JP6205162B2 - 光電センサ及び受光器 - Google Patents

Description

本発明は、光電センサ及び受光器に関する。

一般に、投光器と受光器とが対向配置される光電センサ（透過型の光電センサ）、特に、レーザを使った光電センサにおいては、長距離、微小検出を可能としているため、投光器の光はかなり細く絞られた光となっている。このため、その光軸調整は厳密に行う必要がある。

こうしたレーザを使った光電センサにおいては、細い光の光軸を調整すること自体が難しい上に、長距離で使われることが多い。このため、仮にレーザ光が可視光であるとしても、作業者が投光器の調整を行なう際に、受光器に照射される光の位置（スポット位置）が見えづらく作業が煩わしいものとなっている。

そこで、従来は、投光器から出射された可視光を透過させる透過窓を有し、透過窓を除く部分が可視光の照射位置が視認できる反射率を有する反射面となっているスクリーン部材を受光器に設けるようにした光電センサが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−２０５４５５号公報

ところで、特許文献１のような光電センサでは、反射面に反射する可視光を視認しながら光軸調整を容易に行うことができるものの、スクリーン部材を別部材として受光器に組み付ける必要があるため、部品点数が増加してしまうという問題がある。

本発明は、このような課題に着目してなされたものである。その目的とするところは、部品点数を増やすことなく、投光器と受光器との光軸調整を容易に行うことが可能な光電センサ及び受光器を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する光電センサは、投光器から出射された可視光を、前記投光器に対向配置された受光器で受光する光電センサであって、前記受光器は、筒状をなす金属製のケースを備え、前記ケースの内側にはフランジが一体形成されており、前記フランジによって囲まれた開口部を、前記可視光を通過させる受光窓とするとともに、前記フランジの両面のうち前記投光器側に位置する面を、前記可視光を反射可能な反射面とし、前記ケースにおける少なくとも前記反射面の部分は、粗面化された非鏡面であり、前記反射面は、前記受光窓を覆う透光性のカバーを取着するための取着面になっている。

この構成によれば、投光器と受光器との光軸調整を行う際に、ケースに一体形成された反射面で可視光が反射することで、投光器から出射された可視光が受光器のどの位置に当たっているのかを容易に認識することができる。したがって、部品点数を増やすことなく、投光器と受光器との光軸調整を容易に行うことが可能となる。

この構成によれば、反射面で反射した可視光が適度に拡散するので、反射面で反射した可視光を視認し易くすることが可能となる。
この構成によれば、受光窓を覆うカバーによって反射面を保護することが可能となる。

上記光電センサにおいて、前記ケースにおける少なくとも前記反射面の部分は、切削加工によって形成されていることが好ましい。
この構成によれば、ケースにおける少なくとも反射面の部分を切削加工することで、適度に粗面化された反射面をケースに対して自然に生じさせることが可能となる。

上記光電センサにおいて、前記反射面は、平面で、且つ前記投光器と前記受光器との光軸に対して垂直に形成されていることが好ましい。
この構成によれば、反射面で反射した可視光をより一層視認しやすくすることが可能となる。

上記光電センサにおいて、前記投光器から出射される前記可視光のスポット径は、前記反射面の外径と同一であることが好ましい。
この構成によれば、光軸が一致した場合に可視光のスポットが反射面全体に照射されるので、光軸の一致度を視認しやすくすることが可能となる。

上記光電センサにおいて、前記受光器は、前記可視光の受光状態を外部に報知する報知部を備えることが好ましい。
この構成によれば、光軸調整の確認を反射面での視認と合わせて行うことができるので、光軸調整を容易に行うことが可能となる。

上記課題を解決する受光器は、投光器に対向配置され、前記投光器から出射された可視光を受光する受光器であって、筒状をなす金属製のケースを備え、前記ケースの内側にはフランジが一体形成されており、前記フランジによって囲まれた開口部を、前記可視光を通過させる受光窓とするとともに、前記フランジの両面のうち前記投光器側に位置する面を、前記可視光を反射可能な反射面とし、前記ケースにおける少なくとも前記反射面の部分は、粗面化された非鏡面であり、前記反射面は、前記受光窓を覆う透光性のカバーを取着するための取着面になっている。

この構成によれば、投光器と受光器との光軸調整を行う際に、ケースに一体形成された反射面で可視光が反射することで、投光器から出射された可視光が受光器のどの位置に当たっているのかを容易に認識することができる。したがって、部品点数を増やすことなく、投光器と受光器との光軸調整を容易に行うことが可能となる。

本発明によれば、部品点数を増やすことなく、投光器と受光器との光軸調整を容易に行うことができる。

一実施形態におけるレーザセンサの平面模式図。 同レーザセンサの投光器の断面模式図。 同レーザセンサの受光器の断面模式図。 投光器からのレーザ光が受光器に対してずれて当たったときの状態を示す正面図。 投光器からのレーザ光が受光器に対して良好に当たったときの状態を示す正面図。

以下、光電センサをレーザセンサに具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、光電センサの一例としての透過型のレーザセンサ１１は、投光器１２と、投光器１２に対向配置された受光器１３と、制御部１４とを備えている。制御部１４は、投光器１２及び受光器１３とケーブル１５，１６を介してそれぞれ電気的に接続されて投光器１２及び受光器１３をそれぞれ制御する。そして、レーザセンサ１１は、制御部１４からの制御信号に基づいて投光器１２から出射した可視光のレーザ光Ｌを受光器１３で受光する。

図２に示すように、投光器１２は、円筒状をなす金属製の投光側ケース２０を備えている。投光側ケース２０内には、投光素子２１（例えば、ＬＤ素子）と、制御部１４からの制御信号を受けて投光素子２１を駆動することにより投光素子２１からレーザ光Ｌを出射させる投光回路が形成された投光基板２２と、投光レンズ２３とが配置されている。投光レンズ２３は、投光素子２１から出射されたレーザ光Ｌを集光する。

この場合、投光側ケース２０内において、その先端側から基端側に向かって、投光レンズ２３、投光素子２１、投光基板２２の順で配置されている。投光側ケース２０の基端側には円筒状をなす透明な合成樹脂によって構成された連結部材２４の一端側が嵌着され、連結部材２４の他端側には一端側が制御部１４に接続されたケーブル１５の他端側が円筒状のアダプタ２５を介して接続されている。そして、投光基板２２に形成された投光回路は、ケーブル１５及び投光素子２１とそれぞれ電気的に接続されている。

投光側ケース２０内の先端部には、円環状の内側フランジ２６が形成されている。そして、内側フランジ２６によって囲まれた円形の開口部は、投光窓２７とされている。内側フランジ２６の外側の面には、投光窓２７を覆うように、透光性の合成樹脂によって構成された円板状の投光側カバー２８が取着されている。この場合、内側フランジ２６は投光側ケース２０の先端面２０ａに設けられた円形の凹部２９の底壁を構成しており、この凹部２９に投光側カバー２８が収容される。

さらにこの場合、投光側カバー２８の外側の面と、投光側ケース２０の先端面２０ａとは面一になっている。そして、投光素子２１から出射されて投光レンズ２３で集光されたレーザ光Ｌは、投光窓２７及び投光側カバー２８を透過して投光側ケース２０の外部へと出射される。

図３に示すように、受光器１３は、円筒状をなす金属製のケースの一例としての受光側ケース４０を備えている。受光側ケース４０は、例えばステンレス鋼などの金属を切削加工することによって形成されている。すなわち、受光側ケース４０は、切削加工により、表面が適度に粗面化された非鏡面となっている。

受光側ケース４０内の先端部には、円環状の内側フランジ４１が形成されている。そして、内側フランジ４１によって囲まれた円形の開口部は、レーザ光Ｌを通過させる受光窓４２とされている。内側フランジ４１の外側の面は、レーザ光Ｌを反射可能な反射面４３とされている。したがって、反射面４３は、受光側ケース４０の一部を構成している。換言すれば、反射面４３は、受光側ケース４０に一体形成されている。この場合、反射面４３は、平面で、且つ投光器１２（図１参照）と受光器１３との光軸に対して垂直となるように形成されている。

反射面４３には、受光窓４２を覆うように、透光性の合成樹脂によって構成されたカバーの一例としての円板状の受光側カバー４４が取着されている。したがって、反射面４３は、受光側カバー４４を取着するための取付面になっている。

この場合、内側フランジ４１は受光側ケース４０の先端面４０ａに設けられた円形の凹部４５の底壁を構成しており、この凹部４５に受光側カバー４４が収容される。さらにこの場合、受光側カバー４４の外側の面と、受光側ケース４０の先端面４０ａとは面一になっている。なお、受光側カバー４４の表面には、シボが形成されている。

受光側ケース４０内には、受光素子４６と、受光素子４６を駆動するとともに受光素子４６からの信号を受ける受光回路が形成された受光基板４７とが配置されている。この場合、投光側ケース２０内において、受光素子４６は、受光基板４７よりも先端側に配置されている。受光素子４６は、受光側ケース４０における基端側が開口した有底箱状の受光素子カバー４８によって覆われている。受光素子カバー４８における受光窓４２との対向面の中心には円形の貫通孔４９が形成され、貫通孔４９を通過したレーザ光Ｌが受光素子４６によって受光される。

受光側ケース４０の基端側には円筒状をなす透明な合成樹脂によって構成された連結部材５０の一端側が嵌着され、連結部材５０の他端側には一端側が制御部１４に接続されたケーブル１６の他端側が円筒状のアダプタ５１を介して接続されている。受光基板４７の基端部における連結部材５０と対応する位置には、報知部の一例としてのチップＬＥＤランプ５２が実装されている。

チップＬＥＤランプ５２は、制御部１４からの制御信号に基づいて受光基板４７に形成された受光回路によってオン−オフされる。チップＬＥＤランプ５２はオンにされると点灯するため、この点灯により透明な連結部材５０が光る。なお、受光基板４７に形成された受光回路は、ケーブル１６及び受光素子４６とそれぞれ電気的に接続されている。

受光素子４６は、その受光量に応じた電圧（又は電流）の信号を受光基板４７に形成された受光回路に出力する。受光回路は、受光素子４６から出力される電圧の信号を増幅し、その増幅信号をアナログ−デジタル変換して測定値として制御部１４へ出力する。本実施形態において、受光回路は、受光素子４６の受光量に比例した測定値を制御部１４へ出力するように設定されている。例えば、受光回路は、受光素子４６に光が入射されない場合に制御部１４へ測定値「０」を出力し、受光素子４６に光が入射された場合に制御部１４へ正の値の測定値を出力する。

制御部１４には、投光器１２（図１参照）と受光器１３との光軸調整が良好に行われた場合の上記測定値が閾値Ｓとして予め記憶されている。そして、制御部１４は、受光回路から出力される測定値と閾値Ｓとを比較し、当該測定値が閾値Ｓ以上である場合にその旨の制御信号を受光回路に送信して当該受光回路にチップＬＥＤランプ５２をオンにさせる。一方、制御部１４は、受光回路から出力される測定値と閾値Ｓとを比較し、当該測定値が閾値Ｓ未満である場合にその旨の制御信号を受光回路に送信して当該受光回路にチップＬＥＤランプ５２をオフにさせる。

次に、上述のように構成されたレーザセンサ１１における投光器１２と受光器１３との光軸調整を行う際の作用について説明する。
さて、投光器１２と受光器１３との光軸調整を行う場合には、まず、投光器１２と受光器１３とを対向配置し、投光器１２と受光器１３とを光軸調整が可能な仮止め状態で支持する。この状態では、図４に示すように、投光器１２からのレーザ光Ｌは、受光窓４２に対してずれた状態で受光器１３に照射される。したがって、投光器１２からのレーザ光Ｌを受光器１３の受光素子４６で受光することができない。つまり、投光器１２と受光器１３との光軸がずれた状態になっている。

この点、本実施形態では、受光器１３の受光側ケース４０は、金属を切削加工することによって形成されているため、反射面４３を含む表面全体が適度に粗面化されている。このため、受光窓４２に対してずれた状態で受光器１３に照射されたレーザ光Ｌは、反射面４３及び先端面４０ａで適度に拡散されて反射される。

この場合、特に、受光側カバー４４の表面にシボが形成されていることで、反射面４３で反射したレーザ光Ｌはより一層拡散される。この結果、レーザ光Ｌのレーザスポット（図４にドットを付した箇所）を容易に視認することができる。すなわち、レーザ光Ｌのスポット位置を容易に確認することができる。

レーザ光Ｌのスポット位置が確認できたら、図５に示すように、投光器１２と受光器１３との相対位置の調整を行って投光器１２からのレーザ光Ｌのレーザスポットの中心部が受光窓４２の中心部に一致するように光軸を調整する。これにより、投光器１２からのレーザ光Ｌが受光器１３の受光素子４６で受光できるようになる。

そして、投光器１２と受光器１３との光軸調整が良好に行われた場合には、チップＬＥＤランプ５２が点灯するため、連結部材５０が光る。このため、作業者は、この連結部材５０が光ることを確認することで、投光器１２と受光器１３との光軸調整が良好に行われたことを容易に認識することができる。その後、投光器１２及び受光器１３は、光軸調整が良好に行われた位置でそれぞれ固定される。

以上詳述した実施形態によれば次のような効果が発揮される。
（１）受光器１３の受光側ケース４０における受光窓４２が形成された面である内側フランジ４１の外側の面には、投光器１２から出射されるレーザ光Ｌを反射可能な反射面４３が一体形成されている。このため、投光器１２と受光器１３との光軸調整を行う際に、受光側ケース４０に一体形成された反射面４３でレーザ光Ｌが反射することで、投光器１２から出射されたレーザ光Ｌが受光器１３のどの位置に当たっているのかを容易に認識することができる。したがって、部品点数を増やすことなく、投光器１２と受光器１３との光軸調整を容易に行うことができる。

（２）受光器１３の反射面４３は非鏡面であるため、反射面４３で反射したレーザ光Ｌは適度に拡散する。このため、反射面４３で反射するレーザ光Ｌのスポット位置を視認し易くすることができる。

（３）受光器１３の金属製の受光側ケース４０は、全体が切削加工によって形成されている。このため、適度に粗面化された反射面４３を受光側ケース４０に対して自然に生じさせることができる。

（４）受光器１３の受光側ケース４０の反射面４３は、受光窓４２を覆う透光性の受光側カバー４４を取着するための取着面になっている。このため、受光側カバー４４によって反射面４３を保護することができる。

（５）反射面４３は、平面で、且つ投光器１２と受光器１３との光軸に対して垂直となるように形成されている。このため、反射面４３で反射したレーザ光Ｌをより一層視認しやすくすることができる。

（６）受光器１３は、レーザ光Ｌの受光状態、すなわち受光器１３と投光器１２との光軸調整が良好に行われた場合に、その旨を点灯することで外部に報知するチップＬＥＤランプ５２を備えている。このため、チップＬＥＤランプ５２による受光器１３と投光器１２との光軸調整の確認を反射面４３での視認と合わせて行うことができる。したがって、受光器１３と投光器１２との光軸調整を容易に行うことができる。

（変更例）
なお、上記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・反射面４３は、必ずしも受光側カバー４４を取着するための取着面になっている必要はない。

・受光側ケース４０は、必ずしも切削加工によって形成する必要はない。
・反射面４３は、必ずしも非鏡面である必要はない。
・反射面４３は、内側フランジ４１の外側の面における受光窓４２の周縁部分のみに形成するようにしてもよい。

・受光側ケース４０は、反射面４３の部分のみを切削加工によって形成するようにしてもよい。
・チップＬＥＤランプ５２は、省略してもよい。

・レーザ光Ｌのレーザスポット径は、反射面４３の外径と同一にしてもよい。このようにすれば、光軸が一致した場合にレーザスポットが反射面４３全体に照射されるので、光軸の一致度を視認しやすくすることができる。

・投光器１２と受光器１３との光軸調整を行う前に予めチップＬＥＤランプ５２を点灯させておき、投光器１２と受光器１３との光軸調整が良好に行われた場合にチップＬＥＤランプ５２を消灯するようにしてもよい。このようにしても、投光器１２と受光器１３との光軸調整が良好に行われたことをチップＬＥＤランプ５２によって容易に確認することができる。

・受光側カバー４４の表面には、必ずしもシボを形成する必要はない。
・光電センサとしてレーザセンサ１１に適用したが、これに限るものではなく、レーザ光以外の光を用いた光電センサに適用してもよい。

さらに、上記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）前記カバーは、合成樹脂によって構成され、その表面にはシボが形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光電センサ。

このようにすれば、反射面で反射した可視光がカバーの表面のシボによって拡散されるので、反射面で反射した可視光を視認し易くすることができる。
（ロ）前記受光器には、当該受光器と前記投光器との光軸調整が良好に行われた場合に、その旨を報知する報知部が設けられていることを特徴とする上記（イ）または請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の光電センサ。

このようにすれば、受光器と投光器との光軸調整が良好に行われたことを報知部によって確認することができる。

１１…光電センサの一例としてのレーザセンサ、１２…投光器、１３…受光器、４０…ケースの一例としての受光側ケース、４２…受光窓、４３…反射面（取着面）、４４…カバーの一例としての受光側カバー、５２…報知部の一例としてのチップＬＥＤランプ、Ｌ…レーザ光（可視光）。

Claims (6)

1. 投光器から出射された可視光を、前記投光器に対向配置された受光器で受光する光電センサであって、
   前記受光器は、筒状をなす金属製のケースを備え、
   前記ケースの内側にはフランジが一体形成されており、前記フランジによって囲まれた開口部を、前記可視光を通過させる受光窓とするとともに、前記フランジの両面のうち前記投光器側に位置する面を、前記可視光を反射可能な反射面とし、
   前記ケースにおける少なくとも前記反射面の部分は、粗面化された非鏡面であり、
   前記反射面は、前記受光窓を覆う透光性のカバーを取着するための取着面になっていることを特徴とする光電センサ。
2. 前記ケースにおける少なくとも前記反射面の部分は、切削加工によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電センサ。
3. 前記反射面は、平面で、且つ前記投光器と前記受光器との光軸に対して垂直に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光電センサ。
4. 前記投光器から出射される前記可視光のスポット径は、前記反射面の外径と同一であることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の光電センサ。
5. 前記受光器は、前記可視光の受光状態を外部に報知する報知部を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の光電センサ。
6. 投光器に対向配置され、前記投光器から出射された可視光を受光する受光器であって、
   筒状をなす金属製のケースを備え、
   前記ケースの内側にはフランジが一体形成されており、前記フランジによって囲まれた開口部を、前記可視光を通過させる受光窓とするとともに、前記フランジの両面のうち前記投光器側に位置する面を、前記可視光を反射可能な反射面とし、
   前記ケースにおける少なくとも前記反射面の部分は、粗面化された非鏡面であり、
   前記反射面は、前記受光窓を覆う透光性のカバーを取着するための取着面になっていることを特徴とする受光器。