信号発生装置
【目的】 機械プレスのクランク軸の回転角度を検出するときなどに用いられる検出装置をフェイルセ−フな検出信号で検出できるようにする。
【構成】 被検出体の駆動に対応して移動する遮蔽手段と、その遮蔽手段の移動にともなって発射された光線が透過または遮蔽される位置関係を有して設けられ、その信号の透過時には２値化信号の「１」の出力ありを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「０」の出力なしを出力する透過型検出器と、前記遮蔽板との位置関係を前記透過型検出手段と同じくし、前記信号の透過時には２値化信号の「０」の出力なしを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「１」の出力ありを出力する反射型検出器とを有し、両検出器の双対信号によりフェイルセ−フな検出信号を得る。
【構成】 被検出体の駆動に対応して移動する遮蔽手段と、その遮蔽手段の移動にともなって発射された光線が透過または遮蔽される位置関係を有して設けられ、その信号の透過時には２値化信号の「１」の出力ありを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「０」の出力なしを出力する透過型検出器と、前記遮蔽板との位置関係を前記透過型検出手段と同じくし、前記信号の透過時には２値化信号の「０」の出力なしを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「１」の出力ありを出力する反射型検出器とを有し、両検出器の双対信号によりフェイルセ−フな検出信号を得る。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセンサを用いた信号発生装置に係り、特にフェイルセ−フな検出信号を得ることのできるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、機械プレスのストロ−ク制御用信号としては、図５に示されるように、機械プレスのクランクシャフト又はそのクランクシャフトの回転と連動する回転軸１に複数（図５の例では２個）のロ−タリカムスイッチ１０ａ，１０ｂを設けて構成されている。すなわち、ロ−タリスイッチ１０ａ，１０ｂは、同一形状のカム１１，１１を回転軸１に対して取付角度を異ならせて固定されていると共に、そのカム１１，１１にレバ−１２の先端にロ−ラ１３を備えたマイクロスイッチ（図示せず）をそれぞれ対設させて構成されている。
【０００３】したがって、回転軸１が回転するとそれに伴って各カム１１，１１も回転し、その回転角度に応じてレバ−１２が上下動してマイクロスイッチをＯＮ・ＯＦＦすることができる。そして、どのマイクロスイッチがＯＮ又はＯＦＦしたかによって、回転軸１の回転角度を検出することができる。
【０００４】なお、ロ−タリスイッチ１０ａ，１０ｂは、図５に示される２個以外に、さらに増加すれば、その分だけ検出する回転角度の巾を小さくすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来のマイクロスイッチを用いた信号発生装置は、マイクロスイッチの接点溶着等により故障したときには、正確な検出信号が得られなくなって、機械プレス等の機器本体の制御に不都合が生じることがあった。
【０００６】さらに、近年、機械プレスや工業用ロボット等の産業用機械においても、フェイルセ−フな検出信号により、機器本体を安全側に導くようにすることが要望されるようになってきている。
【０００７】このような要望に応えるために、上述のロ−タリマイクロスイッチの検出信号を基に、図６に示すような否定演算回路を用いてもフェイルセ−フな検出信号とすることはできない。
【０００８】図６を用いてさらに説明すると、Ａ1 は非反転増幅器、Ａ2 は反転増幅器及びＶｃｃは電源であって、ｘ1,ｙ1,ｙ2 は２値化信号でＨレベルを論理値「１」，Ｌレベルを論理値「０」とする。
【０００９】この場合、出力信号ｙ1 及びｙ2 がフェイルセ−フであるためには、回路が故障したときに出力ｙ1 ＝１、あるいはｙ2 ＝１に誤らないということである。
【００１０】ここで、入力信号ｘがｘ＝１には誤らない信号であるとすれば、非反転増幅器Ａ1 が故障で出力ｙ1 ＝１の誤り出力を生じなければ、すなわち、非反転増幅器Ａ1 がフェイルセ−フ構成であれば、ｙ1 ＝１の誤りは生じない。
【００１１】しかし、反転増幅器Ａ2 の出力信号ｙ2 は、たとえ増幅器Ａ2 をフェイルセ−フに構成したとしても、すなわち出力ｙ2 ＝１に誤らない構成としたとしても、非反転増幅器Ａ1 が故障してｙ1＝０を生じたとき、出力ｙ2 はｙ2 ＝１に誤ってしまう。このため、フェイルセ−フな信号処理には本質的に否定演算を含めることができない。
【００１２】出力信号ｙ2 に相当する信号、すなわち入力信号ｘの否定信号を得るには、直接ｘ＝０の信号をｘ＝０には誤らない信号の抽出手段を用いて抽出するより外にない。図７はこのような抽出手段を実現するための回路図である。
【００１３】すなわち、図７は、入力信号ｘを否定を含まない抽出手段（非反転増幅器）Ａ1 を用いて抽出すると同時に、別の否定を含まない抽出手段Ａ′1 を用いて入力信号ｘの否定信号ｙ2 ＝バ−ｘ（記号バ−は否定演算を表す。）を抽出し、出力信号ｙ1 ＝ｘとｙ1 の否定信号ｙ2 ＝バ−ｘを抽出する２線系手段を意味し、ｙ1 ，ｙ2 は双対信号である。
【００１４】そこで、本発明は、上述の図７に示す抽出手段に好適な信号発生装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明装置は、上記目的を達成するために、被検出体の駆動に対応して移動する遮蔽手段と、その遮蔽手段の移動にともなって発射された信号が透過または遮蔽される位置関係を有して設けられ、その信号の透過時には２値化信号の「１」の出力ありを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「０」の出力なしを出力する透過型検出手段と、前記遮蔽板との位置関係を前記透過型検出手段と同じくし、前記信号の透過時には２値化信号の「０」の出力なしを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「１」の出力ありを出力する反射型検出手段とを有することを特徴としている。また、前記発射される信号は光線であって、前記透過型検出手段及び前記反射型検出手段は光電素子からなることを特徴としている。
【００１６】
【作用】上記構成において、透過型検出手段は、信号の透過時には２値化信号に「１」の出力ありを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「０」の出力なしを出力する。そして、透過時には、「０」に誤ることがあっても「１」に誤ることはない。また、反射型検出手段は、信号の透過時には２値化信号の「０」の出力なしを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「１」の出力ありを出力する。そして、遮蔽時には、「０」に誤るとことがあっても「１」に誤ることはない。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は第１の実施例装置の斜視図であって、回転軸１は上記図４と同様に、機械プレス等の被検出体（図示せず）の駆動に対応して時計方向に回転するように構成されている。
【００１８】回転軸１には、円周の一部に切欠部２ａを有する円板からなる光線を透過させないが、照射された光線を反射させることのできる遮光板（本発明の遮蔽手段に該当する）２が固定されている。したがって、回転軸１が回転されるとそれに伴って遮光板２も回転することができる。
【００１９】遮光板２を中間に位置させ、かつ、切欠部２ａに対向する位置には、発光素子３ａ及び受光素子３ｂからなる透過型光電素子（本発明の透過型検出手段に該当する）３が図示しないフレ−ムに設けられているとともに、受光素子３ｂの上方で、かつ切欠部２ａに対向する位置には、発光素子４ａとその発光素子４ａから発射された光線が遮光板２に反射したときの光を受光する位置に設けられた受光素子４ｂからなる反射型光電素子（本発明の反射型検出手段に該当する）４が設けられている。
【００２０】上述の実施例装置においての検出動作を図２R>２のタイムチャ−トを参照しながら説明する。回転軸１が回転して遮光板２の切欠部２ａが透過型光電素子３に位置すると、発光素子３ａからの光線は受光素子３ｂに受光される。そして、受光素子３ｂの出力は、それまでの出力「０」から「１」に変化する。
【００２１】他方、反射型光電素子４において、発光素子４ａからの光線を遮光板２に反射させて受光していた受光素子４ｂの出力は、それまでの「１」から「０」に変化する。したがって、透過型光電素子３と反射型光電素子４の出力は、上述の図７の入力信号のｘとバ−ｘの関係となり、出力信号ｙ1 とその否定信号ｙ2 を抽出することのできる２光線系抽出手段を実現することができ、フェイルセ−フな信号発生装置になる。
【００２２】次に、両光電素子３，４の誤り状態についての具体例に就いて考察すると、先ず、透過型光電素子３が切欠部２ａに位置して透過状態にあるときは、発光素子３ａが消灯の故障か遮光板２以外の障害物により受光素子３ｂの出力信号が「１」から「０」に誤るが、「１」に誤るという事態はない。
【００２３】他方、反射型光電素子４の遮光状態においては、発光素子４ａが消灯の故障又は遮光板２と受光素子４ｂ間に障害物が存在して、受光素子４ｂの出力が「１」から「０」に誤るが「１」に誤るという事態はない。したがって、両光電素子３，４の出力の双対信号からフェイルセ−フな検出信号を得ることが可能となる。
【００２４】図３は、反射型光電素子４の発光素子４ａを透過型光電素子３の発光素子３ａと兼用させて、装置をより簡単にした例である。
【００２５】図４は、被検出体の駆動が左右方向に移動される場合であって、シャフト１′は被検出体の駆動に対応して左右方向に移動し、そのシャフト１′の先端に設けられた遮光板２′がそのシャフト１′に伴って移動する。このように、本発明装置は、被検出体は回転する場合だけでなく、左右方向に移動する場合の位置検出にも応用することができる。
【００２６】なお、上述の実施例では、透過型光電素子３と反射型光電素子４とをそれぞれ１個ずつ設けた例を示したが、遮光板２，２′に沿って複数設けることによって、検出巾を小さくすることができる。
【００２７】また、透過型検出手段及び反射型検出手段は、光電素子の代わりに超音波素子を用いるようにしてもよい。この場合、遮蔽手段は光線の反射を考慮する必要がない。しかし、上述の実施例のように光電素子で実施したときは構造が簡単になる利益がある。
【００２８】
【発明の効果】本発明装置は、被検出体の駆動に対応して移動する遮蔽手段と、その遮蔽手段の移動にともなって発射された信号が透過または遮蔽される位置関係を有して設けられ、その信号の透過時には２値化信号の「１」の出力ありを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「０」の出力なしを出力する透過型検出手段と、前記遮蔽板との位置関係を前記透過型検出手段と同じくし、前記信号の透過時には２値化信号の「０」の出力なしを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「１」の出力ありを出力する反射型検出手段とからなるので、双対信号によりフェイルセ−フな検出信号を得ることができる。また、透過型検出手段及び反射型検出手段を光電素子で構成したときは、簡単な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例装置の斜視図である。
【図２】検出動作を示すタイムチャ−トである。
【図３】本発明の第２の実施例装置の斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施例装置の斜視図である。
【図５】従来装置の斜視図である。
【図６】フェイルセ−フ回路の説明図である。
【図７】フェイルセ−フ回路の説明図である。
【符号の説明】
２，２′ 遮光板（遮蔽手段）
３ 透過型光電素子（透過型検出手段）
４ 反射型光電素子（反射型検出手段）
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセンサを用いた信号発生装置に係り、特にフェイルセ−フな検出信号を得ることのできるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、機械プレスのストロ−ク制御用信号としては、図５に示されるように、機械プレスのクランクシャフト又はそのクランクシャフトの回転と連動する回転軸１に複数（図５の例では２個）のロ−タリカムスイッチ１０ａ，１０ｂを設けて構成されている。すなわち、ロ−タリスイッチ１０ａ，１０ｂは、同一形状のカム１１，１１を回転軸１に対して取付角度を異ならせて固定されていると共に、そのカム１１，１１にレバ−１２の先端にロ−ラ１３を備えたマイクロスイッチ（図示せず）をそれぞれ対設させて構成されている。
【０００３】したがって、回転軸１が回転するとそれに伴って各カム１１，１１も回転し、その回転角度に応じてレバ−１２が上下動してマイクロスイッチをＯＮ・ＯＦＦすることができる。そして、どのマイクロスイッチがＯＮ又はＯＦＦしたかによって、回転軸１の回転角度を検出することができる。
【０００４】なお、ロ−タリスイッチ１０ａ，１０ｂは、図５に示される２個以外に、さらに増加すれば、その分だけ検出する回転角度の巾を小さくすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来のマイクロスイッチを用いた信号発生装置は、マイクロスイッチの接点溶着等により故障したときには、正確な検出信号が得られなくなって、機械プレス等の機器本体の制御に不都合が生じることがあった。
【０００６】さらに、近年、機械プレスや工業用ロボット等の産業用機械においても、フェイルセ−フな検出信号により、機器本体を安全側に導くようにすることが要望されるようになってきている。
【０００７】このような要望に応えるために、上述のロ−タリマイクロスイッチの検出信号を基に、図６に示すような否定演算回路を用いてもフェイルセ−フな検出信号とすることはできない。
【０００８】図６を用いてさらに説明すると、Ａ1 は非反転増幅器、Ａ2 は反転増幅器及びＶｃｃは電源であって、ｘ1,ｙ1,ｙ2 は２値化信号でＨレベルを論理値「１」，Ｌレベルを論理値「０」とする。
【０００９】この場合、出力信号ｙ1 及びｙ2 がフェイルセ−フであるためには、回路が故障したときに出力ｙ1 ＝１、あるいはｙ2 ＝１に誤らないということである。
【００１０】ここで、入力信号ｘがｘ＝１には誤らない信号であるとすれば、非反転増幅器Ａ1 が故障で出力ｙ1 ＝１の誤り出力を生じなければ、すなわち、非反転増幅器Ａ1 がフェイルセ−フ構成であれば、ｙ1 ＝１の誤りは生じない。
【００１１】しかし、反転増幅器Ａ2 の出力信号ｙ2 は、たとえ増幅器Ａ2 をフェイルセ−フに構成したとしても、すなわち出力ｙ2 ＝１に誤らない構成としたとしても、非反転増幅器Ａ1 が故障してｙ1＝０を生じたとき、出力ｙ2 はｙ2 ＝１に誤ってしまう。このため、フェイルセ−フな信号処理には本質的に否定演算を含めることができない。
【００１２】出力信号ｙ2 に相当する信号、すなわち入力信号ｘの否定信号を得るには、直接ｘ＝０の信号をｘ＝０には誤らない信号の抽出手段を用いて抽出するより外にない。図７はこのような抽出手段を実現するための回路図である。
【００１３】すなわち、図７は、入力信号ｘを否定を含まない抽出手段（非反転増幅器）Ａ1 を用いて抽出すると同時に、別の否定を含まない抽出手段Ａ′1 を用いて入力信号ｘの否定信号ｙ2 ＝バ−ｘ（記号バ−は否定演算を表す。）を抽出し、出力信号ｙ1 ＝ｘとｙ1 の否定信号ｙ2 ＝バ−ｘを抽出する２線系手段を意味し、ｙ1 ，ｙ2 は双対信号である。
【００１４】そこで、本発明は、上述の図７に示す抽出手段に好適な信号発生装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明装置は、上記目的を達成するために、被検出体の駆動に対応して移動する遮蔽手段と、その遮蔽手段の移動にともなって発射された信号が透過または遮蔽される位置関係を有して設けられ、その信号の透過時には２値化信号の「１」の出力ありを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「０」の出力なしを出力する透過型検出手段と、前記遮蔽板との位置関係を前記透過型検出手段と同じくし、前記信号の透過時には２値化信号の「０」の出力なしを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「１」の出力ありを出力する反射型検出手段とを有することを特徴としている。また、前記発射される信号は光線であって、前記透過型検出手段及び前記反射型検出手段は光電素子からなることを特徴としている。
【００１６】
【作用】上記構成において、透過型検出手段は、信号の透過時には２値化信号に「１」の出力ありを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「０」の出力なしを出力する。そして、透過時には、「０」に誤ることがあっても「１」に誤ることはない。また、反射型検出手段は、信号の透過時には２値化信号の「０」の出力なしを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「１」の出力ありを出力する。そして、遮蔽時には、「０」に誤るとことがあっても「１」に誤ることはない。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は第１の実施例装置の斜視図であって、回転軸１は上記図４と同様に、機械プレス等の被検出体（図示せず）の駆動に対応して時計方向に回転するように構成されている。
【００１８】回転軸１には、円周の一部に切欠部２ａを有する円板からなる光線を透過させないが、照射された光線を反射させることのできる遮光板（本発明の遮蔽手段に該当する）２が固定されている。したがって、回転軸１が回転されるとそれに伴って遮光板２も回転することができる。
【００１９】遮光板２を中間に位置させ、かつ、切欠部２ａに対向する位置には、発光素子３ａ及び受光素子３ｂからなる透過型光電素子（本発明の透過型検出手段に該当する）３が図示しないフレ−ムに設けられているとともに、受光素子３ｂの上方で、かつ切欠部２ａに対向する位置には、発光素子４ａとその発光素子４ａから発射された光線が遮光板２に反射したときの光を受光する位置に設けられた受光素子４ｂからなる反射型光電素子（本発明の反射型検出手段に該当する）４が設けられている。
【００２０】上述の実施例装置においての検出動作を図２R>２のタイムチャ−トを参照しながら説明する。回転軸１が回転して遮光板２の切欠部２ａが透過型光電素子３に位置すると、発光素子３ａからの光線は受光素子３ｂに受光される。そして、受光素子３ｂの出力は、それまでの出力「０」から「１」に変化する。
【００２１】他方、反射型光電素子４において、発光素子４ａからの光線を遮光板２に反射させて受光していた受光素子４ｂの出力は、それまでの「１」から「０」に変化する。したがって、透過型光電素子３と反射型光電素子４の出力は、上述の図７の入力信号のｘとバ−ｘの関係となり、出力信号ｙ1 とその否定信号ｙ2 を抽出することのできる２光線系抽出手段を実現することができ、フェイルセ−フな信号発生装置になる。
【００２２】次に、両光電素子３，４の誤り状態についての具体例に就いて考察すると、先ず、透過型光電素子３が切欠部２ａに位置して透過状態にあるときは、発光素子３ａが消灯の故障か遮光板２以外の障害物により受光素子３ｂの出力信号が「１」から「０」に誤るが、「１」に誤るという事態はない。
【００２３】他方、反射型光電素子４の遮光状態においては、発光素子４ａが消灯の故障又は遮光板２と受光素子４ｂ間に障害物が存在して、受光素子４ｂの出力が「１」から「０」に誤るが「１」に誤るという事態はない。したがって、両光電素子３，４の出力の双対信号からフェイルセ−フな検出信号を得ることが可能となる。
【００２４】図３は、反射型光電素子４の発光素子４ａを透過型光電素子３の発光素子３ａと兼用させて、装置をより簡単にした例である。
【００２５】図４は、被検出体の駆動が左右方向に移動される場合であって、シャフト１′は被検出体の駆動に対応して左右方向に移動し、そのシャフト１′の先端に設けられた遮光板２′がそのシャフト１′に伴って移動する。このように、本発明装置は、被検出体は回転する場合だけでなく、左右方向に移動する場合の位置検出にも応用することができる。
【００２６】なお、上述の実施例では、透過型光電素子３と反射型光電素子４とをそれぞれ１個ずつ設けた例を示したが、遮光板２，２′に沿って複数設けることによって、検出巾を小さくすることができる。
【００２７】また、透過型検出手段及び反射型検出手段は、光電素子の代わりに超音波素子を用いるようにしてもよい。この場合、遮蔽手段は光線の反射を考慮する必要がない。しかし、上述の実施例のように光電素子で実施したときは構造が簡単になる利益がある。
【００２８】
【発明の効果】本発明装置は、被検出体の駆動に対応して移動する遮蔽手段と、その遮蔽手段の移動にともなって発射された信号が透過または遮蔽される位置関係を有して設けられ、その信号の透過時には２値化信号の「１」の出力ありを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「０」の出力なしを出力する透過型検出手段と、前記遮蔽板との位置関係を前記透過型検出手段と同じくし、前記信号の透過時には２値化信号の「０」の出力なしを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「１」の出力ありを出力する反射型検出手段とからなるので、双対信号によりフェイルセ−フな検出信号を得ることができる。また、透過型検出手段及び反射型検出手段を光電素子で構成したときは、簡単な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例装置の斜視図である。
【図２】検出動作を示すタイムチャ−トである。
【図３】本発明の第２の実施例装置の斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施例装置の斜視図である。
【図５】従来装置の斜視図である。
【図６】フェイルセ−フ回路の説明図である。
【図７】フェイルセ−フ回路の説明図である。
【符号の説明】
２，２′ 遮光板（遮蔽手段）
３ 透過型光電素子（透過型検出手段）
４ 反射型光電素子（反射型検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被検出体の駆動に対応して移動する遮蔽手段と、前記遮蔽手段の移動にともなって発射された信号が透過または遮蔽される位置関係を有して設けられ、その信号の透過時には２値化信号の「１」の出力ありを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「０」の出力なしを出力する透過型検出手段と、前記遮蔽板との位置関係を前記透過型検出手段と同じくし、前記信号の透過時には２値化信号の「０」の出力なしを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「１」の出力ありを出力する反射型検出手段と、を有することを特徴とする信号発生装置。
【請求項２】 発射される信号は光線であって、透過型検出手段及び反射型検出手段は光電素子からなることを特徴とする請求項１記載の信号発生装置。
【請求項１】 被検出体の駆動に対応して移動する遮蔽手段と、前記遮蔽手段の移動にともなって発射された信号が透過または遮蔽される位置関係を有して設けられ、その信号の透過時には２値化信号の「１」の出力ありを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「０」の出力なしを出力する透過型検出手段と、前記遮蔽板との位置関係を前記透過型検出手段と同じくし、前記信号の透過時には２値化信号の「０」の出力なしを出力し、その信号の遮蔽時には２値化信号の「１」の出力ありを出力する反射型検出手段と、を有することを特徴とする信号発生装置。
【請求項２】 発射される信号は光線であって、透過型検出手段及び反射型検出手段は光電素子からなることを特徴とする請求項１記載の信号発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開平５−１３３７２８
【公開日】平成５年（１９９３）５月２８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−３２５１４６
【出願日】平成３年（１９９１）１１月１３日
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【公開日】平成５年（１９９３）５月２８日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）１１月１３日
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
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