JP3956079B2

JP3956079B2 - 光ファイバ型光電センサ

Info

Publication number: JP3956079B2
Application number: JP34113999A
Authority: JP
Inventors: 敏之樋口; 俊孝佐藤; 豊倉田
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2019-11-30
Also published as: JP2001155598A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ型光電センサに係り、特に、センサに外力が加わっても、投・受光素子と光ファイバとの間の相対位置に誤差が生じることがなく、センサ精度を高めた光ファイバ型光電センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、工場のＦＡ等では、物体の有無や位置を検出するために、光電センサ、近接センサ、超音波センサ等の種々のセンサが使用されるが、測定距離や検知精度の面で光電センサ、特に光ファイバ型光電センサが広く使用されている。
【０００３】
上記光ファイバ型光電センサは、図７に示すように、制御盤に取り付けられるＤＩＮレール１に対して測定対象の異なる複数の光電スイッチ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…２ｎが多数密接させて整列配置されており、各光電スイッチ２には、この前端面に光ファイバ３，４が接続され、後端面には信号線や電力線を内蔵したケーブル５が接続されている。
【０００４】
そして、各光電スイッチ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…２ｎにおいて、光ファイバ３，４先端のセンサヘッド部３ａ，４ａで物体の有無や位置を検出すれば、ケーブル５を通じて制御機器にその検出信号が送られる。
【０００５】
この光ファイバ型光電センサ２は、図８，図９に示すように、ＤＩＮレール１に取り付けられるレール装着溝６ａを備え、かつ上面に開口６ｂを設けた絶縁樹脂からなるセンサケース６と、このセンサケース６内に収容されるセンサ基板７、並びにセンサ基板７に実装される投・受光素子８，９と、センサ基板７及び投・受光素子８，９を保持する機能を備え、センサケース６の上面開口６ｂを介して内部に収容固定されるベース１０と、投・受光素子８，９に光ファイバ３，４を対峙させるように、センサケース６に取り付ける光ファイバホルダ１１とから構成されている。
【０００６】
更に、センサ基板７を取り付けたベース１０に対して、表示ユニット１２や押しボタン１３、スライドスイッチ１４がベース１０及びセンサ基板７の上縁に沿って取り付けられており、それらを覆うように開閉式カバー１５がセンサケース６のヒンジ部に開閉自在に取り付けられている。
【０００７】
次に、センサ基板７をベース１０に取り付ける構造を図１０を基に説明すると、ベース１０に位置決め機能を兼用したカシメ用ボス１０ａが左右２箇所に形成され、センサ基板７の取付孔７ａ内にカシメ用ボス１０ａを挿入した後、カシメ用ボス１０ａの先端を熱カシメ加工することにより、ベース１０に対してセンサ基板７を取り付けている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の光ファイバ型光電センサ２は、図９に示すように、投・受光素子８，９を支持するベース１０はセンサケース６内に収容支持されるとともに、光ファイバ３，４は、センサケース６に取り付けられる光ファイバホルダ１１に保持されているため、投・受光素子８，９と投光素子側および受光素子側光ファイバ３，４は、それぞれ別体のホルダ部材（ベース１０と光ファイバホルダ１１）により支持されており、全体剛性が低下する傾向があるとともに、特にカバー１５の開閉操作やスイッチ類の操作の度にベース１０と光ファイバホルダ１１との間にずれが生じやすく、このことにより投・受光素子８，９と光ファイバ３，４との間にの相対位置に変動が生じ、センサ精度を低下させるという問題点が指摘されている。すなわち、検出対象物や検出距離などの検出条件が一定であっても受光素子９の受光量が変動してしまう。
【０００９】
更に、図１０に示すように、ベース１０に対してセンサ基板７はカシメ加工により取り付けられているが、センサ基板７の取付作業性を考慮して、カシメ用ボス１０ａの径に対してセンサ基板７の取付孔７ａの径がやや大径に開設されており、そのため、カシメ加工後、センサ基板７がベース１０に対してぐらつきが生じやすく、このこともセンサ精度を低下させる原因の一つとされている。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、光ファイバ型光電センサにおいて、全体剛性を高め、かつセンサに加わる外力により投・受光素子と光ファイバとの位置関係を常に適正に保つことにより、センサ精度を高めることができる光ファイバ型光電センサを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明の光ファイバ型光電センサは、絶縁樹脂からなるセンサケースと、該センサケース内に収容されるセンサ基板並びにこのセンサ基板に実装される投・受光素子と、上記投・受光素子に対応して設けられる光ファイバと、上記センサケース内に収容される光ファイバ保持機構とからなる光ファイバ型光電センサであって、上記センサ基板及び投・受光素子が、センサケース上面の開口を通してセンサケース内に収容固定される一体型ベースに取り付けられるとともに、該一体型ベースの一部をなす上記光ファイバ保持機構を介して光ファイバが投・受光素子に対峙するように一体型ベースに保持されていることを特徴とする。
【００１２】
そして、以上の構成によれば、センサケース内に収容固定される一体型ベースに、投・受光素子及びこれと対峙する光ファイバが取り付けられているため、従来構造のように、投・受光素子と、光ファイバとを別体ホルダにより支持する構成のものに比べ、全体剛性を高めることができるとともに、カバーの開閉操作やスイッチの操作により、センサに外力が加わっても、投・受光素子と光ファイバとの位置関係に変動が生じることがない。
【００１３】
この発明の一実施形態においては、センサケース上面の開口を通してセンサケース内に内挿される一体型ベースの少なくとも一方側面には、一体型ベースの挿入方向に沿ってセンサケースの内側面との間に凹凸嵌合状の支持機構が設けられている。
【００１４】
そして、以上の構成によれば、一体型ベースとセンサケースとの間には、一体型ベースの挿入方向に沿って凹凸嵌合状の支持機構が設けられているため、全体剛性をより強化できるとともに、支持機構のガイド作用により、センサケース内への一体型ベースの組付作業を円滑に行なうことができる。
【００１５】
この発明の一実施形態においては、一体型ベースのファイバ保持部には、ファイバクランプが上下動可能に内挿され、クランプレバーによりファイバクランプを押し下げ、光ファイバをクランプ保持する。
【００１６】
そして、このような構成によれば、一体型ベース内に上下動可能に挿入されたファイバクランプを押し下げることにより、光ファイバの光軸と投・受光素子の光軸を一致させた状態で強固に保持することができる。
【００１７】
この発明の一実施形態においては、一体型ベースに取り付けられるセンサ基板は、センサ基板の対角線上に設けた少なくとも２点の固定ポイントを介して一体型ベースにネジ止め固定されている。
【００１８】
そして、このような構成によれば、センサ基板の対角線上に位置する少なくとも２点の固定ポイントで一体型ベースにネジ止め固定されているため、一体型ベースに対してセンサ基板を強固に固定することができ、センサに加わる外力により、一体型ベースとセンサ基板との間にずれが生じることがなく、投・受光素子の取付姿勢が微妙に変化するというような不具合を解消でき、投・受光素子と光ファイバとの位置関係を常に適正に維持できる。
【００１９】
この発明の一実施形態においては、一体型ベースには、センサ基板を所定箇所に位置決めできるロケート用ボスが設けられ、このロケート用ボスがセンサ基板のロケート孔に挿入された後、センサ基板が一体型ベースに前記ネジ止め固定されるとともにロケート用ボスがカシメ加工されている。
【００２０】
そして、このような構成によれば、一体型ベースのロケート用ボスをセンサ基板のロケート孔に挿入させることにより、簡単にセンサ基板を位置決めでき、ロケート用ボスの先端をカシメ加工することにより、ネジ止め固定とカシメ固定とを兼用でき、センサ基板をより強固に一体型ベースに固定することができる。
【００２１】
以上の各実施態様は任意に組み合わせることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ファイバ型光電センサの実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明に係る光ファイバ型光電センサの一実施形態を示す側面図、図２は同センサの分解斜視図、図３は同センサの構成を示す断面図、図４は同センサにおける投・受光素子と光ファイバとの関係を示す一部破断要部斜視図、図５は同センサにおけるセンサ基板を一体型ベースに取り付ける状態を示す説明図、図６は同センサにおけるセンサ基板を一体型ベースに取り付けた状態を示す斜視図である。
【００２４】
図１乃至図３において、本発明に係る光ファイバ型光電センサ２０は、偏平で略直方形状のセンサケース３０と、このセンサケース３０内に収容固定される一体型ベース４０と、一体型ベース４０に支持されるセンサ基板５０並びに投光素子６０、受光素子６１と、光ファイバ３，４を一体型ベース４０に保持させるためのファイバ保持機構７０、及び電力線，信号線を内蔵するケーブル５をセンサ基板５０側に接続するためのコネクタ８０とから大略構成されている。尚、図２では、センサケース３０の上面を蓋する開閉式カバー９０は図示されておらず、図３ではセンサ基板５０が図示されていない。
【００２５】
更に詳しくは、センサケース３０は、絶縁樹脂の射出成形体から構成され、図７に示すように、ＤＩＮレール１に光ファイバ型光電センサ２０を多数密接させて整列配置させる必要があるため、このセンサケース３０の底面には、レール装着溝３１にレール装着具３１ａが取り付けられている。また、センサケース３０上面には、一体型ベース４０を収容固定するための開口３２が形成され、センサケース３０の前端面３０ａには、光ファイバ３，４を挿通させるための挿通孔３３，３４が形成され、また、センサケース３０の後端面３０ｂには、コネクタ８０を収容するための凹部３５が設けられている。
【００２６】
上記センサケース３０の両側面には、隣接する光電センサ間で光通信を行なうための光通信用窓３６が設けられており、かつセンサケース３０の内壁面には、上下に延びる支持凸条３７が設置され、上面開口３２の後端側には、図２では図示しない開閉カバー体９０を開閉自在に支持する軸受孔３８が設けられている。
【００２７】
次に、センサケース３０内部に収容固定される一体型ベース４０は、これも絶縁樹脂の射出成形体から構成され、この一体型ベース４０は、センサ基板５０並びにＬＥＤ（発光ダイオード）等の投光素子６０、ＰＤ（フォトダイオード）等の受光素子６１が取付固定されている。上記センサ基板５０には、電源回路、遅延回路、タイミング制御回路、駆動回路等の各種回路、並びに投光素子６０、受光素子６１の各端子ピンが実装されている。
【００２８】
更に、一体型ベース４０は、ホルダ機能をもつフロント側ブロック部４０ａと、センサケース３０の上面開口３２を覆う上縁フランジ４０ｂと、フロント側ブロック部４０ａと上縁フランジ４０ｂ間に連接され、センサ基板５０を支持する基板取付部４０ｃとを備えている。上記フロント側ブロック部４０ａの両側面には、センサケース３０の支持凸条３７と凹凸嵌合する受け凹条４１が上下方向に沿って形成されており、また、フロント側ブロック部４０ａには、図３，図４に明示するように、投光素子６０、受光素子６１、また、所望ならば、ＰＤ等からなるＡＰＣ（オートパワーコントロール）用受光素子６２をそれぞれ収容する素子収容スペース４２ａ，４２ｂ，４２ｃが形成されており、投光素子６０と受光素子６１に対峙するように、光ファイバ３，４の各挿通孔４３ａ，４３ｂが開設されている。
【００２９】
また、一体型ベース４０の上縁フランジ４０ｂには、表示ユニット６３を収容する収容凹部４４が凹設され、また、押しボタンスイッチ４５並びにセンサ基板５０の切り替えスイッチ５１を臨ませるガイド孔４６が細長状に形成されている。
【００３０】
次に、光ファイバ３，４の保持機構７０は、ファイバクランプ７１とクランプレバー７２とから構成されており、一体型ベース４０のフロント側ブロック部４０ａに設けられたスペース内にファイバクランプ７１を挿入し、操作レバー７２を図２中矢印方向に操作することにより、ファイバクランプ７１を下方に押し下げ、投光素子側光ファイバ３をファイバクランプ７１下縁の円弧状爪部７１ａにより、また、受光素子側光ファイバ４を長円孔の上縁爪部７１ｂでそれぞれクランプすることにより、両光ファイバ３，４を強固にクランプ固定している。
【００３１】
尚、センサ基板５０に電力を供給するとともに、外部の制御機器との信号の入出力を行なうためにコネクタ８０が設けられている。そして、このコネクタ８０は、プラグ側コネクタ８１とソケット側コネクタ８２とから構成されており、プラグ側のコネクタ８１は、制御基板５０の端子ランド５２にプラグ側コネクタ８１の各端子ピン８１ａが半田付け等により実装され、ソケット側コネクタ８２は、センサケース３０のリヤ側端面３０ｂの凹部３５に係止部材８２ａのバネ性により、着脱自在に装着され、プラグ側コネクタ８１の端子ピン８１ａをソケット孔８２ｂに挿入して、ソケット側コネクタ８２内部の図示しない端子とケーブル５の電力線及び信号線が接続される。
【００３２】
本発明では、一体型ベース４０のフロント側ブロック部４０ａに投・受光素子６０，６１を取り付けるとともに、これと対応する光ファイバ３，４も一体型ベース４０のフロント側ブロック部４０ａに組み付ける。すなわち、図４に示すように、一体型ベース４０のフロント側ブロック部４０ａの素子収容部４２ａ，４２ｂに投光素子６０、受光素子６１がそれぞれ収容固定され、この投光素子６０、受光素子６１に対峙するように、光ファイバ３，４もファイバ保持機構７０を介して一体型ベース４０のフロント側ブロック部４０ａに固定されている。
【００３３】
従って、投・受光素子と光ファイバとをそれぞれ別個のホルダで保持する従来構造のものに比べ、一体型ベース４０に双方を支持固定した構成であるため、開閉カバー９０の開閉操作や、押しボタンスイッチ４５やスライドスイッチ５１の操作により、センサ２０に外力が加わっても、投・受光素子６０，６１と、光ファイバ３，４との間で相互位置の変動が生じることがなく、センサ精度を良好に維持できる。
【００３４】
また、センサケース３０内に一体型ベース４０を収容固定するという構成であり、全体剛性を高めることができ、このことも外力に対する投・受光素子６０，６１と光ファイバ３，４との間の変動を抑えることに効果がある。
【００３５】
更に、本実施形態においては、一体型ベース４０をセンサケース３０内に挿入固定する構造として、センサケース３０の内壁面に上下方向に延びる支持凸条３７を設け、これと対応するように、一体型ベース４０のフロント側ブロック部４０ａの両側面に受け凹条４１を形成するという構成であるため、受け凹条４１をセンサケース３０の支持凸条３７に沿って凹凸嵌合状態にして一体型ベース４０を下方に押し下げれば、一体型ベース４０を所定ポジションに簡単に挿入固定できるとともに、支持凸条３７と受け凹条４１との凹凸嵌合により、センサケース３０内に一体型ベース４０を強固に固定することができ、強固な剛性を保証できる。
【００３６】
次いで、図５，図６は、一体型ベース４０の基板取付部４０ｃにセンサ基板５０を取り付ける構造を示すもので、図５は取付前の状態、図６はセンサ基板５０を一体型ベース４０に取り付けた後の状態をそれぞれ示している。
【００３７】
すなわち、図５に示すように、一体型ベース４０の基板取付部４０ｃには、対角線上の２箇所にネジ孔４７が設けられているとともに、基板取付部４０ｃの上下２箇所にロケート用ボス４８が突設形成されている。
【００３８】
一方、センサ基板５０には、上記ネジ孔４７に対応する位置にネジ５３の挿通孔５４、挿通用切欠き５５が形成されているとともに、ロケート用ボス４８を挿通させるロケート孔５６が開設されている。
【００３９】
そして、図示するように、一体型ベース４０のロケート用ボス４８をセンサ基板５０のロケート孔５６に挿通するように一体型ベース４０の基板取付部４０ｃにセンサ基板５０を位置決めした後、ネジ５３を挿通孔５４、挿通用切欠き５５を通して一体型ベース４０のネジ孔４７に締め付け固定することにより、図６に示すように、一体型ベース４０の基板取付部４０ｃに簡単かつ強固にセンサ基板５０を取付固定することができる。
【００４０】
従って、ロケート用ボス４８により、センサ基板５０を一体型ベース４０に簡単に位置決めすることができ、更に、センサ基板５０は、対角線上に位置するネジ止め固定部で強固にネジ止め固定されるため、一体型ベース４０に対してセンサ基板５０を強固に固定できる。更に、ロケート用ボス４８の先端をカシメ加工することにより、ビス固定部に加えてカシメ固定部４８ａを併用することにより、より強固な固定が可能となる。
【００４１】
このように、本実施形態による光ファイバ型光電センサ２０は、一体型ベース４０に投・受光素子６０，６１と光ファイバ３，４を一体に組み付ける構造を採用することにより、強固な剛性を確保でき、センサ２０に外力が加わっても、投・受光素子６０，６１と、光ファイバ３，４の相対位置に変動が生じることがなく、センサ精度を高めることができるという利点がある。
【００４２】
更に、一体型ベース４０にセンサ基板５０をネジ５３を介して取り付けることにより、一体型ベース４０に対してセンサ基板５０を強固に固定でき、更に、ネジ固定に加えてカシメ固定を併用することにより、より強固なセンサ基板５０の取り付けを達成でき、このことも光ファイバ型光電センサ２０の剛性強化と、センサ精度の向上に有効である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明に係る光ファイバ型光電センサは、一体型ベースに投・受光素子、並びに光ファイバを保持させるという構成であるため、光電センサの全体剛性を高めることができ、投・受光素子と光ファイバとの間の位置関係を常に適正に維持でき、センサ精度を高めることができ、しかも、部品の共用化により、製作コストを低減化できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバ型光電センサの一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す光ファイバ型光電センサの構成を示す分解斜視図である。
【図３】図１に示す光ファイバ型光電センサの内部構成を示す断面図である。
【図４】図１に示す光ファイバ型光電センサにおける投・受光素子と光ファイバとの関係を示す一部破断要部斜視図である。
【図５】図１に示す光ファイバ型光電センサにおけるセンサ基板の取付状態を示す説明図である。
【図６】図１に示す光ファイバ型光電センサにおける一体型ベースにセンサ基板を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図７】光電センサを多数並列装着したセンサシステムを示す説明図である。
【図８】従来の光ファイバ型光電センサの構成を示す分解斜視図である。
【図９】従来の光ファイバ型光電センサの内部構成を示す断面図である。
【図１０】従来の光ファイバ型光電センサにおけるセンサ基板の取付構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１ＤＩＮレール
２ケーブル
３，４光ファイバ
２０光ファイバ型光電センサ
３０センサケース
３１レール装着溝
３２開口
３３，３４光ファイバ挿通孔
３７支持凸条
４０一体型ベース
４０ａフロント側ブロック部
４０ｂ上縁フランジ部
４０ｃ基板取付部
４１受け用凹条
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ素子収容凹部
４３ａ，４３ｂ光ファイバ挿通孔
４５押しボタンスイッチ
４７ネジ孔
４８ロケート用ボス
５０センサ基板
５１スライドスイッチ
５２端子孔
５３ネジ
５４挿通孔
５５挿通用切欠き
５６ロケート孔
７０ファイバ保持機構
７１ファイバクランプ
７２クランプレバー
８０コネクタ
８１プラグ側コネクタ
８２ソケット側コネクタ
９０開閉式カバー

Claims

絶縁樹脂からなるセンサケースと、該センサケース内に収容されるセンサ基板並びにこのセンサ基板に実装される投・受光素子と、上記投・受光素子に対応して設けられる光ファイバと、上記センサケース内に収容される光ファイバ保持機構とからなる光ファイバ型光電センサであって、上記センサ基板及び投・受光素子が、センサケース上面の開口を通してセンサケース内に収容固定される一体型ベースに取り付けられるとともに、該一体型ベースの一部をなす上記光ファイバ保持機構を介して光ファイバが投・受光素子に対峙するように一体型ベースに保持されていることを特徴とする光ファイバ型光電センサ。
センサケース上面の開口を通してセンサケース内に内挿される一体型ベースの少なくとも一方側面には、一体型ベースの挿入方向に沿ってセンサケースの内側面との間に凹凸嵌合状の支持機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ型光電センサ。
一体型ベースのファイバ保持部には、ファイバクランプが上下動可能に内挿され、クランプレバーによりファイバクランプを押し下げ、光ファイバをクランプ保持したことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ型光電センサ。
一体型ベースに取り付けられるセンサ基板は、センサ基板の対角線上に設けた少なくとも２点の固定ポイントを介して一体型ベースにネジ止め固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ型光電センサ。
一体型ベースには、センサ基板を所定箇所に位置決めできるロケート用ボスが設けられ、このロケート用ボスがセンサ基板のロケート孔に挿入された後、センサ基板が一体型ベースに前記ネジ止め固定されるとともにロケート用ボスがカシメ加工されていることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ型光電センサ。