JP6769314B2 - フォトセンサ - Google Patents

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Description

本発明はフォトセンサに関する。
フォトセンサの回路部と、当該回路部と信号、電力を送受信するためのケーブルとを、はんだ接続により接続することが主流である。
一方で、はんだ接続による接続よりも製造工程を減らすべく、回路部とケーブルとを圧接により接続する技術が提案されている（特許文献１）。
特開２０１４−２１６４２２号公報（２０１４年１１月１７日公開）
フォトセンサは、例えば、工場のラインにて、ボトルの充填の位置決めで使われる。しかしながら、上述のような圧接により回路部とケーブルとが接続されたフォトセンサは、工場のライン等の周囲が振動する環境において、ケーブルが回路部から外れやすい、という問題がある。
ケーブルの端面は、フォトセンサに支持されているが、ケーブルの端面とケーブルが圧接されている箇所との距離が短いことが、ケーブルがフォトセンサから外れる原因の一つであることを、本発明者は見出した。
本発明の一態様は、ケーブルの端面とケーブルが圧接されている箇所との距離を長くし、回路部からケーブルが外れにくいフォトセンサを実現することを目的とする。
前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るフォトセンサは、投光素子および受光素子を備えるフォトセンサであって、前記投光素子および前記受光素子を制御する回路部と、複数のケーブルを含む集合ケーブルを支持する集合ケーブル支持部と、前記各ケーブルを圧接して固定することによって前記回路部との導通を行う圧接部と、前記各ケーブルの端部を支持するケーブル端部支持部とを備え、前記各ケーブルにおいて、前記集合ケーブル支持部から前記圧接部までの長さより、前記圧接部から前記ケーブル端部支持部までの長さの方が長い。
前記の構成によれば、圧接部からケーブル端部支持部までのケーブルの長さが長くなっているので、この長さの部分において振動を吸収することができる。よって、集合ケーブルが引っ張られて振動を受けている状態でも、圧接部からケーブルが抜けるリスクを低減することができる。これにより、振動が発生するような環境においても安定した品質を維持することが可能となるため、様々な環境での使用を許容することが可能なフォトセンサを提供することができる。
また、各ケーブルを圧接して固定することによって回路部との導通が行われているので、はんだ接続による接続よりも加工工数を減らすことができる。すなわち、製造コストの低減と信頼性向上との両方を実現することができる。
本発明の一態様に係るフォトセンサにおいて、前記投光素子と前記受光素子とが対向して配置されてよい。
前記の構成によれば、安定した品質の対向型のフォトセンサを提供することができる。
本発明の一態様に係るフォトセンサにおいて、前記投光素子を支持する投光支持部と、前記受光素子を支持する受光支持部と、前記投光支持部の一端と前記受光支持部の一端とを連結する連結部とをさらに備え、前記回路部が、前記連結部に設けられてよい。
前記の構成によれば、投光支持部の一端と受光支持部の一端とを連結する連結部に回路部が設けられるので、コンパクトな構造でフォトセンサを実現することができる。すなわち、製造コストの低減と信頼性向上とに加え、装置サイズの小さな汎用性の高いフォトセンサを提供することができる。
本発明の一態様に係るフォトセンサにおいて、前記ケーブル端部支持部と前記圧接部との間に、前記ケーブルを支持するケーブル中間支持部をさらに設けていてよい。
前記の構成によれば、ケーブル端部支持部と圧接部との間におけるケーブルの長さが長い部分の配置位置を安定させることができる。よって、組み立て時において、隣り合うケーブル同士の絡み合いなどを防止してスムーズな作業を実現することができる。
また、振動が加わった場合に、ケーブル端部支持部と圧接部との間におけるケーブルが必要以上に振動が生じ、圧接部からケーブルが外れることを防止することができる。
本発明の一態様に係るフォトセンサにおいて、前記連結部が、前記圧接部と前記ケーブル端部支持部との間に複数のケーブルが配置されている配線領域を形成する面に垂直な方向に配置されているとともに、前記配線領域を形成する面に垂直な方向から見て、前記圧接部から前記ケーブル端部支持部に向かう方向において、前記連結部の長さよりも、前記圧接部から前記ケーブル端部支持部までの長さの方が長い。
前記の構成によれば、圧接部からケーブル端部支持部までのケーブルの長さが連結部の長さよりも長くなっている。よって、圧接部からケーブル端部支持部までのケーブルの長さを、フォトセンサの構造の中でセンササイズを大きくすることなく比較的長く確保することができる。すなわち、振動の吸収効果をより効果的に発揮することが可能となるので、信頼性を高めることができる。
また、複数のケーブルが配置されている配線領域が形成される面に重なるように回路部が設けられている連結部が配置されるので、配線領域によるシールド効果により、回路部に対する静電気ノイズの印加を抑制することができる。
本発明の一態様によれば、フォトセンサの圧接部からケーブルが抜けるリスクを低減することができる、という効果を奏する。
（ａ）は本発明の実施形態に係るフォトセンサの斜視図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係るフォトセンサの上面図である。 （ａ）は比較例のフォトセンサの斜視図であり、（ｂ）は比較例のフォトセンサの上面図である。
図１の（ａ）は、本発明の実施形態に係るフォトセンサ１の斜視図である。また図１の（ｂ）は、本発明の実施形態に係るフォトセンサ１のセンサ回路組立体２０を除いた状態の上面図である。フォトセンサ１は、集合ケーブル１０、センサ回路組立体２０、およびホルダ４０を含んでいる。
集合ケーブル１０は、複数のケーブル１２ａ〜１２ｄ、および複数のケーブル１２ａ〜１２ｄを覆う外被を含む。
センサ回路組立体２０は、投光部２２、受光部２４、および連結部３０を備える。投光部２２、受光部２４、および連結部３０は一体化されている。
投光部２２は、投光支持部２２１、投光レンズ２２２、および投光素子を備える。投光支持部２２１はリードフレームの一部を含む。投光素子は、リードフレームに実装され、投光支持部２２１に支持され、投光レンズ２２２に覆われている。投光素子は、例えば発光ダイオードである。
受光部２４は、受光支持部２４１、受光レンズ２４２、および受光素子を備える。受光支持部２４１はリードフレームの一部を含む。受光素子は、リードフレームに実装され、受光支持部２４１に支持され、受光レンズ２４２に覆われている。受光素子は、例えばフォトトランジスタである。
本実施形態において、投光素子と受光素子とは対向するように配置する。
連結部３０は、投光支持部２２１の一端と受光支持部２４１の一端とを連結する。連結部３０は、リードフレームの一部、および接続端子３２ａ〜３２ｄを含み、回路部３４が設けられている。投光支持部２２１の一端と受光支持部２４１の一端とを連結する連結部３０に回路部３４が設けられるので、コンパクトな構造でフォトセンサ１を実現することができる。すなわち、フォトセンサ１は、装置サイズが小さく、汎用性が高い。
回路部３４は、リードフレームに実装されている。回路部３４は、リードフレームを介して、投光素子および受光素子と連結されている。回路部３４は投光素子の発光を制御する。また回路部３４は、受光素子による受光の有無を判定して、判定結果に応じて出力する信号を制御する。
接続端子３２ａ〜３２ｄは、一方の端部が連結部３０に含まれるリードフレームの一部と一体となっている。接続端子３２ａ〜３２ｄは、回路部３４と接続している。
接続端子３２ａ〜３２ｄは、他方の端部に、対応するケーブル１２ａ〜１２ｄを圧接する圧接部３６ａ〜３６ｄを含む。
圧接部３６ａ〜３６ｄは、ケーブル１２ａ〜１２ｄを圧接して固定することによってケーブル１２ａ〜１２ｄと回路部３４との導通を行う。
ホルダ４０は、ケーブル１２ａ〜１２ｄとセンサ回路組立体２０とを支持する。
ホルダ４０は、集合ケーブル支持部４２、圧接支持部４４ａ〜４４ｄ、ケーブル端部支持部４６ａ〜４６ｄ、およびケーブル中間支持部４８ａ〜４８ｄが形成されている。
集合ケーブル１０は、ホルダ４０に支持される部分の外被が剥がされ、ホルダ４０はケーブル１２ａ〜１２ｄを支持する。
集合ケーブル支持部４２は、ホルダ４０の一方の端面に設けられる。集合ケーブル支持部４２は、集合ケーブル１０の外被が剥がされる部分の根元において、集合ケーブル１０を支持する。
圧接支持部４４ａ〜４４ｄは、圧接部３６ａ〜３６ｄに対応する箇所に設けられる。圧接支持部４４ａ〜４４ｄは、ホルダ４０から突出し、Ｕ字状の溝が形成されている。ケーブル１２ａ〜１２ｄの各々は、対応する圧接支持部４４ａ〜４４ｄのＵ字状の溝に支持される。
ケーブル端部支持部４６ａ〜４６ｄは、ホルダ４０の他方の端面にＵ字状の溝が形成されて設けられる。ケーブル１２ａ〜１２ｄの端部はＵ字状の溝に圧入され、ケーブル端部支持部４６ａ〜４６ｄに支持される。
ケーブル中間支持部４８ａ〜４８ｄは、圧接部３６ａ〜３６ｄとケーブル端部支持部４６ａ〜４６ｄとの間に設けられている。ケーブル中間支持部４８ａ〜４８ｄは、ホルダ４０から突出し、Ｕ字状の溝が形成されている。ケーブル１２ａ〜１２ｄの各々は、対応するケーブル中間支持部４８ａ〜４８ｄのＵ字状の溝に支持される。
ケーブル中間支持部４８ａ〜４８ｄを設けることにより、ケーブル端部支持部４６ａ〜４６ｄと圧接部３６ａ〜３６ｄとの間におけるケーブル１２ａ〜１２ｄの長さが長い部分の配置位置を安定させることができる。よって、組み立て時において、隣り合うケーブル１２ａ〜１２ｄ同士の絡み合いなどを防止してスムーズな作業を実現することができる。
また、フォトセンサ１に振動が加わった場合に、ケーブル端部支持部４６ａ〜４６ｄと圧接部３６ａ〜３６ｄとの間におけるケーブル１２ａ〜１２ｄが必要以上に振動が生じ、圧接部３６ａ〜３６ｄからケーブル１２ａ〜１２ｄが外れることを防止することができる。
ホルダ４０の、圧接部３６ａ〜３６ｄとケーブル端部支持部４６ａ〜４６ｄとの間のケーブル１２ａ〜１２ｄが配置されている領域を配線領域とよぶ。連結部３０は、配線領域が形成されている面に垂直な方向に配置されている。
この配置により、配線領域の面に垂直な方向から見て、圧接部３６ａ〜３６ｄからケーブル端部支持部４６ａ〜４６ｄに向かう長手方向において、ケーブル１２ａ〜１２ｄは、少なくとも連結部３０の長さ分の長さをもって配置されることができる。圧接部３６ａ〜３６ｄからケーブル端部支持部４６ａ〜４６ｄまでの長さｌ２は、長手方向において、連結部３０の長さよりも長い。
また、図１の（ｂ）に示すように、各ケーブル１２ａ〜１２ｄにおいて、集合ケーブル支持部４２から圧接部３６ａ〜３６ｄまでの長手方向の長さｌ１より、圧接部３６ａ〜３６ｄからケーブル端部支持部４６ａ〜４６ｄまでの長手方向の長さｌ２の方が長い。この圧接部３６ａ〜３６ｄからケーブル端部支持部４６ａ〜４６ｄまでの長さｌ２が長くなっているので、この長さの部分において振動を吸収することができる。よって、集合ケーブル１０が引っ張られて振動を受けている状態でも、圧接部３６ａ〜３６ｄからケーブル１２ａ〜１２ｄが抜けるリスクを低減することができる。これにより、本実施形態のフォトセンサ１は、振動が発生するような環境においても安定した品質を維持することが可能となるため、様々な環境での使用を許容することができる。
また、各ケーブル１２ａ〜１２ｄと回路部３４との導通は、各ケーブル１２ａ〜１２ｄを圧接して固定することによって行われているので、はんだ接続による接続よりも加工工数を減らすことができる。すなわち、製造コストの低減と信頼性向上との両方を実現することができる。
また、回路部３４が設けられている連結部３０は、複数のケーブル１２ａ〜１２ｄが配置されている配線領域が形成される面に重なるように配置される。このため、配線領域によるシールド効果により、回路部３４に対する静電気ノイズの印加を抑制することができる。
〔比較例〕
図２の（ａ）は、比較例のフォトセンサ１００の斜視図である。また図２の（ｂ）は、比較例のフォトセンサ１００の上面図である。
なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、その説明を省略する。
比較例のフォトセンサ１００は、ケーブル１１２ａ〜１１２ｄが、集合ケーブル支持部１４２において垂直に曲げられている。
ケーブル１１２ａ〜１１２ｄは、圧接支持部１４４ａ〜１４４ｄにおいて、圧接部１３６ａ〜１３６ｄに圧接されている。また、ケーブル１１２ａ〜１１２ｄの端部は、ケーブル端部支持部１４６ａ〜１４６ｄに支持されている。
ホルダ１４０の、圧接部１３６ａ〜１３６ｄとケーブル端部支持部１４６ａ〜１４６ｄとの間のケーブル１１２ａ〜１１２ｄが配置されている領域を配線領域とよぶ。比較例のフォトセンサ１００は、配線領域が形成されている領域と、連結部１３０が配置される領域とが重ならない。
この配置により、配線領域の面に垂直な方向から見て、圧接部１３６ａ〜１３６ｄからケーブル端部支持部１４６ａ〜１４６ｄに向かう長手方向において、集合ケーブル支持部１４２から圧接部１３６ａ〜１３６ｄまでの長手方向の長さｌ３より、圧接部１３６ａ〜１３６ｄからケーブル端部支持部１４６ａ〜１４６ｄまでの長手方向の長さｌ４の方が短い。この圧接部１３６ａ〜１３６ｄからケーブル端部支持部１４６ａ〜１４６ｄまでの長手方向の長さｌ４が短い構成は、本実施形態の構成と比較して、回路部からケーブル１１２ａ〜１１２ｄが抜けやすい。
〔変形例〕
実施形態に係るフォトセンサ１のように、圧接部とケーブル端部支持部との間のケーブルが配置されている領域に連結部を配置する形態において、比較例のフォトセンサ１００のように、集合ケーブル支持部においてケーブルを垂直に曲げてもよい。
このような形態においても、ケーブルは、少なくとも連結部の長さ分の長さが確保されて配置されることができる。したがって、フォトセンサの回路部からケーブルが抜けにくく、信頼性の高いフォトセンサが実現される。
なお、投光素子と受光素子とは対向して配置されていなくてもよい。投光素子と受光素子とが並んで配置され、投光した光を反射面で反射させて受光する反射型のフォトセンサであってもよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
１ フォトセンサ
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄケーブル
２２１ 投光支持部
２４１ 受光支持部
３０ 連結部
３４ 回路部
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ 圧接部
４２ 集合ケーブル支持部
４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ ケーブル端部支持部
４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ ケーブル中間支持部

Claims (5)

  1. 投光素子および受光素子を備えるフォトセンサであって、
    前記投光素子および前記受光素子を制御する回路部と、
    複数のケーブルを含む集合ケーブルを支持する集合ケーブル支持部と、
    前記複数のケーブルの各々を圧接して固定することによって前記回路部との導通を行う圧接部と、
    前記複数のケーブルの各々の端部を支持するケーブル端部支持部と
    を備え、
    前記複数のケーブルの各々において、前記集合ケーブル支持部から前記圧接部までの長さより、前記圧接部から前記ケーブル端部支持部までの長さの方が長いことを特徴とするフォトセンサ。
  2. 前記投光素子と前記受光素子とが対向して配置される
    ことを特徴とする請求項１に記載のフォトセンサ。
  3. 前記投光素子を支持する投光支持部と、
    前記受光素子を支持する受光支持部と、
    前記投光支持部の一端と前記受光支持部の一端とを連結する連結部とをさらに備え、
    前記回路部が、前記連結部に設けられている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のフォトセンサ。
  4. 前記ケーブル端部支持部と前記圧接部との間に、前記ケーブルを支持するケーブル中間支持部をさらに設けている
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフォトセンサ。
  5. 前記連結部が、前記圧接部と前記ケーブル端部支持部との間に複数のケーブルが配置されている配線領域を形成する面に垂直な方向に配置されているとともに、
    前記配線領域を形成する面に垂直な方向から見て、前記圧接部から前記ケーブル端部支持部に向かう方向において、
    前記連結部の長さよりも、前記圧接部から前記ケーブル端部支持部までの長さの方が長い
    ことを特徴とする請求項３に記載のフォトセンサ。
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