動や変位を発生する効果である。本発明自動化装置用センサの自己診断装置１０では、逆効果が用いられる。なお、遮断体３として用いる圧電性物質の具体的仕様・材質は限定されず、公知のものを適宜用いることができる。
【００２２】
かかる構成により本自動化装置用センサの自己診断装置１０では、図２中の（ａ）に示すように電源４を切断している（電源ＯＦＦ）時には、圧電性物質製の遮断体３は圧電性の逆効果による自己変形を起こさないため投光部１―受光部２間を遮断せず、投光部１からのプローブＬが受光部２へと通る。一方、図２中の（ｂ）に示すように電源４を投入（電源ＯＮ）することによって、遮断体３は圧電性の逆効果による自己変形を起こして投光部１―受光部２間を遮断する程度に自己変形し、プローブＬの受光部２への到達は遮断される、という動作をなさしめることができる。
【００２３】
したがって、電源４を適宜のパターンで投入・切断（ＯＮ／ＯＦＦ）することにより、自動化装置用センサ５による擬似的な非検知・検知の試験パターンを、あるいはまた、自動化装置用センサ５自体の擬似的なＯＦＦ／ＯＮの試験パターンを得ることができる。そして、受光部２での受光による検知出力と擬似的な非検知・検知試験パターンとを、あるいはまた自動化装置用センサ自体の擬似的なＯＦＦ／ＯＮ試験パターンとを照合することで、自動化装置用センサ５の故障の有無を診断、確認することができる。
【００２４】
図１に示すように本自己診断装置１０に用いられる配線は、電源線・ＧＮＤ線・信号線の計３本の配線を有する自動化装置用センサ１個につき、電源線・ＧＮＤ線の２本、つまり遮断体３への電圧印加用の＋／−線の２本である。一方、上述した従来技術の冗長型では、自動化装置用センサ１個（３本配線）×センサＮ個、すなわち３×Ｎ本の配線を要するため、本発明ではこれと比べて配線数を抑えることができる。
【００２５】
本発明自動化装置用センサの自己診断装置１０の遮断体３は、投光部１―受光部２間を、電源４切断時には遮断し、電源４投入により遮断する程度に自己変形するよう形成されている限り、その形態も特に限定されない。たとえば、フィルム状の遮断体３とすることもできる。かかる形態の場合、遮断体３の設置スペースを実質的にゼロとすることができるか、またはほぼ不要とすることができるため、装置外形への影響をなくすることができる。
【００２６】
本発明自己診断装置の適用可能な自動化装置用センサの範囲は広い。たとえば上述のとおり、フォトマイクロセンサ、光センサ（エリアセンサ、光電センサ、レーザーセンサ）、ファイバーセンサ等である。
【００２７】
以上説明した自己診断装置１０を用いた自動化装置用センサ５の自己診断方法であって、センサ５が用いられる自動化装置の稼働前に、自己診断装置１０の電源４の投入および切断を行うことによって、遮断体３をそれぞれ変形および復元せしめ、その際のセンサ５の信号の変化を検出することによって、センサ５の故障の有無を診断する自己診断方法もまた、本発明の範囲内である。
【００２８】
さらに、かかる自己診断方法によりセンサ５の故障が判断された場合に、センサ５が用いられている自動化装置の稼働を停止する制御を行う自動化装置制御方法もまた、本発明の範囲内である。
【００２９】
図３は、自己診断装置を用いた自動化装置用センサの自己診断方法および自動化装置制御方法の構成例を示すフロー図である。図示するように本フローでは、まず自動化装置の電源が投入（ＯＮ）され、ついで遮断体（圧電性物質）へ電圧が印加されて既に述べたような動作が起きて、センサの受光出力の検出がなされ、図示しない演算処理手段等の自己診断手段によって、受光出力が然るべき正常なハイレベルであるか否かが判断される。
【００３０】
自己診断手段による判断の結果がＹｅｓすなわち「正常（良）」の場合は、「良」の判定に基づいて自動化装置の自動運転が開始される。一方、判断の結果がＮｏすなわち「異常（不良）」である場合は、「不良」の判定に基づいて、図示しない装置停止制御手段によって自動化装置が停止され、あるいは自動化装置の自動運転開始が待機され、センサ出力エラーが発報される。つまり本発明の自己診断方法、制御方法によれば、装置の稼働前にセンサの故障診断が可能となり、故障発生時には制御ユニットにて装置を非常停止することができるため、装置を暴走させる心配がない。
【００３１】
図４は、本発明の自動化装置制御システムの構成を示す概念図である。図示するように本自動化装置制御システム５０は、既に述べた自己診断装置１０を用いた自動化装置２０を制御するシステムであって、自己診断装置１０によって診断対象のセンサ５の故障が判断された場合に、自動化装置２０の稼働を停止する制御を行う制御ユニット３０を備えて構成される。
【００３２】
かかる構成により本自動化装置制御システム５０においては、自己診断装置１０によって診断対象のセンサ５の故障の有無が診断されるが、もし故障と判断された場合には、制御ユニット３０によって自動化装置２０の稼働を停止する制御が行われる。つまり本発明システムによれば、装置の稼働前にセンサの故障診断が可能となり、故障発生時には制御ユニットにて装置を非常停止することができるため、装置を暴走させる心配がない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上説明したとおり本発明の自動化装置用センサの自己診断装置等は、従来の状態表示用ＬＥＤを使用せず、圧電性物質を用いたセンサの自己診断方式に基づくものであり、自動化装置運転前にセンサの故障の有無を簡易かつ的確に診断することができる。したがって、ＦＡ、ロボット、産業機械分野を始め、自動化装置を用いる全分野、および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。
【符号の説明】
【００３４】
１…投光部
２…受光部
３…遮断体
４…電源
５…自動化装置用センサ
１０…自動化装置用センサの自己診断装置
２０…自動化装置
３０…制御ユニット
５０…自動化装置制御システム
Ｌ…プローブ
【図１】
2017044505.tif 000003
【図２】
2017044505.tif 000004
【図３】
2017044505.tif 000005
【図４】
2017044505.tif 000006