JP2010109061A - 光センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二筋の光芒の間隔を極めて狭めることができる光センサ装置を提供する。
【解決手段】一方の投光側曲面レンズ１７ａを介して導かれる光源Ｓからの光を一方の光芒Ｌ１として投光する一方の投光側ミラー面１７ｂ及び他方の投光側曲面レンズ１８ａを介して導かれる光源Ｓからの光を他方の光芒Ｌ２として投光する他方の投光側ミラー面１８ｂを互いに近接させて配置した投光側光センサユニット１０Ａと、投光側光センサユニット１０Ａから投光された一方の光芒Ｌ１及び他方の光芒Ｌ２を取り込む受光側光センサユニット１０Ｂを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、ベルトコンベアで搬送中のプリント基板の所定位置への到達を検出するのに用いられる光センサ装置に関するものである。

従来、上記した光センサ装置としては、例えば、光源からの光を屈折させて光芒を投光する光学レンズ及びこの光学レンズを保持するホルダを具備した投光部を備えていると共に、上記光芒を屈折させて受光素子側に導く光学レンズ及びこの光学レンズを保持するホルダを具備した受光部を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
この光センサ装置を用いて、例えば、ベルトコンベアで搬送中のプリント基板の所定位置への到達を検出する場合には、二組の光センサ装置における各投光部のホルダ同士を互いに隣接させた状態でベルトコンベアの一方のサイドに配置すると共に、これらの投光部のホルダに対向するようにして二組の光センサ装置における各受光部のホルダをベルトコンベアの他方のサイドに配置し、二組の光センサ装置の各投光部から各受光部に向けて投光した互いに平行を成す二筋の光芒間をプリント基板の到達検出エリアとして設定するようにしている。

そして、このような光センサ装置では、ベルトコンベアで搬送中のプリント基板の進行方向端部が上記二筋の光芒間の検出エリアに到達した時点で、ベルトコンベアの制御部に信号を出力してその動作を停止させるようにしている。
この際、プリント基板を所定位置に精度よく停止させるために、検出エリアを狭める、すなわち、上記二筋の光芒の間隔を小さくすることが要求されている。
特開平10-255614号

ところが、上記した従来における光センサ装置では、二組の光センサ装置における各投光部の光学レンズ同士を互いに近づけて、上記二筋の光芒の間隔を狭めようとしても、この光学レンズ自体の厚み及びこの光学レンズを保持するホルダが嵩張る分だけは狭めようがないという問題があり、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、二筋の光芒の間隔を極めて狭めることができ、例えば、ベルトコンベアで搬送中のプリント基板を所定位置に停止させる際の位置検出に用いた場合には、プリント基板を所定位置に精度よく停止させることが可能である光センサ装置を提供することを目的としている。

上述した目的を達成するべく本発明の請求項１に係る光センサ装置は、光源から出た光を投光する一方の投光側光学部材と、一方の投光側光学部材からの光線を反射して一方の光芒を投光する一方の投光側ミラー面と、光源から出た光を投光する他方の投光側光学部材と、前記一方の投光側ミラー面と隣接ないし近接して配置されて前記他方の投光側光学部材からの光線を反射して他方の光芒を投光する他方の投光側ミラー面を具備した投光側光センサユニットと、この投光側光センサユニットから投光された前記一方の光芒を反射して取り込む一方の受光側ミラー面と、この一方の受光側ミラー面を介して取り込んだ光線を導く一方の受光側光学部材と、前記一方の受光側ミラー面と隣接ないし近接して配置されて投光側光センサユニットから投光された前記他方の光芒を反射して取り込む他方の受光側ミラー面と、この他方の受光側ミラー面を介して取り込んだ光線を導く他方の受光側光学部材を具備した受光側光センサユニットを備えている構成としたことを特徴としており、このような構成の光センサ装置を前述した課題を解決するための手段としている。

この光センサ装置では、投光側光センサユニットの光源から出た光が一方の投光側光学部材から投光され、一方の投光側ミラー面で反射して一方の光芒として投光されると共に、同じく光源から出た光が他方の投光側光学部材から投光され、他方の投光側ミラー面で反射して他方の光芒として投光される。
例えば、投光側光センサユニットの光源から出た光が広がりのある光である場合には、この広がりのある光が一方の投光側光学部材で平行光線（ほぼ平行な光線を含む）に変換されて、一方の投光側ミラー面で反射して一方の光芒として投光されると共に、同じく光源から出た広がりのある光が他方の投光側光学部材で平行光線に変換されて、他方の投光側ミラー面で反射して他方の光芒として投光される。

そして、投光側光センサユニットから投光された一方の光芒は、受光側光センサユニットの一方の受光側ミラー面で反射して一方の受光側光学部材に導かれると共に、同じく投光側光センサユニットから投光された他方の光芒は、他方の受光側ミラー面で反射して他方の受光側光学部材に導かれる。
この際、両投光側ミラー面同士及び両受光側ミラー面同士を隣接ないし近接してそれぞれ配置するようにしているので、一方の光芒及び他方の光芒の間隔を極めて狭くし得ることとなり、例えば、投光側光センサユニット及び受光側光センサユニットをベルトコンベアの両サイドに互いに対向配置して、搬送中のプリント基板の位置検出に用いた場合には、二筋の光芒の間隔が極めて狭い分だけ、プリント基板を所定位置に精度よく停止させ得ることとなる。

また、本発明の請求項２に係る光センサ装置は、光源から出た光を投光する投光側光学部材と、この投光側光学部材からの光線を反射して光芒を投光する投光側ミラー面と、この投光側ミラー面と隣接ないし近接して配置されて前記投光側ミラー面から投光された光芒とは別の他の光芒を反射して取り込む受光側ミラー面と、この受光側ミラー面を介して取り込んだ光線を導く受光側光学部材を具備した光センサユニットを少なくとも２ユニット備えている構成としたことを特徴としており、このような構成の光センサ装置を前述した課題を解決するための手段としている。

この光センサ装置において、例えば、２ユニットの光センサユニットをベルトコンベアの両サイドに互いに対向配置して、搬送中のプリント基板の位置検出に用いた場合には、一方のサイドに配置した光センサユニットの光源から出た光（例えば、広がりのある光）が投光側光学部材で平行光線などの光線に変換され、投光側ミラー面で反射して一方のサイドから光芒として投光されると共に、他方のサイドに配置した光センサユニットの光源から出た光（例えば、広がりのある光）が投光側光学部材で平行光線などの光線に変換され、投光側ミラー面で反射して他方のサイドから光芒として投光される。

そして、一方のサイドに位置する光センサユニットから投光され光芒は、他方のサイドに位置する光センサユニットの受光側ミラー面で反射して受光側光学部材に導かれると共に、他方のサイドに位置する光センサユニットから投光され他の光芒は、同じようにして一方のサイドに位置する光センサユニットの受光側ミラー面で反射して受光側光学部材に導かれる。

この際、両サイドの光センサユニットにおいて、いずれも投光側ミラー面及び受光側ミラー面が互いに隣接ないし近接するようにして配置してあるので、一方のサイドに位置する光センサユニットからの光芒及び他方のサイドに位置する光センサユニットからの光芒の間隔を極めて狭くし得ることとなり、二筋の光芒の間隔が極めて狭い分だけ、プリント基板を所定位置に精度よく停止させ得ることとなる。

ここで、投光側光学部材は、上記したように、光源から出た光を投光するものであって、光源から出た光が広がりのある光である場合には、この広がりのある光を平行光線（ほぼ平行な光線を含む）などの光線に変換するものであり、一方、受光側光学部材は、取り込んだ光線を集光したりして次に導くものであり、いずれの光学部材にも、曲面レンズや、セルフォックレンズ（屈折率分布型棒状レンズ）や、曲面鏡を採用することができる。

さらに、本発明の請求項３に係る光センサ装置において、前記投光側光学部材と投光側ミラー面とが一体を成し、且つ、前記受光側光学部材と受光側ミラー面とが一体を成している構成としており、この光センサ装置では、部品点数の削減及び組立作業性の向上が図られることとなる。
なお、光学部材が曲面鏡である場合には、曲面鏡がミラーとしても機能するので、上記構成に含まれるものとする。

さらにまた、本発明の請求項４に係る光センサ装置において、前記光学部材に、光の向きを変える光軸変更面を設けた構成としており、このような光センサ装置では、例えば、光ファイバと組み合わせて使用する場合、光学部材内において光軸の向きを適宜変更し得る分だけ、レイアウトの自由度が増すこととなる。

本発明の請求項１及び２に係る光センサ装置では、上記した構成としているので、一方の光芒及び他方の光芒の間隔を極めて狭くすることが可能であり、例えば、ベルトコンベアで搬送中のプリント基板を所定位置に停止させる際の位置検出に用いた場合には、プリント基板を所定位置に精度よく停止させ得ることとができるという非常に優れた効果がもたらされる。

また、本発明の請求項３に係る光センサ装置では、上記した構成としているので、部品点数の削減及び組立作業性の向上を実現することができ、さらに、本発明の請求項４に係る光センサ装置では、上記した構成としているので、レイアウトの自由度を広げることが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は、本発明の一実施形態に係る光センサ装置を示しており、この実施形態では、本発明に係る光センサ装置をベルトコンベアで搬送されるプリント基板の所定位置への到達を検出するのに用いた場合を例に挙げて説明する。
図１に示すように、この光センサ装置１は、光源２に接続する光ファイバ１１，１１を具備して、ベルトコンベアＢの一方のサイドからベルトコンベアＢを横切る方向に投光する投光側光センサユニット１０Ａと、計測器３に接続する光ファイバ１２，１２を具備して、ベルトコンベアＢの他方のサイドにおける対向位置で投光側光センサユニット１０Ａから投光された光を受ける受光側光センサユニット１０Ｂと、計測器３内に配置されて受光側光センサユニット１０Ｂの光ファイバ１２，１２と接続する光電センサ１３を備えている。

投光側光センサユニット１０Ａは、図２に示すように、光源２に接続する光ファイバ１１の先端に固定した一方のホルダ１５と、同じく光源２に接続する光ファイバ１１の先端に固定した他方のホルダ１６を具備しており、一方のホルダ１５には、光源２から出た広がりのある光をほぼ平行な光線に変換させて投光する一方の投光側曲面レンズ（一方の投光側光学部材）１７ａ及びこの曲面レンズ１７ａからの光を反射して一方の光芒Ｌ１を投光する一方の投光側ミラー面１７ｂが収容してあると共に、他方のホルダ１６には、光源２から出た広がりのある光をほぼ平行な光線に変換させて投光する他方の投光側曲面レンズ（他方の投光側光学部材）１８ａ及びこの曲面レンズ１８ａからの光を反射して他方の光芒Ｌ２を投光する他方の投光側ミラー面１８ｂが収容してある。

この場合、図３にも示すように、一方の投光側曲面レンズ１７ａ及び一方の投光側ミラー面１７ｂは互いに一体をなしており、この投光側曲面レンズ１７ａには、屈折させた光軸Ｌの向きを曲面レンズ１７ａ内において９０°屈折させる光軸変更面１７ｃが一体で設けてある。
また、他方の投光側曲面レンズ１８ａにも、他方の投光側ミラー面１８ｂ及び光軸変更面１８ｃが、一方の投光側曲面レンズ１７ａの一方の投光側ミラー面１７ｂ及び光軸変更面１７ｃと左右対称を成すようにして一体で設けてある。

上記一方のホルダ１５及び他方のホルダ１６は、図４に示すように、各々の投光側ミラー面１７ｂ，１８ｂが互いに隣接するようにしてブラケット１９上に配置してあり、これらのホルダ１５，１６はいずれも光芒Ｌ１，Ｌ２の方向調整可能に固定してある。
なお、受光側光センサユニット１０Ｂには、上記投光側光センサユニット１０Ａと同一のものを用いており、一方の投光側曲面レンズ１７ａ及び一方の投光側ミラー面１７ｂが一方の受光側曲面レンズ及び一方の受光側ミラー面としてそれぞれ機能し、他方の投光側曲面レンズ１８ａ及び他方の投光側ミラー面１８ｂが他方の受光側曲面レンズ及び他方の受光側ミラー面としてそれぞれ機能するようになっている。

そして、投光側光センサユニット１０Ａの両ホルダ１５，１６から受光側光センサユニット１０Ｂに向けて投光した互いに平行を成す二筋の光芒Ｌ１，Ｌ２間をプリント基板Ｐの到達検出エリアとして設定するようにしており、ベルトコンベアＢで搬送中のプリント基板Ｐの進行方向端部が上記二筋の光芒Ｌ１，Ｌ２間の検出エリアに到達した時点で、計測器３からベルトコンベアＢの制御部に信号を出力してその動作を停止させるようにしている。

上記した光センサ装置１では、投光側光センサユニット１０Ａの光源２から出た広がりのある光を一方の投光側曲面レンズ１７ａで平行光線に変換して、一方の投光側ミラー面１７ｂで反射させて一方の光芒Ｌ１として投光すると共に、光源２から出た広がりのある光を他方の投光側曲面レンズ１８ａで平行光線に変換して、他方の投光側ミラー面１８ｂで反射させて他方の光芒Ｌ２として投光し、そして、これらの光芒Ｌ１，Ｌ２を受光側光センサユニット１０Ｂの受光側ミラー面で反射して各受光側曲面レンズにそれぞれ導くようにしたうえで、両投光側ミラー面１７ｂ，１８ｂ同士及び両受光側ミラー面同士をそれぞれ近接させるようにしているので、両光芒Ｌ１，Ｌ２の相互の間隔ｄを極めて狭く（約１ｍｍ）し得ることとなり、したがって、ベルトコンベアＢで搬送中のプリント基板Ｐを所定位置に精度よく停止させ得ることとなる。

また、この光センサ装置１において、投光側光センサユニット１０Ａの投光側曲面レンズ１７ａ，１８ａ及び投光側ミラー面１７ｂ，１８ｂが互いに一体をなしていると共に、受光側光センサユニット１０Ｂの受光側曲面レンズ（１７ａ，１８ａ）及び受光側ミラー面（１７ｂ，１８ｂ）が互いに一体を成しているので、部品点数の削減及び組立作業性の向上が図られることとなる。

さらに、この光センサ装置１において、この投光側曲面レンズ１７ａ，１８ａに光軸変更面１７ｃ，１８ｃを一体で設けているので、上記したように、光ファイバ１１と組み合わせて使用する場合には、曲面レンズ１７ａ，１８ａ内において光軸Ｌの向きを適宜変更し得る分だけ、レイアウトの自由度が増すこととなる。
図５は、本発明の他の実施形態に係る光センサ装置を示している。

図５に部分的に示すように、この光センサ装置５１は、光源に接続する光ファイバ１１の先端に固定した投光側ホルダ２５と、計測器に接続する光ファイバ１２の先端に固定した受光側ホルダ２６を有する光センサユニット１０を備えている。
この光センサユニット１０の投光側ホルダ２５には、光源から出た広がりのある光をほぼ平行な光線に変換させる投光側曲面レンズ（投光側光学部材）１７ａ及びこの曲面レンズ１７ａからの光を反射して一方の光芒Ｌ１を投光する投光側ミラー面１７ｂが収容してあると共に、受光側ホルダ２６には、投光側ミラー面１７ｂと隣接して配置されて投光側ミラー面１７ｂから投光された光芒Ｌ１とほぼ平行を成す他の光芒Ｌ２を反射して取り込む受光側ミラー面２８ｂ及びこの受光側ミラー面２８ｂを介して取り込んだ平行光線を集光する受光側曲面レンズ（受光側光学部材）２８ａが収容してあり、この光センサ装置５１は、上記光センサユニット１０を２ユニット備えている。

この場合も、投光側曲面レンズ１７ａ及び投光側ミラー面１７ｂは互いに一体をなしていて、この投光側曲面レンズ１７ａには、屈折させた光軸Ｌの向きを曲面レンズ１７ａ内において９０°屈折させる光軸変更面１７ｃが一体で設けてあり、一方、受光側曲面レンズ２８ａにも、受光側ミラー面２８ｂ及び光軸変更面２８ｃが、投光側曲面レンズ１７ａの投光側ミラー面１７ｂ及び光軸変更面１７ｃと左右対称を成すようにして一体で設けてある。

この光センサ装置５１において、例えば、２つの光センサユニット１０をベルトコンベアの両サイドに互いに対向配置して、搬送中のプリント基板の位置検出に用いた場合には、一方のサイドに配置した光センサユニット１０の光源から出た広がりのある光Ｌが投光側曲面レンズ１７ａで平行光線に変換され、投光側ミラー面１７ｂで反射して一方のサイドから光芒Ｌ１として投光されると共に、他方のサイドに配置した光センサユニット（図示せず）の光源から出た広がりのある光が投光側曲面レンズで平行光線に変換され、投光側ミラー面で反射して他方のサイドから光芒Ｌ２として投光される。

そして、一方のサイドに位置する光センサユニット１０から投光され光芒Ｌ１は、他方のサイドに位置する光センサユニットの受光側ミラー面で反射して受光側曲面レンズに導かれると共に、他方のサイドに位置する光センサユニットから投光され光芒Ｌ２は、同じく一方のサイドに位置する光センサユニット１０の受光側ミラー面２８ｂで反射して受光側曲面レンズ２８ａに導かれる。

この際、両サイドの光センサユニット１０において、いずれも投光側ミラー面１７ｂ及び受光側ミラー面２８ｂが互いに隣接するようにして配置してあるので、一方のサイドに位置する光センサユニット１０からの光芒Ｌ１及び他方のサイドに位置する光センサユニットからの光芒Ｌ２の間隔を極めて狭くし得ることとなり、二筋の光芒Ｌ１，Ｌ２の間隔が極めて狭い分だけ、プリント基板を所定位置に精度よく停止させ得ることとなる。

上記した二つの実施形態に係る光センサ装置１，５１では、いずれの場合も曲面レンズ１７ａ，１８ａ，２８ａ及びミラー面１７ｂ，１８ｂ，２８ｂが互いに一体を成している構成としているが、これに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、図６に示すように、曲面レンズ１７ａ，１８ａ及びミラー面１７ｂ，１８ｂが互いに別体を成している構成としてもよく、この際、図７に示すように、ミラー面１７ｂ，１８ｂが互いに一体を成している構成としてもよい。

また、上記した二つの実施形態に係る光センサ装置１，５１では、曲面レンズ１７ａ，１８ａ，２８ａに光軸変更面１７ｃ，１８ｃ，２８ｃを設けた構成としているが、これに限定されるものではなく、曲面レンズ１７ａ，１８ａで投光した光を直接ミラー面１７ｂ，１８ｂに導くようにしたり、ミラー面２８ｂで受けた他方のサイドに位置する光センサユニットからの光芒Ｌ２を直接曲面レンズ２８ａに導くようにしてもよい。

さらに、上記した二つの実施形態に係る光センサ装置１，５１では、いずれの場合も一方の投光側光学部材である一方の投光側曲面レンズ１７ａ，１８ａが、光源２から出た広がりのある光をほぼ平行な光線に変換して投光するものとなっているが、一方の投光側曲面レンズ１７ａ，１８ａは、光源２から出た光を単純に投光するものであってもよい。
さらにまた、上記した二つの実施形態に係る光センサ装置１，５１では、いずれの場合も受光側光学部材である受光側曲面レンズ（１７ａ），（１８ａ），２８ａが受光側ミラー面（１７ｂ），（１８ｂ），２８ｂを介して取り込んだ平行光線を集光するものとなっているが、これらの受光側曲面レンズ（１７ａ），（１８ａ），２８ａは、受光側ミラー面（１７ｂ），（１８ｂ），２８ｂを介して取り込んだ光線を単純に次に導くものであってもよい。

さらにまた、上記した二つの実施形態では、いずれの場合も光センサ装置１，５１が、光ファイバ１１，１２を用いたいわゆる光ファイバ型の光センサ装置である場合を例示したが、光センサ装置１が、光電スイッチ型の光センサ装置であってもよい。

本発明の一実施形態に係る光センサ装置を簡略的に示す全体斜視説明図である。 図１に示した光センサ装置の投光側光センサユニットの横断面説明図（ａ）及び縦断面説明図（ｂ）である。 図１における光センサ装置の投光側光センサユニットの投光側曲面レンズ及び投光側ミラー面を示す斜視説明図である。 図１における光センサ装置の投光側光センサユニットの組立要領を示す斜視説明図である。 本発明の他の実施形態に係る光センサ装置の光センサユニットの横断面説明図（ａ）及び縦断面説明図（ｂ）である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光センサ装置の投光側光センサユニットを示す横断面説明図（ａ）及び縦断面説明図（ｂ）である。 本発明のさらに他の実施形態に係る光センサ装置の投光側光センサユニットを示す横断面説明図（ａ）及び縦断面説明図（ｂ）である。

符号の説明

１，５１ 光センサ装置
２ 光源
１０ 光センサユニット
１０Ａ 投光側光センサユニット
１０Ｂ 受光側光センサユニット
１１，１２ 光ファイバ
１５ 一方のホルダ
１６ 他方のホルダ
１７ａ 一方の投光側曲面レンズ（一方の投光側光学部材）
１７ｂ 一方の投光側ミラー面
１７ｃ，１８ｃ 光軸変更面
１８ａ 他方の投光側曲面レンズ（他方の投光側光学部材）
１８ｂ 他方の投光側ミラー面
２８ａ 受光側曲面レンズ（受光側光学部材）
２８ｂ 受光側ミラー面
２８ｃ 光軸変更面
Ｌ 光軸
Ｌ１ 一方の光芒
Ｌ２ 他方の光芒

Claims (4)

1. 光源から出た光を投光する一方の投光側光学部材と、一方の投光側光学部材からの光線を反射して一方の光芒を投光する一方の投光側ミラー面と、光源から出た光を投光する他方の投光側光学部材と、前記一方の投光側ミラー面と隣接ないし近接して配置されて前記他方の投光側光学部材からの光線を反射して他方の光芒を投光する他方の投光側ミラー面を具備した投光側光センサユニットと、
   この投光側光センサユニットから投光された前記一方の光芒を反射して取り込む一方の受光側ミラー面と、この一方の受光側ミラー面を介して取り込んだ光線を導く一方の受光側光学部材と、前記一方の受光側ミラー面と隣接ないし近接して配置されて投光側光センサユニットから投光された前記他方の光芒を反射して取り込む他方の受光側ミラー面と、この他方の受光側ミラー面を介して取り込んだ光線を導く他方の受光側光学部材を具備した受光側光センサユニットを備えている
   ことを特徴とする光センサ装置。
2. 光源から出た光を投光する投光側光学部材と、この投光側光学部材からの光線を反射して光芒を投光する投光側ミラー面と、この投光側ミラー面と隣接ないし近接して配置されて前記投光側ミラー面から投光された光芒とは別の他の光芒を反射して取り込む受光側ミラー面と、この受光側ミラー面を介して取り込んだ光線を導く受光側光学部材を具備した光センサユニットを少なくとも２ユニット備えている
   ことを特徴とする光センサ装置。
3. 前記投光側光学部材と投光側ミラー面とが一体を成し、且つ、前記受光側光学部材と受光側ミラー面とが一体を成している請求項１又は２に記載の光センサ装置。
4. 前記光学部材に、光の向きを変える光軸変更面を設けた請求項１〜３のいずれか一つの項に記載の光センサ装置。

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