JP2017033710A

JP2017033710A - 光電センサ

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Publication number: JP2017033710A
Application number: JP2015151025A
Authority: JP
Inventors: 溝渕　学; Manabu Mizobuchi; 学溝渕; 鈴木　慎一郎; Shinichiro Suzuki; 慎一郎鈴木
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2035-07-30
Also published as: JP6598556B2

Abstract

【課題】投光軸と受光軸とが同軸にない透明体検出用の光電センサにおいて、光電センサを斜めに配置することなく、透明体の傾きによる誤動作を回避する。【解決手段】投光素子１２及び投光レンズ１３を有し、光を投光する投光部１６と、投光部１６の投光軸とは異なる位置に配置され、投光部１６により投光されて反射された光を受光する受光部１７とを備え、透明体５を検出する光電センサにおいて、投光素子１２は、投光レンズ１３の中心軸に対し、受光部１７側にずれて配置された。【選択図】図１

Description

この発明は、透明体を検出する、投光軸と受光軸が同軸にない光電センサに関するものである。

従来から、高透過率を有する透明体を検出するリフレクタ反射型の光電センサが知られている（例えば特許文献１参照）。この透明体検出用の光電センサにおいて、例えば図５に示すように、投光素子１０１２及び投光レンズ１０１３を有する投光部１０１６の投光軸と、受光レンズ１０１４及び受光素子１０１５を有する受光部１０１７の受光軸とが同軸ではない光電センサ１０１がある。この光電センサ１０１では、投光素子１０１２を、投光レンズ１０１３の中心軸に合わせて配置することで、投光した光を真っ直ぐ飛ばして検出距離をかせぐことができる。また、受光素子１０１５も、受光レンズ１０１４の中心軸に合わせて配置されている。なお図５において符号１０１１は回路基板である。
（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−１５２８１３号公報

このような透明体検出用の光電センサにおいて、図６に示すように、受光部１０１７に入射される光は、検出対象の透明体５を通過してリフレクタ（反射板）２で反射された光５０２と、透明体５の表面で反射された光５０３とを合わせた光である。なお図６において、符号５０１は投光部１０１６から投光された光であり、符号５０４は透明体５の搬送方向である。
ここで、例えば図７に示すように、透明体５が傾いて搬送された場合、リフレクタ２で反射される光５０２に対して、透明体５の表面で反射される光５０３ｂの光量が多くなる。よって、安定した検出をすることができなくなる。

そこで、従来では、例えば図８に示すように、光電センサ１０１とリフレクタ２を、透明体５が傾く角度以上に傾けて配置している。すなわち、透明体５の最大の傾き角度をαとし、光電センサ１０１とリフレクタ２の傾き角度をβとした場合に、β＞αとなるように傾けて配置している。

又は、透明体５の傾きによる影響を受けないように、例えば図９に示すように、透明体５が傾く方向の面に対して、光電センサ１０１の投光部１０１６及び受光部１０１７を含む面が垂直となるように光電センサ１０１を縦置きで取付けている。

しかしながら、光電センサ１０１を透明体５の位置決め用途として用いる場合（透明体５を所定位置で止めて作業を行いたいような場合）には、図８に示すように光電センサ１０１とリフレクタ２を傾けて配置することができないという課題がある。すなわち、光電センサ１０１とリフレクタ２を斜めに配置すると、高い位置決め精度を実現できなくなってしまう。

また、透明体５の傾く方向が２次元方向のみの場合には、図９に示すように光電センサ１０１の取付け向きを変えることで対応である。しかしながら、高速のコンベア等を用いる場合又は透明体５自体が軽い場合等には、透明体５が３次元方向で傾くことも考えられる。このように、３次元方向で透明体５が傾く場合には、図９に示すような光電センサ１０１の取付け向きでは対応できないという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、投光軸と受光軸とが同軸にない透明体検出用の光電センサにおいて、光電センサを斜めに配置することなく、透明体の傾きによる誤動作を回避することができる光電センサを提供することを目的としている。

この発明に係る光電センサは、投光素子及び投光レンズを有し、光を投光する投光部と、投光部の投光軸とは異なる位置に配置され、投光部により投光されて反射された光を受光する受光部とを備え、透明体を検出する光電センサにおいて、投光素子は、投光レンズの中心軸に対し、受光部側にずれて配置されたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、投光軸と受光軸とが同軸にない透明体検出用の光電センサにおいて、光電センサを斜めに配置することなく、透明体の傾きによる誤動作を回避することができる。

この発明の実施の形態１に係る光電センサの構成例を示す図であり、（ａ）素子配列方向から見た状態を示す図であり、（ｂ）素子配列方向に垂直な方向から見た状態を示す図である。この発明の実施の形態１に係る光電センサの効果を説明する図であり、（ａ）素子配列方向から見た状態を示す図であり、（ｂ）素子配列方向に垂直な方向から見た状態を示す図である。この発明の実施の形態１に係る光電センサの効果を説明する図である。この発明の実施の形態１に係る光電センサの別の構成例を示す図であり、（ａ）素子配列方向から見た状態を示す図であり、（ｂ）素子配列方向に垂直な方向から見た状態を示す図である。従来の光電センサの構成例を示す図である。従来の光電センサにおいて、受光部に入る光を説明する図である。従来の光電センサにおいて、検出体が斜めに搬送された場合を示す図である。従来の光電センサとリフレクタを斜めに配置した場合を示す図である。従来の光電センサを縦置きとした場合を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る光電センサ１の構成例を示す図であり、（ａ）素子配列方向から見た状態を示す図であり、（ｂ）素子配列方向に垂直な方向から見た状態を示す図である。
図１に示す光電センサ１は、ペットボトル等の透明体５を検出するものであり、投光部１６の投光軸と受光部１７の受光軸が同軸にない光電センサである。この光電センサ１による透明体５の検出原理及び基本構成は従来構成と同様であり、以下では本発明に関係する構成についてのみ説明を行う。なお図１では、光電センサ１の筐体の図示を省略している。

この光電センサ１の各種回路が実装されたプリント基板１１には、投光素子１２と受光素子１５が接続されている。また、光電センサ１には、投光素子１２に対向配置された投光レンズ１３と、受光素子１５に対向配置された受光レンズ１４とがそれぞれ設けられている。ここで、投光素子１２と投光レンズ１３は投光部１６を構成し、また、受光レンズ１４と受光素子１５は受光部１７を構成する。
また、図２に示すように、検出領域を挟んで光電センサ１とは反対側には、光電センサ１から投光された光を回帰反射するリフレクタ（反射板）２が設けられている。このリフレクタ２として、例えばコーナーキューブリフレクタを用いる。

投光素子１２は、光を発光するものである。この投光素子１２として、例えばＬＥＤを用いる。なお、投光素子１２の配置例については後述する。
投光レンズ１３は、投光部１６により発光された光を集光するものである。なお、投光レンズ１３は、投光素子１２に対して傾き角は有していない。この投光レンズ１３により集光された光は、検出領域に投光される。そして、この投光された光は、検出領域上に存在する検出対象の透明体５を通過してリフレクタ２で反射され、また、当該透明体５の表面で反射される。

受光レンズ１４は、投光部１６により投光されて反射された光を集光するものである。
受光素子１５は、受光レンズ１４により集光された光を電気信号（電流）に変換するものである。この受光素子１５として、例えばフォトダイオードを用いる。そして、光電センサ１では、この受光素子１５により変換された電気信号を用いて、透明体５の検出を行う。

次に、投光素子１２の配置について説明する。
本発明では、図１（ａ）に示すように、投光素子１２を、投光レンズ１３の中心軸に対して、投光部１６（投光素子１２）と受光部１７（受光素子１５）の配列方向（以下、素子配列方向と称す）において、受光素子１５側にずらして配置している（ずれ量ｌ_１）。これにより、例えば図２（ａ）に示すように、投光部１６から投光される光２０１を投光軸に対して外側（右側）に向けることができる。その結果、透明体５が２次元方向に傾く場合であっても、透明体５の表面で反射された光２０３が受光部１７に入り難くすることができる。なお図２において、符号２０２はリフレクタ２で反射された光を示し、符号２０４は透明体５の搬送方向を示している。

さらに、図１（ｂ）では、投光素子１２を、投光レンズ１３の中心軸に対して、素子配列方向に垂直な方向にずらして配置している（ずれ量ｌ_２）。これにより、例えば図２（ｂ）に示すように、投光部１６から投光される光２０１を投光軸に対して外側（上側）に向けることができる。その結果、透明体５が３次元方向に傾く場合であっても、透明体５の表面で反射された光２０３が受光部１７に入り難くすることができる。

なお、投光素子１２のずれ量ｌ_１，ｌ_２が大きくなるほど、投光部１６から投光される光を投光軸の外側に向けることができ、透明体５の表面で反射される光が受光部１７に入り難くなる。しかしながら、投光素子１２のずれ量ｌ_１，ｌ_２が大きくなると、投光距離が短くなってしまう。そのため、投光素子１２のずれ量ｌ_１，ｌ_２は、光電センサ１の用途に合わせて、投光部１６から投光される光を必要な投光距離まで飛ばすことができるような値に予め設計される。例えば、通常の透明体検出用途において、投光レンズ１３の径をφ６〜６．５程度とし、投光素子１２と投光レンズ１３との間の距離を１０ｍｍ程度とした場合には、投光素子１２を、投光レンズ１３の中心軸から２００μｍ程度ずらす。

このように、投光素子１２を投光レンズ１３の中心軸からずらすことで、従来のように光電センサ１とリフレクタ２を斜めに配置する必要がなくなる。よって、例えば図３に示すように、光電センサ１を透明体５の位置決め用途に用いることが可能となる。すなわち、光電センサ１とリフレクタ２を、コンベアの搬送方向２０４に垂直な方向に真っ直ぐ配置することができ、透明体５に対する高い位置決め精度を実現することができる。なお、図３において符号３０１は透明体５の位置決め箇所を示している。

また、投光素子１２を投光レンズ１３の中心軸から素子配列方向及び当該素子配列方向に垂直な方向にずらすことで、光電センサ１の取付け方向の制約がなくなり、縦置き及び横置きを自由に決めることができる。また、透明体５が高速のコンベア等で搬送される場合又は透明体５自体が軽い場合等において、透明体５が３次元方向に傾く場合であっても、透明体５の表面で反射された光が受光部１７に入り難くなる。

なお上記では、投光素子１２がプリント基板１１に面実装された場合を想定して説明を行ったが、図４に示すように、投光素子１２がディップ部品の場合にも同様に本発明を適用可能である。

また上記では、投光素子１２を投光レンズ１３の中心軸から素子配列方向及び当該素子配列方向に垂直な方向にずらす場合を示したが、投光素子１２を投光レンズ１３の中心軸から素子配列方向にのみずらすようにしてもよい。これにより、透明体５が２次元方向にのみずれる場合に対応することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、投光素子１２及び投光レンズ１３を有し、光を投光する投光部１６と、投光部１６の投光軸とは異なる位置に配置され、投光部１６により投光されて反射された光を受光する受光部１７とを備え、透明体５を検出する光電センサ１において、投光素子１２を、投光レンズ１３の中心軸に対して、受光部１７側にずらして配置したので、投光軸と受光軸とが同軸にない透明体検出用の光電センサ１において、簡単な構成で、光電センサ１とリフレクタ２を斜めに配置することなく、透明体５の傾きによる誤動作を回避することができる。

また、投光素子１２を投光レンズ１３の中心軸からずらすことで、透明体５の検出が安定するだけではなく、鏡面体（遮光体）への誤動作耐性も強化することができる。すなわち、実際のラインでは、ライン上にＳＵＳ等の鏡面体が配置されている場合、透明体５の一部に鏡面体が付されている場合、透明体５と一緒に鏡面体が搬送される場合等がある。このような場合であっても、投光素子１２を投光レンズ１３の中心軸からずらすことで、鏡面体からの光が受光部１７に入り難くすることができ、誤動作を回避することができる。

また、投光レンズ１３を特殊なレンズを用いることなく構成できるため、投光レンズ１３を他の用途（例えば長距離検出用途等）のレンズと共用して用いることができる。その結果、コストを抑えることができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１光電センサ
２リフレクタ
５透明体
１１プリント基板
１２投光素子
１３投光レンズ
１４受光レンズ
１５受光素子
１６投光部
１７受光部

Claims

投光素子及び投光レンズを有し、光を投光する投光部と、前記投光部の投光軸とは異なる位置に配置され、前記投光部により投光されて反射された光を受光する受光部とを備え、透明体を検出する光電センサにおいて、
前記投光素子は、前記投光レンズの中心軸に対し、前記受光部側にずれて配置された
ことを特徴とする光電センサ。
前記投光素子は、前記投光レンズの中心軸に対し、前記投光部と前記受光部の配列方向に垂直な方向にずれて配置された
ことを特徴とする請求項１記載の光電センサ。