JPH0567959A - 光電子スイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動作レベルに対する受光時、または非受光時
のレベルに異常が見られた場合に直ちに警報を発し、か
つ異常出力を得ることである。 【構成】 入遮光される受光信号が動作レベルより高い
レベルにある下限受光レベルを超しているか否かを比較
し、１回もしくは連続する複数回の受光信号によって判
定出力をする第１の比較判定回路と、上記それぞれの受
光信号が動作レベルより低いレベルにある上限遮光レベ
ル未満であるか否かを比較し、１回もしくは連続する複
数回の受光信号によって判定出力をする第２の比較判定
回路とを並列に備え、上記判定出力に応じて異常出力を
行う構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、透過型、反射型また
は輻射光型など各種の光電子スイッチに適用した有効な
自己チェック機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に光電子スイッチは、光軸ずれやレ
ンズ面の汚れなどにより受光時のレベルが動作レベルの
上限以下となったり、不要反射や不要輻射などにより非
受光時のレベルが動作レベルの下限に達しない場合に
は、十分な検出機能を発揮することができなくなる。従
って、従来の光電子スイッチではこれを防止するため、
単に余裕度表示機能を備えるに過ぎなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来例で
は余裕度の表示を行うだけであったので、保守点検はや
はり不可欠であり、これに要する時間と費用を削減する
ことは不可能であった。また仮に誤動作の発見が遅れた
場合には、突然自動制御装置が停止して、しばしば莫大
な損害を被ることがあった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような実情に鑑みて
案出された本発明の光電子スイッチは、動作レベルに対
する受光時、または非受光時のレベルに異常が見られた
場合に直ちに警報を発し、かつ異常出力を得るようにし
た自己チェック機能を付与することによって、上述した
問題点を解消させたものである。そのために本発明で
は、光電子変換素子、アンプおよび出力回路などを備え
た光電子スイッチにおいて、入遮光される受光信号が動
作レベルより高いレベルにある下限受光レベルを超して
いるか否かを比較し、１回もしくは連続する複数回の受
光信号によって判定出力をする第１の比較判定回路と、
上記それぞれの受光信号が動作レベルより低いレベルに
ある上限遮光レベル未満であるか否かを比較し、１回も
しくは連続する複数回の受光信号によって判定出力をす
る第２の比較判定回路とを並列に備え、上記判定出力に
応じて異常出力を行うという手段を用いた。

【０００５】

【作用】２つの比較判定回路は、一方には安定した入光
の基準レベルが定められており、他方には安定した遮光
の基準レベルが定められている。そして、それぞれの回
路では自己の基準レベルと受光信号のレベルを１回また
は連続する複数回比較した後に、判定出力を行うもの
で、これより外れた範囲、即ち中間値は不安定な状態で
あると判定され、異常出力を行うという作用をするもの
である。

【０００６】

【実施例】以下、その構成を図面に従って更に詳述する
と、図１において１は前面に集光レンズを有し、レベル
チェック回路２を内蔵してなる機筐、３はこのレベルチ
ェック回路と接続し、安定領域にあることを表示するラ
ンプ（以下「セイフティ表示灯」という）であって、上
記機筐１の外壁に表設されるものである。なお、４は出
力されると点灯する動作表示灯、５は検出時の受光レベ
ルを表示する１〜複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を
示す。

【０００７】次にレベルチェック回路２の構成を説明す
ると、ａはフォトトランジスタなどの光電変換素子、ｂ
は光電変換素子ａから得た受光信号を増幅するアンプ、
ｂ′も動作レベルであるレベル１の出力を行うアンプで
ある。またｃは上記アンプｂ、ｂ′と出力端子ｄ間に介
在される出力回路である。またｅ、ｅ′はアンプｂにそ
れぞれ接続する比較判定回路であって、そのｅは光電子
スイッチの動作レベルに対して受光時（動作時）の受光
レベルが所定の倍率以上であるか否かを判定する第１の
比較判定回路で、受光信号が下限受光レベルを超えて安
定受光レベルに至っているか否かの判定出力を行うもの
である。またｅ′は非受光時（非動作時）の受光レベル
が所定の倍率以下であるか否かを比較判定する第２の比
較判定回路で、受光信号レベルが上限遮光レベル未満で
あるようなほぼ完全遮光の場合に判定出力を行うもので
ある。本実施例では図２に示したように、所定の動作レ
ベルを１とすれば第１の比較判定回路の基準レベル（下
限受光レベル）を２とし、第２の比較判定回路の基準レ
ベル（上限遮光レベル）を０．５としている。続いてこ
れらの比較判定回路ｅ、ｅ′の出力をオア回路ｆに入力
した上、このオア回路ｆの出力を点灯回路ｇを介して上
記セイフテイ表示灯２に、また出力回路ｈを介して異常
出力端子ｉにそれぞれ入力している。即ち、受光信号が
第１の比較判定回路ｅの基準レベルである２を超えたと
きは安定入光とし、第２の比較判定回路ｅ′の基準レベ
ルである０．５未満のときは安定遮光とし、さらにその
間は不安定状態であると判定して正常・異常の判断を行
っているのである。図２の波形に基づいて説明すれば、
Ｘ波形が安定受光レベルにある受光信号、ｘ波形が不安
定受光レベルにある受光信号、Ｙが安定遮光レベルにあ
る受光信号、ｙが不安定遮光レベルにある受光信号であ
る。

【０００８】上記の構成に係る本発明の光電子スイッチ
では、検出物体を確認するための光または検出物体の熱
を光電変換素子ａで検出し、この電気信号をアンプユニ
ットｂで増幅、ｂ′で動作レベルの信号とした後、出力
回路ｃを介して出力端子ｄより検出出力を得ることは、
公知の光電子スイッチと同様である。次に本発明の自己
チェック機能は、受光時および非受光時の受光レベルが
動作レベルに対して所定の倍率にあるか否かを比較判定
回路ｅ、ｅ′によって判定し、安定動作、即ち受光時の
レベルが動作レベルの所定の倍率以上、また非受光時の
レベルが動作レベルの所定の倍率以下であるときは、出
力回路ｃを介して正常出力を得ると同時に、点灯回路ｇ
によってセイフテイ表示灯３を点灯状態に保つものであ
る。

【０００９】次に、２つの比較判定回路ｅ、ｅ′の内部
構成の一例を示す。ここで、図３は比較判定回路ｅまた
はｅ′に入力された受光信号のレベルを１回で判定する
ための回路である。図３において、２１は判定の下限受
光レベルである基準レベル２を比較値としたコンパレー
タ、２２ａ、２２ｂはそれぞれＤフリップフロップであ
り、アンプユニットｂ′から出力される検出信号ｌに応
じて判定タイミングを計り、コンパレータ２１の出力信
号を判定するものである。この比較判定回路ｅに図３の
正常レベルＸおよび異常レベルｘの２つの状態の受光信
号が入力された場合、正常レベルＸでは先ず信号が動作
レベルを超えればアンプユニットｂ′から判定信号が取
り込まれ、これによってＤフリップフロップ２２ａの出
力がハイになる一方、Ｄフリップフロップ２２ｂの出力
はローを維持する。続いてレベルが安定レベルである２
を超えている間はコンパレータ２１がハイを出力するの
で２つのフリップフロップはリセットされる。次に受光
信号が立ち下がればリセットは解除されるが、再び動作
レベルを下回ったときでもＤフリップフロップ２２ｂの
Ｄ端子はローであるから、その出力もローになり、警報
出力を行うことはない。この場合、図１のオア回路ｆに
続くインバータを省略しても、後段で論理を整合させる
ことは可能である。一方、異常レベルｘの場合にはリセ
ットは働かないので、検出信号の立ち上がりでＤフリッ
プフロップ２２ｂのＤ端子がハイになり、立ち下がりの
読み込みクロックでハイを出力するので、異常出力を行
うことになる。ここでは上限側の比較判定回路ｅについ
てのみ説明したが、下限側の比較判定回路ｅ′の動作も
正常レベルＹあるいは異常レベルｙに応じて同様であ
る。ただしこの場合にはアンプユニットｂ′からの検出
信号ｌの論理を図示したようにインバータで反転させて
入力することが必要である。そして、オア回路ｆによっ
て、上限・下限の何れかに異常がある場合でも出力を行
うようにしている。なお、異常出力の原因としては、光
軸ずれ、レンズ面の汚れ等により受光時のレベルが動作
レベルの倍率に達しなかったり、不要反射又は不要輻射
光などにより非受光時のレベルが動作レベルの所定の倍
率以上となるような場合である。このときには点灯回路
ｇによりセイフテイ表示灯２を点滅させて警報を発する
と同時に、出力回路ｈが働いて出力端子ｉより異常出力
が送出される。

【００１０】図４は比較判定回路ｅおよびｅ′の別の実
施例を示したもので、２連のＤフリップフロップ４１
ａ、４１ｂによってシフトレジスタを構成したものであ
る。この場合には図３の構成とは異なって１回目の受光
信号では判定を行わず、２回目の受光信号の立ち上がり
によって初めて判定を行うものである。ここではＤフリ
ップフロップ４１ａ・４１ｂの２連の状態で説明した
が、４１ｃ以下４１ｎまでのＤフリップフロップをシリ
アルに接続した３連以上の場合でも基本的構成は同じで
あり、この場合には所定のタイミング分だけ異常出力を
遅らせることができる。従って、接続個数を調整すれば
異常モードの出力タイミングを任意に設定することが可
能である。

【００１１】次に、図５は比較判定回路ｅおよびｅ′の
さらに他の実施例を示したもので、異常モードの出力タ
イミングを計るためにＮ進カウンタを利用したものであ
る。図において５１はＤフリップフロップで、Ｑバーの
ラッチ出力を検出信号ｌの立ち下がりタイミングによっ
てＮ進カウンタ５２のカウントアップ入力とし、連続し
てカウント進行が行われて所定のカウント値に至れば一
致回路５３から異常モードを出力するものである。即
ち、図３のｘ波形が入力された場合を考えると、先ず検
出信号ｌが動作レベルを超した立ち上がりでＤフリップ
フロップ５１がデータを読み込み、このＱバー出力が維
持される。続いて立ち下がりのタイミングにおいてＮＡ
ＮＤ回路５４が成立し、Ｎ進カウンタ５２をカウントア
ップする。そしてこれが所定回数連続すれば異常モード
出力が行われるのである。一方、正常波形Ｘの場合に
は、Ｄフリップフロップ５１は一旦データラッチを行う
が、信号が下限入光レベルを超したときにはコンパレー
タ２１からの出力によってＤフリップフロップ５１がリ
セットされ、データラッチがキャンセルされることにな
る。これと共に、Ｎ進カウンタ５２のカウント値もリセ
ットされ、再度初期状態からの検出が行われることにな
るのである。なお、この実施例においてＮ進カウンタ５
２のセット値を１にすれば図３の実施例とみかけ上ほぼ
同様の動作を行うことになり、２以上にすれば図４の実
施例の任意のシフト値に設定したと同様の機能を行うこ
とができる。また、比較判定回路ｅ′の動作に関して
は、検出信号ｌの反転信号によって行うことができるこ
とは、他の実施例の場合と同様である。

【００１２】なお、上記実施例の何れの場合でも受光レ
ベルが所定のレベルに回復した場合には、セイフテイ表
示灯の点滅表示及び異常出力は上記比較判定回路及びそ
の他各回路の作用で自動的に元の状態に復帰するのは当
然である。

【００１３】

【発明の効果】以上述べたように本発明の光電子スイッ
チは、それ自体に受光ならびに非受光レベルの異常に対
する自己チェック機能を付与させたことによって、現場
ではそのセイフテイ表示灯の点滅状態を確認するだけ
で、又遠隔地においては異常出力動作により当該光電子
スイッチの異常または光電素子の劣化などによる補修、
点検時期を早期に予知し得るから、当該光電子スイッチ
の緊急な修理や故障による突発的な工程の中断などが解
消されるという格別の効果が得られる。さらに、現地に
おける光電子スイッチの取付けにあたって、透過型の光
電子スイッチでは光軸ずれなどを、又反射型及び輻射光
型のものについては対象物による光量の余裕をそれぞれ
セイフテイ表示灯の点灯で直ちに確認できるから、取付
け時の位置調節が極めて簡単に行えるなどの多くの優れ
た利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光電子スイッチの一実施例を示すブロ
ック図、

【図２】受光信号レベルを説明した波形図、

【図３】比較判定回路の一実施例を示すブロック図、

【図４】比較判定回路の別の実施例を示すブロック図、

【図５】比較判定回路のさらに他の実施例を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ 機筐 ２ レベルチェック回路 ３ ランプ ４ 動作表示灯 ５ 発光ダイオード（ＬＥＤ） ｅ・ｅ′ 比較判定回路 ｇ 点灯回路

【手続補正書】

【提出日】平成４年２月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】 また、ａはフォトトランジスタなどの光
電変換素子、ｂは光電変換素子ａから得た受光信号を増
幅するアンプ、ｂ' も動作レベルであるレベル１の出力
を行なうアンプである。またｃは上記アンプｂ、ｂ’と
出力端子ｄ間に介在される出力回路である。次にレベル
チェック回路２の構成を説明すると、ｅ、ｅ’はアンプ
ｂにそれぞれ接続する比較判定回路であって、そのｅは
光電スイッチの動作レベルに対して受光時（動作時）の
受光レベルが所定の倍率以上であるか否かを判定する第
１の比較判定回路で、受光信号が下限受光レベルを超え
て安定受光レベルに至っているか否かの判定出力を行な
うものである。またｅ’は非受光時（非動作時）の受光
レベルが所定の倍率以下であるか否かを比較判定する第
２の比較判定回路で、受光信号レベルが上限遮光レベル
未満であるようにほぼ完全遮光の場合に判定出力を行な
うものである。本実施例では、図２に示したように、所
定の動作レベル１とすれば第１の比較判定回路の基準レ
ベル（下限受光レベル）を２とし、第２の比較判定回路
の基準レベル（上限遮光レベル）を０．５としている。
続いてこれらの比較判定回路ｅ、ｅ’の出力をオア回路
ｆに入力した上、このオア回路ｆの出力を点灯回路ｇを
介して上記セイフテイ表示灯２に、また出力回路ｈを介
して異常出力端子ｉにそれぞれ入力している。即ち、受
光信号が第１の比較判定回路ｅの基準レベルである２を
超えたときは安定入光とし、第２の比較判定回路ｅ’の
基準レベルである０．５未満のときは安定遮光とし、さ
らにその間は不安定状態であると判定して正常・異常の
判断を行なっているのである。図２の波形に基づいて説
明すれば、Ｘ波形が安定受光レベルにある受光信号、ｘ
波形が不安定時光レベルにある受光信号、Ｙが安定遮光
レベルにある受光信号、ｙが不安定遮光レベルにある受
光信号である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光電子変換素子、アンプおよび出力回路な
   どを備えた光電子スイッチにおいて、入遮光される受光
   信号が動作レベルより高いレベルにある下限受光レベル
   を超しているか否かを比較し、１回もしくは連続する複
   数回の受光信号によって判定出力をする第１の比較判定
   回路と、上記それぞれの受光信号が動作レベルより低い
   レベルにある上限遮光レベル未満であるか否かを比較
   し、１回もしくは連続する複数回の受光信号によって判
   定出力をする第２の比較判定回路とを並列に備え、上記
   判定出力に応じて異常出力を行うことを特徴とした光電
   子スイッチ。