JP5123697B2 - 電気機器 - Google Patents

Description

この発明は、光電スイッチや端子台など、外部からの配線が接続される端子部を備えた電気機器に関する。

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。

反射型光電スイッチの筐体及び透過型光電スイッチの受光側筐体には、受光手段に直流電源を供給するための２本の電源線を接続する２つの入力端子と、受光手段から出力される検出信号のための信号線を接続する出力端子と、を備えた端子台が設けられている。受光手段がアナログ信号を出力する場合、コモン端子、ノーマルクローズ端子及びノーマルオープン端子の３つの出力端子が備えられる。

複数の端子を備えた従来の電気機器の端子台として、複数の端子部を階段状に配置することで、各端子部への電源線及び信号線の接続を容易にしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。従来の光電スイッチの端子台も、これに倣って２つの入力側端子部と３つの出力側端子部とをそれぞれ階段状に左右２列に配置したものがある。
特開平０６−１９６０８２号公報

しかしながら、従来の光電スイッチでは、２つの入力端子を３つの出力端子のうちの下方の２つの出力端子の側方に同じ高さで配置されていた。このため、従来の光電スイッチでは、入力側端子と出力側端子とで端子台の下方のスペースが同じになり、このスペースに収納される基板や電子部品の面積を大きくするためには、筐体が大型化する問題があった。また、従来の光電スイッチでは、左右の端子間に絶縁距離を確保するための隔壁を備える必要があった。

この発明の目的は、筐体の大型化を招くことなく端子の下方における基板や電子部品の収納スペースを大型化することができるとともに、端子間に隔壁を備えることなく十分な絶縁距離を確保することができる電気機器を提供することにある。

この発明の電気機器は、水平面内の第１の方向に沿って互いに隣接するｍ（ｍは２以上の整数）個の端子部列を有する。（ｍ−１）番目の端子部列は、第１の方向に水平面内で直交する第２の方向に沿ってｎ（ｎは１以上の整数）個の端子部を所定の段差を設けて階段状に配置して構成されている。ｍ番目の端子部列は、第２の方向に沿って（ｎ＋１）個の端子部を所定の段差を設けて階段状に配置して構成されている。（ｍ−１）番目の端子部列の各端子部は第２の方向について同じ位置にあるｍ番目の端子部列の各端子部よりも所定の段差だけ高くされている。第２の方向について各端子部列における最下位の端子部の位置が等しく、高さ方向について各端子部列における最上位の端子部が所定の段差の範囲に位置する。端子部の各々は、外部からの配線が接続される端子と、端子に接続され水平方向と平行な方向に延在する導電部とを有している。

例えば、ｍ＝２の場合、光電スイッチの端子台は、第２の方向に沿ってｎ（ｎは１以上の整数）個の端子部を所定の段差を設けて階段状に配置した第１の端子部列と、第２の方向に沿って（ｎ＋１）個の端子部を前記所定の段差を設けて階段状に配置した第２の端子部列と、を水平面内の第１の方向に沿って互いに隣接させて有する。１番目の端子部列の各端子部は第２の方向について同じ位置にある２番目の端子部列の各端子部よりも所定の段差だけ高い位置にある。第２の方向について第１の端子部列及び第２の端子部列における最下位の端子部の位置が等しく、高さ方向について第１の端子部列及び第２の端子部における最上位の端子部の位置が等しい。

第１の端子部列の各端子部の高さは、第２の方向の同じ位置にある第２の端子部列の端子部よりも所定の段差だけ高くなる。このため、第２の方向の同一位置にある第１の端子部列の端子部と第２の端子部列の端子部とを同じ高さにした場合に比べて、端子台の全高、全長及び全幅が変化することなく、第１の端子部列の下方のスペースが所定の段差分だけ拡大される。また、第１の端子部列の各端子部と第２の端子部列の各端子部とは絶縁距離以上離れて配置され、これらの間に隔壁を設ける必要がない。

したがって、少なくとも前記第１の端子部列の下方に検出信号を出力する回路を実装した基板を収納する場合、端子台の全高、全長又は全幅を大きくすることなく、収納可能な基板面積を拡大させることができる。

上記発明の電気機器は、ｍを２とする光電スイッチであり、第１の端子部列は電源線が接続される２個の端子部を含む入力側端子部列であり、第２の端子部列は検出対象の有無に応じた検出信号の信号線が導電部に接続される３個の端子部を含む出力側端子部列としてもよい。

この発明によれば、筐体の大型化を招くことなく端子の下方における基板や電子部品の収納スペースを大型化することができるとともに、端子間に隔壁を備えることなく十分な絶縁距離を確保することができる。

図１は、この発明の第１の実施形態に係る端子台を備えた光電スイッチの組立図である。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１５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２１〜２３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、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。または、透過型光電スイッチ用の支持体は、凹部４１及び凹部４２からなる部分を１つの凹部に置き換え、その１つの凹部に投光側筐体では光源、受光側筐体では受光素子を設ける構成としても良い。

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２２，２３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２２，２３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、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は、この発明の実施形態に係る端子台を有する支持体の背面側から見た斜視図であり、キャップを取り外した状態を示している。支持体１２は、樹脂等の絶縁性材料を素材とする端子台１とキャップ２とからなる。キャップ２は、端子台１の上面に装着される。

端子台１は、筐体１０の左右方向である矢印Ｘ方向（この発明の第１の方向である。）に沿って第１の端子部列３及び第２の端子部列４を上面に備えている。端子部列３は、電源線が接続される２つの端子部３Ａ，３Ｂを含む入力側端子部列である。端子部列４は、検出信号の信号線が接続される３つの端子部４Ａ〜４Ｃを含む出力側端子部列である。

端子部４Ａ、４Ｂ、４Ｃはそれぞれ、ノーマルオープン端子、コモン端子、ノーマルクローズ端子である。コモン端子は、光電スイッチが検出対象が無いことを検出した場合、ノーマルクローズ端子に接続されて導通し（つまり、検出対象無しとする検出信号を出力）、ノーマルオープン端子に接続されず、光電スイッチが検出対象物が有ることを検出した場合、ノーマルクローズ端子に接続されず、ノーマルオープン端子に接続されて導通する（つまり、検出対象有りとする検出信号を出力）。

各端子部３Ａ，３Ｂ，４Ａ〜４Ｃには、導電性材料を素材とする端子５が側方から装着される。端子５には、上端に雌ねじ部５Ａが形成され、下端に導電部５Ｂが形成されている。導電部５Ｂは矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向を含む水平方向と平行な方向に延在して端部が基板２２、２３に設けられた信号線（図示せず）に接続されている。この信号線には、上記の検出対象の有無に応じた検出信号が流れる。雌ねじ部５Ａには、キャップ２の上方に孔部２０を貫通した雄ねじ２Ａが螺合し、側方に外部からの配線（図示せず）を挿入するための挿入孔２Ｂが設けられている。孔部切り替えレバー２０は、キャップ２において端子台１に装着された際に各端子部３Ａ，３Ｂ，４Ａ〜４Ｃに対向する位置に形成されている。外部からの配線を挿入孔２Ｂに挿入して雄ねじ２Ａを締め付けることによって、外部からの配線が端子５に接続される。

第１の端子部列３には、筐体１０の前後方向である矢印Ｙ方向（この発明の第２の方向である。）に沿って、光電スイッチ１０の筐体１１の前面側から背面側に向かって所定の段差Ｌを設けて順次下降する階段状に２つの端子部３Ａ，３Ｂが配置されている。第２の端子部列４には、矢印Ｙ方向に沿って、光電スイッチ１０の筐体１１の前面側から背面側に向かって段差Ｌを設けて順次下降する階段状に３つの端子部４Ａ〜４Ｃが配置されている。

矢印Ｙ方向について、端子部列３の最下位の端子部３Ｂの位置は、端子部列４の最下位の端子部４Ｃの位置と等しくされている。筐体１０の高さ方向である矢印Ｚ方向について、端子部列３の最上位の端子部３Ａの位置は、端子部列４の最上位の端子部４Ａの位置と等しくされている。

したがって、矢印Ｘ方向について、端子部３Ａの側方に位置する端子部４Ｂは端子部３Ａよりも段差Ｌだけ下方に位置し、端子部３Ｂの側方に位置する端子部４Ｃは端子部３Ｂよりも段差Ｌだけ下方に位置する。つまり、端子部列３は、端子部列４に対して矢印Ｙ方向の同一位置で段差Ｌだけ上方に位置している。また、端子部列３，４の矢印Ｘ方向の幅は、段差Ｌに等しくされている。

ここで、段差Ｌは、各端子部間の絶縁距離以上の長さである。したがって、端子部３Ａは、他の端子部３Ｂ，４Ａ〜４Ｃのそれぞれに対して絶縁距離を満足する位置に配置されている。他の端子部３Ｂ，４Ａ〜４Ｃも端子部３Ａと同様である。このため、端子台１には、各端子部間の絶縁距離を確保するための隔壁を備える必要がない。

端子台１において、端子部列３の下方には基板２２（図２には図示さない。）の主面が矢印Ｙ方向及び矢印Ｚ方向の面方向（水平方向と垂直な方向）に収納され、端子部列４の下方には基板２３の主面が矢印Ｙ方向及び矢印Ｚ方向の面方向（水平方向と垂直な方向）に収納される。

図３（Ａ）及び（Ｂ）は、支持体１２の左右の側面図である。図３（Ａ）中にハッチングを付して示すように、支持体１２の左側面における出力側端子部列４の下方であって矢印Ｙ方向及び矢印Ｚ方向の面方向（水平方向と垂直な方向）には、基板２３を収納する基板収納部７が構成されている。図３（Ｂ）中にハッチングを付して示すように、支持体１２の右側面における入力側端子部列３の下方であって矢印Ｙ方向及び矢印Ｚ方向の面方向（水平方向と垂直な方向）には、基板２２を収納する基板収納部６が構成されている。

なお、基板２３には、基板２２に実装されている電気部品２２Ａとの干渉を避けるべく、孔部２３Ａが形成されている。

図２に示したように、端子部列３が端子部列４に対して矢印Ｙ方向の同一位置で段差Ｌだけ上方に位置しているため、端子台１における端子部列３の下方のスペースは、端子部列４の下方のスペースに比較して、少なくとも端子部３Ａ，３Ｂの下方において矢印Ｚ方向に広い。このため、基板収納部６は、基板収納部７に収納される基板２３よりも大きな基板２２を収納することができる。

このように、この実施形態では、端子部列３を端子部列４に対して矢印Ｙ方向の同一位置で段差Ｌだけ上方に位置させているため、端子部列３を端子部列４に対して矢印Ｙ方向の同一位置で同一の高さにした場合に比較して、収納可能な基板の面積を拡大できる。

一方、端子部列３内で最も背面側に位置する最下位の端子部３Ｂの矢印Ｙ方向の位置は、端子部列４内で最も背面側に位置する最下位の端子部４Ｃの位置に等しい。また、端子部列３内で最も前面側に位置する最上位の端子部３Ａの矢印Ｚ方向の位置は、端子部列４内で最も前面側に位置する最上位の端子部４Ａの位置に等しい。このため、端子部列３を端子部列４に対して矢印Ｙ方向の同一位置で同一の高さにした場合に比較して、端子台１が矢印Ｙ方向及び矢印Ｚ方向に拡大することがなく、端子台１を収納する筐体１０の大型化を招くことなく、収納可能な基板面積を拡大できる。

また、端子台１に形成される５個の端子部３Ａ，３Ｂ，４Ａ〜４Ｃのそれぞれに対する端子５の装着作業を、端子台１の右側面のみから行うことができ、組立作業を容易化できる。

図４（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第２の実施形態に係る端子台の右側後方及び左側後方から見た斜視図である。この実施形態に係る端子台１は、受光手段が検出光の受光量に応じたディジタルデータを出力する光電スイッチに備えられる。検出領域における検出対象物の有無の検出結果をディジタルデータで出力する場合、回路構成が小型化され、端子台１の端子部列３の下方に基板２４のみを収納すればよい。また、出力側の端子部列４において端子部４Ｃは使用する必要がない。

前述のように、端子台１の各端子部３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂには、端子部列４が配置されている左側面のみから端子５を装着することができる。このため、端子部４Ａ，４Ｂに装着する端子５についても、端子部３Ａ，３Ｂに装着される端子５と同じ方向から基板２４に実装することができる。

なお、上記の第１及び第２の実施形態では何れも、それぞれ２個の端子部及び３個の端子部をえた２つの端子部列を有する端子台１を例に挙げて説明したが、この発明のｍ及びｎの値はこれに限るものではない。この発明は、ｍを２以上の整数とし、ｎを１以上の整数として、任意の数の端子部を含む任意の数の端子部列を備えた端子台に適用することができる。

また、高さ方向（矢印Ｚ方向）について、各端子部列における最上位の端子部の位置は、段差の範囲内であればよい。即ち、端子部列３の最上位の端子部３Ａの位置は、実施形態で説明したように端子部列４の最上位の端子部４Ａの位置と等しい位置に限るものではなく、端子部列４の最上位の端子部４Ａの位置と一つ下位の段の端子部４Ｂの位置との間としてもよい。

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。

図１は、この発明の第１の実施形態に係る端子台を備えた光電スイッチの組立図である。 この発明の実施形態に係る端子台を有する支持体の背面側から見た斜視図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、支持体１２の左右の側面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第２の実施形態に係る端子台の右側後方及び左側後方から見た斜視図である。

符号の説明

１−端子台
２−キャップ
３−第１の端子部列
４−第２の端子部列
５−端子
６−入力側基板収納部
７−出力側基板収納部
１０−光電スイッチ
１１−筐体

Claims (3)

1. 水平面内の第１の方向に沿って互いに隣接するｍ（ｍは２以上の整数）個の端子部列を有する電気機器であって、
   （ｍ−１）番目の端子部列は、前記第１の方向に水平面内で直交する第２の方向に沿ってｎ（ｎは１以上の整数）個の端子部を所定の段差を設けて階段状に配置し、
   ｍ番目の端子部列は、前記第２の方向に沿って（ｎ＋１）個の端子部を前記所定の段差を設けて階段状に配置し、
   前記（ｍ−１）番目の端子部列の各端子部の高さを前記第２の方向について同じ位置にある前記ｍ番目の端子部列の各端子部よりも前記所定の段差だけ高くし、
   前記第２の方向について各端子部列における最下位の端子部の位置が等しく、高さ方向について各端子部列における最上位の端子部が前記所定の段差の範囲に位置し、
   前記端子部の各々は、外部からの配線が接続される端子と、当該端子に接続され前記水平方向と平行な方向に延在する導電部とを有する電気機器。
2. 少なくとも前記第１の端子部列の下方に、前記検出信号を出力する回路を実装した基板を収納する請求項１に記載の電気機器。
3. 当該電気機器は光電スイッチであって、
   ｍは２であり、
   第１の端子部列は電源線が接続される２個の端子部を含む入力側端子部列であり、第２の端子部列は検出対象の有無に応じた検出信号の信号線が導電部に接続される３個の端子部を含む出力側端子部列である請求項１又は２に記載の電気機器。

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