JPH03107786A - 超音波センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は液槽内の液面を設定した範囲内で自動制御し
て給水、排水したり、またはシート材の緩み量に関連し
て巻取りモータの回転速度制御をしたりするために使用
される超音波センサに関する。

〔従来の技術〕

従来の超音波センサとしては設定された位置でスイッチ
出力を出す方式のもの、いわゆる超音波スイッチあるい
は検出物体までの距離に相当するアナログ電圧を出力す
る方式のもの、いわゆる超音波距離センサが知られてい
る。

第１１図に示す液槽８内の液体７の液面制御用としての
超音波センサ１には超音波スイッチが用いられる。１．
は上限液面＋　　ｊｔは下限液面であって液体７はこの
１１〜１３の範囲にあるように制御される。第１２図は
超音波スイッチ１の構成ブロック図で、１５は検出物体
（第１１図における液面）である、マイコン１６の指令
により送信回路１８で超音波周波を発振し、これが超音
波振動子１９から超音波パルスを発振するようになって
いる。超音波振動子１９から発射された超音波パルスは
検出物体１５に当たり、ここで反射された反射波は超音
波振動子１９にて受波され超音波周波に変換されて受信
回路にて増幅されマイコン１６に入力される。マイコン
１６では超音波振動子１９から発射された超音波パルス
が被検出物体に当たって再び超音波振動子１９に戻って
くるまでの時間を測定することによって、検出物体く液
面）１５までの距離測定を行ないこの測定した距離を予
め設定用スイッチ１７により設定した距離と比較してス
イッチ出力２１を出力する。第１３図は超音波スイッチ
１と検出物体（液面）１５との距離りの関係を示し、第
１４図は距１１Ｌに対するスイッチ出力の関係を示すも
のである。すなわち第１１図において液体７の液面が１
．にあるときスイッチ出力２１が出力し、この出力によ
る液面高さ信号２がコントローラ４に入力し、コントロ
ーラ４からの制御信号５が給排水動力６を駆動させて液
槽８への給水が停止され、同時に排水が行なわれる。排
水が進み液面が１２に達するとスイッチ出力２１はオフ
してこれによりコントローラ４゜Ｋ Ｓ＊排亀動力６を介して液体７の排出が止み給水が開始
される。

第１５図はシート材の緩み量の制御を超音波センサ１で
行なう場合で、超音波センサ１としては超音波距離セン
サが用いられる。第１６図は超音波距離センサＩと検出
物体１５（第１５図ではシート材の緩み量）の構成ブロ
ック図で、第１２図に示す構成ブロック図と異なる点は
設定用スイッチ１７がないことで、それがためマイコン
１６からの出力は第１７図に示す超音波距離センサ１と
検出物体１５（第１５図におけるシート材の緩み量）と
の距１１Ｌに相当する電圧値でありＤ／Ａ変換回路２２
を径でアナログ出力２３が出力される　（第１８図）、
すなわち第１５図に示すシート材の切断作業においては
シート材１１はモータ１０により回転させられるシート
材供給駆動ローラ１２により送り出され、送り込みロー
ラ１３を経てプレス機械１４に送り込まれここで切断さ
れる。このシート材１１の切断工程においては１１゛で
示すような適度の緩みが必要であるが、この緩み量を一
定に保つためのセンサとして超音波距離センサｌを使用
し、超音波距離センサ１の検出した緩みＩ（超音波距離
センサ１とシート材１１の緩み１１′先端との距１１ｉ
ｌ）に基きコントローラ４を介してインバータ９により
モータ１０の回転制御を行なう、これによりシート材１
１の送り出し速度を調整して暖み量を加減する。

〔発明が解決しようとする課題〕

超音波スイッチを使用して液槽内の液量を外部より設定
した範囲内にあるように制御する場合、その上限で液体
の給水が終了した後、排水により液体が減少して下限に
至るまでその途中の液面が液槽の上限と下限の間でどの
位置にあるのか不明であるという問題があった。また超
音波路層センサを使用してシート材切断の際の緩み量を
検出してモータの回転制御を行なう場合モータの制御電
圧幅は士　（超音波距離センサの出力電圧の１／２）と
なってモータの回転速度の変動幅が大きくなり過ぎると
いう問題があった。

この発明の目的は上述した問題点に鑑み液槽内の液量制
御の場合、液面の位置が連続して検知できるように、ま
たモータによりシート材を送り出す場合の緩み量検出に
際し、モータの回転速度の変動幅を小さくできるように
超音波センサの出方特性を改良することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明では、超音波振動子により周期的に超音波パル
スを発射し、この超音波パルスが検出物体に当たり反射
して前記超音波振動子に戻るまでの経過時間を計測し、
その計測データによって検出物体までの距離を検知する
超音波センサにおいて、検出物体がある設定した領域内
にある間出力するスイッチ手段と、検出物体までの検出
距離に相当するアナログ電圧を出力して検出物体の位置
を連続表示する手段とを備えるようにした。

〔作用〕

液槽内の液面制御の場合には外部から液面領域を設定し
スイッチ出力により液体の自動給水および自動停止を行
なって液面制御をすると同時に液面位置の表示はアナロ
グ電圧出力値によって連続的に行なわれるので排水した
液量または時間当たりの排水量が判明する。

またシート材の緩み量制御においては外部から設定した
範囲でスイッチ出力がオンになり、スイッチ出力がオン
の時だけアナログ電圧出力が出て、スイッチ出力がオフ
の時は前記電圧出力値を保持することによりモータの回
転速度の変動幅を調整できる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の第１の実施例である超音波センサの
構成ブロック図で、マイコン１６の１１により送信回路
１８で超音波周波を発振し、これが超音波振動子１９か
ら超音波パルスとして発射され、約３４０ｍ／ｓの速度
で空気を伝播し、検出物体１５で反射して戻ってきて、
超音波振動子１９にて受波され超音波周波に変換されて
受信回路にて増幅されマイコン１６に入力される。その
間の時間Ｔをクロックパルスのカウントにより計測し、
マイコン１６で演算処理したのちスイッチ出力２１を出
力するとともにＤ／Ａ変換回路２２で電圧に変換してア
ナログ出力２３が出力される。このスイッチ出力２１．
アナログ出力２３と検出物体１５までの距離との関係は
第２図に示す、第３図に示す液槽８内の液体７の液面制
御用としては第１の実施例である超音波センサエが使用
される。すなわち液面が下降して下限！、より低くなる
と超音波センサ１のスイッチ出力２１がオフとなりコン
トローラ４からの制御信号５が給排水動力６に入力され
液槽８に液体７が給水される。液面が上昇して上限２．
になると再びコントローラ４からの制御信号５が給排水
動力６に入力され液体７の給水が止められる。液面の高
さを示すアナログ値は常に液面表示器３に入力されるの
で液面がどの位置にあるか明確である。スイッチ出力２
１．アナログ出力２３および液面位置の関係を第４図に
示す。

第５図はこの発明の第２の実施例である超音波センサの
構成ブロック図で、マイコン１６の指令により送信回路
１８で超音波周波を発振し、これが超音波振動子１９か
ら超音波パルスとして発射され、約３４０−７３の速度
で空気を伝播し、検出物体１５で反射して戻り、超音波
振動子１９にて受波され超音波周波に変換され受信回路
２０にて増幅されマイコン１６に入力される。マイコン
１６ではその間の時間Ｔをクロックパルスのカウントに
より計測し、演算処理した後出力したスイッチ信号２４
を超音波センサ１と検出物体１５の距離りに対応する電
圧値に投入し、Ｄ／Ａ変換回路２２を径てアナログ出力
２３が出力される。この出力は第６図に示されるように
外部より設定した領域（Ｚ＋　　　ＺＸ）でのみ検出物
体までの検出距離りに対応したアナログ出力２３を出力
する。第７図に示すシート材１１１７）緩み制御用とし
ては第２の実施例である超音波センサ１が使用される。

すなわちこの超音波センサ１によりシート材１１の緩み
を検出し、シート材１１を送り出す送り込みローラ１３
を駆動するモータ１０の回転速度を制御してシート材１
１の緩みを一定範囲内に保持するものである。すなわち
シート材１１の暖みが大きくなるとモータ１０の回転速
度が低下し、シート材１１の緩みが小さくなる。１１み
が減少して設定値の上限になった時スイッチ出力２１が
オフし、その信号によってアナログ出力の増大が止めら
れるように制御され、モータ１０の回転速度の下り過ぎ
が防止される。同様に緩みが下限になったときスイぎが
なくなる。またこの緩みの上限１下限の設定値を適切に
行なうことにより緩み幅の変動の少ない制御が可能とな
り連応性の高い制御運転が行なえる。第８図はスイッチ
出力２１．アナログ出力２３とモータ回転速度との関係
を示す図である。

第９図はこの発明の第３の実施例である超音波センサの
構成ブロック図で、マイコン１６の指令により送信回路
１８で超音波周波を発振し、これが超音波振動子１９か
ら超音波パルスとして発射され、約３４０ｙｇ／ｓの速
度で空気を伝播し、検出物体１５で反射して戻り、超音
波振動子１９にて受波され超音波周波に変換され受信回
路２０にて増幅されマイコン１６に入力される。マイコ
ン１６ではその間の時間Ｔをクロックパルスのカウント
により計測し、演算処理した後スイッチ出力２１を出力
するとともにこのスイッチ信号２４を超音波距離センサ
１と検出物体１５の距離りに対応する電圧値に投入し、
Ｄ／Ａ変換回路２２を径でアナログ出力２３も出力され
る。

第１０図は上述した第３の実施例である超音波センサ１
の出力特性図である。この超音波センサ１を第７図に示
すシート材１１の緩み制御に適用するとシート材１１の
緩みが制御範囲内にある時は別に設置した表示燈を点燈
してり、制御範囲内にある時だけアナログ出力値を記録
することができる。

〔発明の効果〕

この発明の実施例による超音波センサにより液槽内の液
体の液面制御を行なえば、液面範囲を自動制御すると同
時に液面の位置を表示できるので排水した液量または時
間当たりの排水量がわかり、別の軽量器を使う必要がな
い、また記録計に経時変化を記録することにより液量の
管理が簡単である。

またシート材の緩み制御の場合はアナログ出力値が設定
範囲内のみで変化するのでモータの回転速度の変動幅を
外部からの設定により調整できるようになった。また制
御運転中にスイッチ出力を利用して制御対象物が設定範
囲内にあるのか範囲外にあるのかを表示することができ
、アナログ出力が設定範囲内にある時のみ記録できるよ
うになった。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例である超音波センサの
構成ブロック図、第２図は同上超音波センサの出力特性
図、第３図は同上超音波センサを使用して液槽内の液体
の液面制御する装置の断面図、第４図は第３図における
液面位置と超音波センサからのスイッチ出力、アナログ
出力との関係を示す図、第５図はこの発明の第２の実施
例である超音波センサの構成ブロック図、第６図は同上
超音波センサの出力特性図、第７図は同上超音波センサ
を使用してシート材の緩み制御をする場合の側面図、第
８図は第７図における超音波センサからのアナログ出力
とモータ回転速度との関係を示す図、第９図はこの発明
の第３の実施例である超音波センサの構成ブロック図、
第１０図は同上超音波センサの出力特性図、第１１図は
従来の超音波スイッチを使用して液槽内の液体の液面制
御する装置の断面図、第１２図は同上超音波スイッチの
構成ブロック図、第１３図は超音波スイッチと検出物体
との距離を示す図、第１４図は第１２図に示す超音波ス
イッチの出力特性図、第１５図は従来の超音波距離セン
サを使用してシート材の緩み制御をする場合の側面図、
第１６図は同上超音波距離センサの構成ブロック図、第
１７図は超音波距離センサと検出物体との距離を示す図
、第１８図は第１６図に示す超音波距離センサの出力特
性図である。 １：超音波センサ、１５：検出物体、１９８超音波振動
子、２１：スイッチ出力、２３：アナログ出力。 第１胆 第２図 第３図 ′＄４図 第５図 第６肥 第７胆 ′＄８胆 第１０胆 〜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）超音波振動子より周期的に超音波パルスを発射し、
   この超音波パルスが検出物体に当たり反射して前記超音
   波振動子に戻るまでの経過時間を計測し、その計測デー
   タによって検出物体までの距離を検知する超音波センサ
   において、検出物体がある設定した領域内にある間出力
   するスイッチ手段と、検出物体までの検出距離に相当す
   るアナログ電圧を出力して検出物体の位置を連続表示す
   る手段とを備えたことを特徴とする超音波センサ。