JP4724012B2

JP4724012B2 - 多光軸光電センサ

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Publication number: JP4724012B2
Application number: JP2006034523A
Authority: JP
Inventors: 利徳中野; 哲井上
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2026-02-10
Also published as: JP2007214056A

Description

本発明は、直線的に光学素子を配置して侵入物を検知する多光軸光電センサに関する。

投光器と受光器を互いに対向して配置し、これら投光器と受光器との間に多光軸のライトカーテンを形成する多光軸光電センサが存在する。この多光軸光電センサは、たとえば、工場内に設置され、機械設備で作業を行う作業員の安全を確保するために利用される。誤って、作業員が、動作中の機械設備に近づき、ライトカーテンを形成している一部の光軸を遮ると、多光軸光電センサは遮光信号を発する。これにより、機械設備の動作を停止させる制御などが行われるのである。

特許文献１は、多光軸光電センサに関するものである。特許文献１で開示されている多光軸光電センサは、本体ケースおよび端部ケースの一側面に光学素子を配列し、光学系のユニットや基板を本体ケースや端部ケースで保護するようにしている。

多光軸光電センサは、光学的に、あるいは電気的に精度の高い制御が行われることが要求されるのはもちろんのこと、その剛性に対する要求も高い。工場などでは、作業員が、重量の重い部品や、金属などの剛性の高い部品などを持ち歩く場合がある。したがって、作業員が誤って、これらの部品を多光軸光電センサにぶつけるといった場合も想定しなければならない。このため、多光軸光電センサには、製品強度の向上も重要な課題となっている。

特開２００５−３２１１９８号公報

特許文献１で開示されている多光軸光電センサにおいても、本体ケースや端部ケースの剛性を強化することで、内装部品を保護することは可能である。しかし、本体ケースや端部ケースには、光学素子も取り付けられる。一列に配列された光学素子は、ライトカーテンの光軸間隔を一定に保つために微調整が必要である。光学素子の光軸がばらばらであると、ライトカーテンに隙間が発生し、侵入検知の精度を悪くするからである。つまり、特許文献１で開示されている多光軸光電センサにおいては、本体ケースや端部ケースが、光学素子の光軸を調整するという精密機械的な調整能力と、外部の衝撃から内装部品を保護するという重機械的な能力を両方兼ね備えていなければならない。しかし、１つの部材で、このような性格の異なる機能をカバーすることは困難であった。

剛性および光軸調整が１つのケースによって機能しているため、たとえば、外部からの衝撃を受けると、それによって光軸がずれるという心配がある。また、投光部や受光部は、センサの側面に露出しているので、物がぶつかったりすると、破損するという心配もある。あるいは、光学系が露出していることで、工場内での使用により、クーラントが付着しやすい、外乱光の影響を受けやすい、スパッタ飛沫が付着しやすいという問題がある。

これら問題を解決する次のような方法が考えられる。つまり、本体ケースには、光学素子の光軸を調整する機能を持たせる一方、多光軸光電センサとは別体のセンサカバーなる部材でセンサ全体を被うという方法である。これであれば、センサカバーは、外部の衝撃からの保護だけを考慮すればよいので、剛性の強い部材で構成すれば充分である。

しかし、別体のセンサカバーを設けた場合でも、問題は充分には解決しない。多光軸光電センサは、投光部と受光部との間で光軸を調整する必要があり、そのために、多光軸光電センサを軸方向に回転させて光軸を調整する。

図２５は、多光軸光電センサ１００の周囲に別体のセンサカバー１０１を設けた構成図である。図は、多光軸光電センサ１００およびセンサカバー１０１を、多光軸光電センサの回転軸１００ａの軸方向から見た図である。図２５（ａ）では、多光軸光電センサ１００の光軸が略中央位置に調整されているのに対して、図２５（ｂ）では、多光軸光電センサ１００を回転軸１００ａ中心に左右に回転させることで、光軸を調整している様子を示している。

このように、多光軸光電センサ１００は、回転軸１００ａを中心に回転させながら投光部と受光部との間の光軸を調整するため、投光領域あるいは受光領域として広い領域を確保しておく必要がある。したがって、センサカバー１０１の前部に大きな開口部１０１ａを用意しておく必要があり、その開口幅１０１Ｗが広くなる。このため、やはり、多光軸光電センサ１００の正面側に配置された光学系などの部品が露出することになり、保護が充分でなかった。

そこで、本発明は前記問題点に鑑み、外部からの衝撃に強く、かつ、光学系の部品を充分に保護することが可能な多光軸光電センサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、互いに離間して一列に配列された複数の光学素子を備える多光軸光電センサにおいて、各々の前記光学素子に対応して設けられるレンズと、当該レンズを保持し前記光学素子とレンズとの位置決めを行うレンズホルダと、前記複数の光学素子を制御する制御回路とを断面略矩形の第１金属部材の内部に収容する本体内層部と、前記本体内層部を収容する断面略矩形の第２金属部材を備える本体外層部と、を備え、前記第１金属部材が、前記複数の光学素子を一列に配列するために前記レンズホルダを位置決めする位置決め部を有する互いに向かい合う一対の側壁と、
前記光学素子に対応して設けられ、当該光学素子が投光または受光する光を透過する第１開口と、を備え、前記本体外層部が、前記第１開口に対向する第２開口と、前記多光軸光電センサを被検知エリアに向けて取り付けるための着脱自在な取付具と、前記多光軸光電センサの長軸に沿って回転調整可能な軸回転調整機構と、を備え、前記第１金属部材の少なくとも一方の側壁と前記第２金属部材とが、本体の一端から他端に亘って離間すると共に、両部材が前記第１金属部材の一の側面あるいは端面のみで接続されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の多光軸光電センサにおいて、前記第１金属部材と前記第２金属部材との離間した部分に弾性部材が挟持されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の多光軸光電センサにおいて、前記本体外層部は、前記取付具を介して設置面に設置されるものであり、前記本体外層部の前記設置面に対する前記取付具の締結を緩めた上で、前記本体内層部および前記本体外層部を備える前記多光軸光電センサを一体的に軸回転させることで、前記多光軸光電センサの投光部および受光部間の光軸調整が行われることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３に記載の多光軸光電センサにおいて、前記取付具は、前記本体外層部の外側面に取り付けられるセンサ側固定手段と、設置面側に取り付けられる設置側固定手段と、を備え、前記センサ側固定手段の外周面は、略円弧状の取付面を有しており、前記設置側固定手段を前記取付面上で円周方向にスライドさせることで、前記多光軸光電センサ間の光軸調整が行われることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の多光軸光電センサにおいて、前記軸回転調整機構は、前記本体外層部の端面に設けられた回転軸と、設置面側に取り付けられる回転軸受け手段と、を備え、前記多光軸光電センサを、前記回転軸受け手段でガイドしつつ軸回転させることで、前記多光軸光電センサの投光部および受光部間の光軸調整が行われることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の多光軸光電センサにおいて、前記第１金属部材内と本体外部とを連結するケーブルは、前記第１金属部材および前記第２金属部材の共に投受光面とは反対側の背面側に設けられたケーブル孔を介して外部に案内されることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、互いに離間して一列に配列された複数の光学素子を備える多光軸光電センサにおいて、各々の前記光学素子に対応して設けられるレンズと、当該レンズを保持し前記光学素子とレンズとの位置決めを行うレンズホルダと、前記複数の光学素子を制御する制御回路とを断面略矩形の第１金属部材の内部に収容する本体内層部と、前記本体内層部を収容する断面略矩形の第２金属部材を備える本体外層部と、前記本体内層部と前記本体外層部との間に挟持される気密層と、を備え、前記第１金属部材が、前記複数の光学素子を一列に配列するために前記レンズホルダを位置決めする位置決め部を有する互いに向かい合う一対の側壁と、前記光学素子に対応して設けられ、当該光学素子が投光または受光する光を透過する第１開口と、を備え、前記本体外層部が、前記第１開口に対向する第２開口と、前記多光軸光電センサを被検知エリアに向けて取り付けるための着脱自在な取付具と、前記多光軸光電センサの長軸に沿って回転調整可能な軸回転調整機構と、を備え、前記第２金属部材の少なくとも一方の側壁と前記気密層とが、本体の一端から他端に亘って離間していることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、互いに離間して一列に配列された複数の光学素子を備える多光軸光電センサにおいて、各々の前記光学素子に対応して設けられるレンズと、当該レンズを保持し前記光学素子とレンズとの位置決めを行うレンズホルダと、前記複数の光学素子を制御する制御回路とを断面略矩形の第１金属部材の内部に収容する内層ユニット部と、前記内層ユニット部が複数直列接続されて構成される本体内層部を収容する断面略矩形の第２金属部材を備える本体外層部と、を備え、前記第１金属部材が、前記複数の光学素子を一列に配列するために前記レンズホルダを位置決めする位置決め部を有する互いに向かい合う一対の側壁と、前記光学素子に対応して設けられ、当該光学素子が投光または受光する光を透過する第１開口と、を備え、前記本体外層部が、前記第１開口に対向する第２開口と、前記多光軸光電センサを被検知エリアに向けて取り付けるための着脱自在な取付具と、前記多光軸光電センサの長軸に沿って回転調整可能な軸回転調整機構と、を備え、接続される複数の第１金属部材の少なくとも一方の側壁と前記第２金属部材とが、本体の一端から他端に亘って離間すると共に、両部材が前記第１金属部材の一の側面あるいは端面のみで接続されていることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項８に記載の多光軸光電センサにおいて、複数の前記内層ユニット部は、前記本体外層部に取り付けられた一枚の支持プレートに接続されており、前記支持プレートに対する各内層ユニット部の位置調整を行うことで、前記本体内層部における光学素子の位置関係が固定されることを特徴とする。

本発明の多光軸光電センサは、光学素子間の位置決めを行う本体内層部と、本体内層部を被う本体外層部とを備え、本体内層部および本体外層部とは本体の一端から他端に亘って離間し、両部材が本体内層部が備える第１金属部材の一の側面あるいは端面のみで接続されている。外部の衝撃から光学系部品や電装部品を保護する機能と、光学素子間の位置決めを行う機能が、別の層で実現されるので、それぞれの層が充分に役割を果たすことができる。

つまり、本体外層部が外部から衝撃を受けた場合にも、その衝撃が本体内層部に直接伝わらないので、光学素子間の位置決めに与える影響を小さくすることが可能である。また、本体外層部は、剛性の観点にのみ注目して部材を構成することが可能である。

さらには、本体内層部と本体外層部は、本体外層部の一の側面あるいは端面のみで接続されているので、本体外層部に加わった衝撃が、本体内層部に伝わることを、さらに有効に防止できるのである。

また、本体内層部と本体外層部が一体構成となっているので、投光部と受光部間の光軸調整を行う際には、本体内層部と本体外層部とを一体的に調整すればよい。このため、本体外層部に設ける投光用あるいは受光用の開口部を小さくすることができる。このことにより、本体内層部が露出する面積を小さくすることができ、外部の環境から光学素子などを有効に保護することが可能である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る多光軸光電センサ１０の斜視図である。この多光軸光電センサ１０は、２本が対になって互いに略平行を保つように配置され、一方の多光軸光電センサ１０の投光部から出力された光を、他方の多光軸光電センサ１０の受光部で受光することにより、両センサ間の侵入物を検知するものである。ここで、多光軸光電センサ１０は、投光部あるいは受光部を備えることになるが、本実施の形態においては、これら投光部と受光部とを区別せず、光学系部品などとして説明する。したがって、以下の実施の形態および図面において、多光軸光電センサ１０は、投光側と受光側を区別しない共通の装置として説明する。

図１に示すように、多光軸光電センサ１０は、縦長形状をしており、装置の外側面を形成する本体外層部３０と、本体外層部３０の内側に位置する本体内層部４０と、本体内層部４０と本体外層部３０とを上下から挟むようにして取り付けられる端部キャップ２０，２０とを備えて構成される。本体外層部３０には、正面側に縦方向の開口部３０ａが形成されており、この部分においては、外部から本体内層部４０を望むことが可能となっている。上下の端部キャップ２０,２０は、本体外層部３０とともに本体内層部４０を保護する機能を有しており、本体外層部の一部と見ることもできる。

なお、多光軸光電センサ１０は、様々な場所で、様々な角度からの侵入路にライトカーテンを形成するため、縦方向や横方向など様々な角度で設置される。したがって、多光軸
光電センサ１０の配置方向は、１つに決まるものではないが、この実施の形態においては、便宜上、図１の図面上下方向を多光軸光電センサ１０の上下方向として説明する。多光軸光電センサ１０は、上下方向の回転軸１１を中心に矢視１２の方向に回転することにより、投光部と受光部との間の光軸を調整しつつ、侵入路にライトカーテンを形成する。

図２は、図１の多光軸光電センサ１０を矢視Ｖ１の方向から見た正面図であり、図３は、矢視Ｖ２の方向から見た側面図である。また、図４は、図１の多光軸光電センサ１０を上方から見た平面図である。また、図５〜図７は、図２〜図４で示した多光軸光電センサ１０から、それぞれ端部キャップ２０を取り外した状態の図である。つまり、図５は、端部キャップ２０を取り外した状態の正面図、図６は、端部キャップ２０を取り外した状態の側面図、図７は、端部キャップ２０を取り外した状態の平面図である。

図２および図５に示すように、本体内層部４０が外部に露出している面積は非常に狭い面積となっている。本実施の形態の多光軸光電センサ１０は、本体外層部３０が、アルミニウムなどの剛性の高い部材で構成され、本体内層部４０には、光学系部品や電装部品が収納される構造、つまり、本体外層部３０と本体内層部４０の２層構造となっているが、これら２層が一体的に形成されている。投光部と受光部との間で光軸を調整する際には、回転軸１１を中心に多光軸光電センサ１０を回転させることになるが、この場合にも、装置に対する外部からの衝撃を防ぐための本体外層部３０と、光学系部品などが収納される本体内層部４０とが一体となって回転するので、開口部３０ａの面積を小さくさせることが可能となるのである。なお、投光部および受光部を構成する光学素子は、本体内層部４０の正面側に、上下方向に等間隔を空けて一列に配置される。この光学素子が配置される領域を、図１に領域４５として示している。

具体的には、図２５で示したセンサカバー１０１については、開口部１０１ａの面積が大きく、その開口幅１０１Ｗも非常に長いが、図２、図５、図７等で示すように、この多光軸光電センサ１０については、開口部３０ａの面積が小さく、その開口幅３０Ｗを非常に狭くすることができるのである。これにより、光学系部品などを含む本体内層部４０が外部に露出する面積を小さくすることができ、光学系部品を含む内装部品の保護を充分に図ることができるのである。したがって、光学系部品などが露出していることにより、クーラントが付着しやすい、外乱光の影響を受けやすい、スパッタ飛沫が付着しやすいといった問題が解決される。

次に、本体外層部３０と本体内層部４０との接続構造について説明する。図７に示すように、本体外層部３０は、平面視（あるいは断面）略矩形形状の金属部材と、その他の部品から構成されており、背面側は、略円弧状となっている。つまり、略平面状の正面、２側面と、平面視略円弧状の背面とが連結される筒状部材で構成されている。一方、本体内層部４０は、筒状に形成される本体外層部３０の中で、中空状態で支持されている。

図８、図９は、図５で示した多光軸光電センサ１０の矢視Ａ−Ａ断面図および矢視Ｂ−Ｂ断面図である。また、図１０は、図７で示した多光軸光電センサ１０の矢視Ｃ−Ｃ断面図である。本体内層部４０は、本体外層部３０の全長よりもやや短めの長さを有する長尺の部品であり、平面視についても、本体外層部３０と同様の形状をしている。本体内層部４０は、図８および図９に示すように、金属部材であるケース４１内に光学系部品や電装部品を収納する構成となっている。ただし、光学素子など一部の部品については、ケース４１の開口部４１ａから正面側に露出する位置に設けられている。この領域が、図１に示した領域４５に対応している。つまり、多光軸光電センサ１０の投光部および受光部を構成する光学素子は、ケース４１の開口部４１ａおよび本体外層部３０の開口部３０ａを介して外部と連通しており、この開口領域を利用して、投光および受光を行うようにしている。

そして、図８ないし図１０に示すように、本体内層部４０は、本体外層部３０と一部の面でのみ接続されている。図１０に示すように、本体外層部３０の背面を構成する部材の内側には、上端部および下端部付近に支持プレート５１，５１が取り付けられ、各支持プレート５１，５１には、それぞれＬ字プレート５２，５２が取り付けられている。

図１１は、支持プレート５１の斜視図であり、図１２は、Ｌ字プレート５２の斜視図である。支持プレート５１は、正面視略長方形状の平面プレートであり、２つのボルト溝５１ａ，５１ｂが設けられている。Ｌ字プレート５２は、側面視略Ｌ字状のプレートであり、基部５２ｆとウィング部５２ｇとが略直角の角度をなして連結された形状となっている。そして、基部５２ｆには、ボルト溝５２ａが設けられ、ウィング部５２ｇには、４つのボルト溝５２ｃ，５２ｃ・・・が設けられている。

そして、支持プレート５１は、本体外層部３０の背面内壁に設けられた図示せぬボルト溝と、ボルト溝５１ｂとを合わせた上で、ボルト締めすることによって、本体外層部３０側に固定される。また、本体外層部３０の背面内壁に設けられた図示せぬボルト溝と、支持プレート５１のボルト溝５１ａの位置を合わせ、さらに、ボルト溝５１ａと、Ｌ字プレート５２のボルト溝５２ａの位置を合わせた上で、ボルト締めすることにより、本体外層部３０と支持プレート５１とＬ字プレート５２とが固定される。さらに、Ｌ字プレート５２に設けられた４つのボルト溝５２ｃ，５２ｃ・・・と、本体内層部４０の上端面および下端面にそれぞれ設けられた４つのボルト溝とを合わせた上で、ボルト締めすることにより、Ｌ字プレート５２と本体内層部４０とが固定される。

このようにして、本体外層部３０と本体内層部４０は、支持プレート５１とＬ字プレート５２を介して接続されるが、図７ないし図９に示すように、支持プレート５１が本体外層部３０と接続されるのは、本体外層部３０の背面側のみであり、Ｌ字プレート５２と本体内層部４０とが接続されるのは、本体内層部４０の上下端部のみである。これにより、本体外層部３０と本体内層部４０との接続部分は、両部品の一部の領域のみであり、その他の部分は本体の一端から他端に亘って離間し、クリアランス３５が形成されているのである。

なお、本実施の形態においては、本体外層部３０の一の側面と本体内層部４０とを接続するようにしているが、端部キャップ２０の内壁側と本体内層部４０とを接続するようにしてもよい。つまり、端部キャップ２０を本体外層部の一部と考えると、本体外層部の一の側面あるいは端面（正確には、一の側面の内壁あるいは端面の内壁）により本体内層部４０をフローティング構造で支持するようにしている。

図７ないし図９に示すように、本体外層部３０と本体内層部４０との間は、背面側以外にクリアランス３５が形成され、本体内層部４０が中空状態となっていることが分かる。つまり、本体内層部４０の周辺は、１側面（この実施例では背面）のみにおいて接続部が設けられ、他の側面は本体の一端から他端に亘ってクリアランス３５が形成されているのである。また、支持プレート５１，５１は、本体外層部３０の上下端部付近に設けられているが、それら部品は、本体外層部３０の上下方向の全長に亘って延設されているのではなく、図１０に示すように、上下端部の一部領域のみである。図の実施例では、２つの支持プレート５１の長さを加えても、本体の全長の半分程度の長さである。したがって、これら２つの支持プレート５１，５１の間にも接続部を構成する部材はなく、クリアランス３５が形成されている。これにより、本体外層部３０と本体内層部４０との接続部の面積が非常に小さく、本体内層部４０を中空状態で支持することが可能となり、本体外層部３０が外部から衝撃を受けた場合にも、本体内層部４０には、なるべく衝撃が伝わらないようにしているのである。

多光軸光電センサ１０は、投光部と受光部との間での光軸を調整するため、回転軸１１を中心に装置全体を回転させて調整を行う必要があると説明した（このような光軸調整を、この明細書では、「投光部と受光部との間の光軸調整」と呼んでいる。）。そして、このような調整が行われるのは、各光学素子間の調整（このような調整を、この明細書では、「光学素子間の位置決め」と呼ぶことにする。）が行われていることが前提である。「光学素子間の位置決め」が行われた一群の光学素子を一体として回転させることにより、「投光部と受光部との間の光軸調整」が行われるのである。

「光学素子間の位置決め」を具体的に説明する。本体内層部４０には、図１の領域４５で示したように、多数の光学素子が上下方向に等間隔で配置されることになるが、これら各光学素子の光軸が平行になるように調整を行う必要がある。このような調整機構は、本体内層部４０が有している。したがって、本体内層部４０に衝撃が伝わらないということは、これらの調整機構に与える影響を小さくできるという意味で非常にメリットがある。

図１３は、光学素子間の位置決めに関わる本体内層部４０の構造を示す図である。本体内層部４０を構成する金属部材のケース４１は、上述したように前部に開口部４１ａが形成されているが、その開口部４１ａの左右に位置する側壁には、レンズホルダ４２の位置決めを行うための位置決め部４１１,４１２が形成されている。レンズホルダ４２は、レンズ４３を保持し、光学素子４４とレンズ４３の位置決めを行う部材である。つまり、レンズホルダ４２を金属部材のケース４１に装着し、位置決め部４１１,４１２によってレンズホルダ４２の取付位置を規定することによって光学素子間の位置決めが行われるのである。また、光学素子４４の背面側には光学素子４４を制御する制御回路４６が収納されている。このように、金属部材のケース４１は、光学素子４４、レンズ４３、レンズホルダ４２、制御回路４６を収納するとともに、光学素子間の位置決めも行うようにしているのである。

このように、本実施の形態の多光軸光電センサ１０は、剛性を保つための本体外層部３０と、光学系部品などを収納し、光学素子間の位置決め機能を有する本体内層部４０とからなる２層構造とし、かつ、これら２層の接続部面積を非常に小さくして、２層間にクリアランス３５を設けている。これにより、剛性の高い部材で構成された本体外層部３０が、外部からの衝撃を受けた場合にも、その衝撃が本体内層部４０に伝わることを最小限に抑えているのである。また、衝撃の伝わりを抑えることにより、本体内層部４０が有する光学素子間の位置決め機能に与える影響が小さくなり、ライトカーテンを形成する光軸の間隔を一定に保つことができるのである。

また、本体内層部４０は、ケース４１内に光学系部品や電装部品を収納しているため、ケース４１の開口部４１ａの周辺部分には、図示せぬシール部材などを取り付け、防塵対策、防水対策を行うようにしている。したがって、本体内層部４０は、光学素子の位置決め調整機能とともに、防塵、防水機能を有している。

次に、本実施の形態に係る多光軸光電センサ１０の設置構造について説明する。多光軸光電センサ１０は、工場内の機械設備などの近傍に設置される。そして、上述したように、投光部と受光部との間で光軸調整を行う必要があるため、その調整作業を行い易いように次のような設置構造をとっている。

図１４は、多光軸光電センサ１０の固定手段を示す図である。この固定手段は、多光軸光電センサ１０の上端部に設けられる。図１４は、多光軸光電センサ１０の上端部に取り付けられるブラケット７１を示す斜視図である。図１５は、端部キャップ２０の上部にブラケット７１を取り付けた図である。

ブラケット７１は、平面状のプレートである設置側プレート７１１と、設置側プレート７１１の端部から略直角の方向に延設するセンサ側プレート７１２とから構成される。設置側プレート７１１には、３つの長孔７１ａ，７１ａ・・・が設けられており、この長孔７１ａを、設置側の壁面等に設けられたボルト溝に位置を合わせ、ボルト締めすることにより、ブラケット７１が設置側の壁面等に固定される。

また、センサ側プレート７１２には、回転軸受け孔７１ｂおよび４つの長孔７１ｃ，７１ｃ・・・が形成されている。そして、図１５に示すように、ブラケット７１を端部キャップ２０の上部に固定するときには、端部キャップ２０の端面中央に設けられた回転軸２１（図１〜図４等に図示）が、回転軸受け孔７１ｂに挿入され、回転軸が規定されるようになっている。また、図４に示すように、端部キャップ２０の端面には、８つのボルト溝２０ａ，２０ａ・・・が形成されており、ブラケット７１の長孔７１ｃ，７１ｃ・・・と、適当なボルト溝２０ａ，２０ａ・・・の位置を合わせ、ボルト締めすることにより、ブラケット７１と多光軸光電センサ１０とが固定される。このようにして、多光軸光電センサ１０は、ブラケット７１を介して設置側の壁面等に設置される。

もう１つの固定手段は、多光軸光電センサ１０の側面側に設けられる。図１６は、多光軸光電センサ１０の側面側の固定手段を示す図である。この固定手段は、センサ側固定部材７２と設置側固定部材７３とを利用する。センサ側固定部材７２は、本体外層部３０の背面側に沿うように取り付けられる平面視円弧状のプレートであり、その両端部からは、それぞれ２つの突起部７２１，７２２が延設されている。そして、突起部７２１には、長孔７２１ａが形成されており、この長孔７２１ａを、本体外層部３０の側面の上下方向に設けられたガイド溝３０ｂと位置合わせし、この長孔７２１ａとガイド溝３０ｂにボルトを螺合することで、センサ側固定部材７２が本体外層部３０に固定される。

一方、設置側固定部材７３には、２つの長孔７３ａ，７３ａが設けられており、この長穴７３ａ，７３ａにそれぞれボルトを挿入して、設置側の壁面等に設けられたボルト溝にボルトを螺合することで、設置側固定部材７３が設置側の壁面等に固定される。

また、センサ側固定部材７２の突起部７２２には、ボルト溝７２２ａが設けられており、設置側固定部材７３に設けられた長孔７３ｂとボルト溝７２２ａの位置を合わせ、ボルト締めすることにより、センサ側固定部材７２と設置側固定部材７３とが固定される。このようにして、多光軸光電センサ１０が、設置側の壁面等に固定されるのである。

なお、突起部７２２の外周面は、略円弧状に形成され、設置側固定部材７３の長孔７３ｂが形成されている部分は、その内周面が略円弧状に形成されている。つまり、センサ側固定部材７２と設置側固定部材７３とは、円周面で接触するようにして組み立てられる。

以上の通り、ブラケット７１、センサ側固定部材７２および設置側固定部材７３を用いて、多光軸光電センサ１０が固定される。そして、投光部および受光部との間の光軸を調整する際には、ブラケット７１の長孔７１ｃに挿入し、ボルト溝２０ａに螺合しているボルトの締結を緩める。また、設置側固定部材７３の長孔７３ｂに挿入し、センサ側固定部材７２のボルト溝７２２ａに螺合しているボルトの締結も緩める。

そして、端部キャップ２０の回転軸２１をブラケット７１の回転軸受け孔７１ｂに挿入したままガイドしつつ、回転軸１１を中心に回転させる。このとき、ブラケット７１の長孔７１ｃに挿入されているボルトが、長孔７１ｃの長さの範囲で、回転方向に沿って移動することで、位置が調整される。また、設置側固定部材７３の長孔７３ｂに挿入されているボルトが、長孔７３ｂの長さの範囲で、回転方向に沿って移動することで、位置が調整される。位置が決まったところで、それぞれボルトを締めることで調整作業が終了する。

このように、本実施の形態の多光軸光電センサ１０は、設置側の壁面に固定しているボルトを緩めることで、本体外層部３０と本体内層部４０とを一体的に、回転軸１１の周りに回転させて、投光部と受光部との間の光軸を調整することが可能である。これにより、上述したように、本体外層部３０の正面側に設けられた開口部３０ａの開口幅３０Ｗを小さくすることが可能となり、本体内層部４０の保護が充分に行えるのである。

なお、投光部および受光部の上下方向の位置を調整する場合には、ブラケット７１の長孔７１ａに挿入しているボルトと、設置側固定部材７３の長孔７３ａに挿入しているボルトをそれぞれ緩める。そして、長孔７１ａ,７３ａの長さの範囲で、多光軸光電センサ１０を一体的に上下に移動させることで、上下方向の光軸調整も可能である。

なお、この実施の形態においては、端部キャップ２０に凸状の回転軸２１を設け、ブラケット７１には、回転軸受け孔７１ｂを形成するようにしたが、この構成が逆であってもよい。つまり、図１７に示すように、ブラケット７１には、回転軸７１ｅを設け、端部キャップ２０には、回転軸受け孔２２を形成するようにしてもよい。

本発明の別の特徴を説明する。図３、図６、図１６等に示すように、本体外層部３０の背面側（つまり、投受光部とは逆側）の下端部付近には、ケーブル引き出し用のソケット３１が取り付けられている。ソケット３１は、ゴム製あるいは樹脂性の部材であり、その部材には、ケーブル挿入孔３１ａが設けられている。そして、本体内層部４０に接続されたケーブル（電源用ライン、データラインなどが含まれる。）が、このケーブル挿入孔３１ａを通って外部の電源装置や制御装置に接続される。

このように、ケーブル引き出し用のソケット３１が、本体外層部３０の背面側に設けられている。つまり、本体内層部４０の内部に収納される部品と本体外部とを接続するケーブルは、本体内層部４０および本体外層部３０のいずれも背面側の壁を通過するように構成されている。これにより、多光軸光電センサ１０の上下両端部分にケーブル引き出し用のスペースを設ける必要がなく、本体外層部３０の両端部に近い部分まで、光学素子を配置できる。本体外層部３０の側面側からケーブルを引き出すようにしてもよいが、背面側とすることで、本体の幅を小さくすることができ、省スペース構造となる。

｛変形例１｝
図１８および図１９は、本発明の変形例であり、本体外層部３０と本体内層部４０との間に弾性部材６１を挿入している。図１８は、端部キャップ２０を外した状態の弾性部材６１が挿入された多光軸光電センサ１０の平面図である。図１９は、図１８の矢視Ｄ−Ｄ断面図である。

図に示すように、この弾性部材６１は、本体内層部４０の両側面に挿入された略直方体形状の部材であり、クリアランス３５に押し込まれることによって、本体外層部３０の内壁と本体内層部４０の外壁に接するようになっている。弾性部材６１としては、ウレタンやスポンジなどを利用することが可能であり、これら部材が、本体内層部４０の側壁にボンドなどで接着される。あるいは、対向する本体外層部３０の内壁に接着するようにしてもよい。

このように、剛性を保つための本体外層部３０と光軸調整の機能を備えた本体内層部４０との間に弾性部材６１を挿入することで、本体外層部３０が受けた衝撃を吸収し、本体内層部４０に与える衝撃の影響をさらに小さくすることが可能である。なお、図１８および図１９で示した変形例では、クリアランス３５の一部に弾性部材６１を挿入するようにしているが、クリアランス３５の全域に亘って弾性部材を充填するようにしてもよい。

｛変形例２｝
図２０は、本発明の別の変形例であり、本体外層部３０と本体内層部４０との間に、シール部材６２を挿入している。図２０は、端部キャップ２０を外した状態のシール部材６２が挿入された多光軸光電センサ１０の平面図である。このシール部材６２は、上下方向に延びる円筒形状の部材であり、本体内層部４０の上下方向について全長を密閉できるようになっている。

このように、多光軸光電センサ１０を、剛性を保持する本体外層部３０と、光学素子間の位置調整機能を備えた本体内層部４０と、本体外層部３０と本体内層部４０との間に位置し、本体内層部４０に対する防塵性、防水性を保持するための中間層を設けることで、本体内層部４０に対する保護をより強化することが可能である。たとえば、従来の多光軸光電センサでは、装置の外面に防塵性、防水性を保持するための層が設けられていたため、衝撃などにより、この層が破損することがあったが、図２０で示した構成であれば、本体外層部３０で保護された内側に防塵性、防水性を保持する層が設けられるので、その機能を長く維持することが可能である。

なお、本実施の形態において、ケーブル引き出し用のソケット３１が本体背面側に設けられることを説明したが、図２０で示したように、本体外層部３０と本体内層部４０との間に気密層としてのシール部材６２が挟持される場合には、図２１に示すように本体端部からケーブルを引き出すようにすればよい。

｛変形例３｝
上記の実施の形態の多光軸光電センサ１０は、１つの本体外層部３０の中に、１つの本体内層部４０が収容されている構成であった。これに対して、図２２ないし図２４に示す多光軸光電センサ１０Ｌは、長い本体外層部の中に複数の本体内層部が連結された状態で収容されている。図２３は、図２２における矢視Ｅ−Ｅ断面図であり、図２４は、図２２における矢視Ｆ−Ｆ断面図である。

図２２ないし図２４に示すように、この実施の形態では、本体外層部３０Ｌの中に、２つの本体内層部４０Ａ，４０Ｂが連結されて収容されている。本体内層部４０Ａ，４０Ｂは、上記の実施の形態で説明した本体内層部４０と基本構造は同じである。異なるのは、本体外層部３０Ｌとの接続構造などである。また、本体外層部３０Ｌも、上記の実施の形態で説明した本体外層部３０と同様の構造であるが、その長さは、略倍の長さとなっている。

図２３に示すように、本体内層部４０Ａは、支持プレート５１Ｌおよび２つのＬ字プレート５２Ａ，５２Ａを介して本体外層部３０Ｌに支持されている。また、本体内層部４０Ｂは、支持プレート５１Ｌおよび２つのＬ字プレート５２Ｂ，５２Ｂを介して本体外層部３０Ｌに支持されている。つまり、この変形例においては、支持プレート５１Ｌが、本体外層部３０Ｌの内壁部の略全長に亘る長さを有しており、この１枚の支持プレート５１Ｌに４つのＬ字プレート５２Ａ，５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｂが取り付けられている。なお、Ｌ字プレート５２Ａは、図１２で示したＬ字プレート５２と略同様の構成である。Ｌ字プレート５２Ｂの形状は少し異なる。Ｌ字プレート５２Ｂ，５２Ｂは、支持する本体内層部４０Ｂの位置を調整可能な機構を備えている。

このように、多光軸光電センサ１０Ｌについても、本体外層部３０Ｌの内壁のうち、１側面（ここでは背面）においてのみ、本体内層部４０Ａ，４０Ｂを支持するようにしている。このため、図２４に示すように、本体外層部３０Ｌと本体内層部４０Ａ，４０Ｂとの間に、クリアランス３５Ｌが形成され、本体内層部４０Ａ，４０Ｂを中空状態で支持することになる。したがって、本体外層部３０Ｌに加わった衝撃が、直接本体内層部４０Ａ，
４０Ｂに伝わることを防止し、本体内層部４０Ａ，４０Ｂを充分に保護することができるのである。

また、この変形例では、本体内層部４０Ａ，４０Ｂの２つの内層部を１枚の支持プレート５１Ｌで支持しているところにも特徴がある。つまり、２つの本体内層部４０Ａ，４０Ｂは、Ｌ字プレート５２Ａ，５２Ｂを介して支持プレート５１Ｌに取り付けられるので、この支持プレート５１Ｌとして剛性の強い金属などの部材あるいは変形の起こり難い部材を用いることで、本体内層部４０Ａと本体内層部４０Ｂの位置関係を固定することができるのである。

つまり、本体内層部４０Ａと本体内層部４０Ｂには、それぞれ光軸の調整された光学素子が一列に配置されているが、この本体内層部４０Ａと本体内層部４０Ｂとの位置関係がずれていると、多光軸光電センサ１０Ｌ全体として光学素子の光軸がずれることになる。したがって、一枚の支持プレート５１Ｌに２つの本体内層部４０Ａ，４０Ｂを位置調整した上でしっかりと固定することで、装置全体の光学素子の光軸を固定させることができるのである。

上述したように、Ｌ字プレート５２Ｂは、本体内層部４０Ｂの位置調整が可能な機構を備えている。これに対して、Ｌ字プレート５２Ａは、本体内層部４０Ａの位置調整を行う機構を備えていない。したがって、まず、Ｌ字プレート５２Ａを介して、本体内層部４０Ａを支持プレート５１Ｌに固定する。次に、Ｌ字プレート５２Ｂを介して本体内層部４０Ｂを支持プレート５１Ｌに取り付け、さらに、Ｌ字プレート５２Ｂが備える調整機構を用いて、本体内層部４０Ｂの取り付け位置を調整し、本体内層部４０Ａ,４０Ｂ全体で光学素子間の光軸を調整するのである。なお、本体内層部４０Ａについても、位置調整機構を備えるプレートを介して支持プレート５１Ｌに固定するようにしてもよい。

このような構成の多光軸光電センサ１０Ｌについても、上述した多光軸光電センサ１０と同様、ブラケット７１、センサ側固定部材７２および設置側固定部材７３を用いて、簡易に、投光部および受光部間の光軸調整が可能である。また、同様に、本体外層部３０Ｌの開口部の面積も小さく、同様の効果を奏するものである。

本実施の形態に係る多光軸光電センサの斜視図である。本実施の形態に係る多光軸光電センサの正面図である。本実施の形態に係る多光軸光電センサの側面図である。本実施の形態に係る多光軸光電センサの平面図である。端部キャップを外した状態の多光軸光電センサの正面図である。端部キャップを外した状態の多光軸光電センサの側面図である。端部キャップを外した状態の多光軸光電センサの平面図である。図５の矢視Ａ−Ａ断面図である。図５の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。図７の矢視Ｃ−Ｃ断面図である。支持プレートの斜視図である。Ｌ字プレートの斜視図である。光学素子間の位置調整に関わる構造を示す図である。ブラケットの斜視図である。ブラケットを端部キャップに固定した状態の図である。本体側部に設けられた固定手段を示す図である。固定手段の別の実施例を示す図である。弾性部材を挿入した多光軸光電センサの平面図（端部キャップは取り外されている。）である。図１８の矢視Ｄ−Ｄ断面図である。シール部材を挿入した多光軸光電センサの平面図（端部キャップは取り外されている。）である。気密層が形成されている場合のケーブル引き出し例を示す図である。連結された本体内層部を収納する多光軸光電センサの正面図である。図２２の矢視Ｅ−Ｅ断面図である。図２２の矢視Ｆ−Ｆ断面図である。多光軸光電センサに別体のカバーを取り付ける従来構成図である。

符号の説明

１０多光軸光電センサ
２０端部キャップ
３０本体外層部
３０ａ（本体外層部）開口部
４０本体内層部

Claims

互いに離間して一列に配列された複数の光学素子を備える多光軸光電センサにおいて、
各々の前記光学素子に対応して設けられるレンズと、当該レンズを保持し前記光学素子とレンズとの位置決めを行うレンズホルダと、前記複数の光学素子を制御する制御回路とを収容する断面略矩形の第１金属部材を備える本体内層部と、
前記本体内層部を収容し、投受光面とは反対側の背面側にケーブル孔が設けられた断面略矩形の第２金属部材を備える本体外層部と、
前記多光軸光電センサ外部と前記第１金属部材内とを前記ケーブル孔を介して連結するケーブルと、
を備え、
前記第１金属部材が、
前記複数の光学素子を一列に配列するために前記レンズホルダを位置決めする位置決め部を有する互いに向かい合う一対の側壁と、
前記光学素子に対応して設けられ、当該光学素子が投光または受光する光を透過する第１開口と、
を備え、
前記本体外層部が、
前記第１開口に対向する第２開口と、前記多光軸光電センサを被検知エリアに向けて取り付けるための着脱自在な取付具と、前記多光軸光電センサの長軸に沿って回転調整可能な軸回転調整機構と、
を備え、
前記第１金属部材の少なくとも一方の側壁と前記第２金属部材とが、前記本体内層部の一端から他端に亘って離間すると共に、両部材が前記第１金属部材の一の側面あるいは端面のみで接続されていることを特徴とする多光軸光電センサ。
請求項１に記載の多光軸光電センサにおいて、
前記第１金属部材と前記第２金属部材との離間した部分に弾性部材が挟持されることを特徴とする多光軸光電センサ。
請求項１または請求項２に記載の多光軸光電センサにおいて、
前記本体外層部は、前記取付具を介して設置面に設置されるものであり、
前記本体外層部の前記設置面に対する前記取付具の締結を緩めた上で、前記本体内層部および前記本体外層部を備える前記多光軸光電センサを一体的に軸回転させることで、前記多光軸光電センサの投光部および受光部間の光軸調整が行われることを特徴とする多光軸光電センサ。
請求項３に記載の多光軸光電センサにおいて、
前記取付具は、
前記本体外層部の外側面に取り付けられるセンサ側固定手段と、
設置面側に取り付けられる設置側固定手段と、
を備え、
前記センサ側固定手段の外周面は、略円弧状の取付面を有しており、前記設置側固定手段を前記取付面上で円周方向にスライドさせることで、前記多光軸光電センサ間の光軸調整が行われることを特徴とする多光軸光電センサ。
請求項１または請求項２に記載の多光軸光電センサにおいて、
前記軸回転調整機構は、
前記本体外層部の端面に設けられた回転軸と、
設置面側に取り付けられる回転軸受け手段と、
を備え、
前記多光軸光電センサを、前記回転軸受け手段でガイドしつつ軸回転させることで、前記多光軸光電センサの投光部および受光部間の光軸調整が行われることを特徴とする多光軸光電センサ。
互いに離間して一列に配列された複数の光学素子を備える多光軸光電センサにおいて、
各々の前記光学素子に対応して設けられるレンズと、当該レンズを保持し前記光学素子とレンズとの位置決めを行うレンズホルダと、前記複数の光学素子を制御する制御回路とを収容する断面略矩形の第１金属部材を備える本体内層部と、
前記本体内層部を収容し、投受光面とは反対側の背面側にケーブル孔が設けられた断面略矩形の第２金属部材を備える本体外層部と、
前記本体内層部と前記本体外層部との間に挟持される気密層と、
前記多光軸光電センサ外部と前記第１金属部材内とを前記ケーブル孔を介して連結するケーブルと、
を備え、
前記第１金属部材が、
前記複数の光学素子を一列に配列するために前記レンズホルダを位置決めする位置決め部を有する互いに向かい合う一対の側壁と、
前記光学素子に対応して設けられ、当該光学素子が投光または受光する光を透過する第１開口と、
を備え、
前記本体外層部が、
前記第１開口に対向する第２開口と、前記多光軸光電センサを被検知エリアに向けて取り付けるための着脱自在な取付具と、前記多光軸光電センサの長軸に沿って回転調整可能な軸回転調整機構と、
を備え、
前記第２金属部材の少なくとも一方の側壁と前記気密層とが、前記本体内層部の一端から他端に亘って離間していることを特徴とする多光軸光電センサ。
互いに離間して一列に配列された複数の光学素子を備える多光軸光電センサにおいて、
各々の前記光学素子に対応して設けられるレンズと、当該レンズを保持し前記光学素子とレンズとの位置決めを行うレンズホルダと、前記複数の光学素子を制御する制御回路とを収容する断面略矩形の第１金属部材を備える内層ユニット部と、
前記内層ユニット部が複数直列接続されて構成される本体内層部を収容し、投受光面とは反対側の背面側にケーブル孔が設けられた断面略矩形の第２金属部材を備える本体外層部と、
前記多光軸光電センサ外部と前記第１金属部材内とを前記ケーブル孔を介して連結するケーブルと、
を備え、
前記第１金属部材が、
前記複数の光学素子を一列に配列するために前記レンズホルダを位置決めする位置決め部を有する互いに向かい合う一対の側壁と、
前記光学素子に対応して設けられ、当該光学素子が投光または受光する光を透過する第１開口と、
を備え、
前記本体外層部が、
前記第１開口に対向する第２開口と、前記多光軸光電センサを被検知エリアに向けて取り付けるための着脱自在な取付具と、前記多光軸光電センサの長軸に沿って回転調整可能な軸回転調整機構と、
を備え、
接続される複数の第１金属部材の少なくとも一方の側壁と前記第２金属部材とが、前記本体内層部の一端から他端に亘って離間すると共に、両部材が前記第１金属部材の一の側面あるいは端面のみで接続されていることを特徴とする多光軸光電センサ。
請求項７に記載の多光軸光電センサにおいて、
複数の前記内層ユニット部は、前記本体外層部に取り付けられた一枚の支持プレートに接続されており、前記支持プレートに対する各内層ユニット部の位置調整を行うことで、前記本体内層部における光学素子の位置関係が固定されることを特徴とする多光軸光電センサ。