JPH0718226U - 距離限定反射形光電スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出精度のよい距離限定反射形光電スイッチ
１１を提供する。 【構成】 投光素子１２の前方に投射光を集束させる集
光レンズ１３を配置した投光部１４と、受光素子１５の
前方に入射光を集束させる集光レンズ１６を配置した受
光部１７とを具備する。投光部１４よりの投射光Ｌ１は
光軸Ｋ１との直交断面が幅狭の略長方形状の投光パター
ンに形成する。受光部１７への入射光Ｌ２は光軸Ｋ２と
の直交断面が幅狭の略長方形状の集光パターンで受光す
る。被検出空間ｍに幅狭の略長方形状の検知エリアＥを
形成する。投射光Ｌ１はプリント基板１８表面のスリッ
ト孔２２やピン穴２３にクロスして投射し、プリント基
板１８表面よりの反射光を得てこれを検出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は反射形光電スイッチ、特に被検出物体の深さ方向に沿う検出距離範 囲を精度よく検出し、被検出物体の背面側に配置された他の物体から被検出物体 を識別して検出する、所謂距離限定反射形光電スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、反射形光電スイッチは、投光素子からの光を被検出空間に投射し、上 記被検出空間を通過する物体による反射光を受光素子で受光することにより被検 出空間での物体の有無を検出するものであり、被検出物体には、例えばコンベア などで搬送される電子部品やプリント基板などのように、その背面側に他の物体 が配置される場合が多く、この場合、距離限定反射形光電スイッチが使用される 。

【０００３】 図４は上記距離限定反射形光電スイッチ（以下光電スイッチと称す）１の基本 構成を示すものであり、光電スイッチ１は投光素子２の前方に投光素子２からの 投射光Ｌ１を集束させる集光レンズ３を配置した投光部４と、受光素子５の前方 に受光素子５への入射光Ｌ２を集束させる集光レンズ６を配置した受光部７とを 具備し、これらの投光部４と受光部７とを所定角度φ持たせてその光軸を被検出 空間ｍの方向に向けて筐体内に収容した構造である。

【０００４】 上記光電スイッチ１は被検出空間ｍを通過する物体８による反射光が得られる 範囲、つまり光電スイッチ１の検知エリアＥは、図中の斜線で示すように、集束 された投射光Ｌ１の投射範囲と入射光Ｌ２の受光範囲との交差部分となる。

【０００５】 この交差部分において、上記光電スイッチ１と対向する被検出物体８の深さ方 向に該被検出物体８に近接して他の物体９が配置される場合、例えば被検出物体 ８が電子部品搭載用のプリント基板８である場合、背面側に他の物体９としてプ リント基板８を搬送する搬送装置９があり、光電スイッチ１はプリント基板８と 架台９とを正確に識別しなければならない。このため、投光部４と受光部７とは その光軸を所定角度φ持たせて筐体内に収容し、所定の感度を得ると共に背景よ りの反射の影響を受けないように構成している。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の距離限定反射形光電スイッチの検出可能範囲は、検 出感度やスイッチの外形寸法上の制約から、通常３０±５ｍｍといった検出精度 であり、検出時に背景よりの反射の影響を受けて誤判定することがあった。この ため、例えば３０±２ｍｍといった検出精度を高めた光電スイッチの開発が要請 されてきた。

【０００７】 この検出精度を高める方法には、例えば、図５に示すように、投、受光素子２ 、５の光軸Ｋ１、Ｋ２のなす角度φ１を広くして、投射光Ｌ１の投射範囲と入射 光Ｌ２の受光範囲とを大きい角度で交差し、検知エリアＥの上、下位置を狭くす る手法が考えられる。この場合、投、受光の集光レンズ３、６および投、受光素 子２、５間のレンズ間ピッチＤを大きくする方法と、検出設定距離Ｃを短くする 方法がある。

【０００８】 しかしながら、前者のレンズ間ピッチＤを広くする方法は光電スイッチ１の外 形が大きくなる他、投、受光の光学通路の光路が長くなり、光電スイッチ１の感 度低下を招く。また、後者のレンズ間ピッチＤを一定にして検出設定距離Ｃを短 くする方法は、例えば、被検出物体８がプリント基板８の場合、実装部品が搭載 されるために検出設定距離Ｃは３０ｍｍ程度は必要であり、光電スイッチ１をプ リント基板８にあまり近付けることが出来ず、何れも採用出来ないものであった 。

【０００９】 また、他の方法として、図６に示すように、投、受光の集光レンズ３、６に焦 点距離ｆの長いレンズを用い、投光素子２の投射光Ｌ１や受光素子５への入射光 Ｌ２の光の広がりを小さくして、投射光Ｌ１の投射範囲と入射光Ｌ２の受光範囲 の交差する検知エリアＥを小さくする方法がある。しかしながら、このように焦 点距離ｆの長い光学系にすると、光電スイッチ１の筐体内のスペース上の制約が あり、上記と同様に、光電スイッチ１の外形が大きくなると共に、投、受光の光 学通路の光路が長くなって、光電スイッチ１の感度低下を招く。

【００１０】 また、更に他の方法として、図６に点線図示するように、それぞれ投光面、受 光面を小さく形成した投光体２ａと受光体５ａを用い、これらの投光体２ａと受 光体５ａを集光レンズ３、６から近い所に配置する方法がある。投光面、受光面 を小さく形成した投光体２ａ、受光体５ａとしては、例えば、投光素子２や受光 素子５の素子自体の寸法を小さく形成したり、あるいはスリット等のカバーを設 けることで形成できる。

【００１１】 この方法によれば、スペース上の問題もなく、感度的には素子の光束率をあげ ればよく、前記光電スイッチ１の外形が大きくなる問題や検出設定距離Ｃの確保 の問題も生じない。しかしながら、このように投光面や受光面を小さく形成した 投光体２ａや受光体５ａを用いると、投射光のスポット径が小さくなり、検出エ リアＥが極めて小さいものとなる。

【００１２】 このため、被検出物体８が検出表面にスリット孔やピン穴などを形成したプリ ント基板の場合には、投射光のスポットがプリント基板のスリット孔やピン穴な どに落込んで、被検出物体の位置検出が出来ないといった新たな問題があった。

【００１３】 したがって、本考案は上記光電スイッチの検出精度向上における諸問題に鑑み なされたものであり、光電スイッチの筐体サイズを大きくすることなく、また、 表面にスリット孔やピン穴などが形成されたプリント基板などの被検出物体に於 いても、確実に位置検出がなされる光電スイッチを提供することを目的としてい る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案の光電スイッチは、 投光素子の前方に投光素子からの投射光を集束させる集光レンズを配置した投 光部と、受光素子の前方に受光素子への入射光を集束させる集光レンズを配置し た受光部とを具備し、前記投光部よりの投射方向に対して受光部の受光方向を所 定角度を持たせ、被検出空間に投射範囲と受光範囲の交差した検知エリアを形成 し、前記検知エリアを通過する物体からの反射光による受光部の受光出力が所定 レベルを越えるか否かによって物体の有無を識別する距離限定反射形光電スイッ チにおいて、 前記投光部より投射される投射光は、その光軸と受光部の光軸を含む平面に直 交する断面が幅狭の略長方形状の投光パターンに形成され、前記受光部へ入射さ れる物体からの反射光は、その光軸と投光部の光軸を含む平面に直交する断面が 幅狭の略長方形状の集光パターンで受光され、前記被検出空間に幅狭の略長方形 状の検知エリアを形成したことを特徴としている。 また、本考案の光電スイッチは、 前記投光素子または、および前記受光素子は単品または複数個整列状に配置さ れ、投光面または、および受光面が略長方形状のパターンに形成されたことを特 徴としている。 また、本考案の光電スイッチは、 前記投光素子または、および受光素子の光学通路は長穴のスリットが配設され 、投光素子の投光面または、および受光素子の受光面が実質的に略長方形状のパ ターンに形成されたことを特徴としている。 また、本考案の光電スイッチは、 被検出物体がスリット孔を形成した搬送されるプリント基板であり、前記略長 方形状の検知エリアがこのスリット孔と直交するように投光部と受光部を配置し たことを特徴としている。

【００１５】

【作用】

被検出空間に投射される投射光および受光素子に入射される反射光はそれぞれ 光軸との直交断面が幅狭の略長方形状の投光パターンおよび集光パターンに形成 されており、被検出空間に投射される投射光および受光素子に入射される反射光 はパターンの幅狭方向に指向角の狭い光となり、検出可能な距離範囲が狭くなり 、検出精度が向上する。また、指向角の絞り込みによる受光量の減少はパターン の長さ方向の寸法を適宜長さに設定することで対処でき、感度の裕度を持たせる ことができる。また、被検出空間に幅狭の略長方形状の検知エリアを形成してい るから、表面にスリット孔やピン穴等が形成されたプリント基板のような被検出 物の場合においても、投射光がこれらのスリット孔やピン穴上をクロスするよう に被検出物を配置することで、被検出物表面からの反射光が検出でき、被検出物 が確実に位置検出できる。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照しつつ詳述する。

【００１７】 図１は本考案に係る光電スイッチ１１の斜視図であり、表面に細孔状のスリッ ト孔やピン孔が形成された電子部品実装用のプリント基板等を位置検出するセン サとして使用される。

【００１８】 この光電スイッチ１１は、前記図４の光電スイッチ１と同様に、投光素子１２ の前方に投光素子１２からの投射光Ｌ１を集束させる集光レンズ１３を配置した 投光部１４と、受光素子１５の前方に受光素子１５への入射光Ｌ２を集束させる 集光レンズ１６を配置した受光部１７とを具備し、これらの投光部１４と受光部 １７の光軸Ｋ１、Ｋ２を所定角度φ持たせて被検出空間ｍの方向に向けて筐体内 に収容した構造である。

【００１９】 この光電スイッチ１１の特徴は、投光素子１２と集光レンズ１３で構成される 投光部１４より被検出空間ｍに向けて投射される投射光Ｌ１を、その光軸Ｋ１と 受光部１７の光軸Ｋ２を含む平面に直交する断面が幅狭の略長方形状となる投光 パターンに形成した点、および被検出物体１８で反射され、受光部１７の受光素 子１５へ入射される入射光Ｌ２を、前記投光パターンと同様に、その光軸Ｋ２と 投光部１４の光軸Ｋ１を含む平面に直交する断面が幅狭の略直方形状となる集光 パターンで受光させ、被検出空間ｍに幅狭の略長方形状の検知エリアＥを形成し た点である。

【００２０】 したがって、この光電スイッチ１１で得られる検知エリアＥは、図中の鎖線で 示すように、光軸と直交した断面が幅狭の略長方形状の投光パターンで形成され た投射光Ｌ１の投射範囲と、同様に光軸と直交した断面が幅狭の略長方形状の集 光パターンに形成された入射光Ｌ２の受光範囲との交差部分であり、被検出空間 ｍ内に幅狭の略長方形状の検知パターンの検知エリアＥが形成される。

【００２１】 このように構成された光電スイッチ１１は被検出空間ｍに投射される投射光Ｌ １および受光素子１５へ入射される入射光Ｌ２はそれぞれ光軸と直交した断面が 幅狭の略長方形状のパターンに形成されるから、それぞれパターンの光軸と直交 した幅狭方向で指向角が絞り込まれ、光の広がりが押さえられるため、検出精度 が得られる。また、照射光Ｌ１、Ｌ２を幅狭のパターンに形成することによる光 量の減少は、パターンの長手方向の長さを適宜の長さに設定することで所定の感 度特性が得られる。

【００２２】 次に上記光電スイッチ１１の幅狭の略長方形状の投光パターンおよび集光パタ ーンの照射光Ｌ１、Ｌ２を得る投光部１４および受光部１７の構成について説明 する。

【００２３】 図２は上記投光パターンおよび集光パターンを形成するための投光素子１２お よび受光素子１５の構成例を示す。同図（ａ）は丸形または角形（図示せず）の 素子を複数個一列状に並べて配置して形成した投光素子１２ａおよび受光素子１ ５ａである。また、同図（ｂ）は素子の発光面または受光面を長方形状に形成し た投光素子１２ｂおよび受光素子１５ｂである。

【００２４】 上記構成の投光素子１２ａ、１２ｂは何れも略長方形状の発光面が得られ、被 検出空間ｍに光軸と直交した断面が幅狭の略長方形状の投光パターンが得られる 。また、上記構成の受光素子１５ａ、１５ｂは何れも略長方形状の集光パターン の受光面が得られ、これに対応して被検出空間ｍ内に略長方形状の検知エリアＥ が得られる。

【００２５】 図３は上記投光パターンおよび集光パターンを形成する他の実施例であり、投 光素子１２または受光素子１５の光学通路に集光レンズ１３または１６による光 の指向角を絞り込むスリットを配置したものである。すなわち、図示するように 、投光素子１２または受光素子１５の前方近傍の光軸上に長穴のスリット２１を 配設し、投光素子１２または受光素子１５の周辺部に入る集光レンズ１３または １６による光を遮光して、実質上の指向角θ1 を小さくするものである。

【００２６】 このように、投光素子１２または受光素子１５の光学通路にスリット２１を配 置した投光部１４および受光部１７は照射光の長穴のスリット２１の幅狭側が遮 光され、上記図２の投光素子１２または受光素子１５と同様に、投光素子１２の 投光面または受光素子１５の受光面が実質的に略長方形状のパターンに形成され たものとなり、被検出空間ｍに光軸と直交した断面が幅狭の略長方形状の投光パ ターン、および略長方形状の検知エリアＥが得られる。

【００２７】 このように構成された光電スイッチ１１はその被検出空間ｍに、図１に矢示す るように、被検出物体のプリント基板１８が搬送されて通過すると、光電スイッ チ１１の投光部１４より投射された投射光Ｌ１はプリント基板１８面で反射され 、その反射光が光電スイッチ１１の受光部１７に入射して検知される。この時、 投射光Ｌ１は光軸と直交した断面が幅狭の略長方形状の投光パターンに形成され て、指向角が幅狭方向で小さく絞り込まれているため、検出距離精度が向上し、 下方に搬送装置１９が配置されていてもこれを十分識別することができる。また 、投射光Ｌ１の投射位置に、図示するように、プリント基板１８に形成されたス リット孔２２やピン穴２３が配置されても、投射光Ｌ１が幅狭の略長方形状の投 光パターンに形成されているため、投光パターンをスリット孔２２にクロスする ように投射することで、プリント基板１８面での反射光が得られ、これを検出す ることができる。

【００２８】

【考案の効果】

以上、本考案によれば、スポット的な投、受光パターンをライン状に形成し、 被検出空間にライン状の検知エリアを形成するように構成したから、感度の余裕 度が得られ、かつ検出距離精度の高い光電スイッチが得られる。また、表面にス リット孔やピン穴などが形成されたプリント基板のような被検出物体も、確実に 位置検出がなされる距離限定反射形光電スイッチを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の距離限定反射形光電スイッチの構成を
示す斜視図。

【図２】図１の構成要素例で、投光素子または受光素子
の形状を示す平面図。

【図３】図１の他の構成要素例で、投光素子または受光
素子の光学通路の構成を示す平面図。

【図４】距離限定反射形光電スイッチの基本構成を示す
図。

【図５】図４の光電スイッチの検出距離精度を改善する
検討案の構成を示す図。

【図６】図４の光電スイッチの検出距離精度を改善する
他の検討案の構成を示す図。

【符号の説明】

11 距離限定反射形光電スイッチ 12 投光素子 13 集光レンズ 14 投光部 15 受光素子 16 集光レンズ 17 受光部 18 プリント基板（被検出物体） 19 搬送装置（他の物体） 21 長穴のスリット 22 スリット孔 23 ピン穴 ｍ 被検出空間 Ｅ 検知エリア Ｌ1 投射光 Ｌ2 入射光 Ｋ1、Ｋ2 光軸

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光素子の前方に投光素子からの投射光
   を集束させる集光レンズを配置した投光部と、受光素子
   の前方に受光素子への入射光を集束させる集光レンズを
   配置した受光部とを具備し、前記投光部よりの投射方向
   に対して受光部の受光方向を所定角度を持たせ、被検出
   空間に投射範囲と受光範囲の交差した検知エリアを形成
   し、前記検知エリアを通過する物体からの反射光による
   受光部の受光出力が所定レベルを越えるか否かによって
   物体の有無を識別する距離限定反射形光電スイッチにお
   いて、 前記投光部より投射される投射光は、その光軸と受光部
   の光軸を含む平面に直交する断面が幅狭の略長方形状の
   投光パターンに形成され、前記受光部へ入射される物体
   からの反射光は、その光軸と投光部の光軸を含む平面に
   直交する断面が幅狭の略長方形状の集光パターンで受光
   され、前記被検出空間に幅狭の略長方形状の検知エリア
   を形成したことを特徴とする距離限定反射形光電スイッ
   チ。
2. 【請求項２】 前記投光素子または、および前記受光素
   子は単品または複数個整列状に配置され、投光面また
   は、および受光面が略長方形状のパターンに形成された
   ことを特徴とする請求項１記載の距離限定反射形光電ス
   イッチ。
3. 【請求項３】 前記投光素子または、および受光素子の
   光学通路は長穴のスリットが配設され、投光素子の投光
   面または、および受光素子の受光面が実質的に略長方形
   状のパターンに形成されたことを特徴とする請求項１記
   載の距離限定反射形光電スイッチ。
4. 【請求項４】 被検出物体がスリット孔を形成した搬送
   されるプリント基板であり、前記略長方形状の検知エリ
   アがこのスリット孔と直交するように投光部と受光部を
   配置したことを特徴とする請求項１乃至３記載の距離限
   定反射形光電スイッチ。