CN110275217B - 光电传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种虽然为简易结构但也能可靠地进行导光构件的导光的光电传感器。导光构件3具有：光投射侧导光部(4)，在前后方向上延伸，将从光投射部(71)入射的光引导至壳体(2)的外部；光接收侧导光部(5)，在前后方向上延伸，且在上下方向上于与光投射侧导光部(4)之间空开间隙(35)而配置，将从壳体(2)的外部入射的光引导至光接收部(73)；以及连结部(31)，以横跨间隙(35)的方式配置，将光投射侧导光部(4)与光接收侧导光部(5)连结。间隙(35)在连结部(31)侧的端部设有尺寸朝向光投射部(71)侧逐渐减少的缩小部(35a)。

Description

光电传感器

技术领域

本发明涉及一种光电传感器。

背景技术

作为检测检测区域中有无物体或物体的表面状态等的机器，可使用光电传感器。专利文献1所示的光电传感器中，将出射光的光投射部、与接收光的光接收部收容在壳体(case)的内部。在壳体内部形成有两个导光路，光投射部出射的光通过其中一个导光路而向壳体的外部出射。从壳体的外部入射的光通过另一导光路而到达光接收部。

也已知在各导光路中配置有导光构件的光电传感器。导光构件使入射至其内部的光一面在边界面上反射一面进行引导。通过使用这种导光构件，可使向壳体的外部出射的光量、或从壳体的外部到达光接收部的光量增加，提高物体的检测精度。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2013-239578号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

也已知为了抑制光电传感器中所用的零件数，而利用单一的导光构件来进行两个导光路中的导光的光电传感器。但是，这种光电传感器的导光构件的形状变得复杂，可能光在导光构件的内部徒劳地反射，反射光到达光接收部而导致误检测。

本发明是鉴于这种问题而成，其目的在于提供一种虽然为简易结构但也能可靠进行导光构件的导光的光电传感器。

[解决问题的技术手段]

本发明的一实施方式的光电传感器包括：壳体，在内部形成有收容空间；光投射部，配置于收容空间中且出射光；光接收部，配置于收容空间中且接收光；以及导光构件，配置于收容空间，一侧部与光投射部及光接收部相向配置，另一侧部朝向壳体的外部。导光构件具有：光投射侧导光部，在规定方向上延伸，将从光投射部入射的光引导至壳体的外部；光接收侧导光部，在规定方向上延伸，且在与规定方向交叉的方向上于与光投射侧导光部之间空开间隙而配置，将从壳体的外部入射的光引导至光接收部；以及连结部，以横跨间隙的方式配置，将光投射侧导光部与光接收侧导光部连结。间隙在连结部侧的端部设有尺寸朝向光投射部侧逐渐减少的缩小部。

根据所述实施方式，光投射侧导光部与光接收侧导光部是由横跨两者之间的间隙的连结部连结。因此，能够使用一个导光构件，来进行规定方向上的与光投射部有关的导光和与光接收部有关的导光。

而且，间隙在连结部侧的端部设有尺寸朝向光投射部侧逐渐减少的缩小部。由此，能够减小形成间隙的导光构件的面所构成的边界面中的、使光向光接收部侧反射的部分。结果，能够抑制下述情况：从光投射部出射并入射至导光构件的内部的光将形成间隙的导光构件的面作为边界面而徒劳地反射，到达光接收部。结果，能可靠地进行导光构件的导光，能够抑制尽管不存在物体也误检测为有物体的情况。

所述实施方式中，缩小部也可由彼此连接的两个平面构成。

根据所述结构，能够与使用曲面的情况相比容易地构成缩小部，并且进一步减小形成间隙的导光构件的面所构成的边界面中的、使光向光接收部侧反射的部分。

所述实施方式中，两个平面也能以成锐角的方式相互连接。

根据所述实施方式，能够进一步减小形成间隙的导光构件的面所构成的边界面中的、使光向光接收部侧反射的部分。结果，能够更可靠地抑制下述情况：从光投射部出射并入射至导光构件的内部的光将形成间隙的导光构件的面作为边界面而徒劳地反射，到达光接收部。

[发明的效果]

根据本发明，能够提供一种虽然为简易结构但也能可靠地进行导光构件的导光的光电传感器。

附图说明

图1是表示实施方式的光电传感器的立体图。

图2是将图1的光电传感器分解表示的立体图。

图3是将图1的光电传感器分解表示的立体图。

图4是表示图2的导光构件的立体图。

图5是表示图2的导光构件的立体图。

图6是表示图4的VI-VI截面的截面图。

图7是表示图2的遮光构件的立体图。

图8是表示图2的遮光构件的立体图。

图9是表示图1的IX-IX截面的截面图。

图10是表示图1的IX-IX截面的截面图。

图11是表示比较例的光电传感器的截面图。

符号的说明

1：光电传感器

2：壳体

26：分隔壁

26a：端部

3：导光构件

31：连结部

35：间隙

35a：缩小部

4：光投射侧导光部

5：光接收侧导光部

71：光投射部

73：光接收部

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行说明。各附图中，标注相同符号的部分具有相同或同样的结构。

而且，本说明书中，如图1所示，将后述的箭头L1所示的方向称为“前”，将箭头L2所示的方向称为“后”。而且，将朝向前方的情况下的左方称为“左”，将右方称为“右”。进而，将上方称为“上”，将下方称为“下”。而且，这些方向的呼称不限定本发明的使用实施方式。

首先，一面参照图1一面对实施方式的光电传感器1的概要进行说明。图1是表示光电传感器1的立体图。

光电传感器1包括壳体2及电缆93。壳体2含有第一壳体构件21及第二壳体构件29。第一壳体构件21形成有自其本体部22向前方突出的突出部23。突出部23呈大致圆筒形状，其内部由分隔壁26区分为光投射侧导光路24与光接收侧导光路25。光投射侧导光路24中配置有后述的导光构件3的出射面45，光接收侧导光路25中配置有入射面53。

在突出部23的外周面形成有螺纹部23a。螺纹部23a为外螺纹，呈以前后方向为轴向的螺旋形状。光电传感器1例如是通过突出部23穿插至形成于夹具的贯通孔(未图示)中，并在此突出部23的螺纹部23a螺合螺帽(未图示)，而固定于夹具。光电传感器1是配置成其出射面45及入射面53朝向存在检测区域(未图示)的光电传感器1的前方。

光电传感器1经由电缆93接受电力供给，从出射面45出射光。此光例如能够使用可见光，但只要在物体的表面反射，则其波长等并无限定。从出射面45出射的光如箭头L1所示那样向前方行进。

另一方面，光如箭头L2所示那样从前方入射至入射面53。光电传感器1生成与入射至入射面53的光的量对应的电信号，并且基于此电信号而进行规定的运算。

当检测区域中不存在物体时，入射至入射面53的光的量微少。另一方面，当检测区域中存在物体时，从出射面45出射的光在物体的表面反射而指向光电传感器1，因而入射至入射面53的光的量增加。

这样，入射至入射面53的光量视检测区域中有无物体而不同。光电传感器1基于此光量的差异而检测有无物体或物体的表面状态等。例如，光电传感器1基于入射至入射面53的光的量与规定阈值的比较，而检测检测区域中有无物体。

接着，一面参照图2至图8，一面对收容于壳体2中的零件进行说明。图2及图3是将光电传感器1分解表示的立体图。图4及图5是表示导光构件3的立体图。图6是表示图4的VI-VI截面的截面图。图7及图8是表示遮光构件6的立体图。

如上文所述，壳体2含有第一壳体构件21及第二壳体构件29。如图3所示，在第一壳体构件21的本体部22的后部形成有凹部22a。而且，在本体部22的下端形成有与凹部22a连通的缺口27。第二壳体构件29呈大致平板形状，形成有在厚度方向上贯穿的两个孔29a。第二壳体构件29配置于第一壳体构件21的后方，在前后方向上与第一壳体构件21相向。第二壳体构件29覆盖第一壳体构件21的凹部22a，由此在第一壳体构件21与第二壳体构件29之间形成有收容空间。

如图2及图3所示，在壳体2的收容空间中配置有导光构件3、遮光构件6及基板7。

导光构件3是由亚克力或玻璃等具有透光性的材料所形成。导光构件3具有光投射侧导光部4、光接收侧导光部5及连结部31。

如图6所示，光投射侧导光部4具有从连结部31向前方突出的突出部41、及向后方突出的突出部42。连结部31呈以前后方向为厚度方向的大致平板形状。突出部41在其前端具有作为平坦面的出射面45。而且，突出部42在其后端具有作为曲面的入射面43。入射面43成为凸透镜，将从后述的光投射部71出射的光聚光于光投射侧导光部4。突出部41及突出部42均沿着前后方向突出。因此，光投射侧导光部4在入射面43与出射面45之间直线延伸。

光接收侧导光部5具有从连结部31向前方突出的突出部51、及向后方突出的突出部52。突出部51在其前端具有作为平坦面的入射面53。而且，突出部52在其后端具有作为曲面的出射面55。出射面55成为凸透镜，将经光接收侧导光部5引导的光聚光于后述的光接收部73。

突出部51沿着前后方向而突出，与此相对，突出部52在相对于前后方向而倾斜的方向上突出。详细而言，突出部52朝相对于前后方向大致成45°而从突出部41向下方远离的方向突出。因此，光接收侧导光部5以在连结部31中弯曲的方式从入射面53向出射面55延伸。

光投射侧导光部4与光接收侧导光部5是在上下方向上彼此空开间隔而配置，且由连结部31连结。换言之，光接收侧导光部5是以在与光投射侧导光部4之间形成间隙35的方式，配置于光投射侧导光部4的下方。

如图6所示，间隙35在连结部31侧的端部设有缩小部35a。缩小部35a是由平面36及平面37形成。平面36与平面37以成锐角的方式彼此连接。因此，间隙35从前端以一定尺寸延伸至缩小部35a，并且尺寸在缩小部35a向后方逐渐减少。

在连结部31的后表面设有包围壁33。如图5所示，包围壁33从连结部31的后表面向后方突出，将光投射侧导光部4的突出部42、光接收侧导光部5的突出部52的上方、左方及右方包围。

遮光构件6是由非透光性的材料形成。如图7及图8所示，遮光构件6具有遮蔽壁61、周壁63及隔离壁69。遮蔽壁61呈以前后方向为厚度方向的大致平板形状。在遮蔽壁61的大致中央部形成有贯通孔62。贯通孔62的截面形状为大致圆形，在前后方向上贯穿遮蔽壁61。周壁63配置于遮蔽壁61的周缘部并在前后方向上延伸，在遮蔽壁61的前方形成嵌入部65，在遮蔽壁61的后方形成凹部66。周壁63在其后端具有作为平坦面的抵接部67。

如图2及图3所示，基板7呈大致平板形状。如图2所示，在基板7的前表面安装有光投射部71及光接收部73。光投射部71包含发光二极管等发光元件(未图示)，光接收部73包含光电二极管等光接收元件(未图示)。光接收部73与光投射部71远离，配置于光投射部71的下方。在基板7的下端经由连接器92而连接有电缆93。电缆93具有可挠性，在电缆固持器94中穿插。电缆固持器94是由具有弹性的树脂材料等所形成，能够以追随电缆93的方式变形。

此外，在壳体2的收容空间中配置有固持器91及板95。固持器91及板95是用于固定收容空间中的导光构件3、遮光构件6及基板7的构件。固持器91形成有孔91a，总体呈大致环状。板95呈大致平板形状，如图3所示，在其后表面形成有两个突起95a。

接下来，一面参照图9一面对壳体2的收容空间中的各零件的配置进行说明。图9是表示图1的IX-IX截面的截面图。图9省略了导光构件3的截面的阴影线。

当组装光电传感器1时，将导光构件3的一部分插入第一壳体构件21的突出部23内。详细而言，将光投射侧导光部4的突出部41插入光投射侧导光路24，将光接收侧导光部5的突出部51插入至光接收侧导光路25内。突出部41及突出部51均从第一壳体构件21的后方沿着前后方向插入。此时，在导光构件3的间隙35中插入第一壳体构件21的分隔壁26。

光投射侧导光部4向光投射侧导光路24的插入、及光接收侧导光部5向光接收侧导光路25的插入完成后，出射面45配置于光投射侧导光路24的前端24a，入射面53配置于光接收侧导光路25的前端25a。由此，在第一壳体构件21的突出部23的前端，出射面45及入射面53配置成隔着分隔壁26而在上下方向上相邻。

固持器91从后方安装于导光构件3。固持器91是以使导光构件3的包围壁33插入孔91a中，且在前后方向上与连结部31的后表面抵接的方式安装。

遮光构件6从后方安装于导光构件3。遮光构件6是以使导光构件3的光投射侧导光部4的突出部42从前方嵌入其嵌入部65的方式安装。遮光构件6向导光构件3的安装完成后，遮光构件6的隔离壁69配置于光投射侧导光部4的突出部42、与光接收侧导光部5的突出部52之间。即，隔离壁69将光投射侧导光部4与光接收侧导光部5在上下方向上隔开。

基板7从后方安装于导光构件3。详细而言，基板7配置于导光构件3的包围壁33的内部。而且，基板7是以在其前表面，于前后方向上与遮光构件6的抵接部67及固持器91抵接的方式配置。通过遮光构件6的抵接部67与基板7的前表面抵接，而规定基板7与导光构件3的前后方向上的位置关系。

将基板7安装于导光构件3后，将连接器92配置于第一壳体构件21的凹部22a内，电缆固持器94与第一壳体构件21的缺口27卡合。而且，在遮光构件6的凹部66内配置光投射部71。光投射部71是周围被周壁63包围，并且前方被遮蔽壁61遮蔽。由此，光投射部71隔着遮蔽壁61而在前后方向上与导光构件3的入射面43相向。进而，光接收部73在前后方向上与导光构件3的出射面55相向。

板95从后方安装于固持器91及基板7。板95是以在其前表面，与固持器91的后端及基板7的后表面抵接的方式配置。

第二壳体构件29从后方安装于第一壳体构件21。第二壳体构件29是以与第一壳体构件21的后端部抵接，覆盖板95的方式配置。板95的突起95a(参照图3)嵌入第二壳体构件29的孔29a(参照图2、图3)中。

以上说明那样构成的光电传感器1经由电缆93而接受电力供给。光投射部71的发光元件受到电力供给而向前方出射光。此光的一部分如箭头L3所示那样，通过遮光构件6的贯通孔62后，入射至导光构件3的入射面43。箭头L3例示了从光投射部71出射的光的一个行进方向。

入射至入射面43的光到达光投射侧导光部4的内部44。光投射侧导光部4如箭头L3所示，将所述光的一部分直接引导至出射面45。而且，光投射侧导光部4使光的其他部分一面在边界面上反射，一面引导至出射面45。出射面45将从后方行进而来的光向前方的检测区域出射。

另一方面，从检测区域行进而来的光如箭头L4所示那样，入射至导光构件3的入射面53。箭头L4例示了入射至入射面53的光的一个行进方向。

入射至入射面53的光到达光接收侧导光部5的内部54。光接收侧导光部5如箭头L4所示，将所述光的一部分直接引导至突出部52。而且，光接收侧导光部5使光的其他部分一面在边界面上反射，一面引导至突出部52。

如上文所述，突出部52朝相对于前后方向大致成45°而从突出部41向下方远离的方向突出。因此，到达突出部52的光如箭头L4所示，一面在突出部52的边界面上反射，一面向下方及后方被引导，到达出射面55。此光从出射面55出射，到达光接收部73。光电传感器1基于光接收部73接收到的光量，如上文所述那样检测检测区域中有无物体或物体的表面状态等。

接下来，一面参照图10及图11，一面对导光构件3的缩小部35a的附近的光的行进来进行说明。图10是表示图1的IX-IX截面的截面图，将缩小部35a的附近放大表示。图11是表示比较例的光电传感器1A的截面图，表示相当于图1的IX-IX截面的截面。

图11所示的比较例的光电传感器1A中，其导光构件3A与实施方式的光电传感器1的导光构件3不同。详细而言，导光构件3A的间隙35未在连结部31侧的端部设有缩小部35a(参照图10)。光电传感器1A的结构中，对与光电传感器1的结构相同的结构标注相同符号，省略其说明。

如上文所述，实施方式的光电传感器1的导光构件3的缩小部35a是由平面36及平面37所形成。如图10所示，平面36与平面37以成锐角的方式彼此连接，其连接部分朝向后方。而且，平面36及平面37配置于较导光构件3的入射面43更靠下方，均相对于前后方向而倾斜。详细而言，平面36以其法线方向成为前方且下方的方式倾斜，平面37以其法线方向成为前方且上方的方式倾斜。

而且，如上文所述，在导光构件3的间隙35中插入配置有第一壳体构件21的分隔壁26。分隔壁26的端部26a从缩小部35a远离。即，分隔壁26的端部26a不与缩小部35a的平面36及平面37抵接。

实施方式的光电传感器1中，从光投射部71出射并入射至导光构件3的入射面43的光的一部分如箭头L31所示，向前方且下方行进，到达缩小部35a的平面36。此光将平面36作为边界面而反射，如箭头L32所示那样，被引导至光投射侧导光部4的突出部41。这样，缩小部35a的平面36防止从光投射部71出射的光到达光接收部73，从而防止反射光到达光接收部73而产生误检测。由此，能够抑制尽管不存在物体但也误检测为有物体的情况。

另一方面，如图11所示，在比较例的导光构件3A的间隙35中未设有缩小部35a(参照图10)，而设有平面39。平面39是以前方为法线方向的面。

比较例的光电传感器1A中，从光投射部71出射并入射至导光构件3的入射面43的光的一部分如箭头L33所示，向前方且下方行进，到达平面39。此光如箭头L34所示，有时将平面39作为边界面而向后方反射，其一部分或前部到达光接收部73。因此，比较例的导光构件3A中，有时从光投射部71出射的光到达光接收部73，可能尽管不存在物体但也误检测为有物体。

如以上所说明，实施方式的光电传感器1包括：壳体2，在内部形成有收容空间；光投射部71，配置于收容空间中且出射光；光接收部73，配置于收容空间中且接收光；以及导光构件3，配置于收容空间中，一侧部与光投射部71及光接收部73相向配置，另一侧部朝向壳体2的外部。导光构件3具有：光投射侧导光部4，在前后方向上延伸，将从光投射部71入射的光引导至壳体2的外部；光接收侧导光部5，在前后方向上延伸，且在上下方向上于与光投射侧导光部4之间空开间隙35而配置，将从壳体2的外部入射的光引导至光接收部73；以及连结部31，以横跨间隙35的方式配置，将光投射侧导光部4与光接收侧导光部5连结。间隙35在连结部31侧的端部设有尺寸朝向光投射部71侧逐渐减少的缩小部35a。

根据所述实施方式，光投射侧导光部4与光接收侧导光部5是由横跨两者之间的间隙35的连结部31连结。因此，能够利用一个导光构件3，进行前后方向上的与光投射部71有关的导光、和与光接收部73有关的导光。

而且，间隙35在连结部31侧的端部设有尺寸朝向光投射部71侧逐渐减少的缩小部35a。由此，能够减小形成间隙35的导光构件3的面所构成的边界面中的、使光向光投射部71侧反射的部分。结果，能够抑制下述情况：从光投射部71出射并入射至导光构件3的内部的光将形成间隙35的导光构件3的面作为边界面而徒劳地反射，到达光接收部73。结果，能可靠的进行导光构件的导光，从而能够抑制尽管不存在物体但也误检测为有物体的情况。

而且，缩小部35a是由彼此连接的两个平面36、37所构成。根据所述实施方式，能够与使用曲面的情况相比容易地构成缩小部35a，并且进一步减小形成间隙35的导光构件3的面所构成的边界面中的、使光向光接收部73侧反射的部分。

而且，两个平面36、37以成锐角的方式相互连接。根据所述实施方式，能够进一步减小形成间隙35的导光构件3的面所构成的边界面中的、使光向光接收部73侧反射的部分。结果，能够更可靠地抑制下述情况：从光投射部71出射并入射至导光构件3的内部的光将形成间隙35的导光构件3的面作为边界面而徒劳地反射，到达光接收部73。

而且，所述实施方式中，壳体具有插入配置于间隙中的分隔壁，分隔壁的端部从缩小部远离。假设分隔壁26的端部26a与缩小部35a接触，则缩小部35a的导光构件3的全反射条件变化，可能从光投射部71出射而入射至导光构件3的内部的光将形成间隙的导光构件3的面作为边界面而徒劳地反射，到达光接收部73。

根据分隔壁26的端部26a从缩小部35a远离的本实施方式，而在缩小部35a具有导光构件3与空气接触的面。结果，能够更可靠地抑制下述情况：从光投射部71出射并入射至导光构件3的内部的光将形成间隙35的导光构件3的面作为边界面而徒劳地反射，到达光接收部73。

以上，一面参照具体例一面对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于这些具体例。即，本领域技术人员对这些具体例适当加以设计变更所得的实施例只要具备本发明的特征，则包含在本发明的范围内。所述各具体例包括的各元件及其配置、材料、条件、形状、尺寸等不限定于例示，能够适当变更。

Claims (3)

1.一种光电传感器，其特征在于，包括：

壳体，在内部形成有收容空间；

光投射部，配置在所述收容空间中且出射光；

光接收部，配置在所述收容空间中且接收光；以及

导光构件，配置在所述收容空间中，一侧部与所述光投射部及光接收部相向配置，另一侧部朝向所述壳体的外部，

所述导光构件是由具有透光性的实体材料所形成且具有：

光投射侧导光部，在规定方向上延伸，将从所述光投射部入射的光引导至所述壳体的外部；

光接收侧导光部，在所述规定方向上延伸，且在与所述规定方向交叉的方向于与所述光投射侧导光部之间空开间隙而配置，所述光接收侧导光部具有在所述规定方向上向连结部的前方突出的突出部，且所述光接收侧导光部具有在相对于所述规定方向而倾斜的方向上向所述连结部的后方突出的另一突出部，将从所述壳体的外部入射的光引导至所述光接收部；以及

所述连结部，以横跨所述间隙的方式配置，将所述光投射侧导光部与所述光接收侧导光部连结，

所述间隙在所述连结部侧的端部设有尺寸朝向所述光投射部侧逐渐减少的缩小部。

2.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述缩小部是由彼此连接的两个平面构成。

3.根据权利要求2所述的光电传感器，其特征在于，所述两个平面是以成锐角的方式彼此连接。

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