JP2006245008A

JP2006245008A - 多光軸光電センサ

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Publication number: JP2006245008A
Application number: JP2006086623A
Authority: JP
Inventors: Tomiichi Sakaguchi; 富一坂口
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP3862743B2

Abstract

【課題】接着剤を使ってフロントカバーを固定したときに問題となる剥離の問題を抑えつつフロントカバーの形状の複雑化を解消する。
【解決手段】端部ケース3は外部コネクタ6を受け入れるコネクタ開口26を有し、また、フロントカバー4を固定するための押さえ部材38の脚40を受け入れるための開口44を備えている。本体ケース2に対応する第１フロントカバー50は本体ケース2に接着されると共に長手方向端部が、これを横断する押さえ部材38によって機械的に固定される。押さえ部材38は、スナップ嵌めにより端部ケース3の開口44に固定される。
【選択図】図５

Description

この発明は多光軸光電センサに関する。

多光軸光電センサは、互いに対向して配置される投光器と受光器とを含み、これら投光器と受光器との間でライトカーテンを形成する。例えば人体の一部がライトカーテンを遮ると多光軸光電センサは遮光信号を発し、これによりライトカーテンで仕切られた空間に位置する機械システムの動作を停止するなどの安全対策が施される。

特許文献１は、細長いセンサケースの一端部から他端部に亘って等間隔に一列に配列された複数の光学素子を収容した多光軸光電センサを開示している。この多光軸光電センサは、投光面又は受光面に投光窓又は受光窓を規定するフランジにフロントカバーが接着剤を介して固定されている。また、この特許文献１は、フロントカバーから突出する複数のスナップフィットをフロントカバーと一体に成形し、このスナップフィットをセンサケースの内壁面の凹凸箇所に係合（スナップ嵌め）させることで接着剤無しでフロントカバーをセンサケースに装着することを提案している。
特開平１０−７４４３２号公報

フロントカバーの装着に関し、特許文献１は、上述したように接着剤を使ってフロントカバーを固定する第１の方法と、スナップ嵌めを使ってフロントカバーを固定する第２の方法を開示している。第１の方法では、フロントカバーが剥離する可能性がある。第２の方法では、フロントカバーの形状が複雑化するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、接着剤を使った第１の方法で問題となる剥離の問題を抑えつつ第２の方法で問題となるフロントカバーの形状の複雑化を解消することのできる多光軸光電センサを提供することにある。

かかる技術的課題は、本発明によれば、
長尺のセンサケースの一端部から他端部に亘って等間隔に一列に配列された複数の光学素子と、前記センサケースの投光面又は受光面に形成された投光窓又は受光窓を規定するフランジを介して固定されたフロントカバーとを有する多光軸光電センサにおいて、
前記センサケースが両端を開放した中空の柱形状であると共に、複数の光学素子が配置される本体ケースと、該本体ケースと連結される側の一端が開放され、該一端の開放端面の形状が前記本体ケースの端面形状と略同一であり且つ他端が閉塞されると共に、光学素子が配置される端部ケースとで構成され、
前記フロントカバーの長手方向端部を横断する金属プレート材料からなる押さえ部材を有し、
該押さえ部材が前記フロントカバーを横断する平らな本体と、該本体の長手方向端から下方に垂下する一対の脚とを含み、
該押さえ部材の脚を前記センサケースに形成された細長い開口に挿入することで、該押さえ部材が前記センサケースに離脱可能にスナップ嵌めされることを特徴とする多光軸光電センサを提供することにより達成される。

すなわち、本発明にあっては、接着剤を用いた上記第１の方法ではフロントカバーの長手方向端部が剥離し易いとの認識の下で、センサケースにスナップ嵌めされる押さえ部材を用意し、この押さえ部材でフロントカバーの長手方向端部を押さえ込むことでフロントカバーの剥離を防止するようにしたことを特徴とする。これによれば、簡便性の利点を含む接着剤を使ったフロントカバーの固定で問題となるフロントカバーの剥離現象を抑えることができる。

添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を以下に詳しく説明する。

図１は、実施例の多光軸光電センサ１を示す。多光軸光電センサ１は、互いに対をなす投光器と受光器とを含むが、これら投光器と受光器は実質的に同一の外観形状を有していることから、以下の多光軸光電センサ１の説明は、投光器と受光器とを差別することなく説明しているものと理解されたい。

多光軸光電センサ１は、アルミニウムの押し出し材で構成された本体ケース２と、この本体ケース２の両端に配置されたプラスチック成形品や亜鉛又はアルミニウムのダイキャスト成形品の端部ケース３とで細長い真っ直ぐな外形形状が作られており、この本体ケース２と端部ケース３とに、長手方向に沿って等間隔に投光素子又は受光素子が配置されている。多光軸光電センサ１の投光面又は受光面４はフロントカバーで構成されており、このフロントカバー４を通じて、投光器から光ビームが出射され又は投光器からの光ビームが受光器に入光される。

コネクタ開口５は、光軸方向に、つまりフロントカバー４側に向けて開口しており、図２に示すように、外部コネクタ６を、多光軸光電センサ１の背面側に向けて押し込むことによりコネクタ接続することができ、この外部コネクタ６を用いて、図外の制御機器又は隣接する多光軸光電センサとケーブル７を介して連結することができる。

図４は、多光軸光電センサ１に内蔵される光学系ユニット１０を示す。光学系ユニット１０は、等間隔に配置された複数の素子ホルダ１１を有し、素子ホルダ１１は、その内部に円筒状の通路１２が形成されている。素子ホルダ１１の基端には、光学素子１３つまり投光素子又は受光素子が脱着可能に嵌入され、光学素子１３は、第１の小さな円形開口１４を介して円筒状通路１２に臨んでいる。

素子ホルダ１１の前端には、２つの隣接する投光又は受光レンズ１５を一体に形成されたプラスチック製のレンズプレート１６が配置され、例えば投光器であれば、投光素子１３から出射した光は、素子ホルダ１１の断面円形の内部通路１２を通り、次いでレンズ１５を通って実質的に平行光線の束である光ビームになる。逆に、受光器であれば、光ビームがレンズ１５によって収束され、第１の小さな円形開口１４を通じて受光素子１３に入光する。

光学系ユニット１０はプラスチック成形品であり、その円筒状の内部通路１２には、一つの遮光壁１７が設けられており、この遮光壁１７は光学系ユニット１０の本体と一体成形されている。遮光壁１７の中心部分には、第２の比較的大きな円形開口１８が形成されている。

素子ホルダ１１の円筒状の内部通路１２の内壁には、この内壁が光を反射する能力を低下させることのできる塗料、例えば黒色塗料を塗布するのが好ましい。勿論のことであるが、光学系ユニット１０の本体のプラスチック材料に顔料を含めて、光学系ユニット１０の本体自体を黒色などの暗色にするようにしてもよい。

遮光壁１７は、円筒状の内部通路１２に関して、その長手方向つまり光軸方向の中間部分に形成されており、これにより、一つの遮光壁１７で実用上支障の無いレベルで迷光による誤作動を効果的に防止することができる。なお、この一つの遮光壁１７による作用効果は、（１）素子ホルダ１１の内部通路１２の壁で複数回正反射した光は、光量が減衰しているので、これが外部に出ても影響は無い；（２）素子ホルダ１１の内部通路１２の壁で拡散反射した光は、光量が減衰しているので、これが外部に出ても影響は無いことを前提としている。つまり、内部通路１２の遮光壁１７の機能は、例えば投光器であれば、内部通路１２の壁９で１回正反射した光が投光レンズ１５に到達するのを防止することにある。

実施例の光学系ユニット１０の内部通路１２は円筒形状であるが、この内部通路１２がレンズ１５に向けて先細りの断面円形の通路形状であれば、遮光壁１７を内部通路１２の通路長さの１／２の箇所よりもレンズ１５側に近づけた箇所に設置すればよい。逆に、内部通路１２がレンズ１５に向けて末広がりの断面円形の通路形状であれば、遮光壁１７を内部通路１２の通路長さの１／２の箇所よりも光学素子１３側に近づけた箇所に設置すればよい。

光学系ユニット１０は、多光軸光電センサ１の光軸数に応じて、その端に、増設ユニット（図示せず）を連結することが可能であり、この増設ユニットは、光学系ユニット１０と実質的に同じ構造を有する。

光学系ユニット１０には、その背面側に、ユニット１０に沿って長手方向に延びる基板１９が配置され、この基板１９には、電源回路、制御回路、発光回路（受光回路）、通信回路などが組み込まれる。

光学系ユニット１０は基板１９と一緒に、本体ケース２の一端開口から本体ケース２の中に挿入される。本体ケース２は、図３から理解できるように、その一側面が開放した形状を有する。すなわち、本体ケース２は、互いに対向した一対の側壁２０、２０を有し、これら側壁２０、２０の端同士を背面壁２１で連結した断面Ｕ字状の形状を有している。

本体ケース２は、光学系ユニット１０又はこの光学系ユニット１０と増設ユニットの全長よりも短い。より具体的には、本体ケース２は、光学系ユニット１０又は光学系ユニット１０と増設ユニットとの連結体を挿入したときに、これらユニットが含む光軸のうち、両端の２光軸分の素子ホルダ１１が本体ケース２の端から外部に突出するように設計されている。

光学系ユニット１０又はこの光学系ユニット１０と増設ユニットとの連結体のうち、本体ケース２の両端から外部に突出した部分は、図５に拡大して示す端部ケース３によって包囲される。

端部ケース３は、立方体形状の外部コネクタ６を受け入れたときに、本体ケース２と実質的に同じ外観形状となるように、その一方の側壁２３に第１凹所２４を有し、また、外部コネクタ６から延びるケーブル７が通過可能な第２凹所２５とを有する。端部ケース３には、更に、第１凹所２４に臨んで、外部コネクタ６が進入可能なコネクタ開口２６を有し、このコネクタ開口２６を通じてコネクタ接続が行われる。

端部ケース３は一端が閉鎖され、他端が開放されており、この開放端を本体ユニット２の端に突き合わせることにより本体ユニット２に連結される。

端部ケース３の断面形状を説明すると、端部ケース３は、一対の側壁２３、２３と、これら側壁２３、２３の端同士を連結する背面壁２８とを含み、これらの壁２３、２８は、端部ケース３と本体ケース２とを連結したときに、本体ケース２の壁２０、２１と面一となる。

端部ケース３は、他に、背面壁２８と対向する平らな前面フランジ２９を有し、この前面フランジ２９には、端部ケース３の開放端側に開放したスリット３０が形成され、このスリット３０は、端部ケース３の閉鎖端に向けて真っ直ぐに延びており、このスリット３０は、光ビームが通過する窓を構成している。

端部ケース３と本体ケース２との連結及びフロントカバー４の取付について説明すると、図３から理解できるように、本体ケース２には、両端に開口する３つのネジ受け孔３２が形成されている。これに対応して、端部ケース３には、ネジ３３（図面の錯綜を避けるために図６にネジの軸線だけを示してある）を挿通するための孔３４が３つ形成されている。端部ケース３と本体ケース２とは、スリット３０に対応した部分を切り欠いたシール用パッキン３６を介して、互いに端同士を突き合わせた状態で離脱可能にネジ締結される。

図６に見られる参照符号３８は、フロントカバー４を固定するためにフロントカバー４を横断する座を構成するための付加的な押さえ部材を示す。図７は、この押さえ部材３８の形状を明らかにするために反転して図示してある。押さえ部材３８は、金属プレート材料から作られ、長尺の平らな本体３９と、この本体３９の両端縁から下方に垂下する左右一対の脚４０と、押さえ部材３８の前端、つまり本体ケース２側の側縁から下方に垂下するフランジ４１とを有し、左右の脚４０には、切り起こしによって形成された突片４２とを有する。

この押さえ部材３８は、端部ケース３の開放端に配置されるものであり、この押さえ部材３８を位置決めするために、端部ケース３の前面フランジ２９と両側壁２８との境界に、押さえ部材３８の脚４０を受け入れるための開口４４（図６）が形成されている。

図６は、押さえ部材３８を装着する前の状態を示す。押さえ部材３８は、突片４２によって、脚４０を端部ケース３の開口４４にスナップ嵌めすることにより端部ケース３と離脱可能に一体化される。

図８はフロントカバー４を示す。フロントカバー４は、本体ケース２の全長よりも若干長い第１フロントカバー５０と、端部ケース３の全長よりも若干短い第２フロントカバー５１とで構成され、これら第１、第２のフロントカバー５０，５１は共に光透過性のプラスチック材料から作られている。

本体ケース２には、図３から分かるように、その両側壁２０の前面側の縁に長手方向に延びる内方フランジ５３が形成され、この内方フランジ５３は第１フロントカバー５０の取付座を構成している。同図に示す参照符号５４は、光学系ユニット１０の左右の突条を受け入れるガイド溝を示し、このガイド溝５４によって光学系ユニット１０を本体ケース２及び端部ケース３の中に挿入するときに光学系ユニット１０が案内され、そして、光学系ユニット１０が位置決めされる。

光学系ユニット１０は、図示を省略したが、後に図１４を参照して説明するように、その前面の中央において、端部ケース３の開放端部に対応する部分に突出座部を有し、この突出座部は、端部ケース３のスリット３０に進入して、前面フランジ２９と共通平面を作る。

第１、第２のフロントカバー５０、５１の取付に際しては、先ず、本体ケース２の左右の内方フランジ５３と、端部ケース３の前面フランジ２９には、連続して粘着性のシール材が塗布され、また、端部ケース３の開放端部を横断するように連続してシール材が塗布される。次いで、第１、第２のフロントカバー５０、５１を押し付けながら位置決めされる。これにより、第１のフロントカバー５０の延長部分５０ａは、本体ケース２と端部ケース３との境界を跨いで位置し、延長部分５０ａの端部は、端部ケース３を横断して連続的に延びるシール材によってシールされる。

次いで、押さえ部材３８を端部ケース３の開放端部にスナップ嵌めすると、この押さえ部材３８によって、第１のフロントカバー５０の端部が下方に押し付けられ、この第１のフロントカバー５０の両端部は、押さえ部材３８によって機械的に固定される。

変形例として、図９に示すように、多光軸光電センサ１００のセンサケース１０１が、本体ケース１０２と、該本体ケース１０２の端に連結される端部ケース１０３とからなり、このセンサケース１０１には、等間隔且つ一列に配列された複数の光学素子つまり光軸１０４が、本体ケース１０２と端部ケース１０３との連結部分を避けるようにして、上述したように本体ケース１０２だけでなく端部ケース１０３にも配置される。

本体ケース１０２は、その前面に、シール座面を構成する例示としての平らな第１フランジ１０５を有し、この第１フランジ１０５には、光軸１０４に対応して位置する第１開口部１０６が形成されている。この第１開口部１０６は、図示の例では、本体ケース１０２の長手方向に延びるスリットで構成されているが、前述したように、特開平１０−７４４３２号公報に開示のように、各光軸１０４毎に又はグループ化した複数の光軸１０４毎に独立した窓で構成してもよい。

同様に、端部ケース１０３は、その前面に、シール座面を構成する例示としての平らな第２フランジ１０８を有し、この第２フランジ１０８には、光軸１０４に対応して位置する第２開口部１０９が形成されている。この第２開口部１０９は、図１０に示すように、各光軸毎に独立した窓で構成してもよいし、図１１に示すように２つの光軸を含むようにして配置された窓であってもよいし、図１２に示すように、端部ケース１０３の開放端まで延びるスリットで構成してもよい。

図９に戻って、センサケース１０１の前面に配置されるフロントカバー１１０は、本体ケース１０２に対応した第１フロントカバー１１１と、端部ケース１０３に対応した第２のフロントカバー１１２とで構成されている。

このように、センサケース１０１を３つの部品１０２、１０３、１０３に分割し、これに合わせて、センサケース１０１の前面に配置されるフロントカバー１１０を３つの部分に分割したことから、これを一つのフロントカバーで構成したものに比べて、フロントカバーの全長を短縮することができ、これによりセンサケース１０１とフロントカバー１１１との間の熱膨張差の影響を小さくすることができる。

端部ケースの閉鎖端と、これに最も近い光学素子との距離が短いときには、多光軸光電センサの長手方向全域を覆うことのできる一枚のフロントカバーでセンサの前面を覆うことは、多光軸光電センサの両端部に位置する光軸を適切に覆うのに、フロントカバーの高い寸法精度や高い組み付け精度が要求されることになる。これに対して、本発明のようにフロントカバーを分割して、複数のフロントカバーで多光軸光電センサの前面を覆い且つ隣接するフロントカバー間の突き合わせ縁を光軸間に位置させることで、フロントカバーに対する要求精度を低減することができる。

また、変形例では、第１のフロントカバー１１１又は第２のフロントカバー１１２が、シール性を確保するのが比較的難しい本体ケース１０２と端部ケース１０３との境界を越えて延びる延長部１２０を有する。

この延長部１２０は、図９の例であれば、第１のフロントカバー１１１に設けられ、この第１のフロントカバー１１１が端部ケース１０３まで進入しているが、端部ケース１０３の第２開口部１０９が２つの光軸１０４を含む一つの窓で構成され、端部ケース１０３の開放端側では、シール座面を構成する第２フランジ１０８が横断方向に連続している場合には（図１１）、この第２フランジ１０８に端部ケース１０３を横断する方向に連続してシール材を塗布し、このシール材で、第１フロントカバー１１１の延長部１２０を接着及び／又はシールし、好ましくは、延長部１２０と共にこれに隣接する第２フロントカバー１１２の端部を接着及び／又はシールするようにすればよい。

また、図１３に示すように、本体ケース１０２の第１開口部１０６が、本体ケース１０２の一端から他端に亘って長手方向に連続したスリットで構成され、また、端部ケース１０３の第２開口部１０９が、この端部ケース１０３の開放端に向けて延びるスリットで構成されている場合のように、本体ケース１０２の端部分及び／又は端部ケース１０３の端部分がスリットで切欠かれている場合には、図１４に示すように、複数の素子を含む光学系ユニット１２１に、上記本体ケース１０２及び／又は端部ケース１０３のスリット（第１、第２の開口部１０６、１０９）に進入してこのスリットを埋めて、シール座面としての第１又は第２フランジ１０５、１０８と実質的に同一の平面を作る突出座部１２２（図１５をも参照）を設けるのがよい。なお、光学系ユニット１２１は、本体ケース１０２の長手方向に延びるガイド溝１２３によって所定位置に保持される。上記の突出座部１２２は、光学系ユニット１２１の長手方向に連続的に延びていてもよいが、少なくともシール材１２４を塗布する部分だけ部分的に設けるようにしてもよい。

突出座部１２２を含めて、第１フロントカバー延長部１２０及びこれに隣接する第２フロントカバー１１２の端部を横断する一連のシール材１２４を介してこの延長部１２０を接着及び／又はシールすればよく（図１５）、このシール材１２４は、本体ケース１０２の第１フランジ１０５及び端部ケース１０３の第２フランジ１０８に塗布された第１、第２のシール材１２５、１２６と連続しているのが最も好ましい（図１６、図１７）。なお、第１、第２のシール材１２５、１２６は粘着性を有するのが好ましい。

第２フロントカバー１１２に比べて長い第１フロントカバー１１１の端は、本体ケース１０２又は端部ケース１０３にスナップ嵌めされて第１フロントカバー１１１の端を横断する押さえ部材１２８（図１７）で、この第１フロントカバー１１１の端を押し下げるようにするのが好ましく、特に、第１フロントカバー１１１に延長部１２０を設けた場合には、この延長部１２０の端を押さえ部材１２８によって押し下げるのが最も好ましい。

また、図１３に図示するように、本体ケース１０２と端部ケース１０３との付き合わせ面には、上記のスリットに対応する部分を切り欠いて光学系ユニット１２１の通過を許す形状のシール部材１２８を介装するのが好ましい。

実施例の多光軸光電センサの斜視図である。実施例の多光軸光電センサの端部を図示するものであり、外部コネクタを接続した状態を説明するための部分図である。実施例の多光軸光電センサの本体ケースの端面図である。実施例の多光軸光電センサに内蔵される光学系ユニットの断面図である。実施例の多光軸光電センサの端部ケースの斜視図である。実施例の多光軸光電センサの端部ケースに組み込まれる押さえ部材及び本体ケースとの間に介装されるシール部材とを分解して示す端部ケース及びこれに関連した部材の分解斜視図である。押さえ部材の斜視図である。フロントカバーが、第１フロントカバーと、その両端に配置される第２フロントカバーとから構成されることを説明するための図である。本発明の実施の形態の概要を説明するための多光軸光電センサの正面図である。実施の形態で例示する多光軸光電センサの端部ケースの一例の斜視図である。実施の形態で例示する多光軸光電センサの端部ケースの他の例の斜視図である。実施の形態で例示する多光軸光電センサの端部ケースの別の例の斜視図である。実施の形態の概要を説明するための多光軸光電センサの端部の分解斜視図である。実施の形態の一例として多光軸光電センサに内蔵される光学系ユニットの概要の部分斜視図である。図９のＸ１５−Ｘ１５線に沿って切断した断面図である。図９のＸ１６−Ｘ１６線に沿って切断した断面図である。実施の形態で例示した多光軸光電センサの端部の概要を説明するための図である。

符号の説明

１多光軸光電センサ
２本体ケース
３端部ケース
４フロントカバー
２９端部ケースの前面壁
３６シール用パッキン
３８押さえ部材
５０第１フロントカバー
５１第２フロントカバー
５３本体ケースの側壁に形成された内方フランジ

Claims

長尺のセンサケースの一端部から他端部に亘って等間隔に一列に配列された複数の光学素子と、前記センサケースの投光面又は受光面に形成された投光窓又は受光窓を規定するフランジを介して固定されたフロントカバーとを有する多光軸光電センサにおいて、
前記センサケースが両端を開放した中空の柱形状であると共に、複数の光学素子が配置される本体ケースと、該本体ケースと連結される側の一端が開放され、該一端の開放端面の形状が前記本体ケースの端面形状と略同一であり且つ他端が閉塞されると共に、光学素子が配置される端部ケースとで構成され、
前記フロントカバーの長手方向端部を横断する金属プレート材料からなる押さえ部材を有し、
該押さえ部材が前記フロントカバーを横断する平らな本体と、該本体の長手方向端から下方に垂下する一対の脚とを含み、
該押さえ部材の脚を前記センサケースに形成された細長い開口に挿入することで、該押さえ部材が前記センサケースに離脱可能にスナップ嵌めされることを特徴とする多光軸光電センサ。
前記端部ケースに、外部コネクタ付きケーブルの外部コネクタを受け入れるコネクタ開口が設けられ、該外部コネクタ付きケーブルを介して隣接する多光軸光電センサが接続可能である、請求項１に記載の多光軸光電センサ。
前記センサケースの両側壁が前記フランジよりも外方に突出し、該センサケースの両側壁と前記フランジとの境界に、前記押さえ部材の脚を受け入れる前記細長い開口が前記センサケースの長手方向に沿って延在している、請求項１又は２に記載の多光軸光電センサ。
前記センサケースが、両端を開放した中空の柱形状でその長手方向に沿って前記複数の光学素子の中央部分に位置する光学素子を収容する本体ケースと、該本体ケースと連結される側の一端が開放され、該開放端の端面形状が前記本体ケースの端面形状と略同一であり且つ前記複数の光学素子の端部に位置する光学素子を収容する端部ケースとからなり、
前記端部ケースに前記細長い開口が形成されている、請求項３に記載の多光軸光電センサ。