JP2019067652A

JP2019067652A - 光電センサ

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Publication number: JP2019067652A
Application number: JP2017192862A
Authority: JP
Inventors: 中島　浩貴; Hirotaka Nakajima; 浩貴中島; 和斉駒井; Kazunari Komai
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2017-10-02
Filing date: 2017-10-02
Publication date: 2019-04-25
Anticipated expiration: 2037-10-02
Also published as: US20190101561A1; US10338087B2; CN109596149A; JP6838710B2; EP3467859B1; EP3467859A1; CN109596149B

Abstract

【課題】操作性及び封止性を向上した光電センサを提供する。【解決手段】光電センサ１０の筐体１２は、投光部１４からの光及び受光部１６への光を通過させる投受光面３１ａを有する前面３１と、前面３１と反対側に位置する背面３２と、前面３１に隣接して前面３１及び背面３２と直交する方向に延在する頂面３３と、頂面３３及び背面３２に対して傾斜して頂面３３と背面３２とをつなぐ斜面３７と、を備える。頂面３３には、斜面３７側から順番に、外部からの入力操作を受けてしきい値を設定するティーチボタン１８と、被検出物の検出結果を表示するインジケータ２２が設けられ、斜面３７には、外部からの入力操作を受けてしきい値を微調整する調整ボタン２０が設けられる。ティーチボタン１８と調整ボタン２０との間の距離Ｌ１が、ティーチボタン１８とインジケータ２２との間の距離Ｌ２よりも大きい。【選択図】図１

Description

本発明は、光電センサに関する。

光電センサには、さまざまな検出環境や設置場所に対応できるよう、さまざまな検出方式や構成がある。例えば、光電センサは、センサヘッドにアンプを内蔵したアンプ内蔵型と、センサヘッドとアンプとを分離したアンプ分離型とに構成上分類される。近年、ロボット化への適応や嗜好多様性に伴うワークの多様化などにより、より長距離を検出できる距離設定型のアンプ内蔵型光電センサが求められており、被検出物までの距離値を表示するものも知られている。

例えば特許文献１に記載の距離設定型のアンプ内蔵型光電センサでは、直方体形状の筐体の前面に投受光部を、背面に表示部及び２つの調整スイッチを、また、これら前面及び背面に直交する上面にインジケータ及び選択／決定／設定スイッチを設けている。この光電センサについて、ユーザがしきい値を設定・調整する際、まず、選択／決定／設定スイッチを押す。すると、ある程度のしきい値が自動的に設定される。次いで、ユーザは、表示部を見ながら調整スイッチを押して、しきい値を微調整する。

特開２０１１−０７７０５０号公報

しかし、特許文献１の光電センサでは、選択／決定／設定スイッチ及び調整スイッチの配置が垂直な二面に分かれているため、しきい値を設定・調整しにくいとの感覚をユーザに与えてしまう。
一方、仮に、例えば背面など、一つの面に、選択／決定／設定スイッチ、調整スイッチ、インジケータ及び表示部をすべて配置するのであれば、操作性は確保することができる。しかし、この場合、光電センサの小型化が難しくなる。
また、光電センサの各種部品の封止性を高めることが求められているところ、各スイッチの配置にも工夫が必要とされており、光電センサの小型化と封止性の両立を図ることが必要となる。

本発明は、操作性及び封止性を向上した光電センサを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る光電センサは、光を出す投光部と、光を受ける受光部と、投光部及び受光部を収容する筐体と、外部からの入力操作を受けてしきい値を設定する設定部と、外部からの入力操作を受けて、設定されたしきい値を微調整する調整部と、被検出物の検出結果を表示するインジケータと、を備えた光電センサであって、筐体は、投光部からの光及び受光部への光を通過させる投受光面を有する第１の面と、第１の面と反対側に位置する第２の面と、第１の面に隣接し、第１の面及び第２の面と直交する方向に延在する第３の面と、第３の面及び第２の面に対して傾斜して第３の面と第２の面とをつなぐ斜面と、を備え、第３の面には、斜面側から順番に、設定部及びインジケータが設けられ、斜面には、調整部が設けられ、設定部と調整部との間の距離が、設定部とインジケータとの間の距離よりも大きい。

この態様によれば、二つの面を利用して設定部、調整部及びインジケータを設けているので、光電センサの小型化を図ることができる。特に、設定部が設けられる面と調整部が設けられる面とが隣り合い、かつ、両者の面を垂直の関係ではなくて傾斜した関係としているため、小型化しつつも、設定部及び調整部への操作性を向上することができる。加えて、インジケータ、設定部及び調整部の各距離間を上記の如く設定しているので、設定部と調整部との間に比較的大きな領域を確保することができる。これにより、この領域を有効に封止に利用することができるので、封止性を確保し易くすることができる。

光電センサは、筐体に取り付けられてインジケータ及び設定部の周囲を封止する封止部材をさらに備え、第３の面及び斜面の少なくとも一方は、設定部と調整部との間に、封止部材によって封止される領域の一部を有しているとよい。この態様によれば、封止部材によってインジケータの周囲及び設定部の周囲をまとめて封止することができ、その際に、設定部と調整部との間にある比較的大きな領域を封止に利用することができる。

第３の面及び斜面のうち、第３の面が、封止部材によって封止されるとよい。この態様によれば、封止部材によって封止される面が一つの面のみとなるので、より高い封止性を確保することができる。

封止部材は、第３の面に対向する内面を有しており、封止部材の内面が、第３の面に溶着されているとよい。この態様によれば、溶着により、封止部材を筐体の第３の面に取り付けて、第３の面を封止することができる。

第２の面には、しきい値を表示する表示部が設けられるとよい。この態様によれば、表示部を調整部の近くに設けることができる。この態様によれば、例えば、ユーザは表示部の表示を見ながら調整部を入力操作することができるので、操作性の向上をより一層図ることができる。加えて、表示部が設けられる面は、投受光面とは反対側の面となる。これにより、斜面によって筐体全体としての小型化を図りながらも、表示部の表示面積及び投受光面の面積を広く確保することができる。

光電センサの操作性及び封止性を向上することができる。

実施形態に係る光電センサを一方向から見た斜視図であり、筐体から封止部材を取り外した状態を示す図である。図１の光電センサを別の方向から見た斜視図である。図１の光電センサの頂面及び斜面まわりの拡大斜視図であり、筐体に封止部材を取り付けた状態を示す図である。図３の光電センサについて、筐体から封止部材を分離した状態を示す分解斜視図である。図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る光電センサについて、測距式の光電センサを例に説明する。説明の便宜上、前後左右及び上下に関しては、図１及び２に示すものを基準にしている。各図において、同一の符号を付したものは、同一の又は同様の構成を有する。

図１及び２に示すように、光電センサ１０は、筐体１２を備えている。筐体１２の内部には、投光部１４及び受光部１６が収容されている。また、筐体１２の外面には、ティーチボタン１８、調整ボタン２０、インジケータ２２及び表示部２４が設けられている。

投光部１４は、被検出物に対して光を投射するものであり、発光素子及び投光レンズを有している。発光素子は、例えばレーザダイオードであり、その光軸Ｘは前後方向に平行になっている。受光部１６は、被検出物に対して投射された光の反射光を受けるものであり、受光素子及び受光レンズを有している。受光素子は、例えば、２分割フォトダイオード又は位置検出素子である。被検出物までの距離を求める測距の検出原理としては、例えば、ＴＯＦ（Time of Flight）や三角測距の原理を用いることができる。例えば、上記構成において三角測距の原理を用いた場合、発光素子から出射された光が投光レンズを通って被検出物に投射され、被検出物によって反射した光が受光レンズを通って受光素子上で結像する。受光素子は、この結像位置に応じた２つの受光信号を出力し、アンプを介して制御回路へと送信する。アンプ及び制御回路は光電センサ１０に内蔵されており、制御回路において、受信した２つの受光信号から演算した位置信号値がしきい値と比較され、被検出物までの距離が求められる。

ティーチボタン１８は、外部からの入力操作を受けてしきい値を設定するための設定部として機能するものである。ここで、しきい値とは、光電センサ１０において被検出物の検出の有無又は被検出物までの距離を判断するための基準値をいい、感度を調整するための感度パラメータの一つである。感度パラメータとしては、このしきい値のほかに、投光部１４から出る光のパワー、すなわち投光強度や、受光部１６で受ける光の量の増幅率、すなわちゲインなどが挙げられる。例えば、反射率が低い透明な被検出物の場合には、高い投光強度に設定される。ユーザがティーチボタン１８を押すと、少なくともしきい値を含む感度パラメータを設定するティーチング処理が行われ、少なくともしきい値を含む感度パラメータが自動的にある程度の値に自動設定される。ティーチング処理としては、例えば１点ティーチング処理及び２点ティーチング処理があり、その内容については、本出願人による過去の特許文献（例えば特開２００８−２９８６１４号公報）などに詳述されているため、ここでは説明を省略する。

調整ボタン２０は、外部からの入力操作を受けて、ティーチボタン１８によって設定されたしきい値を微調整するための調整部として機能するものである。調整ボタン２０は、例えば、プッシュ式のUPボタン２０ａ及びDOWNボタン２０ｂを有している。UPボタン２０ａ及びDOWNボタン２０ｂは、左右方向に並んで配置されている。ユーザがUPボタン２０ａを押すと、ティーチボタン１８によって設定されたしきい値が１つずつ増加方向に変化する一方、ユーザがDOWNボタン２０ｂを押すと、このしきい値が１つずつ減少方向に変化する。このような外部からの入力操作に伴って、ティーチボタン１８によって設定されたしきい値が上げ下げされ、光電センサ１０において使用するしきい値が更新される。なお、調整ボタン２０を使って、しきい値以外の他の調整可能な値についても微調整することが可能である。例えば、表示部２４の明るさを微調整することも可能である。

インジケータ２２は、光電センサ１０の電源状況や検出状況に応じて点灯するものである。例えば、インジケータ２２は、電源灯２２ａ及び動作表示灯２２ｂを有している。電源灯２２ａ及び動作表示灯２２ｂは、左右方向に並んで配置されている。電源灯２２ａは、例えば電源がＯＮされているときに点灯する。動作表示灯２２ｂは、被検出物の検出結果を表示するものであり、例えば被検出物を検出したときに点灯する。電源灯２２ａ及び動作表示灯２２ｂは、それぞれ、例えばＬＥＤからなり、互いに異なる表示色で点灯する。表示部２４は、各種の情報を表示する。例えば、表示部２４は、ティーチボタン１８によって設定されたしきい値、調整ボタン２０によって微調整されているときのしきい値、光電センサ１０によって求められた被検出物までの距離値などを表示する。

筐体１２は、例えば樹脂又は金属により形成され、略直方体形状を有している。筐体１２は、直方体を構成する六面に関して、前面３１、背面３２、頂面３３、底面３４、側面３５及び側面３６を有している。前面３１及び背面３２は、筐体１２の内部を挟んで対向している。同様に、頂面３３及び底面３４は筐体１２の内部を挟んで互いに対向し、また、側面３５及び側面３６は筐体１２の内部を挟んで互いに対向している。前面３１及び背面３２は、上下方向が左右方向よりも長く形成されている。同様に、頂面３３及び底面３４は前後方向が左右方向よりも長く、また、側面３５及び３６は上下方向が前後方向よりも長く形成されている。前面３１は、投光部１４からの光及び受光部１６への光を通過させる投受光面３１ａを有している。前面３１と反対側に位置する背面３２には、表示部２４が設けられている。頂面３３は、前面３１に隣接し、前面３１及び背面３２に直交する方向に延在している。頂面３３には、前面３１側から順番に、インジケータ２２及びティーチボタン１８が設けられている。具体的には、インジケータ２２の電源灯２２ａ及び動作表示灯２２ｂは左右方向にほぼ又は完全に隙間なく頂面３３に配置され、また、ティーチボタン１８は電源灯２２ａ及び動作表示灯２２ｂに対して後方側に所定の隙間を存して頂面３３に配置されている。

筐体１２は、上記の六面に加えて、直方体の二つの角のそれぞれに相当する位置に斜面３７及び斜面３８を有している。斜面３７には、調整ボタン２０が設けられている。具体的には、調整ボタン２０のUPボタン２０ａ及びDOWNボタン２０ｂが左右方向に所定の間隙を存して斜面３７に配置されている。斜面３８にはコード４０が設けられている。コード４０は、例えば、光電センサ１０による検出結果を示す検出信号を光電センサ１０の外部に送信するために使用される。斜面３７は、背面３２及び頂面３３に対して傾斜して、背面３２と頂面３３とをつないでいる。同様に、斜面３８は、背面３２及び底面３４に対して傾斜して、この２つの面をつないでいる。斜面３７は、背面３２及び頂面３３よりも小さいものとなっている。

なお、筐体１２に関する上記の「略直方体形状」とは、内角が全て９０度となる直方体ということではなく、少なくとも、そのような直方体の一つの角を斜面３７のように面取りしたことを含むものをいう。

図３〜５に示すように、光電センサ１０は、筐体１２に取り付けられる封止プレート５０を備えている。封止プレート５０は、インジケータ２２及びティーチボタン１８の周囲を封止する封止部材として機能するものである。封止プレート５０は、インジケータ２２を覆う被覆部５２と、ティーチボタン１８の下部を収容する溝部５４と、被覆部５２及び溝部５４の周囲を囲う周縁部５６と、を有している。封止プレート５０は、樹脂により、その全体又は少なくとも被覆部５２が透明又は半透明に形成されている。被覆部５２は、周縁部５６よりも隆起しており、その内側にインジケータ２２を被覆部５２を通して視認可能に覆っている。

溝部５４は、周縁部５６よりも陥没しており、ティーチボタン１８の頂部１８ａを外部に露出させるように、ティーチボタン１８の下部を収容している。溝部５４は、ティーチボタン１８の外形に対応して形成されており、溝部５４の内壁５４ａは、ティーチボタン１８の上下方向の動きをガイド可能に構成されている。また、溝部５４の底壁には、ティーチボタン１８の軸部１８ｂが挿通する貫通孔５４ｃが形成されており、貫通孔５４ｃとティーチボタン１８の軸部１８ｂとの間にはＯリング６０が設けられている。周縁部５６は、斜面３７側の端部に、斜面３７に対応して傾斜した傾斜部５６ａを有している。傾斜部５６ａは、調整ボタン２０よりも頂面３３側に位置している。また、周縁部５６は、頂面３３に対向する内面５６ｂを有している。

このような構成により、封止プレート５０は、頂面３３及び斜面３７にまたがるように、頂面３３及び斜面３７に取り付けられる。取り付けに際して、周縁部５６の内面５６ｂが頂面３３に溶着され、これにより頂面３３が封止プレート５０によって封止されるようになっている。溶着方法としては、例えば、レーザ溶着又は超音波溶着の方法を用いることができる。溶着、すなわち封止された頂面３３上の領域７０は、特に図４に示すように、インジケータ２２及びティーチボタン１８の周囲を囲うものとなっている。そして、この領域７０には、ティーチボタン１８と調整ボタン２０との間の領域７０ａが含まれている。この領域７０ａは、左右方向に延在している。

ここで、図４及び５に示すように、ティーチボタン１８と調整ボタン２０との間の距離Ｌ１は、ティーチボタン１８とインジケータ２２との間の距離Ｌ２よりも大きくなるように設定されている。距離Ｌ２は、例えば、ティーチボタン１８の前方側の側面からインジケータ２２の後方側の側面までの左右方向の長さを意味する。一方、距離Ｌ１は、例えば、ティーチボタン１８の後方側の側面から調整ボタン２０の頂面３３側の側面までの長さを意味し、この長さは、ティーチボタン１８の後方側の側面から頂面３３と斜面３７との交差部までの左右方向の長さに、この交差部から調整ボタン２０の頂面３３側の側面までの傾斜方向の長さを加算した長さを意味する。距離Ｌ１は、例えば、距離Ｌ２の２〜３倍の寸法とすることができる。

以上説明した実施形態に係る光電センサ１０は、光を出す投光部１４と、光を受ける受光部１６と、投光部１４及び受光部１６を収容する筐体１２と、外部からの入力操作を受けてしきい値を設定するティーチボタン１８と、外部からの入力操作を受けて、その設定されたしきい値を微調整する調整ボタン２０と、被検出物の検出結果を表示するインジケータ２２と、を備える。筐体１２は、投光部１４からの光及び受光部１６への光を通過させる投受光面３１ａを有する前面３１と、前面３１と反対側に位置する背面３２と、前面３１に隣接して前面３１及び背面３２と直交する方向に延在する頂面３３と、頂面３３及び背面３２に対して傾斜して頂面３３と背面３２とをつなぐ斜面３７と、を備える。頂面３３には、斜面３７側から順番に、ティーチボタン１８及びインジケータ２２が設けられ、斜面３７には、調整ボタン２０が設けられ、ティーチボタン１８と調整ボタン２０との間の距離Ｌ１は、ティーチボタン１８とインジケータ２２との間の距離Ｌ２よりも大きい。

このような態様によれば、筐体１２の面のうち、二つの面を利用して、ティーチボタン１８、調整ボタン２０及びインジケータ２２を設けているので、光電センサ１０の小型化を図ることができる。特に、ティーチボタン１８が設けられる頂面３３と調整ボタン２０が設けられる斜面３７とが隣り合い、かつ、両者の面を垂直の関係ではなくて傾斜した関係としている。これにより、ティーチボタン１８の近くに調整ボタン２０を設けることができ、しかも、しきい値を設定・調整する際のティーチボタン１８及び調整ボタン２０への操作性を向上することができる。

加えて、インジケータ２２、ティーチボタン１８及び調整ボタン２０の各距離間を上記の如く設定しているので（Ｌ１＞Ｌ２）、ティーチボタン１８と調整ボタン２０との間に比較的大きな領域を確保することができる。これにより、この領域を有効に封止に利用することができる。具体的には、ティーチボタン１８と調整ボタン２０との間の比較的大きな領域を上記の封止のための領域７０ａに利用することができるので、封止性を確保し易くすることができる。

とりわけ、筐体１２に取り付けられる封止プレート５０によって、インジケータ２２及びティーチボタン１８の周囲をまとめて封止する際に、その封止のための領域７０ａをティーチボタン１８と調整ボタン２０との間の比較的大きな領域に確保することができる。また、封止プレート５０によって封止される面は、頂面３３及び斜面３７のうち、頂面３３となる。これにより、封止される面が一つの面のみとなるので、より高い封止性を確保することができる。

また、背面３２には、しきい値を表示する表示部２４が設けられているので、表示部２４を調整ボタン２０の近くに設けることができる。これにより、例えば、ユーザは表示部２４の表示を見ながら調整ボタン２０を入力操作することができるので、操作性の向上をより一層図ることができる。加えて、表示部２４が設けられる面は、投受光面３１ａとは反対側の面となる。これにより、斜面３７によって筐体１２全体としての小型化を図りながらも、表示部２４の表示面積及び投受光面３１ａの面積を広く確保することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

例えば、表示部２４をインジケータ２２よりも前面３１側の位置となるように頂面３３に設けてもよい。また、調整ボタン２０のUPボタン２０ａ及びDOWNボタン２０ｂの並び方向を上下方向又は斜めの方向にすることも可能である。また、調整ボタン２０は、一つのボタンから構成してもよい。さらに、調整部としてプッシュ式の調整ボタン２０を例に説明したが、これに限らず、シーソー式、ボリュームダイヤル式、トリマ式、ジョグダイヤル式など、他の形式の調整部とすることも可能である。

斜面３７の傾斜角度は、調整ボタン２０への入力操作のし易さ、筐体１２の小型化、背面３２及び頂面３３の面積確保等などを考慮して、適宜設計することが可能である。

また、筐体１２の略直方体形状の角を面取りしてなる面取り領域を平面の斜面３７で構成したが、これに限らず、そのような面取り領域を曲面で構成してもよい。すなわち、面取り領域を形成するための面取りの態様は、斜面３７を構成するＣ面取り（平面取り）のみならず、曲面を構成するＲ面取り（丸面取り）又は逆Ｒ面取り（Ｒ面取りとは反対向きのもの。そのような面取りをした面をさじ面又はくじ面と称することもある。）とすることができる。このような曲面の面取り領域に調整部を設け、背面３２と頂面３３とをつなぐようにしてもよい。また、面取り領域は、複数の面の組み合わせからなるものとすることも可能である。

（附記）
１．光を出す投光部１４と、光を受ける受光部１６と、投光部１４及び受光部１６を収容する筐体１２と、外部からの入力操作を受けてしきい値を設定するティーチボタン１８と、外部からの入力操作を受けて、設定されたしきい値を微調整する調整ボタン２０と、被検出物の検出結果を表示するインジケータ２２と、を備えた光電センサ１０であって、
筐体１２は、
投光部１４からの光及び受光部１６への光を通過させる投受光面３１ａを有する前面３１と、
前面３１と反対側に位置する背面３２と、
前面３１に隣接し、前面３１及び背面３２と直交する方向に延在する頂面３３と、
頂面３３及び背面３２に対して傾斜して頂面３３と背面３２とをつなぐ斜面３７と、を備え、
頂面３３には、斜面３７側から順番に、ティーチボタン１８及びインジケータ２２が設けられ、
斜面３７には、調整ボタン２０が設けられ、
ティーチボタン１８と調整ボタン２０との間の距離Ｌ１が、ティーチボタン１８とインジケータ２２との間の距離Ｌ２よりも大きい、光電センサ１０。

１０…光電センサ、１２…筐体、１４…投光部、１６…受光部、１８ティーチボタン（設定部）、１８ａ…頂部、１８ｂ…軸部、２０…調整ボタン（調整部）、２０ａ…UPボタン、２０ｂ…DOWNボタン、２２…インジケータ、２２ａ…電源灯、２２ｂ…動作表示灯、
２４…表示部、３１…前面、３１ａ…投受光面、３２…背面、３３…頂面、３４…底面、３５、３６…側面、３７、３８…斜面、４０…コード、５０…封止プレート、５２…被覆部、５４…溝部、５４ａ…内壁、５４ｃ…貫通孔、５６…周縁部、５６ａ…傾斜部、５６ｂ…内面、６０…Ｏリング、７０…領域、７０ａ…領域、Ｌ１…距離、Ｌ２…距離、Ｘ…光軸

Claims

光を出す投光部と、光を受ける受光部と、前記投光部及び前記受光部を収容する筐体と、外部からの入力操作を受けてしきい値を設定する設定部と、外部からの入力操作を受けて、前記設定されたしきい値を微調整する調整部と、被検出物の検出結果を表示するインジケータと、を備えた光電センサであって、
前記筐体は、
前記投光部からの光及び前記受光部への光を通過させる投受光面を有する第１の面と、
前記第１の面と反対側に位置する第２の面と、
前記第１の面に隣接し、前記第１の面及び前記第２の面と直交する方向に延在する第３の面と、
前記第３の面及び前記第２の面に対して傾斜して前記第３の面と前記第２の面とをつなぐ斜面と、を備え、
前記第３の面には、前記斜面側から順番に、前記設定部及び前記インジケータが設けられ、
前記斜面には、前記調整部が設けられ、
前記設定部と前記調整部との間の距離が、前記設定部と前記インジケータとの間の距離よりも大きい、光電センサ。
前記筐体に取り付けられ、前記インジケータ及び前記設定部の周囲を封止する封止部材をさらに備えており、
前記第３の面及び前記斜面の少なくとも一方は、前記設定部と前記調整部との間に、前記封止部材によって封止される領域の一部を有している、請求項１に記載の光電センサ。
前記第３の面及び前記斜面のうち、前記第３の面が、前記封止部材によって封止される、請求項２に記載の光電センサ。
前記封止部材は、前記第３の面に対向する内面を有しており、
前記封止部材の前記内面が、前記第３の面に溶着されている、請求項３に記載の光電センサ。
前記第２の面には、前記しきい値を表示する表示部が設けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載の光電センサ。