JP2002216598A - 設定ボタンを有する光電スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示灯の状態により操作状態を視認しなが
ら、頻繁に設定ボタンを操作するに適した光電スイッチ
装置を提供しようとする。 【解決手段】 表示灯３の取り付け部と、押しボタンス
イッチ２の開閉接点を構成するフラット型圧力スイッチ
部２ａとを形成してなる第１のプリント回路板１ａ、並
びに投光素子及び受光素子を付設してなる第２のプリン
ト回路板１ｂを包囲したケーシング７において、頂上面
には表示灯の光を通す表示窓部と、圧力スイッチ部に対
応する押しボタン取り付け孔１９とを形成し、押しボタ
ン取り付け孔には、この孔縁に嵌合する周回溝付きの周
縁部２０ａと中継バネ環部２０ｂ及び中央カップ部２０
ｃを同軸的に連続形成してなる弾性体製の押しボタン支
持部材２０を装着又は一体成形し、中央カップ部は底面
中央部分を常時は圧力スイッチ部に緩接触する押圧突端
２０ｃ’とする一方、開口内縁を絞り、このカップ部内
にその頂上面から突出した指当て部２ｂを有する非弾性
固体からなる押しボタン胴部を圧入・密着させて形成し
た設定用押しボタンを装備したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、設定操作において
押しボタンを多用する光電スイッチ装置の構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学的センサーを用いたスイッチ
装置は種々の製造工程等において、物品の検出に用いら
れ、一般には近接した投光窓と受光窓を有するセンサー
ヘッド部の正面に距離をおいて反射器を対置させ、両者
間を通過するように供給される物品の存否又は位置や、
表面状態の相違により、投光窓から発せられ反射器又は
物品から反射される光量等の差で、検出を行うものであ
る。また反射器を用いないで物品からの反射があるか無
いかの判断のみで検出を行う直接反射型や、投光器と受
光器を対向させて検出を行う透過型の装置もある。

【０００３】光電計測においては、検出のための最適感
度と閾値を設定する校正操作と、例えば相対的に受光量
の多いときにオン表示するライトオン・モードか、相対
的に受光量が少ないときにオン表示するダークオン・モ
ードかを設定するモード切替えの操作が不可欠であり、
それに適した手動スイッチを備えた光電スイッチ装置が
構成される。

【０００４】上記のような手動スイッチ構成として、従
来は個々の設定もしくは切替え操作ごとに専用のスイッ
チを配置していたが、これらは出来るだけ少数であるこ
とが、小型化及び経済性のために有利であり、極限的に
は１個の押しボタンのプッシュ操作の取決めのみで、す
べての設定もしくは切替え操作を行えることが望まし
い。この場合、押しボタンの開閉接点はプリント回路板
上に形成されたフラット型圧力スイッチ部からなり、押
しボタン本体は概して弾性体そのものか弾性体に指当て
部を付設したものからなり、操作者は押しボタンの押圧
感及びクリック感がつかみにくいため、完全に押圧（通
常は接点オン）していないのにオン操作したと錯覚した
り、完全に押圧（通常は接点オン）しているのに、不安
となって再度押圧したりすること、従って設定上の不都
合を生じることが予測される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
のような光電スイッチ装置において、プリント回路板上
に形成されたフラット型圧力スイッチ部からなる開閉接
点を用いた１個の押しボタンのプッシュ操作のみで、種
々の設定もしくは切替え操作を、操作者が確実に行える
ようにした光電スイッチ装置を構成することである。

【０００６】本発明の更なる課題は、上記のような押し
ボタンによる設定もしくは切替え操作の状態を表示する
ランプを、光電スイッチ装置における押しボタン設置面
に近接して、押しボタン操作者や装置使用時における作
業者等が動作確認のため、広角度から見やすい位置に配
置し、しかもそのランプ配置により制約を受ける押しボ
タン構造において、押しボタンの上記確実性のある機能
を損なうことがない光電スイッチ装置を構成することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、上面に、設定状態及び動作状態を表示す
る表示灯の取り付け部と、押しボタンスイッチの開閉接
点を構成するフラット型圧力スイッチ部とを形成してな
る第１のプリント回路板、並びに投光素子及び受光素子
を付設し電気接続を形成してなる第２のプリント回路板
を備えた光電スイッチ回路板アセンブリを包囲したケー
シングにおいて、前記第１のプリント回路板の上面から
前記表示灯の取り付け空間を置いたレベルに位置する頂
上面と、前記投光素子及び受光素子の正面に、各レンズ
部を介して対応した光学窓を有する正面部とを設定し、
前記頂上板には前記表示灯の光を通す表示窓部と、前記
圧力スイッチ部に対応する押しボタン取り付け孔とを形
成し、前記押しボタン取り付け孔には、この孔縁に嵌合
する周回係合溝付きの周縁部と、中継バネ環部及び中央
カップ部を同軸的に連続形成してなる弾性体製の押しボ
タン支持部材を装着又は一体成形し、前記中央カップ部
の底面中央部分を常時は前記圧力スイッチ部に緩接触す
るが実質的に加圧しない押圧突端とする一方、同カップ
部の開口内縁を絞り、このカップ部内に前記頂上面から
突出する指当て部を有する非弾性固体からなる押しボタ
ン本体の胴部を圧入・密着させて形成した設定用押しボ
タンを装備したことを特徴とする光電スイッチ装置を構
成したものである。

【０００８】上記の構成によれば、設定用押しボタンは
スプリング等の金属部品を要せず、従って煩雑な組み立
て作業も不要である。更に、ほぼ表示灯設置空間の高さ
だけ、プリント回路板上のフラット型圧力スイッチから
上方のレベルまで長く延びる押しボタン本体（非弾性固
体）を、ダイヤフラム状の中継バネ環部に連なる中央カ
ップ部内に圧入・固定したため、弾性体のみで押しボタ
ンを構成した場合に、操作者の指押圧力がその弾性体で
全て吸収されることによる接点不作動の問題や、スプリ
ングと固体で形成し場合に圧力スイッチを傷つける等の
不都合を生じることなく、非弾性固体である本体と、弾
性体である支持部材の物理的特徴を併せ持ち、明確な操
作感（押圧感及びクリック感）と、確実な接点開閉を保
証することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の基
本的実施例につき説明する。ムの構成を説明する。

【００１０】図１は実施例における光電スイッチ装置の
使用状態を略示する線図である。図１において、光電ス
イッチ回路１のケーシングの上面には本発明による押し
ボタン２及び表示灯列３が設置され、ケーシング正面に
はセンサーヘッド部４ａの光学窓４が配置される。光学
窓４の真正面側には一定の距離を置いて反射器、好まし
くは偏光リフレクタ５が配置され、この光学窓４と偏光
リフレクタ５との間に被検物品６が存在するか否か、又
はその被検物品６が如何なる表面状態であるかによっ
て、光学窓４、従ってその奥の受光素子に入射する偏光
角に応じた光量が検出され、物品の存否等が判別される
ものである。

【００１１】光電スイッチ回路１は、この場合、ＤＣ１
２〜２４ボルトの電源で駆動され、光電スイッチが（特
に光学的条件において）安定に動作しうるか否かを表す
安定表示出力と、物品の存否等を表すオン／オフ出力を
発生するようになっている。図１に一端面のみ示す表示
灯列３は、実施例においては図２に示すように、このよ
うな安定表示灯（緑色）３ａと、オン／オフを表示する
動作表示灯（橙色）３ｂからなり、前者（緑色）３ａが
点灯していない限り、後者（橙色）３ｂの点灯及び消灯
が示す状態は不確定とされる。

【００１２】図２において、安定表示灯（緑色）３ａは
光電スイッチが検出する受光レベルの閾値を１００％と
して、光学窓４がくもった場合等でも安定に検出するた
め、ライトオン（受光素子への入射光量大で“オン”検
出とする）モードでは検出光量がその１２０％を越えた
とき点灯して、動作表示灯（橙色）３ｂの点灯によるオ
ン表示の有効性を保証し、ダークオン（受光素子への入
射光量小で“オン”検出とする）モードでは検出光量が
その８０％を下回ったとき点灯して、動作表示灯（橙
色）３ｂの点灯によるオン表示の有効性を保証するもの
である。

【００１３】

【実施例】図３及び図４は、本発明の光電スイッチの実
施例を示す側断面図、及びその後方からＡ−Ａ矢視線に
沿って見た断面図である。これらの図において、７はこ
の場合、直立状に配置した直方体型の不透明樹脂製ケー
シングであり、内側上部に第１のプリント回路板１ａを
水平に配置し、そのプリント回路板１ａの下面中間部か
ら第２のプリント回路板１ｂを垂下状に配置し、回路板
１ａの上面には押しボタン２の開閉接点を構成するフラ
ット型圧力スイッチ部２ａを付設・形成するとともに、
回路板１ｂの正面側に投光素子８及び受光素子９を配置
して正面視野を除き樹脂１０で包囲することにより、こ
れらの素子８、９を同板１ｂに付設し電気接続を形成し
たものである。

【００１４】上記第１のプリント回路板１ａにおいて、
押しボタン２の配置側から離れた正面側上方には表示灯
列３の取り付け空間が設定され、プリント回路への接続
がなされる。また、上記第２のプリント回路板１ｂにお
いて、投光素子８及び受光素子９の配置は逆であっても
よく、更にこれらの素子は図示の一対（８、９）だけで
なく複数対とすることもできる。光電スイッチ回路は、
このようなプリント回路板１ａ、１ｂと、これらの回路
板を両側から挟む配置のプリント回路板１ｃ、１ｄとに
よって増幅・演算回路や電源回路をも包含した回路板ア
センブリ１１により構成される。図示しないが、この回
路板アセンブリ１１とケーシング７のいずれかの内側面
との間には適当な電導性の板材を介在させ、接地電位に
接続してシールド手段を構成することができる。

【００１５】ケーシング７の底部にはブッシュ１２が装
着され、そのブッシュを通って回路板アセンブリ１１か
らの各種引出し線を束ねたケーブル１３が延出してい
る。また、ケーシング７の正面部には光学窓４のための
窓枠１４が形成され、窓枠１４の内側後方において、投
光素子８及び受光素子９の正面視野に対応する素子包囲
樹脂１０の円錐状開口１０ａには、拡大先端部が形成さ
れる。この拡大先端部には、素子８、９に対応する一対
の截頭円錐筒を連ねた一体型のレンズ保持枠１５が装着
され、このレンズ保持枠１５の先端フランジ縁は窓枠１
４の後部と係合して固定される。従って、レンズ保持枠
１５の先端内縁に固定される平凸レンズ１６は、ケーシ
ング７に対して確実に固定される。一対の平凸レンズ１
６の正面には僅かな間隔を置いて、光電スイッチの光波
長に対して透明な窓１７が、窓枠１４に係合し面一に保
持される。

【００１６】ケーシング７の頂上面１７は、この場合、
表示灯列３の光波長に対して窓部を形成しうる透明な樹
脂板からなり、ケーシング７本体の開口部７ａの上端
に、防水性のため超音波溶接等により接合・装着された
ものである。開口部７ａは、下端裏面がプリント回路板
１ａに接し、全体としてはプリント回路板１ａ上の圧力
スイッチ部２ａを露出させた押しボタン収容部分７ａ’
と、表示灯列収容部分７ａ”とに区分され、それらの部
分７ａ’、７ａ”を仕切るための隔壁１８を有する。頂
上面１７を有する樹脂板には、表示灯列収容部分７ａ”
側で隔壁１８と噛み合う垂下壁１７’を有すると共に、
押しボタン収容部分７ａ’側において押しボタン２の周
囲を規定する開口（押しボタン取り付け孔）１９を有す
る。開口１９の内側面には内向きの周回段縁１９ａが形
成される。

【００１７】押しボタン取り付け孔１９にはその孔縁、
すなわち周回段縁１９ａに嵌合する断面コの字型の、周
回係合溝付き周縁部２０ａを有する弾性体製の押しボタ
ン支持部材２０を装着するか又は一体成形する。押しボ
タン支持部材２０は周縁部２０ａの内側に中継バネ環部
２０ｂ、更には中央カップ部２０ｃを同軸的に連続形成
したものであり、中央カップ部２０ｃの底面中央部分
に、常時は回路板１ａ上の圧力スイッチ部２ａに対し、
作動圧力を及ぼさない程度に緩接触する比較的薄い押圧
突端２０ｃ’を有する。中央カップ部２０ｃの上端は常
時、頂上板１７の上面より僅かに低いレベルに維持さ
れ、その開口内縁は直径を適当に絞ってある。

【００１８】この中央カップ部２０ｃ内に圧入・密着さ
せられる非弾性、すなわち実質上剛性のプラスチック固
体からなる押しボタンの本体胴部は、頂上面１７から僅
かに突出した高さの頂部２ｂを有する。この頂部２ｂ
は、指当て部として、操作者の指先がフィットし易いよ
うにカップ部２０ｃの上端外周に対応する程度に拡大さ
れた直径を有する緩やかな湾曲凸面を形成し、これによ
って操作者の触感に寄与し、前述した支持部材２０の中
継バネ環部２０ｂによるバネ効果と相まって明確なクリ
ック感を与えるものである。

【００１９】かくして形成された押しボタン構造２は、
本発明の光電スイッチ装置における設定用押しボタン、
すなわち設定ボタンとして用いられ、実質上剛性の押し
ボタン本体による確実な触感及び押圧感覚に応じて、弾
性体からなる押しボタン支持部材２０の中継バネ環部２
０ｂが撓み、それにより下方変位した中央カップ部２０
ｃの押圧突端２０ｃ’により、圧力スイッチ部２ａを確
実に押圧し、正確な接点開閉操作を保証するものであ
る。

【００２０】このような押しボタン構造２は、そのオン
／オフタイミングと操作回数の組合せにより、種々のモ
ード選択や感度設定に全て使用しうる設定ボタンとして
極めて効果的に機能するものである。例えば、 （１）ライトオン／ダークオン動作の切替え 設定ボタンを５秒以上押す（オン状態とする）と、まず
緑色表示灯が点滅し、次に橙色表示灯と緑色表示灯が同
時に点滅した後、緑色表示灯３ａのみの点滅に変わった
時、設定ボタンを離せば（オフ状態）、緑色表示灯３ａ
がそのまま点滅して設定待ちとなり、この状態から設定
ボタンを押すたびに橙色表示灯３ｂが点灯と消灯を繰り
返し、それぞれライトオン動作（点灯）に入るかダーク
オン動作（消灯）に入るかを表示し、最後のボタン操作
から５秒経過すると、緑色表示灯３ａが速い点滅動作に
移り、２秒後に動作が確定する。

【００２１】（２）２回ティーチングによる被検物体
（ワーク）無しの感度設定 入光状態で、２回ティーチングを行うと、そのときの受
光量に応じた最適感度に設定される。この操作は、設定
ボタンを２秒以上押し続けて（この間、緑色表示灯３ａ
が点滅）、緑色表示灯３ａと橙色表示灯３ｂが同時に点
滅したら設定ボタンから手を離す。これにより１回目テ
ィーチングとしてそのときの受光量が取り込まれた後、
緑色表示灯３ａと橙色表示灯３ｂが引き続き同時点滅し
て２回目ティーチング待ちとなる。ここで設定ボタンを
押して離すと、１回目と同様な２回目ティーチングとな
り、設定が完了する。

【００２２】（３）２回ティーチングによるオートティ
ーチング（ワーク有無）設定 リフレクタ−光学窓間にワークを置かず、上記（２）と
同様の１回目ティーチング（ワーク無しのデータ取り込
み）及び２回目ティーチング待ち（データ取り込み待
ち）を行う。次にリフレクタ−光学窓間にワークを置
き、設定ボタンを押して離すと、同様な２回目ティーチ
ング（ワーク有りのデータ取り込み）となり、設定が完
了する。

【００２３】（４）フルオートティーチング設定 ワークを移動させながらのティーチング設定である。ま
ずリフレクタ−光学窓間にワークを通さず又はワークを
固定して、設定ボタンを２秒以上押し続けて（この間、
緑色表示灯３ａが点滅）、緑色表示灯３ａと橙色表示灯
３ｂが同時に点灯したら設定ボタンから手を離す。これ
により緑色表示灯３ａと橙色表示灯３ｂが引き続き同時
点滅してデータ取り込み待ちとなる。ここで設定ボタン
を押し続け、この間ワークを通過させることにより、緑
色表示灯３ａと橙色表示灯３ｂが交互点滅して持続的な
データ取り込みが行われ、ワーク通過後設定ボタンから
手を離すと、設定完了となる。

【００２４】（５）２回ティーチングによる最大感度設
定 ワーク等による遮光状態で２回ティーチングを行うと、
光電スイッチ装置としての最大感度に設定される。この
操作は、リフレクタ−光学窓間をワークなどで完全に遮
光した状態において、（２）のワーク無し感度設定と同
様の手順で１回目ティーチング及び２回目ティーチング
を行うことにより、設定が完了する。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、種
々のモード選択や感度設定において、表示灯の状態によ
り操作状態を視認しながら、頻繁に設定ボタンを操作す
るに適した押しボタン構造を備えた光電スイッチ装置が
提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における入出力回路を備えた光
電スイッチ装置の使用状態を略示する線図である。

【図２】実施例における光電スイッチの表示灯列の状態
と動作モードの関係を示す図表である。

【図３】本発明の光電スイッチ構造の実施例を示す側断
面図である。

【図４】図３に示した構造の後方からＡ−Ａ矢視線に沿
って見た断面図である。

【符号の説明】

１ 光電スイッチ回路 ２ 押しボタン ３ 表示灯列 ４ 光学窓 ５ 偏光リフレクタ ６ 被検物体（ワーク） ７ ケーシング ８ 投光素子 ９ 受光素子 １０ 包囲樹脂１０ １１ 回路板アセンブリ １２ ブッシュ １３ ケーブル １４ 窓枠 １５ レンズ保持枠１５ １６ 平凸レンズ１６ １７ 頂上面 １８ 隔壁 １９ 開口（押しボタン取り付け孔） ２０ 押しボタン支持部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に、設定状態及び動作状態を表示す
   る表示灯の取り付け部と、押しボタンスイッチの開閉接
   点を構成するフラット型圧力スイッチ部とを形成してな
   る第１のプリント回路板、並びに投光素子及び受光素子
   を付設し電気接続を形成してなる第２のプリント回路板
   を備えた光電スイッチ回路板アセンブリを包囲したケー
   シングにおいて、前記第１のプリント回路板の上面から
   前記表示灯の取り付け空間を置いたレベルに位置する頂
   上面と、前記投光素子及び受光素子の正面に、各レンズ
   部を介して対応した光学窓を有する正面部とを設定し、
   前記頂上面には前記表示灯の光を通す表示窓部と、前記
   圧力スイッチ部に対応する押しボタン取り付け孔とを形
   成し、前記押しボタン取り付け孔には、この孔縁に嵌合
   する周回係合溝付きの周縁部と、中継バネ環部及び中央
   カップ部を同軸的に連続形成してなる弾性体製の押しボ
   タン支持部材を装着又は一体成形し、前記中央カップ部
   の底面中央部分を常時は前記圧力スイッチ部に緩接触す
   るが実質的に加圧しない押圧突端とする一方、同カップ
   部の開口内縁を絞り、このカップ部内に前記頂上面から
   突出した指当て部を有する非弾性固体からなる押しボタ
   ンの本体胴部を圧入・密着させて形成した設定用押しボ
   タンを装備したことを特徴とする光電スイッチ装置。