本发明涉及用来形成光幕的多光轴光电传感器,所述光幕用于检测对危险区域的闯入,以防止无意地接近诸如压床之类的危险源。
背景技术:
多光轴光电传感器经常用来确保诸如压床之类的被认为是危险源的机器的安全。多光轴光电传感器通常通过一对发射器和接收器构成,并且该发射器和接收器形成光幕。光幕具有多个光轴,并且检测到光轴的光拦截从而强制地暂停危险源的操作。
近年来,越来越多的多光轴光电传感器采用红外光轴。在使用了红外线的多光轴光电传感器中,光幕的存在不可见,由此提出了具有与光轴行在同一轴上并且与各光轴相邻排列的指示器行的多光轴光电传感器(日本未审查专利申请公开No.2008-181788)。
此外,已经提出了包括显示各种错误的指示器的多光轴光电传感器(日本未审查专利申请公开No.H11-345548)。对于在日本未审查专利申请公开No.H11-345548中公开的指示器,多个狭窄的指示器在多光轴光电传感器的壳体的侧表面上纵向排列成条形,并且借助这些排列成条形的指示器的发光图案,除了存在或不存在光拦截的状态显示之外还可以进行对光接收量短缺、接收到干扰光、以及其他异常的状态显示。
日本未审查专利申请公开No.2009-10817所提出的多光轴光电传感器在位于多光轴光电传感器的壳体正面上的检测表面两侧上具有一对硬凸起。在所述具有一对凸起的多光轴光电传感器内,即使例如当棒材与正面碰撞时,棒材也可被这对凸起挡住,由此可以防止检测表面遭受损坏。
当要制造宽光幕时,在作为典型示例的由发射器和接收器构成的多光轴光电传感器的示例中,将发射器和接收器之间的间隔设置为相对较大(加长最大容许跨度的范围)。在容许范围加长的多光轴光电传感器内,有必要增加光投射元件的光量、增加安装在光投射元件前面的透镜的尺寸、以及增强光接收的灵敏度。同时,同样有必要放大布置在多光轴光电传感器上的状态显示,以增强可见性。
但是,在将多光轴光电传感器的壳体设计为尽量纤细的情况下,在多光轴光电传感器的壳体内对用于进行状态显示的指示器如何排列以及在哪里排列成为了一个技术目标。
多光轴光电传感器的细长壳体的主要部分经常由挤压成形物制成,并且在该挤压成形物部分内安装指示器不仅需要诸如在挤压成形物上开口这样的后处理,还有可能导致壳体的弱化。
此外,在每种新近的多光轴光电传感器内,倾向于使光轴间的间距更短,从而确保更高水平的安全性,并且与之相关的是,容纳在壳体内的光投射元件和光接受元件的封装密度变得更高。自然地,存在减小多光轴光电传感器的尺寸的需求,由此使得保证指示器的安装间隔的难度更大了。
技术实现要素:
本发明的一个目的是提供一种能够应对减小尺寸的要求并且同样能够进行各种状态显示的多光轴光电传感器。
本发明的另一目的是提供一种具有一对凸起并能够进行各种状态显示而不制约多光轴光电传感器的特性的多光轴光电传感器。
根据本发明,上述技术目标可以通过提供如下的多光轴光电传感器来实现,该多光轴光电传感器具有细长壳体的纵向延伸检测表面并且与纵向延伸的检测表面一致地以固定间隔排列有多个光轴,所述传感器包括:提供在两个相邻的光轴之间的光轴间指示单元;以及用来使光轴间指示单元显示控制输入状态、安全特殊功能状态、同步类型、以及互锁状态中的至少一条信息的显示控制单元。
这里,控制输入状态的示例可以包括屏蔽(muting)输入、超驰(override)输入、以及等待输入。此外,安全输出的典型示例为OSSD输出。另外,安全特殊功能状态的示例可以包括屏蔽状态、超驰状态、降低分辨率状态、以及固定无效化(blanking)状态。当通过设置启动了降低分辨率或固定无效化状态时,安全特殊功能进入操作状态,并且因此表明安全特殊功能的设置状态和安全特殊功能的操作状态基本相同。但是,当通过设置启动了屏蔽或超驰时,只要达到了另一条件就不会进入屏蔽状态或超驰状态,并且因此表明安全特殊功能的设置状态和安全特殊功能的操作状态基本不同。安全特殊功能状态包括安全特殊功能的设置状态和安全特殊功能的操作状态。
在本发明的优选实施例中,光轴间指示单元包括:能够对控制输入状态、安全特殊功能状态、同步类型、以及错误类型中至少两条信息执行切换显示的指示器;用来显示多光轴光电传感器的安全输出状态的安全输出指示灯;以及用来显示互锁状态的互锁指示灯。
7段指示器不能显示大于其位数的多个数字。这样,当要显示数量超过可显示信息量的信息时,可以将信息划分并以时间序列的方式显示。在本发明的典型示例中,采用了1位7段指示器。
通过下述的本发明的优选实施例的详细描述,本发明的另外的目的和功能效果将会变得显而易见。
附图说明
图1是第一实施例的多光轴光电传感器的立体图;
图2是图1所示的第一实施例的多光轴光电传感器(接收器)的正视图;
图3是构成第一实施例的多光轴光电传感器的发射器和接收器的框图;
图4是图2所示的纵向布置的多光轴光电传感器(接收器)的下端的放大图;
图5是作为在图1所示的第一实施例的纵向布置的多光轴光电传感器(接收器)的下端安装的开关组的一部分的开关的提取示图;
图6是示出了在图1所示的第一实施例的多光轴光电传感器(接收器)的光轴之间安装的7段指示器的显示示例的示图;
图7是示出了7段指示器的另一显示示例的示图;
图8是通过使用7段指示器来显示各种错误的显示代码的列表;
图9是接续图8的通过使用7段指示器来显示各种错误的显示代码的列表;
图10是示出了7段指示器的又一显示示例的视图;
图11是示出了7段指示器的再一显示示例的视图;
图12是示出了被并入第一实施例的多光轴光电传感器的壳体中的电路板的示图;
图13是示出了按位置固定在电路板上的固定器的示图;
图14是包括在固定器内的圆柱体的一部分的提取示图;
图15是从上方看到的电路板和固定器的组装件(模块)的俯视图;
图16是沿着图15的线X16-X16截取的截面图;
图17是从一侧看到的电路板和固定器的组装件(模块)的透视图;
图18是从另一侧看到的电路板和固定器的组装件(模块)的透视图;
图19是电路板和固定器的组装件(模块)的侧视图;
图20是通过提取中心指示导光构件和与其相邻的光轴的部分而得到的主要部件的放大剖视图;
图21是沿着图19的线X21-X21截取的截面图;
图22是用于解释第一实施例的示例的功能效果的示图;
图23是用于从另一角度来解释第一实施例的示例的功能效果的示图;
图24是用于解释杂散光问题的示图,且该示图示出了杂散光穿过接收器侧的导光构件并入射到光接收元件上的现象;
图25是用于解释如图24中的杂散光问题的视图,且该视图示出了杂散光穿过发射器侧的导光构件并入射到光接收元件上的现象;
图26是第二实施例的多光轴光电传感器的结构示意图;以及
图27是从斜前侧看到的构成第二实施例的多光轴光电传感器的
公共多光轴光电传感器的立体图。
具体实施方式
实施例
第一实施例(图1至图23)
图1至图3示出了第一实施例的多光轴光电传感器100。图1是多光轴光电传感器100的透视图,图2是多光轴光电传感器100的正视图。图3是构成多光轴光电传感器100的一对发射器102和接收器104的框图。正如已知的,发射器102和接收器104具有彼此数量相同的多个光轴,并且就每个光轴而言,光束以分时(time-shared)的方式从发射器102发送至接收器104,由此形成光幕。在图3中,参考符号Oax表示光轴。
尽管第一实施例的多光轴光电传感器100由发射器102和接收器104的成对单元构成,但是作为修改示例,还可以是稍后将作为第二实施例进行描述的具有如下形式的多光轴光电传感器:一个单元被纵向划分为二,以各自构成单个单元,也就是说,一半部分作为光投射部分而另一半部分作为光接收部分,准备一组这样的单元,并且从作为一个单元的光投射部分射出的光束被作为另一单元的光接收部分接收。
参见图1和图2,第一实施例的多光轴光电传感器100的狭窄的壳体2由构成一端和另一端的末端壳体4、以及位于这两个末端壳体4、4之间的中间壳体6组成。末端壳体4是由合成树脂或金属制成的模制品。另一方面,中间壳体6是挤压成形物,并且改变中间壳体6的长度使得能够生产出具有通用末端壳体4和不同长度尺寸的多种类型的多光轴光电传感器100。
参见图1,一对硬凸起8、8优选地形成在位于多光轴光电传感器100的壳体2的正面2a上的检测表面的两侧上,即,在发射器102发射光束的光投射表面的两侧以及在接收器104接收光束的光接收表面的两侧。具体地说,在多光轴光电传感器100的壳体2中,纵向延伸的一对凸起8、8形成在壳体2的正面2a的两侧,从一端纵向延伸至另一端的透光保护罩10布置在夹在这对凸起8、8之间的宽度方向上的中间区域上,并且该透光保护罩10构成检测表面。也就是说,在位于透光保护罩10的两侧并向前突出的硬凸起8、8之间所夹的小宽度间隙内布置所述构成了多光轴光电传感器100的检测表面的透光保护罩10。因此,例如即使当棒材与壳体2的正面2a碰撞时,该棒材的冲击由这对凸起8、8承受,由此能够保护透光保护罩(检测表面)10免受损坏。多光轴光电传感器100的纵向延伸的透光保护罩(检测表面)10的宽度W为9mm。作为修改的示例,可以提供没有凸起对8、8的多光轴光电传感器。
如上所述,在已经由本申请人提出的日本未审查专利申请公开No.2009-10817中已经公开了具有一对凸起的多光轴光电传感器,并且本申请人已经在出售通过实施该专利申请而得到的产品。当将这对凸起称为“双防撞结构”时,在已知的具有双防撞结构的多光轴光电传感器中采用的凸起对之间的间隔大于9mm。也就是说,具有现有的双防撞结构的多光轴光电传感器的检测表面的宽度尺寸远大于本实施例的多光轴光电传感器100的检测表面10的宽度尺寸W(W=9mm)。
图3是成对的发射器102和接收器104的框图。成对的发射器102和接收器104通过通信线或信号线L1或者通过无线相互连接。此外,发射器102和接收器104每个均可通过通信线或信号线串联扩展。
在发射器102内,N个光投射元件12以有固定间隔排列成行,并且N个光投射元件12例如由发射红外线的发光二极管构成。光投射元件12的数量可以通过串联安装有该元件的电路板来扩展。发射器102具有用来单独驱动N个光投射元件12的N个光投射电路16、用来以分时方式扫描这N个光投射电路16的元件切换电路18、以及用来总体控制发射器102的光投射控制电路20。光投射控制电路20一旦接收到来自时钟生成电路22的时钟信号就生成顺序地使得N个光投射元件12发光的光投射时序。
另一方面,在接收器104内,N个光接收元件24以有固定间隔排列成行,并且这N个光接收元件24例如由接收红外线的光电二极管构成。在各个光接收元件24、24之间的间距P(图2)与各个光投射元件12之间的间距相同。光接收元件24的数量可以通过串联安装有该元件的电路板来扩展。接收器104具有用来单独驱动N个光接收元件24的N个光接收电路26、用来以分时方式扫描N个光接收电路26的元件切换电路28、以及用来总体控制接收器104的光接收控制电路30,并且光接收控制电路30一旦接收到来自时钟生成电路32的时钟信号就顺序地激活N个光接收元件24。此外,发射器102包括通信控制电路38,用来控制与接收器104的通信,诸如控制时序信号的发送/接收。
在多光轴光电传感器100中,当接收到来自接收器104的命令时,发射器102的光投射控制电路20顺序地激活N个光投射电路16。因此,发射器102从第一个到第N个依次点亮光投射元件12。
接收器104通过通信控制电路34来控制与发射器102的通信,诸如控制时序信号的发送/接收。一旦接收到来自发射器102的时序信号,光接收控制电路30从第一个到第N个依次地激活光接收元件24,并且接收来自与发射器102依次射出的光束相对应的光接收元件24的输出。
发射器102和接收器104的内部结构已经模块化,并且根据需要可以将扩展模块Mex与基本模块Mba通过连接器耦接,由此增加光轴。图3中的标号36表示连接器。
除了发射器102的光投射控制电路20和时钟生成电路22之外,在图3中由标号38表示的通信控制电路也安装在发射器基本模块Mba上。另一方面,除了接收器104的光接收控制电路30、时钟生成电路32、以及通信控制电路34之外,在图3中由标号40表示的输入/输出电路也安装在接收器基本模块Mba上。
在作为多光轴光电传感器100的正视图的图2中,光轴由参考符号Oax表示,当在发射器102中时其实质上表示光投射元件12,而当在接收器104中时其实质上表示光接收元件24。在多光轴光电传感器100的壳体2中,光轴Oax不仅布置在中间壳体6内,还布置在末端壳体4内,并且由此以固定间隔从多光轴光电传感器100的一端到另一端纵向排列于光轴光电传感器100的整个区域上。示出的多光轴光电传感器100的光轴间的间距P为20mm。
随后,参见图2,标号42表示第一指示器。多个第一指示器42沿着多光轴光电传感器100(发射器102和接收器104)的纵向方向以一定间隔排列成行,并且邻近光轴Oax布置。在本实施例中,第一指示器的数目是“5”。多个第一指示器42的排列方向是多光轴光电传感器100的纵向方向,该方向与多个光轴Oax的排列方向相同。如图所示,第一指示器42所形成的行优选地布置在与光轴Oax所形成的行相同的轴上。也就是说,在优选实施例中,如图2所示,光轴Oax所形成的行与第一指示器42所形成的行布置在同一直线上,并且每个第一指示器42位于相邻的光轴Oax之间的区域内,从而不会干扰光轴Oax。当第一指示器42被称为“中心指示灯”时,中心指示灯42具有在操作时清楚地表明多光轴光电传感器100的存在等用途。稍后将描述第一指示器(中心指示灯)42的应用示例。
在多光轴光电传感器100内,第二指示器44至少提供在接收器104中安装有接收器基本模块Mba的端部。图4是图2所示的多光轴光电传感器100(接收器104)的下端部分的放大视图。参见图4的放大视图,第二指示器44包括7段指示器(7段LED)46、OSSD指示器48、以及互锁指示器50。
7段LED46布置在两个相邻的光轴Oax、Oax之间,从而不会干扰位于发射器104下端部分中的光轴Oax。尽管本实施例的多光轴光电传感器100采用了1位7段LED46,但是同样可以采用多位7段LED46。7段LED46安装在接收器基本模块Mba的电路板上,以在光轴Oax的排列方向变为竖直时进行显示。也就是说,当纵向地安装接收器104使其纵向方向处于竖直方向时,将7段LED46安装在接收器基本模块Mba的电路板上以使得接收器104的安装位置与数字的顶部和底部一致。稍后将描述7段指示器(7段LED)46的显示示例。
OSSD指示器48和互锁指示器50并排布置在光轴Oax的下部方向,并且横向偏离光轴Oax所形成的行的中心线,从而不干扰在位于接收器104的下端部分中的第一指示器42与该下端部分的相邻光轴Oax之间的位置上的光轴Oax。也就是说,OSSD指示器48和互锁指示器50均安装在接收器基本模块Mba上。OSSD指示器48显示用来允许或不允许危险源(例如,压床)操作的安全控制信号的输出状态。互锁指示器50对由于互锁导致的OSSP输出的关闭状态执行橙色发光显示。此外,在互锁可释放的状态下,指示器进行橙色闪烁显示。当互锁指示器50进行橙色闪烁显示时,也就是当多光轴光电传感器100在互锁可释放状态下接收复位输入时,释放互锁状态并且传感器转换到正常操作。
回到图3的框图,在发射器102内,用来控制第一指示器42的第一显示控制电路54安装在基本模块Mba和扩展模块Mex的每个上。在接收器104内,用于控制第一指示器42的第一显示控制电路56安装在基本模块Mba和扩展模块Mex的每个上。此外,接收器104的基本模块Mba安装有用来控制第二指示器44(7段指示器46、OSSD指示器48、互锁指示器50)的第二显示控制电路58。在发射器102中,电源指示器和屏蔽指示器可以被提供在与接收器104的OSSD指示器48和互锁指示器50对应的部分中。
接收器104的基本模块Mba还安装有用来诊断光投射电路16、光接收电路26、以及状态输出电路60的故障的诊断电路62。诊断电路62将光投射电路16、光接收电路26、以及状态输出电路60的故障的存在或不存在发送给输入/输出电路40。
多光轴光电传感器100包括:(1)使部分或全体光轴Oax的检测功能暂时处于未激活状态的屏蔽功能;(2)防止在干扰多光轴光电传感器100的检测区域的固定物(障碍)存在的情况下由于该干扰物的存在而导致危险源(例如,压床)的操作暂停的无效化功能;以及(3)在拦截预定数量的两个或多个光轴Oax时第一次做出光拦截确定的降低分辨率功能,由此增加多光轴光电传感器100的最小检测目标的尺寸。
再次参见图4,在图4所示的多光轴光电传感器100(接收器104)的下端处的末端壳体4内,在夹置光接收表面10的左右凸起8的部分中提供有开/闭盖64、66,并且通过打开左侧的开/闭盖64,可以露出IFU连接器(未示出)。另一方面,通过打开右侧的开/闭盖66,可以露出手动型设置开关组68。图5示出了包括在设置开关组68内的用于中心指示灯42的设置开关70。处于图5的左侧示出的“关”状态时,设置“中心绿色显示关”使得中心指示灯(第一显示器)42不进行绿色显示。这可以减少与中心指示灯(第一指示器)42的绿色发光相关的功耗。另一方面,处于图5的右侧所示的“开”状态时,设置“中心绿色显示开”使得中心指示灯42的绿色发光被激活。
在本实施例的多光轴光电传感器100中,预先准备多个光投射周期和/或光投射时序(相位)用来防止具有相同设计的多光轴光电传感器的相互干扰,并且包括在设置开关组68中的开关被设为“开”和“关”,由此容许设置期望的光发射周期和/或光发射时序(相位)。
这里,通过手动开关至少可改变光投射周期,从而省去了为了防止与其他多光轴光电传感器的相互干扰而根据光接收状态动态地改变光投射时序(相位)的需要。因此,当多光轴光电传感器100的发射器102和接收器104没有通过通信线或者信号线L1(图3)而是通过无线或光束进行同步时,很方便地通过手动开关就能够从多个光投射周期中做出选择。此外,设置开关组68包括用来将上述降低分辨率功能调为“开”或“关”状态的开关。
对于多个光投射周期和/或多个光投射时序(相位),例如优选准备以下四种光投射模式。
(1)第一光投射模式
对于“无线同步(光学同步)”的情况,与“有线同步”的光投射模式相同,由两个脉冲宽度均为1μs、脉冲间距为10μs的脉冲构成的脉冲光关于从第一光轴Oax到最后的光轴Oax的各个光轴Oax被依次发射。该第一光投射模式与下面将要描述的第二至第四光投射模式相比是具有优良的响应能力的光投射模式。
(2)第二光投射模式
对于“无线同步(光学同步)”的情况,其中针对每个光轴Oax的脉冲光具有的脉冲数量大于“有线同步”情况中的脉冲光的脉冲数量,例如,由三个脉冲宽度均为1μs、脉冲间隔为10μs的脉冲构成的脉冲光针对从第一光轴Oax到最后光轴Oax的各个光轴Oax被依次发射。令该模式中的脉冲数量不同于第一光投射模式的脉冲数量,使得该光投射周期(1扫描周期)不同于第一光投射模式的光投射周期,由此改变光投射的相位。这样可以防止已经选择了第一光投射模式的多光轴光电传感器与已经选择了第二光投射模式的多光轴光电传感器之间的干扰。
(3)第三光投射模式
第三光投射模式被设置为使得一个或多个光轴Oax的用于同步的脉冲模式大不相同。例如,对于“无线同步(光学同步)”的情况,尽管进行光投射的模式可与“有线同步”的模式相同,但是也可以采用不同的光投射模式。当通过对利用在图1和图2所示的多光轴光电传感器100中的一对发射器102和接收器104来制造光幕的情况进行举例说明而对第三光投射模式进行描述时,对于中间的光轴Oax(mid)(图2),从第二光轴Oax到最后光轴Oax之前的一个光轴Oax(mid)依次发射由三个脉冲宽度均为1μs、脉冲间隔为20μs的脉冲构成的脉冲光。至于用来检测和同步的第一光轴Oax(btm)和最后光轴Oax(tp)(图2),光例如由四个脉冲宽度均为1μs、脉冲间隔为35μs的脉冲构成。
在这种情况下,对于每个光轴Oax之间的光投射间隔,各中间光轴Oax(mid)之间的间隔被设置为90μs,而第一光轴Oax(btm)与最后光轴Oax(tp)之间的间隔被设置为265μs。要注意的是,可以令第一光轴Oax(btm)和最后光轴Oax(btm)的部分或所有的脉冲间隔不同,或者可以令第一光轴Oax(btm)和最后光轴Oax(btm)的脉冲宽度与中间光轴Oax(mid)的脉冲宽度不同。
(4)第四光投射模式
作为第四光投射模式,对于仅用于检测的中间光轴Oax(mid),在从第二光轴Oax到最后光轴Oax之前的一个光轴Oax(mid)的各个光轴Oax处依次发射由三个脉冲宽度均为1μs、脉冲间隔为15μs的脉冲构成的脉冲光。至于用于检测和同步的第一光轴Oax(btm)和最后光轴Oax(tp)(图2),脉冲光由四个脉冲宽度均为1μs、脉冲间隔为50μs(在第三光投射模式中为35μs)的脉冲构成。
在第四光投射模式中,对于各光轴Oax间的光投射间隔,仅用于检测的各中间光轴Oax(mid)间的间隔为90μs,这与在第三光投射模式中的相同,但是用于检测和同步的第一光轴Oax(btm)和最后光轴Oax(tp)之间的间隔被设置为300μs,其不同于在第三光投射模式中的间隔。要注意的是,可以令第一光轴Oax(btm)和最后光轴Oax(tp)的部分或所有的脉冲间隔不同,或者可以令第一光轴Oax(btm)和最后光轴Oax(tp)的脉冲宽度与中间光轴Oax(mid)的脉冲宽度不同。
如上所述,准备了各个光轴Oax的脉冲周期不同的脉冲模式可以防止光束被具有相同设计的另一发射器102所干扰。光投射模式可以通过输入线的逻辑或DIP开关来进行选择,或者通过诸如连接至多光轴光电传感器100的外部PC之类的设置单元来进行选择。
在下文中,将以示例的方式描述第一指示器(中心指示灯)42和第二指示器44的应用示例。
多光轴光电传感器100的自诊断:
在多光轴光电传感器100上进行光投射扫描处理时执行各种故障诊断。然后,作为诊断结果,当确定为安全时,安全输出(OSSD)为“开”,并且继续关于多光轴光电传感器100正在运行的显示。另一方面,作为诊断结果,当不能确定为安全时,多光轴光电传感器100进入锁定状态,并且安全输出(OSSD)变为关闭。参见图3,通过诊断电路62和光接收控制部分30的合作来进行故障诊断,并且当确定有故障时,控制输入/输出电路40。在图3示出的示例中,在接收器104中提供有诊断电路62,而在发射器102中没有提供诊断电路,但是可以采用这样的配置:如接收器104那样在发射器102中同样提供诊断电路62和与诊断电路62合作的控制电路,并且由发射器102的控制部分向接收器104提供诊断结果。为了显示诊断结果,根据诊断信号以预定的模式(包括代码)使第一指示器(中心指示灯)42点亮。例如,当输入/输出电路40接收到光投射电路16、光接收电路26、以及状态输出电路60中的任何一个出现故障的诊断信号时,所有的第一指示器(中心指示灯)42都闪烁红色。另外,令包括在第二指示器44中的7段指示器(7段LED)46进行表示故障的显示。稍后将描述故障结果的显示。
在多光轴光电传感器100的操作期间:
在多光轴光电传感器100通过光轴Oax的光拦截来进行对物体的检测的操作模式期间,第一指示器(中心指示灯)42以预定的模式操作。
当所有的光轴Oax均处于光入射状态时,所有的第一指示器(中心指示灯)都被点亮为绿色。这可以有助于视觉检查光幕的存在,以避免不慎进入危险区域。此外,在光轴调节时当所有的光轴Oax均匹配时通过将所有的中心指示灯42点亮为绿色,可以为用户提供光轴调节已经完成的信息作为光轴调节支持信息。
例如,当一个或多个光轴Oax被光拦截时,可以熄灭、或以红色点亮或闪烁所有的第一指示器(中心指示灯)42,或者使安装在光被拦截光轴Oax所属的模块Mba或Mex内的第一指示器(中心指示灯)42以红色点亮或闪烁同时使其他模块Mex或Mba内的第一指示器(中心指示灯)42熄灭。如上所述,以对光被拦截光轴Oax所属的模块Mba或Mex进行限定的方式来使安装在模块Mba或Mex上的LED作为光源的第一指示器(中心指示灯)42以红色点亮或闪烁,由此能够有助于明确光拦截出现的位置。
参见图2,尽管五个第一指示器(中心指示灯)42以固定间隔排列在所示的多光轴光电传感器100上,但仍可将指示器划分为顶部中心指示灯42(tp)、底部中心指示灯42(btm)、以及位于中间的三个中心指示灯42(mid),并且以以下模式进行发光控制。在这种情况下,例如中心指示灯42的数量可以为三个。
(1)中心指示灯(第一指示器)42的熄灭
(1-1)当位于顶部的光轴Oax(tp)被光拦截时,位于顶部的中心指示灯42(tp)熄灭,并且位于中间的中心指示灯42(mid)熄灭。
(1-2)当位于底部的光轴Oax(btm)被光拦截时,位于底部的中心指示灯42(btm)熄灭,并且位于中间的中心指示灯42(mid)熄灭。
(2)中心指示灯(第一指示器)42发红色光
当位于顶部的光轴Oax(tp)和底部的光轴处于光入射状态而至少有一个位于中间的光轴Oax被光拦截时,所有的中心指示灯(第一指示器)42发红色光。
(3)中心指示灯(第一指示器)42发绿色光
当所有的光轴Oax均处于光入射状态时,所有的中心指示灯(第一指示器)42均发绿色光。
(4)中心指示灯(第一指示器)42的闪烁红光
当所有的光轴Oax都处于锁定状态时,所有的中心指示灯(第一指示器)42都闪烁红光。
进行上述对第一指示器(中心指示灯)42的发光控制使得在对多光轴光电传感器100内的发射器102和接收器104进行相对定位时在查看第一指示器(中心指示灯)42的同时能够匹配光轴。因此,可以提高对发射器102和接收器104的相对定位操作(即,光轴调节)的操作性。
即使当各个光轴Oax被确定为处于光入射状态时,各光轴Oax也有可能因为一个宽的空白边(margin)而没有处于光入射状态。将光轴Oax的移位、保护罩(前盖)的污染等看作与此空白边有关的因素。向查看者准确地传送空白边程度可以有助于光轴调节,或促使进行光轴再调节、清洁保护罩(前盖)等。
如上所述,无论从第一至第四个光投射模式中选出了哪种光投射模式,发射器102都针对每个光轴Oax发射多个脉冲的光。例如,在针对各个光轴Oax发射三个脉冲的光束的情况下,接收该光束的接收器104例如通过检测到两个或更多脉冲而将其确定为“光入射”,并通过针对各个光轴检测到所有脉冲(三个脉冲)而将其确定为“稳定的光入射”。然后,针对第一至第四的所有光轴Oax,进行光入射/光拦截判定,并且至少针对被确定为光入射的光轴Oax,进行关于其是否为“稳定的光入射”的判定。当在每个光轴Oax上检测到不少于两个的脉冲时,将安全输出(OSSD)打开,而当在任何光轴Oax上检测出不到两个脉冲时,安全输出(OSSD)关闭。然后,当在每个光轴Oax上检测出所有脉冲(三个脉冲)时,可以进行“稳定的光入射显示”来作为“处于稳定的光入射状态”,并且当存在被检测到两个脉冲的光轴Oax时,可以进行“不稳定的光入射显示”来作为“处于不稳定的光入射状态”。“稳定的光入射显示”和“不稳定的光入射显示”可以优选通过使用多光轴光电传感器100的第一指示器42(图2)来进行。例如,第一指示器42在“稳定的光入射显示”时被点亮为绿色,第一指示器42在“不稳定的光入射显示”时以绿光闪烁。除了或者取代第一指示器42(图2),可以使用多光轴光电传感器的OSSD指示器48(44)来进行“稳定的光入射显示”和“不稳定的光入射显示”。例如,OSSD指示器48(44)在“稳定的入射光显示”时被点亮为绿光,OSSD指示器48(44)在“不稳定的入射光显示”时以绿光闪烁。
下面将参照图6至图11对7段指示器(7段LED)46的显示示例进行描述。
图6示出了多光轴光电传感器100的启动时间的显示示例。在图6的最左侧示出的显示示例表示其中发射器102和接收器104通过通信线或信号线L1进行连接的“有线同步”(图3)。在图6的右侧示出的三个显示示例是关于“光学同步”的显示示例。从左边起依次为表示“不存在阻碍功能的相互干扰”的显示示例(FC0),表示“存在阻碍功能的相互干扰以及光投射周期A模式”的中间显示示例(FCA),以及表示“存在阻碍功能的相互干扰以及光发射周期B模式”的右边显示示例(FCB)。这里例如“启动时间”表示接通电源的时间,并且一接通多光轴光电传感器100的电源,就立即根据用于发射器102和接收器104的同步方法进行大约二至三秒的图6的显示。
图7的显示示例“F”示出了安全特殊功能的状态显示当中的安全特殊功能的设置状态的示例,并且当在浮动无效化(floating blanking)功能、降低分辨率功能等功能中利用最小检测目标的变化操作多光轴光电传感器100时,7段指示器(7段LED)46显示“F”。在最小检测目标没有变化的正常操作状态下,可以通过7段指示器(7段LED)46来进行表示该状态的显示。
图8和图9示出了多光轴光电传感器100处于锁定状态时的显示示例。在图8中顶部的代码“E2”表示多光轴光电传感器100的连接错误。下一代码“E4”表示设置开关错误。其下的“E5”表示软件配置错误。下一代码“E7”表述互锁错误。下一代码“E8”表示外部装置错误。下一代码“E10”表示接收器104错误。下一代码“E12”表示发射器102错误。下一代码“E14”表示安全输出的OSSD1错误。下一代码“E15”表示安全输出的OSSD2错误。下一代码“E17”表示安全输出的OSSD当前错误。下一代码“E18”表示串联扩展的副发射器和副接收器(未示出)没有正确连接。例如,当副发射器的光轴的数量与副接收器的光轴的数量不匹配时,显示“E18”。在最底部的代码“E20”表示发射器102和接收器104之间的通信错误。在图9中,顶部的“E24”表示连接至屏蔽灯输出线的屏蔽灯断路(开路故障)。从图9的顶部起排第二的“E25”表示过电流正流经屏蔽灯。下一代码“E27”表示功能错误。尽管为了方便起见在图9底部的代码“E4_”用“_”示出,但是在该部分“_”示出诸如“1”、“2”或“3”之类的数字。也就是说,各种系统错误通过使用大于“40”的数字进行显示。
如上所述,包括在安装在接收器104上的第二指示器44中的7段LED46是1位LED。为了显示上述诸如“E4”和“E18”的显示示例,需要准备2位或3位7段LED。但是,如上所述接收器104的检测表面10具有较小的宽度(9mm),并且若将多位7段LED46安装在该有限宽度内,则可以通过该宽度显示的字母、符号、数字、以及字符变得很小。换而言之,7段LED46的位数越少,越有助于在有限的宽度内最大化地显示字母、字符、以及数字,并且基于该意向,7段指示器(7段LED)46的位已经在接收器104中限制为1位。
在本实施例中,为了显示不能一次显示在1位7段显示器46上的信息量(例如,代码“E4”),采用了时间连续显示的方法,从代码的左边开始,依次先显示“E”,然后再显示“4”,并且其后多次重复该过程。至于在显示作为另一代码示例的“E18”时,采用按时间顺序显示的方法,从代码的左边开始,依次先显示“E”,然后显示“1”,以及然后再显示“8”,并且其后多次重复该过程。作为修改示例,除了从代码的左边开始顺序地进行显示外,还可以增加发光模式,其中通过发光进行第一显示,通过相对较快的闪烁进行第二显示,而通过相对较慢的闪烁进行第三显示。此外,可以增加通过相对较慢的闪烁来显示最后位的定义,并且例如在显示多个(例如,两个)字母或符号和/或数字的组合的情况下,可以通过发光进行第一显示,可以通过相对较慢的闪烁进行作为最后一位的第二(最后)显示。作为另一修改示例,若7段LED46的每一段具有两种或三种颜色的光源,可以增加颜色编码。
此外,由上述示例可知,当显示字多个母或符号和/或数字的组合时,预先已经定义了该组合以防止诸如“E11”之类的相同字母、符号、数字、或字符的连续显示。由此可以避免连续相同的字母、符号、数字或字符的混淆。
图10是屏蔽操作期间的显示示例。在顶部示出的显示表示作为控制输入的来自第一屏蔽传感器的输入处于“开”状态(ON状态)。其下示出的显示表示作为控制输入的来自屏蔽传感器2的输入处于“开”状态。在其下示出的显示表示尽管来自第一和第二屏蔽传感器1、2的输入均处于“开”状态,但屏蔽功能是非激活(还没有被激活)。此外,当屏蔽功能处于运行状态时,除去7段LED的中间的横段以外的外部的6段依次被点亮(图10的倒数第二行示出的显示示例)。此外,当作为控制输入的超驰输入处于“开”状态时,当没有达到超驰条件时,仅点亮最下面的段,而当达到超驰条件时,开始执行超驰功能,并且通过使用下部的四段来顺序地点亮这些段(图10的底部示出的显示示例)。
多光轴光电传感器100中的屏蔽功能接收来自光电开关的两个屏蔽传感器(例如,第一和第二屏蔽传感器)的屏蔽输入作为控制输入,并且当来自第一和第二屏蔽传感器的输入命令的序列、输入时间差等恰当时,光幕的安全功能被暂停,而在安全功能被暂停期间,即使当光幕的光轴Oax被光拦截时,OSSD也不输出“关”信号(OFF信号)。
图11示出的显示示例“U”表示等待输入处于“开”状态。在通过使用7段指示器46来显示上述错误状态、控制输入状态、安全特殊功能状态等的情况下,当存在可能同时出现的组合时,要通过7段指示器46显示的内容例如可以通过设置以下优先级来顺序地进行显示。
(优先级1)错误状态显示。
(优先级2)电源接通显示。
(优先级3)超驰输入显示。
(优先级4)等待输入显示。
(优先级5)屏蔽输入2显示。
(优先级6)屏蔽输入1显示。
(优先级7)降低分辨率功能或固定无效化功能的显示。
在上述示例中,作为优先级顺序,错误状态的显示优先设置在控制输入状态和安全特殊功能状态的显示之前。
再次参见图4,如上所述,在接收器104的下端,均具有LED光源的OSSD指示器48和互锁指示器50并排排列为不干扰光轴Oax。当示出时,OSSD指示器48和互锁指示器50的显示模式如下。
(1)OSSD指示器48通过发红色光、发绿色光、或闪烁来显示OSSD状态。当接收器104的电源为关时,熄灭OSSD指示器48。
(1-1)OSSD指示器48发红光:表示作为安全输出的OSSD处于“关”状态。
(1-2)OSSD指示器48发绿光:表示作为安全输出的OSSD处于“开”状态。
(1-3)OSSD指示器48闪烁绿光:表示警报输出处于“开”状态。
(2)互锁指示器50通过发黄色光、闪烁黄光、或熄灭来显示互锁状态。
(2-1)互锁指示器50发黄光:表示状态为互锁状态。
(2-2)互锁指示器50闪烁黄光:表示互锁/复位等待输出为“开”状态。
(2-3)互锁指示器50熄灭:表示状态既不是互锁状态也不是锁定状态。
尽管发射器102的下端的外部结构的图示由于与图4中的相同而被省去,但当在发射器102的下端与接收器104的下端的OSSD指示器48和互锁指示器50相对应的位置处提供有电源指示器和屏蔽指示器时,在使指示器发出与接收器104不同颜色的光的情况下采用如下的显示模式。发射器102的下端的外部结构的图示由于与图4中的相同而被省去。
(3)电源指示器
当电源为开时电源指示器可被点亮为橙色,并且当电源为关时电源指示器可以熄灭。
(4)例如,屏蔽指示器同样可以点亮为橙色。
(4-1)屏蔽指示器发橙色光:表示屏蔽功能激活。其也可用来表示超驰功能被激活。
(4-2)屏蔽指示器快速闪烁橙色光:表示作为控制输入的第一屏蔽输入处于“开”状态。
(4-3)屏蔽指示器慢速闪烁橙色光:表示作为控制输入的第二屏蔽输入处于“开”状态。
(4-4)屏蔽指示器熄灭:表示用于控制输入的第一和第二屏蔽输入都处于“关”状态。
图12和图13示出了构成要并入壳体2的模块M的构件。图12示出了电路板74,图13示出了由合成树脂制成的固定器76。参见图12,可以看到在电路板74的每侧均形成了三个孔78(总共六个孔78)。同时,参见图13,固定器76具有提供在一侧的各个端处的定位销80,并且在该侧提供了两个定位销80。在这两个定位销80的中间部分提供了圆柱体82,并且圆柱体82的内圆周表面已进行了螺纹切削。图14是圆柱体82的一部分的放大视图。
同时,在固定器76的另一侧的端部,在一侧的各个端提供了圆柱体82,并且在该侧具有总共两个圆柱体82,并且在这两个圆柱体82之间的中部提供定位销80。也就是说,固定器76具有三个以交错的形式排列的定位销80和三个同样以交错的形式排列的圆柱体82,并且定位销80和圆柱体82在与电路板74中的总共六个孔78对应的位置处形成。
在固定器76上以交错的形式排列的三个定位销80和以交错的形式排列的三个圆柱体82分别定位在板74中的相应孔78中,并且然后将三个螺丝从板74的背面铰接到三个圆柱体82上。因此,固定器76和板74被集成在一起并相对定位。
尽管图12至图14以示例的形式示出了关于扩展模块Mex的板74和固定器76的集成结构,但这同样适用于基本模块Mba。
尽管图15至图19以示例的形式示出了基本模块Mba,但板74和固定器76的集成结构同样适用于如上所述的扩展模块Mex。图15是模块Mba的正视图,图16是沿着图15的线X16-X16截取的侧视图。
参见图16,在固定器76内针对每个光轴Oax形成光导路径84,并且针对第一指示器(中心指示灯)42的每个(安装在板74上的)LED光源形成第一开口88,该第一开口88为通孔且容纳中心指示光导构件86。此外,对于基本模块Mba,针对安装在板74上的7段LED46的每一段形成第二开口92,该第二开口92为通孔且容纳段光导构件90。在图16中,标号94表示针对每个光轴Oax的具有透镜部分94a的细长的透镜构件。
从图16可以最清楚地看到,在固定器76和板74之间提供有间隙C,并且该间隙C通过将定位销80的台阶部80a与板74接合来限定。也就是说,基准表面由在固定器76上以交错的形式排列的三个定位销80的台阶部80a限定。
图17是从一侧来看作为板74和固定器76的组装件的模块Mba的透视图,图18是从另一侧来看的图17所示的模块Mba的透视图。
图20是图16中箭头A所示的圆圈部分的截面图。参见图20,可以看出,对容纳有中心指示光导构件86的第一开口88进行限定的壁96的端部与板74稍微隔开(参考符号D)。在图20中,考虑到本实施例中的设计,已经将间隔D设置为0.3mm(D=0.3mm)。提供间隔D能够避免由于制造误差而导致的壁96与板74相互干扰的问题。
中心指示光导构件86由可以使可见光通过的合成树脂材料制成。中心指示光导构件86具有引导可见光的功能以及通过在界面上反射光来使光漫射的功能。作为最优选实施例,已经对中心指示光导构件86混合有吸收红外线的材料。作为修改的实施例,可以在中心指示光导构件86的端面上提供用于切断红外线的薄膜。具体地说,中心指示光导构件86的端面可以覆上红外线吸收薄膜,或者覆上红外线吸收涂层。
尽管上面已经描述了中心指示光导构件86,但其同样也适用于与7段LED46相关的段光导构件90,并且段光导构件90由可以使可见光通过的合成树脂材料制成。该段光导构件90具有引导可见光的功能以及通过在界面上反射光线来使光漫射的功能。
作为最优选实施例,段光导构件90也可以混有吸收红外线的材料。作为修改示例,段光导构件90的端面上可以覆有红外线吸收薄膜,或者覆有红外线吸收涂层。这同样适用于与(安装在板74上的)OSSD指示器48和互锁指示器50的LED光源相关的光导构件91(图13)。
图21是沿着图19的线X21-X21截取得到的视图。从图21可以最好地看出,中心指示光导构件86的截面为矩形,并且其位置被在容纳有该构件的第一开口88的壁96的内表面上形成的凸起96a固定。
回到图4,将关注点集中到中心指示光导构件86的宽度大小W1和各个光轴Oax的透镜94a的宽度Wo。与传统光导构件相比,将中心指示光导构件86的宽度大小W1设计为较大,使得中心指示光导构件86的宽度W1几乎等于各光轴Oax的透镜94a的宽度Wo。于是,各光轴Oax的透镜94a的宽度Wo几乎等于夹在两个凸起8、8之间的检测表面10的宽度。也就是说,两个凸起8、8之间的间隔(即检测表面)的宽度W已经被最小化,并且已经将中心指示光导构件86的宽度大小W1扩大为直至其几乎等于检测表面的宽度W,由此增强了中心指示灯42的亮度。
图24是由本申请人制造并销售的多光轴光电传感器的主要部件的剖视图。参见图24来描述传统的多光轴光电传感器200,发射器202的红外线光投射元件204安装在发射器的电路板206上。类似地,接收器210的光接收元件212安装在接收器的电路板214上。
在该图中,标号216表示固定器,并且固定器216已被固定为相对发射器的电路板206或接收器的电路板214来定位的状态。固定器216针对各光轴Oax具有光导路径218,并且透镜220布置在光导路径218上。
多光轴光电传感器200具有与光轴Oax的行布置在同一轴上的一行指示器224。当位于一个光轴Oax与另一光轴Oax之间的指示器224被称为“中心指示灯”时,中心指示灯224由安装在板206、214上的LED光源226和插在固定器216上的通孔228内的光导构件230构成。由LED光源226发射的光在界面上通过反射而被漫射的同时被光导构件230引导,并且光导构件230的顶表面变成发射均匀光的面光源。
在为了增强中心指示灯224的可见度而增加光导构件230的横截面积的开发过程中,出现了杂散光的问题。图24和图25是用来解释杂散光问题的示图,其中由光轴Oax发射的光通过扩大的光导构件230引起了与其相邻的另一光轴Oax的错误操作。在该图中,参考符号SL表示杂散光。图24示出了由发射器202射出的红外线光束的一部分进入了接收器210的光导构件230,并且杂散光SL通过该光导构件230入射到光接收元件212上的现象。另一方面,图25示出了发射器202射出的所述杂散光通过发射器202的光导构件230而被接收的现象。
在板206或214与固定器216之间存在间隙232也是所述问题的一个因素。但是,为了防止板206或214与固定器216由于制造误差而相互干扰,间隙232是很必要的。
作为用于解决所述杂散光问题的方法,可以考虑下述方法。
(1)将指示灯224定位于远离光轴Oax的位置。
(2)不将指示灯224提供在光轴Oax、Oax之间。
(3)减弱由光投射元件204发射的光的强度。
(4)接收器210的“开”阈值设置为较高值,使得即使当杂散光入射在光接收元件212上时接收器210也不作出反应。
(5)减小发射器202的尺寸以降低杂散光的光量。
对于上述(1)至(5)的解决方法,在规定了发射器202与接收器210之间的最大容许距离相对较短的多光轴光电传感器中,可以容许(3)和(4)的解决方法,并且由于多光轴光电传感器经常安装在距离观察者相对较近的位置,所以容许(5)的解决方法。但是,在规定书了发射器202与接收器210之间的最大容许距离相对较长的多光轴光电传感器中,不容许(3)至(5)的解决方法。
无论如何,可以说上述(1)至(5)并不是用于改进的必要方法。例如,当采用(1)的解决方法:“将指示器224布置为远离光轴Oax的位置”时,指示器224远离光幕位置。(3)或(4)的解决方法导致多光轴光电传感器本身的检测能力降低。此外,当采用(5)的解决方法:“减小发射器202的尺寸以降低杂散光的光量”时,指示灯224偏离了其方便视觉上查看光幕位置的初衷。
根据本发明的实施例,由于中心指示光导构件86已经具有减弱红外线的功能,所以可以防止构成相邻的光轴Oax之一的红外线在中心指示光导构件86的端面上反射并进入另一光轴Oax,如图22和图23所示。这可以避免与通过中心指示光导构件86而在两个相邻的光轴Oax之间进入的红外线相关的错误检测。
同样对于7段LED46的中心指示光导构件86,若出现红外线通过中心指示光导构件86进入两个相邻的光轴Oax之间的杂散光的问题,则可以通过将红外线衰减材料混合进用于上述中心指示光导构件86的材料中来避免与该红外线的杂散光进入相关的错误检测。这同样适用于OSSD指示器48和互锁指示器50的光导构件。
第二实施例(图26和图27)
图26示出了第二实施例的多光轴光电传感器120。在第二实施例的多光轴光电传感器120中,通过使用一对公共单元122来形成红外线的光幕124。也就是说,公共单元122被纵向划分为两半,并且第一部分122A配置成光投射部分,作为另一部分的第二部分122B配置成光接收部分。在图中,标号126表示连接器,标号128表示缆线。
图27是从斜前侧看具有光投射部分122A和光接收部分122B的公共单元122的立体图。与在第一实施例中相同的元件具有相同的标号,并且省略对其的描述。在公共单元122中,将几乎整个正面区域看作覆盖有前外罩130的检测表面,并且各光轴Oax以固定间隔从一端向另一端纵向排列。也就是说,公共单元122不具有布置在上述第一实施例的多光轴光电传感器100的正面上的一对左右凸起8、8。
在图27中,公共单元122的上半部分为光投射部分122A,而其下半部分为光接收部分122B。光投射部分122A的每个光轴Oax示为带有(T)。此外,光接收部分122B的每个光轴Oax示为带有(R)。
从图27可以看出,同样在第二实施例的多光轴光电传感器120内,7段指示器46作为第二指示器44布置在相邻的光轴Oax、Oax之间。另外,在第二实施例中,OSSD指示器48布置在其他的相邻光轴Oax、Oax之间,互锁指示器50布置在其他相邻光轴Oax、Oax之间。
7段指示器46、OSSD指示器48和互锁指示器50的显示模式与参照图6至图11描述的第一实施例中的相同。
另外,还是在公共单元122中,多个第一指示器(中心指示灯)42排列在光轴Oax行上,并且每个中心指示灯42都排列在相邻光轴Oax、Oax之间。
此外,同样对于有关杂散光的内部结构,采用了与参照图20至图23描述的第一实施例中的结构基本相同的结构。
这可以抑制来自光投射部分122A的光轴Oax(T)的红外线在用于光接收部分122B的中心指示灯42的中心指示光导构件86(图20、图21)的端面上的反射,或减弱中心指示光导构件86内部的红外线。因此,可以防止红外线的杂散光通过布置在光接收部分122B中的中心指示光导构件86进入光接收侧的光轴Oax(R)。
类似地。通过抑制来自光投射部分122A的光轴Oax(T)的红外线在光投射部分122A的中心指示光导构件86的端面上的反射,或者减弱中心指示光导构件86内部的红外线,可以防止红外线的杂散光通过布置在光投射部分122A中的中心指示光导构件86进入光接收侧的光轴Oax(R)。