JP3854628B2

JP3854628B2 - 多光軸光電センサ及びこれに含まれる投受光器

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Publication number: JP3854628B2
Application number: JP2006086624A
Authority: JP
Inventors: 芳和野々山
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2021-07-25
Also published as: JP2006179960A

Description

この発明は多光軸光電センサ及びこれに含まれる投受光器に関する。

従来から広い検出エリアで物体の有無を検出するのに、投光器と受光器とを１ユニットとした多光軸光電センサユニットが用いられている。多光軸光電センサユニットの典型的な使用例を説明すると、工作機械、パンチ機、プレス機、鋳造機、自動制御機など作業エリアの境界に多光軸光電センサで防護フェンス、つまり光カーテンを作り、オペレータの指先など身体の一部が作業エリアに侵入すると、これを多光軸光電センサで検知して、オペレータや作業員を保護するために、直ちに機械の動作を停止する及び／又は警報を発するのに用いられる。

単一ユニットの多光軸光電センサの数多くの光軸で作ることのできる光カーテンに比べて作業エリアの境界が大きい場合には、要求される広がりを備えた光カーテンを作るために複数のユニットを互いに連結して用いられる。

Andersonらの特許文献１は、複数のユニット間を可撓性ケーブルで連結することを教示しており、具体的には、隣接する投光器間及び隣接する受光器間を連結する可撓性ケーブルを各投光器及び各受光器の端で接続するようになっている。

この可撓性ケーブルを用いた連結方法によれば、隣接するユニット間の角度を自在に設定することができるため、例えば矩形の輪郭を有する作業エリアの角や、円弧状の輪郭を有する湾曲部分に沿った光カーテンを作るのに好適である。

しかし、特許文献１では、各投光器及び各受光器の端に、外部コネクタを用いて可撓性ケーブルを連結するものであるため、隣接するコネクタ同士の干渉のために同一平面上に配置した隣接する投光器間及び隣接する受光器間に離間距離が発生し、このため、投光器に内蔵した複数の投稿素子間のピッチ及び受光器に内蔵した複数の受光素子間のピッチ、つまり隣接する光軸間の距離を、隣接する投光器間及び受光器間で維持するのが、事実上、困難である。このことから、隣接する投光器間で投光素子のピッチが拡大し及び隣接する受光器間で受光素子のピッチが拡大したときには、光カーテンに検知不能な領域が発生してしまう。

このような問題を解消するため、特許文献２は、隣接する投光器の端部分及び隣接する受光器の端部分を受け入れる成型カプラーを用意し、この成型カプラーを用いて、隣接する投光器及び隣接する受光器を連結することを教示する。この成型カプラーは、所定の屈曲角度を具備するようにプラスチック成形されている。

ここで提案されている成型カプラーによれば、同一平面上に配置した隣接する投光器間及び隣接する受光器間の離間距離を小さく且つ一定にできるため、投光器に内蔵した複数の投稿素子間のピッチ及び受光器に内蔵した複数の受光素子間のピッチ、つまり光カーテンを構成する光軸の間隔が、隣接する投光器間及び受光器間で維持することができるという利点がある。
ＵＳＰ第5,198,661号ＷＯ00/54077号国際公開公報

しかしながら、特許文献２に開示の成型カプラーを用いた場合、この成型カプラーが備える角度によって、隣接する投光器間及び隣接する受光器間の角度が規定されることになるため、前述した特許文献１のように可撓性ケーブルを採用した利点である、隣接する投光器間及び隣接する受光器間の設定角度の自由度が損なわれてしまうという問題を有する。

本発明の目的は、複数の多光軸光電センサを互いに連結して幅広い光カーテンを作るときに、隣接する投光器間及び隣接する受光器間の屈曲角度を自在に設定するのが容易な多光軸光電センサ及び投受光器を提供することにある。

本発明の別の目的は、特許文献１のように可撓性ケーブルを用いて隣接する投光器間及び隣接する受光器間を連結するとしたときに、外部コネクタの外部への突出つまり出っ張りを防止することのできる多光軸光電センサ及び投受光器を提供することにある。

本発明の他の目的は、複数の多光軸光電センサを互いに連結して幅広い光カーテンを作るときに、隣接する投光器間及び隣接する受光器間の離間距離を小さくすることができ、これにより光カーテンを構成する光軸間の離間距離を、隣接する多光軸光電センサ間で略一定に保つのが容易な多光軸光電センサ及び投受光器を提供することにある。

かかる技術的課題は、本発明によれば、
細長いバー形状の外形を備え、その一端部から他端部に亘って所定のピッチで等間隔に光学素子を一列に配置した多光軸光電センサであって、
該多光軸光電センサの外形が、両端を開放した細長い断面略コ字状のケース本体と、一端を閉塞し他端を開放し且つ複数の光学素子を収容する細長い形状を備えると共に、その開放した端を前記ケース本体の開放した端に突き合わせた状態で前記ケース本体に連結される端末部材とで形成され、
前記端末部材が、前記ケース本体と同じ断面形状からその一部を切り欠いて、該端末部材に収容された光軸と干渉することなく且つ光軸と平行な水平面と、投光面又は受光面から後側にオフセットし且つ該端末部材の長手方向に延びる鉛直壁とを形成した段付きの切欠き形状を有し、
前記鉛直壁には、可能性ケーブルを備えた外部コネクタを光軸方向に前記端末部材の投光面又は受光面側から背面側に向けてアクセス可能な差込口が形成されると共に該差込口に臨んでコネクタピンが配置され、
前記外部コネクタを前記水平面に沿って前記差込口にアクセスさせて該差込口を通じて前記コネクタピンに連結したときに、該外部コネクタを含む前記端末部材が前記ケース本体と実質的に同じ断面形状となることを特徴とする多光軸光電センサを提供することによって達成される。

すなわち、本発明によれば、可撓性ケーブルを介して隣接する多光軸光電センサが互いに連結されるため、これら多光軸光電センサ間の屈曲角度は自在に設定することができる。また、比較的大きな容積を占める外部コネクタが端末部材の段付きの切欠き部分に納められるため、このコネクタが外方に突出してコネクタ間の干渉を発生させる虞を低減することができ、複数の多光軸光電センサで、実質的に等間隔の光軸を備えた光カーテンを作るのが容易になる。

図１は、多光軸光電センサユニットに含まれる受光器１の全体概要を示す。図示の受光器１は単なる例示に過ぎず、隣接する受光素子の間隔が２０mmピッチに設定された８個の受光素子を備えた８光軸タイプが図示されているが、これに限定されるものではない。受光器１は、２０ｍｍピッチで配置された最大６４個の受光素子を具備する６４光軸タイプまで、例えば４個の受光素子を単位として、１２光軸、１６光軸、２０光軸、・・・の各種タイプのものが用意されている。なお、多光軸光電センサユニットの投光器は図示を省略したが、この受光器１と実質的に同一の外観を備えていると理解されたい。

受光器１は、先に説明したように、隣接する受光素子間のピッチが２０ｍｍに設定されており、受光器１の端に位置する受光素子と受光器１の端面との間の距離は、２０ｍｍの半分つまり１０ｍｍ又はそれよりも小さい。受光器１の端に位置する受光素子と受光器１の端面との間の距離を１０ｍｍよりも小さくすることで、隣接する受光器１と１との間の光軸の間隔を２０ｍｍ又はそれ以下に保つのが容易になる。

受光器１は、押し出し成型品からなるAl製の細長いケース本体２を有する。ケース本体２は、両端及び一側面を開放した細長い断面略コ字状の形状を有し、在来のものに比べてその占有断面積は小さく、スリムである。このケース本体２の一側面又は受光面３には、長手方向にいっぱいに延びる細長い窓４が形成されている。

ケース本体２の両端には、夫々、例えばＺｎなどの金属又はプラスチックからなるモールドを用いて成型された端末部材５が取付けられており、この一対の端末部材５とケース本体２とで受光器１の外形輪郭が形成される。８光軸タイプの受光器１に含まれる受光素子は、後に説明するように、ケース本体２に４個配置され、各端末部材５に、夫々、２個配置される。

端末部材５には、その受光面３に、長手方向に離間した２つの受光素子用透孔８が形成されている。図１からも理解できるように、端末部材５は、ケース本体２と実質的に同じ断面形状からその一部を切り欠いた段付き形状を有する。より詳しくは、端末部材５は、ケース本体２に隣接して位置する内方部分９と、この内方部分９から軸線方向外方に延びる外方部分１０とを有する。内方部分５はケース本体２と実質的に同じ外形形状を有し且つ鉛直壁１１で終わっている。端部分１０は、内方部分９の鉛直壁１１から軸線方向外方に延び、端末部材５の端で終わっている。

外方部分１０は、また、光軸と干渉することなく且つ光軸と平行な一つの平面つまり水平面１２を備えており、この水平面１２と上記鉛直壁１１とで、他のユニットとの接続に用いられる外部コネクタ１３（図２）を配置するための切欠き部１４が形成されている。換言すれば、受光器１は、その一端から他端まで実質的に同じ横断面形状を有するバーから、その両端部の一部を切り欠いて、外部コネクタ１３を受け入れるための切欠き部１４を形成した形状を有し、外部コネクタ１３を装着したときには、この外部コネクタ１３が一体となってバー形状の一部を構成するようになっている。切欠き部１４の長手方向長さは、少なくとも、隣接する受光素子間のピッチつまり２０ｍｍと、受光器１の端に位置する受光素子と受光器１の端面との間の距離とを加えた合計距離よりも若干大きい。

外方部分１０には、外部コネクタ１３を受け入れることのできる差込口１５が内方部分９側に且つ後側にオフセットして配置されている。すなわち、差込口１５は、鉛直壁１１に隣接し且つ受光面３とは反対側の面に隣接した位置に形成されている。この差込口１５は、実質的に、内方部分５の上面と実質的に共通の上面を形成する天井壁１５ａと、この天井壁１５ａの端から垂下して平面１２の長手方向中間部分に合流する端壁１５ｂとで形成されており、受光面３側に向けて開放している。そして、差込口１５の深部は、受光素子用透孔８が位置する受光面３とは反対側の面に隣接して位置しており、この差込口１５の深部には、光軸と平行に延びる主コネクタピン１６が配置され（図５）、この主コネクタピン１６は、受光面３側に延びている。外部コネクタ１３を受光面３側から後方に移動させることにより差込口１５の中に進入させることにより、外部コネクタ１３と主コネクタピン１６との電気的な接続が行われる。

以下の説明では、説明を分かり易くするために、便宜的に、切欠き部１４が形成された面を「上面又は頂面」と呼び、受光素子用透孔８が形成された面を「前面又は受光面」と呼び、この前面とは反対側の面を「後面」と呼び、上面と対向する面を「下面又は底面」と呼ぶことにする。

上面や後面などの用語を用いて、端末部材５の外形輪郭を再び説明すると、端末部材５の上面には、その外方部分１０に、内方部分９に隣接した差込口１５が後面に沿って形成されており、それ以外の領域を占める切欠き部１４に外部コネクタ１３が配置されるようになっている。そして、外部コネクタ１３は、前面側から光軸方向に後面側に向けて移動させることにより、差込口１５にアクセス可能である。換言すれば、端末部材５の差込口１５は、受光器１の長手方向軸線から後方に配置され、また、端末部材５の端縁から軸線方向内方にオフセットして配置されている。

外部コネクタ１３は、図２から分かるように、水平面１２の長手方向に沿って細長い断面略矩形の外形形状を有する。外部コネクタ１３は、受光器１に連結されると、端末部材５と一体となって、ケース本体２と共通の断面形状を作る。外部コネクタ１３の長手方向長さは、隣接する受光素子間のピッチつまり２０ｍｍよりも若干大きく、このため外部コネクタ１３は、鉛直壁１１から端末部材５の端面の近傍まで延びている。外部コネクタ１３は、また、その後面且つ外方側端部から後方に延出する可撓性ケーブル２０を有し、この可撓性ケーブル２０は端壁１５ｂに沿って配置される。

このように外部コネクタ１３は、切欠き部１４に収容されて、バーの形状の受光器１の外形形状の一部となることから、隣接する受光器１の端面同士を当接又は近接した状態で複数の受光器１を配置させることができる。このことに関連して、端末部材５の端面及び外部コネクタ１３の端面は特に限定するものではないが、他の受光器（図示せず）を隣接して配置するのに好都合なように、テーパ面５ａ又は１３ａを備えているのがよい。これによれば、隣接する受光器１が屈曲した状態で配置したとしても、光軸間のピッチを適度に維持することができる。

更に、隣接する受光器１を可撓性ケーブル２０で互いに連結することから、隣接する受光器１、１間の屈曲角度は任意である。加えて、可撓性ケーブル２０が切欠き部１４から後方に延出するため、換言すれば、可撓性ケーブル２０が受光器１の端から長手方向外方に延出するものではないため、隣接する受光器１を接近した状態で配置するときに可撓性ケーブル２０が邪魔することはない。

図３は、受光器１の内部構造を示す。受光器１の内部には、受光器１の前面又は受光面３に沿って受光素子ホルダ２２が配置されている。受光素子ホルダ２２は、受光器１の端から端まで延びる細長い長方形のプレート２３を含み。このプレート２３には、長手方向に沿って８つの受光用円形開口２４が形成されている。云うまでもないことであるが、隣接する開口２４間のピッチは２０ｍｍである。ホルダプレート２３の前面には、レンズプレート２５（図４）が着脱可能に取り付けられる。

受光素子ホルダ２２は、また、プレート２３と一体に成形された８つの円筒体２６を含み、各円筒体２６は、開口２４に臨んで位置し且つ後方に向けて延びている。つまり、円筒体２６は開口２４から光軸に沿って延びており、円筒体２６の後端に受光素子２７が位置決めされる。受光素子ホルダ２２の各端部に、夫々、位置する２つの円筒体２６は、端末部材５によって覆われる。他方、受光素子ホルダ２２の中間部分に位置する４つの円筒体２６は、ケース本体２によって覆われる。

また、受光器１は、その内部に、受光器１の下面に沿って配置された第１のプリント基板３０と、受光器１の後面に沿って配置された第２のプリント基板３１とを含む。すなわち、第１の基板３０は、受光素子ホルダのプレート２３の下縁から後方に向けて延び且つ光軸と平行に配置され、この第１の基板３０に、各受光素子２７の一対の脚が接続されている（図３）。他方、第２の基板３１は、第１の基板３０の後縁から上方に向けて、つまり光軸と直交する方向に延びており、受光面３と対向して位置決めされている。

第１の基板３０は、受光器１の下面に沿って受光器１の端から端まで延びる細長い長方形の形状を有する。他方、第２の基板３１は、受光器１の後面に沿って端から端まで延び且つ一部を切り欠いた略長方形の形状を有している。すなわち、第２の基板３１は、細長い長方形の両端部分において、その上角部分を矩形に切り欠いた形状を有する。この第２の基板３１の切欠き部分３２は、上述した端末部材５の切欠き部１４に対応して形成されている。つまり、第２の基板３１の切欠き部分３２の長手方向長さは、端末部材５の差込口１５を形成する端壁１５ｂと、端末部材５の端縁までの距離と実質的に等しい。

以上の説明から分かるように、第１の基板３０及び第２の基板３１は、共に、受光器１の内部空間を無駄なく利用できる形状を有している。特に、第２基板３１に関し、その端に主コネクタピン１６を配置し、この主コネクタピン１６に対して外部コネクタ１３を前面側から差し込むようにしたことから、第２の基板３１を受光器１の長さ方向のほぼ全領域に亘って配置することができる。したがって、受光器１の限られた内部空間を最大限に利用した第１、第２の基板３０、３１の回路設計を行うことができる。

受光器１の８個の受光素子２７は、受光器１の下面に沿って光軸と平行に延びる第１の基板３０に接続される。この第１の基板３０には、代表的には、次の要素が組み込まれている。

（１）受光素子２７；
（２）各受光素子２７に付随した第１段目の受光アンプつまり増幅回路；
（３）８個の受光素子２７からの出力を増幅する第２段目の受光アンプつまり増幅回路（４）受光素子２７を順にアクティブにするための光軸切替回路。

他方、第２の基板３１には、代表的には、次の要素が組み込まれており、この第２の基板３１と上述した第１の基板３０とは図外のコネクタにより接続される。

（１）電源回路；
（２）２系統の通信回路；
（３）受光器１の全体制御回路；
（４）出力回路；
（５）外部コネクタ１３が接続可能な２つの主コネクタピン１６。

各受光素子２７に関連した第１段目の受光アンプは、光軸切替回路の指示によって、順次、動作して、その出力が第２段目のアンプで増幅される。ここまでの処理が第１の回路基板３０で行われる。第２段目のアンプの出力は、第２の回路基板３１の全体制御回路に入力され、この全体制御回路で信号処理されて出力回路（検波回路）により遮光の有無を判定した後に主コネクタピン１６を通じて外部に出力される。出力回路は、遮光の有無の判定を確実なものにするため所定期間内に２〜３回の判定を反復する機能を含むことから比較的大きな占有面積を占める。

同業者であれば理解できるであろうが、複数の受光素子２７が搭載される第１の回路基板３０には、受光素子２７に直接的に関連する回路が組み込まれており、他方、第２の回路基板３１には、受光器１の全体制御及び比較的大きな占有面積を占める出力回路並びに外部との通信に関連した回路が組み込まれている。このように、機能的に分類した合理的な基板構成を採用していることから、第１、第２の基板３０、３１を電気的に接続するためのコネクタを最小限にすることができる。換言すれば、一つの基板に、上述した全ての回路を組み込むとしたら、この単一の基板は大きなものとならざるを得ず、これに伴い、受光器１の外形も大きなものにならざるを得ない。

更に、仮に、第１基板３０に全体制御回路を設け、第２基板３１に受光アンプを設けた場合、この第１基板３０と第２基板３１との間での信号の授受のためのラインの数が多くなり、また、第１、第２の基板３０、３１間のコネクタ数が増大することになる。云うまでもないことであるが、内部コネクタの数が多くなれば、第１基板３０及び第２基板３１で使用できる領域が減少してしまう。

更に、先に述べたように、受光器１は、４光軸を単位として、最大６４個の受光素子を具備する６４光軸タイプまで様々な光軸数を備えたタイプが用意されている。これを実現するのに、図６に示すように、エクステンション用基板３５及び付加的なコネクタピン３６が用意されている。

エクステンション用基板３５は、その両端に内部コネクタ３７（図６では一方のコネクタだけが図示され、他方の内部コネクタは図示を省いてある）を有し、この内部コネクタ３７を介して、第１基板３０及び他のエクステンション用基板３５と接続可能である。

エクステンション用基板３５には、以下のように、第２段目のアンプを除いて、実質的に第１基板３０と同じ要素が組み込まれている。

（１）各受光素子２７に付随した第１段目の受光アンプ；
（２）受光素子２７を順にアクティブにするための光軸切替回路。

付加的なコネクタピン３６は、コネクタ３８を含むハーネス３９を有し、このコネクタ３８を介して、第２基板３１のピン１６に接続される。付加的なコネクタピン３６は、例えば１２光軸用、１６光軸用、・・・６４光軸用というように、ハーネス３９の長さが異なる様々なタイプを用意するのがよい。

このように、付加的なコネクタピン３６及びエクステンション用基板３５を用いると、１２光軸用、１６光軸用というように長さの異なるタイプのケース本体２を用意することで、上述した端末部材５を用いて、様々な数の受光素子を備えた受光器を製造することができる。

加えて、受光器１の内部での処理は、第１基板３０の各受光素子２７に関連した第１段目の受光アンプは、この第１基板３０の光軸切替回路の指示によって、順次、動作し、第１基板３０の受光素子２７の受光が完了すると、エクステンション用基板３５の各受光素子（図示せず）に関連した第１段目の受光アンプが、このエクステンション用基板３５の光軸切替回路（図示せず）の指示によって、順次、動作し、その出力が、第１基板３０の第２段目のアンプで増幅される。ここまでの処理は、同一平面上に配置された第１基板３０及びエクステンション用基板３５で行われる。そして、第２段目のアンプの出力は、第２基板３１の全体制御回路に入力され、この全体制御回路で信号処理されて出力回路及び主コネクタピン１６又は付加的なコネクタピン３６を通じて外部に出力される。

図７、図８を参照して、受光素子２７の位置決めに関する好ましい態様を説明する。受光素子ホルダ２２は、円筒体２６の後端に固設された、上下に延びる一対の平行な支柱４０を少なくとも含む。この一対の支柱４０、４０間の実質的な間隔は、受光素子２７の幅と同一であり、この一対の支柱４０に対して受光素子２７がスナップ嵌めされ、これにより、受光素子２７は円筒体２６つまり受光素子ホルダ２２に対して簡単に位置決めすることができる。

以上、受光器１を主体にして、受光器１の端部の構造つまり切欠き部１４に外部コネクタ１３を納めるための構造やこの外部コネクタ１３のアクセス方向或いは受光器１の内部構造を説明したが、このことは、この受光器１と対をなす投光器に対して同様に適用することができる。

投光器の場合には、上述した第１の基板３０に、次の要素を含めればよい。

（１）投光素子；
（２）各投光素子に付随した投光回路；
（３）光軸切替回路。
また、第２の基板３１には、次の要素を含めればよい。
（１）電源回路；
（２）通信回路；
（３）全体制御回路。

図９は、本発明に従う投光器４５及び受光器１からなる単一ユニットで光カーテンを作る最も基本的な構成の説明図である。なお、図９などの図面では、投光器４５及び受光器１の端部構造（切欠き部１４）及び外部コネクタ１３については、線図の錯綜を避けるために省略してある。また、図示の投光器４５及び受光器１は、１２光軸タイプのものを例示してある。

投光器４５及び受光器１は、共に、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）セグメントを上下に並置した光軸調整表示部５０が設けられ、ＬＥＤセグメントは例えば赤色又は緑色に発光する２色発光ダイオードが採用される。また、投光器４５及び受光器１は、例えば通常時には緑色に発光し、他方、通常時以外の、予定されていない光軸が遮光又は受光したような場合又はシステムそのものがフェールしたような場合には赤色に発光するＬＥＤからなる出力表示灯つまりオン／オフ表示灯５２が設けられている。

複数の発光ダイオードセグメントからなる光軸調整表示部５０の表示形式としては、特に限定するものではないが、例えば、ユニットをなす投光器４５の光軸５４が受光器１に全て入光しているときには、全てのＬＥＤセグメントが緑色に発色する。一部の光軸５４が遮光されたときには、遮光された光軸５４の割合、換言すれば入光した光軸の割合に応じた数のセグメントが下から赤色に発光し、遮光された光軸５４に応じた数のセグメントが上から消灯する。すなわち、入光率が大きくなるに従って又は光軸調整の度合いに応じて赤色のバーが上方に延びるバー形式の表示を行う。

図１０を参照して、投光器４５は、Ｎ個（１２個）の発光ダイオードなどからなる投光素子１０１を駆動するＮ個（１２個）の投光回路１０２と、これらの投光回路１０２を時分割でスキャンする投光素子切替回路（光軸切替回路）１０３と、投光器４５を全体制御する投光素子制御回路１０４とを備え、投光素子制御回路１０４から光軸調整表示部５０及び出力表示灯５２に制御信号が出力される。

また、投光素子制御回路１０４には、クロック発生回路１０５からのクロック信号が入力され、Ｎ個の投光素子１０１を順次発光させる投光タイミングを生成する。すなわち、Ｎ個の投光素子１０１は、例えば、図９を参照して説明すれば、最下端の投光素子１０１から最上端に位置する投光素子１０１に向けて順次、所定のタイミングで発光する。

投光器４５は、更に、受光器１との双方向の信号の送受信を制御する第１投光器通信制御回路１０６と、直列に接続した増設投光器（図９では図示せず）との間の通信を制御する第２投光器通信制御回路１０７と、並列的に接続した別ユニットの受光器（図９では図示せず）との間でタイミング信号を受信するタイミング受信回路１０８とを備えている。

他方、受光器１は、Ｎ個（１２個）の受光素子２７を駆動するＮ個（１２個）の受光回路２０２と、これらの受光回路２０２を時分割でスキャンする受光素子切替回路２０３と、増幅回路２０４と、受光器１を全体制御する受光素子制御回路２０５とを備え、受光素子制御回路２０５から光軸調整表示部５０及び出力表示灯５２に制御信号が出力される。

また、受光素子制御回路２０５には、クロック発生回路２０６からの信号が入力され、Ｎ個の受光素子２７を順次受光可能にし、選択された受光素子２７以外は受光不能にする。すなわち、Ｎ個の受光素子２７は、例えば、図９を参照して説明すれば、最下端の受光素子２７から最上端に位置する受光素子２７に向けて順次、所定のタイミングで受光可能な状態が生成される。

受光器１は、更に、投光器４５との双方向の信号の送受信を制御する第１受光器通信制御回路２０７と、直列に接続した増設受光器（図９では図示せず）との間の通信を制御する第２受光器通信制御回路２０８と、並列的に接続した別ユニットの投光器（図９では図示せず）にタイミング信号を送信するタイミング送信回路２０９とを備えている。受光制御回路２０５で生成された遮光信号は、出力回路２１０を介して、例えば、受光器１と投光器４５とで形成される光カーテンで囲まれたプレス装置の制御ユニットや警報灯などの外部機器（図示せず）に送出され、プレス装置の作動を直ちに停止させる。

投光器４５と受光器１とからなる多光軸光電センサのユニットを利用して、複数のユニット同士を連結する例を図１１に示す。図１１の左下に位置するユニットを中心にして説明すると、この左下のユニットに対して、特に個数は制限されるものではないが、２つのユニットが直列に増設されて、第１の直列ユニット群が形成されている。また、図１１の左下のユニットに対して右下のユニットが並列に増設され、この右下のユニットに対して、特に個数は制限されるものではないが、一つのユニットが直列に増設されている。

図１１に例示のシステムおいて、左側に位置する第１の直列群のユニットには「Ｌ」を付し、並列に増設した右側に位置する第２の直列群のユニットには「Ｒ」を付してあり、各群に属するユニットには、下から上に向けて順に番号を付記してこれらを識別してある。

第１直列群の最も下のユニットＬ１は、この第１直列群の増設ユニットＬ２、Ｌ３に対して親機として動作する。他方、増設第２直列群の最も下のユニットＲ１は、この第２直列群の増設ユニットＲ２に対して親機として動作する。
先ず、第１直列群の配線について説明すると、第１群の親ユニットＬ１の投光器４５と受光器１とは、可撓性ケーブル２０からなるユニット間通信線ＣＬ１によって接続されている。

第１群の親ユニットＬ１と、その上に図示した第１番目の子ユニットである第２ユニットＬ２とは、投光器４５同士及び受光器１同士が、可撓性ケーブル２０からなる直列増設用通信線ＣＬ２によって接続されている。
第２ユニットＬ２と、その上に図示した第２番目の子ユニットである第３ユニットＬ３とは、投光器４５同士及び受光器１同士が、可撓性ケーブル２０からなる直列増設用通信線ＣＬ２によって接続されている。
次に、図１１の右側の増設第２直列群について説明すると、第１ユニット（この第２直列群の親ユニット）Ｒ１の投光器４５と受光器１とは、第１群の親ユニットＬ１と同様に、可撓性ケーブル２０からなるユニット間通信線ＣＬ１によって接続されている。

第２群の親ユニットＲ１と、その上に図示した子ユニットである第２ユニットＲ２とは、投光器４５同士及び受光器１同士が、可撓性ケーブル２０からなる直列増設用通信線ＣＬ２によって接続されている。

最後に、第１直列群と、この第１直列群に対して並列的に増設した第２直列群との接続について説明すると、各直列群の親ユニットＬ１、Ｒ１同士が次のようにして接続されている。すなわち、第１群の親ユニットＬ１の受光器１と、第２群の親ユニットＲ１の投光器４５とが、可撓性ケーブル２０からなる並列接続用通信線ＣＬ３によって接続されている。

これら複数のユニットの接続関係は、図１２から最も良く理解することができる。すなわち、第１直列群において、親ユニットＬ１と第２ユニットＬ２とは、親ユニットＬ１の第２投光器通信制御回路１０７と、第２ユニットＬ２の第１投光器通信制御回路１０６とが直列増設用通信線ＣＬ２によって接続され、また、親ユニットＬ１の第２受光器通信制御回路２０８と、第２ユニットＬ２の第１受光器通信制御回路２０７とが直列増設用通信線ＣＬ２によって接続されている。

同様に、第２ユニットＬ２と第３ユニットＬ３とは、第２ユニットＬ２の第２投光器通信制御回路１０７と、第３ユニットＬ３の第１投光器通信制御回路１０６とが直列増設用通信線ＣＬ２によって接続され、また、第２ユニットＬ２の第２受光器通信制御回路２０８と、第３ユニットＬ３の第１受光器通信制御回路２０７とが直列増設用通信線ＣＬ２によって接続されている。

第２直列群においても同様であり、親ユニットＲ１と増設ユニットＲ２は、親ユニットＲ１の第２投光器通信制御回路１０７と、第２ユニットＲ２の第１投光器通信制御回路１０６とが直列増設用通信線ＣＬ２によって接続され、また、第１ユニットＲ１の第２受光器通信制御回路２０８と、第２ユニットＲ２の第１受光器通信制御回路２０７とが直列増設用通信線ＣＬ２によって接続されている。

第１直列ユニット群と増設第２直列ユニット群とは、次のようにして接続されている。すなわち、第１群の親ユニットＬ１の受光器１のタイミング送信回路２０９と、第２群の親ユニットＲ１の投光器４５のタイミング送信回路１０８とが並列増設用通信線ＣＬ３によって接続されている。

上記のようにして互いに接続された複数のユニットは、各群毎に親ユニットＬ１、増設親ユニットＲ１の出力回路２１０に接続された出力線２１１によって外部機器に向けて信号が出力される（図１２）。

第１群の親ユニットＬ１において、先ず、投光素子制御回路１０４で同期タイミングが生成され、この同期タイミングはユニット間通信線ＣＬ１を介して、受光器通信制御回路２０７を通じて受光素子制御回路２０５に送られ、この第１群の親ユニットＬ１の投光器４５及び受光器１のＮ個の投光回路１０２及び受光回路２０２が順に動作する。また、受光素子制御回路２０５で受光状態及び出力（遮光）状態を受光器１の光軸調整表示部５０及び出力表示灯５２によって表示すると共に、この表示データは投光素子制御回路１０４に入力され、投光器４５においても、対応する受光器１と同一の表示を行う。

複数のユニットにおける投受光に関し、第１群の親ユニットＬ１から先ず第１直列群のユニットに投光及び受光のタイミング信号が各子ユニットＬ２、Ｌ３に供給される。すなわち、第１直列ユニット群の全ての投光素子１０１における投光完了信号が、親ユニットＬ１の投光器４５の第１通信制御回路１０６から、親ユニットＬ１の受光器１の第１通信制御回路２０７を介して受光素子制御回路２０５に入力される。一方、第１直列ユニット群の全受光素子２７における受光完了信号が、受光素子制御回路２０５に入力される。このことにより、親ユニットＬ１の受光素子制御回路２０５において、投光器４５の第１通信制御回路１０６からの投光完了信号と、受光器１での全受光素子２７における受光完了信号と、により正常な投受光動作を確認したら、タイミング信号発生命令信号をタイミング送信回路２０９に向けて送信する。このタイミング送信回路２０９は、この命令信号を受け、並列増設用通信線ＣＬ３を介して、第２直列ユニット群の増設親ユニットＲ１の投光器４５のタイミング受信回路に向けてタイミング信号を送信する。このように、第１直列群のユニットの投光が完了すると、第２直列群に属するユニットの投光が開始される。

すなわち、第１群の親ユニットＬ１からの指示によって、先ず、並列的な増設親ユニットＲ１の投受光が開始され、この親ユニットＲ１のＮ個の投光回路１０２及び受光回路２０２が順に動作し、この親ユニットＲ１の受光が全て完了すると、この親ユニットＲ１は、第２直列ユニット群の子ユニットＲ２の投光器４５の第１通信制御回路１０６と受光器１の第１通信制御回路２０７に、夫々、タイミング信号を送信する。タイミング信号を子ユニットＲ２の投光器４５の第１通信制御回路１０６と受光器１の第１通信制御回路２０７が受け取ることにより、この子ユニットＲ２のＮ個の投光回路１０２及び受光回路２０２が順に動作する。このようにして第２直列ユニット群の投受光が全て完了すると、再び、第１直列ユニット群の投受光が開始される。

ここに、再び、第１直列ユニット群の投受光を開始させるための方法としては、第２直列ユニット群における全ての投受光の完了を並列的な増設親ユニットＲ１の受光素子制御回路２０５に認識させ、それに基づいて親ユニットＲ１の第１受光器通信制御回路２０７並びに第１通信制御回路１０６を介して、第１直列ユニット群の親ユニットＬ１にタイミング信号を返送してもよく、或いは第１直列ユニット群にタイマを設定し、第１直列ユニット群から第２直列ユニット群へタイミング信号を発信した後、第２直列ユニット群の全ての投受光動作に必要な時間が経過した後、第１直列ユニット群の投受光を開始させてもよい。このように、複数の直列ユニット群が並列的に接続されているようなシステムにおいて、順次、上流側の直列ユニット群の投受光動作が完了した後に、下流側の直列ユニット群の動作を開始させるようにしているので、一つのユニットの投光が他のユニットに影響を及ぼすことを防止することができる。

全てのユニットに含まれる光軸調整表示部５０及び出力表示灯５２が設けられ、その表示は、各ユニットの制御手段つまり受光素子制御回路２０５によって制御される。そして、これらの表示に関する表示データは、直列増設用通信線ＣＬ２を介して各群毎に親ユニットＬ１、Ｒ１に供給される。すなわち、各群の親ユニットＬ１、Ｒ１は、親ユニットＬ１、Ｒ１に含まれる投光器４５と受光器１との間の表示を統一するために通信するだけでなく、直列的に増設した子ユニットとの間においても直列増設通信線ＣＬ２を介して光軸調整表示部５０及び出力表示灯５２の表示を実質的に制御することができるように、予め決められた通信周期内で各ユニットのための時間を割り振りして、順番に他のユニットとのデータの授受を行うようになっている。

例えば、図１１の左上のユニットつまり第１直列群の第３ユニットＬ３の受光器１における表示データは、順に、第２ユニットＬ２の受光器１、親ユニットＬ１の受光器１、親ユニットＬ１の投光器４５、第２ユニットＬ２の投光器４５、第３ユニットＬ３の投光器４５に伝達される。これにより、第３ユニットＬ３の投光器４５及び受光器１の表示の統一が行われる。すなわち、第３ユニットＬ３の光軸調整表示部５０に関して、この第３ユニットＬ３で遮光が発生したときには、この遮光の状態が、第３ユニットＬ３の投光器４５及び受光器１の両者に夫々設けられた光軸調整表示部５０によって表示される。

また、第１群の第３ユニットＬ３の出力表示灯５２に関して、その出力表示に関するデータは、第１直列群の全てのユニットで統一的な表示が行われる。すなわち、この第３ユニットＬ３で遮光が発生したときには、この第３ユニットＬ３だけでなく、親ユニットＬ１と第２ユニットＬ２の全ての投光器４５及び受光器１に設けられた出力表示灯５２が赤色に発光して、オフ出力状態を表示する。

第１直列群及び第２直列群に分けて、各群を単位に統一的に出力表示灯５２を制御することに関し、例えば、エラー状態でユニットが動作を停止しているとき、及び／又はブランキングでのティーチング中やこのティーチングが完了したときに点灯させるようにしてもよく、これらを表示するための別の表示手段を全ての受光器１、投光器４５の少なくともいずれか一方に設けるようにしてもよい。

各ユニット毎に独立して表示する光軸調整表示部５０にあっては、ユニットが故障したときに、このことを、故障したユニットの光軸調整表示部５０を用いて表示するようにしてもよい。また、１光軸だけ遮光されたときに、遮光されたユニットの光軸調整表示部５０で１光軸遮光を表示するようにしてもよい。また、投光素子１０１や受光素子２７に付設されるレンズに例えばごみが付着して光量が不足したような場合に、この光量が不足しているユニットの光軸調整表示部５０だけを用いて表示するようにしてもよい。

実施例の多光軸光電センサの受光器を斜め前方から見た斜視図である。図１の受光器を斜め上方から見た図である。図１の受光器の内部に配置される部品の配置を説明するための図である。主に素子ホルダの構造を説明するための図である。図２のＶ−Ｖ線に沿って切断した横断面図である。受光素子に直接的に関連した回路を含む第１基板にエクステンション用基板を接続した状態を示す図である。素子ホルダに受光素子を位置決めするための手段を説明するための図である。図７に関連して受光器を上方から見た透視図である。本発明を適用した多光軸光電センサの単一ユニットからなる光カーテンを作る場合の接続方法を説明するための図である。図９に示す投光器及び受光器の内部ブロック図である。本発明を適用した多光軸光電センサを用いて、複数の互いに独立した幅広い光カーテンを作る場合の接続方法を説明するための図である。図１１に対応したブロック図である。

符号の説明

１受光器
２ケース本体
３受光面
５端末部材
１３外部コネクタ
１４切欠き部
１５差込口
１５ａ差込口の天井壁
１５ｂ差込口の端壁
２０外部コネクタから延出する可撓性ケーブル
３６付加的なコネクタピン
４５投光器

Claims

細長いバー形状の外形を備え、その一端部から他端部に亘って所定のピッチで等間隔に光学素子を一列に配置した多光軸光電センサであって、
該多光軸光電センサの外形が、両端を開放した細長い断面略コ字状のケース本体と、一端を閉塞し他端を開放し且つ複数の光学素子を収容する細長い形状を備えると共に、その開放した端を前記ケース本体の開放した端に突き合わせた状態で前記ケース本体に連結される端末部材とで形成され、
前記端末部材が、前記ケース本体と同じ断面形状からその一部を切り欠いて、該端末部材に収容された光軸と干渉することなく且つ光軸と平行な水平面と、投光面又は受光面から後側にオフセットし且つ該端末部材の長手方向に延びる鉛直壁とを形成した段付きの切欠き形状を有し、
前記鉛直壁には、可撓性ケーブルを備えた外部コネクタを光軸方向に前記端末部材の投光面又は受光面側から背面側に向けてアクセス可能な差込口が形成されると共に該差込口に臨んでコネクタピンが配置され、
前記外部コネクタを前記水平面に沿って前記差込口にアクセスさせて該差込口を通じて前記コネクタピンに連結したときに、該外部コネクタを含む前記端末部材が前記ケース本体と実質的に同じ断面形状となることを特徴とする多光軸光電センサ。
前記外部コネクタを前記端末部材の差込口を通じて前記コネクタピンに連結したときに該外部コネクタが前記端末部材の長手方向端部まで延びる略直方体の形状を有すると共に、前記可撓性ケーブルが前記外部コネクタの長手方向外端部から前記端末部材の背面側に向けて延出し、
前記端末部材の前記外部コネクタを受け入れる水平面が該端末部材の背面まで延長されて該延長した水平面によって前記外部コネクタの前記可撓性ケーブルが前記端末部材の背面側に延出可能である、請求項１に記載の多光軸光電センサ。
前記端末部材に２光軸の光学素子が設けられている、請求項２に記載の多光軸光電センサ。
前記端末部材の前記外部コネクタを受け入れる水平面の長手方向長さが、隣接する光学素子間のピッチよりも大きく、前記外部コネクタが、前記水平面の長手方向長さの略全域を占める長手方向長さを備えている、請求項３に記載の多光軸光電センサ。
前記多光軸光電センサには電源回路を含むプリント基板が内蔵され、該プリント基板と前記コネクタピンとがハーネスを介して連結されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の多光軸光電センサ。
多光軸の細長いバー形状の受光器の受光面と対面した投光面を備えた細長いバー形状の外形を備え、その一端部から他端部に亘って所定のピッチで等間隔に投光素子を一列に配置した投光器であって、
該投光器の外形が、両端を開放した細長い断面略コ字状のケース本体と、一端を閉塞し他端を開放し且つ複数の投光素子を収容する細長い形状を備えると共に、その開放した端を前記ケース本体の開放した端に突き合わせた状態で前記ケース本体に連結される端末部材とで形成され、
前記端末部材が、前記ケース本体と同じ断面形状からその一部を切り欠いて、該端末部材に収容された投光素子と干渉することなく且つ光軸と平行な水平面と、投光面から後側にオフセットし且つ該端末部材の長手方向に延びる鉛直壁とを形成した段付きの切欠き形状を有し、
前記鉛直壁には、可撓性ケーブルを備えた外部コネクタを光軸方向に前記端末部材の投光面側から背面側に向けてアクセス可能な差込口が形成されると共に該差込口に臨んでコネクタピンが配置され、
前記外部コネクタを前記水平面に沿って前記差込口にアクセスさせて該差込口を通じて前記コネクタピンに連結したときに、該外部コネクタを含む前記端末部材が前記ケース本体と実質的に同じ断面形状となることを特徴とする投光器。
前記端末部材に２つの投光素子が収容され、最も外端に位置する投光素子と前記端末部材の長手方向端との間のピッチが投光素子間のピッチの半分以下である、請求項６に記載の投光器。
多光軸の細長いバー形状の投光器の投光面と対面した受光面を備えた細長いバー形状の外形を備え、その一端部から他端部に亘って所定のピッチで等間隔に受光素子を一列に配置した受光器であって、
該受光器の外形が、両端を開放した細長い断面略コ字状のケース本体と、一端を閉塞し他端を開放し且つ複数の受光素子を収容する細長い形状を備えると共に、その開放した端を前記ケース本体の開放した端に突き合わせた状態で前記ケース本体に連結される端末部材とで形成され、
前記端末部材が、前記ケース本体と同じ断面形状からその一部を切り欠いて、該端末部材に収容された受光素子と干渉することなく且つ光軸と平行な水平面と、受光面から後側にオフセットし且つ該端末部材の長手方向に延びる鉛直壁とを形成した段付きの切欠き形状を有し、
前記鉛直壁には、可撓性ケーブルを備えた外部コネクタを光軸方向に前記端末部材の受光面側から背面側に向けてアクセス可能な差込口が形成されると共に該差込口に臨んでコネクタピンが配置され、
前記外部コネクタを前記水平面に沿って前記差込口にアクセスさせて該差込口を通じて前記コネクタピンに連結したときに、該外部コネクタを含む前記端末部材が前記ケース本体と実質的に同じ断面形状となることを特徴とする受光器。
前記端末部材に２つの受光素子が収容され、最も外端に位置する受光素子と前記端末部材の長手方向端との間のピッチが受光素子間のピッチの半分以下である、請求項８に記載の投光器。