無線近接センサシステム
【課題】安全性の確保と消費電流低減化とを同時に達成しつつコントローラ側無線部とセンサ側無線部との通信を可能とした無線近接センサシステムを提供すること。
【解決手段】本無線近接センサシステム１は、ワーク１８加工の各位置Ａ〜Ｄそれぞれに異なる周波数で該位置に近接したワーク１８の近接検出信号を送信する少なくとも２台一対の無線近接センサ対１，３；センサ対４，１；センサ対２，４、センサ対２，３と、各位置Ａ〜Ｄそれぞれでは無線近接センサ対それぞれが送信する異なる周波数の送信フレーム情報の受信が可能なコントローラ側無線部５と、を備えた。
【解決手段】本無線近接センサシステム１は、ワーク１８加工の各位置Ａ〜Ｄそれぞれに異なる周波数で該位置に近接したワーク１８の近接検出信号を送信する少なくとも２台一対の無線近接センサ対１，３；センサ対４，１；センサ対２，４、センサ対２，３と、各位置Ａ〜Ｄそれぞれでは無線近接センサ対それぞれが送信する異なる周波数の送信フレーム情報の受信が可能なコントローラ側無線部５と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線近接センサと、この無線近接センサによる検出情報を用いて工作機械や装置あるいは制御機械や装置等を制御するプログラマブルコントローラ（以下、ＰＬＣ）等の各種コントローラと、を備えた無線近接センサシステムおよび該システムに用いる無線近接センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近接センサは、検出物体に非接触の状態で当該検出物体の存在や移動等を検出することができるものであり、種類も多く、またその用途も多岐にわたっている。例えば高周波型近接センサは、その先端部が金属感応部として構成されており、金属感応部と金属製の検出物体との距離に応じた信号を出力するようになっている。信号の出力形態にはアナログ出力、オンオフ出力等がある。
【０００３】
ＰＬＣには、ファクトリーオートメーション（ＦＡ）の分野で用いられているビルディングブロック型があり、これは複数のユニットから構成される。それらのユニットとしては、例えば、電源を供給する電源ユニット、ＰＬＣ全体の制御を統率するＣＰＵユニット、ＦＡの生産装置や設備装置の適所に取り付けたスイッチやセンサ等の入力機器の信号を入力する入力ユニット、等を挙げることができる。ＰＬＣのＣＰＵユニットにおける制御は、入力ユニットから入力した入力信号等をＣＰＵユニットのＩ／Ｏメモリに取り込むようになっている。
【０００４】
上記入力ユニット等には、各種の入力機器が接続され、近接センサもその１つである。この近接センサと入力ユニットとを接続するための接続構造としては、電気コードを介するコード接続方式がある。また、入力機器が、近接センサのような能動型の入力機器である場合、その接続構造に採用される配線方式も３線式や２線式が存在する。いずれにしても、近接センサではその検出出力を信号ケーブルと電源ケーブルでＰＬＣの入力ユニットに接続されるものがあり、この入力ユニットに設置する近接センサの数が増えるとそのケーブル配線も複雑化する。
【０００５】
一方、センサにはこのケーブル配線を不要とする無線通信機能を備えたものがある。例えば特開２００２−２１８５７１では、センサと無線機とを子機とし、複数の子機それぞれの出力を無線機で監視側に送信する技術が開示されている。この公報では複数の子機からの送信を特定小電力無線の周波数で行うことが開示されている。
【０００６】
ところで、上記ＰＬＣの入力機器としての近接センサとして例えば高周波発振・振幅検出型の近接センサでは、一定の周波数で発振を行い金属体等の検出物体の接近によって発振の振幅の変化を検出するものである。この近接センサでは、高周波で発振する発振回路部を備え、金属体や磁性体等からなる検出物体が発振回路部内の発振コイルに接近すると、電磁誘導作用によって渦電流損が生じて発振コイルの実効抵抗値であるインピーダンスが変化することにより発振回路部の発振振幅が変化することを利用したものであり、検出物体の近接状態に応じて発振回路部の発振振幅が跳躍的に変化して、発振（ＯＮ）または発振停止（ＯＦＦ）させることによる発振振幅の変化で検出物体の有無の判定を行うことができる（特許文献２参照）。
【０００７】
そして本出願人は、上記に鑑みて、無線機能を搭載し例えば電池駆動型とした無線近接センサを鋭意開発中であるが、このようなタイプの無線近接センサとした場合、システム全体の安全性、また、確実性を図ることが極めて重要である。
【０００８】
例えば工作機械は、電気的ノイズが多発する環境であるので、電波送信する場合では、無線近接センサが誤動作せず、ワークの制御位置の検出にかかる無線送信信号を確実に送信できるようにする必要がある。また、無線近接センサ２台が同時に検出信号を送信した場合、２台の検出信号をそれぞれ受信可能とする受信機が必要である。さらに、電池切れを回避することも重要な課題である。
【特許文献１】特開２００２−２１８５７１号公報
【特許文献２】特開２００７−１４１７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明により解決すべき課題は、無線でセンサ信号を送信する無線近接センサを用いた無線近接センサシステムにおいて、当該システムの安全性、また、制御の確実性を向上した無線近接センサシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による無線近接センサシステムは、同じ検出位置に配置され互いに異なる周波数で該検出位置に近接した検出物体の近接検出信号を送信する少なくとも無線近接センサ２台からなるセンサ組と、上記センサ組の両無線近接センサそれぞれが送信する近接検出信号の受信が可能なコントローラ側無線部と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明では、同じ検出位置に上記２台の無線近接センサからなるセンサ組を配置したから、該検出位置付近に発生した電気的ノイズによりセンサ組内の一方の無線近接センサが影響を受けても他方の無線近接センサからの送信をコントローラ側無線部が受信することができるようになり、システムの安全性ならびに動作の確実性を確保することができるようになる。また、２つの受信システムを１台の受信機に盛り込むことで、無線近接センサ２台が同時に検出信号を送信した場合、確実に２台の検出信号をそれぞれ受信できる受信システムとなる。
【００１２】
好ましい態様の１つは、上記検出位置を複数有し、各検出位置それぞれに上記センサ組を配置し、上記コントローラ側無線部は、各検出位置それぞれのセンサ組内の両無線近接センサからの近接検出信号を受信することが可能になっていることである。
【００１３】
より好ましい態様の１つは、上記センサ組の両無線近接センサは、近接検出信号とセンサ識別情報とを含むフレーム情報を所要数連続送信することである。
【００１４】
この態様では、同じ検出位置に上記センサ組内の２つの無線近接センサそれぞれが近接検出信号を送信する場合、その近接検出信号をフレーム情報として複数連続して送信することができるので、１つの近接検出信号だけ送信した場合と比較して上記位置周囲の電気的ノイズの発生タイミングによってはフレーム情報内の近接検出信号の一部に欠落したような場合、次のフレーム情報により一部に欠落が無い近接検出信号を送信することができるので、さらにシステムの安全性ならびに動作の確実性を確保することができるようになる。
【００１５】
より好ましい態様の１つは、上記コントローラ側無線部に起動信号の送信を要求するプログラマブルコントローラを備える、ことである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、同じ検出位置に少なくとも２台の無線近接センサからなるセンサ組を配置し、この検出位置におけるセンサ組内の両無線近接センサは互いに異なる周波数で近接検出信号を送信するので、その位置の付近に発生した電気的ノイズにより一方の無線近接センサが影響を受けても他方の無線近接センサからの送信をコントローラ側無線部が受信することができるようになり、システムの安全性ならびに動作の確実性を確保することができるようになる。さらに、２つの受信システムを１台の受信機に盛り込むことで、無線近接センサ２台が同時に検出信号を送信した場合、確実に２台の検出信号をそれぞれ受信できる受信システムとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る無線近接センサシステムを詳細に説明する。この無線近接センサシステムではコントローラとしてＰＬＣを適用するが、これに限定されない。
【００１８】
図１に、実施の形態が適用される無線近接センサシステムの概略構成を示す。この無線近接センサシステム１は、コントローラ側として、制御盤３側に、コントローラ側無線部５と、このコントローラ側無線部に有線接続されるＰＬＣ７とが配備され、無線近接センサ側として、工作機械９内部に、無線近接センサ１１が配置されている。工作機械９内部には、コントローラ側無線部５から有線の形態で延びるフェライトバータイプのＡＭ送信アンテナ１３が配備されている。図１で示す工作機械９内部には説明の都合で無線近接センサ１１が１つ図示されるだけであるが、２つ以上配置する場合を含むことができる。無線近接センサ１１は、筐体１５内部に、検出コイル１７、センサ基板１９、筐体１５から着脱可能な電池２９が配備されている。センサ基板１９には当該無線近接センサ１１の図示略の各種電子部品が実装されていると共にパターンアンテナタイプのＦＭ送信アンテナ２１と、ＡＭ受信アンテナ２３とが設置されている。無線近接センサ１１は、上記電子部品と上記両アンテナ２１，２３とにより、センサ側無線部２５（図１中では符号略）を構成することができる。
【００１９】
上記無線近接センサシステム１構成では、コントローラ側無線部５から工作機械９内部のＡＭ送信アンテナ１３を介してセンサ側無線部２５へ例えば１３５ｋＨｚの低周波信号が無線近接センサ検出起動信号として間欠送信することができるようになっている。この場合、工作機械９内部に複数の無線近接センサ１１が配備されていると、それら複数の無線近接センサ１１のうちいずれの無線近接センサ１１に起動信号を送信するかを指定するためにコントローラ側無線部５からの起動信号には無線近接センサ１１のセンサ番号（センサ識別番号）を含む起動情報が付けられている。一方、その起動信号を受信した無線近接センサ１１においては、高周波（３００ＭＨｚ帯／４００ＭＨｚ帯）の短パルス信号をＦＭ受信アンテナ１４１、１４２に送信する。この短パルス信号はセンサ番号、検出状態、その他のセンサ情報を含む。
【００２０】
コントローラ側無線部５は、受信できる周波数が相異なる２つのＦＭ受信アンテナ１４１，１４２を有しており、両ＦＭ受信アンテナ１４１，１４２それぞれで対応する周波数の短パルス信号を受信すると共に、その受信した短パルス信号をＰＬＣ７に送信することにより、当該ＰＬＣ７は、無線近接センサ１１の検出信号を受け取ることができ、その受け取った検出信号からその工作機械９を制御することができる。
【００２１】
上記においてコントローラ側無線部５ではＦＭ受信アンテナ１４１，１４２それぞれの受信周波数がｆ１，ｆ２に設定されており、無線近接センサ１１の送信周波数がｆ１に設定されている場合では、ＦＭ受信アンテナ１４１で、送信周波数がｆ２に設定されている場合では、ＦＭ受信アンテナ１４２で受信できるようになっている。
【００２２】
図２に上記無線近接センサシステム１の回路ブロック構成を示す。
【００２３】
制御盤３にはＰＬＣ７と、コントローラ側無線部５とが配備されている。コントローラ側無線部５はＦＭ受信アンテナ１４１，１４２を有する。工作機械９内部にはコントローラ側無線部５のＡＭ送信アンテナ１３が配置されている。工作機械９内部には複数の無線近接センサ１１が配置されている。各無線近接センサ１１は、センサ側無線部２５と、センサ部２７とから構成されている。センサ側無線部２５は、それぞれ、ＦＭ送信アンテナ２１、ＡＭ受信アンテナ２３を備える。コントローラ側無線部５はＡＭ送信アンテナ１３からいずれかの無線近接センサ１１を起動対象として選択して起動させるためのセンサ識別情報を含む起動信号を送信する。選択された無線近接センサ１１はスリープモードから起動されて必要な近接検出信号をＦＭ送信アンテナ２１からコントローラ側無線部５のＦＭ受信アンテナ１４１，１４２に送信する。選択されない無線近接センサ１１はスリープモードのままである。また、選択された無線近接センサ１１も必要な近接検出信号をＦＭ送信アンテナ２１からコントローラ側無線部５のＦＭ受信アンテナ１４１，１４２に送信した後は、スリープモードに復帰する。以上から無線近接センサ１１内のセンサ側無線部２５は電池２９の消費が極めて低くなる。また、無線近接センサ１１から常時近接検出信号を送信するのではなく必要な時にのみ近接検出信号を送信するので、工作機械９等の電気的ノイズが多発する環境下に設置しても、無線近接センサ１１側の検出状態から工作機械９等を制御することができ、結果として、消費電流低減化と同時にシステムの安全性を同時に達成しつつ通信を行うことが可能となる。そして、無線近接センサ１１は工作機械９内部における設置位置に応じてセンサ側無線部２５により送信周波数をｆ１またはｆ２のいずれかに設定することができるようになっている。
【００２４】
次に、起動信号について図３に示すタイムチャートを参照して説明する。
【００２５】
図３（ａ）は、無線近接センサ１１のセンサ部２７による検出状態を示し、ＯＦＦレベルは検出物体の非検出であり、ＯＮレベルは検出物体の検出を示す。図３（ｂ）は、センサ側無線部２５の無線動作を示し、図３（ｃ）は、コントローラ側無線部５における送信動作を示し、図３（ｄ）は、コントローラ側無線部５における受信動作を示し、図３（ｅ）はＰＬＣ７の制御動作を示す。
【００２６】
図３（ａ）で示すように無線近接センサ１１のセンサ部２７が工作機械９内の状態を検出してＯＦＦレベルからＯＮレベルに立ち上がる。この立ち上がった信号をＳａで示す。この信号Ｓａの立ち上がりエッジが矢印Ａ０で示すようにセンサ側無線部２５に与えられる。センサ側無線部２５はこの立ち上がりに応答して図３（ｂ）のパルス信号Ｓｂ０を生成し、このパルス信号Ｓｂ０をコントローラ側無線部５の受信部に矢印Ｂ０で示すように送信する。コントローラ側無線部５の受信部はこのパルス信号Ｓｂ０の受信に応答して常時受信状態となる。この常時受信状態は図３（ｄ）で示すハイレベルの信号Ｓｄで示す。このコントローラ側無線部５の受信部は上記信号ＳｄをＰＬＣ７に送出する。この受信内容には無線近接センサ１１のセンサ識別番号等のセンサ情報が含まれているので、ＰＬＣ７は、入力機器である無線近接センサ１１の状態を知り、工作機械９をシーケンスプログラムに従い制御する。センサ側無線部２５は、パルス信号Ｓｂ０を送信した後は、スリープモードとなっている。すなわち、無線近接センサ１１において、センサ側無線部２５は、電池２９からの電源供給モードとして、通常の無線動作が可能に電池２９電源が供給されるノーマルモードと、電池２９電源供給が制限されるスリープモードとを持ち、起動時間以外ではスリープモードになる。
【００２７】
次に、ＰＬＣ７は、無線近接センサ１１の状態を知るために、図３（ｅ）で示す制御信号Ｓｅ１を生成し、この制御信号Ｓｅ１をコントローラ側無線部５の送信部に矢印Ｅ１で示すように入力する。コントローラ側無線部５の送信部はこの制御信号Ｓｅ１に応答して図３（ｃ）で示す起動信号Ｓｃ１を生成し、この起動信号Ｓｃ１を矢印Ｃ１で示すようにセンサ側無線部２５に送信する。センサ側無線部２５はこの起動信号Ｓｃ１の受信に応答して、図３（ａ）に示すセンサ部２７の検出状態を示すパルス信号Ｓｂ１を図３（ｂ）で示すように生成し、この図３（ｂ）のパルス信号Ｓｂ１をコントローラ側無線部５の受信部に矢印点線で示すように送信する。こうして無線近接センサ１１の状態を示す近接検出信号およびセンサ識別情報を含むパルス信号Ｓｂ１がＰＬＣ７に送信され、ＰＬＣ７は工作機械９に対して所要のシーケンス制御を行う。以降、ＰＬＣ７からの制御信号Ｓｅ２，Ｓｅ３，…によりコントローラ側無線部５の送信部から起動信号Ｓｃ２，Ｓｃ３，…がセンサ側無線部２５に送られ、センサ側無線部２５では、これに応答する信号Ｓｂ２，Ｓｂ３，…をコントローラ側無線部５に送信する動作を繰り返す。
【００２８】
この場合、起動信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３，…は間欠的にセンサ側無線部２５に送信されるので、センサ側無線部２５の起動から送信までの時間は短くかつ間欠的であるから、センサ側無線部２５における電池の消費電力は少なく済む。
【００２９】
次に、センサ部２７の信号Ｓａが立ち下ってＯＦＦレベルになると、このＯＦＦ情報は、矢印ＡＮで示すように図３（ｂ）のセンサ側無線部２５に送信される。センサ側無線部２５はこの送信入力に応答して信号Ｓｂ４を生成し、この信号Ｓｂ４を矢印ＢＮで示すように図３（ｄ）のコントローラ側無線部５の受信部に送信する。コントローラ側無線部５の受信部はこの送信入力に応答して信号ＳｄをＯＦＦに立ち下げ、この信号Ｓｄの立ち下げをＰＬＣ７に知らせる。こうしてＰＬＣ７は、無線近接センサ１１の状態を知り、工作機械９を制御することができる。
【００３０】
以上においては、センサ側無線部２５では、コントローラ側無線部５に対して、常時、無線近接センサ１１の状態を示す信号Ｓａを送信する必要がなくなり、当該センサ側無線部２５における電力消費を低減化することができるようになる。その結果、電池駆動型とした無線近接センサ１１に有効に適用することができるようになる。
【００３１】
次に図４を参照して無線近接センサ１１の概略構成を説明する。
【００３２】
無線近接センサ１１は、センサ側無線部２５と、センサ部２７と、電池（電源部）２９とを有し、電池２９は、センサ部２７に電池電源をユーザ操作される電源スイッチ３１で選択的に供給可能である一方、センサ側無線部２５は、電源供給モードとして、通常の無線動作が可能に電源が供給されるノーマルモードと、電源供給が制限されるスリープモードとを持ち、上記起動信号で起動されている時間以外ではスリープモードになる。
【００３３】
センサ部２７は、検出コイル２７ａと、発振部２７ｂと、発振部２７ｂの発振出力を整流して直流化するとともに検波する検波部２７ｃと、この検波部２７ｃの出力に応じて検出物体の有無を示す検出信号を発生する出力部２７ｄと、を備える。発振部２７ｂは、金属体や磁性体等からなる検出物体が検出コイル２７ａに接近すると、電磁誘導作用によって渦電流損が生じて検出コイル２７ａの実効抵抗値であるインピーダンスが変化することにより発振部２７ｂの発振出力の振幅（発振振幅）レベルが変化するものであり、検出物体の近接状態に応じて発振部２７ｂの発振振幅レベルが変化して、発振または発振停止することで検出物体の有無の検出を行うことができるようになっている。検波部２７ｃは、発振部２７ｂの発振出力の大きさに対応して直流化し所定値と比較し、検出物体が接近して発振出力が所定値にまで小さくなると検出動作し、その検出出力を出力部２７ｄに出力する。
【００３４】
センサ側無線部２５は、電源制御部２５１、マイコン（マイクロコンピュータの略）２５２、ＦＭ変調送信部２５３、ＡＭ受信復調部２５４を備える。無線近接センサ１１は、ＦＭ送信アンテナ２１、ＡＭ受信アンテナ２３を備える。マイコン２５２は、ＣＰＵ、メモリ等を含み、メモリには無線近接センサ１１の動作制御プログラム、電源供給モード制御プログラム、送信周波数設定プログラム、その他のプログラムを格納するメモリや、ＣＰＵの作業エリアを提供するメモリや、データ等を格納するメモリ等から構成されている。
【００３５】
センサ側無線部２５では、センサ部２７からの検出信号をマイコン２５２のＡＤ変換ポートに入力されると、マイコン２５２では、検出信号の入力に応答して制御信号でＦＭ変調送信部２５３を制御して３００ＭＨｚ帯から４００ＭＨｚ帯の信号を送信する。
【００３６】
センサ側無線部２５の電源制御部２５１は、マイコン２５２により制御されて、通常の無線動作が可能なようにセンサ側無線部２５への電源が供給されるノーマルモードと、センサ側無線部２５への電源供給が制限されるスリープモードとに電源の供給を制御する。
【００３７】
図５を参照してコントローラ側無線部５の概略構成を説明すると、コントローラ側無線部５は、ＡＭ送信アンテナ１３、ＦＭ受信アンテナ１４１，１４２、ＦＭ受信復調部５３１，５３２、ＡＭ変調送信部５４、マイコン５５、出力部５６、入力部５７を備える。マイコン５５は、ＣＰＵ、メモリ等を含み、メモリには無線近接センサ１１のセンサ側無線部２５との通信およびＰＬＣ７との通信制御プログラム、その他のプログラムを格納するメモリや、ＣＰＵの作業エリアを提供するメモリや、データ等を格納するメモリ等から構成されている。
【００３８】
コントローラ側無線部５では、センサ側無線部２５のＦＭ送信アンテナ２１から送信されてくる近接検出信号が送信周波数ｆ１である場合ではＦＭ受信アンテナ１４１で受信すると共にＦＭ受信復調部５３１で復調したうえでマイコン５５のＡＤ変換ポートに、また送信周波数ｆ２である場合ではＦＭ受信アンテナ１４２で受信すると共にＦＭ受信復調部５３２で復調したうえでマイコン５５のＡＤ変換ポートに、それぞれ、入力する。マイコン５５では、それら近接検出信号を処理して出力ポートから出力部５６を通じてＰＬＣ７に出力する。入力部５７はＰＬＣ７からの制御指令を入力する。マイコン５５はＰＬＣ７からの制御指令に応答してＡＭ変調送信部５４を制御してＡＭ送信アンテナ１３から起動信号を送信する。
【００３９】
次に図６以降を参照して実施の形態に係る無線近接センサシステムを詳細に説明する。図６（ａ）は、工作機械９内部でワーク１８の機械加工位置を図上で左上位置Ａ，左下位置Ｂ，右下位置Ｃ，右上位置Ｄとし、ワーク１８はシーケンスプログラムにより上記Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順序で機械加工されるようになっている。そして、上記各加工位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにはそれらを検出位置として送信周波数がそれぞれｆ１，ｆ２（≠ｆ１）の２台の無線近接センサ１１からなるセンサ組が配置されている。センサ組内の両無線近接センサ１１はワーク１８が所定の加工位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにセットされていることを検出位置で検出した場合では両無線近接センサ１１それぞれが送信周波数ｆ１，ｆ２でワーク１８が所定の加工位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにセットされていることを示す近接検出信号を送信する。
【００４０】
加工位置Ａにおけるセンサ組の両無線近接センサ１１はセンサ１（送信周波数ｆ１）、センサ３（送信周波数ｆ２）といい、加工位置Ｂにおけるセンサ組の両無線近接センサ１１はセンサ１（送信周波数ｆ１）、センサ４（送信周波数ｆ２）といい、加工位置Ｃにおけるセンサ組の両無線近接センサ１１はセンサ２（送信周波数ｆ１）、センサ４（送信周波数ｆ２）といい、加工位置Ｄにおけるセンサ組の両無線近接センサ１１はセンサ２（送信周波数ｆ１）、センサ３（送信周波数ｆ２）ということにする。
【００４１】
センサ１ないし４はセンサ識別番号（識別コード）また、コントローラ側無線部５は図６（ｂ）で示すようにＦＭ受信アンテナ１４１、ＦＭ受信復調部５３１では受信周波数ｆ１でセンサ１，２、ＦＭ受信アンテナ１４２、ＦＭ受信復調部５３２では受信周波数ｆ２でセンサ３，４それぞれからの近接検出信号を受信復調するものとする。
【００４２】
シーケンスプログラムにより上記加工位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順序でそれぞれのセンサ１，２，３，４に起動対象が送信される。起動信号には起動対象となるセンサ識別番号を含む起動情報が付けられている。まず、加工位置Ａにワーク１８が図示略の移動機構により移動した場合、その加工位置Ａでのセンサ組であるセンサ１，３が、ワーク１８が所定の加工位置にセットされる位置にまで近接したことを検出すると、それぞれのセンサ１，３は近接検出信号を送信する。センサ１は送信周波数ｆ１で、センサ３は送信周波数ｆ２でそれぞれ近接検出信号を送信する。これら近接検出信号においてセンサ１からの近接検出信号はコントローラ側無線部５のＦＭ受信アンテナ１４１で、センサ３からの近接検出信号はＦＭ受信アンテナ１４２で、それぞれ、受信される。以下、加工位置Ｂ、Ｃ、Ｄそれぞれでワーク１８が移動することにより、近接検出信号はコントローラ側無線部５のＦＭ受信アンテナ１４１，１４２で受信される。
【００４３】
図７に、ワーク１８が加工位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれにあるときのセンサ１ないし４それぞれのワーク１８の検出タイミングを説明すると、図７（ａ）はセンサ１、３それぞれのワーク１８の検出タイミングであり、ＯＦＦはセンサ部２７がワーク１８を検出する前のタイミングであり、ＯＮレベルはセンサ部２７がワーク１８を検出したタイミングである。図７（ｂ）は、ワーク１８が加工位置Ｂにあるときのセンサ組内のセンサ４，１の検出タイミングであり、図７（ｃ）はワーク１８が加工位置Ｃにあるときのセンサ組内のセンサ２，４の検出タイミングであり、図７（ｄ）はワーク１８が加工位置Ｄにあるときのセンサ組内のセンサ２，３の検出タイミングである。
【００４４】
図８（ａ）はセンサ１ないし４それぞれの位置でのワーク１８の検出タイミングを示し、図８（ｂ）はその検出タイミングにおいて近接検出信号を送信する送信コードであり、近接検出信号をフレーム時間１０ｍｓのフレーム情報にして４回連続して送信するものである。このフレーム情報には近接検出信号、センサ識別番号、その他の情報を含む。
【００４５】
この場合、工作機械９内部の電気的ノイズにより例えばワーク１８が各加工位置Ａ〜Ｄそれぞれにあるときに各センサ組内の両無線近接センサ１１それぞれが送信する４つのフレーム情報において例えば最初のフレーム情報の一部に欠落が発生しても、次のフレーム情報を、コントローラ側無線部５側で受信することができるので、ワーク１８の近接検出を失敗することはない。また、センサ１，３の一方がワーク１８の検出ができない場合があっても、センサ１，３の他方によりワーク１８の検出ができる。
【００４６】
以上から実施の形態では、ワーク１８の各加工位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれに２台ずつ無線近接センサ１１がセンサ組として配置されているので、加工位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれでセンサ組内における一方の無線近接センサ１１が電気的ノイズやその他の要因でワーク１８の近接検出信号の送信データの一部欠落等があった場合でも、センサ組内における他方の無線近接センサ１１からワーク１８の近接検出信号を送信データが欠落することなく送信することができるようになる。この場合、同一位置に無線近接センサ１１を配置してもそれぞれの送信周波数がｆ１，ｆ２で異なるので電波干渉することがない。また、各無線近接センサ１１のセンサ側無線部２５は起動信号で起動される以外はスリープモードになっているので、電池２９の消費が極めて低くなる。この場合、無線近接センサ１１から常時近接検出信号を送信するのではなく必要な時にのみ近接検出信号を送信するので、工作機械９等の電気的ノイズが多発する環境下に設置しても、無線近接センサ１１側の検出状態から工作機械９を制御することができ、結果として、消費電流低減化と同時にシステムの安全性を達成しつつ通信を行うことが可能となる。
【００４７】
以上から、実施の形態の無線近接センサシステムでは、システム安全性、確実性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る無線近接センサシステムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は図１の無線近接センサシステムのブロック回路構成を示す図である。
【図３】図３は動作説明に用いるタイムチャートである。
【図４】図４は無線近接センサのブロック回路構成を示す図である。
【図５】図５はコントローラ側無線部のブロック回路構成を示す図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態の適用例の説明のための図であり、図６（ａ）は工作機械内部のワークの各移動位置と、各移動位置での無線近接センサの配置を示す図である。
【図７】図７は工作機械内部のワークの各移動位置に配置した２つ１対の無線近接センサ対の検出タイミングを示す図である。
【図８】図８（ａ）はセンサ１ないし４の検出タイミング、図８（ｂ）はセンサ１ないし４が送信するフレーム情報を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 無線近接センサシステム
３ 制御盤
５ コントローラ側無線部
７ ＰＬＣ
９ 工作機械
１１ 無線近接センサ
１３ ＡＭ送信アンテナ
１４１，１４２ ＦＭ受信アンテナ
２１ ＦＭ送信アンテナ
２３ ＡＭ受信アンテナ
２５ センサ側無線部
２７ センサ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線近接センサと、この無線近接センサによる検出情報を用いて工作機械や装置あるいは制御機械や装置等を制御するプログラマブルコントローラ（以下、ＰＬＣ）等の各種コントローラと、を備えた無線近接センサシステムおよび該システムに用いる無線近接センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近接センサは、検出物体に非接触の状態で当該検出物体の存在や移動等を検出することができるものであり、種類も多く、またその用途も多岐にわたっている。例えば高周波型近接センサは、その先端部が金属感応部として構成されており、金属感応部と金属製の検出物体との距離に応じた信号を出力するようになっている。信号の出力形態にはアナログ出力、オンオフ出力等がある。
【０００３】
ＰＬＣには、ファクトリーオートメーション（ＦＡ）の分野で用いられているビルディングブロック型があり、これは複数のユニットから構成される。それらのユニットとしては、例えば、電源を供給する電源ユニット、ＰＬＣ全体の制御を統率するＣＰＵユニット、ＦＡの生産装置や設備装置の適所に取り付けたスイッチやセンサ等の入力機器の信号を入力する入力ユニット、等を挙げることができる。ＰＬＣのＣＰＵユニットにおける制御は、入力ユニットから入力した入力信号等をＣＰＵユニットのＩ／Ｏメモリに取り込むようになっている。
【０００４】
上記入力ユニット等には、各種の入力機器が接続され、近接センサもその１つである。この近接センサと入力ユニットとを接続するための接続構造としては、電気コードを介するコード接続方式がある。また、入力機器が、近接センサのような能動型の入力機器である場合、その接続構造に採用される配線方式も３線式や２線式が存在する。いずれにしても、近接センサではその検出出力を信号ケーブルと電源ケーブルでＰＬＣの入力ユニットに接続されるものがあり、この入力ユニットに設置する近接センサの数が増えるとそのケーブル配線も複雑化する。
【０００５】
一方、センサにはこのケーブル配線を不要とする無線通信機能を備えたものがある。例えば特開２００２−２１８５７１では、センサと無線機とを子機とし、複数の子機それぞれの出力を無線機で監視側に送信する技術が開示されている。この公報では複数の子機からの送信を特定小電力無線の周波数で行うことが開示されている。
【０００６】
ところで、上記ＰＬＣの入力機器としての近接センサとして例えば高周波発振・振幅検出型の近接センサでは、一定の周波数で発振を行い金属体等の検出物体の接近によって発振の振幅の変化を検出するものである。この近接センサでは、高周波で発振する発振回路部を備え、金属体や磁性体等からなる検出物体が発振回路部内の発振コイルに接近すると、電磁誘導作用によって渦電流損が生じて発振コイルの実効抵抗値であるインピーダンスが変化することにより発振回路部の発振振幅が変化することを利用したものであり、検出物体の近接状態に応じて発振回路部の発振振幅が跳躍的に変化して、発振（ＯＮ）または発振停止（ＯＦＦ）させることによる発振振幅の変化で検出物体の有無の判定を行うことができる（特許文献２参照）。
【０００７】
そして本出願人は、上記に鑑みて、無線機能を搭載し例えば電池駆動型とした無線近接センサを鋭意開発中であるが、このようなタイプの無線近接センサとした場合、システム全体の安全性、また、確実性を図ることが極めて重要である。
【０００８】
例えば工作機械は、電気的ノイズが多発する環境であるので、電波送信する場合では、無線近接センサが誤動作せず、ワークの制御位置の検出にかかる無線送信信号を確実に送信できるようにする必要がある。また、無線近接センサ２台が同時に検出信号を送信した場合、２台の検出信号をそれぞれ受信可能とする受信機が必要である。さらに、電池切れを回避することも重要な課題である。
【特許文献１】特開２００２−２１８５７１号公報
【特許文献２】特開２００７−１４１７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明により解決すべき課題は、無線でセンサ信号を送信する無線近接センサを用いた無線近接センサシステムにおいて、当該システムの安全性、また、制御の確実性を向上した無線近接センサシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による無線近接センサシステムは、同じ検出位置に配置され互いに異なる周波数で該検出位置に近接した検出物体の近接検出信号を送信する少なくとも無線近接センサ２台からなるセンサ組と、上記センサ組の両無線近接センサそれぞれが送信する近接検出信号の受信が可能なコントローラ側無線部と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明では、同じ検出位置に上記２台の無線近接センサからなるセンサ組を配置したから、該検出位置付近に発生した電気的ノイズによりセンサ組内の一方の無線近接センサが影響を受けても他方の無線近接センサからの送信をコントローラ側無線部が受信することができるようになり、システムの安全性ならびに動作の確実性を確保することができるようになる。また、２つの受信システムを１台の受信機に盛り込むことで、無線近接センサ２台が同時に検出信号を送信した場合、確実に２台の検出信号をそれぞれ受信できる受信システムとなる。
【００１２】
好ましい態様の１つは、上記検出位置を複数有し、各検出位置それぞれに上記センサ組を配置し、上記コントローラ側無線部は、各検出位置それぞれのセンサ組内の両無線近接センサからの近接検出信号を受信することが可能になっていることである。
【００１３】
より好ましい態様の１つは、上記センサ組の両無線近接センサは、近接検出信号とセンサ識別情報とを含むフレーム情報を所要数連続送信することである。
【００１４】
この態様では、同じ検出位置に上記センサ組内の２つの無線近接センサそれぞれが近接検出信号を送信する場合、その近接検出信号をフレーム情報として複数連続して送信することができるので、１つの近接検出信号だけ送信した場合と比較して上記位置周囲の電気的ノイズの発生タイミングによってはフレーム情報内の近接検出信号の一部に欠落したような場合、次のフレーム情報により一部に欠落が無い近接検出信号を送信することができるので、さらにシステムの安全性ならびに動作の確実性を確保することができるようになる。
【００１５】
より好ましい態様の１つは、上記コントローラ側無線部に起動信号の送信を要求するプログラマブルコントローラを備える、ことである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、同じ検出位置に少なくとも２台の無線近接センサからなるセンサ組を配置し、この検出位置におけるセンサ組内の両無線近接センサは互いに異なる周波数で近接検出信号を送信するので、その位置の付近に発生した電気的ノイズにより一方の無線近接センサが影響を受けても他方の無線近接センサからの送信をコントローラ側無線部が受信することができるようになり、システムの安全性ならびに動作の確実性を確保することができるようになる。さらに、２つの受信システムを１台の受信機に盛り込むことで、無線近接センサ２台が同時に検出信号を送信した場合、確実に２台の検出信号をそれぞれ受信できる受信システムとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る無線近接センサシステムを詳細に説明する。この無線近接センサシステムではコントローラとしてＰＬＣを適用するが、これに限定されない。
【００１８】
図１に、実施の形態が適用される無線近接センサシステムの概略構成を示す。この無線近接センサシステム１は、コントローラ側として、制御盤３側に、コントローラ側無線部５と、このコントローラ側無線部に有線接続されるＰＬＣ７とが配備され、無線近接センサ側として、工作機械９内部に、無線近接センサ１１が配置されている。工作機械９内部には、コントローラ側無線部５から有線の形態で延びるフェライトバータイプのＡＭ送信アンテナ１３が配備されている。図１で示す工作機械９内部には説明の都合で無線近接センサ１１が１つ図示されるだけであるが、２つ以上配置する場合を含むことができる。無線近接センサ１１は、筐体１５内部に、検出コイル１７、センサ基板１９、筐体１５から着脱可能な電池２９が配備されている。センサ基板１９には当該無線近接センサ１１の図示略の各種電子部品が実装されていると共にパターンアンテナタイプのＦＭ送信アンテナ２１と、ＡＭ受信アンテナ２３とが設置されている。無線近接センサ１１は、上記電子部品と上記両アンテナ２１，２３とにより、センサ側無線部２５（図１中では符号略）を構成することができる。
【００１９】
上記無線近接センサシステム１構成では、コントローラ側無線部５から工作機械９内部のＡＭ送信アンテナ１３を介してセンサ側無線部２５へ例えば１３５ｋＨｚの低周波信号が無線近接センサ検出起動信号として間欠送信することができるようになっている。この場合、工作機械９内部に複数の無線近接センサ１１が配備されていると、それら複数の無線近接センサ１１のうちいずれの無線近接センサ１１に起動信号を送信するかを指定するためにコントローラ側無線部５からの起動信号には無線近接センサ１１のセンサ番号（センサ識別番号）を含む起動情報が付けられている。一方、その起動信号を受信した無線近接センサ１１においては、高周波（３００ＭＨｚ帯／４００ＭＨｚ帯）の短パルス信号をＦＭ受信アンテナ１４１、１４２に送信する。この短パルス信号はセンサ番号、検出状態、その他のセンサ情報を含む。
【００２０】
コントローラ側無線部５は、受信できる周波数が相異なる２つのＦＭ受信アンテナ１４１，１４２を有しており、両ＦＭ受信アンテナ１４１，１４２それぞれで対応する周波数の短パルス信号を受信すると共に、その受信した短パルス信号をＰＬＣ７に送信することにより、当該ＰＬＣ７は、無線近接センサ１１の検出信号を受け取ることができ、その受け取った検出信号からその工作機械９を制御することができる。
【００２１】
上記においてコントローラ側無線部５ではＦＭ受信アンテナ１４１，１４２それぞれの受信周波数がｆ１，ｆ２に設定されており、無線近接センサ１１の送信周波数がｆ１に設定されている場合では、ＦＭ受信アンテナ１４１で、送信周波数がｆ２に設定されている場合では、ＦＭ受信アンテナ１４２で受信できるようになっている。
【００２２】
図２に上記無線近接センサシステム１の回路ブロック構成を示す。
【００２３】
制御盤３にはＰＬＣ７と、コントローラ側無線部５とが配備されている。コントローラ側無線部５はＦＭ受信アンテナ１４１，１４２を有する。工作機械９内部にはコントローラ側無線部５のＡＭ送信アンテナ１３が配置されている。工作機械９内部には複数の無線近接センサ１１が配置されている。各無線近接センサ１１は、センサ側無線部２５と、センサ部２７とから構成されている。センサ側無線部２５は、それぞれ、ＦＭ送信アンテナ２１、ＡＭ受信アンテナ２３を備える。コントローラ側無線部５はＡＭ送信アンテナ１３からいずれかの無線近接センサ１１を起動対象として選択して起動させるためのセンサ識別情報を含む起動信号を送信する。選択された無線近接センサ１１はスリープモードから起動されて必要な近接検出信号をＦＭ送信アンテナ２１からコントローラ側無線部５のＦＭ受信アンテナ１４１，１４２に送信する。選択されない無線近接センサ１１はスリープモードのままである。また、選択された無線近接センサ１１も必要な近接検出信号をＦＭ送信アンテナ２１からコントローラ側無線部５のＦＭ受信アンテナ１４１，１４２に送信した後は、スリープモードに復帰する。以上から無線近接センサ１１内のセンサ側無線部２５は電池２９の消費が極めて低くなる。また、無線近接センサ１１から常時近接検出信号を送信するのではなく必要な時にのみ近接検出信号を送信するので、工作機械９等の電気的ノイズが多発する環境下に設置しても、無線近接センサ１１側の検出状態から工作機械９等を制御することができ、結果として、消費電流低減化と同時にシステムの安全性を同時に達成しつつ通信を行うことが可能となる。そして、無線近接センサ１１は工作機械９内部における設置位置に応じてセンサ側無線部２５により送信周波数をｆ１またはｆ２のいずれかに設定することができるようになっている。
【００２４】
次に、起動信号について図３に示すタイムチャートを参照して説明する。
【００２５】
図３（ａ）は、無線近接センサ１１のセンサ部２７による検出状態を示し、ＯＦＦレベルは検出物体の非検出であり、ＯＮレベルは検出物体の検出を示す。図３（ｂ）は、センサ側無線部２５の無線動作を示し、図３（ｃ）は、コントローラ側無線部５における送信動作を示し、図３（ｄ）は、コントローラ側無線部５における受信動作を示し、図３（ｅ）はＰＬＣ７の制御動作を示す。
【００２６】
図３（ａ）で示すように無線近接センサ１１のセンサ部２７が工作機械９内の状態を検出してＯＦＦレベルからＯＮレベルに立ち上がる。この立ち上がった信号をＳａで示す。この信号Ｓａの立ち上がりエッジが矢印Ａ０で示すようにセンサ側無線部２５に与えられる。センサ側無線部２５はこの立ち上がりに応答して図３（ｂ）のパルス信号Ｓｂ０を生成し、このパルス信号Ｓｂ０をコントローラ側無線部５の受信部に矢印Ｂ０で示すように送信する。コントローラ側無線部５の受信部はこのパルス信号Ｓｂ０の受信に応答して常時受信状態となる。この常時受信状態は図３（ｄ）で示すハイレベルの信号Ｓｄで示す。このコントローラ側無線部５の受信部は上記信号ＳｄをＰＬＣ７に送出する。この受信内容には無線近接センサ１１のセンサ識別番号等のセンサ情報が含まれているので、ＰＬＣ７は、入力機器である無線近接センサ１１の状態を知り、工作機械９をシーケンスプログラムに従い制御する。センサ側無線部２５は、パルス信号Ｓｂ０を送信した後は、スリープモードとなっている。すなわち、無線近接センサ１１において、センサ側無線部２５は、電池２９からの電源供給モードとして、通常の無線動作が可能に電池２９電源が供給されるノーマルモードと、電池２９電源供給が制限されるスリープモードとを持ち、起動時間以外ではスリープモードになる。
【００２７】
次に、ＰＬＣ７は、無線近接センサ１１の状態を知るために、図３（ｅ）で示す制御信号Ｓｅ１を生成し、この制御信号Ｓｅ１をコントローラ側無線部５の送信部に矢印Ｅ１で示すように入力する。コントローラ側無線部５の送信部はこの制御信号Ｓｅ１に応答して図３（ｃ）で示す起動信号Ｓｃ１を生成し、この起動信号Ｓｃ１を矢印Ｃ１で示すようにセンサ側無線部２５に送信する。センサ側無線部２５はこの起動信号Ｓｃ１の受信に応答して、図３（ａ）に示すセンサ部２７の検出状態を示すパルス信号Ｓｂ１を図３（ｂ）で示すように生成し、この図３（ｂ）のパルス信号Ｓｂ１をコントローラ側無線部５の受信部に矢印点線で示すように送信する。こうして無線近接センサ１１の状態を示す近接検出信号およびセンサ識別情報を含むパルス信号Ｓｂ１がＰＬＣ７に送信され、ＰＬＣ７は工作機械９に対して所要のシーケンス制御を行う。以降、ＰＬＣ７からの制御信号Ｓｅ２，Ｓｅ３，…によりコントローラ側無線部５の送信部から起動信号Ｓｃ２，Ｓｃ３，…がセンサ側無線部２５に送られ、センサ側無線部２５では、これに応答する信号Ｓｂ２，Ｓｂ３，…をコントローラ側無線部５に送信する動作を繰り返す。
【００２８】
この場合、起動信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３，…は間欠的にセンサ側無線部２５に送信されるので、センサ側無線部２５の起動から送信までの時間は短くかつ間欠的であるから、センサ側無線部２５における電池の消費電力は少なく済む。
【００２９】
次に、センサ部２７の信号Ｓａが立ち下ってＯＦＦレベルになると、このＯＦＦ情報は、矢印ＡＮで示すように図３（ｂ）のセンサ側無線部２５に送信される。センサ側無線部２５はこの送信入力に応答して信号Ｓｂ４を生成し、この信号Ｓｂ４を矢印ＢＮで示すように図３（ｄ）のコントローラ側無線部５の受信部に送信する。コントローラ側無線部５の受信部はこの送信入力に応答して信号ＳｄをＯＦＦに立ち下げ、この信号Ｓｄの立ち下げをＰＬＣ７に知らせる。こうしてＰＬＣ７は、無線近接センサ１１の状態を知り、工作機械９を制御することができる。
【００３０】
以上においては、センサ側無線部２５では、コントローラ側無線部５に対して、常時、無線近接センサ１１の状態を示す信号Ｓａを送信する必要がなくなり、当該センサ側無線部２５における電力消費を低減化することができるようになる。その結果、電池駆動型とした無線近接センサ１１に有効に適用することができるようになる。
【００３１】
次に図４を参照して無線近接センサ１１の概略構成を説明する。
【００３２】
無線近接センサ１１は、センサ側無線部２５と、センサ部２７と、電池（電源部）２９とを有し、電池２９は、センサ部２７に電池電源をユーザ操作される電源スイッチ３１で選択的に供給可能である一方、センサ側無線部２５は、電源供給モードとして、通常の無線動作が可能に電源が供給されるノーマルモードと、電源供給が制限されるスリープモードとを持ち、上記起動信号で起動されている時間以外ではスリープモードになる。
【００３３】
センサ部２７は、検出コイル２７ａと、発振部２７ｂと、発振部２７ｂの発振出力を整流して直流化するとともに検波する検波部２７ｃと、この検波部２７ｃの出力に応じて検出物体の有無を示す検出信号を発生する出力部２７ｄと、を備える。発振部２７ｂは、金属体や磁性体等からなる検出物体が検出コイル２７ａに接近すると、電磁誘導作用によって渦電流損が生じて検出コイル２７ａの実効抵抗値であるインピーダンスが変化することにより発振部２７ｂの発振出力の振幅（発振振幅）レベルが変化するものであり、検出物体の近接状態に応じて発振部２７ｂの発振振幅レベルが変化して、発振または発振停止することで検出物体の有無の検出を行うことができるようになっている。検波部２７ｃは、発振部２７ｂの発振出力の大きさに対応して直流化し所定値と比較し、検出物体が接近して発振出力が所定値にまで小さくなると検出動作し、その検出出力を出力部２７ｄに出力する。
【００３４】
センサ側無線部２５は、電源制御部２５１、マイコン（マイクロコンピュータの略）２５２、ＦＭ変調送信部２５３、ＡＭ受信復調部２５４を備える。無線近接センサ１１は、ＦＭ送信アンテナ２１、ＡＭ受信アンテナ２３を備える。マイコン２５２は、ＣＰＵ、メモリ等を含み、メモリには無線近接センサ１１の動作制御プログラム、電源供給モード制御プログラム、送信周波数設定プログラム、その他のプログラムを格納するメモリや、ＣＰＵの作業エリアを提供するメモリや、データ等を格納するメモリ等から構成されている。
【００３５】
センサ側無線部２５では、センサ部２７からの検出信号をマイコン２５２のＡＤ変換ポートに入力されると、マイコン２５２では、検出信号の入力に応答して制御信号でＦＭ変調送信部２５３を制御して３００ＭＨｚ帯から４００ＭＨｚ帯の信号を送信する。
【００３６】
センサ側無線部２５の電源制御部２５１は、マイコン２５２により制御されて、通常の無線動作が可能なようにセンサ側無線部２５への電源が供給されるノーマルモードと、センサ側無線部２５への電源供給が制限されるスリープモードとに電源の供給を制御する。
【００３７】
図５を参照してコントローラ側無線部５の概略構成を説明すると、コントローラ側無線部５は、ＡＭ送信アンテナ１３、ＦＭ受信アンテナ１４１，１４２、ＦＭ受信復調部５３１，５３２、ＡＭ変調送信部５４、マイコン５５、出力部５６、入力部５７を備える。マイコン５５は、ＣＰＵ、メモリ等を含み、メモリには無線近接センサ１１のセンサ側無線部２５との通信およびＰＬＣ７との通信制御プログラム、その他のプログラムを格納するメモリや、ＣＰＵの作業エリアを提供するメモリや、データ等を格納するメモリ等から構成されている。
【００３８】
コントローラ側無線部５では、センサ側無線部２５のＦＭ送信アンテナ２１から送信されてくる近接検出信号が送信周波数ｆ１である場合ではＦＭ受信アンテナ１４１で受信すると共にＦＭ受信復調部５３１で復調したうえでマイコン５５のＡＤ変換ポートに、また送信周波数ｆ２である場合ではＦＭ受信アンテナ１４２で受信すると共にＦＭ受信復調部５３２で復調したうえでマイコン５５のＡＤ変換ポートに、それぞれ、入力する。マイコン５５では、それら近接検出信号を処理して出力ポートから出力部５６を通じてＰＬＣ７に出力する。入力部５７はＰＬＣ７からの制御指令を入力する。マイコン５５はＰＬＣ７からの制御指令に応答してＡＭ変調送信部５４を制御してＡＭ送信アンテナ１３から起動信号を送信する。
【００３９】
次に図６以降を参照して実施の形態に係る無線近接センサシステムを詳細に説明する。図６（ａ）は、工作機械９内部でワーク１８の機械加工位置を図上で左上位置Ａ，左下位置Ｂ，右下位置Ｃ，右上位置Ｄとし、ワーク１８はシーケンスプログラムにより上記Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順序で機械加工されるようになっている。そして、上記各加工位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにはそれらを検出位置として送信周波数がそれぞれｆ１，ｆ２（≠ｆ１）の２台の無線近接センサ１１からなるセンサ組が配置されている。センサ組内の両無線近接センサ１１はワーク１８が所定の加工位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにセットされていることを検出位置で検出した場合では両無線近接センサ１１それぞれが送信周波数ｆ１，ｆ２でワーク１８が所定の加工位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにセットされていることを示す近接検出信号を送信する。
【００４０】
加工位置Ａにおけるセンサ組の両無線近接センサ１１はセンサ１（送信周波数ｆ１）、センサ３（送信周波数ｆ２）といい、加工位置Ｂにおけるセンサ組の両無線近接センサ１１はセンサ１（送信周波数ｆ１）、センサ４（送信周波数ｆ２）といい、加工位置Ｃにおけるセンサ組の両無線近接センサ１１はセンサ２（送信周波数ｆ１）、センサ４（送信周波数ｆ２）といい、加工位置Ｄにおけるセンサ組の両無線近接センサ１１はセンサ２（送信周波数ｆ１）、センサ３（送信周波数ｆ２）ということにする。
【００４１】
センサ１ないし４はセンサ識別番号（識別コード）また、コントローラ側無線部５は図６（ｂ）で示すようにＦＭ受信アンテナ１４１、ＦＭ受信復調部５３１では受信周波数ｆ１でセンサ１，２、ＦＭ受信アンテナ１４２、ＦＭ受信復調部５３２では受信周波数ｆ２でセンサ３，４それぞれからの近接検出信号を受信復調するものとする。
【００４２】
シーケンスプログラムにより上記加工位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順序でそれぞれのセンサ１，２，３，４に起動対象が送信される。起動信号には起動対象となるセンサ識別番号を含む起動情報が付けられている。まず、加工位置Ａにワーク１８が図示略の移動機構により移動した場合、その加工位置Ａでのセンサ組であるセンサ１，３が、ワーク１８が所定の加工位置にセットされる位置にまで近接したことを検出すると、それぞれのセンサ１，３は近接検出信号を送信する。センサ１は送信周波数ｆ１で、センサ３は送信周波数ｆ２でそれぞれ近接検出信号を送信する。これら近接検出信号においてセンサ１からの近接検出信号はコントローラ側無線部５のＦＭ受信アンテナ１４１で、センサ３からの近接検出信号はＦＭ受信アンテナ１４２で、それぞれ、受信される。以下、加工位置Ｂ、Ｃ、Ｄそれぞれでワーク１８が移動することにより、近接検出信号はコントローラ側無線部５のＦＭ受信アンテナ１４１，１４２で受信される。
【００４３】
図７に、ワーク１８が加工位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれにあるときのセンサ１ないし４それぞれのワーク１８の検出タイミングを説明すると、図７（ａ）はセンサ１、３それぞれのワーク１８の検出タイミングであり、ＯＦＦはセンサ部２７がワーク１８を検出する前のタイミングであり、ＯＮレベルはセンサ部２７がワーク１８を検出したタイミングである。図７（ｂ）は、ワーク１８が加工位置Ｂにあるときのセンサ組内のセンサ４，１の検出タイミングであり、図７（ｃ）はワーク１８が加工位置Ｃにあるときのセンサ組内のセンサ２，４の検出タイミングであり、図７（ｄ）はワーク１８が加工位置Ｄにあるときのセンサ組内のセンサ２，３の検出タイミングである。
【００４４】
図８（ａ）はセンサ１ないし４それぞれの位置でのワーク１８の検出タイミングを示し、図８（ｂ）はその検出タイミングにおいて近接検出信号を送信する送信コードであり、近接検出信号をフレーム時間１０ｍｓのフレーム情報にして４回連続して送信するものである。このフレーム情報には近接検出信号、センサ識別番号、その他の情報を含む。
【００４５】
この場合、工作機械９内部の電気的ノイズにより例えばワーク１８が各加工位置Ａ〜Ｄそれぞれにあるときに各センサ組内の両無線近接センサ１１それぞれが送信する４つのフレーム情報において例えば最初のフレーム情報の一部に欠落が発生しても、次のフレーム情報を、コントローラ側無線部５側で受信することができるので、ワーク１８の近接検出を失敗することはない。また、センサ１，３の一方がワーク１８の検出ができない場合があっても、センサ１，３の他方によりワーク１８の検出ができる。
【００４６】
以上から実施の形態では、ワーク１８の各加工位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれに２台ずつ無線近接センサ１１がセンサ組として配置されているので、加工位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれでセンサ組内における一方の無線近接センサ１１が電気的ノイズやその他の要因でワーク１８の近接検出信号の送信データの一部欠落等があった場合でも、センサ組内における他方の無線近接センサ１１からワーク１８の近接検出信号を送信データが欠落することなく送信することができるようになる。この場合、同一位置に無線近接センサ１１を配置してもそれぞれの送信周波数がｆ１，ｆ２で異なるので電波干渉することがない。また、各無線近接センサ１１のセンサ側無線部２５は起動信号で起動される以外はスリープモードになっているので、電池２９の消費が極めて低くなる。この場合、無線近接センサ１１から常時近接検出信号を送信するのではなく必要な時にのみ近接検出信号を送信するので、工作機械９等の電気的ノイズが多発する環境下に設置しても、無線近接センサ１１側の検出状態から工作機械９を制御することができ、結果として、消費電流低減化と同時にシステムの安全性を達成しつつ通信を行うことが可能となる。
【００４７】
以上から、実施の形態の無線近接センサシステムでは、システム安全性、確実性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る無線近接センサシステムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は図１の無線近接センサシステムのブロック回路構成を示す図である。
【図３】図３は動作説明に用いるタイムチャートである。
【図４】図４は無線近接センサのブロック回路構成を示す図である。
【図５】図５はコントローラ側無線部のブロック回路構成を示す図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態の適用例の説明のための図であり、図６（ａ）は工作機械内部のワークの各移動位置と、各移動位置での無線近接センサの配置を示す図である。
【図７】図７は工作機械内部のワークの各移動位置に配置した２つ１対の無線近接センサ対の検出タイミングを示す図である。
【図８】図８（ａ）はセンサ１ないし４の検出タイミング、図８（ｂ）はセンサ１ないし４が送信するフレーム情報を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 無線近接センサシステム
３ 制御盤
５ コントローラ側無線部
７ ＰＬＣ
９ 工作機械
１１ 無線近接センサ
１３ ＡＭ送信アンテナ
１４１，１４２ ＦＭ受信アンテナ
２１ ＦＭ送信アンテナ
２３ ＡＭ受信アンテナ
２５ センサ側無線部
２７ センサ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じ検出位置に配置され互いに異なる周波数で該検出位置に近接した検出物体の近接検出信号を送信する少なくとも無線近接センサ２台からなるセンサ組と、
上記センサ組の両無線近接センサそれぞれが送信する近接検出信号の受信が可能なコントローラ側無線部と、を備えたことを特徴とする無線近接センサシステム。
【請求項２】
上記検出位置を複数有し、各検出位置それぞれに上記センサ組を配置し、上記コントローラ側無線部は、各検出位置それぞれのセンサ組内の両無線近接センサからの近接検出信号を受信することが可能になっている、ことを特徴とする請求項１に記載の無線近接センサシステム。
【請求項３】
上記センサ組の両無線近接センサは、近接検出信号とセンサ識別情報とを含むフレーム情報を所要数連続送信する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線近接センサシステム。
【請求項４】
上記センサ組の両無線近接センサは、送信フレーム情報を無線で送信するセンサ側無線部と、上記センサ側無線部に電源を供給する電池電源と、起動信号に応答して電池電源をセンサ側無線部に供給制御する電源制御部と、を含み、
上記コントローラ側無線部は、上記センサ組の両センサ側無線部へ起動信号を送信することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無線近接センサシステム。
【請求項５】
上記コントローラ側無線部に起動信号の送信を要求するプログラマブルコントローラを備える、ことを特徴とする請求項４に記載の無線近接センサシステム。
【請求項１】
同じ検出位置に配置され互いに異なる周波数で該検出位置に近接した検出物体の近接検出信号を送信する少なくとも無線近接センサ２台からなるセンサ組と、
上記センサ組の両無線近接センサそれぞれが送信する近接検出信号の受信が可能なコントローラ側無線部と、を備えたことを特徴とする無線近接センサシステム。
【請求項２】
上記検出位置を複数有し、各検出位置それぞれに上記センサ組を配置し、上記コントローラ側無線部は、各検出位置それぞれのセンサ組内の両無線近接センサからの近接検出信号を受信することが可能になっている、ことを特徴とする請求項１に記載の無線近接センサシステム。
【請求項３】
上記センサ組の両無線近接センサは、近接検出信号とセンサ識別情報とを含むフレーム情報を所要数連続送信する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線近接センサシステム。
【請求項４】
上記センサ組の両無線近接センサは、送信フレーム情報を無線で送信するセンサ側無線部と、上記センサ側無線部に電源を供給する電池電源と、起動信号に応答して電池電源をセンサ側無線部に供給制御する電源制御部と、を含み、
上記コントローラ側無線部は、上記センサ組の両センサ側無線部へ起動信号を送信することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無線近接センサシステム。
【請求項５】
上記コントローラ側無線部に起動信号の送信を要求するプログラマブルコントローラを備える、ことを特徴とする請求項４に記載の無線近接センサシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２００８７８（Ｐ２００９−２００８７８Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４１０３５（Ｐ２００８−４１０３５）
【出願日】平成２０年２月２２日（２００８．２．２２）
【出願人】（０００１６７２８８）光洋電子工業株式会社 (354)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２２日（２００８．２．２２）
【出願人】（０００１６７２８８）光洋電子工業株式会社 (354)
【Ｆターム（参考）】
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