JP7003946B2

JP7003946B2 - エアパージユニット

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Publication number: JP7003946B2
Application number: JP2019032760A
Authority: JP
Inventors: 潤平中村; 浩貴中島
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2022-01-21
Anticipated expiration: 2039-02-26
Also published as: WO2020175203A1; EP3932571B1; CN113272078A; KR20210092820A; JP2020136246A; EP3932571A4; EP3932571A1; US20220091298A1

Description

本発明は、エアパージユニットに関する。

従来から、光を用いてワークの有無等を検出する光電センサが存在する。光電センサは、例えば、検出光をワークに向かって出射した後、ワークを透過又はワークから反射した光を分析することにより各種検出を行う（例えば、特許文献１）。

光電センサは、機械加工を行う環境下に設置されることがある。このような環境下にお
いては、光が通過する光電センサのレンズ面に粉塵や加工油等の汚れが付着し、レンズ面
を通過する光の量が減少することがある。すると、ワークの検出が適切に行えなくなるおそれがある。そこで、レンズ面にエアを吹き付けるエアパージユニットを光電センサに取り付け、レンズ面への汚れの付着を防止する手法が採られている。例えば、図８に示すように、レンズ面１１ａに沿った長孔状のエア吹出口６０が設けられたエアパージユニット２を光電センサ１に取り付け、レンズ面１１ａの汚れを除去することがある。

特開２０１１－０７７０５０号公報

しかしながら、落ちにくい汚れがレンズ面に付着した際には、エア吹出口から流速の大きいエアを吹き出す必要がある。この場合、多量のエアをエアパージユニットに供給する必要があり、エアを供給するための電力の増加等の問題が生じていた。

そこで、本発明は、少ないエア供給量で光電センサのレンズ面の汚れを除去できるエアパージユニットを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るエアパージユニットは、筐体と、筐体の内部にエアを供給するためのエア供給口と、筐体の側壁に配列され、エアを光電センサのレンズ面に吹き付けるための複数のエア吹出口と、を備える。

この態様によれば、エアパージユニットの側壁には、複数のエア吹出口が配列して設けられる。そのため、各エア吹出口の大きさを小さくしつつ、複数のエア吹出口によりレンズ面の広範囲にエアを吹き付けることができる。エア吹出口の大きさが小さくなることにより、一つの大きなエア吹出口が設けられる従来のエアパージユニットと比較して、エアパージユニットの各エア吹出口から吹き出されるエアの流速は大きくなる。すなわち、本発明に係るエアパージユニットは、少ないエア供給量で光電センサのレンズ面の汚れを除去することができる。

上記態様において、複数のエア吹出口は、直線状に並んで設けられていてもよい。

上記態様において、複数のエア吹出口は、レンズ面の延在方向に沿って設けられていてもよい。

この態様によれば、エアパージユニットのエア吹出口から吹き出されたエアがレンズ面に当たり易くなり、レンズ面に付着した汚れが効率良く除去される。

上記態様において、複数のエア吹出口は、円形状の孔であってもよい。

上記態様において、複数のエア吹出口の内面と筐体の側壁表面とを繋ぐ角部は、面取りされていてもよい。

この態様によれば、エア吹出口から広がるようにエアが吹き出される。すなわち、エア吹出口から吹き出されたエアがレンズ面の広い範囲に当たるため、レンズ面の広範囲にわたって付着した汚れを除去することができる。

本発明によれば、少ないエア供給量で光電センサのレンズ面の汚れを除去できるエアパージユニットを提供することができる。

本実施形態に係る光電センサの外観を示す斜視図である。本実施形態に係るエアパージユニットの外観を示す斜視図である。本実施形態に係るエアパージユニットの外観を示す斜視図である。エア供給器がエア供給口に取り付けられる様子を示す図であり、（ａ）は取り付け前、（ｂ）は取り付け後の状態を示す図である。エアパージユニットが光電センサに取り付けられる様子を示す図である。エアパージユニットが取り付けられた光電センサを示す図である。エア吹出口の形状を示すエアパージユニットの断面図である。従来のエアパージユニットが取り付けられた光電センサを示す図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

図１は、本実施形態に係る光電センサ１の外観を示す斜視図である。まず、図１を用いてエアパージユニットが取り付けられる光電センサ１について説明する。光電センサ１は、光を用いて検出領域内の物体の有無や物体の表面状態等を検出する。光電センサ１を用いた検出方法は複数存在する。例えば、光電センサを二つ用意し、一方の光電センサ１は光を出射する投光器、他方の光電センサ１は光を受光する受光器として使用し、受光器が受光した光を分析することによって検出を行う方法が存在する。投光器と受光器との間に物体が存在すると受光器が受け取る光の量は減少するため、光電センサ１は、この減少量を分析し物体の有無等を検出する。当該検出方法で使用する光電センサ１を透過形という。

また、他の検出方法として、投光器及び受光器が一体となった光電センサを使用して検出を行う方法も存在する。光電センサ１から光を反射板や物体に向かって出射し、反射した光を同一の光電センサ１が受光する方法である。光電センサ１は、受光した光を分析することで物体の有無や表面状態等を検出する。このような投光器及び受光器の両方の働きをする光電センサを反射形という。本明細書においては、反射形の光電センサ１を例に説明するが、本発明が適用される光電センサ１は、透過形の光電センサであってもよい。

図１は、エアパージユニットが取り付けられていない状態の光電センサ１を示す。光電センサ１は、筐体１０、ウィンドウ２０及びケーブル２１を備える。

筐体１０は、光電センサ１が備える投光素子や受光素子等の各種部品を収容し衝撃や汚れから保護する。筐体１０は、例えば、金属又は樹脂等で形成されていてもよい。筐体１０は、前面１１、背面１２、側面１３、側面１４、頂面１５及び底面１６を有している。前面１１は、投光する光の進行方向側に位置する面であり、光が透過するレンズ面１１ａを囲う枠を形成する。筐体１０内部を挟んで前面１１と対向する位置に背面１２が位置している。また、前面１１が位置する方向を前方、背面１２が位置する方向を後方としたとき、筐体１０は、左右に側面１３及び側面１４を有する。側面１３及び側面１４は筐体１０内部を挟んで互いに対向するように位置している。また、筐体１０は、上下に頂面１５及び底面１６を有する。頂面１５及び底面１６は、側面１３、１４と同様に、筐体１０内部を挟んで互いに対向するように位置している。

前面１１は、光を透過するレンズ面１１ａを囲む面である。レンズ面１１ａは、光を透過する部材で形成され、光電センサ１が備える投光部（不図示）から出射される光を透過する。また、レンズ面１１ａは、検出対象から反射され光電センサ１が備える受光部（不図示）へ入射する光を透過する。レンズ面１１ａは、例えば、透明な樹脂やガラス等で形成されていてもよい。

投光部は、検出領域に光を出射するものであり、投光素子及び投光レンズ等から構成される。投光素子は、光を発する素子であり、例えば、レーザや発光ダイオード等であってもよい。投光レンズは、投光素子から発生した光を平行光に変換する。投光レンズは、その一部が筐体１０の外部に露出していてもよく、例えば、図１に示すレンズ面１１ａは、投光レンズの表面であってもよい。

受光部は、入射してくる光を検出するものであり、受光素子及び受光レンズ等を備える。受光素子は、光を検出する素子であり、例えば、フォトダイオード等であってもよい。受光レンズは、検出領域から入射してくる光を受光素子上で結像させるレンズである。受光レンズは、その一部が筐体１０の外部に露出していてもよく、例えば、図１に示すレンズ面１１ａは、受光レンズの表面であってもよい。

筐体１０は、連通孔２６を有する。連通孔２６は、側面１３と側面１４とを連通するように筐体１０内部にわたって設けられた孔である。本実施形態において、筐体１０は二つの連通孔２６を有し、それぞれが筐体１０の上部及び下部に設けられている。連通孔２６は、後述するエアパージユニットを光電センサ１に接続する際に用いられる。具体的には、連通孔２６の一端からねじを挿通し、他端から突き出たねじの先端部をエアパージユニットに設けられたねじ穴に螺合させることによりエアパージユニットが光電センサ１にねじ止めされる。

ウィンドウ２０は、光電センサ１の上部に設けられた表示灯（不図示）を覆うように位置し、表示灯を衝撃や汚れから保護する。ウィンドウ２０は、ユーザが表示灯を外部から視認できるように、透明な樹脂やガラス等で形成されていることが好ましい。表示灯は、光を発することにより光電センサ１の動作状況を出力する。動作状況には、例えば、光電センサ１の電源状況や検出状況等が含まれてもよい。表示灯は、例えば、発光ダイオード等の発光素子で構成されてもよい。表示灯は、例えば、光電センサ１の電源がＯＮになっている場合や光電センサ１がワークを検出した場合に点灯してもよい。

ケーブル２１は、電源から供給される電力を光電センサ１へ送電する。また、ケーブル２１は、光電センサ１をアンプユニットに接続し、光電センサ１による検出の結果を伝達してもよい。なお、電源及びアンプユニットの少なくともいずれかは、光電センサ１に内蔵されていてもよい。

図２及び図３は、光電センサ１に取り付けられるエアパージユニット２を示す斜視図である。図２は、エアパージユニット２を前面３４側から視認した図であり、図３は、エアパージユニット２を背面３５側から視認した図である。図２及び図３を用いてエアパージユニット２の構成について説明する。

エアパージユニット２は、光電センサ１の側面１３又は側面１４に取り付けられ、光電センサ１のレンズ面１１ａにエアを吹き付ける装置である。エアパージユニット２は、筐体３０、筐体３０に設けられたエア供給口３１及びエア吹出口３２を備える。

筐体１０は、前面３４、背面３５、側面３６、側面３７、頂面３８及び底面３９を備える。図２に示すように、前面３４と背面３５とは、筐体１０の内部を挟んで対向するように位置する。前面３４が位置する方向を前方、背面３５が位置する方向を後方とする。また、エアパージユニット２は、左右に側面３６及び側面３７を有する。側面３６と側面３７とは、筐体１０の内部を挟んで対向するように位置する。さらに、エアパージユニット２は、上下に頂面３８及び底面３９を有する。頂面３８と底面３９とは、筐体１０の内部を挟んで対向するように位置する。

本実施形態において、筐体３０は、後方側の上下部分が内側に窪んだ形状をしているが、筐体３０の形状はこれに限られない。例えば、筐体３０は、後方側の上下部分が窪んでおらず、全体として略直方体形状であってもよい。

エア供給口３１は、筐体３０の内部にエアを供給するためのエア供給器５０（図４を用いて後述する。）が接続される部分である。エア供給口３１は、図３に示すように、頂面３８及び背面３５に設けられている。また、図示はされていないが、エア供給口３１は、底面３９にも設けられている。このように、筐体３０の複数の位置にエア供給口３１が設けられていることで、エアパージユニット２が配置される場所に応じて、適切な位置にエア供給器５０を取り付けることができる。例えば、上下方向の幅が小さいスペースにエアパージユニット２を設置する場合に頂面３８のエア供給口３１にエア供給器５０を取り付けられない場合であっても、背面３５のエア供給口３１にエア供給器５０を取り付けることができる。

エア供給口３１に接続されるエア供給器５０は、エア供給源から受け取ったエアを筐体３０内部へ供給する部品である。ここで、図４を用いて、エア供給器５０について説明する。図４（ａ）は、エア供給器５０がエア供給口３１に取り付けられる前の状態を示す図であり、図４（ｂ）は、エア供給器５０が、エア供給口３１に取り付けられた後の状態を示す図である。図４（ａ）に示すように、エア供給器５０は、筒状に形成されている。エア供給器５０は、一端（図４（ａ）における上端部）がエア供給源に接続され、他端（図４（ａ）における下端部）がエアパージユニット２のエア供給口３１に接続される。エア供給器５０は、エア供給口３１に着脱可能に接続される。

図４（ａ）に示すように、エア供給器５０は、下端部にねじ切りが施されたねじ部５１を有する。一方、エアパージユニット２のエア供給口３１は、その内面にねじ切りが施されている。そのため、エア供給器５０は、ねじ部５１がエア供給口３１の内面と螺合することにより、エア供給口３１と接続される。なお、エア供給器５０とエア供給口３１との接続は必ずしもねじ止めにより行われなくともよく、エア供給器５０がエア供給口３１に対して着脱可能な任意の方法を採用することができる。

図２及び図３に戻り説明を続ける。筐体３０に設けられた三つのエア供給口３１のうち、エア供給器５０が取り付けられていないエア供給口３１には、栓が取り付けられる。三つのエア供給口３１はいずれも、筐体３０の内部に形成されたエアの流路を介してエア吹出口３２と繋がっており、三つのエア供給口３１同士も当該流路を介して繋がっている。そのため、いずれかのエア供給口３１からエアを供給した場合、他のエア供給口３１から供給したエアが漏れ出てしまう。そこで、エア供給器５０が接続されないエア供給口３１に栓を装着することで、エアが漏れ出すことを防止する。例えば、図５に示すエアパージユニット２は、背面３５に設けられたエア供給口３１にエア供給器５０が接続され、頂面３８及び底面３９に設けられたエア供給口３１に栓５４が装着されている。

エア吹出口３２は、筐体３０の側壁に複数配列して設けられている。エア供給口３１から供給されたエアは、筐体３０内部の流路を通ってエア吹出口３２から吹き出される。なお、エア吹出口３２からのエアの吹き出しは、常時行われていてもよいし、一定の時間間隔を空けて行われてもよい。また、本実施形態において、エア吹出口３２は円形状の孔であるが、形状はこれに限られず、三角形や四角形等の多角形状の孔であってもよい。

筐体３０の側壁には、ねじ穴４０が設けられている。ねじ穴４０は、内面にねじ切りが施されており、エアパージユニット２を光電センサ１に取り付けるためのねじが挿入される。

図５を用いて、エアパージユニット２を光電センサ１に取り付ける方法を説明する。図５は、エアパージユニット２を光電センサ１に取り付ける前の図である。図５には、光電センサ１を挟むように、ねじ６０とエアパージユニット２が示されている。まず、ねじ６０が光電センサ１の連通孔２６に挿通される。ねじ６０は、光電センサ１の連通孔２６の長さよりも長く形成されている。そのため、ねじ６０が連通孔２６に挿通された状態で、ねじ６０の先端部は、連通孔２６の一端から突き出る。ねじ６０を連通孔２６に挿通した後、連通孔２６から突き出たねじ６０の先端部がエアパージユニット２のねじ穴４０に螺合される。

上述したように、エアパージユニット２は光電センサ１にねじ止めされる。そのため、エアパージユニット２が光電センサ１に強固に取り付けられ、エアパージユニット２が光電センサ１から脱落することを防止できる。なお、エアパージユニット２の取付方法はねじ止めに限らず、例えば、凹部や凸部からなる係止部を光電センサ１及びエアパージユニット２に設け、当該係止部を介してエアパージユニット２の取り付けが行われてもよい。また、エアパージユニット２を光電センサ１に接着することにより取り付けてもよい。また、エアパージユニット２が取り付けられていない光電センサ１の側面１３には、光電センサ１の位置及び向きを調整するための調整機構が取り付けられてもよい。

図６は、エアパージユニット２が取り付けられた光電センサ１を示す斜視図である。図６に示すように、エアパージユニット２の側壁には、複数のエア吹出口３２が配列して設けられる。そのため、各エア吹出口３２の大きさを小さくしつつ、複数のエア吹出口３２によりレンズ面１１ａの広範囲にエアを吹き付けることができる。エア吹出口３２の大きさが小さくなることにより、一つの大きなエア吹出口が設けられる従来のエアパージユニットと比較して、エアパージユニット２の各エア吹出口３２から吹き出されるエアの流速は大きくなる。すなわち、本実施形態に係るエアパージユニット２は、少ないエア供給量で光電センサ１のレンズ面１１ａの汚れを除去することができる。

また、エア吹出口３２は、レンズ面１１ａに近接して設けられている。そのため、エア吹出口３２から吹き出されたエアが勢いを保ったままレンズ面１１ａに到達し、レンズ面１１ａに付着した汚れを効率良く除去することができる。

また、本実施形態において、複数のエア吹出口３２は、レンズ面１１ａの延在方向に沿って直線状に並んで設けられている。しかしながら、複数のエア吹出口３２は、必ずしも直線状に設けられている必要はない。例えば、複数のエア吹出口３２は、隣り合うエア吹出口３２同士が前後方向にずれて設けられてもよい。

次に、図７を用いてエア吹出口３２の形状について説明する。図７は、エアパージユニット２のエア吹出口３２を図２に示す上下方向で分断したときの断面図を示している。図７（ａ）はエア吹出口３２の一例を示す図であり、図７（ｂ）はエア吹出口３２の他の例を示す図である。なお、図７に示す矢印は、エア吹出口３２から吹き出されるエアの流れを示している。

まず、図７（ａ）に示すエア吹出口３２について説明する。図７（ａ）に示すエア吹出口３２の内面４４は、筐体３０の側壁３０ａの表面（側面３６）と角部４５で交わっている。エア吹出口３２の内面４４と側面３６とは、角部４５においてほぼ直角に交わっている。そのため、エア吹出口３２から吹き出されるエアは、矢印に示すように、広がらずにエアパージユニット２の外部へと吹き出される。

一方、図７（ｂ）に示すエア吹出口３２の内面４４と側面３６とが交わる角部４６には、面取りが施されている。本実施形態において、角部４６にはＣ面取り（角面取り）が施されており、エア吹出口３２の径が筐体３０の内部から外部に向かうにつれ大きくなる。このように、エア吹出口３２の内面４４と側面３６とを繋ぐ角部４６が面取りされていることにより、エア吹出口３２を通過するエアが広がるように方向付けされる。そのため、エア吹出口３２から吹き出されるエアがレンズ面１１ａの広範囲に吹き付けられ、効率良く汚れを除去することができる。

なお、本実施形態においては、角部４６にＣ面取り（角面取り）が施されているが、面取りの種類はこれに限られず、例えば、Ｒ面取り（丸面取り）等が施されていてもよい。

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］
筐体（３０）と、
前記筐体（３０）の内部にエアを供給するためのエア供給口（３１）と、
前記筐体（３０）の側壁（３０ａ）に配列され、前記エアを光電センサ（１）のレンズ面（１１ａ）に吹き付けるための複数のエア吹出口（３２）と、を備えるエアパージユニット（２）。

１…光電センサ、２…エアパージユニット、１０…筐体、１１…前面、１１ａ…レンズ面、１２…背面、１３…側面、１４…側面、１５…頂面、１６…底面、２０…ウィンドウ、２１…ケーブル、２６…連通孔、３０…筐体、３０ａ…側壁、３１…エア供給口、３２…エア吹出口、３４…前面、３５…背面、３６…側面、３７…側面、３８…頂面、３９…底面、４０…ねじ穴、４４…内面、４５…角部、４６…角部、５０…エア供給器、５１…ねじ部、５４…栓、６０…エア吹出口

Claims

筐体と、
前記筐体の内部にエアを供給するためのエア供給口と、
前記筐体の側壁に配列され、前記エアを光電センサのレンズ面に吹き付けるための複数のエア吹出口と、を備え、
前記レンズ面の一方の端に近位になり、前記一方の端とは反対側の前記レンズ面の他方の端から遠位になるように、前記光電センサに取り付けられる、エアパージユニット。
筐体と、
前記筐体の内部にエアを供給するためのエア供給口と、
前記筐体の側壁に配列され、前記エアを光電センサのレンズ面に吹き付けるための複数のエア吹出口と、を備え、
前記光電センサは前記レンズ面を挟むように位置した一方の側面及び該一方の側面とは反対側の他方の側面を有しており、前記光電センサの前記一方の側面及び前記他方の側面のいずれか一方のみに取り付けられる、エアパージユニット。
前記複数のエア吹出口は、直線状に並んで設けられている、
請求項１又は２に記載のエアパージユニット。
前記複数のエア吹出口は、前記レンズ面の延在方向に沿って設けられている、
請求項１から３のいずれか一項に記載のエアパージユニット。
前記複数のエア吹出口は、円形状の孔である、
請求項１から４のいずれか一項に記載のエアパージユニット。
前記複数のエア吹出口の内面と前記筐体の側壁表面とを繋ぐ角部は、面取りされている、
請求項１から５のいずれか一項に記載のエアパージユニット。