JP2001155598A - 光ファイバ型光電センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバ型光電センサにおけるセンサの全
体剛性を高めるとともに、センサに外力が加わっても、
投・受光素子と光ファイバとの相対位置の変動が生じる
のを防止して、センサ精度を高める。 【解決手段】 センサケース３０内部に収容固定される
一体型ベース４０に対して、投光素子６０、受光素子６
１を取り付けるとともに、この一体型ベース４０に投・
受光側光ファイバ３，４を投・受光素子６０，６１との
光軸を合わせて取り付けることにより、ホルダの共用化
を図り、投・受光素子６０，６１と光ファイバ３，４と
の相対位置の変動をなくし、剛性及びセンサ精度を高
め、かつ製作を廉価に行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ファイバ型光
電センサに係り、特に、センサに外力が加わっても、投
・受光素子と光ファイバとの間の相対位置に誤差が生じ
ることがなく、センサ精度を高めた光ファイバ型光電セ
ンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、工場のＦＡ等では、物体の有無
や位置を検出するために、光電センサ、近接センサ、超
音波センサ等の種々のセンサが使用されるが、測定距離
や検知精度の面で光電センサ、特に光ファイバ型光電セ
ンサが広く使用されている。

【０００３】上記光ファイバ型光電センサは、図７に示
すように、制御盤に取り付けられるＤＩＮレール１に対
して測定対象の異なる複数の光電スイッチ２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄ…２ｎが多数密接させて整列配置されてお
り、各光電スイッチ２には、この前端面に光ファイバ
３，４が接続され、後端面には信号線や電力線を内蔵し
たケーブル５が接続されている。

【０００４】そして、各光電スイッチ２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ…２ｎにおいて、光ファイバ３，４先端のセン
サヘッド部３ａ，４ａで物体の有無や位置を検出すれ
ば、ケーブル５を通じて制御機器にその検出信号が送ら
れる。

【０００５】この光ファイバ型光電センサ２は、図８，
図９に示すように、ＤＩＮレール１に取り付けられるレ
ール装着溝６ａを備え、かつ上面に開口６ｂを設けた絶
縁樹脂からなるセンサケース６と、このセンサケース６
内に収容されるセンサ基板７、並びにセンサ基板７に実
装される投・受光素子８，９と、センサ基板７及び投・
受光素子８，９を保持する機能を備え、センサケース６
の上面開口６ｂを介して内部に収容固定されるベース１
０と、投・受光素子８，９に光ファイバ３，４を対峙さ
せるように、センサケース６に取り付ける光ファイバホ
ルダ１１とから構成されている。

【０００６】更に、センサ基板７を取り付けたベース１
０に対して、表示ユニット１２や押しボタン１３、スラ
イドスイッチ１４がベース１０及びセンサ基板７の上縁
に沿って取り付けられており、それらを覆うように開閉
式カバー１５がセンサケース６のヒンジ部に開閉自在に
取り付けられている。

【０００７】次に、センサ基板７をベース１０に取り付
ける構造を図１０を基に説明すると、ベース１０に位置
決め機能を兼用したカシメ用ボス１０ａが左右２箇所に
形成され、センサ基板７の取付孔７ａ内にカシメ用ボス
１０ａを挿入した後、カシメ用ボス１０ａの先端を熱カ
シメ加工することにより、ベース１０に対してセンサ基
板７を取り付けている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の光
ファイバ型光電センサ２は、図９に示すように、投・受
光素子８，９を支持するベース１０はセンサケース６内
に収容支持されるとともに、光ファイバ３，４は、セン
サケース６に取り付けられる光ファイバホルダ１１に保
持されているため、投・受光素子８，９と投光素子側お
よび受光素子側光ファイバ３，４は、それぞれ別体のホ
ルダ部材（ベース１０と光ファイバホルダ１１）により
支持されており、全体剛性が低下する傾向があるととも
に、特にカバー１５の開閉操作やスイッチ類の操作の度
にベース１０と光ファイバホルダ１１との間にずれが生
じやすく、このことにより投・受光素子８，９と光ファ
イバ３，４との間にの相対位置に変動が生じ、センサ精
度を低下させるという問題点が指摘されている。すなわ
ち、検出対象物や検出距離などの検出条件が一定であっ
ても受光素子９の受光量が変動してしまう。

【０００９】更に、図１０に示すように、ベース１０に
対してセンサ基板７はカシメ加工により取り付けられて
いるが、センサ基板７の取付作業性を考慮して、カシメ
用ボス１０ａの径に対してセンサ基板７の取付孔７ａの
径がやや大径に開設されており、そのため、カシメ加工
後、センサ基板７がベース１０に対してぐらつきが生じ
やすく、このこともセンサ精度を低下させる原因の一つ
とされている。

【００１０】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、光ファイバ型光電センサにおい
て、全体剛性を高め、かつセンサに加わる外力により投
・受光素子と光ファイバとの位置関係を常に適正に保つ
ことにより、センサ精度を高めることができる光ファイ
バ型光電センサを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明の光ファイバ型光電センサは、絶縁樹脂か
らなるセンサケースと、該センサケース内に収容される
センサ基板並びにこのセンサ基板に実装される投・受光
素子と、上記投・受光素子に対応して設けられる光ファ
イバとからなる光ファイバ型光電センサであって、上記
センサ基板及び投・受光素子が、センサケース内に収容
固定される一体型ベースに取り付けられるとともに、該
一体型ベースの一部をなす光ファイバ保持機構を介して
光ファイバが一体型ベースに保持されていることを特徴
とする。

【００１２】そして、以上の構成によれば、センサケー
ス内に収容固定される一体型ベースに、投・受光素子及
びこれと対峙する光ファイバが取り付けられているた
め、従来構造のように、投・受光素子と、光ファイバと
を別体ホルダにより支持する構成のものに比べ、全体剛
性を高めることができるとともに、カバーの開閉操作や
スイッチの操作により、センサに外力が加わっても、投
・受光素子と光ファイバとの位置関係に変動が生じるこ
とがない。

【００１３】この発明の一実施形態においては、センサ
ケース上面の開口を通してセンサケース内に内挿される
一体型ベースの少なくとも一方側面には、一体型ベース
の挿入方向に沿ってセンサケースの内側面との間に凹凸
嵌合状の支持機構が設けられている。

【００１４】そして、以上の構成によれば、一体型ベー
スとセンサケースとの間には、一体型ベースの挿入方向
に沿って凹凸嵌合状の支持機構が設けられているため、
全体剛性をより強化できるとともに、支持機構のガイド
作用により、センサケース内への一体型ベースの組付作
業を円滑に行なうことができる。

【００１５】この発明の一実施形態においては、一体型
ベースのファイバ保持部には、ファイバクランプが上下
動可能に内挿され、クランプレバーによりファイバクラ
ンプを押し下げ、光ファイバをクランプ保持する。

【００１６】そして、このような構成によれば、一体型
ベース内に上下動可能に挿入されたファイバクランプを
押し下げることにより、光ファイバの光軸と投・受光素
子の光軸を一致させた状態で強固に保持することができ
る。

【００１７】この発明の一実施形態においては、一体型
ベースに取り付けられるセンサ基板は、センサ基板の対
角線上に設けた少なくとも２点の固定ポイントを介して
一体型ベースにネジ止め固定されている。

【００１８】そして、このような構成によれば、センサ
基板の対角線上に位置する少なくとも２点の固定ポイン
トで一体型ベースにネジ止め固定されているため、一体
型ベースに対してセンサ基板を強固に固定することがで
き、センサに加わる外力により、一体型ベースとセンサ
基板との間にずれが生じることがなく、投・受光素子の
取付姿勢が微妙に変化するというような不具合を解消で
き、投・受光素子と光ファイバとの位置関係を常に適正
に維持できる。

【００１９】この発明の一実施形態においては、一体型
ベースには、センサ基板を所定箇所に位置決めできるロ
ケート用ボスが設けられ、このロケート用ボスがセンサ
基板のロケート孔に挿入された後、センサ基板が一体型
ベースに前記ネジ止め固定されるとともにロケート用ボ
スがカシメ加工されている。

【００２０】そして、このような構成によれば、一体型
ベースのロケート用ボスをセンサ基板のロケート孔に挿
入させることにより、簡単にセンサ基板を位置決めで
き、ロケート用ボスの先端をカシメ加工することによ
り、ネジ止め固定とカシメ固定とを兼用でき、センサ基
板をより強固に一体型ベースに固定することができる。

【００２１】以上の各実施態様は任意に組み合わせるこ
とができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光ファイバ型
光電センサの実施形態について、添付図面を参照しなが
ら詳細に説明する。

【００２３】図１は本発明に係る光ファイバ型光電セン
サの一実施形態を示す側面図、図２は同センサの分解斜
視図、図３は同センサの構成を示す断面図、図４は同セ
ンサにおける投・受光素子と光ファイバとの関係を示す
一部破断要部斜視図、図５は同センサにおけるセンサ基
板を一体型ベースに取り付ける状態を示す説明図、図６
は同センサにおけるセンサ基板を一体型ベースに取り付
けた状態を示す斜視図である。

【００２４】図１乃至図３において、本発明に係る光フ
ァイバ型光電センサ２０は、偏平で略直方形状のセンサ
ケース３０と、このセンサケース３０内に収容固定され
る一体型ベース４０と、一体型ベース４０に支持される
センサ基板５０並びに投光素子６０、受光素子６１と、
光ファイバ３，４を一体型ベース４０に保持させるため
のファイバ保持機構７０、及び電力線，信号線を内蔵す
るケーブル５をセンサ基板５０側に接続するためのコネ
クタ８０とから大略構成されている。尚、図２では、セ
ンサケース３０の上面を蓋する開閉式カバー９０は図示
されておらず、図３ではセンサ基板５０が図示されてい
ない。

【００２５】更に詳しくは、センサケース３０は、絶縁
樹脂の射出成形体から構成され、図７に示すように、Ｄ
ＩＮレール１に光ファイバ型光電センサ２０を多数密接
させて整列配置させる必要があるため、このセンサケー
ス３０の底面には、レール装着溝３１にレール装着具３
１ａが取り付けられている。また、センサケース３０上
面には、一体型ベース４０を収容固定するための開口３
２が形成され、センサケース３０の前端面３０ａには、
光ファイバ３，４を挿通させるための挿通孔３３，３４
が形成され、また、センサケース３０の後端面３０ｂに
は、コネクタ８０を収容するための凹部３５が設けられ
ている。

【００２６】上記センサケース３０の両側面には、隣接
する光電センサ間で光通信を行なうための光通信用窓３
６が設けられており、かつセンサケース３０の内壁面に
は、上下に延びる支持凸条３７が設置され、上面開口３
２の後端側には、図２では図示しない開閉カバー体９０
を開閉自在に支持する軸受孔３８が設けられている。

【００２７】次に、センサケース３０内部に収容固定さ
れる一体型ベース４０は、これも絶縁樹脂の射出成形体
から構成され、この一体型ベース４０は、センサ基板５
０並びにＬＥＤ（発光ダイオード）等の投光素子６０、
ＰＤ（フォトダイオード）等の受光素子６１が取付固定
されている。上記センサ基板５０には、電源回路、遅延
回路、タイミング制御回路、駆動回路等の各種回路、並
びに投光素子６０、受光素子６１の各端子ピンが実装さ
れている。

【００２８】更に、一体型ベース４０は、ホルダ機能を
もつフロント側ブロック部４０ａと、センサケース３０
の上面開口３２を覆う上縁フランジ４０ｂと、フロント
側ブロック部４０ａと上縁フランジ４０ｂ間に連接さ
れ、センサ基板５０を支持する基板取付部４０ｃとを備
えている。上記フロント側ブロック部４０ａの両側面に
は、センサケース３０の支持凸条３７と凹凸嵌合する受
け凹条４１が上下方向に沿って形成されており、また、
フロント側ブロック部４０ａには、図３，図４に明示す
るように、投光素子６０、受光素子６１、また、所望な
らば、ＰＤ等からなるＡＰＣ（オートパワーコントロー
ル）用受光素子６２をそれぞれ収容する素子収容スペー
ス４２ａ，４２ｂ，４２ｃが形成されており、投光素子
６０と受光素子６１に対峙するように、光ファイバ３，
４の各挿通孔４３ａ，４３ｂが開設されている。

【００２９】また、一体型ベース４０の上縁フランジ４
０ｂには、表示ユニット６３を収容する収容凹部４４が
凹設され、また、押しボタンスイッチ４５並びにセンサ
基板５０の切り替えスイッチ５１を臨ませるガイド孔４
６が細長状に形成されている。

【００３０】次に、光ファイバ３，４の保持機構７０
は、ファイバクランプ７１とクランプレバー７２とから
構成されており、一体型ベース４０のフロント側ブロッ
ク部４０ａに設けられたスペース内にファイバクランプ
７１を挿入し、操作レバー７２を図２中矢印方向に操作
することにより、ファイバクランプ７１を下方に押し下
げ、投光素子側光ファイバ３をファイバクランプ７１下
縁の円弧状爪部７１ａにより、また、受光素子側光ファ
イバ４を長円孔の上縁爪部７１ｂでそれぞれクランプす
ることにより、両光ファイバ３，４を強固にクランプ固
定している。

【００３１】尚、センサ基板５０に電力を供給するとと
もに、外部の制御機器との信号の入出力を行なうために
コネクタ８０が設けられている。そして、このコネクタ
８０は、プラグ側コネクタ８１とソケット側コネクタ８
２とから構成されており、プラグ側のコネクタ８１は、
制御基板５０の端子ランド５２にプラグ側コネクタ８１
の各端子ピン８１ａが半田付け等により実装され、ソケ
ット側コネクタ８２は、センサケース３０のリヤ側端面
３０ｂの凹部３５に係止部材８２ａのバネ性により、着
脱自在に装着され、プラグ側コネクタ８１の端子ピン８
１ａをソケット孔８２ｂに挿入して、ソケット側コネク
タ８２内部の図示しない端子とケーブル５の電力線及び
信号線が接続される。

【００３２】本発明では、一体型ベース４０のフロント
側ブロック部４０ａに投・受光素子６０，６１を取り付
けるとともに、これと対応する光ファイバ３，４も一体
型ベース４０のフロント側ブロック部４０ａに組み付け
る。すなわち、図４に示すように、一体型ベース４０の
フロント側ブロック部４０ａの素子収容部４２ａ，４２
ｂに投光素子６０、受光素子６１がそれぞれ収容固定さ
れ、この投光素子６０、受光素子６１に対峙するよう
に、光ファイバ３，４もファイバ保持機構７０を介して
一体型ベース４０のフロント側ブロック部４０ａに固定
されている。

【００３３】従って、投・受光素子と光ファイバとをそ
れぞれ別個のホルダで保持する従来構造のものに比べ、
一体型ベース４０に双方を支持固定した構成であるた
め、開閉カバー９０の開閉操作や、押しボタンスイッチ
４５やスライドスイッチ５１の操作により、センサ２０
に外力が加わっても、投・受光素子６０，６１と、光フ
ァイバ３，４との間で相互位置の変動が生じることがな
く、センサ精度を良好に維持できる。

【００３４】また、センサケース３０内に一体型ベース
４０を収容固定するという構成であり、全体剛性を高め
ることができ、このことも外力に対する投・受光素子６
０，６１と光ファイバ３，４との間の変動を抑えること
に効果がある。

【００３５】更に、本実施形態においては、一体型ベー
ス４０をセンサケース３０内に挿入固定する構造とし
て、センサケース３０の内壁面に上下方向に延びる支持
凸条３７を設け、これと対応するように、一体型ベース
４０のフロント側ブロック部４０ａの両側面に受け凹条
４１を形成するという構成であるため、受け凹条４１を
センサケース３０の支持凸条３７に沿って凹凸嵌合状態
にして一体型ベース４０を下方に押し下げれば、一体型
ベース４０を所定ポジションに簡単に挿入固定できると
ともに、支持凸条３７と受け凹条４１との凹凸嵌合によ
り、センサケース３０内に一体型ベース４０を強固に固
定することができ、強固な剛性を保証できる。

【００３６】次いで、図５，図６は、一体型ベース４０
の基板取付部４０ｃにセンサ基板５０を取り付ける構造
を示すもので、図５は取付前の状態、図６はセンサ基板
５０を一体型ベース４０に取り付けた後の状態をそれぞ
れ示している。

【００３７】すなわち、図５に示すように、一体型ベー
ス４０の基板取付部４０ｃには、対角線上の２箇所にネ
ジ孔４７が設けられているとともに、基板取付部４０ｃ
の上下２箇所にロケート用ボス４８が突設形成されてい
る。

【００３８】一方、センサ基板５０には、上記ネジ孔４
７に対応する位置にネジ５３の挿通孔５４、挿通用切欠
き５５が形成されているとともに、ロケート用ボス４８
を挿通させるロケート孔５６が開設されている。

【００３９】そして、図示するように、一体型ベース４
０のロケート用ボス４８をセンサ基板５０のロケート孔
５６に挿通するように一体型ベース４０の基板取付部４
０ｃにセンサ基板５０を位置決めした後、ネジ５３を挿
通孔５４、挿通用切欠き５５を通して一体型ベース４０
のネジ孔４７に締め付け固定することにより、図６に示
すように、一体型ベース４０の基板取付部４０ｃに簡単
かつ強固にセンサ基板５０を取付固定することができ
る。

【００４０】従って、ロケート用ボス４８により、セン
サ基板５０を一体型ベース４０に簡単に位置決めするこ
とができ、更に、センサ基板５０は、対角線上に位置す
るネジ止め固定部で強固にネジ止め固定されるため、一
体型ベース４０に対してセンサ基板５０を強固に固定で
きる。更に、ロケート用ボス４８の先端をカシメ加工す
ることにより、ビス固定部に加えてカシメ固定部４８ａ
を併用することにより、より強固な固定が可能となる。

【００４１】このように、本実施形態による光ファイバ
型光電センサ２０は、一体型ベース４０に投・受光素子
６０，６１と光ファイバ３，４を一体に組み付ける構造
を採用することにより、強固な剛性を確保でき、センサ
２０に外力が加わっても、投・受光素子６０，６１と、
光ファイバ３，４の相対位置に変動が生じることがな
く、センサ精度を高めることができるという利点があ
る。

【００４２】更に、一体型ベース４０にセンサ基板５０
をネジ５３を介して取り付けることにより、一体型ベー
ス４０に対してセンサ基板５０を強固に固定でき、更
に、ネジ固定に加えてカシメ固定を併用することによ
り、より強固なセンサ基板５０の取り付けを達成でき、
このことも光ファイバ型光電センサ２０の剛性強化と、
センサ精度の向上に有効である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係る光ファ
イバ型光電センサは、一体型ベースに投・受光素子、並
びに光ファイバを保持させるという構成であるため、光
電センサの全体剛性を高めることができ、投・受光素子
と光ファイバとの間の位置関係を常に適正に維持でき、
センサ精度を高めることができ、しかも、部品の共用化
により、製作コストを低減化できるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ファイバ型光電センサの一実施
形態を示す側面図である。

【図２】図１に示す光ファイバ型光電センサの構成を示
す分解斜視図である。

【図３】図１に示す光ファイバ型光電センサの内部構成
を示す断面図である。

【図４】図１に示す光ファイバ型光電センサにおける投
・受光素子と光ファイバとの関係を示す一部破断要部斜
視図である。

【図５】図１に示す光ファイバ型光電センサにおけるセ
ンサ基板の取付状態を示す説明図である。

【図６】図１に示す光ファイバ型光電センサにおける一
体型ベースにセンサ基板を取り付けた状態を示す斜視図
である。

【図７】光電センサを多数並列装着したセンサシステム
を示す説明図である。

【図８】従来の光ファイバ型光電センサの構成を示す分
解斜視図である。

【図９】従来の光ファイバ型光電センサの内部構成を示
す断面図である。

【図１０】従来の光ファイバ型光電センサにおけるセン
サ基板の取付構造を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ＤＩＮレール ２ ケーブル ３，４ 光ファイバ ２０ 光ファイバ型光電センサ ３０ センサケース ３１ レール装着溝 ３２ 開口 ３３，３４ 光ファイバ挿通孔 ３７ 支持凸条 ４０ 一体型ベース ４０ａ フロント側ブロック部 ４０ｂ 上縁フランジ部 ４０ｃ 基板取付部 ４１ 受け用凹条 ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ 素子収容凹部 ４３ａ，４３ｂ 光ファイバ挿通孔 ４５ 押しボタンスイッチ ４７ ネジ孔 ４８ ロケート用ボス ５０ センサ基板 ５１ スライドスイッチ ５２ 端子孔 ５３ ネジ ５４ 挿通孔 ５５ 挿通用切欠き ５６ ロケート孔 ７０ ファイバ保持機構 ７１ ファイバクランプ ７２ クランプレバー ８０ コネクタ ８１ プラグ側コネクタ ８２ ソケット側コネクタ ９０ 開閉式カバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉田 豊 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 Ｆターム(参考） 5G055 AA11 AB02 AC01 AD01 AD04 AD12 AE01 AE28 AG21

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁樹脂からなるセンサケースと、該セ
   ンサケース内に収容されるセンサ基板並びにこのセンサ
   基板に実装される投・受光素子と、上記投・受光素子に
   対応して設けられる光ファイバとからなる光ファイバ型
   光電センサであって、上記センサ基板及び投・受光素子
   が、センサケース内に収容固定される一体型ベースに取
   り付けられるとともに、該一体型ベースの一部をなす光
   ファイバ保持機構を介して光ファイバが一体型ベースに
   保持されていることを特徴とする光ファイバ型光電セン
   サ。
2. 【請求項２】 センサケース上面の開口を通してセンサ
   ケース内に内挿される一体型ベースの少なくとも一方側
   面には、一体型ベースの挿入方向に沿ってセンサケース
   の内側面との間に凹凸嵌合状の支持機構が設けられてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ型光電
   センサ。
3. 【請求項３】 一体型ベースのファイバ保持部には、フ
   ァイバクランプが上下動可能に内挿され、クランプレバ
   ーによりファイバクランプを押し下げ、光ファイバをク
   ランプ保持したことを特徴とする請求項１又は２に記載
   の光ファイバ型光電センサ。
4. 【請求項４】 一体型ベースに取り付けられるセンサ基
   板は、センサ基板の対角線上に設けた少なくとも２点の
   固定ポイントを介して一体型ベースにネジ止め固定され
   ていることを特徴とする請求項１又は３のいずれかに記
   載の光ファイバ型光電センサ。
5. 【請求項５】 一体型ベースには、センサ基板を所定箇
   所に位置決めできるロケート用ボスが設けられ、このロ
   ケート用ボスがセンサ基板のロケート孔に挿入された
   後、センサ基板が一体型ベースに前記ネジ止め固定され
   るとともにロケート用ボスがカシメ加工されていること
   を特徴とする請求項４に記載の光ファイバ型光電セン
   サ。