JP5123696B2 - 光電スイッチ及び電気機器 - Google Patents

Description

この発明は、光によって動作状態を表示する表示部を備えた電気機器に関する。例えば、検出領域内に照射された検出光の受光状態に基づいて、検出領域内における検出対象物の有無に応じた信号を出力する光電スイッチに関する。

検出領域内における検出対象物の有無を検出する際に、反射型光電スイッチ及び透過型光電スイッチが用いられている。反射型光電スイッチは、単一の筐体内に投光手段と受光手段とを備え、投光手段から検出領域に照射された検出光の検出領域に存在する検出対象物における反射光を受光手段によって受光する。透過型光電スイッチは、投光手段を収納した投光側筐体と受光手段を収納した受光側筐体とを検出領域を挟んで互いに対向して配置し、検出領域に検出対象物が存在しない状態で投光手段から照射された検出光を受光手段によって受光する。

検出対象物の有無を正確に検出するために、反射型光電スイッチは検出領域における検出対象物の出現位置に対して適正な位置に設置する必要があり、透過型光電スイッチは投光手段と受光手段とを検出対象物の出現位置とを挟んで正確に対向させる必要がある。

このため、光電スイッチは、受光手段の受光状態を表示する表示器を筐体の外部に露出して備えている（例えば、特許文献１参照。）。反射型光電スイッチを設置する際には、検出対象物を出現位置に静止させ、検出対象物における反射光の受光状態に応じた表示器の点灯状態を視認しながら反射型光電スイッチを変位させて設置位置を調整する。透過型光電スイッチを設置する際には、投光手段から検出光を照射させ、検出光の受光状態に応じた表示器の点灯状態を視認しながら投光側筐体及び受光側筐体を変位させて設置位置を調整する。
特公平０２−０５３８９８号公報

しかしながら、従来の光電スイッチでは、主に一方向のみに光を配光する表示器によって受光手段の受光状態を表示していた。このため、単一の表示器を備えた筐体を反射型光電スイッチと透過型光電スイッチとで共通化することができず、部品点数の増加によるコストの上昇を招く問題があった。

即ち、反射型光電スイッチの配置位置の調整時に、作業者は、投光手段及び受光手段を収納した単一の筐体をその筐体に備えられた表示器を上方から視認しつつ変位させる。反射型光電スイッチでは、主に上方に光を配光する表示器を、筐体の上面に露出して備える必要がある。

これに対して、透過型光電スイッチの投光側筐体の配置位置の調整時には、作業者は、検出対象物の出現位置を挟んで対向する受光側筐体に備えられた表示器を前方から視認しつつ投光側筐体を変位させる。透過型光電スイッチでは、主に前方に光を配光する表示器を、筐体の前面に露出して備える必要がある。

反射型光電スイッチと透過型光電スイッチとで筐体を共用しようとすると、上方に光を配光する表示器と前方に光を配光する表示器との２つの表示器を筐体に備える必要がある。

上記の問題は、光電スイッチに限らず、光によって動作状態を表示する表示部を備えた電気機器に一般的に生じる。

この発明の目的は、複数の方向に光を出射することで視認性を高め、特に光電スイッチの場合では、受光手段の受光状態を表示する光を前方への光量を上方への光量よりも多量にして主に前方及び上方に出射させることにより、反射型光電スイッチと透過型光電スイッチとで筐体を共通化することができ、部品点数の削減によるコストダウンを実現できる光電スイッチ及び電気機器を提供することにある。

この発明の電気機器は、筐体、発光素子、駆動手段及び光学部材を備えている。発光素子は、筐体内に配置される。駆動手段は、発光素子を駆動する。光学部材は、筐体の外表面の一部に配置され、筐体の前面側に露出する第１の出射部と、筐体の上面側に露出する第２の出射部と、第１の出射部から出射する光の光量が第２の出射部から出射する光の光量よりも多くなるように発光素子の光を第１の出射部及び第２の出射部に導く導光部と、を備えた透光性材料からなる。

例えば、検出領域に照射された検出光の受光手段による受光状態に基づいて検出領域における検出対象物の有無に応じた信号を出力する光電スイッチである場合、筐体は、受光手段を前面に対向させて収納する。発光素子は、筐体内に配置される。駆動手段は、受光手段の受光状態に基づいて発光素子を駆動する。光学部材は、透光性材料からなり、第１及び第２の出射部、並びに導光部、を備え、筐体の外表面の一部に配置される。第１の出射部は、筐体の前面側に露出する。第２の出射部は、筐体の上面側に露出する。導光部は、第１の出射部から出射する光の光量が第２の出射部から出射する光の光量よりも多くなるように、発光素子の光を第１の出射部及び第２の出射部に導く。

この構成により、受光手段による受光状態に応じて駆動される発光素子の光が、光学部材の第１の出射部及び第２の出射部から筐体の前方及び上方に出射される。光学部材は、第１の出射部から第２の出射部よりも多量の光を出射させるため、受光手段に対向する筐体の前方で上方よりも発光素子の光を視認できる距離が長くなる。

この構成において、発光素子の光を筐体の前面に向けて照射させ、導光部を第１の導光部及び第２の導光部を含むものとしてもよい。

この場合に、第１の導光部は、長手方向が発光素子から照射される光の主軸に平行な柱状を呈し、長手方向における内側の第１の端部から発光素子の光が入射するとともに前面側の第２の端部に反射部を備えたものとする。また、第２の導光部は、第２の端部から第１の導光部に対して直角に屈曲して第２の出射部に向かう柱状を呈し、反射部で反射された光を第２の出射部に導くものとする。さらに、第１の出射部は、第１の導光部内を通過して第２の端部に達した光のうち反射部で反射される光よりも多量の光を前面に出射させるものとする。

発光素子の光は、その一部が第１の導光部を通過した後に反射部で反射して第２の導光部を通過して第２の出射部から筐体の上方に出射するとともに、これよりも多量の光が第１の導光部から第１の出射部に導かれて筐体の前方に出射する。これによって、筐体の前方に上方よりも多量の光を照射することができる。

さらに、第１の導光部の第１の端部における発光素子の対向面に、外側に凸である集光部を設けてもよい。発光素子が照射した光を、第１の導光部内に確実に導くことができる。

加えて、光学部材には発光素子の光の主軸に直交する面内で第１の導光部の周囲を包囲するリブを備え、筐体には前面に第１の導光部が貫通する孔部、及びリブが嵌入する凹部を備え、凹部にリブとともに嵌入するパッキンをさらに備えてもよい。第１の導光部を孔部に貫通させて光学部材を筐体の表面に装着することができるとともに、パッキンによって第１の導光部と孔部との間の水密性を確保でき、筐体内部の防水性を維持できる。

この発明によれば、上面及び全面に光を出射することで視認性を高めることができる。特に、光電スイッチの場合では、受光手段の受光状態を表示する光を、前方への光量を上方への光量よりも多量にして、主に前方及び上方に出射させることができる。これによって、受光手段の受光状態を近傍で視認しつつ筐体の配置位置が調整される反射型光電スイッチと、受光手段の受光状態を受光手段の前方で離れた位置から視認しつつ投光側筐体の配置位置が調整される透過型光電スイッチと、で筐体を共通化できる。この結果、部品点数を削減することができ、コストダウンを実現できる。

図１は、この発明の実施形態に係る光電スイッチの組立図である。図２は、同光電スイッチの筐体から光学レンズを分離した状態の斜視図である。光電スイッチ１０は、検出領域内における検出対象物の有無の検出に用いられる。

光電スイッチ１０は、筐体１１、支持体１２、カバー１３を備えている。筐体１１は、前面の上部に光学レンズ１を備え、前面の中間部にフィルタ１４を備え、上面側が開放した中空形状を呈している。支持体１２は、筐体１１の内部に上方から収納される。カバー１３は、筐体１１の上面側に着脱自在にされている。

支持体１２は、電子部品を実装した基板２１，２２を保持する。基板２１は、支持体１２の上部に保持され、前端部にＬＥＤ３１，３２を実装している。ＬＥＤ３１，３２はこの発明の発光素子であり、発光部を前方に向けて基板２１に実装されている。支持体１２の前面の上部は開放しており、ＬＥＤ３１，３２の発光部は支持体１２の前方に露出している。

支持体１２の前面には、凹部４１，４２が上下２段に形成されている。凹部４１，４２には、検出光を照射する光源（投光手段）及びこの発明の受光手段である受光素子が必要に応じて収納される。受光素子は、例えばＣＣＤである。

筐体１１、支持体１２及びカバー１３は、反射型光電スイッチ及び透過型光電スイッチに共用される。光電スイッチ１０が反射型光電スイッチである場合、反射型光電スイッチ用の支持体１２が筐体１１の内部に収納され、凹部４１及び凹部４２には、それぞれ光源及び受光素子が収納される。光電スイッチ１０が透過型光電スイッチである場合、透過型光電スイッチ用の支持体が筐体１１の内部に収納され、例えば、投光側筐体である筐体１１に収納される支持体１２の凹部４１に光源が収納され、受光側筐体である筐体１１に収納される支持体１２の凹部４１に受光素子が収納される。

基板２２は、主として電源用の回路が搭載される基板２２ａと、主として、光源、受光素子及びこれらを駆動する回路が搭載される基板２２ｂとで構成される。基板２２ａに設けられた貫通孔に基板２２ｂの端部（図１では、基板２２ｂのうち、端部は基板２２ａに図示され、その他の部分は隠れている）が挿入されて半田付けされることによって、基板２２ａ及び２２ｂは互いに直交して接続されている。凹部４１，４２における光源及び受光素子の収納状態に応じて、基板２２に実装される電子部品の構成が異なる。受光素子は、検出光の受光量に応じた信号を出力する。凹部４１又は凹部４２に受光素子が収納されている場合、基板２２に実装されている電子部品によって構成される回路は、受光素子から出力された信号を増幅して検出信号として出力する。

基板２１は、凹部４１又は凹部４２に受光素子が収納されている場合にのみ、支持体１２に装着される。基板２１に実装されている電子部品が構成する回路は、この発明の駆動手段であり、受光素子から出力される信号の電圧レベルに応じてＬＥＤ３１，３２を駆動する。

図２に示すように、筐体１１の前面の上部には、装着部５０が形成されている。装着部５０には光学レンズ（光学部材）１が装着される。装着部５０には、孔部５１，５２が形成されている。筐体１１に支持体１２を収納した状態で、ＬＥＤ３１，３２の発光部は、それぞれ孔部５１，５２を通して光学レンズ１の裏面に対向する。

また、筐体１１の前面の中間部には開口が形成されており、この開口を塞ぐようにフィルタ１４が装着される。凹部４１，４２は、開口を通してフィルタ１４の裏面に対向する。フィルタ１４は、光源から照射される光の波長域のみを透過し、それ以外の波長光を遮光する。例えば、光源として赤外光ランプを用いる場合、フィルタ１４は、赤外光のみを透過する。

図３は、上記光電スイッチの要部の側面断面図であり、光学レンズ１の形状を示す。図３は、孔部５１の垂直方向き中心線を通る断面を示している。光学レンズ１は、一例として透光性樹脂を素材として構成されている。光学レンズ１には、第１の出射部２、第２の出射部３、反射部４、第１の導光部５及び第２の導光部６が一体に形成されている。第１の導光部５及び第２の導光部６は、この発明の導光部を構成している。

なお、光学レンズ１には、２つのＬＥＤ３１，３２のそれぞれに対応して、第１の出射部２、第２の出射部３、反射部４、第１の導光部５及び第２の導光部６が左右１対ずつ形成されている。光学レンズ１に形成すべき第１の出射部２、第２の出射部３、反射部４、第１の導光部５及び第２の導光部６の数は、受光素子の受光状態を表示する発光素子の数に等しい。以下に、ＬＥＤ３１及び孔部５１側について光学レンズ１の形状を説明するが、ＬＥＤ３２及び孔部５２側についても同様である。

第１の出射部２は、光学レンズ１の前面に形成されており、前面側に凸となる部分球状を呈している。反射部４は、第１の出射部２の下方で上部ほど前方に位置する傾斜面で形成されている。第２の出射部３は、光学レンズ１の上面に形成されている。

第１の導光部５は、長手方向を光学レンズ１の前後方向にした柱状を呈している。筐体１１の装着部５０に光学レンズ１を装着した際に、第１の導光部５が孔部５１に嵌入する。第１の導光部５を孔部５１に嵌入させることで、光学レンズ１を筐体１１の表面の適正な位置に装着することができる。

装着部５０に光学レンズ１を装着すると、第１の導光部５の内側の端部（この発明の第１の端部である。）の端面は、ＬＥＤ３１の発光面に対向し、第１の導光部５の長手方向はＬＥＤ３１から照射される光の主軸に平行にされている。ここで、第１の導光部５の内側の端部の端面は、筐体１１の内側の端部の端面であるとも言える。第１の出射部２の下部、並びに反射部４の上部及び中間部は、第１の導光部５の前面側の端部（この発明の第２の端部である。）に形成されている。ここで、第１の導光部５の前面側の端部は、筐体１１の外側の端部であるとも言える。

第２の導光部６は、第１の導光部５の前面側の端部から直角に屈曲して上方の第２の出射部３に向かう柱状を呈している。したがって、反射部４は、第２の導光部６の下端部に位置している。

この構成により、ＬＥＤ３１から照射された光は、第１の導光部５内に内側の端部から入射して前面側に導かれる。第１の導光部５内に入射した光のうち、主軸近傍の光は反射部４で反射して第２の導光部６内を通って第２の出射部３に導かれ、第２の出射部３から筐体１１の上方に出射する。

第１の導光部５内に入射した光のうち、主軸よりも上方の光の一部は、直接第１の出射部２に導かれ、第１の出射部２から筐体１１の前方に出射する。また、第１の導光部５の側面で反射した光の多くが第１の出射部２に導かれ、第１の出射部２から筐体１１の前方に出射する。

以上のようにして、導光部（第１及び第２の導光部５，６）は、ＬＥＤ３１からの光を受光して、この光を第１及び第２の出射部２，３それぞれに分配して導く。

第１の導光部５内に入射した光のうち、第１の導光部５の側面で反射した光の一部は、前面上部１Ａで反射した後、傾斜面１Ｂから筐体１１の斜め後方に出射する。第１の導光部５の側面で反射した後に前面上部１Ａへ入射する光は殆どが全反射する。このため、前面上部１Ａから筐体１１の前方に出射する光は殆ど無い。

したがって、ＬＥＤ３１から照射された光は、主に第１の出射部２及び第２の出射部３から筐体１１の前方及び上方に出射する。このとき、第２の出射部３から筐体１１の上方に出射する光よりも多量の光が、第１の出射部２から筐体１１の前方に出射する。

これによって、光電スイッチ１０を反射型光電スイッチとして用いる場合には、第２の出射部３から筐体１１の上方に出射する光を筐体１１の上方の近接した位置から視認できる。一方、光電スイッチ１０を透過型光電スイッチとして用いる場合には、第１の出射部２から筐体１１の前方に出射する光を筐体１１の前方の離間した位置から視認できる。

この結果、反射型光電スイッチと透過型光電スイッチとで筐体１１を共通化することができ、部品点数の削減によるコストダウンを実現できる。

第１の導光部５におけるＬＥＤ３１に対向する面は、ＬＥＤ３１に向かって凸となる部分球状にされている。これによって、ＬＥＤ３１から様々な方向に放射された光を第１の導光部５の長手方向へ向かわせて効率的に第１の導光部５内に導くことができる。

光学レンズ１には、第１の導光部５の周囲を包囲するリブ７が裏面側から突出して形成されている。一方、筐体１１の装着部５０には、凹部５３が形成されている。凹部５３には、パッキン５４とともにリブ７が嵌入する。

筐体１の内部は、孔部５１で前面側に開放している。しかし、孔部５１の周囲がパッキン５４によって包囲されるため、パッキン５４によって第１の導光部５と孔部５１との間の水密性を確保でき、前面側において筐体１１内部の防水性を維持できる。

なお、筐体１１の上面側でカバー１３が装着される部分も全周にわたってパッキン５５が配置されている。このため、上面側においても筐体１１内部の防水性を維持できる。

図４は、上記光電スイッチの要部の正面図である。光学レンズ１の第２の出射部３には、正面視において上方ほど外側に向かう傾斜面６１，６２が形成されている。第２の導光部６内を第２の出射部３に導かれた光の一部は、傾斜面６１，６２から上斜め側方に出射する。これによって、第２の出射部３から出射した光を筐体１１の上方から視認できる範囲が拡大し、視認性を高くすることができる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、本発明は、光電スイッチに限らず、光によって動作状態を表示する表示部を備えた電気機器に適用することができる。

この発明の実施形態に係る光電スイッチの組立図である。 同光電スイッチの筐体から光学レンズを分離した状態の斜視図である。 上記光電スイッチの要部の側面断面図である。 上記光電スイッチの要部の正面図である。

符号の説明

１−光学レンズ
２−第１の導光部
３−第２の導光部
４−反射部
５−第１の導光部
６−第２の導光部
７−リブ
１０−光電スイッチ
１１−筐体
３１，３２−ＬＥＤ（発光素子）
５１，５２−孔部
５３−凹部
５４−パッキン

Claims (5)

1. 検出領域に照射された検出光の受光手段による受光状態に基づいて前記検出領域における検出対象物の有無に応じた信号を出力する光電スイッチにおいて、
   前記受光手段を前面に対向させて収納する筐体と、
   前記筐体内に配置された発光素子と、
   前記受光手段の受光状態に基づいて前記発光素子を駆動する駆動手段と、
   前記筐体の外表面の一部に配置され、前記筐体の前面側に露出する第１の出射部と、前記筐体の上面側に露出する第２の出射部と、前記第１の出射部から出射する光の光量が前記第２の出射部から出射する光の光量よりも多くなるように前記発光素子の光を前記第１の出射部及び前記第２の出射部に導く導光部と、を備えた透光性材料からなる光学部材と、
   を備えた光電スイッチ。
2. 前記発光素子は、前記筐体の前面に向けて光を照射し、
   前記導光部は、第１の導光部及び第２の導光部からなり、
   前記第１の導光部は、長手方向が前記発光素子から照射される光の主軸に平行な柱状を呈し、前記長手方向における内側の第１の端部から前記発光素子の光が入射するとともに前面側の第２の端部に反射部を備え、
   前記第２の導光部は、前記第２の端部から前記第１の導光部に対して直角に屈曲して前記第２の出射部に向かう柱状を呈し、前記反射部で反射された光を前記第２の出射部に導き、
   前記第１の出射部は、前記第１の導光部内を通過して前記第２の端部に達した光のうち前記反射部で反射される光よりも多量の光を前記前面に出射させる請求項１に記載の光電スイッチ。
3. 前記第１の導光部は、前記第１の端部における前記発光素子の対向面に、外側に凸である集光部を備えた請求項２に記載の光電スイッチ。
4. 前記光学部材は、前記主軸に直交する面内で前記第１の導光部の周囲を包囲するリブを備え、
   前記筐体は、前面に前記第１の導光部が貫通する孔部、及び前記リブが嵌入する凹部を備え、
   前記凹部に前記リブとともに嵌入するパッキンをさらに備えた請求項２または３に記載の光電スイッチ。
5. 筐体と、
   前記筐体内に配置された発光素子と、
   前記発光素子を駆動する駆動手段と、
   前記筐体の外表面の一部に配置され、前記筐体の前面側に露出する第１の出射部と、前記筐体の上面側に露出する第２の出射部と、前記第１の出射部から出射する光の光量が前記第２の出射部から出射する光の光量よりも多くなるように前記発光素子の光を前記第１の出射部及び前記第２の出射部に導く導光部と、を備えた透光性材料からなる光学部材と、
   を備えた電気機器。

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