JPH0769435B2

JPH0769435B2 - 光電スイッチ

Info

Publication number: JPH0769435B2
Application number: JP24803990A
Authority: JP
Inventors: 節夫槇野
Original assignee: Hokuyo Automatic Co Ltd
Current assignee: Hokuyo Automatic Co Ltd
Priority date: 1990-09-17
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPH04125491A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は安全のため機械装置に取り付けられる光電ス
イッチに関する。

〔従来の技術〕

プレス装置等の工作機械は、その刃物等が移動する空間
に人の手等が入った状態のときは機械を停止させる安全
装置の設置が義務づけられている。

このような安全装置として、第５図に示すように検出す
べき空間を挟むように、複数の投光器（１）を持つ投光
ユニット（２）と複数の受光器（３）を持つ受光ユニッ
ト（４）を対向配置した光電スイッツが知られている。
この光電スイッチ（５）は各投光器（１）から対向する
受光器（３）にビーム光を平行状に照射し、各受光器
（３）において、受光の有無を検出する。

一本でもビーム光が遮られると、いずれかの受光器
（３）の受光出力がOFFとなるので、物体有りと判定し
て、工作機械の電源を遮断する等の制御信号を出力す
る。

上記光電スイッチ（５）は、投受光動作が対向する投光
器（１）と受光器（３）の間でのみ行われ、隣接する投
光器（１）の光では受光器（３）が動作しないようにし
ておく必要がある。このようにしないと遮光物が大きく
ないと動作せず、小さな物体を検出できなくなるからで
ある。

このような隣接する投受光器間の混信を防止する方式と
して、投光器（１）と受光器（３）の対向する一対毎に
投受光タイミングを異ならる同期方式と、各対毎に投受
光周波数を異ならせる周波数識別方式が考えられてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記同期方式は投光ユニット（１）と受光ユニット
（３）の間に同期信号を伝送するケーブルを配線する必
要があり、取付場所に制約がある工作機械の安全検知空
間への設置に適さない。

また周波数識別方式は、投光器と受光器の対毎に周波数
を異ならせる必要があるので、特に安全検知空間が広く
て投光器と受光器の対を多くする必要がある場合は、用
いる周波数の種類が非常に多くなり、各周波数の差が小
さくなって受光器において高精度の識別回路が必要とな
って、コストアップにつながるという問題がある。

また従来の光電スイッチ（５）は、投光ユニット（２）
と受光ユニット（４）に分かれており、受光出力を受光
ユニット（４）においてしか得られないため、受光中の
有無を目視する動作表示灯（６）を受光ユニット（４）
にしか設けられない。このため光電スイッチ（５）の取
付け時に動作表示灯（６）を見ながら行う光軸合わせ
が、不便であるという問題があった。因に、投光器
（１）が発する光は赤外光であって目視できないため、
動作表示灯（６）で受光状態を確認する必要があり、光
軸合わせは、投光ユニット（２）及び受光ユニット
（４）の向きを少しずつ動かして行うため、投光ユニッ
ト（２）の動かす際に動作表示灯（６）を手元で見るこ
とができれば、作業性が大幅に向上する。

上記問題点に鑑み、本発明は、検出空間を挟んで対向配
置される投光器と受光器の複数対の各投光の識別を、従
来より簡単な構成で行うと共に、動作表示灯を両側の装
置に設けられるようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、物体の有無を検出する空間を挟んで、光電
スイッチのマスター装置とスレーブ装置を対向配置し、マスター装置内に組み込まれ、起動信号を受けると所定
の識別時間だけ投光を行う第１投光器と、スレーブ装置
内に第１投光器と光軸を一致させて組み込まれ、上記識
別時間の受光を受けたとき出力する第１受光器と、スレ
ーブ装置内に、第１投光器とは光軸を異ならせて組み込
まれ、第１受光器の出力があったとき、上記識別時間だ
けマスター装置側に投光すると同時に、この間の第１受
光器の動作を禁止する第２投光器と、マスター装置内に
第２投光器と光軸を一致させて組み込まれ、第１投光器
の投光終了後に動作を開始し、受光を受けたとき受光出
力を発生して動作を停止する第２受光器とから構成され
る投受光ユニットをマスター装置とスレーブ装置に跨が
って各ユニットの識別時間を異ならせて複数ユニット設
け、前段ユニットの第２受光器の受光出力を次段ユニットの
第１投光器の起動信号として与えることにより、マスタ
ー装置とスレーブ装置の間で複数回の往復投受光動作を
するように構成し、さらにマスター装置内に繰り返し発生する所定のシーケンス時間の初めに、初段
の投受光ユニットの第１投光器に起動信号を送り、この
シーケンス時間内に最終段の投受光ユニットの第２受光
器から受光出力が帰って来るか否かにより、マスター装
置とスレーブ装置間に物体があるか否かを判断するシー
ケンスタイマと、シーケンスタイマが所定のシーケンス時間おきに判定し
て出力する物体有無信号を受け、これを記憶して出力す
る出力回路とを設けた光電スイッチを提供する。

〔作用〕

上記構成において、マスター装置がシーケンス時間の初
めに起動信号を発生すると、マスター装置とスレーブ装
置の間で投受光動作が光軸を異ならせて複数回往復して
行われる。マスター装置とスレーブ装置の間に物体がな
ければ、所定時間の後に投受光ユニットの最終段の第２
受光器に受光出力が得らる。これに対して、物体が存在
し一本でも光軸が遮られていると、所定時間が経過して
も、この受光出力が得られない。シーケンスタイマはシ
ーケンス時間内にこの受光出力が帰って来るか否かによ
り、物体の有無を判定して出力回路に出力させる。

上記投光動作において、マスター装置内の各第２受光器
は、同一ユニットの第１投光器が投光動作をした後にの
み、受光動作を開始し、受光後は動作を停止する。また
スレーブ装置内の各第１受光器は、同一ユニットの第２
投光器が投光動作をしているとき受光動作を禁止され
る。また第１受光器は、ユニット毎に異なるように決め
られた識別時間の受光を受けたときのみ受光出力を発生
する。したがって各受光器は対向する投光器から受光し
たときのみ、受光出力を発生し、他の投光器からの直接
光及び反射光又は外光によって誤動作することはなく、
混信が防止される。

〔実施例〕

この発明を２つの投受光ユニットを設けた第１図に示す
一実施例について説明する。

図に示す光電スイッチ（10）は、安全を確認する空間を
挟んで、マスター装置（11）とスレーブ装置（12）を対
向配置して構成される。このマスター装置（11）とスレ
ーブ装置（12）は、第２図に示すように前面に投光窓及
び受光窓を形成した箱型のものである。

このマスター装置（11）とスレーブ装置（12）には、一
往復の投受光動作をする投受光ユニットを、双方に跨が
って２ユニット（U₁）（U₂）組込んでいる。すなわち第
１及び第２の投受光ユニット（U₁）（U₂）は、夫々マス
ター装置（11）内に組込まれる第１投光器（13）と第２
受光器（14）、及びスレーブ装置（12）内に組込まれる
第１受光器（15）と第２投光器（16）から構成されてい
る。各ユニット（U₁）（U₂）は固有の識別時間（T₁）
（T₂）に従う他は、同一の動作をする。またマスター装
置（11）には、各ユニット（U₁）（U₂）を一巡する投受
光動作を管理するシーケンスタイマ（17）と、出力回路
（18）が組込まれている。

第１投光器（13）は、投光回路（19）、赤外線発光LED
等の投光素子（20）、集光レンズ（21）から構成され、
第１受光器（15）は集光レンズ（22）、フォトトランジ
スタ等の受光素子（23）、第１受光回路（24）、第１検
波回路（25）から構成されている。

また第２投光器（16）は第２投光回路（26）、赤外線発
光LED等の投光素子（27）、集光レンズ（28）から構成
され、第２の受光器（14）は、集光レンズ（29）、フォ
トトランジスタ等の受光素子（30）、第２受光回路（3
1）、第２検波回路（32）から構成されている。

第１投光器（13）は起動信号Ｓを受けると、ユニットに
固有の識別時間〔第１投受光ユニット（U₁）は（T₁）、
第２投受光ユニット（U₂）は（T₂）〕だけ、対向する第
１受光器（15）に投光し、この投光後に第２受光器（1
4）を受光可能にさせる同期信号Ｍを出力するものであ
る。第１受光器（15）は、入射した光の幅がユニット固
有の識別時間幅（T₁）又は（T₂）であるか否かを第１検
波回路（25）により判定し、このような受光をしたと
き、その出力Ｌを第２投光器（16）に出力する。第２投
光器（16）は、第１受光器（15）の出力を受けてユニッ
ト固有の識別時間（T₁）又は（T₂）だけ、第２受光器
（14）に向けて投光し、同時に、この投光時間中は第１
受光回路（24）に動作停止信号Ｎを送って、その動作を
禁止する。第２受光器（14）はユニット固有の識別時間
（T₁）又は（T₂）の幅の受光を受けたとき、その第２検
波回路（32）によって判別して受光出力Ｏを発生し、こ
の後にその動作を停止する。なお、この第２受光器（1
4）は、第２検波回路（32）を設けず、識別時間（T₁）
又は（T₂）による判別をしない構成にしてもよい。第１
投光器（13）の同期信号Ｍによって受光タイミングが決
定されるからである。

またマスター装置（11）及びスレーブ装置（12）には、
いずれかの受光器（好ましくは一端と他端の受光器）の
受光出力を受けて点灯表示する動作表示灯（33）（34）
が夫々設けられている。

次に、第１図に示す光電スイッチ（10）の動作を順を追
って説明する。

シーケンスタイマ（17）は、第３図に示すように、周期
的に一定のシーケンス時間（T₀）ずつONとなる出力を発
生するタイマを持ち、この立ち上がりのとき、第１投受
光ユニット（U₁）の第１投光器（13）に起動信号Ｓを送
出する。

この起動信号Ｓを受けた第１投光器（13）は、識別時間
（T₁）の間だけ対向する第１受光器（15）に投光する。
なお、この投光は第４図に示すようにパルス発光にて行
われる。第１投光器（13）はこのパルス発光が終了する
と、第２受光器（14）に同期信号Ｍを送ってその動作を
開始させる。

第１受光器（15）は、このパルス光を受光すると、第１
検波回路（25）で時間幅の判定をする。なお受光素子
（23）の出力は、その応答速度がパルス周期に比べて遅
いため、第４図に示したように、連続波形となってい
る。この連続波形が識別時間（T₁）に一致していれば、
第１受光器（15）は出力Ｌを発生して第２投光器（16）
の動作を開始させる。

第２投光器（16）は、これによって識別時間（T₁）だけ
第２受光器（14）の向けてパルス光を投光する。なお、
この投光時に、第１受光器（15）に動作停止信号Ｎを送
って、その間の第１受光器（15）の受光動作を停止す
る。これは反射光による誤動作を防止するためである。

第２受光器（16）は、このとき動作状態にあり、識別時
間（T₁）の幅の受光を受けると、受光出力Ｏを発生し
て、その動作を停止する。

この第２受光器（14）の受光出力は、第２の投受光ユニ
ット（U₂）の第１投光器（13）に起動信号Ｓとして与え
られる。第２の投受光ユニット（U₂）も、第３図に示す
ようなタイミングで、前述した第１の投受光ユニット
（U₁）と同様の往復の投受光動作を行う。但し、第２投
受光ユニット（U₂）における識別時間は、第３図及び第
４図に示すように、第１の投受光ユニット（U₁）とは異
なる（T₂）である。

マスター装置（11）とスレーブ装置（12）の間に、物体
がなければ、シーケンスタイマ（17）から起動信号Ｓを
送出した後、所定時間が経過すると、第２投受光ユニッ
ト（U₂）の第２受光器（14）から受光出力Ｏがシーケン
スタイマ（17）に戻って来る。

そして、シーケンスタイマ（17）は、シーケンス時間
（T₀）が経過する前に、この受光出力が帰って来れば、
物体無の判定を出力ｐを出力し、戻ってこないときは物
体有の判定出力ｑを出力する。すなわち、シーケンス時
間（T₀）が経過する毎に、シーケンスタイマ（17）から
物体有無の判定結果ｐ又はｑが出力されるので、RSフリ
ップフロップ回路等で構成された出力回路（18）によっ
て、この結果を次回の判定まで記憶保持して、安全確認
信号ａとして出力する。

この出力ａは、物体有のとき、警報器を鳴らして、報知
するとともに、工作機械の電源を遮断する等の安全対策
に利用される。

また動作表示灯（33）（34）は受光出力（Ｏ）が発生し
たとき点灯するので、これを用いて光軸合わせをするこ
とができる。この動作表示灯（33）（34）は異なる投受
光軸による受光出力によって点灯するので、その双方が
点灯するように位置決めすれば、全ての投受光軸が一致
したことになる。

なお、上記実施例では、投受光ユニットを２段に設け、
投受光軸を平行に４本設定するものを説明したが、この
投受光ユニットを３段以上に設け、安全確認用の投受光
軸を任意に増加することができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、マスター装置とスレーブ装置の間の
投受光を、投光方向を交互に変えて、複数回往復させる
から一往復分については、その識別時間を共通にでき
る。したがって、混信を防止するための投光信号の種類
は、平行に複数設定される投受光軸の数の半数だけ用い
ればよく、種類の異なる投光信号を発生する回路（異な
る識別時間を発生する回路）及びその識別回路を簡素化
することができる。

また受光器がマスター装置とスレーブ装置の双方に設け
られるので、動作表示灯を双方に設けることができ、光
電スイッチ取付け時の光軸調整が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明の一実施例を示す図で、第１
図は光電スイッチの構成を示すブロック図、第２図は光
電スイッチの外観を示す斜視図、第３図は動作を説明す
るタイミングチャート、第４図は投光パル列とそれを受
けた受光素子の出力を示す図である。第５図は従来の光電スイッチを示す平面図である。（10）……光電スイッチ、（11）……マスター装置、（12）……スレーブ装置、（13）……第１投光器、（14）……第２受光器、（15）……第１受光器、（16）……第２投光器、（17）……シーケンスタイマ、（18）……出力回路、（U₁）……第１の投受光ユニット、（U₂）……第２の投受光ユニット（T₀）……シーケンス時間、（T₁）（T₂）……識別時間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｂ 10/105 10/22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体の有無を検出する空間を挟んで、光電
スイッチのマスター装置とスレーブ装置を対向配置し、マスター装置内に組み込まれ、起動信号を受けると所定
の識別時間だけ投光を行う第１投光器と、スレーブ装置
内に第１投光器と光軸を一致させて組み込まれ、上記識
別時間の受光を受けたとき出力する第１受光器と、スレ
ーブ装置内に、第１投光器とは光軸を異ならせて組み込
まれ、第１受光器の出力があったとき、上記識別時間だ
けマスター装置側に投光すると同時に、この間の第１受
光器の動作を禁止する第２投光器と、マスター装置内に
第２投光器と光軸を一致させて組み込まれ、第１投光器
の投光終了後に動作を開始し、受光を受けたとき受光出
力を発生して動作を停止する第２受光器とから構成され
る投受光ユニットを、マスター装置とスレーブ装置に跨
がって各ユニットの識別時間を異ならせて複数ユニット
設け、前段ユニットの第２受光器の受光出力を次段ユニットの
第１投光器の起動信号として与えることにより、マスタ
ー装置とスレーブ装置の間で複数回の往復投受光動作を
するように構成し、さらにマスター装置内に繰り返し発生する所定のシーケンス時間の初めに、初段
の投受光ユニットの第１投光器に起動信号を送り、この
シーケンス時間内に最終段の投受光ユニットの第２受光
器から受光出力が帰って来るか否かにより、マスター装
置とスレーブ装置間に物体があるか否かを判断するシー
ケンスタイマと、シーケンスタイマが所定のシーケンス時間おきに判定し
て出力する物体有無信号を受け、これを記憶して出力す
る出力回路とを設けたことを特徴とする光電スイッチ。