JP6860857B2 - 光電センサ - Google Patents

Description

本発明は、光電センサに関する。

検出領域における物体の有無や、物体の表面状態等を検出する機器として、光電センサが用いられている。光電センサとして、例えば、光を出射する投光部と光を受ける受光部とをケース（以下、筐体と称する）の内部に収容したものがある。

下記特許文献１の光電センサでは、投受光部を構成する電子部品（投光素子及び受光素子等）や信号処理部を構成する電子部品等が搭載された実装基板と、レンズ等が筐体の内部に収容されている。当該筐体は、投光部から発せられる検出光、および受光部が受ける戻り光を通すための開口部を有している。また筐体には、例えば、実装基板に光電センサの外部から電源を供給し、受光回路で処理された信号を光電センサの外部に送信するためのケーブルが接続されている。

特開２００７−０７３４１７号公報

ところで、生産設備などに使用される光電センサにおいては、その設置スペースの制約を受けて筐体に接続されたケーブルを折り曲げて使用されることがある。光電センサの設置場所及びその設置スペースによっては、筐体に沿うようにケーブルを折り曲げて設置することもあり（例えば図５（Ｂ）参照）、その場合には、ケーブルのうち筐体に接続された部分（ケーブルの根元）にかかる負荷が過大となり、破損するおそれがあった。

そこで、本発明は、筐体に接続されたケーブルの破損を抑制することができる光電センサを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る光電センサは、前方空間に光を出射する投光部と、前方空間から光を受ける受光部の少なくとも一方を有する光電センサであって、内部に投光部及び受光部の少なくとも一方を収容する収容空間を備えた筐体と、投光部及び受光部の少なくとも一方に、制御部を介して接続されるコードを収容したケーブルと、を備え、筐体の外面に、筐体の内部に向かって凹む凹部が設けられ、凹部にケーブルが取り付けられている。

この態様によれば、筐体の内部に向かって凹む凹部にケーブルが取り付けられているので、ケーブルのうち筐体に接続された部分（以下、ケーブル接続部とも称する）は凹部内に位置することとなる。これにより、ケーブルを屈曲させたときに、ケーブルを筐体の一部（筐体のうち凹部周辺）に当接させてケーブルの折れ角度を制限することができ、ケーブル接続部から過度に屈曲することを抑えることができる。その結果、ケーブル接続部にかかる負荷を抑えることができ、ケーブルの破損を抑制することができる。

上記態様において、凹部は、筐体の外面のうち、投光部からの光及び受光部への光を通過させる投受光面を有する前面以外に設けられてもよい。

この態様によれば、筐体の前面以外に形成された凹部にケーブルが取り付けられているので、ケーブルを屈曲させたときに、凹部周辺に位置する箇所にケーブルを当接させることができ、ケーブル接続部から過度に屈曲することを抑えることができる。

上記態様において、凹部は、前面と、前面とは反対側に位置する背面と、の間を接続する面に設けられていてもよい。

この態様によれば、ケーブルを屈曲させたときに、前面と背面とを接続する面のうち凹部周辺に位置する箇所にケーブルを当接させることができ、ケーブル接続部から過度に屈曲することを抑えることができる。

上記態様において、筐体は、前面とは反対側に位置する背面を有し、背面の中央部に対する上方側及び下方側には、後方側に突出した形状を有する突出部が設けられ、ケーブルは、背面の中央部に取り付けられていてもよい。

この態様によれば、ケーブルが取り付けられる部分である中央部の上方側及び下方側には、後方側に突出する突出部が設けられるので、ケーブルを屈曲させたときに、突出部にケーブルを当接させてケーブルの折れ角度を制限することができる。

上記態様において、ケーブルの端部には、該端部の周囲を覆うケーブル保護部材が設けられ、ケーブルの端部及びケーブル保護部材は、凹部内に位置してもよい。

この態様によれば、ケーブルの端部及び該端部の周囲を覆うケーブル保護部材は、凹部内に位置しているので、ケーブルを屈曲させたときに、ケーブルの端部及びケーブル保護部材の折れ角度が制限される。その結果、より一層ケーブル接続部にかかる負荷を抑えることができる。

上記態様において、凹部は、底壁及び一対の側壁によって区画されており、一対の側壁は、底壁に対して傾斜した傾斜面から構成されていてもよい。

この態様によれば、ケーブル接続部の周辺は、傾斜面から成る側壁で覆われるので、ケーブルを屈曲させたときに、ケーブルの折れ角度を制限しつつ傾斜面に沿って緩やかにケーブルを折り曲げることができる。

本発明によれば、筐体に接続されたケーブルの破損を抑制することができる光電センサを提供することができる。

本実施形態に係る光電センサを一方向から見た斜視図である。 図１の光電センサを別の方向から見た斜視図である。 図１に示す光電センサの設置態様の一例を説明するための図である。 変形例に係る光電センサを背面側から見た斜視図である。 従来の光電センサの設置態様の一例を説明するための図である。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る光電センサについて説明する。説明の便宜上、前後左右及び上下に関しては、図１及び２に示すものを基準にしている。各図において、同一の符号を付したものは、同一の又は同様の構成を有する。

図１乃至図３を参照しながら本実施形態に係る光電センサの構成を説明する。図１乃至図３に示すように、光電センサ１は、略直方体形状の筐体２を備える。

筐体２は、その内部に投光部３１、受光部３２等を収容するための収容空間を有する。以下では、筐体２内に投光部３１及び受光部３２を収容した例を前提として説明するが、図示の例に限定されずに、本実施形態では、筐体２内に投光部３１及び受光部３２の少なくとも一方を収容していればよい。すなわち、投光部３１及び受光部３２それぞれを別個の筐体に収容した形態も本実施形態の光電センサに含まれる。

投光部３１は、被検出物に対して光を投射するものであり、投光素子及び投光レンズを有している。投光素子は、例えばレーザダイオードであり、その光軸Ｘは前後方向に平行になっている。

受光部３２は、被検出物に対して投射された光の反射光を受けるものであり、受光素子及び受光レンズを有している。受光素子は、例えば、２分割フォトダイオード又は位置検出素子である。被検出物までの距離を求める測距の検出原理としては、例えば、ＴＯＦ（Time of Flight）や三角測距の原理を用いることができる。例えば、上記構成において三角測距の原理を用いた場合、投光素子から出射された光が投光レンズを通って被検出物に投射され、被検出物によって反射した光が受光レンズを通って受光素子上で結像する。受光素子は、この結像位置に応じた２つの受光信号を出力し、アンプを介して制御回路へと送信する。アンプ及び制御回路は光電センサ１に内蔵されており、制御回路において、受信した２つの受光信号から演算した位置信号値がしきい値と比較され、被検出物までの距離が求められる。

筐体２は、例えば樹脂又は金属により形成されている。筐体２は、直方体を構成する六面に関して、前面２１、背面２２、頂面２３、底面２４、一対の側面２６を有している。前面２１及び背面２２は、筐体２の内部を挟んで対向している。同様に、頂面２３及び底面２４は筐体２の内部を挟んで互いに対向し、また、一対の側面２６は筐体２の内部を挟んで互いに対向している。前面２１及び背面２２は、上下方向が左右方向よりも長く形成されている。同様に、頂面２３及び底面２４は前後方向が左右方向よりも長く、また、一対の側面２６は上下方向が前後方向よりも長く形成されている。なお、筐体２は、上記の六面に加えて、直方体のいずれかの角に相当する位置に斜面２７及び斜面２８ａ、２８ｂを有している。斜面２７は、前面２１及び底面２４に対して傾斜して、前面２１と底面２４とをつないでいる。同様に、斜面２８ａは、図２に示すように、背面２２及び頂面２３に対して傾斜して、背面２２と頂面２３とをつなぎ、斜面２８ｂは、背面２２及び底面２４に対して傾斜して、背面２２と底面２４とをつないでいる。

筐体２に関する本実施形態の「略直方体形状」とは、内角が全て９０度となる直方体ということではなく、少なくとも、そのような直方体の一つの角を斜面のように面取りしたことを含むものをいう。

前面２１は、投光部３１からの光又は受光部３２への光を通過させる投受光面２１ａを有している。頂面２３は、前面２１に隣接し、前面２１及び背面２２に直交する方向に延在している。背面２２には、図２等に示すように、光電センサ１を設置する際に筐体２を外部に固定するための取付部２２ａが複数設けられている。取付部２２ａは、背面２２における上方側（図３において上方向側）、及び、背面２２における下方側（図３において下方向側）に設けられている。複数の取付部２２ａは、背面２２の中央部２２１よりも後方側に突出した形状（突出部）を有している。言い換えれば、背面２２の中央部２２１は、取付部２２ａよりも前方側に凹んだ形状を有している。取付部２２ａはその内部に取付穴２２ｂを有する。取付穴２２ｂは、光電センサ１を使用する際、所定の固定部材（図示略）を用いて固定するための穴である。取付穴２２ｂは、図１等に示す例では、筐体２の左右方向に貫通して形成されるが、所定の固定部材を用いて筐体２を外部に取付可能な構成であれば、貫通形成された形状に限定されずに適宜変更することが可能である。

底面２４は、前面２１と背面２２との間を接続する面である。底面２４は、筐体２の内部に向かって凹む側面視凹状に形成された凹部２４１と、凹部２４１端縁から前面２１側又は背面２２側に延びる接続面２４２と、を有する。接続面２４２は、図３に示すように、前面２１及び背面２２に略直交する方向に延びている。

凹部２４１は、図１乃至図３に示すように、底壁２４１ａ（凹部の底面）及び一対の側壁２４１ｂによって側面視凹状に区画されている。底壁２４１ａは、上下方向（前面２１が延びる方向）とは略直交する方向に延在している。底壁２４１ａには、ケーブル８０が取り付けられる。側壁２４１ｂは、筐体２の内部に向かう方向に延びる壁面であり、底壁２４１ａに対して傾斜して、底壁２４１ａと接続面２４２とをつないでいる。本実施形態における側壁２４１ｂは、図３（Ａ）の例に示すように、底壁２４１ａから離れる方向（筐体２の中心部から外側に向かう方向）に向かうに従い、ケーブル８０外周面から離れる方向に傾斜する傾斜面から成るものである。

このように、ケーブル８０が取り付けられる底壁２４１ａの周囲に、傾斜面から成る側壁２４１ｂが設けられることで、ケーブル８０を筐体２の外面に沿うように折り曲げたときに、ケーブル８０は傾斜面から成る側壁２４１ｂに沿うように緩やかに折り曲げることができる。これにより、ケーブル８０のうち筐体２に接続される部分（ケーブル接続部）から過度に折れ曲がることが抑制され、ケーブル接続部にかかる負荷を抑えることができる。その結果、ケーブル８０の破損が抑制され、断線を抑えることができる。なお、上述した本実施形態は、ケーブル接続部の周辺が筐体２の一部（凹部２４１によって区画される領域の周辺）に覆われる構成を備えるものであり、言い換えれば、ケーブル接続部の周辺の一部を覆うように隆起する突出部を筐体２に設けた構成とも称することができる。

なお、上述した底面２４は、図１乃至図３に示すような、凹部２４１と接続面２４２とを有する構成に限定されない。すなわち、底面２４は、側面視凹状に形成された部分を有していればよく、凹部２４１及び接続面２４２の形状を適宜変更することができる。例えば、底面２４は、接続面２４２を有していない構成としてもよい。また、以下で説明するように、底面２４に凹部２４１を形成せずに、底面２４とは異なる面に凹部２４１を設けてもよい。

また、筐体２内には、上述した部材を収容する他、光電センサとして通常備わる構成（例えば、投光素子を駆動する投光回路、受光素子の受光信号を電気処理する受光回路が搭載された投受光基板（以下、単に基板とも称する）等）を収容することが可能である。

ケーブル８０は、例えば、投光部３１及び受光部３２等に外部から電源を供給し、或いは、受光部３２で電気処理された信号を外部に送るためのコード５０を収容する。筐体２内部には、コード５０を収容するための収容空間が設けられている。コード５０は、筐体２内部に配置された基板（図示略）に接続され、筐体２内部及び筐体２に接続されたケーブル８０内を通り、外部に引き出される。コード５０は、例えば、導体に絶縁性の部材を被覆したワイヤー状に構成され、投光部３１及び受光部３２の少なくとも一方に、制御部（図示略）を介して接続される。制御部は、投光部３１の発光を制御するとともに、受光部３２からの受光量を処理して出力信号を生成する。

ケーブル８０は、本実施形態において、筐体２の底面２４に取り付けられる。ケーブル８０にはケーブル保護部材８１が設けられている。ケーブル保護部材８１は、ケーブル８０のうち筐体２に接続される部分の周辺（ケーブルの端部８０ａ）を覆うように設けられている。このように、ケーブル８０の端部８０ａをケーブル保護部材８１で覆うことにより、例えばケーブル８０を屈曲させて使用する際に、その端部８０ａ側からケーブル８０が折れ曲がることを抑えられ、ケーブル８０の屈曲耐久性を向上させることができる。また本実施形態では、ケーブルの端部８０ａ及びケーブル保護部材８１は、凹部２４１によって区画された領域に位置している。このように構成することにより、ケーブル８０を屈曲させたときに、ケーブルの端部８０ａ及びケーブル保護部材８１の折れ角度を制限することができる。

以上説明した実施形態において、底面２４に凹部２４１を形成し、この凹部２４１にケーブル８０を取り付けているがこの例に限定されず、凹部２４１は、前面２１とは異なる面（例えば、背面２２等）に設けられていてもよい。例えば、図４に示すように、ケーブル８０を背面２２に取り付ける場合、ケーブル８０の中央部２２１に取り付けることができる。上述したように、側面視において、背面２２における上方側の取付部２２ａと、背面２２における下方側の取付部２２ａとの間（すなわち中央部２２１）に前方側に凹む形状を有する。言い換えれば、背面２２の中央部２２１は、筐体２を固定するための貫通孔２２ｂを有する取付部２２ａから連なるように凹形状を呈している。言い換えれば、背面２２の中央部２２１に対して上方側及び下方側には、後方側に突出した形状を有する取付部２２ａが設けられている。つまり、背面２２の中央部２２１にケーブル８０を取り付けた場合、ケーブル接続部（ケーブル８０のうち筐体２に接続された部分）の上方側及び下方側は、中央部２２１よりも後方側に隆起した取付部２２ａにより覆われる。これにより、ケーブル８０を折り曲げたときに、ケーブル８０が取付部２２ａに当接してケーブル８０の折れ角度が制限されるので、ケーブル接続部から過度に折れ曲がることを抑制することができる。

なお、筐体２の頂面２３側には表示部７０が設けられている。表示部７０は、光電センサ１の電源状況や検出状況に応じて点灯するものである。例えば、表示部７０は、電源がＯＮされているときに点灯する電源灯と、被検出物を検出したときに点灯する動作表示灯と、を有する。電源灯及び動作表示灯は、それぞれ、例えばＬＥＤからなり、互いに異なる表示色で点灯する。

ところで、生産設備などに使用される光電センサにおいては、その設置スペースが限られているため、筐体に接続されたケーブルを折り曲げて使用することがある。以下では、ケーブルを折り曲げて光電センサを設置する態様について、比較例と本実施形態の構成とを比較しながら説明する。

図３は本実施形態における光電センサ１の設置態様の一例を示し、図５は、比較例として示す光電センサ１００の設置態様の一例を示す。詳細には、図３（Ａ）は、ケーブル８０を屈曲させずに光電センサ１を設置した例を示し、図３（Ｂ）は、ケーブル８０を屈曲させて光電センサ１を設置した例を示す。図５（Ａ）は、比較例として示す光電センサ１００に設けられたケーブル１８０を屈曲させずに設置した例を示し、図５（Ｂ）は、比較例として示す光電センサ１００に設けられたケーブル１８０を屈曲させて設置した例を示す。なお、図５に示す光電センサ１００は、筐体１２０に側面視凹状に形成された凹部を設けていないもので、それ以外の構成及び機能は前述した本実施形態の光電センサ１と同じである。すなわち比較例に示す光電センサ１００は、図５に示すように、前面１２１、背面１２２、頂面１２３、底面１２４、一対の側面１２５を有する略直方体形状の筐体１２０内に投光部１３１又は受光部１３２を収容し、筐体１２０の底面１２４にケーブル１８０及びケーブル保護部材１８１が取り付けられた構成を有する。

比較例の光電センサ１００では、ケーブル１８０が取り付けられる底面１２４が平面であるため、ケーブル１８０を筐体２に沿うように屈曲させたときには、図５（Ｂ）に示すように、ケーブル１８０の端部１８０ａ側から過度に折れ曲がる。つまり、ケーブル１８０の折れ角度は制限されない。そのため、ケーブル１８０の端部１８０ａにかかる負荷が過大となり、ケーブル１８０が破損するおそれがある。

比較例に対し、図３に示す本実施形態の光電センサ１では、筐体２の底面２４に接続されたケーブル８０を屈曲させたときに、ケーブル８０の外周面が筐体２（筐体２のうち接続面２４２の周辺部分）に当接してケーブル８０の折れ角度が制限される。これにより、ケーブル８０の端部８０ａから過度に折れ曲がることが抑制され、ケーブル８０の端部８０ａにかかる負荷を抑えることができる。その結果、ケーブル８０の破損が抑制され、断線を抑制することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

（附記）
前方空間に光を出射する投光部３１と、前方区間から光を受ける受光部３２の少なくとも一方を有する光電センサ１であって、
内部に投光部３１又は受光部３２の少なくとも一方を収容する収容空間を備えた筐体２と、
投光部３１及び受光部３２の少なくとも一方に、制御部を介して接続されるコード５０を収容したケーブル８０と、を備え、
筐体２の外面に、筐体２の内部に向かって凹む凹部２４１が設けられ、
凹部２４１にケーブル８０が取り付けられている、光電センサ１。

１…光電センサ、２…筐体、２１…前面、２１ａ…投受光面、２２…背面、２２ａ…取付部、２３…頂面、２４…底面、２６…側面、３１…投光部、３２…受光部、３２ａ…受光素子、５０…コード、８０…ケーブル、８１…ケーブル保護部材、２４１…凹部、２４１ａ…底壁、２４１ｂ…側壁（傾斜面）

Claims (3)

1. 前方空間に光を出射する投光部と、前方区間から光を受ける受光部の少なくとも一方を有する光電センサであって、
   内部に前記投光部及び前記受光部の少なくとも一方を収容する収容空間を備えた筐体と、
   前記投光部及び前記受光部の少なくとも一方に、制御部を介して接続されるコードを収容したケーブルと、を備え、
   前記筐体の外面に、前記筐体の内部に向かって凹む凹部が設けられ、
   前記凹部に前記ケーブルが取り付けられており、
   前記凹部は、前記筐体の外面のうち、前記投光部からの光及び前記受光部への光を通過させる投受光面を有する前面以外に設けられており、
   前記筐体は、前記前面とは反対側に位置する背面を有し、
   前記背面の中央部に対する上方側及び下方側には、後方側に突出した形状を有する突出部が設けられ、
   前記ケーブルは、前記背面の中央部に取り付けられている、
   光電センサ。
2. 前記ケーブルの端部には、該端部の周囲を覆うケーブル保護部材が設けられ、
   前記ケーブルの端部及び前記ケーブル保護部材は、前記凹部内に位置している、
   請求項１に記載の光電センサ。
3. 前方空間に光を出射する投光部と、前方区間から光を受ける受光部の少なくとも一方を有する光電センサであって、
   内部に前記投光部及び前記受光部の少なくとも一方を収容する収容空間を備えた筐体と、
   前記投光部及び前記受光部の少なくとも一方に、制御部を介して接続されるコードを収容したケーブルと、を備え、
   前記筐体の外面に、前記筐体の内部に向かって凹む凹部が設けられ、
   前記凹部に前記ケーブルが取り付けられており、
   前記凹部は、底壁及び一対の側壁によって区画されており、
   前記一対の側壁は、前記底壁に対して傾斜した傾斜面から成る、
   光電センサ。

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