JP5241312B2 - Photo sensor - Google Patents
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Description
この発明は、発光素子、受光素子などの光学素子を内蔵したフォトセンサに関する。 The present invention relates to a photosensor incorporating an optical element such as a light emitting element or a light receiving element.
光学素子を外部の電源回路や検知回路と接続して電気的に機能させるためには、一般的には基板上に光学素子を実装し、外部ケーブル先端のプラグを差し込み可能なコネクタを基板に取り付け、光学素子とコネクタとの間を半田付けすることが行われている(特許文献1)。また、半田付けを不要とし、工程の削減を図るため、基板を省いて光学素子とコネクタとが一体化されたセンサも市販されている(非特許文献1)。
基板実装型にしろコネクタ一体型にしろ、回路と接続するためにはコネクタと連結するプラグを予め外部ケーブルの先端に取り付けておく必要がある。
Regardless of whether it is a board-mounted type or a connector-integrated type, in order to connect to a circuit, it is necessary to attach a plug to be connected to the connector to the tip of the external cable in advance.
しかし、センサ製造会社と回路製造会社とは通常異なることから、従来のフォトセンサでは、回路製造会社側が各コネクタと適合するプラグを用意するか、センサ製造会社側が各プラグと適合するコネクタを取り付けておくかしなければならず、効率が悪かった。
それ故、この発明の課題は、半田付けを要せず回路製造会社側がプラグを用意する必要もないフォトセンサを提供することにある。
However, since sensor manufacturers are usually different from circuit manufacturers, in conventional photosensors, the circuit manufacturer must prepare a plug that matches each connector, or the sensor manufacturer can attach a connector that matches each plug. It had to be left behind and was inefficient.
Therefore, an object of the present invention is to provide a photosensor that does not require soldering and does not require a circuit manufacturer to prepare a plug.
その課題を解決するために、この発明のフォトセンサは、
対向配置された発光素子及び受光素子からなる一対の光学素子を内蔵し、光学素子間の対象物の有無を検出するフォトセンサにおいて、
一端が前記光学素子のいずれかに電気的に接続され、他端が同方向に延びて自由にされた複数の端子と、
前記複数の端子の自由端を露出させる第一の開口、前記光学素子間に対象物を受け入れる第二の開口を有し、前記光学素子の周囲にモールド成形されて前記光学素子を保持する本体と、
ケーブルの先端を伴って第一の開口より本体内の所定位置まで挿入可能であって、所定位置まで挿入されたときにケーブルの先端付近の外周面を前記端子の自由端に接触させるケーブルホルダーと
を備えることを特徴とする。
In order to solve the problem, the photosensor of the present invention is
In a photo sensor that incorporates a pair of optical elements composed of a light emitting element and a light receiving element arranged to face each other and detects the presence or absence of an object between the optical elements,
A plurality of terminals having one end electrically connected to any one of the optical elements and the other end extending freely in the same direction;
A first opening for exposing free ends of the plurality of terminals; a second opening for receiving an object between the optical elements; and a body molded around the optical element to hold the optical element; ,
A cable holder that can be inserted from the first opening to a predetermined position in the main body with the tip of the cable and that contacts the outer peripheral surface near the tip of the cable to the free end of the terminal when inserted to the predetermined position; It is characterized by providing.
このフォトセンサによれば、ケーブルの先端を第一の開口より本体内に挿入し、ケーブルホルダーをその後から挿入すると、ケーブルの先端付近の外周面が端子の自由端に接触する。その結果、電気的に接続される。ケーブルが絶縁樹脂で被覆されている場合もケーブルホルダーが前記所定位置まで挿入されたときにケーブルの先端付近の線芯に刺さる程度に端子の自由端が圧接時に被覆樹脂を破ることができる程度に鋭利に加工されていると、絶縁樹脂を剥離せずに電気的接続が可能となる。
前記ケーブルホルダーは、ケーブルの先端を前記端子と直交する方向に保持する保持孔と、前記端子の自由端を保持孔に案内する端子孔とを有すると好ましい。これにより、ケーブルホルダー挿入中にケーブルの先端が確実にケーブルホルダーに伴われ、ケーブルの先端付近の外周面が端子の自由端に確実に圧接するからである。
According to this photosensor, when the end of the cable is inserted into the main body through the first opening and the cable holder is subsequently inserted, the outer peripheral surface near the end of the cable comes into contact with the free end of the terminal. As a result, they are electrically connected. Even when the cable is covered with an insulating resin, the free end of the terminal can break the coating resin when the cable holder is pressed to the extent that the cable holder is inserted to the predetermined position and pierces the wire core near the tip of the cable. When sharply processed, electrical connection is possible without peeling off the insulating resin.
The cable holder preferably has a holding hole for holding the tip of the cable in a direction perpendicular to the terminal and a terminal hole for guiding the free end of the terminal to the holding hole. This is because the end of the cable is surely accompanied by the cable holder during insertion of the cable holder, and the outer peripheral surface near the end of the cable is surely pressed against the free end of the terminal.
前記本体は、例えば第二の開口を含み前記光学素子の周囲にモールド成形されて光学素子を保持する素子ケースと、第一の開口を含み素子ケースに連結されて前記ケーブルホルダーを挿入可能なハウジングとからなるものである。
また、前記ケーブルホルダーが、定位置まで挿入されたときにケーブルが前記端子の自由端から受ける圧力に弾力的に抗する弾性部材を保持孔の内周面に有すると、端子の自由端がケーブルに深く刺さりすぎてケーブルが断線してしまうのを防止できる。
The main body includes, for example, an element case that includes a second opening and is molded around the optical element to hold the optical element, and a housing that includes the first opening and is connected to the element case and into which the cable holder can be inserted. It consists of
In addition, when the cable holder has an elastic member on the inner peripheral surface of the holding hole that elastically resists the pressure that the cable receives from the free end of the terminal when the cable holder is inserted to a fixed position, the free end of the terminal is connected to the cable. It is possible to prevent the cable from being cut too deeply.
このフォトセンサは、更に好ましくは、前記端子が、前記光学素子のいずれかに電気的に接続された細長いピンと、一方の側に前記ピンの先端を弾力的に挟む挟持部、他方の側に幅広の圧接部を有する平板状のコンタクトブレードとからなる。通常、光学素子に取り付けられている端子はピンであるところ、コンタクトブレードはピンの先端を弾力的に挟むので、種々の断面積のピンに対応できる。そして、圧接部が幅広であるから、ピンが直接圧接される場合よりもケーブルとの電気的接続が確実になるからである。ここで”幅広”とは、ピンの断面が円形であるときはその直径よりも大きく、長方形であるときは光路方向の辺よりも大きいことを意味する。この場合、前記本体は、第二の開口を含み前記光学素子の周囲にモールド成形されて光学素子を保持する素子ケースと、第一の開口を含み素子ケースに連結されて前記ケーブルホルダーを挿入可能にするとともにコンタクトブレードの形状を保つハウジングとからなる。 More preferably, in the photosensor, the terminal has an elongated pin electrically connected to one of the optical elements, a sandwiching portion that elastically sandwiches the tip of the pin on one side, and a wide width on the other side. And a flat contact blade having a pressure contact portion. Normally, the terminal attached to the optical element is a pin, but the contact blade elastically sandwiches the tip of the pin, so that it can correspond to pins having various cross-sectional areas. And since the press-contact part is wide, it is because electrical connection with a cable becomes more reliable than the case where a pin is press-contacted directly. Here, “wide” means that when the cross section of the pin is circular, it is larger than its diameter, and when it is rectangular, it is larger than the side in the optical path direction. In this case, the main body includes an element case that includes a second opening and is molded around the optical element to hold the optical element, and includes a first opening and is connected to the element case to allow insertion of the cable holder. And a housing that maintains the shape of the contact blade.
ケーブルホルダーとハウジングの好ましい組み合わせは、ケーブルホルダーが、対向する両側面に外向きに突き出た爪を有し、ハウジングが内周面に前記爪をケーブルホルダーの挿入方向に案内するレール、及びレールの後端に前記爪の後退を阻止するストッパーを有し、前記爪が弾性変形してストッパーを不可逆的に乗り越えてレールに乗るようにしたものである。レールが爪を案内するので、ケーブルホルダーの外周面とハウジングの内周面とは緩み嵌合で足り、互いの摩擦を最小限にすることができるし、ストッパーが爪の後退を阻止するので、ケーブルが端子から受ける反力で後退して導通不良となるのを防ぐことができるからである。 In a preferred combination of the cable holder and the housing, the cable holder has claws protruding outward on opposite side surfaces, the housing guides the claws on the inner peripheral surface in the insertion direction of the cable holder, and the rail A stopper is provided at the rear end to prevent the claw from retreating, and the claw is elastically deformed so as to irreversibly get over the stopper and ride on the rail. Since the rail guides the claw, it is sufficient to loosely fit the outer peripheral surface of the cable holder and the inner peripheral surface of the housing, minimizing the friction between each other, and the stopper prevents the claw from retracting, This is because it is possible to prevent the cable from moving backward due to the reaction force received from the terminal and causing poor conduction.
前記端子は、好ましくは曲げ部を有する。ケーブルホルダーが強く押し込まれても曲げ部が圧接時に過剰な圧力を吸収し、素子の破損が防がれるからである。尚、端子が前記の如くピンとコンタクトブレードとからなるときは、曲げ部はピンに形成される。 The terminal preferably has a bent portion. This is because even if the cable holder is pushed in strongly, the bending portion absorbs excessive pressure during pressure contact, and damage to the element is prevented. When the terminal is composed of the pin and the contact blade as described above, the bent portion is formed on the pin.
半田付けを要しないので、環境を悪化させることがない上、センサ製造会社側で製造原価を低減することができる。回路製造会社側がプラグを用意する必要がないので、完成品の製造原価を低減することもできる。 Since soldering is not required, the environment is not deteriorated and the manufacturing cost can be reduced on the sensor manufacturer side. Since it is not necessary for the circuit manufacturing company to prepare a plug, the manufacturing cost of the finished product can be reduced.
−実施形態1−
この発明を第一の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は第一の実施形態に係るフォトセンサを示す軸方向断面図である。
フォトセンサ1は、間隔を空けて互いに対向するように上下に配置された発光素子2a及び受光素子2bからなる一対の光学素子2を外部のケーブルWと電気的に接続可能に内蔵したもので、二本以上の細長い端子3a、3b、本体4及びケーブルホルダー8を備える。
Embodiment 1
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an axial sectional view showing a photosensor according to the first embodiment.
The photosensor 1 includes a pair of
端子3a、3bは、図示しない平面視で互いに重ならないようにそれぞれ一端が発光素子2a、受光素子2bに固定され、他端が互いに同方向に延びて自由にされている。本体4は、対向配置された光学素子2の周囲に光学素子2と端子3a、3bとを合わせた長さよりも長くなるように四角筒状にモールド成形されている。そして、軸方向両端に端子3a、3bの自由端を露出させる第一の開口4a、及び検出対象物を発光素子2aと受光素子2bとの間に受け入れる第二の開口4bをそれぞれ有し、開口4bに近い内周面で光学素子2を保持している。本体4における端子3a、3bの自由端付近から第一の開口4aまでの内周面はケーブルホルダー8がスライド可能な空間を形成している。
The
ケーブルホルダー8は、上面にいずれかの光学素子2に電気的に接続される複数のケーブルWを軸方向に個別に案内する溝8a、及び先端面に軸方向断面視で90度回転した台形をなす二つの突起8bを有する。各ケーブルWを突起8bよりもはみ出て垂れるように溝8aに沿わせた状態でケーブルホルダー8を開口4aより圧入すると、各ケーブルWがケーブルホルダー8に伴われて前進し、各ケーブルWの垂れている部分の外周面が図示のようにそれぞれ端子3a、3bの自由端に当たる。続けて圧入すると、ケーブルWの当該外周面が端子3a、3bの自由端に圧接され、図中の想像線で示すように端子3a、3bの自由端が各ケーブルWの線芯に刺さってそれぞれ電気的に接続される。
The
このセンサ1は、検出対象物が発光素子2aと受光素子2bの間の光路に存在しないときは素子2bが素子2aから光を受け、検出対象物が開口4bより素子2a、2b間に侵入して受光しないことにより、対象物の存在を検出する。
In the sensor 1, when the detection target does not exist in the optical path between the
−実施形態2−
図2は第一の実施形態に係るフォトセンサを示す軸方向断面図である。
フォトセンサ11は、発光素子2a及び受光素子2bの配置が図面上では実施形態1と天地逆となっている以外は実施形態1と同じく一対の光学素子2を外部のケーブルWと電気的に接続可能に内蔵したもので、二本以上の細長い端子13a、13b、本体14及びケーブルホルダー18を備える。
FIG. 2 is an axial sectional view showing the photosensor according to the first embodiment.
The
端子13a、13bは、自由端が互いに同方向に延びているが実施形態1と異なり、光学素子2から少し離れた位置に互いに錯角の関係にある二つの直角の折れ曲がり点を有し、最初の折れ曲がり点で互いに近づく方向に曲げられ、次の折れ曲がり点より光学素子2から離れる方向に長く延びている。ケーブルホルダー18には、ケーブルWの先端を端子13a、13bと直交する方向に各ケーブル毎に保持する複数の保持孔18aと、各保持孔18aの側面に形成されて端子13a、13bの自由端を端子毎に保持孔18aに案内する端子孔18bとが形成されている。
The
保持孔18aは上端にケーブルWの導入口、下端に底を有する。端子孔18bは、各保持孔18bに2つずつ上下に形成されており、発光(受光)素子側の端子が挿入される端子孔と同じ列の上(下)の端子孔には端子は挿入されず、1本のケーブルに1つの端子が対応付けられている。但し、発光素子2a及び受光素子2bが同じケーブルに接続される共通端子を有するときは、同じ列の上下の端子孔にそれぞれの共通端子が挿入される。保持孔18aの端子孔18bと対向する内周面にはケーブルWの外周面を素子2に向けて付勢する板バネ7が取り付けられている。
The
本体14は、素子ケース5及びハウジング6の二体からなる。素子ケース5は、四角筒状をなして前端に検出対象物を受け入れる開口4bを有し、光学素子2の周囲にモールド成形されて光学素子2を保持するとともに、後半部内周面で端子13a、13bを包囲する。ハウジング6は、前半部外周面が素子ケース5の後半部内周面と相補する四角筒状をなし、後端にケーブルホルダー18を挿入可能で端子13a、13bの自由端を露出させる開口4aを有する。素子ケース5とハウジング6の連結は、素子ケース5の後半部にハウジング6の前半部を嵌合し、ハウジング6の外周面に形成された爪6aを素子ケース5に形成された爪孔5aと係り合わせることによりなされる。
The
ハウジング6の内周面は、後半部がケーブルホルダー18の外周面と相補し、前半部がそれよりも少し、狭くなっており、両者の境界で段差6bが形成されている。従って、ケーブルホルダー18を、開口4aよりハウジング6に挿入すると段差6bの位置で止められる。
The inner peripheral surface of the housing 6 is complementary to the outer peripheral surface of the
センサ11においては、各ケーブルWをそれぞれ所定の保持孔18aに先端が底に当たるまで差し込んだ状態でケーブルホルダー8を開口4aよりハウジング6に圧入すると、各ケーブルWがケーブルホルダー8に伴われて前進し、各ケーブルWの外周面が端子3a(又は3b)の自由端に圧接され、図中の想像線で示すように端子3a(3b)の自由端が対応するケーブルWの線芯に刺さってそれぞれ電気的に接続される。端子3a、3bが折れ曲がり点を有することから、光学素子2が破損することはない。
In the
−実施形態3−
図3(a)は第三の実施形態に係るフォトセンサを示す正面図、図3(b)は同じく右側面図、図4は鉛直方向(軸方向)断面図、図5は水平方向断面図である。図6はこのフォトセンサに用いられるハウジング及びケーブルホルダーの組み合わせ体を示し、(a)は正面図、(b)は平面図、(c)は左側面図、(d)は右側面図である。図7は図5の切断線の位置を示す図である。
フォトセンサ21は、発光素子2a及び受光素子2bの配置が図面上では実施形態1と天地逆となっている以外は実施形態1と同じく一対の光学素子2を外部のケーブルWと電気的に接続可能に内蔵したもので、複数の端子、本体24及びケーブルホルダー28を備える。
Embodiment 3
3A is a front view showing a photosensor according to the third embodiment, FIG. 3B is a right side view, FIG. 4 is a vertical (axial) sectional view, and FIG. 5 is a horizontal sectional view. It is. 6A and 6B show a combination of a housing and a cable holder used in this photosensor, wherein FIG. 6A is a front view, FIG. 6B is a plan view, FIG. 6C is a left side view, and FIG. . FIG. 7 is a diagram showing the position of the cutting line in FIG.
The photosensor 21 electrically connects the pair of
この実施形態では端子は、発光素子2aに取り付けられた2本の細長いピン23a、受光素子2bに取り付けられた4本の細長いピン23b、これらの6本のピンのいずれか又は両方に接続する5枚の平板状のコンタクトブレード9とからなる。ピン23aのうちの1本(図4の右から2番目)とピン23bのうちの1本(図4の右側)だけは同じ1つのコンタクトブレード9に接続されて、発光素子2a及び受光素子2bの共通端子として機能する。ピン23a、23bは、鉛直方向を短辺、水平方向を長辺とする断面長方形をなし、いずれも実施形態2におけると同様に自由端が互いに同方向に延びて光学素子2から少し離れた位置で2つの折れ曲がり点を有する。
In this embodiment, the terminals are connected to two
コンタクトブレード9は、ケーブルWの外径及びピン23a、23bの長辺よりも薄く平らな金属板を打ち抜くことによって安価に成形されたもので、5枚とも互いに平行且つ並列に配置されて、一方の側にピン23a、23bを弾力的に挟む二対のフィンガー(挟持部)9a、9b、他方の側の鉛直方向ほぼ中央にピン23a、23bの短辺よりもはるかに幅の広いブレード(圧接部)9cを有する。フィンガー9aとフィンガー9bの間にはそれらと同方向に延びたガイド9dが一体的に形成されており、コンタクトブレード9をハウジング16と組み合わせる際の案内と固定の役割を果たす。コンタクトブレード9は、前記共通端子として機能する1枚を除いて上下いずれかのフィンガー9a(9b)だけが対応するピン23a(23b)を挟んでいる。
The
ケーブルホルダー28には、実施形態2における端子孔18bに代えてブレード9cをケーブルWに案内するガイド孔28dが各列に1つずつ形成されている。また、ケーブルホルダー28の両外側面(図6(a)の正面及び図略の背面)には、鉛直方向上下の後端に近い位置に一対ずつと、それよりもやや前方よりで鉛直方向中間位置に一対とで合計三対6つの爪が形成されている。各対の爪のうち、前の爪28eは図5及び図6(d)に、後の爪28fは図3(a)、図5、図6(a)、図6(b)及び図6(c)に示されている。
In the
本体24は、実施形態2におけるものと同形同質の素子ケース5、及び実施形態2におけるものと外形のみ同形のハウジング16の二体からなる。ハウジング16は、前半部で各コンタクトブレード9をフィンガー9a、9bとブレード9cの中間部で個別に保持するとともに、フィンガー9a、9bを各対毎に包囲し、後端にケーブルホルダー28を挿入可能な開口4aを有する。素子ケース5とハウジング16の連結方法は実施形態2と同じである。ハウジング16の両内側面には、ケーブルホルダー28の爪28e、28fを前後方向に案内する溝状のレール16cがそれぞれ上下に一体的に形成されている。レール16cには開口4a側端面に爪28e、28fと係り合うストッパー16dが形成されている。ハウジング6の内周面は、後半部がケーブルホルダー28の外周面と相補し、前半部がコンタクトブレード9の保持空間及びフィンガー9a、9bの包囲空間を除いて中実となっている。
The
従って、ケーブルホルダー28を、開口4aよりハウジング16に挿入するとハウジング16前半部の後端面で止められる。また、爪28e、28fは、ケーブルホルダー28の後退を段階的に防止する。即ち、前の爪28eはケーブルWがブレード9cに未だ圧接されていない状態でケーブルホルダー28がハウジング16から抜けるのを防止し、後の爪28fは圧接された後にケーブルWがブレード9cから受ける反力で後退し導通不良となるのを防止する。
Therefore, when the
センサ21を使用するときは、予めケーブルホルダー28を爪28eと爪28fの間の位置まで開口4aより挿入しておく。挿入時には爪28eが弾性変形してストッパー16dを乗り越える。そして、各ケーブルWをそれぞれ所定の保持孔28aに先端が底に当たるまで差し込む(図4)。この状態でケーブルホルダー28を強くハウジング16に押し込むと、爪28fが弾性変形してストッパー16dを乗り越える。それとともに各ケーブルWがケーブルホルダー28に伴われて前進し、各ケーブルWの外周面が対応するブレード9cに圧接され、図8に示すようにブレード9cがケーブルWの線芯に刺さってそれぞれ電気的に接続される。ピン23a、23bが折れ曲がり点を有することから、光学素子2が破損することはない。爪28fがストッパー16dと係り合っているので、圧接に伴うブレード9cからの反力によってケーブルWが後退することはなく、確実に接続される。
When the
1、11、21 フォトセンサ
2 光学素子
2a 発光素子
2b 受光素子
4、14、24 本体
5、15 素子ケース
6、16 ハウジング
7 板バネ
8、18、28 ケーブルホルダー
1, 11, 21
Claims (9)
一端が前記光学素子のいずれかに電気的に接続され、他端が同方向に延びて自由にされた複数の端子と、
前記複数の端子の自由端を露出させる第一の開口、前記光学素子間に対象物を受け入れる第二の開口を有し、前記光学素子の周囲にモールド成形されて前記光学素子を保持する本体と、
ケーブルの先端を伴って第一の開口より本体内の所定位置まで挿入可能であって、所定位置まで挿入されたときにケーブルの先端付近の外周面を前記端子の自由端に接触させるケーブルホルダーと
を備えることを特徴とするフォトセンサ。 In a photo sensor that incorporates a pair of optical elements composed of a light emitting element and a light receiving element arranged to face each other and detects the presence or absence of an object between the optical elements,
A plurality of terminals having one end electrically connected to any one of the optical elements and the other end extending freely in the same direction;
A first opening for exposing free ends of the plurality of terminals; a second opening for receiving an object between the optical elements; and a body molded around the optical element to hold the optical element; ,
A cable holder that can be inserted from the first opening to a predetermined position in the main body with the tip of the cable and that contacts the outer peripheral surface near the tip of the cable to the free end of the terminal when inserted to the predetermined position; A photosensor comprising:
前記本体が、第二の開口を含み前記光学素子の周囲にモールド成形されて光学素子を保持する素子ケースと、第一の開口を含み素子ケースに連結されて前記ケーブルホルダーを挿入可能にするとともにコンタクトブレードの形状を保つハウジングとからなる請求項1に記載のフォトセンサ。 A flat contact in which the terminal has an elongated pin electrically connected to one of the optical elements, a sandwiching portion that elastically sandwiches the tip of the pin on one side, and a wide pressure contact portion on the other side Consisting of blades,
The main body includes a second opening and is molded around the optical element to hold the optical element; and the main body includes the first opening and is connected to the element case to allow the cable holder to be inserted. The photosensor according to claim 1, further comprising a housing that maintains a shape of the contact blade.
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