(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出領域に光を投射するとともに検出領域からの帰還光を受光することにより検出領域における検出対象物の有無を検出する光電スイッチであって、
前記検出領域からの帰還光の受光状態に応じた受光信号を出力する受光手段と、表示手段と、固定電源回路とを備えるヘッド部と、
前記ヘッド部と信号線および電源線により接続され、前記受光手段により出力される受光信号を前記信号線を介して受ける本体部とを備え、
前記本体部は、前記信号線を介して前記ヘッド部から受けた受光信号に基づいて前記検出領域における検出対象物の有無の検出処理を行う処理手段と、本体表示部と、可変電源回路とを備え、
前記処理手段は、前記検出領域における検出対象物の有無の検出処理のために前記信号線を介して前記ヘッド部から受けた受光信号に基づく処理信号を生成する生成手段と、前記検出領域における検出対象物の有無を判定するための基準値を設定する設定手段と、前記生成手段により生成された処理信号を前記設定手段により設定された基準値と比較することにより前記検出領域における検出対象物の有無を判定する判定手段と、前記設定手段により設定された基準値に対する前記生成手段により生成された処理信号の相対値を余裕度として算出する算出手段とを含み、
前記本体表示部は、前記処理信号および前記基準値を数値で表示し、
前記可変電源回路は、前記算出手段により算出された余裕度に応じた可変電圧を前記電源線を介して前記ヘッド部に供給し、
前記固定電源回路は、前記可変電源回路から前記電源線を介して供給される可変電圧を受け、固定の基準電圧を前記受光手段および前記表示手段に供給し、
前記表示手段は、前記本体部の前記可変電源回路から前記電源線を介して供給される可変電圧と、前記固定電源回路から供給される前記基準電圧とに基づいて前記本体部の前記算出手段により算出された余裕度を表示することを特徴とする光電スイッチ。
【請求項２】
前記本体表示部は、前記算出手段により算出された余裕度をさらに表示することを特徴とする請求項１記載の光電スイッチ。
【請求項３】
前記ヘッド部は、前記検出領域に光を投射する投光手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の光電スイッチ。
【請求項４】
前記表示手段は、複数の第１の発光ダイオードを含み、
前記余裕度は、各第１の発光ダイオードが点灯または消灯されることにより表示されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光電スイッチ。
【請求項５】
前記表示手段は、前記複数の第１の発光ダイオードにそれぞれ対応する複数の比較器と、前記電源線を介して供給される前記可変電圧を分圧することにより前記複数の第１の発光ダイオードにそれぞれ対応する複数の可変電位を得る分圧手段とをさらに含み、
前記複数の比較器の各々は、前記分圧手段により得られた対応する可変電位と前記固定電源回路から供給される前記基準電圧との比較結果を出力し、前記複数の第１の発光ダイオードの各々は、対応する比較器の比較結果に応じて点灯または消灯することを特徴とする請求項４記載の光電スイッチ。
【請求項６】
前記本体表示部は、一列に配列された複数の第２の発光ダイオードを含み、前記複数の第２の発光ダイオードの点灯または消灯により前記余裕度を棒グラフ状に表示し、
前記表示手段は、前記複数の第１の発光ダイオードが一列に配列されることにより前記余裕度を棒グラフ状に表示し、
前記本体表示部の前記複数の第２の発光ダイオードの個数は、前記表示手段の前記複数の第１の発光ダイオードの個数よりも多いことを特徴とする請求項４または５記載の光電スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッド部および本体部により構成されるとともに所定の検出領域における物体の有無を検出する光電スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、工場の生産ライン等で物体の有無を検出するために光電スイッチが用いられている。光電スイッチは、所定の検出領域に光を投射し、物体からの帰還光を受光することにより、物体の有無を判定するものである。
【０００３】
透過型の光電スイッチでは、検出対象物が検出領域に存在しない場合に、投光部から投射された光が受光部に入光する。この場合、受光部での受光量のレベルが所定のしきい値以下の場合に検出対象物が存在すると判定される。一方、反射型の光電スイッチでは、検出対象物が検出領域に存在する場合に、投光部から投射された光が検出対象物により反射され、その反射光が受光部に入光する。この場合、受光部での受光量のレベルが所定のしきい値を超えたときに検出対象物が存在すると判定される。光電スイッチの感度は上記のしきい値を変化させることにより調整される。
【０００４】
このような光電スイッチの１つとして、ヘッド部と本体部とが分離された分離型の光電スイッチがある。ヘッド部には、主として光を投射する投光部および検出対象物からの帰還光を受光する受光部が内蔵されている。また、本体部には、主としてヘッド部の投光部および受光部を制御するための制御部および電源回路が内蔵されているとともに、ヘッド部での受光量およびしきい値を表示する表示部やしきい値を調整するためのスイッチが設けられている。本体部の表示部には、しきい値に対する受光量の余裕度も表示される。
【０００５】
分離型の光電スイッチでは、検出対象物の近くに広いスペースがない場合に、ヘッド部のみを検出対象物の近くに設置し、本体部を検出対象物から離れた場所に設置することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような分離型の光電スイッチを設置する際には、ノイズ等による誤検出が生じないように、例えば、検出領域に検出対象物が存在するときにしきい値に対して受光量が十分に高くなりかつ検出領域に検出対象物が存在しないときにしきい値に対して受光量が十分に低くなるようにヘッド部の位置を調整する必要がある。
【０００７】
しかしながら、本体部がヘッド部から離れた場所に設置されていると、本体部の表示部の表示を確認しながらヘッド部の位置調整を行うことができない。そのため、ヘッド部の位置調整を正確に行うことが困難になるとともに、ヘッド部の位置調整の作業性が低下する。
【０００８】
本発明の目的は、本体部がヘッド部から離れた位置にある場合でも本体部での処理に関する情報を正確かつ容易に確認することが可能な分離型の光電スイッチを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、本体部がヘッド部から離れた位置にある場合でもヘッド部の位置調整を正確かつ容易に行うことが可能な分離型の光電スイッチを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
（１）第１の発明
第１の発明に係る光電スイッチは、検出領域に光を投射するとともに検出領域からの帰還光を受光することにより検出領域における検出対象物の有無を検出する光電スイッチであって、検出領域からの帰還光の受光状態に応じた受光信号を出力する受光手段と、表示手段と、固定電源回路とを備えるヘッド部と、ヘッド部と信号線および電源線により接続され、受光手段により出力される受光信号を信号線を介して受ける本体部とを備え、本体部は、信号線を介してヘッド部から受けた受光信号に基づいて検出領域における検出対象物の有無の検出処理を行う処理手段と、本体表示部と、可変電源回路とを備え、処理手段は、検出領域における検出対象物の有無の検出処理のために信号線を介してヘッド部から受けた受光信号に基づく処理信号を生成する生成手段と、検出領域における検出対象物の有無を判定するための基準値を設定する設定手段と、生成手段により生成された処理信号を設定手段により設定された基準値と比較することにより検出領域における検出対象物の有無を判定する判定手段と、設定手段により設定された基準値に対する生成手段により生成された処理信号の相対値を余裕度として算出する算出手段とを含み、本体表示部は、処理信号および基準値を数値で表示し、可変電源回路は、算出手段により算出された余裕度に応じた可変電圧を電源線を介してヘッド部に供給し、固定電源回路は、可変電源回路から電源線を介して供給される可変電圧を受け、固定の基準電圧を受光手段および表示手段に供給し、表示手段は、本体部の可変電源回路から電源線を介して供給される可変電圧と、固定電源回路から供給される基準電圧とに基づいて本体部の算出手段により算出された余裕度を表示するものである。
【００１１】
本発明に係る光電スイッチにおいては、ヘッド部の受光手段により検出領域からの帰還光の受光状態に応じた受光信号が出力され、信号線を介して本体部に与えられる。本体部においては、検出領域における検出対象物の有無の検出処理のために信号線を介してヘッド部から受けた受光信号に基づく処理信号が生成手段により生成される。また、設定手段により検出領域における検出対象物の有無を判定するための基準値が設定される。そして、判定手段により処理信号が基準値と比較されることにより検出領域における検出対象物の有無が判定されるとともに、基準値に対する処理信号の相対値が余裕度として算出手段により算出される。さらに、本体表示部により処理信号および基準値が数値で表示され、可変電源回路により余裕度に応じた可変電圧が電源線を介してヘッド部に供給される。ヘッド部においては、可変電源回路から電源線を介して供給された可変電圧が固定電源回路に与えられ、固定電源回路により受光手段および表示手段に固定の基準電圧が供給される。また、本体部の可変電源回路から電源線を介して供給される可変電圧と、固定電源回路から供給される基準電圧とに基づいて、本体部の算出手段により算出された余裕度が表示手段により表示される。
【００１２】
このように、ヘッド部の表示手段により本体部の処理に関する情報が表示されるので、本体部がヘッド部から離れた場所に設置される場合でも、ヘッド部の表示手段の表示により処理手段の処理に関する情報を確認することができる。
また、ヘッド部の表示手段により余裕度が表示されるので、本体部がヘッド部から離れた場所に設置される場合でも、ヘッド部の表示手段の表示を確認しながらヘッド部を位置調整することができる。したがって、余裕度が十分に大きくなるように、ヘッド部の位置調整を正確かつ容易に行うことができる。さらに、ヘッド部の位置調整の作業性が向上する。また、光電スイッチが安定に検出動作を行っているか否かをヘッド部の表示により確認することができる。
さらに、本体部の算出手段により算出された余裕度に応じた電圧がヘッド部を駆動するための電源電圧として電源線を介してヘッド部に供給されるとともに、供給された電圧に基づいて表示手段により余裕度が表示される。これにより、ヘッド部を駆動するための電源電圧を供給するための電源線と余裕度を伝送するための信号線とが共用される。したがって、ヘッド部で余裕度を表示することによる信号線の増加が抑制される。
【００１６】
（２）第２の発明
第２の発明に係る光電スイッチは、第１の発明に係る光電スイッチの構成において、本体表示部は、算出手段により算出された余裕度をさらに表示するものである。
【００１７】
この場合、本体部では、余裕度が本体表示部により表示される。それにより、ユーザは、本体表示部において余裕度を容易に認識することが可能となる。
【００２０】
（３）第３の発明
第３の発明に係る光電スイッチは、第１または第２の発明に係る光電スイッチの構成において、ヘッド部は、検出領域に光を投射する投光手段をさらに備えたものである。
【００２１】
この場合、ヘッド部の投光手段から検出領域に光が投射され、検出領域からの帰還光がヘッド部の受光部により受光される。
【００２２】
（４）第４の発明
第４の発明に係る光電スイッチは、第１〜第３のいずれかの発明に係る光電スイッチの構成において、表示手段は、複数の第１の発光ダイオードを含み、余裕度は、各第１の発光ダイオードが点灯または消灯されることにより表示されるものである。
この場合、表示手段においては、複数の第１の発光ダイオードの各々が点灯または消灯されることにより、余裕度が表示される。
【００２３】
（５）第５の発明
第５の発明に係る光電スイッチは、第４の発明に係る光電スイッチの構成において、表示手段は、複数の第１の発光ダイオードにそれぞれ対応する複数の比較器と、電源線を介して供給される可変電圧を分圧することにより複数の第１の発光ダイオードにそれぞれ対応する複数の可変電位を得る分圧手段とをさらに含み、複数の比較器の各々は、分圧手段により得られた対応する可変電位と固定電源回路から供給される基準電圧との比較結果を出力し、複数の第１の発光ダイオードの各々は、対応する比較器の比較結果に応じて点灯または消灯するものである。
この場合、表示手段においては、分圧手段により電源線を介して供給される可変電圧が分圧され、複数の第１の発光ダイオードにそれぞれ対応する複数の可変電位が得られる。そして、複数の第１の発光ダイオードにそれぞれ対応する複数の比較器の各々から、分圧手段により得られた対応する可変電位と固定電源回路から供給される基準電圧との比較結果が出力される。そして、対応する比較器の比較結果に応じて複数の第１の発光ダイオードの各々が点灯または消灯される。
【００２４】
（６）第６の発明
第６の発明に係る光電スイッチは、第４または第５の発明に係る光電スイッチの構成において、本体表示部は、一列に配列された複数の第２の発光ダイオードを含み、複数の第２の発光ダイオードの点灯または消灯により余裕度を棒グラフ状に表示し、表示手段は、複数の第１の発光ダイオードが一列に配列されることにより余裕度を棒グラフ状に表示し、本体表示部の複数の第２の発光ダイオードの個数は、表示手段の複数の第１の発光ダイオードの個数よりも多いものである。
この場合、本体部の本体表示部においては、一列に配列された複数の第２の発光ダイオードが点灯または消灯されることにより、余裕度が棒グラフ状に表示される。また、ヘッド部の表示手段においては、一列に配列された複数の第１の発光ダイオードが点灯または消灯されることにより、余裕度が棒グラフ状に表示される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態における分離型の光電スイッチの外観斜視図である。図１の光電スイッチは反射型の光電スイッチである。
【００３１】
図１に示すように、分離型の光電スイッチは、ヘッド部１および本体部２により構成される。ヘッド部１と本体部２とはケーブル３１ａ，３１ｂにより接続されている。
【００３２】
ヘッド部１のケーシング１１内には、検出対象物にレーザ光を投射する投光部および検出対象物からの反射光を受光する受光部が内蔵されている。ケーシング１１の上面には、余裕度表示部１２およびレーザ表示灯１３が設けられている。余裕度表示部１２は、３つの余裕度表示用ＬＥＤ（発光ダイオード）１２ａ，１２ｂ，１２ｃからなり、後述する余裕度を表示する。レーザ表示灯１３は、投光部のレーザダイオードの点灯の有無を表示する。
【００３３】
本体部２のケーシング２１の上面には、受光量表示部２２、しきい値表示部２３、余裕度表示部２４、レーザ表示灯２５、動作表示灯２６Ａ，２６Ｂ、チャンネル表示灯２７Ａ，２７Ｂ、調整スイッチ２８および設定スイッチ２９が設けられている。
【００３４】
本実施の形態の光電スイッチには、２種類のしきい値を設定することができる。この２種類のしきい値に対応して２つのチャンネル“Ａ”，“Ｂ”が設けられている。チャンネル表示灯２７Ａ，２７Ｂは、それぞれチャンネル“Ａ”，“Ｂ”に対応して設けられている。チャンネル“Ａ”が選択されているときにはチャンネル表示灯２７Ａが点灯し、チャンネル“Ｂ”が選択されているときにはチャンネル表示灯２７Ｂが点灯する。
【００３５】
動作表示灯２６Ａ，２６Ｂは、それぞれチャンネル“Ａ”，“Ｂ”に対応して設けられている。チャンネル“Ａ”が選択されているときには、動作表示灯２６Ａの点灯および消灯により検出領域における検出対象物の有無の検出結果が表示される。チャンネル“Ｂ”が選択されているときには、動作表示灯２６Ｂの点灯および消灯により検出領域における検出対象物の有無の検出結果が表示される。レーザ表示灯２５は、ヘッド部１のレーザダイオードの点灯の有無を表示する。
【００３６】
受光量表示部２２は、４つの７セグメントＬＥＤからなり、ヘッド部１での受光量を数値で表示する。しきい値表示部２３は、７セグメントＬＥＤからなり、しきい値を数値で表示する。余裕度表示部２４は、一列に配列された複数のＬＥＤからなり、余裕度を棒グラフ状に表示する。本実施の形態では、余裕度はしきい値に対する受光量の比で表される。
【００３７】
調整スイッチ２８は、しきい値表示部２３に表示されたしきい値を調整するために用いられる。設定スイッチ２９は、しきい値を設定するために用いられる。検出領域に検出対象物がある状態で設定スイッチ２９を押した後、検出領域に検出対象物がない状態で設定スイッチ２９を再び押すと、検出領域に検出対象物がある状態での受光量と検出領域に検出対象物がない状態での受光量との中間のレベルにしきい値が自動的に設定される。
【００３８】
設定されたしきい値はしきい値表示部２３に表示される。しきい値表示部２３に表示されたしきい値を調整スイッチ２８を用いて調整した後、調整後のしきい値が新たなしきい値として設定される。
【００３９】
本体部２のケーシング２１の端面には出力ケーブル３０が接続されている。出力ケーブル３０からは、検出領域における検出対象物の有無の検出結果を示す検出信号が出力される。
【００４０】
図２は図１の分離型の光電スイッチの構成を示すブロック図である。また、図３は受光信号およびしきい値を用いた判定処理を説明するための図である。
【００４１】
ヘッド部１は、レーザ駆動回路１０１、レーザダイオード１０２、モニタ用フォトダイオード１０３、フォトダイオード１０４、受光回路１０５、固定電源回路１０６およびＬＥＤ点灯回路１０７を含む。レーザ駆動回路１０１、レーザダイオード１０２およびモニタ用フォトダイオード１０３が投光部を構成し、フォトダイオード１０４および受光回路１０５が受光部を構成する。ＬＥＤ点灯回路１０７には図１の余裕度表示部１２が含まれる。
【００４２】
本体部２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２０１、表示部２０２、操作部２０３、可変電源回路２０４、トランジスタ２０５、増幅器２０６、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２０７および出力回路２０８を含む。
【００４３】
表示部２０２は、図１の受光量表示部２２、しきい値表示部２３、余裕度表示部２４、レーザ表示灯２５、動作表示灯２６Ａ，２６Ｂ、チャンネル表示灯２７Ａ，２７Ｂを含む。操作部１０３は、図１の調整スイッチ２８および設定スイッチ２９を含む。
【００４４】
本体部２のＣＰＵ２０１は、トランジスタ２０５のベースにヘッド部１のレーザダイオード１０２の点灯を制御するためのパルス信号ＰＬＳを与える。パルス信号ＰＬＳに応答して、トランジスタ２０５がオンオフする。トランジスタ２０５のコレクタは、ケーブル３１ａを介してヘッド部１のレーザ駆動回路１０１に接続されている。それにより、ＣＰＵ２０１から出力されるパルス信号ＰＬＳに応答してレーザ駆動回路１０１がレーザダイオード１０２を駆動する。
【００４５】
レーザダイオード１０２が点灯すると、レーザ光が検出領域に投射される。モニタ用フォトダイオード１０３はレーザダイオード１０２から発生するレーザ光の光量をモニタするために用いられる。
【００４６】
検出領域に検出対象物５００が存在する場合には、検出対象物５００からの反射光がフォトダイオード１０４で受光される。受光回路１０５は、フォトダイオード１０４での受光量に対応するアナログの受光信号ＲＳを出力する。受光回路１０５から出力された受光信号ＲＳは、ケーブル３１ｂを介して本体部２に与えられる。
【００４７】
本体部２の増幅器２０６は、受光回路１０５から出力された受光信号ＲＳを増幅し、Ａ／Ｄ変換器２０７に与える。Ａ／Ｄ変換器２０７は、増幅器２０６により増幅された受光信号ＲＳをアナログ／デジタル変換し、デジタルの受光信号ＬＳをＣＰＵ２０１に与える。
【００４８】
ＣＰＵ２０１には、操作部２０３の設定スイッチ２９および調整スイッチ２８の操作により予めしきい値ＴＨが設定されている。ＣＰＵ２０１は、Ａ／Ｄ変換器２０７から与えられた受光信号ＬＳのレベルをしきい値ＴＨと比較することにより検出領域における検出対象物５００の有無を検出し、検出結果を示す検出信号ＤＴを出力回路２０８を介して図１の出力ケーブル３０から出力する。
【００４９】
図３（ａ）に示すように、受光信号ＬＳのレベルＬＶがしきい値ＴＨよりも高いときには、検出領域に検出対象物５００が存在すると判定する。また、図３（ｂ）に示すように、受光信号ＬＳのレベルＬＶがしきい値ＴＨよりも低い場合には、検出領域に検出対象物５００が存在しないと判定する。
【００５０】
また、ＣＰＵ２０１は、受光信号ＬＳのレベルＬＶとしきい値ＴＨとの比を算出することにより余裕度を求める。図３（ａ）の場合には、余裕度は１よりも大きい値で表され、図３（ｂ）の場合には、余裕度は１よりも小さい値で表される。
【００５１】
ＣＰＵ２０１は、算出した余裕度に対応する制御信号ＤＰを可変電源回路２０４に与える。可変電源回路２０４は、制御信号ＤＰに応じた可変電圧ＶＡをケーブル３１ａを介してヘッド部１に供給する。余裕度が１よりも大きい場合には可変電圧ＶＡのレベルが低くなり、余裕度が１よりも小さい場合には可変電圧ＶＡのレベルが高くなる。すなわち、可変電圧ＶＡのレベルが余裕度を表している。
【００５２】
この可変電圧ＶＡは、ヘッド部１のレーザ駆動回路１０１、固定電源回路１０６およびＬＥＤ点灯回路１０７に与えられる。固定電源回路１０６は、可変電圧ＶＡを受け、固定の基準電圧Ｖｒｅｆをレーザ駆動回路１０１、受光回路１０５およびＬＥＤ点灯回路１０７に与える。なお、レーザ駆動回路１０１は、モニタ用フォトダイオード１０３に流れる電流に基づいて可変電圧ＶＡのレベルにかかわらずレーザダイオード１０２の光量を一定に制御する。
【００５３】
ＬＥＤ点灯回路１０７は、後述するように、可変電圧ＶＡのレベルに応じて図１の余裕度表示用ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを点灯または消灯させる。
【００５４】
本実施の形態においては、フォトダイオード１０４および受光回路１０５が受光手段に相当し、ＣＰＵ２０１、操作部２０３およびＡ／Ｄ変換器２０７が処理手段に相当する。Ａ／Ｄ変換器２０７が生成手段に相当し、ＣＰＵ２０１および操作部２０３が設定手段に相当し、ＣＰＵ２０１が判定手段および算出手段に相当する。また、余裕度表示部１２が表示手段に相当し、表示部２０２が表示部に相当する。さらに、レーザ駆動回路１０１およびレーザダイオード１０２が投光手段に相当し、ケーブル３１ａが電源線に相当し、ケーブル３１ｂが信号線に相当する。さらに、ＬＥＤ点灯回路１０７および余裕度表示部１２が動作部に相当する。また、余裕度が処理手段の処理に関する情報に相当し、受光信号ＬＳが処理信号に相当し、しきい値ＴＨが基準値に相当する。
【００５５】
図４は図２のＬＥＤ点灯回路１０７の構成を示す回路図である。
図４に示すように、ＬＥＤ点灯回路１０７は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３、比較器１１１，１１２，１１３および余裕度表示用ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを含む。
【００５６】
可変電圧ＶＡを受ける電源端子ＮＶと接地端子との間に抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が直列に接続されている。比較器１１１の一方の入力端子は抵抗Ｒ１，Ｒ２間のノードＮ１に接続され、比較器１１２の一方の入力端子は抵抗Ｒ２，Ｒ３間のノードＮ２に接続され、比較器１１３の一方の入力端子は抵抗Ｒ３，Ｒ４間のノードＮ３に接続されている。
【００５７】
比較器１１１，１１２，１１３の他方の入力端子は、基準電圧Ｖｒｅｆを受ける電源端子ＮＲに接続されている。比較器１１１の出力端子は余裕度表示用ＬＥＤ１２ｃおよび抵抗Ｒ１１を介して電源端子ＮＲに接続され、比較器１１２の出力端子は余裕度表示用ＬＥＤ１２ｂおよび抵抗Ｒ１２を介して電源端子ＮＲに接続され、比較器１１３の出力端子は余裕度表示用ＬＥＤ１２ａおよび抵抗Ｒ１３を介して電源端子ＮＲに接続されている。
【００５８】
比較器１１１，１１２，１１３は、それぞれノードＮ１，Ｎ２，Ｎ３の電位を基準電圧Ｖｒｅｆと比較する。
【００５９】
可変電圧ＶＡが最も低い第１のレベル以下になり、ノードＮ１，Ｎ２，Ｎ３のすべての電位が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、比較器１１１，１１２，１１３の出力信号がローレベルとなる。それにより、余裕度表示用ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃに電流が流れ、余裕度表示用ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが点灯する。
【００６０】
可変電圧ＶＡが第１のレベル以上で２番目に低い第２のレベル以下になり、ノードＮ２，Ｎ３の電位が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、比較器１１２，１１３の出力信号がローレベルとなる。それにより、余裕度表示用ＬＥＤ１２ａ，１２ｂに電流が流れ、余裕度表示用ＬＥＤ１２ａ，１２ｂが点灯する。
【００６１】
可変電圧ＶＡが第２のレベル以上で３番目に低い第３のレベル以下になり、ノードＮ３の電位が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、比較器１１３の出力信号がローレベルとなる。それにより、余裕度表示用ＬＥＤ１２ａに電流が流れ、余裕度表示用ＬＥＤ１２ａが点灯する。
【００６２】
可変電圧ＶＡが第３のレベル以上になり、ノードＮ３の電位が基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くなると、比較器１１１，１１２，１１３の出力信号がすべてハイレベルとなる。それにより、すべての余裕度表示用ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが点灯しない。
【００６３】
このようにして、例えば、余裕度の値が１．１（１１０％）以上の場合には、３つの余裕度表示用ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが点灯し、余裕度の値が１（１００％）以上１．１（１１０％）未満の場合には、２つの余裕度表示用ＬＥＤ１２ａ，１２ｂが点灯し、余裕度の値が０．９（９０％）以上１（１００％）未満の場合には、１つの余裕度表示用ＬＥＤ１２ａが点灯し、余裕度の値が０．９（９０％）未満の場合には、すべての余裕度表示用ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが消灯する。
【００６４】
特に、余裕度が高く３つの余裕度表示用ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが点灯しているときに可変電圧ＶＡのレベルが最も低くなるので、安定な検出時にヘッド部１で発生する熱量が小さくなる。それにより、発熱によるレーザダイオード１０２の性能の低下が防止される。
【００６５】
本実施の形態の光電スイッチにおいては、ヘッド部１の余裕度表示部１２に余裕度が表示されるので、本体部２がヘッド部１から離れた場所に設置される場合でも、ヘッド部１の余裕度表示部１２の表示を確認しながらヘッド部１を位置調整することができる。したがって、検出領域に検出対象物５００が存在する場合に余裕度の値が１よりも十分に大きくなり、検出領域に検出対象物５００が存在しない場合に余裕度の値が１よりも十分に小さくなるように、ヘッド部１の位置調整を正確かつ容易に行うことができる。また、ヘッド部１の位置調整の作業性が向上する。
【００６６】
さらに、ヘッド部１の余裕度表示部１２に余裕度が表示されるので、本体部２の表示を見ることなく光電スイッチが安定に検出を行っているか否かを容易に確認することができる。
【００６７】
また、本体部２のＣＰＵ２０１により算出された余裕度がヘッド部１の電源電圧として用いられる可変電圧ＶＡによりヘッド部１に伝送されるので、余裕度を伝送するための信号線が不要となる。したがって、ヘッド部１で余裕度を表示することによるケーブルの増加が抑制される。
【００６８】
なお、本実施の形態では、余裕度をしきい値ＴＨに対する受光量のレベルＬＶの比で表しているが、余裕度を受光量のレベルＬＶとしきい値ＴＨとの差で表してもよい。
【００６９】
また、本実施の形態の光電スイッチでは、投光部の発光素子としてレーザダイオード１０２を用いているが、発光素子としてＬＥＤを用いてもよい。
【００７０】
また、本実施の形態の光電スイッチでは、本体部２に受光量表示部２２、しきい値表示部２３および余裕度表示部２４が設けられているが、本体部２に受光量表示部２２およびしきい値表示部２３が設けられてもよく、あるいは本体部２にしきい値表示部２３および余裕度表示部２４が設けられてもよい。
【００７１】
また、本実施の形態の光電スイッチでは、ヘッド部１の余裕度表示部１２が複数の余裕度表示用ＬＥＤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃにより余裕度を棒グラフ状に表示しているが、余裕度表示部において余裕度を数値で表示してもよい。
【００７２】
さらに、本実施の形態では、本発明の光電スイッチを反射型の光電スイッチに適用した場合について説明したが、本発明は、透過型の光電スイッチにも同様に適用することができる。
【００７３】
この場合、図２のヘッド部１は、投光ヘッドおよび受光ヘッドに分離される。投光ヘッドには、レーザ駆動回路１０１およびレーザダイオード１０２が内蔵され、受光ヘッドには、フォトダイオード１０４、受光回路１０５、固定電源回路１０６およびＬＥＤ点灯回路１０７が内蔵されるともに、図１の余裕度表示部１２が設けられる。なお、投光ヘッドにも、余裕度表示部１２を設けてもよい。
【００７４】
本発明の光電スイッチは、三角測量の原理を利用した三角測距方式の光電スイッチにも適用することができる。ここで、三角測距方式の光電スイッチについて説明する。
【００７５】
図５は本発明の第２の実施の形態における三角測距方式の光電スイッチのヘッド部の主要部の構成を示す模式図である。
【００７６】
図５において、ヘッド部８００は、ＬＥＤ８０１、投光レンズ８０２、受光レンズ８０３およびＰＳＤ（光位置検出素子）８０４を備える。また、このヘッド部８００には、図１に示した余裕度表示部１２が設けられる。
【００７７】
ＬＥＤ８０１から出射された光は、投光レンズ８０２を通して検出対象物９００に照射される。検出対象物９００からの反射光は、受光レンズ８０３を通してＰＳＤ８０４の受光面上に光スポットとして受光される。
【００７８】
ＰＳＤ８０４の受光面上での光スポットの位置は、光電スイッチ８００と検出対象物９００との間の距離により変化する。検出対象物９００が光電スイッチ８００に近づくと、光スポットはＰＳＤ８０４の受光面の一端部ｅ１側に形成され、検出対象物９００が光電スイッチ８００から離れると、光スポットはＰＳＤ８０４の受光面上の他端部ｅ２側に形成される。
【００７９】
ＰＳＤ８０４は、受光面上での光スポットの位置に応じた２つの受光信号Ｎ，Ｆを出力する。一方の受光信号ＮはＰＳＤ８０４の受光面の一端部ｅ１から光スポットまでの距離に比例したレベル（電流値）を有し、他方の受光信号Ｆは受光面の他端部ｅ２から光スポットまでの距離に比例したレベル（電流値）を有する。したがって、２つの受光信号Ｎ，Ｆを用いて光電スイッチ８００から検出対象物９００までの距離を検出することができる。
【００８０】
ＬＥＤ８０１からの投射光の光軸上において、検出対象物からの反射光がＰＳＤ８０４の受光面上に入射可能な範囲が検出領域となる。検出領域内に予め設定位置ＳＴが設定され、設定位置ＳＴに対して光電スイッチ８００に近い側が検出可能範囲となり、設定位置ＳＴに対して光電スイッチ８００から離れた側が非検出範囲となる。光電スイッチ８００は、検出可能範囲からの反射光をＰＳＤ８０４が受光した場合に検出対象物９００が存在すると判定する。
【００８１】
図６はＰＳＤ８０４から出力される受光信号Ｎ，Ｆを用いた判定処理を説明するための図である。
【００８２】
受光信号Ｎと受光信号Ｆとの差（Ｎ−Ｆ）が検出領域内での検出対象物９００の位置に対応する。実際の処理では、受光信号の差（Ｎ−Ｆ）を全受光量に相当する（Ｎ＋Ｆ）で除算することにより正規化を行い、位置信号｛（Ｎ−Ｆ）／（Ｎ＋Ｆ）｝を得る。この位置信号は、検出領域内での検出対象物９００の位置を表す位置情報となる。
【００８３】
図６（ａ）に示すように、位置信号のレベルＬＶが予め設定されたしきい値ＴＨよりも高い場合に検出可能範囲内に検出対象物９００が存在すると判定し、図６（ｂ）に示すように、位置信号のレベルＬＶがしきい値ＴＨよりも低い場合に検出可能範囲内に検出対象物９００が存在しないと判定する。このしきい値ＴＨを調整することにより検出領域内の設定位置ＳＴを移動させることができる。
【００８４】
図５の光電スイッチでは、しきい値ＴＨに対する位置信号のレベルＬＶの比が余裕度となる。図６（ａ）の場合には、余裕度は１よりも大きな値で表される。図６（ｂ）の場合には、余裕度は１よりも小さい値で表される。検出対象物９００が検出可能範囲内で設定位置ＳＴから十分に離れた位置にある場合には、余裕度は１よりも十分に大きな値となる。
【００８５】
なお、本実施の形態の光電スイッチの本体部には、図１に示したしきい値表示部２３および余裕度表示部２４が設けられるとともに、受光量表示部２２の代わりに位置情報を表示する位置情報表示部が設けられる。本実施の形態の光電スイッチの他の部分の構成は、図１〜図４の光電スイッチの構成と同様である。
【００８６】
本実施の形態では、ＰＳＤ８０４が受光手段に相当し、ＬＥＤ８０１が投光手段に相当する。また、余裕度が処理手段の処理に関する情報に相当し、位置信号が処理信号に相当し、しきい値ＴＨが基準値に相当する。
【００８７】
本実施の形態の光電スイッチにおいても、ヘッド部８００の余裕度表示部に余裕度が表示されるので、本体部がヘッド部８００から離れた場所に設置される場合でも、ヘッド部８００の余裕度表示部の表示を確認しながらヘッド部８００の位置調整を行うことができる。したがって、検出領域の検出可能範囲に検出対象物９００が存在する場合に余裕度の値が１よりも十分に大きくなり、検出領域の検出可能範囲に検出対象物９００が存在しない場合に余裕度の値が１よりも十分に小さくなるように、ヘッド部８００の位置調整を正確かつ容易に行うことができる。また、ヘッド部８００の位置調整の作業性が向上する。
【００８８】
本実施の形態においても、余裕度を位置信号のレベルＬＶとしきい値ＴＨとの差で表してもよい。その場合には、余裕度は、設定位置ＳＴに対する検出対象物９００の変位を表している。
【００８９】
なお、上記の実施の形態では、１つの本体部および１つのヘッド部により構成される分離型の光電スイッチについて説明したが、本発明は、１つの本体部に対して複数のヘッド部が接続される分離型の光電スイッチにも適用することができる。その場合には、各ヘッド部に図１の余裕度表示部１２が設けられる。
【００９０】
図７は本発明の第３の実施の形態における分離型の光電スイッチのヘッド部の外観斜視図である。図７の光電スイッチの本体部は図１の光電スイッチの本体部２と同様である。
【００９１】
図７において、ヘッド部１ａのケーシング１１の上面には、余裕度表示部１２Ａが設けられている。余裕度表示部１２Ａは４つの７セグメントＬＥＤからなり、余裕度を数値で表示する。
【００９２】
図８は図７の分離型の光電スイッチの構成を示すブロック図である。図８の光電スイッチが図２の光電スイッチと異なるのは、ヘッド部１ａにＬＥＤ点灯回路１０７の代わりにＡ／Ｄ変換器１２１および７セグメント表示回路１２２が設けられている点である。本実施の形態においては、余裕度表示部１２Ａが表示手段に相当し、Ａ／Ｄ変換器１２１、７セグメント表示回路１２２および余裕度表示部１２Ａが動作部に相当する。
【００９３】
本体部２の可変電源回路２０４からケーブル３１ａを介してヘッド部１ａに供給される可変電圧ＶＡはＡ／Ｄ変換器１２１に与えられる。また、固定電源回路１０６からＡ／Ｄ変換器１２１および７セグメント表示回路１２２に固定の基準電圧Ｖｒｅｆが与えられる。Ａ／Ｄ変換器１２１は、可変電圧ＶＡを余裕度を表すデジタル信号に変換し、７セグメント表示回路１２２に与える。７セグメント表示回路１２２は、そのデジタル信号に基づいて図７の７セグメントＬＥＤからなる余裕度表示部１２Ａに余裕度を数値で表示する。
【００９４】
本実施の形態の光電スイッチにおいては、本体部２のＣＰＵ２０１により算出された余裕度がヘッド部１ａの電源電圧として用いられる可変電圧ＶＡによりヘッド部１ａに伝送されるので、余裕度を伝送するための信号線が不要となる。したがって、ヘッド部１ａで余裕度を表示することによるケーブルの増加が抑制される。
【００９５】
なお、本実施の形態の光電スイッチにおいて、ヘッド部１ａに余裕度、しきい値および受光量のうち２つまたは３つを切替表示可能に構成してもよい。この場合、ヘッド部１ａに表示を切り替える切替手段を設けてもよい。
【００９６】
図９は本発明の第４の実施の形態における分離型の光電スイッチの構成を示すブロック図である。
【００９７】
図９の光電スイッチが図２の光電スイッチと異なるのは、ヘッド部１ｂにＬＥＤ点灯回路１０７の代わりにゲイン切替回路１２３が設けられている点である。本実施の形態では、ゲイン切替回路１２３および受光回路１０５が動作部に相当する。
【００９８】
本体部２のＣＰＵ２０１は、ヘッド部１ｂの受光回路１０５のゲインを切り替えるための制御信号ＤＧを可変電源回路２０４に与える。可変電源回路２０４は、制御信号ＤＧに応じた可変電圧ＶＡをケーブル３１ａを介してヘッド部１ｂに供給する。この可変電圧ＶＡはゲイン切替回路１２３に与えられる。また、固定電源回路１０６からゲイン切替回路１２３に固定の基準電圧Ｖｒｅｆが与えられる。ゲイン切替回路１２３は、可変電圧ＶＡのレベルに応じて受光回路１０５のゲインを切り替える。
【００９９】
図１０は図９の受光回路１０５およびゲイン切替回路１２３の構成を示す回路図である。
【０１００】
受光回路１０５は、演算増幅器１１４、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３、コンデンサＣ２１およびスイッチング素子ＳＷにより構成される。また、ゲイン切替回路１２３は、比較器１１５および抵抗Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３により構成される。
【０１０１】
ゲイン切替回路１２３の抵抗Ｒ３１，Ｒ３２間のノードＮ２１の電位は可変電圧ＶＡのレベルに応じて変化する。比較器１１５はノードＮ２１の電位を直流電源Ｅ２の基準電位と比較し、比較結果をスイッチ制御信号ＣＳとして受光回路１０５のスイッチング素子ＳＷに与える。受光回路１０５の演算増幅器１１４、コンデンサＣ２１および抵抗Ｒ２２，Ｒ２３により増幅回路が構成される。ゲイン切替回路１２３から出力されるスイッチ制御信号ＣＳに応答してスイッチング素子ＳＷがオンまたはオフすることにより増幅回路のゲインが切り替わる。それにより、受光回路１０５から出力される受光信号ＲＳのレベルが変化する。
【０１０２】
本実施の形態の光電スイッチにおいては、本体部２のＣＰＵ２０１から出力される受光回路１０５のゲインを切り替えるための制御信号ＤＧがヘッド部１ｂの電源電圧として用いられる可変電圧ＶＡによりヘッド部１ｂに伝送されるので、ゲインを切り替えるための制御信号ＤＧを伝送するための信号線が不要となる、したがって、ケーブルを増加することなく本体部２からヘッド部１ｂの受光回路１０５のゲインを切り替えることができる。
【０１０３】
図１１は本発明の第５の実施の形態における分離型の光電スイッチの構成を示すブロック図である。
【０１０４】
図１１の光電スイッチが図２の光電スイッチと異なるのは、ヘッド部１ｃにＬＥＤ点灯回路１０７の代わりに発光量切替回路１２４が設けられている点である。本実施の形態では、発光量切替回路１２４、レーザ駆動回路１０１およびレーザダイオード１０２が動作部に相当する。
【０１０５】
本体部２のＣＰＵ２０１は、ヘッド部１ｃのレーザダイオード１０２の発光量を切り替えるための制御信号ＤＬを可変電源回路２０４に与える。可変電源回路２０４は、制御信号ＤＬに応じた可変電圧ＶＡをケーブル３１ａを介してヘッド部１ｃに供給する。この可変電圧ＶＡは発光量切替回路１２４に与えられる。また、固定電源回路１０６から発光量切替回路１２４に固定の基準電圧Ｖｒｅｆが与えられる。発光量切替回路１２４は、可変電圧ＶＡのレベルに応じて発光量切替信号ＳＬをレーザ駆動回路１０１に与える。レーザ駆動回路１０１は、発光量切替回路１２４から与えられる発光量切替信号ＳＬに応答してレーザダイオード１０２に供給する電流を変化させる。
【０１０６】
図１２は図１１のレーザ駆動回路１０１および発光量切替回路１２４の構成を示す回路図である。
【０１０７】
図１２に示すように、レーザ駆動回路１０１は、比較器１１７、トランジスタ１１８、定電圧ダイオード１１９および抵抗Ｒ５４，Ｒ５５，Ｒ５６，Ｒ５７により構成される。また、発光量切替回路１２４は、比較器１１６および抵抗Ｒ５１，Ｒ５２，Ｒ５３により構成される。
【０１０８】
発光量切替回路１２４の抵抗Ｒ５１，Ｒ５２間のノードＮ３１の電位は可変電圧ＶＡに応じて変化する。比較器１１６は、ノードＮ３１の電位を直流電源Ｅ３の基準電位と比較し、比較結果を発光量切替信号ＳＬとしてノードＮ３２に出力する。レーザ駆動回路１０１の比較器１１７は、ノードＮ３２に出力された発光量切替信号ＳＬのレベルをモニタ用フォトダイオード１０３と抵抗Ｒ５７との間のノードＮ３３の電位と比較し、比較結果を示す出力信号をトランジスタ１１８のベースに与える。比較器１１７の出力信号のレベルに応じてトランジスタ１１８のエミッタ電流が変化する。それにより、レーザダイオード１０２に供給される電流の量が変化し、レーザダイオード１０２の発光量が変化する。
【０１０９】
本実施の形態の光電スイッチにおいては、本体部２のＣＰＵ２０１から出力されるレーザダイオード１０３の発光量を切り替えるための制御信号ＤＬがヘッド部１ｃの電源電圧として用いられる可変電圧ＶＡによりヘッド部１ｃに伝送されるので、発光量を切り替えるための制御信号ＤＬを伝送するための信号線が不要となる。したがって、ケーブルを増加することなく本体部２からヘッド部１ｃのレーザダイオード１０３の発光量を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における分離型の光電スイッチの外観斜視図である。
【図２】図１の分離型の光電スイッチの構成を示すブロック図である。
【図３】受光信号およびしきい値を用いた判定処理を説明するための図である。
【図４】図２のヘッド部におけるＬＥＤ点灯回路の構成を示す回路図である。
【図５】本発明の他の実施の形態における三角測距方式の光電スイッチのヘッド部の主要部の構成を示す模式図である。
【図６】受光信号およびしきい値を用いた判定処理を説明するための図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態における分離型の光電スイッチのヘッド部の外観斜視図である。
【図８】図７の分離型の光電スイッチの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態における分離型の光電スイッチの構成を示すブロック図である。
【図１０】図９の受光回路およびゲイン切替回路の構成を示す回路図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態における分離型の光電スイッチの構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１のレーザ駆動回路および発光量切替回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，８００  ヘッド部
２  本体部
１１，２１  ケーシング
１２，１２Ａ  余裕度表示部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  余裕度表示用ＬＥＤ
２２  受光量表示部
２３  しきい値表示部
２４  余裕度表示部
２８  調整スイッチ
２９  設定スイッチ
３１ａ，３１ｂ  ケーブル
１０１  レーザ駆動回路
１０２  レーザダイオード
１０４  フォトダイオード
１０５  受光回路
１０６  固定電源回路
１０７  ＬＥＤ点灯回路
１１１，１１２，１１３  比較器
１２１  Ａ／Ｄ変換器
１２２  ７セグメント表示回路
１２３  ゲイン切替回路
１２４  発光量切替回路
２０１  ＣＰＵ
２０２  表示部
２０３  操作部
２０４  可変電源回路
２０５  トランジスタ
２０６  増幅器
２０７  Ａ／Ｄ変換器
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３  抵抗
【図１】
0004268308.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004268308.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004268308.tif 000008
【図８】
0004268308.tif 000009
【図９】
0004268308.tif 000010
【図１０】
0004268308.tif 000011
【図１１】
0004268308.tif 000012
【図１２】
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