JPH0252280A - 光バリヤー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、共通のハウシジングまたは二つの別個のハウ
シジング内に配置される発光器と受光器とを構成要素と
して有し、これら構成要素の給電線をそれぞれのハウシ
ジングに設けた光バリヤーに関するものである。

「従来の技術Ｊ このような光バリヤーは、共通のハウシジングまたは二
つの別個のハウシジング内に配置される発光器、例えば
、発光ダイオード及び受光器、例えば、フォトトランジ
スタを有している。共通のハウシジング内に配置する場
合には、光バリヤーの動作は反射法に基き、二つの別個
のハウシジング内に配置する場合には、光バリヤーの動
作は透過法に基いている。

このような光バリヤーは、はんの幾つかの例を挙げれば
例えば計数、測定、検査、スイッチング等のためオート
メーションやロボットの技術分野において非接触型近接
スイッチとして用いられ、また医学の分野においてはレ
ベル測定装置または気泡検出器として用いられる。

このような光バリヤーの構造上の寸法は、一方では使用
される構成要素、例えば発光ダイオード及びフォトトラ
ンジスタの寸法で決まり、また他方ではハウジング内に
おけるこれらの構成要素に対する給電線の案内及びそれ
らの絶縁によって決まる。多くの利用分野においては高
性能でしかも同時に丈夫で益々小型の光バリヤーの要求
が高まっており、これらの要求は市場で提供されている
センサでは満すことができない。このような光バリヤー
の構造上の寸法は、光導体を使用することで確かに減少
でき、発光器及び受光器は光バリヤーのハウジング内で
はなくむしろその外側に配置される。

［発明が解決しようする課題１ しかしながら、このようなマイクロセンサの欠点は主と
して、制御装置が大きくて重いこと、定のケーブル長さ
が必要なこと及び光伝送用ファイバの設置に大きな曲げ
半径が必要とされることにある。

そこで、本発明は、寸法が非常に小さく、非常に丈夫で
、しかも高性能な上記型の光バリヤーを提供することを
目的としている。

［課題を解決するための手段］ この目的は、本発明によれば、絶縁材料のブロック内に
給電線を配置し、それぞれの構成要素に隣接した給電線
の端部が絶縁材料のブロックの表面で終端し、そして直
接絶縁材料のブロックの表面上に配置した構成要素の接
触位置として機能させるようにすることで達成される。

従って、本発明の基礎となっている驚くべきはと簡単な
概念は、好ましくは構成要素に対する給電線を絶縁体ブ
ロック内に鋳込むことによって絶縁体ブロック中でハウ
ジング内に構成要素に対する給電線を配置し、そして絶
縁体ブロックの平らに仕上げた表面から出てくる給電線
の端部を直接絶縁体ブロックの表面に設けた構成要素に
対する接触位置として用いることにある。このようにし
て、給電線をさらに絶縁することは必要でなくなる。構
成要素は直接絶縁体ブロックの表面に接合され得る。光
バリヤーのハウジングの直径は通常の設計に関する構造
を実質的に簡単化すること、実際、発光器及び受光器を
絶縁体ブロックの表面上でハウジング内に配置しそして
例えばウェブで互いに光学的に分離することで相当に減
少できる。

絶縁体ブロックの表面で給電線に接合された構成要素は
さらに透明なプラスチック配合物中に埋め込まれ得、こ
の透明なプラスチック配合物の表面は、光バリヤーの指
向性に対応して影響を及ぼすために付加的に整形され及
び（または）研磨され得る。この光バリヤーの指向性は
さらに外側のハウジングスリーブまたは止め部材によっ
て影響され得る。

発光器及び受光器の埋め込まれる透明なプラスチック配
合物がある程度の弾性を有している場合及び発光器と受
光器とを光学的に分離する働きをするウェブが弾性プラ
スチック配合物の表面までのびていない場合に興味ある
可能な応用が生じる。

モニタすべき物体が透明な弾性プラスチック配合物の表
面に接触していない限り、光バリヤーは反射モードで通
常のようにして作動する。しかしながら、モニタすべき
物体が透明な弾性プラスチック配合物の表面に接触する
と、この透明な弾性プラスチック配合物は相応して変形
され、透明な弾性プラスチック配合物内の内部反射によ
り受光器に到達する光の量が変化する。内部反射による
この変化によって、モニタすべき物体と光バリヤーとの
間の接触圧は測定され得る。この種の接触圧の測定はロ
ボットを用いて物体を自動的に製造する際に多くの利点
をもたらす。

本発明のさらに別の展開は特許請求の範囲における請求
項２以下の記載から認められ得る。

［実施例］ 以下、本発明を添付図面に示す実施例についてさらに詳
しく説明する。

図面において同じ符号は各実施例において同じ部分と示
すのに用いている。

第１図に示す光バリヤー１はハウジング２を有しており
、このハウジング２は外側の鋼スリーブ３とその中に鋳
込まれた例えば不透明な色付きエポキシ樹脂製の絶縁体
ブロック４とから成っている。外側の鋼スリーブ３は絶
縁体ブロック４を包囲し、絶縁体ブロック４は外側の鋼
スリーブ３の表面まではのびていない。例えば細い銅線
の四本の給電線５は絶縁体ブロック４内に配置され、そ
してハウジング２の外側において鋼スリーブ３に接続さ
れた可撓性の給電ケーブル６に通常の仕方で案内されて
いる。絶縁体ブロック４は磨き面７を備え、この磨き面
７に給電線５の端部が第２図にも示すように突出してい
る。これらの給電線５の端部は構成要素及びそれらの端
子の接触面として働き、この場合発光ダイオード８及び
フォト１−ランジスタ９は給電線５の一端部上に直接接
合され、また別の接続線１０．１１はそれぞれ第２図に
示すように給電線５の自由面上に接合されている。

発光ダイオード８及びフォトトランジスタ９は絶縁体ブ
ロック４内に設けられたウェブ１２によって互いに光学
的に分離されている。透明なプラスチック１３は絶縁体
ブロック４の自由面すなわち磨き面７と鋼スリーブ３の
上方縁部との間の空所内に鋳込まれ、そして接続線１０
．１１を保護する働きもしている。また透明なプラスチ
ック１３の表面は第１図に点線０で示すように光バリヤ
ーの指向性に影響を及ぼすようにするため相応して形成
され得る。

光バリヤーの製造は非常に簡単である。給電線５は好ま
しくは実際に要求された装置で伸張され、そしてエポキ
シ樹脂で周りから鋳込まれる。すてに丸く形成されてい
るこのエポキシ樹脂ブロックは包囲スリーブのように自
由面７の領域で切断され、その後磨かれて、自由面７に
給電線の自由面を露出させる。その後、鋼スリーブ３が
施される。

給電ケーブル６と鋼スリーブ３との接続は例として第１
図に示されている。この給電ケーブル６は出社線と共に
第１図に示すようにハウジング２に直接接続され得る。

しかしながら、例えば別個の給電ケーブルの給電線に給
電線５を溶着することもできる。この第２の可能性は、
給電ケーブルの長さを所望の応用に合わせることができ
るという利点をもっている。

上記の光バリヤーの特性は第３図に示される。

第３図に見られるように、フォトトランジスタの光電流
は実施例に関連して光バリヤーと白色光紙との間の間隔
が０１．〜０．６ｍｍでは、上昇し、その後再び降下し
、光電流はほぼ１’ＯＩＩｍの間隔でも明瞭に測定され
ている。

第４図及び第５図に示す光バリヤー１°は第１図及び第
２図に示す光バリヤーと全く同様にして構成される。更
に、透明なプラスチック１３の領域には光バリヤーの指
向性に影響を及ぼすタイヤフラム１４が設けられている
。

第６図に示す光バリヤー１パは第１図及び第２図に示す
光バリヤーと実質的に同じ構造である。

発光ダイオード８及びフォトｌ−ランジメタ９は絶縁体
ブロック４の自由面上で給電線９に直接接合され、そし
て透明なプラスチック配合物１３内に埋め込まれている
。発光ダイオード８とフォトトランジスタ９との間のウ
ェブ１２はこの場合には透明なプラスチック材料の表面
までのびてなく、このプラスチック材料の表面から隙間
１５だけ離れている。透明なプラスチック配合物は、少
なくとも符号１３゛で示したウェブの表面上の領域にお
いて弾性である。この測定方法は次の通りである０発光
ダイオード８及びフォトトランジスタ９は、ウェブ１２
と透明なプラスチック配合物１３又は１３°の表面との
間に隙間１５があるため互いに光学的に完全には分離さ
れない。従って発光ダイオード８から送られてきた光の
ある一定の部分は矢印Ｐで示すようにプラスチック配合
物の表面で反射してフォトトランジスタ９に入る。従っ
て、フォトトランジスタ９は前に説明した光バリヤーと
は対照的に、検出すべき物体が透明なプラスチック配合
物１３“。

の表面に直接接触していても、すなわち光バリヤーと検
出すべき物体との間隔ｄがゼロである場合でも第７図に
示すように光電流■０を誘起する。

第６図に矢印Ｆで示す接触力が増大されると、透明なプ
ラスチック配合物は領域１３“で変形し、ウェブ１２の
表面とプラスチック配合物１３°の表面との隙間１５が
減少される。しかしながら、これに伴い内部反射も小さ
くなり、フォトトランジスタ９は相応して小さな光電流
を受けることになる。この光電流は第７図に見られるよ
うに言わば゛負の間隔ｄ”に相応した隙間１５の大きさ
の値に直接変換され得る。透明な合成配合物１３°の既
知の材料特性に関してこれらの値から接触力Ｆの値に関
する結論を出すことができる。

近接スイッチとしてやまた接触プローブとして用いられ
得るこの光バリヤーは例えば溶接ロボットに使用され得
る。

更に、弾性透明材料の第６図の実施例において接触セン
サが望ましくない場合には、領域１３°を形成する必要
はない。またウェブの表面と透明な材料の表面との隙間
は、許容内部反射を介して光バリヤーの性能特性に意図
的に影響を及ぼすようにするのにも用いられ得る。

領域１３′の出口面が透明でない場合には、装置は純粋
な圧力センサとして用いられ得る。

第８図には圧力センサ１°“°として形成された光バリ
ヤーの横断面を示し、発光器としてのフォトダイオード
８及び受光器としてのフォトトランジスタ９は二つの別
個のハウジング３ａ、３ｂ内にそれぞれ配置されている
。フォトダイオード８及びフォトトランジスタ９に対す
る給電線５は上記のようにそれぞれ絶縁体ブロック４内
に設けられ、給電線５の端部はそれぞれ絶縁体ブロック
４の表面でフォトダイオード８又はフォトトランジスタ
９に対する接触位置として機能する。フォトダイオード
８及びフォトトランジスタ９は両方とも透明なプラスチ
ック配合物１３内に設けられている。

透明な弾性配合物１３°゛はフォトダイオード８とフォ
トトランジスタ９との間の光路に配置されている。この
場合、透明な弾性配合物１３°°は二つのハウジング３
ａ、３ｂに直接接触しているが、これは必要でない。ま
た、透明な弾性プラスチック配合物１３゛はキャリヤ２
１上に支持され得る。

透明な弾性プラスチック配合物１３°に力Ｆが作用する
と、その密度及び従ってその伝導特性も変化する。伝導
特性は直接力Ｆの関数であり、それでフォトトランジス
タ９の受信信号から力の大きさに関して判断をすること
ができる。

また、第８図に見られるように、本発明による光バリヤ
ーは伝導光バリヤーとしても用いることができ、その場
合、発光器及び受光器は別個のハウジング内に配置され
、また別個のハウジング間には自由光路が設けられる。

上記の光バリヤーの指向性に影響を与えるため、第４図
及び第５図の実施例の場合のように止め部材を設ける他
に絶縁体ブロックの自由面を越えて突出するスリーブの
長さをで光バリヤーの指向性を変えることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は反射モードで作動する本発明による光バリヤー
の縦断面図、第２図は第１図の光バリヤーの端面図、第
３図は光バリヤーの表面と白紙との間の間隔ｄ　（ｍｍ
ｌに対する光バリヤーに使用した受光器のコレクターエ
ミッタ電流（μＡ）として記録した光バリヤーの特性を
示すグラフ、第４図は本発明による光バリヤーの別の実
施例の縦断面図、第５図は第４図の光バリヤーの立面図
、第６図は圧力センサとして用いられる本発明による光
バリヤーの更に別の実施例の縦断面図、第７図は間隔に
対するコレクターエミッタ電流として記録した第６図の
光バリヤーの特性を示すグラフ、第８図は圧力センサと
して用いられることになる光バリヤーの横断面図である
。 ２・・・ハウシンク、　４・・・絶縁材料のブロック、
５・・・給電線、　７・・・表面、　８．９・・・構成
要素（８・・・発光器、　９・・・受光器）、　１２・
・・ウェブ、１３・・・透明なプラスチック配合物、　
１４・・・ダイヤフラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、共通のハウシジングまたは二つの別個のハウシジン
   グ内に配置される発光器と受光器とを構成要素として有
   し、これら構成要素の給電線をそれぞれのハウシジング
   に設けた光バリヤーにおいて、絶縁材料（４）のブロッ
   ク（４）内に給電線（５）を配置し、それぞれの構成要
   素（８、９）に隣接した給電線（５）の端部が絶縁材料
   のブロック（４）の表面（７）で終端し、そして直接絶
   縁材料のブロック（４）の表面（７）上に配置した構成
   要素（８、９）の接触位置として機能することを特徴と
   する光バリヤー。 ２、給電線（５）を絶縁材料のブロック（４）中に鋳込
   んだことを特徴とする請求項１に記載の光バリヤー。 ３、絶縁材料のブロック（４）が不透明なプラスチック
   材料、好ましくは色付きエポキシ樹脂から成ることを特
   徴とする請求項１または２に記載の光バリヤー。 ４、絶縁材料のブロック（４）を、絶縁材料のブロック
   （４）の表面（７）を越えて突出するスリーブ（３）で
   包囲し、また構成要素（８、９）を絶縁材料のブロック
   （４）の表面（７）上で透明なプラスチック配合物（１
   ３）中に装填したことを特徴とする請求項１〜３のいず
   れか一項に記載の光バリヤー。 ５、透明なプラスチック配合物（１３）の表面（０）が
   好ましくはレンズ状に形成されていることを特徴とする
   請求項４に記載の光バリヤー。 ６、光バリヤー（１′）の指向性に影響を及ぼすダイヤ
   フラム（１４）をハウジング（２）内に設けたことを特
   徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光バリヤ
   ー。 ７、発光器（８）と受光器（９）とを共通のハウジング
   （２）内に配置する際に、二つの構成要素をそれらの構
   成要素の間に位置するウェブ（１２）で互いに光学的に
   分離したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項
   に記載の光バリヤー。 ８、発光器（８）と受光器（９）とウェブ（１２）とを
   透明なプラスチック配合物（１３）中に埋め込んだこと
   を特徴とする請求項７に記載の光バリヤー。