JP6923850B2 - 光電センサ - Google Patents

Description

本発明は、光電センサに関する。

検出領域における物体の有無や、物体の表面状態等を検出する機器として、光電センサが用いられている。光電センサは、光を出射する投光部と、光を受ける受光部と、がケース（以下、筐体と称する）の内部に収容されている。

例えば下記特許文献１の光電センサでは、投受光部を構成する電子部品（投光素子及び受光素子等）や信号処理部を構成する電子部品等が搭載された実装基板と、レンズ等が筐体の内部に収容されている。当該筐体は、投光部から発せられる検出光、および受光部が受ける戻り光を通すための開口部を有している。また筐体には、例えば、実装基板に光電センサの外部から電源を供給し、受光回路で処理された信号を光電センサの外部に送信するためのケーブルが接続されている。当該ケーブルは、下記特許文献１においては筐体の底面側に接続されている。

特開２００７−０７３４１７号公報

ところで、生産設備などに使用される光電センサにおいては、更なる省スペース化が求められている。しかしながら、従来の光電センサではこの省スペース化の要請に十分に応えられていなかった。詳細には、例えば図７に示す従来の光電センサのように、投受光部等を収容した筐体の底面側にケーブルが接続された構成の場合、光電センサの設置向きによっては、当該ケーブルを引き回して使用することがある。そうすると、筐体の底面側に少なくともケーブルを引き回すためのスペースを確保することが必要となるため、光電センサの設置スペースに無駄が生じてしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、省スペース化を図ることができる光電センサを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る光電センサは、前方空間に光を出射する投光部と、前方区間から光を受ける受光部の少なくとも一方を有する光電センサであって、投光部及び受光部の少なくとも一方を収容する略直方体形状の筐体を備え、筐体は、投光部からの光及び受光部への光の少なくとも一方を通過させる投受光面を有する前面と、前面と反対側に位置する背面とを有し、投光部及び受光部の少なくとも一方は制御部を介してコードに接続され、背面には、コードを収容したケーブルが取り付けられている。

この態様によれば、投受光面とは反対側に位置する背面にコードを収容したケーブルが取り付けられているので、筐体の底面側（言い換えれば、筐体の上下方向）にケーブル引き回しのスペースを確保することが不要となる。これにより、筐体の底面側にケーブルを接続した構成と比較して、筐体の上下方向における光電センサの省スペース化を図ることができる。

上記態様において、背面には、筐体を外部に固定するための取付部が複数設けられ、ケーブルは、背面における上方側に位置する取付部と背面における下方側に位置する取付部との間に取り付けられていてもよい。

この態様によれば、筐体の背面における上方側の取付部と、背面における下方側の取付部との間にケーブルが取り付けられているので、背面のスペースを有効活用して筐体の小型化を図ることができる。

上記態様において、ケーブルは、その端部が筐体の内部に位置するように背面に取り付けられ、端部の周囲を覆う保護部材が設けられていてもよい。

この態様によれば、ケーブルの端部の周囲を覆う保護部材が設けられているので、ケーブルの端部から屈曲することを抑えることができ、ケーブルの屈曲耐久性を向上させることができる。

上記態様において、筐体は、投受光部が搭載された基板と、コードのうちケーブルに覆われていない部分とを更に収容してもよい。

この態様によれば、筐体内部に基板とコードとを更に収容するので、例えばコードを筐体外部に配置した光電センサと比較して、光電センサを設置する際の省スペース化を図ることができる。

上記態様において、コードは、略平板状に構成された基板の端部に接続され、投受光部は、基板における基板の端部と反対側の端部寄りに配置されていてもよい。

この態様によれば、投受光部は、基板におけるコードが接続される端部とは反対側の端部寄りに配置されているので、基板におけるコードの接続箇所と投受光部の位置とが近傍に位置している場合に生じ得るノイズの発生を抑えることができる。

上記態様において、コードは、基板の端部から筐体内部の一面側に延びて背面側に向かうように湾曲する部分と、当該部分からケーブルの端部側へ延びる部分とを有してもよい。

この態様によれば、コードは、基板の端部から筐体内部の一面側に延びて背面側に向かうように湾曲する部分と、該部分からケーブルの端部側へ延びる部分とを有するので、筐体内部に収容されるコード長をより大きく確保することができる。このようにコード長を確保することにより、外部からコードを介して基板に伝達する振動を抑えることができる。

本発明によれば、省スペース化を図ることができる光電センサを提供することができる。

本実施形態に係る光電センサを一方向から見た斜視図である。 図１の光電センサを別の方向から見た斜視図である。 図１の光電センサを頂面側から見た平面図である。 図１の光電センサの側面図である。 図１のＶ−Ｖ断面を示す断面図である。 図１の光電センサを外部に取り付けた例を示す図である。 従来の光電センサを外部に取り付けた例を示す図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る光電センサについて説明する。説明の便宜上、前後左右及び上下に関しては、図１及び２に示すものを基準にしている。各図において、同一の符号を付したものは、同一の又は同様の構成を有する。

図１〜図５に示すように、光電センサ１は、略直方体形状の筐体２を備えている。筐体２の内部には、投光部３１（図５）、受光部３２等が収容されている。以下、投光部３１及び受光部３２を総称して投受光部とも称する。また、以下では、筐体２内に投光部３１及び受光部３２を収容した例を前提として説明するが、図示の例に限定されずに、本実施形態では、筐体２内に投光部３１及び受光部３２の少なくとも一方を収容していればよい。すなわち、投光部３１及び受光部３２それぞれを別個の筐体に収容した形態も本実施形態の光電センサに含まれる。

筐体２は、例えば樹脂又は金属により形成されている。筐体２は、直方体を構成する六面に関して、前面２１、背面２２、頂面２３、底面２４、側面２５及び側面２６を有している。前面２１及び背面２２は、筐体２の内部を挟んで対向している。同様に、頂面２３及び底面２４は筐体２の内部を挟んで互いに対向し、また、側面２５及び側面２６は筐体２の内部を挟んで互いに対向している。前面２１及び背面２２は、上下方向が左右方向よりも長く形成されている。同様に、頂面２３及び底面２４は前後方向が左右方向よりも長く、また、側面２５及び２６は上下方向が前後方向よりも長く形成されている。なお、筐体２は、上記の六面に加えて、直方体のいずれかの角に相当する位置に斜面２７及び斜面２８ａ、２８ｂを有している。斜面２７は、前面２１及び底面２４に対して傾斜して、前面２１と底面２４とをつないでいる。同様に、斜面２８ａは、背面２２及び頂面２３に対して傾斜して、背面２２と頂面２３とをつなぎ、斜面２８ｂは、背面２２及び底面２４に対して傾斜して、背面２２と底面２４とをつないでいる。

筐体２に関する本実施形態の「略直方体形状」とは、内角が全て９０度となる直方体ということではなく、少なくとも、そのような直方体の一つの角を斜面のように面取りしたことを含むものをいう。

前面２１は、投光部３１からの光及び受光部３２への光を通過させる投受光面２１ａを有している。頂面２３は、前面２１に隣接し、前面２１及び背面２２に直交する方向に延在している。背面２２には、図２等に示すように、光電センサ１を設置する際に筐体２を外部に固定するための取付部２２ａが複数設けられている。取付部２２ａは、背面２２における上方側（図５において上方向側）、及び、背面２２における下方側（図５において下方向側）に設けられている。取付部２２ａは、背面２２におけるケーブル８０が取り付けられる部分よりも後方側に凸の形状を有している。言い換えれば、背面２２におけるケーブル８０が取り付けられる部分は取付部２２ａよりも前方側に凹んだ形状を有している。取付部２２ａはその内部に取付穴２２ｂを有する。取付穴２２ｂは、光電センサ１を使用する際、所定の固定金具（図示略）を用いて固定するための穴である。

ケーブル８０は、例えば、投受光基板３０（図５）、投光部３１及び受光部３２等に、外部から電源を供給し、また受光部３２で電気処理された信号を外部に送るための部材である。ケーブル８０は、図５に示すように、内部に投受光部と外部との間で信号を送受信するためのコード５０を収容する。本実施形態では、ケーブル８０は、筐体２の背面２２に取り付けられる。詳細には、ケーブル８０は、背面２２における上方側の取付部２２ａと、背面２２における下方側の取付部２２ａとの間（すなわち背面２２の中央側）に取り付けられている。

また、ケーブル８０は、図５に示すように、その端部８０ａが筐体２内部に位置するように背面２２に取り付けられ、少なくとも当該端部８０ａの周囲を覆うケーブル保護部材８１が設けられている。ケーブル保護部材８１は、例えば、ケーブル８０のうち筐体２内部に位置する部分と、ケーブル８０のうち背面２２に接続される部分と、を覆うように設けられている。このように、ケーブル８０の端部８０ａ周辺をケーブル保護部材８１で覆うことにより、例えばケーブル８０を屈曲させて使用する際に、その端部８０ａ側からケーブル８０が折れ曲がることを抑えられ、ケーブル８０の屈曲耐久性を向上させることができる。

なお、筐体２の頂面２３側には表示部７０が設けられている。表示部７０は、光電センサ１の電源状況や検出状況に応じて点灯するものである。例えば、表示部７０は、電源がＯＮされているときに点灯する電源灯と、被検出物を検出したときに点灯する動作表示灯と、を有する。電源灯及び動作表示灯は、それぞれ、例えばＬＥＤからなり、互いに異なる表示色で点灯する。

続いて、筐体２内部に収容された、投光部３１、受光部３２、投受光基板３０及びコード５０等の構成について説明する。

図５に示すように、投光部３１は、被検出物に対して光を投射するものであり、投光素子３１ａ及び投光レンズ３１ｂを有している。投光素子３１ａは、例えば発光ダイオードやレーザダイオードであり、その光軸Ｘは前後方向（図５では左右方向）に平行になっている。受光部３２は、被検出物に対して投射された光の反射光を受けるものであり、受光素子３２ａ及び受光レンズ３２ｂを有している。受光素子３２ａは、例えば、フォトダイオードや２分割フォトダイオード又はフォトダイオード内蔵ＩＣや位置検出素子である。被検出物の有無を判定する検出原理としは、例えば透過や回帰反射又は拡散反射や限定反射があり、検出物体までの距離を求める測距の検出原理としては、例えば、ＴＯＦ（Time of Flight）や三角測距の原理を用いることができる。例えば、上記構成において三角測距の原理を用いた場合、投光素子３１ａから出射された光が投光レンズ３１ｂを通って被検出物に投射され、被検出物によって反射した光が受光レンズ３２ｂを通って受光素子３２ａ上で結像する。受光素子３２ａは、この結像位置に応じた２つの受光信号を出力し、アンプを介して制御回路へと送信する。アンプ及び制御回路は光電センサ１に内蔵されており、制御回路において、受信した２つの受光信号から演算した位置信号値がしきい値と比較され、被検出物までの距離が求められる。

投受光基板３０には、投光素子３１ａ、受光素子３２ａ、投光素子３１ａを駆動する図示しない投光回路、受光素子３２ａの受光信号を電気処理する図示しない受光回路が搭載されている。投受光基板３０に実装された投光素子３１ａから照射される光は投光レンズ３１ｂに導かれ、受光レンズ３２ｂから入射される光は受光素子３２ａに導かれる。投受光基板３０は略平板状に構成され、図５に示す例では、筐体２の上下方向に延在して配置されている。

なお、投受光基板３０と一対のレンズ（投光レンズ３１ｂ及び受光レンズ３２ｂ）とは、図５に示すようにブラケット４１で連結されている。ブラケット４１で連結された投受光基板３０及び一対のレンズは、樹脂製の保持具（図示略）により保持されて、筐体２の内部に収容される。

コード５０は、制御部（図示略）を介して投光部３１及び受光部３２の少なくとも一方に接続される。制御部は、投光部３１の発光を制御するとともに、受光部３２からの受光量を処理して出力信号を生成する。コード５０は、例えばワイヤー状に構成され、導体に絶縁性の部材で被覆されて構成される。筐体２内部には、コード５０を収容するための収容空間が設けられている。コード５０は、その一端が投受光基板３０の端部３０ａに接続されており、筐体２内部を通り、背面２２側から外部に引き出されている。筐体２の背面２２には、コード５０を複数本集合させ、所定の保護被覆部材（例えばシース）で覆ったケーブル８０が取り付けられている。このように投受光基板３０の端部３０ａに接続されたコード５０を配設することにより、例えば、受光部３２で処理された電気信号は、コード５０を収容したケーブル８０を介して外部に送信することが可能になっている。

本実施形態では、コード５０が投受光基板３０に接続される箇所は、投受光部の設置個所とは離隔している。具体的には、投受光基板３０に搭載される投光部３１及び受光部３２は、コード５０が接続される端部３０ａとは反対側の端部３０ｂ寄りに配置されている。言い換えれば、投受光基板３０の中央軸線Ｏ（図５）よりも、端部３０ａとは反対側の端部３０ｂ側に投受光部が配置されている。更に言い換えれば、投受光基板３０の端部３０ａから投受光部の設置箇所までの距離は、当該端部３０ａとは反対側の端部３０ｂから投受光部の設置箇所までの距離よりも長くなるように、投受光部が投受光基板３０に配置されている。このように投受光部の配置とコード５０の接続箇所とを規定することにより、投受光部と、コード５０と投受光基板３０との接続箇所（端部３０ａ）との距離を十分に確保することができる。これにより、コード５０と投受光基板３０との接続箇所が、投受光部の近傍に位置している場合に生じるノイズの発生を抑制することができる。

なお、図５では、コード５０を投受光基板３０の端部３０ａ（図５では投受光基板３０の下方側端部）に接続した例を示しているが図示の例に限定されない。例えば、コード５０を投受光基板３０の上方側の端部３０ｂに接続し、投受光部を端部３０ａ寄りに配置するように構成しても良い。すなわち、コード５０が投受光基板３０に接続される箇所と、投受光部の設置箇所と、を離隔させて配置していれば良く、他の様々な態様に変形することが可能である。

また、コード５０は、投受光基板３０の端部３０ａから筐体２内部の一面側に延びて背面２２側に向かうように湾曲する部分５０ａと、当該部分５０ａからケーブル８０の端部８０ａ側まで延びる部分５０ｂとを有する。本実施形態では、コード５０は、投受光基板３０の端部３０ａから筐体２内部の底面２４側に延びて背面２２側に向かうように湾曲する部分５０ａと、当該部分５０ａから筐体２内部の背面２２側（言い換えれば、筐体２内部の背面側の面２２ｃ）に沿ってケーブル８０の端部８０ａ側へ延びる部分５０ａとを有する。このようにコード５０を筐体２内部に配設することにより、投受光基板３０の端部３０ａからケーブル８０の端部８０ａまでのコード長を十分に確保することができる。これにより、外部からコード５０を介して投受光基板３０に伝達される振動を抑えることができる。

なお、コード５０を構成する上述した部分５０ａ及び部分５０ｂは図５に示す例に限定されるわけではなく、コード５０を介して投受光基板３０に伝達される振動を抑える機能を有していれば、コード５０の構成を様々な形状や大きさに変更することが可能である。

以上説明した本実施形態によれば、投光部３１からの光及び受光部３２への光を通過させる投受光面２１ａとは反対側に位置する背面２２に、投受光部と外部との間で信号を送受信するコード５０を収容したケーブル８０が取り付けられている。

例えば図７に示すように、筐体２ｂの底面２４ｂにケーブル８０ｂが接続された光電センサ１ｂを使用する場合、光電センサ１ｂの設置向きによっては、ケーブル８０ｂ引き回しのスペースが必要となることがある。すなわち、図７に示すように、光電センサ１ｂの側面を所定の載置部材９０ｂに当接させて光電センサ１ｂを設置する場合には、筐体２ｂの底面２４ｂ側にケーブル８０ｂ引き回しのスペースを設けることがあり、筐体２ｂの上下方向の長さＬ２を確保する必要がある。なお、図７では、筐体２ｂの底面２４ｂ側に接続されたケーブル８０ｂを、光軸Ｘとは反対側の方向に屈曲させた例を示している。

一方、本実施形態の光電センサ１によれば、図６に示すように、筐体２の背面２２にケーブル８０が取り付けられているため、筐体２の側面を所定の載置部材９０に当接させて光電センサ１を設置する場合であっても、筐体２の底面２４側にケーブル８０引き回しのスペースを確保することが不要となる。またケーブル引き回し用の治具も不要となる。その結果、筐体２の上下方向における長さＬ１をＬ２（図７）よりも短くすることができ、光電センサ１の省スペース化を図ることができる。特に、図６に示す光電センサ１を筐体２の上下方向に複数並置させる場合には、図７に示す構成と比較して、筐体２の上下方向における設置スペースの差異が顕著となる。詳細には、複数の光電センサ１を、筐体２の上下方向に沿って並置させて使用する場合（すなわち、隣り合う光電センサ１において、一方の光電センサ１の筐体２の底面２４と、他方の光電センサ１の筐体２の頂面２３とを互いに隣接させるように設置した場合）には、図７に示す光電センサ１ｂを同様に複数並置させた場合と比較して、より一層筐体２の上下方向における設置スペースを抑えることができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

（附記）
前方空間に光を出射する投光部３１と、前方区間から光を受ける受光部３２の少なくとも一方を有する光電センサ１であって、
投光部３１及び受光部３２を収容する略直方体形状の筐体２を備え、
筐体２は、
投光部３１からの光及び受光部３２への光を通過させる投受光面２１ａを有する前面２１と、
前面２１と反対側に位置する背面２２とを有し、
投光部３１及び受光部３２の少なくとも一方は制御部を介してコード５０に接続され、
背面２２には、コード５０を収容するケーブル８０が取り付けられている、光電センサ１。

１…光電センサ、２…筐体、２１…前面、２１ａ…投受光面、２２…背面、２２ａ…取付部、２３…頂面、２４…底面、２５、２６…側面、３０…投受光基板、３１…投光部、３１ａ…投光素子、３１ｂ…投光レンズ、３２…受光部、３２ａ…受光素子、３２ｂ…受光レンズ、４１…ブラケット、５０…コード、８０…ケーブル、８１…ケーブル保護部材

Claims (5)

1. 前方空間に光を出射する投光部と、前方区間から光を受ける受光部の少なくとも一方を有する光電センサであって、
   前記投光部及び前記受光部の少なくとも一方を収容する略直方体形状の筐体を備え、
   前記筐体は、
   前記投光部からの光及び前記受光部への光の少なくとも一方を通過させる投受光面を有する前面と、
   前記前面と反対側に位置する背面とを有し、
   前記投光部及び前記受光部の少なくとも一方は制御部を介してコードに接続され、
   前記背面には、前記コードを収容したケーブルが取り付けられており、
   前記背面には、前記筐体を外部に固定するための取付部が複数設けられ、
   前記ケーブルは、前記背面における上方側に位置する前記取付部と前記背面における下方側に位置する前記取付部との間に取り付けられている、光電センサ。
2. 前記ケーブルは、その端部が前記筐体の内部に位置するように前記背面に取り付けられ、
   前記端部の周囲を覆う保護部材が設けられている、請求項１に記載の光電センサ。
3. 前記筐体は、前記投受光部が搭載された基板と、前記コードのうち前記ケーブルに覆われていない部分とを更に収容する、請求項１又は２に記載の光電センサ。
4. 前記コードは、略平板状に構成された前記基板の端部に接続され、
   前記投受光部は、前記基板における前記基板の端部と反対側の端部寄りに配置されている、請求項３に記載の光電センサ。
5. 前方空間に光を出射する投光部と、前方区間から光を受ける受光部の少なくとも一方を有する光電センサであって、
   前記投光部及び前記受光部の少なくとも一方を収容する略直方体形状の筐体を備え、
   前記筐体は、
   前記投光部からの光及び前記受光部への光の少なくとも一方を通過させる投受光面を有する前面と、
   前記前面と反対側に位置する背面とを有し、
   前記投光部及び前記受光部の少なくとも一方は制御部を介してコードに接続され、
   前記背面には、前記コードを収容したケーブルが取り付けられており、
   前記筐体は、前記投受光部が搭載された基板と、前記コードのうち前記ケーブルに覆われていない部分とを更に収容し、
   前記コードは、前記基板の端部から前記筐体内部の一面側に延びて前記背面側へ向かうように湾曲する部分と、該部分から前記ケーブルの端部側へ延びる部分とを有する、光電センサ。

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