JP2002082228A - 光ファイバユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 投光用光ファイバを中心とした同心円上に配
列する受光用光ファイバの片寄りを防ぎ、小径物体の感
知性能向上、曲げ半径の縮小および耐屈曲性に優れた光
ファイバユニットを提供する。 【解決手段】センサヘッド３、投光用光ファイバ１、受
光用光ファイバ２およびダミー糸４からなり、センサヘ
ッド３の同一穴径に、投光用光ファイバ１を中心とした
同心円上に受光用光ファイバ２とダミー糸４が交互にほ
ぼ等間隔に配列され、固着されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は同心円反射型光ファ
イバユニットにおいて、投光用光ファイバの周囲に受光
用光ファイバを配列し、センサーとしての使用に適した
光ファイバユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバは通信用途以外に、光ファイ
バをカットした先端から出る光を感知して物体の有無を
感知するセンサーとして広く使用されている。

【０００３】従来、反射型光ファイバユニットはセンサ
ヘッドの同一穴径に投光用光ファイバと同一太径の受光
用光ファイバを一芯づつないしニ芯づつ並行に並べて接
着剤で固着されていた。

【０００４】しかし、近年は感知性能向上、曲げ半径の
縮小、繰り返し曲げ回数（耐屈曲性）を向上させる目的
で、センサヘッドの同一穴径に細径多芯の受光用光ファ
イバを、太径単芯の投光用光ファイバを中心とした同心
円上に配列した反射型光ファイバユニットが多くなつ
た。この様な細径多芯の受光用光ファイバを配列する場
合、光ファイバの片寄りを防ぎ、かつ一定間隔に配列す
るには、投光用光ファイバの円周上にほぼ隙間無く配列
出来る本数の多芯受光用光ファイバを使用せざるをえな
かった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】小径物体の感知性能向
上、曲げ半径の縮小および耐屈曲性を向上させ、さらに
コストダウンを計るには、細径ファイバの使用が不可欠
である。センサヘッドの同一穴径に受光用光ファイバ
を、投光用光ファイバを中心とした同心円上に受光用光
ファイバの片寄りを防ぎ、かつ一定間隔に配列した反射
型ファイバユニットとする場合、投光用光ファイバの円
周上にほぼ隙間無く配列出来るだけの本数の細径多芯の
光ファイバを使用することによって可能となつた。しか
しながら、 このような光ファイバユニットでは受光用光
ファイバが必要以上に太くなり、曲げ半径の拡大および
耐屈曲性が不十分で、コストアップとなる問題があっ
た。

【０００６】一方、投光用光ファイバの円周上にほぼ隙
間無く配列出来るだけの本数の少ない細径多芯受光用光
ファイバを用いた場合、隙間が存在するために片寄りが
起り感知性能が劣る問題があった。これを防ぐため、セ
ンサヘッドのファイバ挿入穴として、まず中心に投光用
光ファイバが入る穴径を開け、つぎにその円周上に受光
用光ファイバの本数に合わせ等間隔に挿入穴、あるいは
挿入溝を設けて、受光用光ファイバを配列する方法があ
る。しかし、この方法はセンサヘッドの加工費用が高く
コストアップとなる問題があった。

【０００７】本発明の目的は、投光用光ファイバを中心
とした同心円上に配列する受光用光ファイバの片寄りを
防ぎ、従来の同心円反射型ファイバユニットに比べ、小
径物体の感知性能向上、曲げ半径の縮小および耐屈曲性
に優れた光ファイバユニットを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は主として次の構成を有する。すなわち、 「セ
ンサヘッド、投光用光ファイバ、受光用光ファイバおよ
びダミー糸からなる反射型光ファイバユニットであっ
て、センサヘッドの同一穴径に、投光用光ファイバを中
心とした同心円上に受光用光ファイバとダミー糸が交互
にほぼ等間隔に配列され、固着されていることを特徴と
する反射型光ファイバユニット。」である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において「固着」とは、接
着剤等の接着手段で接着し、固定することを意味する。

【００１０】以下、図面を参照して本発明を具体的に説
明する。

【００１１】図１は従来の光ファイバユニットを示す図
である。そのうち、図１(A)は反射型光ファイバユニッ
トを示す一部切開側面図である。この光ファイバユニッ
トは２本の一定の長さにカットされた投光用光ファイバ
１および受光用光ファイバ２が、センサヘッド３に埋設
固定され反射型センサーとして用いられる。

【００１２】図１(B)は図１(A)反射型光ファイバユニッ
トのセンサヘッド先端部のファイバ配列断面図である。
投光用光ファイバ１および受光用光ファイバ２はセンサ
ヘッド３の中心孔に平行して配列されている。

【００１３】図２は本発明の光ファイバユニットを示す
図である。図２(A)は光ファイバ先端部の一部切開側面
図であり、投光用光ファイバ１の先端部はセンサヘッド
３の中心に埋没され、受光用光ファイバ２は、ダミー糸
４と交互に投光用光ファイバ１に沿って埋没されてい
る。投光用光ファイバ１、受光用光ファイバ２及びダミ
ー糸４の先端面１ａとセンサヘッド３の先端面２ａは同
一平面に臨んでいる。このような光ファイバユニットを
製造するには、通常、光ファイバを一定の長さに切断
し、被覆材が被っているものは先端から一定の長さだけ
被覆除去を行う。ダミー糸はセンサヘッド３の長さより
２〜３倍の長さにカットし、被覆除去された受光用光フ
ァイバ２のファイバと一緒の束にし、先端部に接着剤を
塗布してセンサヘッド３の中心孔に貫通して挿入する。
次に投光用光ファイバ１の先端部に接着剤を塗布し、受
光用光ファイバ２及びダミー糸４の中心部に入るように
センサヘッド３の中心孔に貫通して挿入する。次に、拡
大鏡又は目視により、投光用光ファイバ２が中心にある
ことを確認し、ダミー糸４が受光用光ファイバ２と交互
になるようにダミー糸を１本づつ配列仕直す。ダミー糸
４はセンサヘッド３後端部３ａからはみ出さないように
して接着する。接着剤が硬化後先端面を研磨する。

【００１４】ここで使用する接着剤としては、具体的に
はエポシキ系接着剤、ウレタン系接着剤、酢酸ビニル系
接着剤等が挙げられるが、主剤と硬化剤からなる二液混
合タイプのエポシキ系接着剤が好ましい。

【００１５】センサヘッドの材質としてはポリカーボネ
ート等の樹脂あるいはアルミ、真鍮、ステンレス、鉄等
の金属のいずれかも良い。また、センサヘッドのサイズ
はセンサーとしての使用に適した範囲内であれば特に限
定されないが、外径１．５ｍｍ〜６．０ｍｍ、長さ１０
ｍｍ〜３０ｍｍの範囲が好ましい。さらに、センサーと
しての設置上の便宜から、ネジ山の有るセンサヘッドも
好ましく用いられる。

【００１６】図２(B)は、図２(A)反射型光ファイバユニ
ットのセンサヘツド先端部のファイバ配列断面図であ
る。投光用ファイバ１はセンサヘツドの中心に位置し、
受光用ファイバ２は投光用ファイバ１を同心円とした投
光用ファイバ１の周りにダミー糸４と交互に、そしてほ
ぼ等間隔に配列されている。

【００１７】本発明において、光ファイバは従来公知の
光ファイバが使用可能であり、好ましくはプラスチック
光ファイバである。ここで用いる投光用光ファイバの太
さは、通常０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ、好ましくは０．５
ｍｍである。また受光用光ファイバの太さは、通常投光
用光ファイバの２分の１の太さの０．１ｍｍ〜０．５ｍ
ｍで、好ましくは０．２６５ｍｍである。

【００１８】本発明において、ダミー糸はプラスチック
製のものが好ましく使用出来る。また、その形状、太さ
は受光用光ファイバ２に近いものが好ましく、さらには
受光用光ファイバ２と同じ形、同じ太さのものがより好
ましい。ダミー糸の側面の色は受光用光ファイバ２と交
互に配列するため受光用光ファイバ２と異なるものが、
判別が容易となるため、作業し易く好ましい。

【００１９】本発明の反射型光ファイバユニットは反射
型センサーとして利用でき、特に小径物体の感知性能向
上、曲げ半径の縮小及び耐屈曲を必要とする用途に有効
である。

【００２０】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。

【００２１】なお、評価は以下の方法でおこなった。 （１）曲げ半径の縮小（曲げＲ） φ３６０度曲げ時の、曲げ損失が１．０ｄＢｍ（６６０
ｎｍＬＥＤ）時点の曲げ半径とした。 （２）耐屈曲性 ＪＩＳ電子試験方法編Ｃ６８６１耐屈曲試験法により、
２０００回以下を劣る、２００１〜３０００をやや劣
る、３００１〜５０００回をやや良、５００１回以上を
良とした。 （３）検出距離 使用アンプはオムロン製”Ｅ３Ｘ−Ａ１１”、電圧直流
１２Ｖ。反射板には白の画用紙を使用し、投光用光ファ
イバの太さが１．０ｍｍの場合タテ×ヨコ５０×５０ｍ
ｍ、投光用光ファイバの太さが ０．５ｍｍの場合タテ×
ヨコ３０×３０ｍｍの大きさとした。検出距離の読み取
りは、反射光を受光した安定領域での反射板とセンサヘ
ッド先端面２ａとの距離とした。

【００２２】[実施例１]コード外径１．０ｍｍでファイ
バ径０．２６５ｍｍ の光ファイバが４本入ったプラス
チック光ファイバ多芯コードを受光用光ファイバとし、
コード外径１．０ｍｍ、ファイバ径０．５ｍｍのプラス
チック光ファイバ単芯コードを投光用光ファイバとし
て、それぞれ２１００ｍｍにカット、先端から５０ｍｍ
ほど被覆材を除去した。

【００２３】センサヘッドは、材質：Ｂｓニッケルメッ
キ、ネジ山：Ｍ４、Ｐ＝０．４５、内径：φ１．１ｍ
ｍ、長さ：１５ｍｍを使用した。

【００２４】ダミー糸として東レ（株）製”銀鱗ＰＸ”
２．５号（標準直径０．２６０ｍｍ、側面色黄色）を長
さ５０ｍｍで４本カットし、受光用光フアイバの被覆材
を除去した先端部に合せて接着剤を塗布しセンサヘッド
に挿入した。

【００２５】次に投光用光ファイバの被覆材を除去した
ファイバ部分に接着剤を塗布し、すでにセンサヘッドに
挿入されている受光用光ファイバ及びダミー糸の中心と
なる様に挿入した。

【００２６】受光用光ファイバ４本とダミー糸４本が投
光用光ファイバの同心円上にあること、及び受光用光フ
ァイバとダミー糸の配列状態を拡大鏡により確認した結
果、受光用光ファイバとダミー糸はそれぞれ図３の様に
配列されていた。

【００２７】次に、 拡大鏡で見ながら挿入されている
ダミー糸を１本抜き取り、受光用光ファイバと受光用光
ファイバの間に挿入した。同様の作業を繰り返し受光用
光ファイバとダミー糸が交互になる様に、すなわち図２
(B)センサヘッド先端部のファイバ配列断面図の様に配
列し、センサヘッド３後端部３ａからはみ出さないよう
に固着した。接着剤が硬化後、先端面を研磨し、センサ
ヘッドの先端面と光ファイバの先端面が同一面になるよ
うにした。ダミー糸は受光用光ファイバと異なる側面色
であるため配列作業が容易であつた。

【００２８】この光ファイバユニットは、受光用光ファ
イバがほぼ等間隔に配列されてしるため、検出距離は２
５〜３０ｍｍと長く、又細いファイバ・コードを使用し
ているため、小径物体の感知、耐曲げ、耐屈曲性に優れ
た反射型光ファイバユニットを得ることが出来た。表１
に得られたデータを示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】[比較例１]実施例１と同じく、コード外径
１．０ｍｍでファイバ径０．２６５ｍｍの光ファイバ
が４本入ったプラスチック光ファイバ多芯コードを受光
用光ファイバとし、コード外径１．０ｍｍ、ファイバ径
０．５ｍｍのプラスチック光ファイバ単芯コードを投光
用光ファイバとして、それぞれ２１００ｍｍにカット、
先端から３０ｍｍほど被覆材を除去した。

【００３１】センサヘッドは、材質：Ｂｓニッケルメッ
キ、ネジ山：Ｍ４、Ｐ＝０．４５、内径：φ０．８ｍ
ｍ、長さ：１５ｍｍを使用した。

【００３２】前記、投光用光ファイバ及び受光用光ファ
イバの被覆除去部に接着剤を塗布し、センサヘッドの中
心孔に貫通して接着した。接着剤が硬化後、先端面を研
磨し、センサヘッドと光ファイバの先端面が同一面にな
るようにした。

【００３３】この光ファイバユニットは、図４センサヘ
ッド先端部のファイバ配列断面図の様に受光用光ファイ
バが一方に片寄っているため検出距離が１０〜２０ｍｍ
と短く、実用的でなかった。

【００３４】[比較例２]コード外径２．２ｍｍでファイ
バ径０．２６５ｍｍの光ファイバ が１６本入ったプラ
スチック光ファイバ多芯コードを受光用光ファイバと
し、コード外径２．２ｍｍ、ファイバ径１．０ｍｍのプ
ラスチツッ光ファイバ単芯コードを投光用光ファイバと
して、それぞれ２１００ｍｍにカット、先端から５０ｍ
ｍほど被覆材を除去した。

【００３５】センサーヘッドは、材質：Ｂｓニッケルメ
ッキ、ネジ山：Ｍ６．Ｐ＝０．７、内径：φ１．６７ｍ
ｍ、長さ：２０ｍｍを使用し、前記受光用光ファイバの
被覆除去部に接着剤を塗布してセンサヘッドに挿入し
た。次に受光用光ファイバの被覆除去部に接着剤を塗布
し、すでにセンサヘッドに挿入されている受光用光ファ
イバ１６本の中心となる様に挿入した。受光用光ファイ
バ１６本が投光用光ファイバの同心円上にあること、及
び受光用光ファイバの配列状態を拡大鏡、又は目視によ
り確認した結果、受光用光ファイバは隙間なく図５の様
に配列されていた。接着剤が硬化後、先端面を研磨し、
センサヘッドの先端面と光ファイバの先端面が同一面に
なるようにした。

【００３６】この光ファイバユニットは、受光用光ファ
イバ１６本が投光用光ファイバの同心円上に隙間無く配
列されているため検出距離は７５ｍｍと実用的であった
が、個々の小径物体の検出に適さず、耐曲げ、耐屈曲性
に劣るものであった。

【００３７】表１に得られたデータを示す。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光ファイバ
ユニットは、ダミー糸を用いることで、受光用光ファイ
バを、ほぼ等間隔に配列出来るため検出距離が長く、し
かも小径物体の感知、耐曲げ、耐屈曲性に優れたファイ
バユニットである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）反射型 光ファイバユニットを示す一部
切開側面図、（Ｂ）（Ａ）反射型光ファイバユニットの
センサヘッド先端部のファイバ配列断面図である。

【図２】（Ａ）反射型光ファイバー先端部の一部切開側
面図、（Ｂ）（Ａ）反射型光ファイバユニットのセンサ
ヘッド先端部のファイバ配列断面図である。

【図３】実施例１配列前のセンサヘッド先端面２ａの側
面図である。

【図４】比較例１センサヘッド先端部のファイバ配列断
面図である。

【図５】比較例２配列後のセンサヘッド先端面２ａの側
面図である。

【符号の説明】

１ ： 投光用光ファイバ １ａ： 投光用光ファイバ、受光用光ファイバ及びダミ
ー糸の先端面 ２ ： 受光用光ファイバ ２ａ： センサヘッドの先端面 ３ ： センサヘッド ３ａ： センサヘッド後端部 ４ ： ダミー糸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】センサヘッド、投光用光ファイバ、受光用
   光ファイバおよびダミー糸からなる反射型光ファイバユ
   ニットであって、センサヘッドの同一穴径に、投光用光
   ファイバを中心とした同心円上に受光用光ファイバとダ
   ミー糸が交互にほぼ等間隔に配列され、固着されている
   ことを特徴とする反射型光ファイバユニット。
2. 【請求項２】受光用光ファイバが３〜５芯であることを
   特徴とする請求項１に記載の反射型光ファイバユニッ
   ト。
3. 【請求項３】ダミー糸側面の色が、投光用光ファイバ及
   び受光用光ファイバと異なる色であることを特徴とする
   請求項１または２に記載の反射型光ファイバユニット