JP3981553B2

JP3981553B2 - 多光軸光電センサ

Info

Publication number: JP3981553B2
Application number: JP2001375412A
Authority: JP
Inventors: 芳和野々山
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2021-12-10
Also published as: JP2003178654A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多光軸光電センサに関し、より詳しくは、ケース内に収容される光学系ユニットの位置決め及び固定に関する新規な構造を備えたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、米国特許第 6,166,371号公報、同第 5,198,661号公報、PCT国際公開ＷＯ 00/54077号公報に開示されている多光軸光電センサは、工作機械、プレス機、ロボットなどの作業エリアの境界に防護フェンスつまり光カーテンを作り、例えば作業者の身体の一部が作業エリアの中に侵入すると、これを多光軸光電センサが検知して、機械の動作を停止及び／又は警報を発するのに用いられている。
【０００３】
多光軸光電センサは、数多くの発光素子を等間隔に且つ一列に配置した投光器と、これに対応した受光素子を備えた受光器とを含むものであるが、特開２０００−２５１５９５号公報に開示の発明は、細長いケース内に配置される投光素子又は受光素子の光学素子やレンズ及び光学素子を制御するための基板などを予めユニット化し、このユニットをケースに固定することで多光軸光電センサの組み立てを行うことを提案している。
【０００４】
この特開２０００−２５１５９５号公報に開示の構造を説明すると、ケースの前面には、内側基準面を備えた仕切壁を有し、この仕切壁には、長手方向に間隔を隔てて貫通孔が形成されている。他方、ユニットには、その前面にねじ穴を有し、このねじ穴は、ケースの仕切壁に形成された貫通孔に対応した位置に配置されている。
【０００５】
多光軸光電センサを組み立てるとき、先ず、ケース内にユニットを収容し、次いで、ケースの仕切壁の貫通孔とユニットのねじ穴とを一致させた後に、ねじを貫通孔を通じてねじ穴に螺合することにより、ユニットはケースに対して位置決めした状態で固定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ユニットをケースに固定するのに、複数本のねじを１本ずつ締め付ける作業が必要であることから、この作業に時間を要し、多光軸光電センサの製造コストを増大させる要因になる。
【０００７】
また、ケースの仕切壁に貫通孔を形成するのに、ケースが例えば押し出し成形されている場合には、この成形後に貫通孔を穿設するための２次加工が必要となり、多光軸光電センサの製造コストを増大させる要因になるだけでなく、穿設する貫通孔の位置に細心の注意が必要となる。
【０００８】
また、先に引用した特開２０００−２５１５９５号公報にも開示されているように、ケースの仕切壁の前面に隣接して配置される透明カバーと上記ねじの頭部との干渉を避けるために、透明カバーの裏面に凹所つまり逃げを形成する必要があるが、このことも多光軸光電センサの製造コストを増大させる要因になる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、光学系ユニットをケースに対して、比較的簡単な操作で位置決め且つ固定することのできる多光軸光電センサを提供することにある。
【００１０】
本発明の更なる目的は、上記の目的に加えて、孔を穿設するなどの２次的加工を必要としない多光軸光電センサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる技術的課題は、本発明によれば、
２つの互いに平行に延びる側壁を有する細長い押し出し成形ケースと、
該ケースの一方の側壁の上端部に設けられ、ケースの長手方向に延びる水平上面を有する凹所と、
該一方の側壁において前記凹所の下に設けられた垂直壁面と、
他方の側壁に設けられ、ケースの長手方向に延びる突条であって、水平上面と、該他方の側壁から離れるに従って下方に延びる傾斜下面とを有する突条と、
前記ケースの端から該ケース内に挿入可能な、間隔を隔てて一列に並んだ光学素子を備えた細長い光学系ユニットとを有し、
前記光学系ユニットには、前記一方の側壁の凹所内に挿入可能なフランジと、該フランジの下面に設けられ前記一方の側壁の垂直壁面と当接可能な突起と、前記他方の側壁の突条と相補的な断面形状を有する横溝と、該横溝に関連して前記光学系ユニットの長手方向に間隔を隔てて形成された切欠きとが設けられ、
該切欠きに挿入可能なユニット固定用ピースを更に有し、
該ユニット固定用ピースを前記切欠きに挿入することにより、前記光学系ユニットが前記ケースの一方の側壁側に強制的に変位して、該光学系ユニットの前記フランジが前記一方の側壁の凹所に深く侵入すると共に前記フランジの下面に形成した突起が前記一方の側壁の垂直壁面に密着し、また、前記他方の側壁の突条の上面と前記光学系ユニットの前記横溝の上面とが密着することにより、前記ケースに対して前記光学系ユニットが位置決め且つ固定されることを特徴とする多光軸光電センサを提供することにより達成される。
【００１２】
本発明の上記目的及び他の目的並びにその作用効果は、図面を参照した好ましい実施例の詳しい説明から明らかになろう。
【００１３】
【実施例】
図面を参照して、本発明の好ましい実施例の多光軸光電センサは、アルミニウム材などの比較的軽量且つ柔らかい材料を押し出し成形した細長いケース１を有する。ケース１は、図２、図３から理解できるように、Ｕ字状の断面を有し、互いに平行に延びる２つの側壁２、３と、この２つの側壁２、３の後端同士を連結する、後方に向けて凸をなす湾曲形状の後壁又は底壁４とを含む。すなわち、ケース１は、両側壁２、３の前端部で挟まれた細長い開口５を前方に向けて開放した形状を有する。この細長い開口５は、ケース１の一端から他端まで延びている。
【００１４】
説明の都合上、図３に向かって左側に位置する側壁２を「左側壁」と呼び、右側に位置する側壁３を「右側壁」と呼ぶ。左右の側壁２、３の構造は部分的に異なっているが、左側壁２の構造を右側壁３に移植し、右側壁３の構造を左側壁２に移植してもよい。
【００１５】
また、以下の説明では、説明を分かり易くするために、「水平」、「垂直」「上」「下」などの言葉を使用するが、これは図１、図３に図示の態様を基準として用いるものであり、絶対的な意味で使用するものではない。
【００１６】
互いに平行な左右の側壁２、３に関し、左側壁２の上端部分には、右側壁３に向けて横方向に突出した第１の突条６が形成され、この第１の突条６はケース１の長手方向に延びている。第１の突条６は、平らな水平上面７と、左側壁２から遠ざかるに従って徐々に下方に延びる傾斜した下面８と、水平上面７及び傾斜下面８の突出端を互いに連結する垂直面９とを有する。
【００１７】
他方、ケース右側壁３は、その上端部分には、左側壁２に向けて突出した第２の突条１０を有する。この第２の突条１０は、ケースの長手方向に延びている。第２の突条は、矩形の断面形状を有し、互いに平行な平らな水平上面１１及び水平下面１２と、これら上面１１と下面１２の突出端を互いに連結する垂直面１３とを有する。
【００１８】
ケース右側壁３には、第２の突条１０の下面１２に隣接して、開口５に向けて開放した断面矩形の凹所１４を有し、この凹所１４はケース１の長手方向に延びている。この凹所１４を形成する上壁面は、上記第２の突条１０の下面１２で構成され、この上壁面（突条１０の下面１２）に対向する凹所１４の下壁面１５は水平に延びる壁面で構成されている。
【００１９】
水平下壁面１５の開口５側の端縁は、下壁面１５が第２の垂直壁面１６と交差することにより形成されている。先に説明した第２の突条１０の垂直面１３は、第２の垂直壁面１６よりも開口５の内方側に大きく突出した位置に位置している。
【００２０】
図４は、ケース１の開口５に臨んで配置されるホルダプレート２０を示す。ホルダプレート２０は、ケース１と実質的に同じ長さ寸法を有し、水平方向に延びている。このホルダプレート２０には、長手方向に沿って等間隔に投受光用開口２１が形成されている。ホルダプレート２０の背面側には、投受光用開口２１と同心の筒体２２（図５）が一体に設けられ、この筒体２２の深部には、発光素子又は受光素子からなる光学素子２３が配置されている。
【００２１】
図５を参照して、ホルダプレート２０に対面してプリント基板２４が配置され、これらホルダプレート２０及び筒体２２並びにプリント基板２４などは、光学系ユニット２５として予め一体に組み立てられる。この光学系ｓユニット２５に含まれる光学素子２３はプリント基板２４に電気的に接続されている。
【００２２】
図１及び図５を参照して、ホルダプレート２０は、右側の側縁から外方に突出し、ケース右側壁３と対面する水平フランジ２６を有し、この水平フランジ２６の下面には、外方に向けて垂直の段部を形成する突起２７が設けられている。
【００２３】
ホルダプレート２０は、その左側の側面に、ケース左側壁２の第１の突条６と相補的な断面形状を有する横溝３０が形成され、この横溝３０は長手方向に延びている。すなわち、横溝３０は、水平の上面３１と、傾斜した下面３２とを有する。この傾斜下面３２の傾斜角度は、第１の突条６の傾斜下面８と実質的に同一である。
【００２４】
ホルダプレート２０の左側には、図４に図示のように、上方及び側方に向けて開放した２つの略矩形の切欠き凹所３３が形成され、この２つの矩形の切欠き凹所３３は、ケース左側壁２に隣接する領域に配置されている。
【００２５】
各矩形の切欠き凹所３３の深部を形成する長手方向に延びる側縁（右側壁３側の縁）には、一対の互いに平行に且つホルダプレート２０の横断方向延びる縦スリット３５が形成され、この一対の縦スリット３５は、ホルダプレート２０の長手方向に間隔が隔てられている。換言すれば、２つの縦スリット３５は、矩形切欠き凹所３３の深部を形成する側縁の長手方向一端部と他端部に形成され、互いに平行に且つボトルプレート２０の横断方向に延びている。
【００２６】
切欠き凹所３３の底壁は、図１及び図５から最も良く理解できるように、左側壁２側の側縁が上方に若干起立し、その端面３２は、外方に向かうに従って上位になる傾斜面で構成されている。この傾斜角度は、右側壁２の第１の突条６の傾斜下面８と実質的に同じであるのが好ましい。
【００２７】
ケース１へのユニット２５の格納は、先ず、ケース１のいずれか一方の開放端から長手方向にユニット２５を挿入することから行われるが、このとき、ユニット２５（ホルダプレート２０）の水平フランジ２６をケース右側壁３の凹所１２に沿わせ、また、ユニット２５のホルダプレート２０の左側面の横溝３０をケース左側壁２の第１の突条６に嵌め込んだ状態でケース１の一端から長手方向にケース１の中に挿入する。
【００２８】
ここに、ケース１の長手方向一端、つまりユニット２５を挿入した側の端とは反対側の端には、図外のエンドキャップが取り付けられており、このエンドキャップによりケース１の一端が覆われた状態になっている。ケース１の中に挿入されたユニット２５はエンドキャップと当接することにより、ケース１に対するユニット２５の仮位置決めが行われる。
【００２９】
次に、図６に示すユニット固定用ピース４０を用意する。この固定用ピース４０は、互いに平行に位置し且つ矩形の平板状の一対のくさび片４１と、この一対のくさび片４１、４１の上端同士を連結する平板状の水平連結片４２とを有し、ケース１よりも堅い材料、例えばステンレスからなる板を折り曲げることにより作られる。固定用ピース４０の各くさび片４１の先端は、特に限定するものではないが、角を切り落として先細りの形状にするのが好ましい。固定用ピース４０の一対のくさび片４１と４１との間隔は、上述した一対のスリット３５と３１との間隔に等しい。
【００３０】
図１、図５に示すように、ホルダプレート２０の矩形切欠き凹所３３に形成された一対のスリット３５に固定用ピース４０の一対のくさび片４１を合わせた状態で固定用ピース４０を押し込む。固定用ピース４０は、ホルダプレート２０のスリット３５に案内されてホルダプレート２０の深部に進入すると共に、左側壁２の第１の突条６の垂直面９に食い込んで切り込みながら下降する。
【００３１】
すなわち、ユニット２５をケース１に挿入した状態では、ホルダプレート２０の矩形切欠き凹所３３の奥行きは、ケース左側壁２の第１の突条６によって、固定用ピース４０のくさび片４１の幅Ｗ（図１）よりも小さい。このことから、固定用ピース４０を矩形切欠き凹所３３の中に押し込むと、第１の突条６の垂直面９に食い込みながら、丁度くさびのように、ホルダプレート２０を右側壁３に向けて右方向に変位させる。
【００３２】
これにより、図１の右側を見ると分かるように、右側壁３の凹所１４に部分的に入り込んでいるホルダプレート２０の水平フランジ２６は、固定用ピース４０のくさび片４１の作用により、凹所１４内に深く嵌入し、最終的には、水平フランジ２６の下面に形成された突起２７がケース右側壁３の第２の垂直面１６と係合して密着した状態になる。これにより、ユニット２５のケース１に対する最終的な位置決めが完了する。すなわち、ケース１内で仮位置決めされたユニット２５は、固定用ピース４０を挿入することにより、ケースに対する位置決めが完了する。なお、ユニット２５の最終的な位置決めが完了した後、ケース１の他端に、図外のエンドキャップが装着されて、このケース１の他端はエンドキャップにより覆われる。
【００３３】
また、図１の左側を見ると分かるように、固定用ピース４０のくさび片４１によって、ホルダプレート２０が右側壁３に向けて右方向に変位すると、ケース左側壁２の第１の突条６の傾斜下面８に沿って、ホルダプレート２０の横溝３０の傾斜下面３２が移動し、これによりホルダプレート２０は下方に向けて付勢されて、横溝３０の上面３１が第１の突条６の上面７に密着した状態になる。
【００３４】
上述のように固定用ピース４０を矩形切欠き凹所３３の中に深く挿入すると、固定用ピース４０の水平連結片４２は、ホルダプレート２０の板面つまり上面とほぼ面一になる。そして、ホルダプレート２０は、その左側の横溝３０の水平上面３１がケース左側壁２の第１の突条６に圧接し、また、右側のフランジ２６がケース右側壁３の凹所１４の中に圧入されて、凹所１４の水平上面１２と圧接し、更に、フランジ下面の突起２７がケース右側壁３の垂直壁に圧接した状態になる。
【００３５】
これにより、ホルダプレート２０つまりユニット２５は、ケース１に対して、ケース左側壁２の第１突条６の水平上面７と、ケース右側壁３の第２突条１０の水平下面１２及び第２垂直壁面１６とを基準として位置決めされ且つ固定される。
【００３６】
光学系ユニット２５をケース１に位置決め且つ固定した後、図１から最も良く理解できるように、ケース１の両側壁２、３の上端縁に形成された段部４５に、図外のプラスチック製透明カバーが配置され、この透明カバーは、両面接着テープなどの接着手段を介して段部４５上に着脱可能に固定される。
【００３７】
ユニット固定用ピース４０の連結部４２が水平であり、このピース４０を矩形切欠き凹所３３に挿入すると、ピース４０の連結部４２がホルダプレート２０の上面と実質的に面一になるため、上記透明カバーに、ピース４０のための逃げ又は奥部を形成する必要はない。
【００３８】
また、従来のようにケース１に２次加工としてドリルでねじ挿入用孔を穿設する必要もなく、押し出し成形材をそのままケース１として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の多光軸光電センサの断面図であり、光学系ユニットをケースに位置決め且つ固定する過程を示す図である。
【図２】実施例の多光軸光電センサのケースを示す部分斜視図である。
【図３】図２のIII-III線に沿った断面図である。
【図４】多光軸光電センサに含まれる光学系ユニットの概要を示す平面図である。
【図５】図１に対応して、光学系ユニットをケースに位置決め且つ固定する過程を示す部分斜視図である。
【図６】光学系ユニットをケースに固定するためのピースの斜視図である。
【符号の説明】
１ケース
２ケース左側壁
３ケース右側壁
６ケース左側壁の第１の突条
７第１の突条の上面
８第１の突条の傾斜下面
１４ケース右側壁の凹所
１６ケース右側壁の垂直壁面
２０ホルダプレート
２６水平フランジ
３０横溝
３３切欠き凹所
３５固定用ピースのガイドを構成する縦スリット
４０ユニット固定用ピース
４１固定用ピースの一対のくさび片
４２固定用ピースの水平連結片

Claims

２つの互いに平行に延びる側壁を有する細長い押し出し成形ケースと、
該ケースの一方の側壁の上端部に設けられ、ケースの長手方向に延びる水平上面を有する凹所と、
該一方の側壁において前記凹所の下に設けられた垂直壁面と、
他方の側壁に設けられ、ケースの長手方向に延びる突条であって、水平上面と、該他方の側壁から離れるに従って下方に延びる傾斜下面とを有する突条と、
前記ケースの端から該ケース内に挿入可能な、間隔を隔てて一列に並んだ光学素子を備えた細長い光学系ユニットとを有し、
前記光学系ユニットには、前記一方の側壁の凹所内に挿入可能なフランジと、該フランジの下面に設けられ前記一方の側壁の垂直壁面と当接可能な突起と、前記他方の側壁の突条と相補的な断面形状を有する横溝と、該横溝に関連して前記光学系ユニットの長手方向に間隔を隔てて形成された切欠きとが設けられ、
該切欠きに挿入可能なユニット固定用ピースを更に有し、
該ユニット固定用ピースを前記切欠きに挿入することにより、前記光学系ユニットが前記ケースの一方の側壁側に強制的に変位して、該光学系ユニットの前記フランジが前記一方の側壁の凹所に深く侵入すると共に前記フランジの下面に形成した突起が前記一方の側壁の垂直壁面に密着し、また、前記他方の側壁の突条の上面と前記光学系ユニットの前記横溝の上面とが密着することにより、前記ケースに対して前記光学系ユニットが位置決め且つ固定されることを特徴とする多光軸光電センサ。
前記ユニット固定用ピースが前記ケースよりも堅い材料から作られ、該ユニット固定用ピースを前記切欠きに挿入するときに、前記他方の側壁の突条に食い込むことを特徴とする請求項１の多光軸光電センサ。
前記ユニット固定用ピースが、一対の平板状のくさび片と、このくさび片の端同士を連結する平らな連結片とを有することを特徴とする請求項１又は２の多光軸光電センサ。
前記切欠きの深部の側縁に前記一対のくさび片を案内する一対のスリットが形成されていることを特徴とする請求項３の多光軸光電センサ。