JP3538269B2 - 傾き検知センサ - Google Patents
傾き検知センサInfo
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- JP3538269B2 JP3538269B2 JP24279595A JP24279595A JP3538269B2 JP 3538269 B2 JP3538269 B2 JP 3538269B2 JP 24279595 A JP24279595 A JP 24279595A JP 24279595 A JP24279595 A JP 24279595A JP 3538269 B2 JP3538269 B2 JP 3538269B2
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- Japan
- Prior art keywords
- light
- inclined surface
- light emitting
- sphere
- detection sensor
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- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体の傾斜を検出する
ための傾き検知用のセンサに関する。
ための傾き検知用のセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、フォトインタラプタを利用した傾
き検知センサとして、図６に示すように、発光素子２１
ａとこれから発生された光を受光可能に発光素子２１ａ
に対向状に設けられた受光素子２１ｂとから成るフォト
インタラプタ２１と、内部にフォトインタラプタ２１を
収納可能なように上部２２ａが開放された樹脂成形体か
ら成る下部ケース２２と、下部ケース２２の上部２２ａ
に装着された上部ケース２３と、上部ケース２３から下
部ケース２２内に下方に向けて延設された軸受け２３ａ
に軸支された支軸２３ｂを中心に発光及び受光素子２１
ａ，２１ｂ間で揺動可能に設けられた扇状の遮光板２４
から成る構造が知られている。
き検知センサとして、図６に示すように、発光素子２１
ａとこれから発生された光を受光可能に発光素子２１ａ
に対向状に設けられた受光素子２１ｂとから成るフォト
インタラプタ２１と、内部にフォトインタラプタ２１を
収納可能なように上部２２ａが開放された樹脂成形体か
ら成る下部ケース２２と、下部ケース２２の上部２２ａ
に装着された上部ケース２３と、上部ケース２３から下
部ケース２２内に下方に向けて延設された軸受け２３ａ
に軸支された支軸２３ｂを中心に発光及び受光素子２１
ａ，２１ｂ間で揺動可能に設けられた扇状の遮光板２４
から成る構造が知られている。
【０００３】この種の光センサは、支軸２３ｂを介して
軸受け２３ａに軸支された遮光板２４は、重力の作用で
支軸２３ｂに対して常時下方に位置するので、傾斜を検
出すべき図示しない被検出体上に搭載または固定して使
用する場合、被検出体従って光センサが水平な状態また
は傾斜が一定以内である非傾斜状態にあるときは発光素
子２１ａから受光素子２１ｂに向けて発生された光は遮
光板２４にその光路が遮断されるので受光素子２１ｂに
は光は受光されないが、被検出体がいずれか一方側に一
定の角度を超えて傾斜した場合には、遮光板２４はその
傾斜に応じて下部ケース２２に固定されたフォトインテ
ラプタ２１に対して相対位置がずらされるので発光素子
２１ａから発生された光は遮光板２４に遮断されずに受
光素子２１ｂ側で受光され、この受光により受光素子２
１ｂのリード端子間に電流が生起されて傾斜が検出され
るように構成されている。
軸受け２３ａに軸支された遮光板２４は、重力の作用で
支軸２３ｂに対して常時下方に位置するので、傾斜を検
出すべき図示しない被検出体上に搭載または固定して使
用する場合、被検出体従って光センサが水平な状態また
は傾斜が一定以内である非傾斜状態にあるときは発光素
子２１ａから受光素子２１ｂに向けて発生された光は遮
光板２４にその光路が遮断されるので受光素子２１ｂに
は光は受光されないが、被検出体がいずれか一方側に一
定の角度を超えて傾斜した場合には、遮光板２４はその
傾斜に応じて下部ケース２２に固定されたフォトインテ
ラプタ２１に対して相対位置がずらされるので発光素子
２１ａから発生された光は遮光板２４に遮断されずに受
光素子２１ｂ側で受光され、この受光により受光素子２
１ｂのリード端子間に電流が生起されて傾斜が検出され
るように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなフォトイ
ンテラプタを利用した光センサは、半導体技術や光素子
に関する技術の進展とともに需要も増大し、製造におけ
る部品点数の一層の減少や工程の単純化が強く求められ
ている。しかし、上述したような従来の光センサでは、
上部ケース２３に遮光板２４を設けるための軸受け２３
ａを設けなければならないと共に、これに軸支された支
軸２３ｂに傾斜検出用の特定な形状に形成した遮光板２
４を一体的に形成しまたは別体に形成後組立により設け
なければならないので、機構的に複雑化し部品点数を一
定以下に減少させることが困難であり、製造工程の簡素
化も一定の程度を越えて行うことは困難である。
ンテラプタを利用した光センサは、半導体技術や光素子
に関する技術の進展とともに需要も増大し、製造におけ
る部品点数の一層の減少や工程の単純化が強く求められ
ている。しかし、上述したような従来の光センサでは、
上部ケース２３に遮光板２４を設けるための軸受け２３
ａを設けなければならないと共に、これに軸支された支
軸２３ｂに傾斜検出用の特定な形状に形成した遮光板２
４を一体的に形成しまたは別体に形成後組立により設け
なければならないので、機構的に複雑化し部品点数を一
定以下に減少させることが困難であり、製造工程の簡素
化も一定の程度を越えて行うことは困難である。
【０００５】従って、本発明は、簡易な構造でありなが
ら被検出体の傾斜をより確実に検出可能な光センサを得
ることにある。
ら被検出体の傾斜をより確実に検出可能な光センサを得
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、請求項１に記載の傾き検知センサは、光を発生する
発光部と、前記発光部からの光を受光する受光部と、底
面に傾斜面を有すると共に、該傾斜面を挟んで該傾斜面
上に空間を形成するように上方に延びる一対の側壁を有
し、該一対の側壁に前記発光部と受光部とが相互に対向
して光を授受し得るように固定される基体と、該基体の
空間内に収納される球体と、前記基体の上部に装着され
る蓋体とからなり、前記傾斜面の表面に、該傾斜面の延
設方向に沿って前記球体の一部が該傾斜面の表面より沈
み込むような凹溝が形成されていることを特徴とする。
め、請求項１に記載の傾き検知センサは、光を発生する
発光部と、前記発光部からの光を受光する受光部と、底
面に傾斜面を有すると共に、該傾斜面を挟んで該傾斜面
上に空間を形成するように上方に延びる一対の側壁を有
し、該一対の側壁に前記発光部と受光部とが相互に対向
して光を授受し得るように固定される基体と、該基体の
空間内に収納される球体と、前記基体の上部に装着され
る蓋体とからなり、前記傾斜面の表面に、該傾斜面の延
設方向に沿って前記球体の一部が該傾斜面の表面より沈
み込むような凹溝が形成されていることを特徴とする。
【０００７】前記傾斜面が、前記基体のほぼ中央部が谷
となり、相互に対向状に両側に傾斜する２つの傾斜面か
らなり、前記発光部及び前記受光部は前記傾斜面間の谷
部に位置する前記球体に対し対称な位置に固定されるよ
うに設けられたり、前記発光部と前記受光部が、前記球
体が前記傾斜面に沿って異なる位置にある場合のそれぞ
れの位置において、該球体に対し対称な位置に設けられ
たりする。
となり、相互に対向状に両側に傾斜する２つの傾斜面か
らなり、前記発光部及び前記受光部は前記傾斜面間の谷
部に位置する前記球体に対し対称な位置に固定されるよ
うに設けられたり、前記発光部と前記受光部が、前記球
体が前記傾斜面に沿って異なる位置にある場合のそれぞ
れの位置において、該球体に対し対称な位置に設けられ
たりする。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明による傾き検知セン
サについて実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明
する。本発明の検知センサは、図１に横断面を示すよう
に、供給された電気信号に応じて光を発生する発光部１
と、発光部１からの光を受光可能なように発光部１に対
向して設けられた受光部２と、発光部１と受光部２との
間に傾斜面が設けられるようにこれらを不透明樹脂を用
いて固定するように形成された基体３と、基体３に装着
された蓋体４と、基体３と蓋体４との間に移動可能に収
納された例えば鋼球から成る球体５と、から成る。
サについて実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明
する。本発明の検知センサは、図１に横断面を示すよう
に、供給された電気信号に応じて光を発生する発光部１
と、発光部１からの光を受光可能なように発光部１に対
向して設けられた受光部２と、発光部１と受光部２との
間に傾斜面が設けられるようにこれらを不透明樹脂を用
いて固定するように形成された基体３と、基体３に装着
された蓋体４と、基体３と蓋体４との間に移動可能に収
納された例えば鋼球から成る球体５と、から成る。
【０００９】発光部１は、図２に具体的に示すように、
Ｆｅ等の導電体から成る一組のリード電極６ａ，６ｂ
と、一方のリード電極６ａの先端に形成されたタブ上に
Ａｇペーストを介してボンデイングされた発光ダイオー
ド７と、発光ダイオード７と他方のリード電極６ｂとの
間を電気的に接続するＡｕ線８とから成り、これらの発
光ダオード７及びＡｕ線８はリード電極６ａ，６ｂの先
端と共に透明な樹脂により封止されて透明樹脂封止体９
を形成している。この樹脂封止体９は、不透明樹脂から
形成される基体に後述する光透過用の窓を設けるため
に、発光ダイオード７の近傍で前方に矩形状に突出され
た突出部９ａが形成されている。
Ｆｅ等の導電体から成る一組のリード電極６ａ，６ｂ
と、一方のリード電極６ａの先端に形成されたタブ上に
Ａｇペーストを介してボンデイングされた発光ダイオー
ド７と、発光ダイオード７と他方のリード電極６ｂとの
間を電気的に接続するＡｕ線８とから成り、これらの発
光ダオード７及びＡｕ線８はリード電極６ａ，６ｂの先
端と共に透明な樹脂により封止されて透明樹脂封止体９
を形成している。この樹脂封止体９は、不透明樹脂から
形成される基体に後述する光透過用の窓を設けるため
に、発光ダイオード７の近傍で前方に矩形状に突出され
た突出部９ａが形成されている。
【００１０】他方、受光部２についても、発光部で用い
た発光ダイオードの代わりに光が照射されることにより
そのリード電極間に電圧が発生されるフォトトランジス
タが使用されることを除けば、発光部１と同様に構成さ
れるので、その詳細な説明は省略する。基体３は不透明
な樹脂から形成され、表面には、図３に示すように、水
平面または基準面１６に対して一定の角度θだけ傾斜す
るように形成された傾斜面１４、１４が、球体５の外形
の曲率に対応した曲面に形成された底部１４ａを挟んで
対向状に傾斜する２つの傾斜面に形成されている。発光
部１及び受光部２は、このような傾斜面１４、１４間の
底部１４ａ上の位置（以下「基準位置」と呼ぶ）に静止
する球体５の存在または不存在を検知可能なように、同
位置の球体５に対して対称な位置にそれぞれ固定されて
いる。
た発光ダイオードの代わりに光が照射されることにより
そのリード電極間に電圧が発生されるフォトトランジス
タが使用されることを除けば、発光部１と同様に構成さ
れるので、その詳細な説明は省略する。基体３は不透明
な樹脂から形成され、表面には、図３に示すように、水
平面または基準面１６に対して一定の角度θだけ傾斜す
るように形成された傾斜面１４、１４が、球体５の外形
の曲率に対応した曲面に形成された底部１４ａを挟んで
対向状に傾斜する２つの傾斜面に形成されている。発光
部１及び受光部２は、このような傾斜面１４、１４間の
底部１４ａ上の位置（以下「基準位置」と呼ぶ）に静止
する球体５の存在または不存在を検知可能なように、同
位置の球体５に対して対称な位置にそれぞれ固定されて
いる。
【００１１】このような発光部１及び受光部２が固定さ
れる基体３には、再び参照する図１に示すように、発光
部１が設けられる側に、透明樹脂９の突出部９ａを介し
て発光ダイオード７から発生された光が受光部２に向け
て放射可能なように、発光部１の透明樹脂体９の突出部
９ａに対応して窓３ｂが開口状に形成されている。同様
に、受光部２が設けられる側にも、発光ダイオード７か
ら発生された光をフォトトランジスタ１０により受光可
能なように透明樹脂体１３の突出部に対応して窓３ｃが
形成されている。
れる基体３には、再び参照する図１に示すように、発光
部１が設けられる側に、透明樹脂９の突出部９ａを介し
て発光ダイオード７から発生された光が受光部２に向け
て放射可能なように、発光部１の透明樹脂体９の突出部
９ａに対応して窓３ｂが開口状に形成されている。同様
に、受光部２が設けられる側にも、発光ダイオード７か
ら発生された光をフォトトランジスタ１０により受光可
能なように透明樹脂体１３の突出部に対応して窓３ｃが
形成されている。
【００１２】傾斜面１４、１４には、凹溝１５が底部１
４ａを含む傾斜面１４、１４に全体的に一定の断面形状
で形成されている。凹溝１５は、典型的には、同図に示
されるように、矩形状に形成される。より具体的には、
図４に示すように、例えば、傾斜面１４の幅方向の寸法
Ｗ１を約１．３ｍｍで且つ球体の直径Ｄを約１．０ｍｍ
に設定した場合、凹溝１５は幅方向の寸法Ｗ２を約０．
７ｍｍで且つ溝の深さｄを約０．２ｍｍのサイズに形成
することができる。
４ａを含む傾斜面１４、１４に全体的に一定の断面形状
で形成されている。凹溝１５は、典型的には、同図に示
されるように、矩形状に形成される。より具体的には、
図４に示すように、例えば、傾斜面１４の幅方向の寸法
Ｗ１を約１．３ｍｍで且つ球体の直径Ｄを約１．０ｍｍ
に設定した場合、凹溝１５は幅方向の寸法Ｗ２を約０．
７ｍｍで且つ溝の深さｄを約０．２ｍｍのサイズに形成
することができる。
【００１３】次に、上述のように構成された検知センサ
の作用について説明する。傾斜の存在または不存在を検
出すべき物体（被検知体）上に検知センサを搭載または
固定して使用する場合、当該被検出体、従って検知セン
サ、の傾斜が傾斜面１４の基準面１６に対する角度θよ
り小さな角度である間は、球体５は基準位置に静止し、
発光部１の発光点１ａから放射された光は基準位置に存
在する球体５により遮断されて受光部２の受光点２ａに
は光は伝達されない。
の作用について説明する。傾斜の存在または不存在を検
出すべき物体（被検知体）上に検知センサを搭載または
固定して使用する場合、当該被検出体、従って検知セン
サ、の傾斜が傾斜面１４の基準面１６に対する角度θよ
り小さな角度である間は、球体５は基準位置に静止し、
発光部１の発光点１ａから放射された光は基準位置に存
在する球体５により遮断されて受光部２の受光点２ａに
は光は伝達されない。
【００１４】他方、検知センサが角度θを越えていずれ
かの方向に傾斜されると、球体５は凹溝１５に沿って下
方に傾斜された側へ移動され端壁１７に当接する傾斜位
置で静止する。このとき、発光部１及び受光部２間には
球体５は存在していないので、発光部１からの光は直接
的に受光部２に伝達され、受光部２のフォトトランジス
タから受光に応じた電流が発生される。
かの方向に傾斜されると、球体５は凹溝１５に沿って下
方に傾斜された側へ移動され端壁１７に当接する傾斜位
置で静止する。このとき、発光部１及び受光部２間には
球体５は存在していないので、発光部１からの光は直接
的に受光部２に伝達され、受光部２のフォトトランジス
タから受光に応じた電流が発生される。
【００１５】このように、被検知体が角度θを超えて傾
斜されたか否かは、発光部１からの光の受光部２により
発生される電流量を電気的に検出することにより容易に
認識することができる。このような被検知体の傾斜の検
出に際して、傾斜面１４に凹溝１５が形成されていない
場合には、発光部１の発光中心としての発光点１ａから
の光は球体５の表面で入射角に応じて種々の方向に反射
されるのだが、反射光の一部は傾斜面等の基体の内面で
更に２次的に反射されて受光部２の受光中心としての受
光点２ａに到達し、光入射時（検知センサの傾斜時）と
の間での受光部２の光検出による電気量の差を減少さ
せ、傾斜の検出を不確実化を招くおそれがある。
斜されたか否かは、発光部１からの光の受光部２により
発生される電流量を電気的に検出することにより容易に
認識することができる。このような被検知体の傾斜の検
出に際して、傾斜面１４に凹溝１５が形成されていない
場合には、発光部１の発光中心としての発光点１ａから
の光は球体５の表面で入射角に応じて種々の方向に反射
されるのだが、反射光の一部は傾斜面等の基体の内面で
更に２次的に反射されて受光部２の受光中心としての受
光点２ａに到達し、光入射時（検知センサの傾斜時）と
の間での受光部２の光検出による電気量の差を減少さ
せ、傾斜の検出を不確実化を招くおそれがある。
【００１６】これに対して、本発明のように、傾斜面１
４に凹溝を形成することにより、傾斜時の球体５の移動
軌跡の規定のためのガイド溝として作用すると共に、球
体５の存在の認識に際して、発光点１ａから発生された
光はやはり球体５の表面で入射角に応じた反射がなされ
るのだが、反射光の一部は凹溝１５内に入射することに
より、傾斜面１４を介した受光点への光量は効果的に減
少される。
４に凹溝を形成することにより、傾斜時の球体５の移動
軌跡の規定のためのガイド溝として作用すると共に、球
体５の存在の認識に際して、発光点１ａから発生された
光はやはり球体５の表面で入射角に応じた反射がなされ
るのだが、反射光の一部は凹溝１５内に入射することに
より、傾斜面１４を介した受光点への光量は効果的に減
少される。
【００１７】このため、検知センサが傾斜された光入射
時との間での受光部２の光検出による電気量の差が増大
され、傾斜の検出をより確実にすることができる。尚、
上述の構成では、基体３の傾斜面１４のみに凹溝１５を
設けた例を示したが、本発明はこれに限られることな
く、蓋体４の内面を傾斜面１４に対応するように突出状
の傾斜面で構成し、これに追加の凹溝を対応して設ける
ことにより、球体５の上側を介して伝達される光量もま
た減少させることができる。
時との間での受光部２の光検出による電気量の差が増大
され、傾斜の検出をより確実にすることができる。尚、
上述の構成では、基体３の傾斜面１４のみに凹溝１５を
設けた例を示したが、本発明はこれに限られることな
く、蓋体４の内面を傾斜面１４に対応するように突出状
の傾斜面で構成し、これに追加の凹溝を対応して設ける
ことにより、球体５の上側を介して伝達される光量もま
た減少させることができる。
【００１８】次に、本発明の検知センサの発光部及び受
光部の配置について説明する。上述の構成では、図５
（ａ）に示すように、１組の発光部１及び受光部２を基
準位置での球体５に対応する単一の対称位置に固定した
が、このような構成では、傾斜状態の有無は検出できる
ものの、傾斜の方向性については検出することはできな
い。
光部の配置について説明する。上述の構成では、図５
（ａ）に示すように、１組の発光部１及び受光部２を基
準位置での球体５に対応する単一の対称位置に固定した
が、このような構成では、傾斜状態の有無は検出できる
ものの、傾斜の方向性については検出することはできな
い。
【００１９】これに対して、図５（ｂ）に示すように、
上述のような発光部及び受光部１、２に代えてまたはこ
れに加えて、傾斜により一側の基体端壁１７に当接する
球体５の傾斜位置に対して対称に固定された発光部及び
受光部１’、２’及び１”、２”をそれぞれ設けること
により、被検知体上に設置された検知センサがいずれの
方向に傾斜したかの傾斜の方向性も同時に検出可能にな
る。
上述のような発光部及び受光部１、２に代えてまたはこ
れに加えて、傾斜により一側の基体端壁１７に当接する
球体５の傾斜位置に対して対称に固定された発光部及び
受光部１’、２’及び１”、２”をそれぞれ設けること
により、被検知体上に設置された検知センサがいずれの
方向に傾斜したかの傾斜の方向性も同時に検出可能にな
る。
【００２０】尚、凹溝１５は、上述した矩形状の断面の
ものに代えて、図６に示すように、種々の断面形状に形
成可能である。即ち、図６（ａ）に示すように、底面か
ら傾斜面上に向けて幅寸法が拡大するような形状に設け
てもよい。このような形状にすることにより、金型を使
用した場合の基体の製造工程が容易化される。また、同
図（ｂ）及び（ｃ）に示すように、円弧状の断面輪郭や
２辺から成る断面輪郭に形成してもよい。
ものに代えて、図６に示すように、種々の断面形状に形
成可能である。即ち、図６（ａ）に示すように、底面か
ら傾斜面上に向けて幅寸法が拡大するような形状に設け
てもよい。このような形状にすることにより、金型を使
用した場合の基体の製造工程が容易化される。また、同
図（ｂ）及び（ｃ）に示すように、円弧状の断面輪郭や
２辺から成る断面輪郭に形成してもよい。
【００２１】尚、上述の実施の形態では、基体の傾斜面
を相互に対向する２つの傾斜面で形成した例を示した
が、本発明はこれに限られることなく、単一の傾斜面で
構成して任意の方向に対する傾斜の有無を検知可能なこ
とはいうまでもない。
を相互に対向する２つの傾斜面で形成した例を示した
が、本発明はこれに限られることなく、単一の傾斜面で
構成して任意の方向に対する傾斜の有無を検知可能なこ
とはいうまでもない。
【図１】本発明の検知センサの横断面図である。
【図２】図１の検知センサの発光部を示す斜視図であ
る。
る。
【図３】図１の検知センサの縦断面図である。
【図４】本発明の検知センサの作用をしめすための図で
ある。
ある。
【図５】本発明の検知センサの発光部及び受光部の固定
位置を示すための図である。
位置を示すための図である。
【図６】本発明の検知センサの凹溝の変形例を示す図で
ある。
ある。
【図７】従来の傾斜センサの構成を示す断面図である。
１ 発光部
２ 受光部
３ 基体
４ 蓋体
５ 球体
７ 発光ダイオード
９ 突出部
１０ フォトトランジスタ
１４ 傾斜面
１５ 凹溝
１６ 基準面
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−4962（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−19771（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−255611（ＪＰ，Ａ)
実開 平４−61015（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01C 9/00 - 9/10
G01P 11/00
H01H 35/02 - 35/42
Claims (3)
- 【請求項１】 光を発生する発光部と、前記発光部から
の光を受光する受光部と、底面に傾斜面を有すると共
に、該傾斜面を挟んで該傾斜面上に空間を形成するよう
に上方に延びる一対の側壁を有し、該一対の側壁に前記
発光部と受光部とが相互に対向して光を授受し得るよう
に固定される基体と、該基体の空間内に収納される球体
と、前記基体の上部に装着される蓋体とからなり、前記
傾斜面の表面に、該傾斜面の延設方向に沿って前記球体
の一部が該傾斜面の表面より沈み込むような凹溝が形成
されてなる傾き検知センサ。 - 【請求項２】 前記傾斜面が、前記基体のほぼ中央部が
谷となり、相互に対向状に両側に傾斜する２つの傾斜面
からなり、前記発光部及び前記受光部は前記傾斜面間の
谷部に位置する前記球体に対し対称な位置に固定される
請求項１に記載の傾き検知センサ。 - 【請求項３】 前記発光部と前記受光部が、前記球体が
前記傾斜面に沿って異なる位置にある場合のそれぞれの
位置において、該球体に対し対称な位置に設けられる請
求項１または２に記載の傾き検知センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24279595A JP3538269B2 (ja) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | 傾き検知センサ |
| US08/714,988 US6011254A (en) | 1995-09-21 | 1996-09-17 | Photoelectric tilt-detecting sensor and method of fabricating the same |
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