安全制御機器
【課題】 テスト時には接続される負荷を停止させた状態でセンサの各機能をテストすることが可能な安全制御機器を提供する。
【解決手段】 センサ部ＳＮＳが物体の存在の有無を検出すると、ＣＰＵ２３はセンサ部ＳＮＳから検出結果を受け、制御信号とモニタ信号とを出力する。また、ＣＰＵ２３は通信回路２４を介して外部設定器３からモード切換信号を受けると設定信号をＩ／Ｏインターフェース２５に送る。Ｉ／Ｏインターフェース２５は設定信号を受けると負荷を駆動する制御信号である信号ＳＩＧ１を強制的に非活性状態にする。一方、センサ部ＳＮＳの動作を知らせるモニタ信号は設定信号に関係なくＩ／Ｏインターフェース２５から信号ＳＩＧ２として出力される。よって、負荷を停止させた状態でセンサ部ＳＮＳの動作をテストすることが可能になる。
【解決手段】 センサ部ＳＮＳが物体の存在の有無を検出すると、ＣＰＵ２３はセンサ部ＳＮＳから検出結果を受け、制御信号とモニタ信号とを出力する。また、ＣＰＵ２３は通信回路２４を介して外部設定器３からモード切換信号を受けると設定信号をＩ／Ｏインターフェース２５に送る。Ｉ／Ｏインターフェース２５は設定信号を受けると負荷を駆動する制御信号である信号ＳＩＧ１を強制的に非活性状態にする。一方、センサ部ＳＮＳの動作を知らせるモニタ信号は設定信号に関係なくＩ／Ｏインターフェース２５から信号ＳＩＧ２として出力される。よって、負荷を停止させた状態でセンサ部ＳＮＳの動作をテストすることが可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、安全制御機器に関するものであり、特に多光軸光電センサを用いた安全制御機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製造装置を運転する作業者の安全を確保するため、作業領域には安全装置が設置される。多くの安全装置は作業領域に作業者や物体が侵入したことを検出するためのセンサとして光電センサを備えている。このような光電センサの１つに多光軸光電センサがある。
【０００３】
多光軸光電センサは一方側に複数の投光素子が配列された投光センサヘッド（投光器）が配置され、対向する側に投光素子と同数の受光素子が配列された受光センサヘッド（受光器）が配置されて構成される。多光軸光電センサがライトカーテンとして使用される場合には、検出対象領域に物体が侵入すると投光器からの検出光が受光器手前で遮蔽又は反射されるため、受光器における受光量が部分的又は全体に亘り変化することによって物体侵入が検出される。また、多光軸光電センサがエリアセンサとして使用される場合には、検出対象領域に物体が侵入するといずれかの光軸が侵入物体により遮蔽されるため、該当する１又は２以上の受光素子における受光量が減衰することによって所定領域への物体侵入が検出される。
【０００４】
多光軸光電センサの設定を行なう機器として、特開２００２−２９６３６１号公報（特許文献１）には、センサの型式を通信によって取り込み、型式に応じた設定項目テーブルを選択して設定可能な動作モードに移行する多光軸光電センサの設定用機器の例が開示される。
【０００５】
安全装置の設置時には、たとえばセンサの光軸の調整やセンサの感度の調整などが行なわれる。センサの動作と製造装置（以下、負荷と称する）の動作とが連動するか否かを確認するため、センサの調整は安全装置と製造装置との配線が完了した状態で行なわれることが多い。
【０００６】
また、センサを長期間使用すると光軸がずれたり、投光部や受光部に汚れが付着したりすることによってセンサの感度が低下することがある。よって、センサは定期的に保守されることが多い。保守作業に関係しない配線が誤ってセンサから外されると、停止しなくてもよい負荷が誤って停止してしまう可能性がある。よって、センサに配線が接続されたままの状態でセンサの保守作業が行なわれることが多い。
【特許文献１】特開２００２−２９６３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、従来のセンサの調整はセンサと製造装置とが配線によって接続されたままの状態で行なわれることが多かった。この場合、センサの動作を試験する（センサが物体の有無を検出するかどうかを試験する）ときには検出結果が常に負荷に送られていたので、センサのテストや調整時にも負荷は不要な動作を行なうことがあった。
【０００８】
工場内ではセンサを含む安全装置と負荷との電源は共通であることが多い。負荷を完全に停止させるため電源電圧の供給を停止すれば安全装置にも電源電圧が供給されなくなる。よって、作業者は負荷を停止させたままセンサの試験を行なうことができなかった。
【０００９】
負荷の不要な動作や停止を防ぐため、作業者はセンサの試験を行なうため配線を一旦センサから取り外し、試験結果を表示灯などの手段で確認した後に再度配線を接続していた。しかしながら工場内には多くの配線が設置されているので、センサの動作に関係しない負荷に影響を与えることなく配線を取り外すことは非常に煩雑であり手間を要する。特に安全装置の保守時において、配線の取り外しや取り付けなどの作業は非常に煩雑なものになる。
【００１０】
センサから配線を外すために発生する作業の例を具体的に説明する。配線を外すためには、まず、工場に設置された多くの配線の中から該当の配線を探すことが必要である。次に、配線を外すためにはセンサの制御盤に備えられた安全カバーを外すことが必要である。多くの場合、カバーはネジで止められているので、作業者は配線を外す場合にはネジをすべて取り外し、試験の終了後ネジを取り付ける必要がある。
【００１１】
上述のように従来のセンサの場合、調整に多くの時間と手間とを要するという課題がある。
【００１２】
また、従来のセンサの場合、配線が一旦外されるため、再接続時に誤って配線が接続されるとセンサが誤動作する可能性がある。
【００１３】
センサの保守は工場で働く作業員が行なうことが多い。センサに関する十分な知識を持っていない作業員が保守を行なうとセンサが誤動作する可能性が高くなる。よって、保守の際には作業員が配線を外したり接続したりするような作業をできるだけなくす必要がある。
【００１４】
一方、センサに接続された配線を外すことなく保守作業を実施しようとすれば、センサが負荷を停止させて製造ラインにおける作業が停滞する可能性がある。
【００１５】
これらの課題を解決するため、従来はテスト時にセンサの検出結果を負荷に送信しないようにする専用装置がセンサと負荷との間に設けられていた。しかし、専用装置を設けることによって、設置場所を新たに要するとともに製造コストを上昇させるという課題が生じていた。
【００１６】
この発明は上述の課題を解決するものであって、その目的は、テスト時には接続される負荷を停止させた状態でセンサの各機能をテストすることが可能な安全制御機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明は要約すれば、安全制御機器であって、所定の領域内における物体の有無を検出して検出信号を出力するセンサ部と、通常モードと保守モードとを含む動作モードを設定する動作モード設定部と、検出信号を受けて負荷の動作と停止とを制御するための制御信号を出力する制御信号出力部と、動作モードが保守モードに設定される場合に制御信号を強制的に非活性化する出力制御部とを備える。
【００１８】
好ましくは、安全制御機器は、検出信号を受けてセンサ部の動作状態を知らせるためのモニタ信号を出力制御部に出力するモニタ出力部をさらに備え、出力制御部は、動作モードが保守モードである場合には、モニタ信号を非活性化せず、制御信号のみを非活性化する。
【００１９】
より好ましくは、センサ部は、複数の投光部と複数の投光部から出力される光のそれぞれに対応する複数の受光部とを含む多光軸光電センサである。
【００２０】
この発明の別の局面に従うと、安全制御機器であって、監視装置から出力される出力信号を受ける受信部と、通常モードと保守モードとを含む動作モードを設定する動作モード設定部と、出力信号を受けて負荷の動作と停止とを制御するための制御信号を出力する制御信号出力部と、動作モードが保守モードに設定される場合に制御信号を強制的に非活性化する出力制御部とを備える。
【００２１】
好ましくは、安全制御機器は、出力信号を受けてセンサ部の動作状態を知らせるためのモニタ信号を出力制御部に出力するモニタ出力部をさらに備え、出力制御部は、動作モードが保守モードである場合には、モニタ信号を非活性化せず、制御信号のみを非活性化する。
【００２２】
より好ましくは、制御信号出力部は、動作モードが保守モードである場合には、設定信号をさらに出力し、出力制御部は、設定信号に応じて出力の論理値を切り換える切換回路と、制御信号と切換回路の出力とを受けるＡＮＤ回路と、ＡＮＤ回路の出力を制御電極に受ける第１のトランジスタと、モニタ信号を制御電極に受ける第２のトランジスタとを有する。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の安全制御機器によれば、センサ部の検出結果を受けると負荷の動作と停止とを制御するための制御信号とセンサ部の動作を知らせるためのモニタ信号とを出力し、モード切換信号によってセンサ部の動作をテストする動作モードに切換ると制御信号を非活性化させて負荷の動作を停止させるので、負荷に接続される配線を外すことなくセンサ部の動作を確認することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２５】
［実施の形態１］
図１は、この発明の安全制御機器の適用例を示す外観図である。
【００２６】
図１を参照して、多光軸光電センサ１００は、投光センサヘッド１と受光センサヘッド２とが通信用ケーブル１０１で接続されて構成される。また、通信用ケーブル１０１には、接続コネクタ１０２を介して、外部設定器３が連結される。なお、図示しないが接続コネクタ１０２と投光センサヘッド１との間には電源供給用の配線ボックス等が介在する。
【００２７】
外部設定器３は、複数の押しボタンスイッチで構成される操作部３ａと、液晶ディスプレイで構成される表示部３ｂとを有する。図１の適用例では、外部設定器３を介して、たとえば投光センサヘッド１からの投光量、受光センサヘッド２における受光信号増幅率、受光したか否かを受光信号のレベルで判定するための受光判定しきい値の設定等が可能である。また、表示部３ｂには、センサ動作時の投光量や受光量あるいは受光判定しきい値等が表示される。
【００２８】
なお、図１において外部設定器３は多光軸光電センサ１００に備え付けられた専用の装置（コントローラ）として示されるが、たとえば、外部設定器３は条件の設定や動作状態を表示するためのソフトウェアを実行させるパーソナルコンピュータであってもよい。
【００２９】
図２は、この発明の安全制御機器の構成例を示す図である。
【００３０】
図２を参照して、この発明の安全制御機器の構成例として、図１の投光センサヘッド１と受光センサヘッド２との構成がそれぞれ示される。この発明の安全制御機器は、所定の領域内における物体の有無を検出して検出信号を出力するセンサ部ＳＮＳと、検出信号を受けて負荷の動作と停止とを制御するための制御信号とセンサ部ＳＮＳの動作を知らせるためのモニタ信号とを出力し、モード切換信号を受けて制御信号を強制的に非活性化する制御部ＯＣとを備える。
【００３１】
以下、この発明の安全制御機器の構成を説明するため、まず、投光センサヘッド１および受光センサヘッド２の構成について説明する。
【００３２】
投光センサヘッド１は、投光素子、電流制御回路および選択回路を含むｎ個の投光器１１（１１１〜１１ｎ）と、投光器１１を駆動する信号等を生成するＣＰＵ１２と、受光センサヘッド２との通信並びに外部設定器３との通信を行なうための通信回路１３と、上位装置であるＰＬＣ（Programmable Logic Controller）４との通信を行なうためのＩ／Ｏインターフェース１４とを含む。
【００３３】
投光素子は赤外光（または赤色光）を発光する素子である。また、選択回路はＣＰＵ１２から送られる信号をベースに受けると投光素子を駆動するトランジスタである。また、電流制御回路はＣＰＵ１２から送られる信号に応じて投光素子に供給する電流を調整して投光素子の光量を調整する回路である。
【００３４】
受光センサヘッド２は、受光素子を含む光電変換部、受光素子からの受光信号を増幅するプリアンプ並びに光軸選択回路を含む受光器２１（２１１〜２１ｎ）と、メインアンプ、フィルタ（コムフィルタ）並びにＡ／Ｄ変換器を含む信号処理部２２と、受光器２１の制御信号等を生成するとともに信号処理部２２からの信号（検出信号）を受けて制御信号とモニタ信号とを出力するとともに設定信号を出力するＣＰＵ２３とを含む。
【００３５】
信号処理部２２に含まれるメインアンプ、フィルタ、Ａ／Ｄ変換器の機能についてそれぞれ説明する。メインアンプはプリアンプから受ける信号を増幅する。フィルタは増幅された信号から検出光による信号成分を抽出する。Ａ／Ｄ変換器は抽出後の信号をＡ／Ｄ変換し、デジタルの検出信号をＣＰＵ２３に出力する。
【００３６】
ＣＰＵ２３から出力される制御信号とモニタ信号とはＩ／Ｏインターフェース２５に送られる。また、ＣＰＵ２３は、モード切換信号を受けて動作モードをセンサ部の動作をテストするテストモード（保守モード）に切り換える。ＣＰＵ２３の動作が保守モードに切換ると、ＣＰＵ２３は制御信号を強制的に非活性化するための設定信号を出力する。
【００３７】
ＣＰＵ２３は内部メモリ（図示せず）にステータス情報を記憶し、モード切換信号に応じてステータス情報を更新する。ＣＰＵ２３はステータス情報を参照して動作モードを判定する。なお、ＣＰＵ２３の動作モードには保守モードの他に、制御信号によって負荷の動作と停止とを制御することができる動作モードがある。この動作モードを以後では「通常モード」と称することにする。
【００３８】
なお、図２に図示されないがＣＰＵ２３は、検出信号を受けて負荷の動作と停止とを制御するための制御信号を出力する制御信号出力部と、検出信号を受けてセンサ部ＳＮＳの動作状態を知らせるためのモニタ信号を出力するモニタ出力部とを含む。また、ＣＰＵ２３は、動作モード設定部を含む。この動作モード設定部は上述の内部メモリを含み、通常モードと保守モードとを含む動作モードを設定する。
【００３９】
なお、動作モードの切換は動作モード設定部での処理によってのみ可能であると限定されるものではなく、たとえばディップスイッチ（図示せず）や外部設定器３によって設定されてもよい。
【００４０】
受光センサヘッド２は、さらに、投光センサヘッド１との通信並びに外部設定器３との通信を行なうための通信回路２４と、端子Ｔ１から信号ＳＩＧ１を出力するとともに、端子Ｔ２からＰＬＣ４に信号ＳＩＧ２を出力するＩ／Ｏインターフェース２５とを含む。モード切換信号は外部設定器３から通信回路２４を介してＣＰＵ２３に送られる。また、Ｉ／Ｏインターフェース２５は、ＣＰＵ２３の動作モードが保守モードの場合には設定信号に応じて、制御信号を強制的に非活性化状態とする。つまり、Ｉ／Ｏインターフェース２５は、この発明の出力制御部に相当する。なお、制御信号が非活性化されている場合であってもモニタ信号は非活性化されない。図２において制御信号は信号ＳＩＧ１として示され、モニタ信号は信号ＳＩＧ２として示される。
【００４１】
信号ＳＩＧ１は、たとえば電源とモータとの間に接続されるリレー（図示せず）に送られる。このリレーは信号ＳＩＧ１を受けると導通状態になる。リレーが導通状態になるとモータが動作し、たとえばプレス装置などの製造装置（図示せず）が動作する。一方、信号ＳＩＧ２は、たとえばＰＬＣ４が受光センサヘッド２の動作を監視するために用いられる。
【００４２】
また、ＣＰＵ２３はＩ／Ｏインターフェース２５から信号ＳＩＧ１が出力されたことを示すフィードバック信号を受け、Ｉ／Ｏインターフェース２５が正常か否かを判定する。
【００４３】
図２に示されるようにセンサ部ＳＮＳは投光器１１、受光器２１および信号処理部２２を含む。一方、制御部ＯＣは、ＣＰＵ２３、通信回路２４およびＩ／Ｏインターフェース２５を含む。
【００４４】
この発明の安全制御機器における動作の概要を要約して説明する。センサ部ＳＮＳが物体の存在の有無を検出すると、ＣＰＵ２３はセンサ部ＳＮＳから検出結果を受け、制御信号とモニタ信号とを出力する。また、ＣＰＵ２３は通信回路２４を介して外部設定器３からモード切換信号を受けると設定信号をＩ／Ｏインターフェース２５に送る。Ｉ／Ｏインターフェース２５は設定信号を受けると負荷を駆動する制御信号である信号ＳＩＧ１を強制的に非活性状態にする。一方、センサ部ＳＮＳの動作を知らせるモニタ信号は設定信号に関係なくＩ／Ｏインターフェース２５から信号ＳＩＧ２として出力される。よって、負荷を停止させた状態でセンサ部ＳＮＳの動作をテストすることが可能になる。
【００４５】
なお、この発明の安全制御機器はセンサ部ＳＮＳと制御部ＯＣとを含むものと限定されるものではなく、制御部ＯＣのみであってもよい。この場合、ＣＰＵ２３にはたとえばセンサ部ＳＮＳから検出信号を受信する受信部を含む。なお、この受信部はＣＰＵ２３（あるいは制御部ＯＣ）に含まれなくてもよい。
【００４６】
ただし、センサと安全制御機器を一体化していない場合には、これらの装置を接続するための配線が必要になるので、装置の小型化のためには、図２に示されるようにセンサ部ＳＮＳと制御部ＯＣとを一体にした構成であるほうがより好適である。以下では、説明の便宜上、この発明の安全制御機器の構成はセンサ部ＳＮＳと制御部ＯＣとを含む構成であるとする。
【００４７】
図３は、図２のＩ／Ｏインターフェース２５の構成例を示す図である。
【００４８】
図３を参照して、Ｉ／Ｏインターフェース２５は、設定信号ＳＥＴに応じて出力の論理値を切換える切換回路３１と、制御信号ＣＴＲＬと切換回路３１の出力とを受けるＡＮＤ回路３２と、ＡＮＤ回路３２の出力をベースに受け、端子Ｔ１から信号ＳＩＧ１を出力するトランジスタＴＲ１と、モニタ信号ＭＮＴをベースに受け、信号ＳＩＧ２を端子Ｔ２から出力するトランジスタＴＲ２と、トランジスタＴＲ１の出力（信号ＳＩＧ１）をベースに受けてＩ／Ｏインターフェース２５が正常に動作しているか否かを示すフィードバック信号をＣＰＵ２３に送るトランジスタＴＲ３とを含む。
【００４９】
通常モードの場合、ＣＰＵ２３は検出信号ＤＴを受けて制御信号ＣＴＲＬとモニタ信号ＭＮＴとを出力する。また、ＣＰＵ２３はＨレベルの設定信号ＳＥＴを出力し、切換回路３１はＨレベルの信号を出力する。一方、保守モードの場合、ＣＰＵ２３は検出信号ＤＴとともにモード切換信号ＳＷを受ける。この場合、ＣＰＵ２３は制御信号ＣＴＲＬとモニタ信号ＭＮＴとを出力するとともに、設定信号ＳＥＴの論理レベルをＬレベルに設定する。切換回路３１は設定信号ＳＥＴを受けてＬレベルの信号を出力する。ＡＮＤ回路３２は切換回路からＬレベルの信号を受けると制御信号ＣＴＲＬの論理レベルによらずＬレベルの信号を出力する。よって、トランジスタＴＲ１は非導通になり、信号ＳＩＧ１は不活性化状態になる。
【００５０】
なお、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は制御信号ＣＴＲＬおよびモニタ信号ＭＮＴのそれぞれのレベルを後段の回路の入力レベルに応じてシフトさせるレベルシフト回路に相当する。各トランジスタのエミッタ端子は図３に示されるように、たとえば２４Ｖの電源ノードに接続される。
【００５１】
図４は、この発明の安全制御機器の動作を概略的に示すフローチャートである。
【００５２】
図４を参照して、多光軸光電センサ１００に電源が投入されると、まず、センサヘッド及び外部設定器のメモリの初期化等の起動処理が実行される（ステップＳ１）。
【００５３】
起動処理では、また、ＣＰＵ２３が内蔵するメモリに記憶されたステータス情報を参照して動作モードが通常モードか保守モードかのいずれであるかを判定する。
【００５４】
起動処理が終了すると、次いで検出処理が実行される。この検出処理では、受光素子での誤動作を防ぐために各投光素子が光を出すタイミングを調整する投光タイミング調整処理（ステップＳ２）と、投受光処理（ステップＳ３）と、安全制御機器に異常がないか否かをＣＰＵ２３が診断する自己診断処理（ステップＳ４）と、投光センサヘッド１、受光センサヘッド２並びに外部設定器３との間の通信、あるいは受光センサヘッド２と他の多光軸光電センサ（多光軸光電センサが併設されるような場合）の受光センサヘッドとの通信を行なう通信処理（ステップＳ５）とが実行される。
【００５５】
通信処理では、また、外部設定器３からモード切換信号が入力され、ＣＰＵ２３はモード切換信号に応じてステータス情報を更新し、動作モードを切換える。
【００５６】
なお、ＣＰＵ２３はモード切換信号を受けて動作モードを「通常モード」と「保守モード」と間で交互に切り換えてもよいし、「通常モード」から「保守モード」に切り換えるのみであってもよい。ただし、センサ部ＳＮＳの調整が完了していないにも関わらずモード切換信号によって動作モードが保守モードから通常モードに切換ると負荷が誤動作を起こす可能性がある。よって、負荷の誤動作を防ぐためには、モード切換信号に応じて動作モードが「通常モード」から「保守モード」に切換り、安全制御機器への電源電圧の再投入（リセット）によって動作モードが「保守モード」から「通常モード」に切換るほうがより望ましい。
【００５７】
通信処理（ステップＳ５）の終了後に、異常有無確認（ステップＳ６）と、受光判定しきい値、投光量、受光信号増幅率等の設定を行なうための設定モードに移行するか否かの確認が行なわれる（ステップＳ８）。ステップＳ６で行なわれる異常有無確認では、ステップＳ４の自己診断についての異常有無確認と、ステップＳ５の通信処理についての異常確認と、ステップＳ２においてタイミング調整処理が所定回数以上連続して行なわれていないか（タイミング調整を繰り返して行なっても干渉が回避されていないか）の確認が行なわれる。
【００５８】
ステップＳ６での異常有無確認によって異常が認められた場合（ステップＳ６においてＹＥＳの場合）、処理は異常モードに移行し（ステップＳ７）、安全制御機器の動作が一時的にロックアウトされる。一方、ステップＳ６において異常がない場合（ステップＳ６においてＮＯの場合）、外部設定器３からの所定の設定開始信号の入力があったか否かが判定される。ステップＳ８において設定開始信号の入力があった場合（ステップＳ８においてＹＥＳの場合）、処理は設定モードに移行する（ステップＳ９）。ステップＳ８において設定開始信号の入力がない場合（ステップＳ８においてＮＯの場合）、処理は再びステップＳ２に戻る。
【００５９】
なお、処理が異常モードに移行した場合（ステップＳ７）には、電源が再投入される等のリセット処理によって、安全制御機器が正常状態になる。また、処理が設定モードに移行した場合（ステップＳ９）、リセット処理によって設定内容が反映される。
【００６０】
図５は、図４のステップＳ３における投受光処理の詳細を示すフローチャートである。
【００６１】
図５を参照して、投光センサヘッド１における処理（ステップＳ１１、Ｓ１２）と、受光センサヘッド２における処理（ステップＳ２１〜Ｓ２９）とが並列的に示される。
【００６２】
まず、投光センサヘッド１及び受光センサヘッド２において、通信用ケーブル１０１を介して投光センサヘッド１と受光センサヘッド２との間の同期をとるための同期通信が行なわれる（ステップＳ１１，ステップＳ２１）。
【００６３】
次に受光センサヘッド２では、後に説明する投光処理（ステップＳ１２）および受光判定処理（ステップＳ２３）において、非投光期間中に所定回数の受光処理を行なうことで干渉の有無をチェックする受光サンプリングを投光期間の直前か直後かのいずれに行なうかが判別される（ステップＳ２２）。この判別は、ＣＰＵ２３が内部メモリに書き込まれた干渉チェックフラグを参照することによって行なわれる。
【００６４】
次に、光軸の数だけループ処理が行なわれる。投光センサヘッド１では、予め決定された投光量と規定の連続投光回数（たとえば３回）に従って、各投光器１１を順次選択的に駆動させることにより、各投光器１１からの投光が行なわれる（ステップＳ１２）。
【００６５】
一方、受光センサヘッド２では、予め決定された受光信号増幅率に従って、受光器２１の受光サンプリングゲートを各々４回分（オンオフ判定用に３回、干渉チェック用に１回）選択的に順次開放し、各受光器２１からの受光信号を順次取り込む。受光信号は信号処理部２２のＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換され、検出信号としてＣＰＵ２３に送られる。ＣＰＵ２３は、検出信号のレベルと予め決定された受光判定しきい値とを比較して受光判定処理（各光軸での受光の有無の判定）を実行する（ステップＳ２３）。
【００６６】
受光判定処理について、より詳細に説明する。受光判定処理では、投光器からの投光に同期した３回の受光サンプリングにより得られる受光信号が、それぞれ受光判定しきい値と比較される。３回のうち、しきい値を越える場合が２回以上あれば受光ありと認定し（オン認定）、しきい値を越えない場合が２回以上あれば受光なしと認定（オフ認定）して最終的な受光判定を行なう。
【００６７】
受光判定処理では、また、干渉チェック用の受光サンプリングにより得られる受光信号についてもオンオフ認定が行なわれる。この結果は、相互干渉データ処理（ステップＳ２５）で使用される。
【００６８】
なお、受光判定処理は動作モードが保守モードのときには実行されない。
【００６９】
受光判定処理に続き、ステップＳ２４では出力制御処理が行なわれる。
【００７０】
出力制御処理の具体例について説明する。多光軸光電センサ１００がライトカーテンに用いられる場合、受光判定処理において何れかの光軸で受光が確認されなかったとき（オフ認定のとき）に、出力制御処理では受光が確認されなかった光軸に応じて所定動作（たとえば、制御対象機器の停止信号の生成）が実行される。また、多光軸光電センサがエリアセンサに用いられる場合、受光判定処理（ステップＳ２３）において受光が確認されなかった光軸があると、出力制御処理ではその光軸に応じて所定動作（例えば、物体侵入エリアを特定するための信号生成）が実行される。
【００７１】
続くステップＳ２５では、相互干渉データ処理が実行される。この相互干渉データ処理では、先のステップＳ２３で干渉チェック用の受光サンプリングによって得られたオンオフ認定結果が使用される。認定結果がオン認定であればＣＰＵ２３の干渉カウンタ機能が使用され、カウンタの計数が＋１増加する。一方認定結果がオフ認定であれば、同様にＣＰＵ２３の干渉カウンタ機能が使用され、カウンタがリセットされる。相互干渉データ処理による結果はステップＳ２９の相互干渉判定処理において用いられる。
【００７２】
ステップＳ２３〜ステップＳ２５で示されるループ処理が終了すると、受光センサヘッド２（制御部ＯＣ）では、出力処理が行なわれる（ステップＳ２６）。
【００７３】
出力処理では、設定信号に基づいて信号ＳＩＧ１を活性化状態にする処理（オン／オフ処理）か、非活性化状態にする処理（オフ出力処理）かのいずれかが行なわれる。出力処理の詳細については後述する。
【００７４】
出力処理に続いて、ＣＰＵ２３の内部メモリ内の干渉チェックフラグの書き換え（反転）が行なわれる（ステップＳ２７）。この処理によって、次回のループ処理では干渉チェック用の受光サンプリングが投光期間の前から後、あるいは後から前に行なわれるよう切換る。
【００７５】
次いで、投受光ループ処理の結果に基づいてセンサのオンオフ認定の状態を複数周期毎に通知するモニタ信号（補助出力）が生成される（ステップＳ２８）。このモニタ信号（つまり図２の信号ＳＩＧ２）は、ＰＬＣ４に送られる。
【００７６】
次いで、ステップＳ２９において、ステップＳ２５で得られたカウンタ値をＣＰＵ２３が参照し、カウンタ値が所定の値に達していれば相互干渉が発生していると判定する相互干渉判定処理が実行される。
【００７７】
図６は、図５のステップＳ２３の受光判定処理を示すフローチャートである。
【００７８】
図６を参照して、まずＣＰＵ２３はステータス情報を参照し、動作モードが通常モードか保守モードかを判定する（ステップＳ３１）。
【００７９】
動作モードが通常モードである場合（ステップＳ３１においてＹＥＳの場合）、ＣＰＵ２３は、検出信号のレベルと予め決定された受光判定しきい値とを比較し、検出信号のレベルが受光判定しきい値を越えた回数に基づいてオン認定あるいはオフ認定を行なうオン判定処理を行なう。一方、動作モードが保守モードである場合（ステップＳ３１においてＮＯの場合）、オン判定処理は行なわれずに処理が終了する。
【００８０】
図７は、図５のステップＳ２６の出力処理を示すフローチャートである。
【００８１】
図７を参照して、図６のステップＳ３１と同様に、動作モードが通常モードか保守モードかのいずれかが判定される（ステップＳ４１）。
【００８２】
動作モードが通常モードの場合（ステップＳ４１においてＹＥＳの場合）、オン／オフ出力処理が行なわれる（ステップＳ４２）。オン／オフ出力処理において、Ｉ／Ｏインターフェース２５はＣＰＵ２３から制御信号ＣＴＲＬを受け、信号ＳＩＧ１を出力する。このとき信号ＳＩＧ１は活性化状態である。
【００８３】
一方、動作モードが保守モードの場合（ステップＳ４１においてＹＥＳの場合）、オフ出力処理が行なわれる（ステップＳ４３）。オフ出力処理において、ＣＰＵ２３は設定信号ＳＥＴを出力し、Ｉ／Ｏインターフェース２５は設定信号を受けて信号ＳＩＧ１を常時非活性化状態にする。
【００８４】
なお、この発明におけるセンサ部の例として多光軸光電センサを示したが、センサ部は単光軸光電センサであってもよい。さらにセンサ部は光電センサに限定されず、物体の有無や物体の侵入を検知することができるセンサ（たとえば超音波センサなど）であればこの発明は適用可能である。
【００８５】
さらに、この発明の安全制御機器が図２の制御部ＯＣのみから構成されるような機器である場合、安全制御機器は作業領域の安全状態を監視するセンサやスイッチなどの各種の装置（監視装置）から出力される出力信号を受ける装置であってもよい。
【００８６】
以上のように、実施の形態１によれば、外部から入力されるモード切換信号によって負荷に対する制御信号が非活性化され、センサと負荷との間に接続される配線を外差なくてもセンサのテストが可能になるので、保守作業等のセンサのテストや調整に要する手間や時間を減らすことが可能になるとともに、保守作業後に誤って配線を接続する作業ミスを防ぐことが可能になる。
【００８７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】この発明の安全制御機器の適用例を示す外観図である。
【図２】この発明の安全制御機器の構成例を示す図である。
【図３】図２のＩ／Ｏインターフェース２５の構成例を示す図である。
【図４】この発明の安全制御機器の動作を概略的に示すフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ３における投受光処理の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図５のステップＳ２３の受光判定処理を示すフローチャートである。
【図７】図５のステップＳ２６の出力処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８９】
１ 投光センサヘッド、２ 受光センサヘッド、３ 外部設定器、３ａ 操作部、３ｂ 表示部、１１ 投光器、１３ 通信回路、１４，２５ Ｉ／Ｏインターフェース、２１ 受光器、２２ 信号処理部、２３ ＣＰＵ、２４ 通信回路、３１ 切換回路、３２ ＡＮＤ回路、１００ 多光軸光電センサ、１０１ 通信用ケーブル、１０２ 接続コネクタ、ＯＣ 制御部、Ｓ１〜Ｓ４３ ステップ、ＳＮＳ センサ部、Ｔ１，Ｔ２ 端子、ＴＲ１〜ＴＲ３ トランジスタ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、安全制御機器に関するものであり、特に多光軸光電センサを用いた安全制御機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製造装置を運転する作業者の安全を確保するため、作業領域には安全装置が設置される。多くの安全装置は作業領域に作業者や物体が侵入したことを検出するためのセンサとして光電センサを備えている。このような光電センサの１つに多光軸光電センサがある。
【０００３】
多光軸光電センサは一方側に複数の投光素子が配列された投光センサヘッド（投光器）が配置され、対向する側に投光素子と同数の受光素子が配列された受光センサヘッド（受光器）が配置されて構成される。多光軸光電センサがライトカーテンとして使用される場合には、検出対象領域に物体が侵入すると投光器からの検出光が受光器手前で遮蔽又は反射されるため、受光器における受光量が部分的又は全体に亘り変化することによって物体侵入が検出される。また、多光軸光電センサがエリアセンサとして使用される場合には、検出対象領域に物体が侵入するといずれかの光軸が侵入物体により遮蔽されるため、該当する１又は２以上の受光素子における受光量が減衰することによって所定領域への物体侵入が検出される。
【０００４】
多光軸光電センサの設定を行なう機器として、特開２００２−２９６３６１号公報（特許文献１）には、センサの型式を通信によって取り込み、型式に応じた設定項目テーブルを選択して設定可能な動作モードに移行する多光軸光電センサの設定用機器の例が開示される。
【０００５】
安全装置の設置時には、たとえばセンサの光軸の調整やセンサの感度の調整などが行なわれる。センサの動作と製造装置（以下、負荷と称する）の動作とが連動するか否かを確認するため、センサの調整は安全装置と製造装置との配線が完了した状態で行なわれることが多い。
【０００６】
また、センサを長期間使用すると光軸がずれたり、投光部や受光部に汚れが付着したりすることによってセンサの感度が低下することがある。よって、センサは定期的に保守されることが多い。保守作業に関係しない配線が誤ってセンサから外されると、停止しなくてもよい負荷が誤って停止してしまう可能性がある。よって、センサに配線が接続されたままの状態でセンサの保守作業が行なわれることが多い。
【特許文献１】特開２００２−２９６３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、従来のセンサの調整はセンサと製造装置とが配線によって接続されたままの状態で行なわれることが多かった。この場合、センサの動作を試験する（センサが物体の有無を検出するかどうかを試験する）ときには検出結果が常に負荷に送られていたので、センサのテストや調整時にも負荷は不要な動作を行なうことがあった。
【０００８】
工場内ではセンサを含む安全装置と負荷との電源は共通であることが多い。負荷を完全に停止させるため電源電圧の供給を停止すれば安全装置にも電源電圧が供給されなくなる。よって、作業者は負荷を停止させたままセンサの試験を行なうことができなかった。
【０００９】
負荷の不要な動作や停止を防ぐため、作業者はセンサの試験を行なうため配線を一旦センサから取り外し、試験結果を表示灯などの手段で確認した後に再度配線を接続していた。しかしながら工場内には多くの配線が設置されているので、センサの動作に関係しない負荷に影響を与えることなく配線を取り外すことは非常に煩雑であり手間を要する。特に安全装置の保守時において、配線の取り外しや取り付けなどの作業は非常に煩雑なものになる。
【００１０】
センサから配線を外すために発生する作業の例を具体的に説明する。配線を外すためには、まず、工場に設置された多くの配線の中から該当の配線を探すことが必要である。次に、配線を外すためにはセンサの制御盤に備えられた安全カバーを外すことが必要である。多くの場合、カバーはネジで止められているので、作業者は配線を外す場合にはネジをすべて取り外し、試験の終了後ネジを取り付ける必要がある。
【００１１】
上述のように従来のセンサの場合、調整に多くの時間と手間とを要するという課題がある。
【００１２】
また、従来のセンサの場合、配線が一旦外されるため、再接続時に誤って配線が接続されるとセンサが誤動作する可能性がある。
【００１３】
センサの保守は工場で働く作業員が行なうことが多い。センサに関する十分な知識を持っていない作業員が保守を行なうとセンサが誤動作する可能性が高くなる。よって、保守の際には作業員が配線を外したり接続したりするような作業をできるだけなくす必要がある。
【００１４】
一方、センサに接続された配線を外すことなく保守作業を実施しようとすれば、センサが負荷を停止させて製造ラインにおける作業が停滞する可能性がある。
【００１５】
これらの課題を解決するため、従来はテスト時にセンサの検出結果を負荷に送信しないようにする専用装置がセンサと負荷との間に設けられていた。しかし、専用装置を設けることによって、設置場所を新たに要するとともに製造コストを上昇させるという課題が生じていた。
【００１６】
この発明は上述の課題を解決するものであって、その目的は、テスト時には接続される負荷を停止させた状態でセンサの各機能をテストすることが可能な安全制御機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明は要約すれば、安全制御機器であって、所定の領域内における物体の有無を検出して検出信号を出力するセンサ部と、通常モードと保守モードとを含む動作モードを設定する動作モード設定部と、検出信号を受けて負荷の動作と停止とを制御するための制御信号を出力する制御信号出力部と、動作モードが保守モードに設定される場合に制御信号を強制的に非活性化する出力制御部とを備える。
【００１８】
好ましくは、安全制御機器は、検出信号を受けてセンサ部の動作状態を知らせるためのモニタ信号を出力制御部に出力するモニタ出力部をさらに備え、出力制御部は、動作モードが保守モードである場合には、モニタ信号を非活性化せず、制御信号のみを非活性化する。
【００１９】
より好ましくは、センサ部は、複数の投光部と複数の投光部から出力される光のそれぞれに対応する複数の受光部とを含む多光軸光電センサである。
【００２０】
この発明の別の局面に従うと、安全制御機器であって、監視装置から出力される出力信号を受ける受信部と、通常モードと保守モードとを含む動作モードを設定する動作モード設定部と、出力信号を受けて負荷の動作と停止とを制御するための制御信号を出力する制御信号出力部と、動作モードが保守モードに設定される場合に制御信号を強制的に非活性化する出力制御部とを備える。
【００２１】
好ましくは、安全制御機器は、出力信号を受けてセンサ部の動作状態を知らせるためのモニタ信号を出力制御部に出力するモニタ出力部をさらに備え、出力制御部は、動作モードが保守モードである場合には、モニタ信号を非活性化せず、制御信号のみを非活性化する。
【００２２】
より好ましくは、制御信号出力部は、動作モードが保守モードである場合には、設定信号をさらに出力し、出力制御部は、設定信号に応じて出力の論理値を切り換える切換回路と、制御信号と切換回路の出力とを受けるＡＮＤ回路と、ＡＮＤ回路の出力を制御電極に受ける第１のトランジスタと、モニタ信号を制御電極に受ける第２のトランジスタとを有する。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の安全制御機器によれば、センサ部の検出結果を受けると負荷の動作と停止とを制御するための制御信号とセンサ部の動作を知らせるためのモニタ信号とを出力し、モード切換信号によってセンサ部の動作をテストする動作モードに切換ると制御信号を非活性化させて負荷の動作を停止させるので、負荷に接続される配線を外すことなくセンサ部の動作を確認することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２５】
［実施の形態１］
図１は、この発明の安全制御機器の適用例を示す外観図である。
【００２６】
図１を参照して、多光軸光電センサ１００は、投光センサヘッド１と受光センサヘッド２とが通信用ケーブル１０１で接続されて構成される。また、通信用ケーブル１０１には、接続コネクタ１０２を介して、外部設定器３が連結される。なお、図示しないが接続コネクタ１０２と投光センサヘッド１との間には電源供給用の配線ボックス等が介在する。
【００２７】
外部設定器３は、複数の押しボタンスイッチで構成される操作部３ａと、液晶ディスプレイで構成される表示部３ｂとを有する。図１の適用例では、外部設定器３を介して、たとえば投光センサヘッド１からの投光量、受光センサヘッド２における受光信号増幅率、受光したか否かを受光信号のレベルで判定するための受光判定しきい値の設定等が可能である。また、表示部３ｂには、センサ動作時の投光量や受光量あるいは受光判定しきい値等が表示される。
【００２８】
なお、図１において外部設定器３は多光軸光電センサ１００に備え付けられた専用の装置（コントローラ）として示されるが、たとえば、外部設定器３は条件の設定や動作状態を表示するためのソフトウェアを実行させるパーソナルコンピュータであってもよい。
【００２９】
図２は、この発明の安全制御機器の構成例を示す図である。
【００３０】
図２を参照して、この発明の安全制御機器の構成例として、図１の投光センサヘッド１と受光センサヘッド２との構成がそれぞれ示される。この発明の安全制御機器は、所定の領域内における物体の有無を検出して検出信号を出力するセンサ部ＳＮＳと、検出信号を受けて負荷の動作と停止とを制御するための制御信号とセンサ部ＳＮＳの動作を知らせるためのモニタ信号とを出力し、モード切換信号を受けて制御信号を強制的に非活性化する制御部ＯＣとを備える。
【００３１】
以下、この発明の安全制御機器の構成を説明するため、まず、投光センサヘッド１および受光センサヘッド２の構成について説明する。
【００３２】
投光センサヘッド１は、投光素子、電流制御回路および選択回路を含むｎ個の投光器１１（１１１〜１１ｎ）と、投光器１１を駆動する信号等を生成するＣＰＵ１２と、受光センサヘッド２との通信並びに外部設定器３との通信を行なうための通信回路１３と、上位装置であるＰＬＣ（Programmable Logic Controller）４との通信を行なうためのＩ／Ｏインターフェース１４とを含む。
【００３３】
投光素子は赤外光（または赤色光）を発光する素子である。また、選択回路はＣＰＵ１２から送られる信号をベースに受けると投光素子を駆動するトランジスタである。また、電流制御回路はＣＰＵ１２から送られる信号に応じて投光素子に供給する電流を調整して投光素子の光量を調整する回路である。
【００３４】
受光センサヘッド２は、受光素子を含む光電変換部、受光素子からの受光信号を増幅するプリアンプ並びに光軸選択回路を含む受光器２１（２１１〜２１ｎ）と、メインアンプ、フィルタ（コムフィルタ）並びにＡ／Ｄ変換器を含む信号処理部２２と、受光器２１の制御信号等を生成するとともに信号処理部２２からの信号（検出信号）を受けて制御信号とモニタ信号とを出力するとともに設定信号を出力するＣＰＵ２３とを含む。
【００３５】
信号処理部２２に含まれるメインアンプ、フィルタ、Ａ／Ｄ変換器の機能についてそれぞれ説明する。メインアンプはプリアンプから受ける信号を増幅する。フィルタは増幅された信号から検出光による信号成分を抽出する。Ａ／Ｄ変換器は抽出後の信号をＡ／Ｄ変換し、デジタルの検出信号をＣＰＵ２３に出力する。
【００３６】
ＣＰＵ２３から出力される制御信号とモニタ信号とはＩ／Ｏインターフェース２５に送られる。また、ＣＰＵ２３は、モード切換信号を受けて動作モードをセンサ部の動作をテストするテストモード（保守モード）に切り換える。ＣＰＵ２３の動作が保守モードに切換ると、ＣＰＵ２３は制御信号を強制的に非活性化するための設定信号を出力する。
【００３７】
ＣＰＵ２３は内部メモリ（図示せず）にステータス情報を記憶し、モード切換信号に応じてステータス情報を更新する。ＣＰＵ２３はステータス情報を参照して動作モードを判定する。なお、ＣＰＵ２３の動作モードには保守モードの他に、制御信号によって負荷の動作と停止とを制御することができる動作モードがある。この動作モードを以後では「通常モード」と称することにする。
【００３８】
なお、図２に図示されないがＣＰＵ２３は、検出信号を受けて負荷の動作と停止とを制御するための制御信号を出力する制御信号出力部と、検出信号を受けてセンサ部ＳＮＳの動作状態を知らせるためのモニタ信号を出力するモニタ出力部とを含む。また、ＣＰＵ２３は、動作モード設定部を含む。この動作モード設定部は上述の内部メモリを含み、通常モードと保守モードとを含む動作モードを設定する。
【００３９】
なお、動作モードの切換は動作モード設定部での処理によってのみ可能であると限定されるものではなく、たとえばディップスイッチ（図示せず）や外部設定器３によって設定されてもよい。
【００４０】
受光センサヘッド２は、さらに、投光センサヘッド１との通信並びに外部設定器３との通信を行なうための通信回路２４と、端子Ｔ１から信号ＳＩＧ１を出力するとともに、端子Ｔ２からＰＬＣ４に信号ＳＩＧ２を出力するＩ／Ｏインターフェース２５とを含む。モード切換信号は外部設定器３から通信回路２４を介してＣＰＵ２３に送られる。また、Ｉ／Ｏインターフェース２５は、ＣＰＵ２３の動作モードが保守モードの場合には設定信号に応じて、制御信号を強制的に非活性化状態とする。つまり、Ｉ／Ｏインターフェース２５は、この発明の出力制御部に相当する。なお、制御信号が非活性化されている場合であってもモニタ信号は非活性化されない。図２において制御信号は信号ＳＩＧ１として示され、モニタ信号は信号ＳＩＧ２として示される。
【００４１】
信号ＳＩＧ１は、たとえば電源とモータとの間に接続されるリレー（図示せず）に送られる。このリレーは信号ＳＩＧ１を受けると導通状態になる。リレーが導通状態になるとモータが動作し、たとえばプレス装置などの製造装置（図示せず）が動作する。一方、信号ＳＩＧ２は、たとえばＰＬＣ４が受光センサヘッド２の動作を監視するために用いられる。
【００４２】
また、ＣＰＵ２３はＩ／Ｏインターフェース２５から信号ＳＩＧ１が出力されたことを示すフィードバック信号を受け、Ｉ／Ｏインターフェース２５が正常か否かを判定する。
【００４３】
図２に示されるようにセンサ部ＳＮＳは投光器１１、受光器２１および信号処理部２２を含む。一方、制御部ＯＣは、ＣＰＵ２３、通信回路２４およびＩ／Ｏインターフェース２５を含む。
【００４４】
この発明の安全制御機器における動作の概要を要約して説明する。センサ部ＳＮＳが物体の存在の有無を検出すると、ＣＰＵ２３はセンサ部ＳＮＳから検出結果を受け、制御信号とモニタ信号とを出力する。また、ＣＰＵ２３は通信回路２４を介して外部設定器３からモード切換信号を受けると設定信号をＩ／Ｏインターフェース２５に送る。Ｉ／Ｏインターフェース２５は設定信号を受けると負荷を駆動する制御信号である信号ＳＩＧ１を強制的に非活性状態にする。一方、センサ部ＳＮＳの動作を知らせるモニタ信号は設定信号に関係なくＩ／Ｏインターフェース２５から信号ＳＩＧ２として出力される。よって、負荷を停止させた状態でセンサ部ＳＮＳの動作をテストすることが可能になる。
【００４５】
なお、この発明の安全制御機器はセンサ部ＳＮＳと制御部ＯＣとを含むものと限定されるものではなく、制御部ＯＣのみであってもよい。この場合、ＣＰＵ２３にはたとえばセンサ部ＳＮＳから検出信号を受信する受信部を含む。なお、この受信部はＣＰＵ２３（あるいは制御部ＯＣ）に含まれなくてもよい。
【００４６】
ただし、センサと安全制御機器を一体化していない場合には、これらの装置を接続するための配線が必要になるので、装置の小型化のためには、図２に示されるようにセンサ部ＳＮＳと制御部ＯＣとを一体にした構成であるほうがより好適である。以下では、説明の便宜上、この発明の安全制御機器の構成はセンサ部ＳＮＳと制御部ＯＣとを含む構成であるとする。
【００４７】
図３は、図２のＩ／Ｏインターフェース２５の構成例を示す図である。
【００４８】
図３を参照して、Ｉ／Ｏインターフェース２５は、設定信号ＳＥＴに応じて出力の論理値を切換える切換回路３１と、制御信号ＣＴＲＬと切換回路３１の出力とを受けるＡＮＤ回路３２と、ＡＮＤ回路３２の出力をベースに受け、端子Ｔ１から信号ＳＩＧ１を出力するトランジスタＴＲ１と、モニタ信号ＭＮＴをベースに受け、信号ＳＩＧ２を端子Ｔ２から出力するトランジスタＴＲ２と、トランジスタＴＲ１の出力（信号ＳＩＧ１）をベースに受けてＩ／Ｏインターフェース２５が正常に動作しているか否かを示すフィードバック信号をＣＰＵ２３に送るトランジスタＴＲ３とを含む。
【００４９】
通常モードの場合、ＣＰＵ２３は検出信号ＤＴを受けて制御信号ＣＴＲＬとモニタ信号ＭＮＴとを出力する。また、ＣＰＵ２３はＨレベルの設定信号ＳＥＴを出力し、切換回路３１はＨレベルの信号を出力する。一方、保守モードの場合、ＣＰＵ２３は検出信号ＤＴとともにモード切換信号ＳＷを受ける。この場合、ＣＰＵ２３は制御信号ＣＴＲＬとモニタ信号ＭＮＴとを出力するとともに、設定信号ＳＥＴの論理レベルをＬレベルに設定する。切換回路３１は設定信号ＳＥＴを受けてＬレベルの信号を出力する。ＡＮＤ回路３２は切換回路からＬレベルの信号を受けると制御信号ＣＴＲＬの論理レベルによらずＬレベルの信号を出力する。よって、トランジスタＴＲ１は非導通になり、信号ＳＩＧ１は不活性化状態になる。
【００５０】
なお、トランジスタＴＲ１，ＴＲ２は制御信号ＣＴＲＬおよびモニタ信号ＭＮＴのそれぞれのレベルを後段の回路の入力レベルに応じてシフトさせるレベルシフト回路に相当する。各トランジスタのエミッタ端子は図３に示されるように、たとえば２４Ｖの電源ノードに接続される。
【００５１】
図４は、この発明の安全制御機器の動作を概略的に示すフローチャートである。
【００５２】
図４を参照して、多光軸光電センサ１００に電源が投入されると、まず、センサヘッド及び外部設定器のメモリの初期化等の起動処理が実行される（ステップＳ１）。
【００５３】
起動処理では、また、ＣＰＵ２３が内蔵するメモリに記憶されたステータス情報を参照して動作モードが通常モードか保守モードかのいずれであるかを判定する。
【００５４】
起動処理が終了すると、次いで検出処理が実行される。この検出処理では、受光素子での誤動作を防ぐために各投光素子が光を出すタイミングを調整する投光タイミング調整処理（ステップＳ２）と、投受光処理（ステップＳ３）と、安全制御機器に異常がないか否かをＣＰＵ２３が診断する自己診断処理（ステップＳ４）と、投光センサヘッド１、受光センサヘッド２並びに外部設定器３との間の通信、あるいは受光センサヘッド２と他の多光軸光電センサ（多光軸光電センサが併設されるような場合）の受光センサヘッドとの通信を行なう通信処理（ステップＳ５）とが実行される。
【００５５】
通信処理では、また、外部設定器３からモード切換信号が入力され、ＣＰＵ２３はモード切換信号に応じてステータス情報を更新し、動作モードを切換える。
【００５６】
なお、ＣＰＵ２３はモード切換信号を受けて動作モードを「通常モード」と「保守モード」と間で交互に切り換えてもよいし、「通常モード」から「保守モード」に切り換えるのみであってもよい。ただし、センサ部ＳＮＳの調整が完了していないにも関わらずモード切換信号によって動作モードが保守モードから通常モードに切換ると負荷が誤動作を起こす可能性がある。よって、負荷の誤動作を防ぐためには、モード切換信号に応じて動作モードが「通常モード」から「保守モード」に切換り、安全制御機器への電源電圧の再投入（リセット）によって動作モードが「保守モード」から「通常モード」に切換るほうがより望ましい。
【００５７】
通信処理（ステップＳ５）の終了後に、異常有無確認（ステップＳ６）と、受光判定しきい値、投光量、受光信号増幅率等の設定を行なうための設定モードに移行するか否かの確認が行なわれる（ステップＳ８）。ステップＳ６で行なわれる異常有無確認では、ステップＳ４の自己診断についての異常有無確認と、ステップＳ５の通信処理についての異常確認と、ステップＳ２においてタイミング調整処理が所定回数以上連続して行なわれていないか（タイミング調整を繰り返して行なっても干渉が回避されていないか）の確認が行なわれる。
【００５８】
ステップＳ６での異常有無確認によって異常が認められた場合（ステップＳ６においてＹＥＳの場合）、処理は異常モードに移行し（ステップＳ７）、安全制御機器の動作が一時的にロックアウトされる。一方、ステップＳ６において異常がない場合（ステップＳ６においてＮＯの場合）、外部設定器３からの所定の設定開始信号の入力があったか否かが判定される。ステップＳ８において設定開始信号の入力があった場合（ステップＳ８においてＹＥＳの場合）、処理は設定モードに移行する（ステップＳ９）。ステップＳ８において設定開始信号の入力がない場合（ステップＳ８においてＮＯの場合）、処理は再びステップＳ２に戻る。
【００５９】
なお、処理が異常モードに移行した場合（ステップＳ７）には、電源が再投入される等のリセット処理によって、安全制御機器が正常状態になる。また、処理が設定モードに移行した場合（ステップＳ９）、リセット処理によって設定内容が反映される。
【００６０】
図５は、図４のステップＳ３における投受光処理の詳細を示すフローチャートである。
【００６１】
図５を参照して、投光センサヘッド１における処理（ステップＳ１１、Ｓ１２）と、受光センサヘッド２における処理（ステップＳ２１〜Ｓ２９）とが並列的に示される。
【００６２】
まず、投光センサヘッド１及び受光センサヘッド２において、通信用ケーブル１０１を介して投光センサヘッド１と受光センサヘッド２との間の同期をとるための同期通信が行なわれる（ステップＳ１１，ステップＳ２１）。
【００６３】
次に受光センサヘッド２では、後に説明する投光処理（ステップＳ１２）および受光判定処理（ステップＳ２３）において、非投光期間中に所定回数の受光処理を行なうことで干渉の有無をチェックする受光サンプリングを投光期間の直前か直後かのいずれに行なうかが判別される（ステップＳ２２）。この判別は、ＣＰＵ２３が内部メモリに書き込まれた干渉チェックフラグを参照することによって行なわれる。
【００６４】
次に、光軸の数だけループ処理が行なわれる。投光センサヘッド１では、予め決定された投光量と規定の連続投光回数（たとえば３回）に従って、各投光器１１を順次選択的に駆動させることにより、各投光器１１からの投光が行なわれる（ステップＳ１２）。
【００６５】
一方、受光センサヘッド２では、予め決定された受光信号増幅率に従って、受光器２１の受光サンプリングゲートを各々４回分（オンオフ判定用に３回、干渉チェック用に１回）選択的に順次開放し、各受光器２１からの受光信号を順次取り込む。受光信号は信号処理部２２のＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換され、検出信号としてＣＰＵ２３に送られる。ＣＰＵ２３は、検出信号のレベルと予め決定された受光判定しきい値とを比較して受光判定処理（各光軸での受光の有無の判定）を実行する（ステップＳ２３）。
【００６６】
受光判定処理について、より詳細に説明する。受光判定処理では、投光器からの投光に同期した３回の受光サンプリングにより得られる受光信号が、それぞれ受光判定しきい値と比較される。３回のうち、しきい値を越える場合が２回以上あれば受光ありと認定し（オン認定）、しきい値を越えない場合が２回以上あれば受光なしと認定（オフ認定）して最終的な受光判定を行なう。
【００６７】
受光判定処理では、また、干渉チェック用の受光サンプリングにより得られる受光信号についてもオンオフ認定が行なわれる。この結果は、相互干渉データ処理（ステップＳ２５）で使用される。
【００６８】
なお、受光判定処理は動作モードが保守モードのときには実行されない。
【００６９】
受光判定処理に続き、ステップＳ２４では出力制御処理が行なわれる。
【００７０】
出力制御処理の具体例について説明する。多光軸光電センサ１００がライトカーテンに用いられる場合、受光判定処理において何れかの光軸で受光が確認されなかったとき（オフ認定のとき）に、出力制御処理では受光が確認されなかった光軸に応じて所定動作（たとえば、制御対象機器の停止信号の生成）が実行される。また、多光軸光電センサがエリアセンサに用いられる場合、受光判定処理（ステップＳ２３）において受光が確認されなかった光軸があると、出力制御処理ではその光軸に応じて所定動作（例えば、物体侵入エリアを特定するための信号生成）が実行される。
【００７１】
続くステップＳ２５では、相互干渉データ処理が実行される。この相互干渉データ処理では、先のステップＳ２３で干渉チェック用の受光サンプリングによって得られたオンオフ認定結果が使用される。認定結果がオン認定であればＣＰＵ２３の干渉カウンタ機能が使用され、カウンタの計数が＋１増加する。一方認定結果がオフ認定であれば、同様にＣＰＵ２３の干渉カウンタ機能が使用され、カウンタがリセットされる。相互干渉データ処理による結果はステップＳ２９の相互干渉判定処理において用いられる。
【００７２】
ステップＳ２３〜ステップＳ２５で示されるループ処理が終了すると、受光センサヘッド２（制御部ＯＣ）では、出力処理が行なわれる（ステップＳ２６）。
【００７３】
出力処理では、設定信号に基づいて信号ＳＩＧ１を活性化状態にする処理（オン／オフ処理）か、非活性化状態にする処理（オフ出力処理）かのいずれかが行なわれる。出力処理の詳細については後述する。
【００７４】
出力処理に続いて、ＣＰＵ２３の内部メモリ内の干渉チェックフラグの書き換え（反転）が行なわれる（ステップＳ２７）。この処理によって、次回のループ処理では干渉チェック用の受光サンプリングが投光期間の前から後、あるいは後から前に行なわれるよう切換る。
【００７５】
次いで、投受光ループ処理の結果に基づいてセンサのオンオフ認定の状態を複数周期毎に通知するモニタ信号（補助出力）が生成される（ステップＳ２８）。このモニタ信号（つまり図２の信号ＳＩＧ２）は、ＰＬＣ４に送られる。
【００７６】
次いで、ステップＳ２９において、ステップＳ２５で得られたカウンタ値をＣＰＵ２３が参照し、カウンタ値が所定の値に達していれば相互干渉が発生していると判定する相互干渉判定処理が実行される。
【００７７】
図６は、図５のステップＳ２３の受光判定処理を示すフローチャートである。
【００７８】
図６を参照して、まずＣＰＵ２３はステータス情報を参照し、動作モードが通常モードか保守モードかを判定する（ステップＳ３１）。
【００７９】
動作モードが通常モードである場合（ステップＳ３１においてＹＥＳの場合）、ＣＰＵ２３は、検出信号のレベルと予め決定された受光判定しきい値とを比較し、検出信号のレベルが受光判定しきい値を越えた回数に基づいてオン認定あるいはオフ認定を行なうオン判定処理を行なう。一方、動作モードが保守モードである場合（ステップＳ３１においてＮＯの場合）、オン判定処理は行なわれずに処理が終了する。
【００８０】
図７は、図５のステップＳ２６の出力処理を示すフローチャートである。
【００８１】
図７を参照して、図６のステップＳ３１と同様に、動作モードが通常モードか保守モードかのいずれかが判定される（ステップＳ４１）。
【００８２】
動作モードが通常モードの場合（ステップＳ４１においてＹＥＳの場合）、オン／オフ出力処理が行なわれる（ステップＳ４２）。オン／オフ出力処理において、Ｉ／Ｏインターフェース２５はＣＰＵ２３から制御信号ＣＴＲＬを受け、信号ＳＩＧ１を出力する。このとき信号ＳＩＧ１は活性化状態である。
【００８３】
一方、動作モードが保守モードの場合（ステップＳ４１においてＹＥＳの場合）、オフ出力処理が行なわれる（ステップＳ４３）。オフ出力処理において、ＣＰＵ２３は設定信号ＳＥＴを出力し、Ｉ／Ｏインターフェース２５は設定信号を受けて信号ＳＩＧ１を常時非活性化状態にする。
【００８４】
なお、この発明におけるセンサ部の例として多光軸光電センサを示したが、センサ部は単光軸光電センサであってもよい。さらにセンサ部は光電センサに限定されず、物体の有無や物体の侵入を検知することができるセンサ（たとえば超音波センサなど）であればこの発明は適用可能である。
【００８５】
さらに、この発明の安全制御機器が図２の制御部ＯＣのみから構成されるような機器である場合、安全制御機器は作業領域の安全状態を監視するセンサやスイッチなどの各種の装置（監視装置）から出力される出力信号を受ける装置であってもよい。
【００８６】
以上のように、実施の形態１によれば、外部から入力されるモード切換信号によって負荷に対する制御信号が非活性化され、センサと負荷との間に接続される配線を外差なくてもセンサのテストが可能になるので、保守作業等のセンサのテストや調整に要する手間や時間を減らすことが可能になるとともに、保守作業後に誤って配線を接続する作業ミスを防ぐことが可能になる。
【００８７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】この発明の安全制御機器の適用例を示す外観図である。
【図２】この発明の安全制御機器の構成例を示す図である。
【図３】図２のＩ／Ｏインターフェース２５の構成例を示す図である。
【図４】この発明の安全制御機器の動作を概略的に示すフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ３における投受光処理の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図５のステップＳ２３の受光判定処理を示すフローチャートである。
【図７】図５のステップＳ２６の出力処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８９】
１ 投光センサヘッド、２ 受光センサヘッド、３ 外部設定器、３ａ 操作部、３ｂ 表示部、１１ 投光器、１３ 通信回路、１４，２５ Ｉ／Ｏインターフェース、２１ 受光器、２２ 信号処理部、２３ ＣＰＵ、２４ 通信回路、３１ 切換回路、３２ ＡＮＤ回路、１００ 多光軸光電センサ、１０１ 通信用ケーブル、１０２ 接続コネクタ、ＯＣ 制御部、Ｓ１〜Ｓ４３ ステップ、ＳＮＳ センサ部、Ｔ１，Ｔ２ 端子、ＴＲ１〜ＴＲ３ トランジスタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の領域内における物体の有無を検出して検出信号を出力するセンサ部と、
通常モードと保守モードとを含む動作モードを設定する動作モード設定部と、
前記検出信号を受けて負荷の動作と停止とを制御するための制御信号を出力する制御信号出力部と、
前記動作モードが前記保守モードに設定される場合に前記制御信号を強制的に非活性化する出力制御部とを備える、安全制御機器。
【請求項２】
前記安全制御機器は、前記検出信号を受けて前記センサ部の動作状態を知らせるためのモニタ信号を前記出力制御部に出力するモニタ出力部をさらに備え、
前記出力制御部は、前記動作モードが前記保守モードである場合には、前記モニタ信号を非活性化せず、前記制御信号のみを非活性化する、請求項１に記載の安全制御機器。
【請求項３】
前記センサ部は、複数の投光部と前記複数の投光部から出力される光のそれぞれに対応する複数の受光部とを含む多光軸光電センサである、請求項１または請求項２に記載の安全制御機器。
【請求項４】
監視装置から出力される出力信号を受ける受信部と、
通常モードと保守モードとを含む動作モードを設定する動作モード設定部と、
前記出力信号を受けて負荷の動作と停止とを制御するための制御信号を出力する制御信号出力部と、
前記動作モードが前記保守モードに設定される場合に前記制御信号を強制的に非活性化する出力制御部とを備える、安全制御機器。
【請求項５】
前記安全制御機器は、前記出力信号を受けて前記センサ部の動作状態を知らせるためのモニタ信号を前記出力制御部に出力するモニタ出力部をさらに備え、
前記出力制御部は、前記動作モードが前記保守モードである場合には、前記モニタ信号を非活性化せず、前記制御信号のみを非活性化する、請求項４に記載の安全制御機器。
【請求項６】
前記制御信号出力部は、動作モードが前記保守モードである場合には、設定信号をさらに出力し、
前記出力制御部は、
前記設定信号に応じて出力の論理値を切り換える切換回路と、
前記制御信号と前記切換回路の出力とを受けるＡＮＤ回路と、
前記ＡＮＤ回路の出力を制御電極に受ける第１のトランジスタと、
前記モニタ信号を制御電極に受ける第２のトランジスタとを有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の安全制御機器。
【請求項１】
所定の領域内における物体の有無を検出して検出信号を出力するセンサ部と、
通常モードと保守モードとを含む動作モードを設定する動作モード設定部と、
前記検出信号を受けて負荷の動作と停止とを制御するための制御信号を出力する制御信号出力部と、
前記動作モードが前記保守モードに設定される場合に前記制御信号を強制的に非活性化する出力制御部とを備える、安全制御機器。
【請求項２】
前記安全制御機器は、前記検出信号を受けて前記センサ部の動作状態を知らせるためのモニタ信号を前記出力制御部に出力するモニタ出力部をさらに備え、
前記出力制御部は、前記動作モードが前記保守モードである場合には、前記モニタ信号を非活性化せず、前記制御信号のみを非活性化する、請求項１に記載の安全制御機器。
【請求項３】
前記センサ部は、複数の投光部と前記複数の投光部から出力される光のそれぞれに対応する複数の受光部とを含む多光軸光電センサである、請求項１または請求項２に記載の安全制御機器。
【請求項４】
監視装置から出力される出力信号を受ける受信部と、
通常モードと保守モードとを含む動作モードを設定する動作モード設定部と、
前記出力信号を受けて負荷の動作と停止とを制御するための制御信号を出力する制御信号出力部と、
前記動作モードが前記保守モードに設定される場合に前記制御信号を強制的に非活性化する出力制御部とを備える、安全制御機器。
【請求項５】
前記安全制御機器は、前記出力信号を受けて前記センサ部の動作状態を知らせるためのモニタ信号を前記出力制御部に出力するモニタ出力部をさらに備え、
前記出力制御部は、前記動作モードが前記保守モードである場合には、前記モニタ信号を非活性化せず、前記制御信号のみを非活性化する、請求項４に記載の安全制御機器。
【請求項６】
前記制御信号出力部は、動作モードが前記保守モードである場合には、設定信号をさらに出力し、
前記出力制御部は、
前記設定信号に応じて出力の論理値を切り換える切換回路と、
前記制御信号と前記切換回路の出力とを受けるＡＮＤ回路と、
前記ＡＮＤ回路の出力を制御電極に受ける第１のトランジスタと、
前記モニタ信号を制御電極に受ける第２のトランジスタとを有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の安全制御機器。
【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２００６−１０１４３８（Ｐ２００６−１０１４３８Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８７８７５（Ｐ２００４−２８７８７５）
【出願日】平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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