JP3803102B2 - 光電検出スイッチシステム - Google Patents

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Description

本発明は、複数の光電検出スイッチが順次配列されてなる光電検出スイッチシステムに関する。
従来より、工場の生産ライン等で移動する物体の有無を検出するために、光電スイッチ、近接スイッチ、超音波スイッチ等の検出スイッチが用いられている。例えば、光電スイッチは、物体の搬送経路に光を投射し、物体からの反射光または透過光の有無を検出することにより、物体の有無を判定するものである。
複数の方向または複数の位置から物体の有無を検出する場合には、複数の光電スイッチからなる光電スイッチシステムが用いられる。複数の光電スイッチから出力される検出信号は例えばプログラマブルコントローラに入力される。プログラマブルコントローラは、複数の光電スイッチから与えられる検出信号に基づいて各種制御機器をシーケンシャルに制御する。
図8は従来の光電スイッチを端子台を介して電源およびプログラマブルコントローラに接続した状態を示す図である。
図8に示すように、各光電スイッチ1には、検出結果を示す検出信号を出力するための出力線L1および電力を供給するための一対の電源供給線L2,L3が接続されている。各光電スイッチ1の出力線L1および電源供給線L2,L3は中継用の端子台200の端子201,202,203にそれぞれ接続される。
一方、電源300の一対の電源端子は端子台200の一組の端子202,203に接続され、複数組の端子202,203が相互に接続される。また、プログラマブルコントローラ400の複数の入力端子は、端子台200の複数の端子204に接続される。各端子204は対応する端子201に電気的に接続されている。
このように、従来の光電スイッチシステムにおいては、各光電スイッチ1に電源300から電力を供給するための配線が複雑であり、光電スイッチ1の数が増加するに従って配線工数が多くなるという問題がある。
本発明の目的は、各光電検出スイッチに電力を供給するための配線を簡略し、配線工数を低減することが可能な光電検出スイッチシステムを提供することである。
第1の発明に係る光電検出スイッチシステムは、外部電源と、複数の光電検出スイッチとを含み、複数の光電検出スイッチのうち一の光電検出スイッチは、一方および他方の側面部ならびに前端面および後端面を有する本体部と、本体部の他方の側面部に設けられ、一の光電検出スイッチの外部に対して同期信号および電力を伝達するための一のコネクタとを少なくとも備え、本体部は、前端面側において、発光素子および受光素子を含み、本体部は、後端面側において、一の光電検出スイッチの検出信号の出力線および外部電源からの電源供給線が接続可能に構成され、本体部は、電源供給線に接続されて一の光電検出スイッチに電力を供給する電源回路を含み、複数の光電検出スイッチのうち他の光電検出スイッチは、一方および他方の側面部ならびに前端面および後端面を有する本体部と、本体部の一方の側面部に設けられ、他の光電検出スイッチの外部からの同期信号および電力を伝達するための第一のコネクタと、本体部の他方の側面部に設けられ、他の光電検出スイッチの外部に対して同期信号および第一のコネクタからの電力を伝達するための第二のコネクタとを備え、本体部は、前端面側において、発光素子および受光素子を含み、本体部は、後端面側において、他の光電検出スイッチの検出信号の出力線が接続可能に構成され、本体部は、第一のコネクタに接続されて他の光電検出スイッチに電力を供給する電源回路を含み、他の光電検出スイッチの第一のコネクタは、一の光電検出スイッチのコネクタに連結可能に構成され、他の光電検出スイッチの第二のコネクタは、更に別の他の光電検出スイッチの第一のコネクタに連結可能に構成され、一の光電検出スイッチのコネクタから他の光電検出スイッチの第一のコネクタに同期信号および電力が伝達され、他の光電検出スイッチの第二のコネクタから更に、別の他の光電検出スイッチの第一のコネクタに同期信号および電力が伝達されるように構成されたものである。
第2の発明に係る光電検出スイッチシステムは、第1の発明に係る光電検出スイッチシステムの構成において、一の光電検出スイッチが光電スイッチ親機を構成し、他の光電検出スイッチが光電スイッチ子機を構成するものである。
第3の発明に係る光電検出スイッチシステムは、第1または第2の発明に係る光電検出スイッチシステムの構成において、一の光電検出スイッチおよび他の光電検出スイッチの前端面および後端面はそれぞれ縦長形状に構成され、一の光電検出スイッチおよび他の光電検出スイッチの一方の側面部および他方の側面部は横長形状に構成され、一の光電検出スイッチおよび他の光電検出スイッチの本体部は同一形状に構成されたものである。
第1〜第3の発明に係る光電検出スイッチシステムにおいては、隣接する一の光電検出スイッチの本体部と他の光電検出スイッチの本体部とがコネクタを介して相互に接続される。一の光電検出スイッチの本体部に電源供給線を介して供給された電力は、一の光電検出スイッチのコネクタおよび他の光電検出スイッチの第一のコネクタを介して他の光電検出スイッチの本体部に伝達され、他の光電スイッチの第二のコネクタから更に別の他の光電検出スイッチの第一のコネクタを介してその光電検出スイッチの本体部に順次伝達される。そのため、光電検出スイッチの本体部ごとに電力を供給するための配線を行うことが不要となる。したがって、配線が簡略化され、配線工数が低減される。
また、隣接する一の光電検出スイッチと他の光電検出スイッチの本体部間がコネクタにより相互に連結される。それにより、複数の光電検出スイッチの本体部がコネクタにより電気的にかつ機械的に接続される。したがって、複数の光電検出スイッチの本体部間の電気的接続および機械的連結を容易に行うことができる。
また、第2の発明に係る光電検出スイッチシステムにおいては、検出スイッチ親機に検出スイッチ子機を接続すると、電源供給線を介して検出スイッチ親機の本体部に供給された電力が検出スイッチ親機の本体部のコネクタおよび検出スイッチ子機の本体部の第一のコネクタを介して検出スイッチ子機の本体部に伝達される。そのため、検出スイッチ子機に電力を供給するための配線を行うことが不要となる。したがって、配線が簡略化され、配線工数が低減される。
第1〜第3の発明によれば、電源供給線を介して一の光電検出スイッチの本体部に供給された電力がコネクタを介して他の光電検出スイッチの本体部に順次伝達されるので、複数の光電検出スイッチの本体部ごとに電力を供給するための配線を行うことが不要となる。したがって、配線が簡略化され、配線工数が低減される。
また、隣接する光電検出スイッチの本体部がコネクタにより電気的にかつ機械的に接続されるので、複数の光電検出スイッチの本体部間の電気的接続および機械的接続を容易にかつ確実に行うことができる。
特に、第2の発明によれば、電源供給線を介して検出スイッチ親機の本体部に供給された電力がコネクタを介して検出スイッチ子機に伝達されるので、検出スイッチ子機に電力を供給するための配線を行うことが不要となる。したがって、配線が簡略化され、配線工数が低減される。
図1は本発明の一実施例における光電スイッチシステムの構成を示すブロック図である。
図1の光電スイッチシステムは、1つの光電スイッチ親機1aおよび複数の光電スイッチ子機1bが順次配列されてなる。光電スイッチ親機1aは親機本体部10aおよびセンサヘッド部20からなる。また、光電スイッチ子機1bは子機本体部10bおよびセンサヘッド部20からなる。
親機本体部10aは、電源回路11、遅延回路12、タイミング制御回路13、駆動回路14、発光素子15、受光素子16、増幅回路17、コンパレータ18、検波回路19および出力用トランジスタTRを含む。発光素子15は例えば発光ダイオードからなり、受光素子16は例えばフォトダイオードからなる。センサヘッド部20は一対の光ファイバ21,22を含む。
親機本体部10aにはケーブル100aが接続される。ケーブル100aは、出力用トランジスタTRに接続される出力線L1および電源回路11に接続される一対の電源供給線L2,L3を内蔵する。この電源供給線L2,L3は外部の電源300に接続される。コネクタピンA1,A2間に電源伝達線L4が接続され、コネクタピンB1,B2間に電源伝達線L5が接続されている。これらの電源伝達線L4,L5は電源供給線L2,L3にそれぞれ接続されている。電源回路11は、親機本体部10a内の各部に電力を供給する。遅延回路12の入力端子は外部同期信号を受けるコネクタピンC1に接続され、出力端子はコネクタピンC2に接続されている。
各子機本体部10bは、電源300に直接接続されない点を除いて親機本体部10aと同様の構成を有する。子機本体部10bにはケーブル100bが接続される。ケーブル100bは出力用トランジスタTRに接続される出力線L1を内蔵する。コネクタピンA1,A2間に電源伝達線L4が接続され、コネクタピンB1,B2間に電源伝達線L5が接続されている。これらの電源伝達線L4,L5は電源回路11に接続されている。電源回路11は、子機本体部10b内の各部に電力を供給する。
親機本体部10aのコネクタピンA2,B2,C2は隣接する子機本体部10bのコネクタピンA1,B1,C1にコネクタ部110によりそれぞれ接続される。各子機本体部10bのコネクタピンA2,B2,C2 は隣接する他の子機本体部10bのコネクタピンA1,B1,C1にコネクタ部110により接続される。
それにより、電源300からの電力が電源供給線L2,L3を介して親機本体部10aの電源回路11に与えられるとともに、親機本体部10a内の電源伝達線L4,L5、コネクタ部110および各子機本体部10b内の電源伝達線L4,L5を介して各子機本体部10bの電源回路11に供給される。
親機本体部10aのコネクタピンC1に外部同期信号が与えられると、その外部同期信号は遅延回路12により遅延されて内部同期信号としてタイミング制御回路13に与えられるとともに、遅延された外部同期信号がコネクタピンC2から出力される。
タイミング制御回路13は、遅延回路12からの内部同期信号に応答して駆動回路14および検波回路19を制御する。駆動回路14が発光素子15を駆動すると、発光素子15から光ファイバ22を介して光が投射される。
センサヘッド部20が透過型の場合には、測定位置に物体が存在しない場合に、発光素子15から光ファイバ22を介して投射された光が光ファイバ21を介して受光素子16で受光される。一方、センサヘッド部20が反射型の場合には、測定位置に物体が存在する場合に、物体からの反射光が光ファイバ21を介して受光素子16で受光される。受光素子16の出力信号は増幅回路17により増幅された後、コンパレータ18に与えられる。
コンパレータ18は、増幅回路17の出力信号のレベルを所定のしきい値と比較し、その比較結果に応じた出力信号を検波回路19に与える。検波回路19は、コンパレータ18からの出力信号に応答して出力用トランジスタTRを駆動する。それにより、検出結果を示す検出信号DETが出力線L1を介して出力される。
各子機本体部10bの動作は、親機本体部10aの動作と同様である。各子機本体部10bには、順次遅延された外部同期信号が与えられるので、光電スイッチ親機1aおよび各光電スイッチ子機1bのセンサヘッド部20による投光タイミングが互いに異なることになる。それにより、光電スイッチ親機1aおよび各光電スイッチ子機1bから投射された光が相互に干渉することが防止される。
図2は図1の光電スイッチシステムの外観図であり、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は側面図である。
図2に示すように、光電スイッチ親機1aの親機本体部10aおよび光電スイッチ子機1bの子機本体部10bは側面部で相互に連結可能となっている。親機本体部10aおよび複数の子機本体部10bは支持部材500上に設置されている。親機本体部10aの前端面には光ファイバ21,22が接続され、後端面にはケーブル100aが接続されている。また、子機本体部10bの前端面にも光ファイバ21,22が接続され、後端面にはケーブル100bが接続されている。
親機本体部10aの一方の側面部および各子機本体部10bの一方の側面部には雌型コネクタ112が埋設されている。各子機本体部10bの他方の側面部には雄型コネクタ111が取り付けられている。雄型コネクタ111および雌型コネクタ112が図1に示したコネクタ部110を構成する。雄型コネクタ111には、少なくとも図1に示したコネクタピンA1,B1,C1が内蔵される。また、雌型コネクタ112には、少なくとも図1に示したコネクタピンA2,B2,C2が内蔵される。
親機本体部10aの雌型コネクタ112に隣接する子機本体部10bの雄型コネクタ111を連結することにより、親機本体部10aと子機本体部10bとを電気的にかつ機械的に相互に接続することができる。同様に、各子機本体部10bの雌型コネクタ112に隣接する他の子機本体部10bの雄型コネクタ111を連結することにより、隣接する子機本体部10bを電気的にかつ機械的に相互に接続することができる。
また、親機本体部10aの一方の側面部および各子機本体部10bの一方の側面部には係止孔140(図2(c)参照)が設けられている。各子機本体部10bの他方の側面部には先端に爪を有する弾性部材からなる係止部材130が設けられている。なお、親機本体部10aの他方の側面部にも雄型コネクタ111および係止部材130を取り付けてもよい。
親機本体部10aの係止孔140に隣接する子機本体部10bの係止部材130を嵌合させることにより、親機本体部10aと子機本体部10bとを機械的に相互に固定することができる。同様に、各子機本体部10bの係止孔140に隣接する他の子機本体部10bの係止部材130を嵌合させることにより、隣接する子機本体部10bを機械的に相互に固定することができる。
図3は本実施例の光電スイッチシステムを端子台を介して電源およびプログラマブルコントローラに接続した状態を示す図である。
図3に示すように、光電スイッチ親機1aの出力線L1および各光電スイッチ子機1bの出力線L1は、端子台200の対応する端子201にそれぞれ接続される。また、光電スイッチ親機1aの一対の電源供給線L2,L3は端子台200の一組の端子202,203に接続される。
一方、電源300の一対の電源端子は一対の電源線L20,L30により端子台200の一組の端子202,203に接続される。さらに、プログラマブルコントローラ400の複数の入力端子は端子台200の複数の端子204にそれぞれ接続される。各端子204はそれぞれ対応する端子201に電気的に接続されている。
このように、本実施例の光電スイッチシステムにおいては、光電スイッチ親機1aの一対の電源供給線L2,L3を端子台200の一組の端子202,203に接続し、電源300の電源線L20,L30を一組の端子202,203に接続することにより、光電スイッチ親機1aおよび複数の光電スイッチ子機1bに電力を供給することができる。したがって、配線が簡略化され、配線工数が低減される。また、光電スイッチ子機1bの数が増加しても配線が複雑化せず、配線工数が増加しない。
さらに、図1に示したように、親機本体部10aに電源供給線L2,L3が接続される点を除いて、親機本体部10aおよび子機本体部10bは同様の構成を有するので、親機本体部10aおよび子機本体部10bを同じ寸法および同じ大きさに作製することが可能となる。したがって、親機本体部10aおよび子機本体部10bの小型化が可能になるとともに、製造工数および製造コストが増加せず、使用の際にも設置が容易になる。
なお、親機本体部10aおよび子機本体部10bの構成を全く同一にし、ケーブル100a,100bを選択的に脱着可能としてもよい。この場合、ケーブル100aの接続された本体部が親機本体部となり、ケーブル100bの接続された本体部が子機本体部となる。
上記実施例では、係止部材130および係止孔140からなる固定手段を設けているが、固定手段の形状および固定方法はこれに限定されず、他の機械的コネクタを用いてもよい。
図4は本発明の他の実施例における光電スイッチシステムに含まれる光電スイッチ子機の外観図であり、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は一方の側面図、(d)は他方の側面図である。
図4の光電スイッチ子機1bが図2の光電スイッチ子機1bと異なるのは、固定手段の構成が異なる点のみである。したがって、同一または相当部分に同一符号を付し、その説明を省略する。
図4(c)に示すように、子機本体部10bの一方の側面部には矩形の係止孔61が設けられ、係止孔61の内部に雌型コネクタ60が取り付けられている。また、図4(d)に示すように、子機本体部10bの他方の側面部には矩形の孔部51が設けられ、孔部51内に雄型コネクタ50が取り付けられている。図4(a),(b)に示すように、雄型コネクタ50は子機本体部10bの側面部から突出している。雄型コネクタ50および雌型コネクタ60が図1に示したコネクタ部110を構成する。雄型コネクタ50には、少なくとも図1に示したコネクタピンA1,B1,C1が内蔵される。また、雌型コネクタ60には、少なくとも図1に示したコネクタピンA2,B2,C2が内蔵される。
孔部51内には、角筒形の係止部材52が雄型コネクタ50を取り囲むように取り付けられている。係止部材52は、例えば、ナイロン、ポリアセタール等の弾性を有する樹脂により形成される。また、孔部51の縁部でかつ係止部材52の周囲には、シール部材としてゴム等からなるパッキン53が取り付けられている。
本実施例では、係止部材52および係止孔61が固定手段を構成し、係止孔61が被係止部に相当する。
さらに、子機本体部10bの一方の側面部の所定箇所には矩形の係止孔80が設けられ(図4(c)参照)、他方の側面部の対応する箇所には先端に爪を有する係止部材70が設けられている(図4(a),(d)参照)。また、子機本体部10bの一方の側面部に矩形の位置決め用孔81,82が設けられ(図4(c)参照)、他方の側面部の対応する箇所には位置決め用凸部71,72が設けられている(図4(d)参照)。
本実施例の光電スイッチシステムにおける親機本体部(図示せず)は、側面部に図4(d)に示す雄型コネクタ50、孔部51、係止部材52、パッキン53、係止部材70および位置決め用凸部71,72が設けられていない点を除いて子機本体部10bと同様の構成を有する。なお、親機本体部の他方の側面部にも、子機本体部10bと同様に、雄型コネクタ50、孔部51、係止部材52、パッキン53、係止部材70および位置決め用凸部71,72を設けてもよい。
図5は子機本体部10bのコネクタ部の周辺部を詳細に示す断面図であり、(a)は短辺方向の断面図、(b)は長辺方向の断面図である。また、図6は係止部材52の斜視図である。さらに、図7は他の係止部材70および係止孔80を詳細に示す断面図である。
図5および図6に示すように、角筒形の係止部材52の一方の端縁にはフランジ部54が形成されている。また、図6に示すように、係止部材52の長辺側の側面部には凸部56が設けられている。係止部材52を孔部51(図1(d)参照)に嵌め込んだ際に、フランジ部54と凸部56との間に孔部51の縁部が挟み込まれることにより係止部材52が孔部51の縁部に固定される。パッキン53は、子機本体部10bの成形時に子機本体部10bの孔部51の縁部に取り付けられて一体化されている。なお、パッキン53を子機本体部10bと別体に形成してもよい。
また、図5(b)および図6に示すように、係止部材52の短辺側の側面部には凸部55が形成されている。子機本体部10bの雄型コネクタ50を親機本体部または他の子機本体部10bの雌型コネクタ60に連結する際に、係止部材52が親機本体部または他の子機本体部10bの係止孔61に嵌合するとともに、パッキン53と凸部55との間の溝56に係止孔61の縁部62が係合する(図5(b)参照)。それにより、パッキン53と凸部55との間に係止孔61の縁部62が挟まれ、親機本体部または他の子機本体部10bの側面部が係止部材52に固定される。
この際、パッキン53が子機本体部10bの側面部に密着しており、かつ親機本体部または他の子機本体部10bの側面部に密着するので、子機本体部10bの内部および親機本体部または他の子機本体部10bの内部の気密性が保たれ、防水性および防塵性が確保される。
また、図7に示すように、子機本体部10bの係止部材70を親機本体部または他の子機本体部10bの係止孔80に嵌合させることにより、子機本体部10bを親機本体部または他の子機本体部10bと機械的に固定することができる。このとき、図4(d)に示す凸部71,72も親機本体部または他の子機本体部10bの孔部81,82(図4(c)参照)にそれぞれ嵌合する。これにより、隣接する本体部相互の位置ずれが確実に防止される。
本実施例では、雄型コネクタ50と雌型コネクタ60とからなるコネクタ部の周囲が係止部材52および係止孔61からなる固定手段により機械的に固定されるので、コネクタ部が外力から確実にかつ効果的に保護される。また、コネクタ部の周囲の固定手段に加えて係止部材70と係止孔80とからなる他の固定手段により機械的な固定が行われるので、子機本体部10bと親機本体部との連結または子機本体部10b相互の連結が確実に行われる。
なお、上記実施例では、本発明を光電スイッチシステムに適用した場合を説明したが、本発明は近接スイッチシステム、超音波スイッチシステム等の他の検出スイッチシステムにも同様にして適用することができる。
本発明の一実施例における光電スイッチシステムの構成を示すブロック図である。 図1の光電スイッチシステムの平面図、正面図および側面図である。 図1の光電スイッチシステムを端子台を介して電源およびプログラマブルコントローラに接続した状態を示す図である。 本発明の他の実施例における光電スイッチシステムに含まれる光電スイッチ子機の正面図、平面図、一方の側面図および他方の側面図である。 図4の光電スイッチ子機のコネクタ部の周辺を詳細に示す断面図である。 図4の光電スイッチ子機の係止部材の斜視図である。 図4の光電スイッチ子機の他の係止部材および係止孔を詳細に示す断面図である。 従来の光電スイッチシステムを端子台を介して電源およびプログラマブルコントローラに接続した状態を示す図である。
符号の説明
1a 光電スイッチ親機
1b 光電スイッチ子機
10a 親機本体部
10b 子機本体部
11 電源回路
20 センサヘッド部
50,111 雄型コネクタ
60,112 雌型コネクタ
51 孔部
53 パッキン
55 凸部
52,70,130 係止部材
61,80 140 係止孔
100a,100b ケーブル
110 コネクタ部
L1 出力線
L2,L3 電源供給線
L4,L5 電源伝達線

Claims (3)

  1. 外部電源と、
    複数の光電検出スイッチとを含み、
    前記複数の光電検出スイッチのうち一の光電検出スイッチは、
    一方および他方の側面部ならびに前端面および後端面を有する本体部と、
    前記本体部の前記他方の側面部に設けられ、前記一の光電検出スイッチの外部に対して同期信号および電力を伝達するための一のコネクタとを少なくとも備え、
    前記本体部は、前記前端面側において、発光素子および受光素子を含み、前記本体部は、前記後端面側において、前記一の光電検出スイッチの検出信号の出力線および前記外部電源からの電源供給線が接続可能に構成され、
    前記本体部は、前記電源供給線に接続されて前記一の光電検出スイッチに電力を供給する電源回路を含み、
    前記複数の光電検出スイッチのうち他の光電検出スイッチは、
    一方および他方の側面部ならびに前端面および後端面を有する本体部と、
    前記本体部の前記一方の側面部に設けられ、前記他の光電検出スイッチの外部からの同期信号および電力を伝達するための第一のコネクタと、
    前記本体部の前記他方の側面部に設けられ、前記他の光電検出スイッチの外部に対して同期信号および前記第一のコネクタからの電力を伝達するための第二のコネクタとを備え、
    前記本体部は、前記前端面側において、発光素子および受光素子を含み、
    前記本体部は、前記後端面側において、前記他の光電検出スイッチの検出信号の出力線が接続可能に構成され、
    前記本体部は、前記第一のコネクタに接続されて前記他の光電検出スイッチに電力を供給する電源回路を含み、
    前記他の光電検出スイッチの前記第一のコネクタは、前記一の光電検出スイッチの前記コネクタに連結可能に構成され、
    前記他の光電検出スイッチの前記第二のコネクタは、更に別の前記他の光電検出スイッチの前記第一のコネクタに連結可能に構成され、
    前記一の光電検出スイッチの前記コネクタから前記他の光電検出スイッチの前記第一のコネクタに同期信号および電力が伝達され、
    前記他の光電検出スイッチの前記第二のコネクタから更に、別の前記他の光電検出スイッチの前記第一のコネクタに同期信号および電力が伝達されるように構成されたことを特徴とする光電検出スイッチシステム。
  2. 前記一の光電検出スイッチが光電スイッチ親機を構成し、前記他の光電検出スイッチが光電スイッチ子機を構成することを特徴とする請求項1記載の光電検出スイッチシステム。
  3. 前記一の光電検出スイッチおよび前記他の光電検出スイッチの前記前端面および前記後端面はそれぞれ縦長形状に構成され、
    前記一の光電検出スイッチおよび前記他の光電検出スイッチの前記一方の側面部および前記他方の側面部は横長形状に構成され、
    前記一の光電検出スイッチおよび前記他の光電検出スイッチの前記本体部は同一形状に構成されたことを特徴とする請求項1または2記載の光電検出スイッチシステム。
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