反射型光電スイッチ用センサヘッド
【課題】性能を維持しつつ小型化を実現できる反射型光電スイッチ用センサヘッドを提供する。
【解決手段】反射型光電スイッチ用センサヘッドは、発光素子１２と、受光素子５２とを備え、前記発光素子１２が対象物に対して光を投光し、反射光を受光素子５２で受光することによって対象物を検出可能な反射型の光電スイッチ用センサヘッドであって、センサヘッドを構成するヘッドケース７１と、前記ヘッドケース７１に内蔵される主回路基板１４０と、前記発光素子１２と接続され、前記発光素子１２を駆動するための投光回路１４と、前記受光素子５２と接続され、前記受光素子５２を駆動するための受光回路５４と、前記主回路基板１４０と電気的に接続され、コントローラ２００と接続するための信号線及び電源供給線を含むヘッドケーブル３００とを備えており、前記主回路基板１４０上で、前記投光回路１４の少なくとも一部を構成する投光回路ブロックと、前記受光回路５４の少なくとも一部を構成する受光回路ブロックとが、構造的に分離して配置されてなる。
【解決手段】反射型光電スイッチ用センサヘッドは、発光素子１２と、受光素子５２とを備え、前記発光素子１２が対象物に対して光を投光し、反射光を受光素子５２で受光することによって対象物を検出可能な反射型の光電スイッチ用センサヘッドであって、センサヘッドを構成するヘッドケース７１と、前記ヘッドケース７１に内蔵される主回路基板１４０と、前記発光素子１２と接続され、前記発光素子１２を駆動するための投光回路１４と、前記受光素子５２と接続され、前記受光素子５２を駆動するための受光回路５４と、前記主回路基板１４０と電気的に接続され、コントローラ２００と接続するための信号線及び電源供給線を含むヘッドケーブル３００とを備えており、前記主回路基板１４０上で、前記投光回路１４の少なくとも一部を構成する投光回路ブロックと、前記受光回路５４の少なくとも一部を構成する受光回路ブロックとが、構造的に分離して配置されてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型光電スイッチ用センサヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
光電スイッチは、非接触で検出対象を検出可能なセンサであり、工場の生産ライン等で移動する物体の有無を検出するため等に利用されている。一般には、物体の搬送経路に光を投射し、その光の反射光又は透過光を検出することにより、物体の有無を判定するものである。透過型の光電スイッチでは、投光部から投射された光が物体検出領域を通過する物体に遮られることにより受光部の受光量が変化することを利用し、この変化から物体の存在を判定することができる。透過型の光電スイッチは、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を有する投光部と、ＰＤ（フォトダイオード）等の受光素子を有する受光部を有する。投光部と受光部とを互いに対向するように配置し、これら投光部と受光部との間で光電センサを形成する。
【０００３】
この種の光電スイッチには、透過型と拡散反射型と同軸回帰反射型とがある。このうち透過型と拡散反射型では、投光部と受光部とが別体に構成されているのに対し、同軸回帰反射型の光電スイッチは、このような別体とするタイプと、投光部と受光部とを一体化したタイプとがある。一体型では、別体型に比べて配線の取り回しが簡素化されると共に、検出物体を挟んでセンサと反射板とを対向配置することにより検出距離が拡散反射型に比べて長くなるという利点がある。
【０００４】
また光電スイッチの投光部に使用する発光素子として、ＬＥＤに代わり、ＬＤ（半導体レーザ）を使用したものも開発されている。ＬＤはＬＥＤよりも光学特性に優れており、ＬＤを使用する光電センサは、ＬＥＤに比較して光量が高いためスポット径の視認性がよくなり、取付作業時の作業性を向上でき、さらに光源が小さいのでスポットが絞れる等の利点が得られる。
【０００５】
このような反射型光電センサのヘッドは小型化が要求されている。そのために光学系に工夫したものが多い。しかしながら、光学系の改良のみでは限界があり、その小型化も十分といえない状況であった。また小型化によって組み立て作業性が悪くなるため、生産性が悪くなるという問題もあった。さらに小型化によって位置決めが困難となり、光学特性のばらつきも問題となる。特に従来は、発光素子や受光素子、レンズ等を保持するホルダを設けて、ホルダによる位置決めを行い、このホルダをセンサヘッドに組み込んでいた。しかしながら、ホルダを用いるとホルダケースの厚み分だけケースが大きくなってしまう。例えば、特許文献１の光電センサでは、図１５に示すホルダを図１６に示すケースに組み込む構成であるため、センサヘッドのケース外形が大きくなってしまう。また特許文献２の光電センサの例では、図１７の斜視図、図１８の分解斜視図に示すようなホルダを採用しているため、図１９に示すようにセンサヘッドのケース内部で無駄なスペースを専有してしまう。さらに特許文献３の光電センサの例でも、図２０に示すホルダを使用しているため、同様に図２１に示すようにセンサヘッドのケース内部で無駄なスペースを専有してしまう。
【特許文献１】特開２００１−２６７５９４号公報
【特許文献２】特開２００１−２６７６２６号公報
【特許文献３】特開２００１−２６４６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、性能を維持しつつ小型化を実現できる反射型光電スイッチ用センサヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、発光素子と、受光素子とを備え、発光素子が対象物に対して光を投光し、反射光を受光素子で受光することによって対象物を検出可能な反射型の光電スイッチ用センサヘッドであって、センサヘッドを構成するヘッドケースと、ヘッドケースに内蔵される主回路基板と、発光素子と接続され、発光素子を駆動するための投光回路と、受光素子と接続され、受光素子を駆動するための受光回路と、主回路基板と電気的に接続され、コントローラと接続するための信号線及び電源供給線を含むヘッドケーブルとを備えており、主回路基板上で、投光回路の少なくとも一部を構成する投光回路ブロックと、受光回路の少なくとも一部を構成する受光回路ブロックとが、構造的に分離して配置されてなる。この構成によって、投光回路と受光回路のノイズ耐性を向上でき、動作を安定させて信頼性を高めると共にノイズ対策用の部材を軽減できる。特に主回路基板上で、ノイズを発生しやすい投光側から、ノイズの影響を受けやすい受光側へのノイズの伝播をし難くできる。
【０００８】
また、本発明の第２の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、さらに、発光素子と主回路基板上の投光回路ブロックとを接続する発光素子基板を備えており、発光素子基板は、フレキシブル基板で構成されている。この構成によって、主回路基板が物理的な外力を受けても、フレキシブル基板を介在させることで発光素子に伝搬される力を軽減でき、光軸のずれ等を抑えることができる。光軸がずれてしまうと光電スイッチの本来の性能が維持できなくなり動作に支障を来すおそれがあるが、このような事態を回避して精度よく安定した動作を実現できる。
【０００９】
さらに、本発明の第３の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、さらに、発光素子基板は、反射型光電スイッチ用センサヘッドに内蔵される電子部品のシールドを兼用している。この構成によって、さらに発光素子等、その他の様々なノイズ耐性を向上でき、またノイズ対策用の部材を低減して小型化、低コスト化に寄与できる。
【００１０】
さらにまた、本発明の第４の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、主回路基板が、硬質基板で構成されている。この構成によって回路基板の機械的強度を増し外力に対する耐性を高めることができる。またフレキシブル基板に比べて安定しているため、組み立て性を向上することができる。
【００１１】
さらにまた、本発明の第５の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、ヘッドケースが、下ケースと上ケースに分割して構成されており、下ケースに光学系部材を位置決めして保持するための位置決め用のリブを一体に形成している。従来は光学素子やレンズをホルダ等の保持部材に組み込んだ状態でケースに位置決めしていたが、この構成では部品点数が増えたり、精度のばらつきが累積して精度が悪くなり、またヘッド自体が大きくなってしまう。これに対して上記構成によって、リブによって光学系部材の配置作業を簡略化すると共に位置決めも同時に行うことができ、位置決め作業を省力化できる。さらに位置決め部材を一体に形成することでばらつきを抑制し、位置決め精度も高めることもできる。また下ケースに各部材を載置する構成とすることで、組み立て作業時に下ケースに対して各部材を載置後上ケースで閉塞することができ、組み立て性を容易にしている。
【００１２】
さらにまた、本発明の第６の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、下ケースと上ケースとが、上下方向に形成された突出部でヘッドケーブルと固定されるよう構成されている。このようにヘッドケーブルとヘッドケースを固定する方法を、上下左右に突出部を形成して固定する構造でなく、上下方向にのみ突出部を設ける構成とすることで、ケーブルヘッドとの固定強度を維持しつつ、左右からの突出部材を省略してヘッドケースの左右方向の厚みを低減して小型化を図ることができる。ここで上下方向とは、上下ケースの分割方向を意味する。
【００１３】
さらにまた、本発明の第７の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、さらに、受光素子と主回路基板上の受光回路ブロックとを接続する受光素子基板を備えており、受光素子は一対の受光素子端子を備えており、受光素子基板は、受光素子を、該一対の受光素子端子を主回路基板の主面に対して略垂直方向に配置した状態で接続し、該一対の受光素子端子と電気的に接続された端子面を、主回路基板の主面に対して略平行な面に表出させるよう構成されている。この構成によって、受光素子の受光素子端子が主回路基板の実装面に対して垂直になる向きに配置されていても、端子面を水平方向に表出させることができるので、主回路基板の実装方向と一致させることができ実装作業を容易にできる。特に、受光素子のリードフレームを折曲することなく受光素子端子の向きを実質的に変更できるので、受光素子端子破損による信頼性の低下を回避しつつ作業性を向上できる。
【００１４】
さらにまた、本発明の第８の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、受光素子基板が、該一対の受光素子端子を挿入可能な一対の切り欠きを形成し、一対の切り欠き同士を結ぶ直線と略直交する方向に沿った受光素子基板の端面に、一対の端子面を形成し、各端子面は、切り欠きに形成された導電性を有する切欠導電面と各々電気的に接続されている。この構成によって、受光素子の受光素子端子が主回路基板の実装面に対して垂直になる向きに配置されていても、端子面を水平方向に表出させることができるので、主回路基板の実装方向と一致させることができ実装作業を容易にできる。
【００１５】
さらにまた、本発明の第９の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、さらに、センサヘッドの動作状態を示すための表示灯を備えており、表示灯が、主回路基板の両面に実装された表面実装型のＬＥＤである。表示灯をディスクリート部品で形成するとセンサヘッドが大きくなってしまう。そこで表面実装部品を用いて小型化を図る。ただ、表面実装型ＬＥＤは一般に光量が小さく、視認に十分な光量を片面側でしか得られない。そこで必要な光量を維持しつつ、主回路基板の上面側、下面側のいずれからでも表示灯を確認できるようにするため、上記の構成を採用した。これにより、センサヘッドの左右もしくは上下のいずれからでも表示灯の視認性を向上でき、動作状態の確認が容易となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の反射型光電スイッチ用センサヘッドによれば、構成部品の一体化を図ることで小型化と組み立て性を両立し、かつ光学特性のばらつきを抑えることで性能を維持している。また部品点数や組み立て作業性の向上による低コスト化も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための反射型光電スイッチ用センサヘッドを例示するものであって、本発明は反射型光電スイッチ用センサヘッドを以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００１８】
図１に、本発明の一実施の形態に係る反射型光電スイッチ用センサヘッド１００を、コントローラ２００に接続した光電スイッチのブロック図を示す。この図に示す光電スイッチはセンサヘッド１００とコントローラ２００とがヘッドケーブル３００によって接続されている。センサヘッド１００は、投光部１０と受光部５０を備える反射型の光電スイッチを構成している。投光部１０は対象物に対して光を投光し、この光が対象物で反射されて戻ってくる反射光を受光部５０で受光することで対象物を検出する。コントローラ２００はセンサヘッド１００を駆動するために所定のパルスをセンサヘッド１００に出力する。発光素子１２は、制御部４０によって投光電源制御回路２２から発される発振パルスによって駆動されて、パルス光を外部の検出対象に向って発する。検出対象で反射された光は受光素子５２にて光電変換され、受光素子増幅回路５６、コントローラ増幅回路６８、Ａ／Ｄ変換器７９を経て制御部４０に送られる。これによって、パルス光に同期した検波が施され、検波信号は更に直流信号等に変換された後、Ｉ／Ｏ回路４２から、検出結果を表わすＯＮ／ＯＦＦ信号として出力される。
（投光部１０）
【００１９】
投光部１０は、投光用の発光素子１２と、発光素子１２を駆動するための投光回路１４とを備える。発光素子１２は、ＬＥＤやＬＤ等が利用できる。特にＬＤはＬＥＤに比べて光量が多く指向性が高いので、スポット径を絞って検出の精度が向上する。また、ＬＤから照射されるスポット径が視認できるので、設置時の作業性にも優れる。よって、本実施の形態では光学特性に優れるＬＤを発光素子１２として利用している。さらにＬＤを駆動する投光回路１４は、投光ＡＰＣ回路１６と、モニタＰＤ等のモニタ用受光素子１８を備える。投光ＡＰＣ回路１６は、ＬＤを駆動する駆動電力をＬＤに供給し、ＬＤの出力すなわち発光量が所定値となるよう制御する。
【００２０】
さらにセンサヘッド１００は、発光量や動作状態等を表示するための表示灯２０を備える。これら投光ＡＰＣ回路１６や表示灯２０は、投光電源ラインを介してコントローラ２００の投光電源制御回路２２、ヘッド表示灯電源制御回路２４から各々駆動電力の供給を受ける。一方モニタＰＤは、モニタ信号増幅回路２６と接続されており、ヘッドケーブル３００に含まれるモニタラインを介してコントローラ２００のＬＤ発光量モニタ回路２８に受光量を送出する。モニタ信号増幅回路２６は、モニタ用受光素子１８のばらつきを抑えるための部材であり、トリマ等により構成されている。ＬＤ発光量モニタ回路２８は、Ａ／Ｄ変換器３０でアナログ信号をデジタル信号に変換した後制御部４０に対し、モニタＰＤで検出したＬＤの発光量を出力する。これによって制御部４０は、モニタＰＤで検出した発光量に基づき、発光量が所定値となるように投光電源制御回路２２を制御し、投光ＡＰＣ回路１６の電流量を調整してＬＤを駆動するというフィードバック制御を行う。図１に示す例では、投光ＡＰＣ回路１６はＬＤ及びモニタ用受光素子１８であるモニタＰＤと接続されており、モニタＰＤはＬＤの漏れ光等を受光できる位置に隣接されている。モニタＰＤは、ＬＤパッケージに内蔵させることもできる。またモニタ信号増幅回路２６や投光ＡＰＣ回路１６を載置した主回路基板１４０を硬質基板とすることで、モニタ信号増幅回路用基板のトリマと、投光ＡＰＣ用回路のトリマを、ＬＤを接続した状態で容易に調整できる。
（受光部５０）
【００２１】
一方、受光部５０は受光用の受光素子５２と、受光素子５２を駆動するための受光回路５４とを備える。受光素子５２はＰＤ等が利用できる。この受光素子５２は受光素子増幅回路５６と接続されており、受光素子５２で受光した受光量は受光素子増幅回路５６で増幅されて、ヘッドケーブル３００に含まれる信号ラインを介してコントローラ２００側のコントローラ増幅回路６８に送出される。コントローラ増幅回路６８で増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器７０を介してデジタル信号に変換され、制御部４０に入力される。これによって、受光素子５２の受光量をコントローラ２００側で検出して検出の判定を行い、最終的にＩ／Ｏ回路４２の出力から判定結果を出力する。このＩ／Ｏ回路４２は、２系統の出力１、２と１系統の入力１を備えている。またセンサヘッド１００は、センサヘッド１００の駆動電力を供給するための受光部電源回路５８を備えており、ヘッドケーブル３００の電源ラインを介してコントローラ２００のヘッド電源回路６０に接続される。ヘッド電源回路６０は、コントローラ２００の制御部４０によって制御される。
【００２２】
なお、複数種のセンサヘッドをコントローラに接続可能とする場合、各センサヘッドを識別する識別機能を備えることができる。図１の例では、コントローラ２００にヘッド識別回路６２を設け、ヘッド識別回路６２を信号ラインに接続してセンサヘッド１００の識別信号を検出し、Ａ／Ｄ変換器６４を介して制御部４０に送出することで、制御部４０で各センサヘッド１００を識別している。また、制御部が各センサヘッドとデータ通信を行い、識別番号を割り当てることもできる。
【００２３】
コントローラ２００は、上述のように制御部４０に、投光電源制御回路２２、ヘッド表示灯電源制御回路２４、ＬＤ発光量モニタ回路２８、コントローラ増幅回路６８、ヘッド識別回路６２、ヘッド電源回路６０等を接続している。さらに制御部４０は、各種設定値等を記憶するための記憶部４４、コントローラ２００側の情報を表示するための表示回路４６、設定値調整を受け付けるためのユーザインタフェースである操作部を接続したスイッチ入力回路４８、加えて外部との入出力を行うＩ／Ｏ回路４２等を接続している。またコントローラ２００は、これらの回路を駆動するためのコントローラ電源回路６６も備えている。以上の構成のコントローラ２００にヘッドケーブル３００を介してセンサヘッド１００を一又は複数接続して、発光素子１２で投光した光を受光素子５２で受光し、対象物を検出してその結果を出力する。
【００２４】
次に、センサヘッドについて図２〜図１４に基づいて詳述する。図２はセンサヘッドの外観（ヘッドケース７１）を示す斜視図、図３は上ケース７２を外した状態を示す斜視図、図４はさらに発光素子基板１２０を開いて主回路基板１４０が見えるようにした状態を示す斜視図をそれぞれ示している。また図５は、センサヘッドの分解斜視図であり、図６は、下ケース７４に一体レンズ１１２をセットした状態を示す斜視図、図７はさらに発光素子１２や光学フィルタ５３をセットした状態を示す斜視図、図８はさらに発光素子基板１２０を接続した状態を示す斜視図、図９は受光素子５２の外観を示す図、図１１は受光素子５２に受光素子基板１３０を接続し受光素子ケース１５０にセットした状態を示す斜視図、図１２は図１１の分解斜視図、図１３は図１１の受光素子ケース１５０を図８の下ケース７４にセットした状態を示す斜視図、さらに図１４は主回路基板１４０の平面図を、それぞれ示している。
（ヘッドケース７１）
【００２５】
センサヘッドの外形を構成するヘッドケース７１は、図２に示すように直方体状の箱形としており、ヘッドケース７１の長手方向の一面（図２において右側）に発光面と受光面を形成し、対向する他面からヘッドケーブル３００を延長している。また、ヘッドケーブル３００を設けた側の隅部に段差を設け、ここにセンサヘッドの動作状態を示す表示面７６を設けている。表示面７６は、透光性を有するカバー７８の内部に設けられた表示灯２０を点灯あるいは点滅させることで、発光素子の動作モードや点灯状態等をユーザに通知する。動作状態の区別には、例えば表示灯２０の点滅の間隔変化や発光強度、あるいは色変化といった発光状態の変化を予め設定しておくことで実現できる。また後述するように、本実施の形態ではセンサヘッドの左右（図２、図５において上面と下面）に面するように、２つの表面実装型ＬＥＤ２１を配置している。このように複数のＬＥＤを表示灯２０に使用することで、光量を増すと共にセンサヘッドの後方で後面、上面からのみならず、左右いずれの側からも表示灯を視認しやすくできる。またカバー７８は、透明とする他、表示灯の光を散乱させるために散乱部材を含有させた乳白色等の半透明とすることもできる。さらに表示灯は、投光ヘッド、受光ヘッドのいずれに設ける場合においても、センサヘッドの後端側に配置することが好ましい。センサヘッドを設置して光軸合わせ等を行う際には、センサヘッドの後端側から確認することが多い。この際に正しく投受光が行われていることを表示灯で確認できるよう、表示灯はセンサヘッドの後部側、又はケーブルに近い側に設けることが好ましい。
（ヘッドケーブル３００とヘッドケース７１の固定）
【００２６】
ヘッドケース７１は、図５に示すように上下に二分割するよう、上ケース７２と下ケース７４で構成される。また、ヘッドケーブル３００を固定するために、上ケース７２と下ケース７４で上下方向から狭着するようにヘッドケーブル３００を嵌合している。ヘッドケーブル３００は、ケーブルの端部を固定したケーブルブッシュ８０を形成している。後述するように、ヘッドケーブル３００に含まれる各種電源ライン、信号ライン等は主回路基板１４０に半田付け等により固定される。このため、ケーブルブッシュをセンサヘッドに十分に固定しないと、ヘッドケーブルを引っ張ったときに主回路基板も引っ張られ、主回路基板に接続された発光素子や受光素子等の光学系に位置ずれを引き起こすおそれがある。光電スイッチにおいては高精度の検出を図るために厳密な位置決めが求められており、光学系の位置ずれは検出精度や信頼性の低下に繋がる。このため、従来よりヘッドケーブルの固定はケーブルブッシュの上下左右の４面から行われていた。固定構造は、突起とこれを挿入する挿入穴等が利用されていた。しかしながら、この構成ではケーブルブッシュの周囲すべてに固定構造が必要になり、ヘッドケースの端面全体を大きくしてしまうという問題があった。そこで本実施の形態では、センサヘッドの小型化を図りつつヘッドケーブルとの接続強度を維持するために、上下方向からケーブルブッシュを狭持すると共に、固定構造を形成している。固定構造は、突出部８２とこれを挿入する挿入穴８４で構成される。図５の例では、ケーブルブッシュ８０側に上下方向に各々突出する一対の突出部８２を形成し、上下ケース７２，７４の該当する位置に突出部８２の挿入穴８４を形成しており、突出部８２を挿入穴８４に挿入して嵌合する。ただ、上下ケース側に突出部を、ケーブルブッシュ側に挿入穴を形成することもでき、また突出部や挿入穴は上下面に各々１又は３以上形成することもできることはいうまでもない。なおここで上下方向とは、上下ケース７２，７４の分割方向を意味している。これによって、上下ケース７２，７４を嵌合する際に、ヘッドケーブル３００の固定構造も同時に嵌合でき、作業性が向上する。
【００２７】
さらに、上下ケース７２，７４のヘッドケーブル３００を接続する開口端に、ケーブルブッシュ８０側に突出させた鍔８６を形成し、一方ケーブルブッシュ８０にはこの鍔８６を挿入する溝８８を形成しており、この狭持構造によってさらにケーブルブッシュ８０とヘッドケース７１との固定を強固にできる。さらにこのような狭持構造は、上下辺のみならず左右辺にも設けることができる。なお図５の例では、ヘッドケーブル３００を接続するヘッドケース７１の後端面の隅部に表示面７６を形成しているため、この部分では鍔部を形成していない。代わりに、この部分に形成された溝部にはカバー７８を端縁を鍔状に形成して挿入させることで、カバー７８の固定に利用できる。
（光学系部材の位置決め）
【００２８】
下ケース７４には、光学系部材を位置決めして保持するための位置決め用のリブ９０を一体に形成してしている。上述の通り、光電スイッチにおいては高精度の検出を行うために発光素子や受光素子等の光学系部材の位置決めが極めて重要となる。しかしながら、従来各光学系部材は素子ホルダやインナーケース等にセットする等、ユニット状に構成された後ヘッドケースに固定される方式のため、素子ホルダの寸法誤差等に起因する光学特性のばらつきが生じる。また素子ホルダを別部材とすることで、組み付けの誤差を招く要因ともなる上、部品点数の増大による組み立て工数の増加やコストアップの要因ともなる。そこで、本実施の形態においては、素子ホルダ等の別部材を使用することなく、予め光学系部材が位置決めされた所定位置に固定されるよう、下ケース７４に位置決め用のリブ９０を一体に形成するという、ケース自体で素子ホルダを兼用するような構成としている。これによって、光学系部材をリブ９０で区画された位置に配置することで同時に位置決めも行えるので、面倒な位置決め作業を省力化できる。なお位置決め用リブ９０は、光学系部材の内で最も位置決め精度を要求される発光素子について設けることが好ましい。図６、図７の例においては、発光素子１２であるＬＤを配置するようにＬＤ位置決め用リブ９２を形成している。またこれ以外の方法として、より厳密な位置決めをしたい場合には、ＬＤをＸＹＺ軸方向の位置を調整した後、ＵＶ接着剤等を用いてＬＤを固定させても良い。ＬＤ位置決め用リブ９２は、砲弾型ＬＤの円筒状側面及びＬＤ底面の鍔状部分を各々狭持するように、水平断面を段差状に形成している。さらに、ＬＤ位置決め用リブ９２で投光スリット９３と一体レンズ１１２の位置決めを行なっている。このように発光素子１２の外形に一致するようにＬＤ位置決め用リブ９２を形成することで、発光素子１２の確実な保持と正確な位置決めが実現される。またＬＤの発光面に面するＬＤ位置決め用リブ９４には、発光を通過させるための開口を形成している。
【００２９】
また受光素子５２であるＰＤをセットした受光素子ケース１５０をセットする位置にもＰＤ位置決め用リブ９６を形成している。このようなＰＤ位置決め用リブ９６によって受光素子５２を正確な位置に配置し、光学特性のばらつきを抑制できる。ＰＤの受光面が面するＰＤ位置決め用リブ９８には、受光のスポットを決定するための受光スリット１１０を形成している。このように受光スポットを決定する受光スリット１１０も別部材とすることなく、一体で形成することにより、位置決め作業を省力化し更に個体毎のばらつきを少なくして高品質なセンサヘッドを実現できる。また、これら発光素子用、受光素子用のレンズも、位置決め用リブ９０によって位置決めして固定される。この例では、投受光間の相互位置のばらつきを抑えるため、投光用レンズ１１２ａ、受光用レンズ１１２ｂを一体に成形した一体レンズ１１２を使用しているが、個別の部材を利用することもできることはいうまでもない。
【００３０】
レンズのみならず、スリットは投受光系の視野を決める光学要素である。本実施の形態では下ケース７４に一体レンズ１１２をはめ込むことで、投光スリット９３、受光スリット１１０と投光用レンズ１１２ａ、受光用レンズ１１２ｂ等の光学部材の位置決めができるよう構成されている。具体的には、投光用レンズ１１２ａと受光用レンズ１１２ｂの配置は、一体レンズ１１２とすることでばらつきを抑制している。また投光スリット９３と受光スリット１１０の配置は、下ケース７４にてこれらを一体成形することでばらつきを抑制している。さらに投光用レンズ１１２ａと投光スリット９３は、下ケース７４にて位置決めしている。さらにまた、受光用レンズ１１２ｂと受光スリット１１０も、下ケース７４にて位置決めしている。なお発光素子１２は、発光位置でばらつきが大きいため、位置決め部材等により一律に位置決めすることが困難であるため、個別に調整して接着等により固定している。一方受光素子５２は、検出対象とセンサヘッドとの距離に応じて変動する受光位置に広く対応するよう、より大きな受光面を持たせているため、位置決め精度はそれほど厳格に要求されない。
【００３１】
以上のように、下ケース７４に位置決めリブ９０や仕切等を形成しており、ヘッドケース７１の側壁は、図５に示すように上ケース７２側に形成している。下ケース７４に側壁を設けないことで、載置空間を開放して作業性を高め、作業終了後に上ケース７２を閉塞して側壁を同時に構成する。上ケース７２は、下ケース７４と嵌合する下方向を開口した断面コ字状に形成されている。
（発光素子基板１２０）
【００３２】
発光素子１２は、発光素子基板１２０を介して主回路基板１４０と接続される。発光素子基板１２０は、投光回路１４を構成する電子部材等を実装した基板である。この例では、ＬＤと主回路基板を繋ぐケーブルとしての機能のみを持たせているが、ＬＤの電源回路等を印刷により実装することもできる。発光素子基板１２０は、フレキシブル基板で構成することが望ましい。また発光素子基板を２枚以上のフレキシブル基板で構成してもよい。上述の通り、発光素子とレンズとの位置決めは厳格に行う必要があるため、硬質基板の場合には、使用中に発光素子が位置ずれしないよう外力の影響を抑える必要がある。発光素子が主回路基板に半田付け等で直接固定されていると、ヘッドケーブルを引っ張る等して主回路基板に物理的な外力が働いた際に、発光素子の位置がずれるおそれがある。発光素子の位置ずれはわずかであっても光学センサの検出精度に影響を及ぼし、光軸が狂うので性能が維持できない。そこで、発光素子と主回路基板との間にフレキシブル基板を介在させることで、クッション性を持たせて耐衝撃性を高め、仮に外力が働いても発光素子に力が伝搬されることを防止でき、光学的な位置ずれを回避して信頼性を高められる。図８の例では、発光素子基板１２０は一端にほぼ垂直に折曲する折曲片１２２を突出させ、折曲片１２２にＬＤのＬＤ端子群を挿入する挿入口１２４を形成している。また、好ましくは発光素子１２と折曲片１２２と間に発光素子用スペーサ１２６を介在させる。発光素子用スペーサ１２６は、発光素子１２の端子を折曲片１２と接合しやすいように折曲する目的等に利用される。発光素子スペーサ１２６は、ＬＤ半田付け時の熱保護を目的としている。
（シールド）
【００３３】
さらにこの発光素子基板１２０を、反射型光電スイッチ用センサヘッドに内蔵される電子部品のシールドを兼用することもできる。シールドは、一体で構成しても、別体で構成しても良い。反射型光電スイッチ用センサヘッドには、動作の安定を図るために、発光素子１２や受光素子５２を駆動する電子部品がノイズ等外部からの外乱の影響を遮断する何らかのノイズ対策を施すことが望まれる。しかしながら、シールド部材等を別途用意するとコストがかかる上、センサヘッドのサイズ肥大にも繋がる。そこで本実施の形態では、発光素子基板を電子回路のシールドに兼用している。発光素子基板１２０を、主回路基板１４０上に折り重なるように配置することで、主回路基板１４０を外乱から保護できる。特に、発光素子基板１２０をフレキシブル基板とすることで、このような折り重ねる配置を容易にできる利点が得られる。本実施の形態では、このようなシールドを実現するために図３及び図４に示す構成を採用している。図４は、発光素子１２及び受光素子５２を、それぞれ発光素子基板１２０、受光素子基板１３０を介して主回路基板１４０に接続した状態を示しており、図３は図４から主回路基板１４０の上面に発光素子基板１２０を折曲して重ねた状態を示している。これらの図に示すように、発光素子基板１２０は２カ所を折曲して、発光素子１２との接続と主回路基板１４０上への折り重なりを実現している。
【００３４】
この発光素子基板１２０は、発光素子１２との接続を得る折曲片１２２を一端から突出させたＬ字状に形成されている。折曲片１２２は、発光素子１２の発光素子端子群を挿入できる大きさに形成される。また、全体に電子部品のＧＮＤパターンを形成し、シールド面として兼用している。本実施の形態では、図４、図１３等に示すように、折曲片１２２をほぼ垂直に折曲して発光素子１２を接続する。なお、本明細書において折曲とは湾曲させた状態を包含する意味で使用しており、特にフレキシブル基板を使用する場合は湾曲させることが好ましい。これによって、湾曲部分が緩衝機能を果たし、主回路基板１４０の位置ずれと発光素子１２とを分断している。
【００３５】
発光素子基板１２０は、ヘッドケース７１内部の電子部品をシールドするためには、ヘッドケース７１の内壁に沿わせるように配置することが好ましい。このため本実施の形態では、発光素子基板１２０は、図４に示すように上ケース７２の一方の側面から上面に連続するように折曲される。これによって、側面から上面にかけてヘッドケース７１内部をシールドできる。このため、発光素子基板１２０は、図８等に示すようにＬＤが配置される側の下ケース７４の側面にほぼ垂直に直立させた状態から、折曲片１２２を折曲して発光素子底面の発光素子端子群と接続させ、かつ図４に示すように主回路基板１４０を発光素子基板１２０、受光素子基板１３０と接続した状態で、側面の一部で折曲してシールド面を折曲する。折曲位置は、折曲片１２２を設けた位置、すなわちＬ字状のコーナー位置とすることで、折曲を容易に行える。このため折曲片１２２の大きさ及び位置は、発光素子１２の発光素子端子の形状等に加えて、シールド面を形成する位置に応じて設計される。
（受光素子５２）
【００３６】
受光素子５２は、ＰＤ等で構成できる。またＰＤの前面には、必要に応じて光学フィルタ５３等を配置できる。図７の例では、受光スリット１１０を形成したリブ９０の前面に光学フィルタ５３を保持するフィルタ保持溝１１４を形成している。図９に、本実施の形態で使用したＰＤの外観を示す。図９において、図９（ａ）はＰＤの平面図、図９（ｂ）は斜視図、図９（ｃ）は正面図、図９（ｄ）は側面図をそれぞれ示している。また図１０は、発光素子１２と受光素子５２を並べたセンサヘッドを上面から見た状態で、センサヘッドと検出対象との距離に応じて、発光素子１２から発した光の反射光が受光素子５２で受光される位置が変化する様子を示した模式図である。図１０に示すように、検出対象がセンサヘッドから離れた位置にある程、反射光は発光素子１２に近付き、図１０において受光素子５２の上部で受光される。逆に検出対象がセンサヘッドと近い程、反射光は発光素子１２から遠い位置で受光されるようになり、図１０において受光素子５２の下部で受光される。したがって、光電センサで検出対象を近距離から長距離まで広い範囲で検出するためには、受光素子５２の受光範囲に幅を持たせ、かつこの幅が受光素子５２と発光素子１２との離間方向、すなわちヘッドケース７１に対して水平方向となるように、図１０においては縦長になるように配置する必要がある。
【００３７】
一方、光電センサの小型化を図る観点からは、受光素子５２も小さくすることが望ましい。受光素子５２の一形態であるＰＤは、図９に示すように、リードフレーム等の一対の受光素子端子（ＰＤ端子１１６）が突出するよう設けられる。一般にＰＤは、ＰＤの受光面を構成する受光チップを、ＰＤ端子１１６とワイヤボンディング等により接続し、受光チップをキャスティングモールドやトランスファモールド等により樹脂封止して形成される。このようなＰＤにおいて、図９（ｃ）の正面図に示すように、受光面を一方向に広く取りつつ小型化を実現するためには、受光面を構成する受光チップの上下にＰＤ端子１１６を配置することが望ましい。この結果、受光素子の光学特性上、図１０に示すように受光面を横長にしてヘッドケース７１に配置すると、一対のＰＤ端子１１６がヘッドケース７１内で縦置きに配置される。縦置きのＰＤ端子群では、主回路基板１４０との実装作業が面倒になるという問題がある。実装し易くするためにリードフレームを折曲して方向を変えたり引き出すことも考えられるが、折曲によってＰＤが破損して信頼性を低下するおそれもある。そこで本実施の形態では、受光素子基板１３０を利用してＰＤ端子１１６が垂直であっても、下ケース７４上で水平となるように、具体的にはＰＤ端子１１６と電気的に接続された端子面１３２が主回路基板１４０上に表出させるように変更している。これによって、ＰＤ端子１１６を折曲することなくその向きを変更し、かつ実装し易い位置まで引き出すことができ、汎用の受光素子を光学特性上優位な姿勢で使用しつつ、実装時の作業性を向上できる。
【００３８】
また、キャスティングモールドでＰＤの樹脂モールドを形成したＰＤを利用できるので、ＰＤのコストを安価にできるという利点も得られる。キャスティングモールドはトランスファモールドに比べて安価な金型を利用できるので、コスト面で有利となる。またセンサヘッドを小型化するためには、図９（ｃ）のように受光面を広く取りつつＰＤの正面図での面積を極力小さくする必要があるが、汎用のトランスファモールドタイプのＰＤでは、正面図において上下もしくは左右にリードフレームが突出して大きくなる。トランスファモールドタイプをカスタマイズすることも可能であるが、この場合は高価な金型が必要となる。したがって、キャスティングモールドのＰＤを使用することでコスト的に安価にできるという利点が得られる。
（受光素子基板１３０）
【００３９】
受光素子基板１３０は、ガラスエポキシ基板等の硬質基板で形成される。また、必要に応じて電子部品等を実装することもできる。図１１に、受光素子５２及び受光素子基板１３０を受光素子ケース１５０にセットした状態を示す外観斜視図を、図１２に、受光素子基板１３０及び受光素子５２、受光素子ケース１５０を示す分解斜視図を、それぞれ示す。これらの図に示すように受光素子基板１３０は、ＰＤ端子１１６を挿入可能な一対の切り欠き１３４を形成している。図１２の例では、切り欠き１３４は受光素子基板１３０の対向する側面をＵ字状に形成して設けられており、切り欠き１３４の内面もしくは受光素子基板１３０上面で切り欠き１３４に沿った端縁に導電性を有する導電メッキ等の切欠導電面１３６が形成される。さらに、切り欠き１３４で電気的に接続されたＰＤ端子１１６を主回路基板１４０と接続するための一対の端子面１３２を形成している。端子面１３２の対は、切り欠き１３４の対とほぼ直交するように形成される。図１２の例では、一方の切り欠き１３４を形成した側面に、切り欠き１３４を挟むように端子面１３２を形成している。端子面１３２は受光素子基板１３０の端縁から延長される矩形状に導電メッキ等の導電面を形成している。各端子面１３２は、切り欠き１３４に形成された導電性を有する切欠導電面１３６と各々電気的に接続されている。この結果、ＰＤ端子１１６は受光素子基板１３０の一側面から取り出すことができ、この面を上向きにすることで主回路基板１４０との接続作業を容易に行うことができる。なお図１２の例では、切り欠き１３４は受光素子基板１３０の中央に設けているが、端部に設けてもよい。
（受光素子ケース１５０）
【００４０】
図１２の例では、受光素子５２及び受光素子基板１３０を保持する受光素子ケース１５０を使用している。受光素子ケース１５０は、ＰＤと受光回路５４をシールドするものであり、また図１２の例では主回路基板１４０の支持部材も兼用している。この図に示す受光素子ケース１５０は、先端に受光素子５２を挿入する受光素子挿入部１５２を形成し、さらに後方には主回路基板１４０を支持するためのリブ１５４を形成している。この受光素子ケース１５０は、受光素子５２であるＰＤに受光素子基板１３０を接続した状態で受光素子ケース１５０に挿入し、さらに受光素子ケース１５０を図１３に示すように下ケース７４にセットする。受光素子ケース１５０は、図１１に示すように受光素子５２及び受光素子基板１３０を保持すると共に、受光素子５２及び／又は受光回路５４をノイズ等の外乱から保護する。受光素子ケース１５０は、好ましくはアルミニウム等の金属製で構成される。また金属製とすることで、ケースの肉厚を薄くしても十分な強度で主回路基板１４０を保持できるので、センサヘッドの小型化にも寄与し得、さらにそれ自体でシールド効果を得ると共に放熱性を高める効果も得られる。特に受光素子挿入部１５２は開口部に挿入された受光素子５２の周囲を被覆することにより、受光素子５２の位置決めのみならずシールドとしても効果的に機能する。
（主回路基板１４０）
【００４１】
主回路基板１４０は、投光回路１４と受光回路５４を実装しており、発光素子基板１２０を介して発光素子１２と、受光素子基板１３０を介して受光素子５２と電気的に接続されている。主回路基板１４０は投光回路ブロックと受光回路ブロックとを構造的に分離して配置することで、相互の回路の干渉を低減して安定させて動作できる。図１４に示す例では、右側に受光回路ブロック１４２、左側に投光回路ブロック１４４を配置し、受光回路ブロック１４２に受光素子基板１３０との接続のための受光素子基板接続端子面１４６、投光回路ブロック１４４に発光素子基板１２０を接続するための発光素子基板接続端子面１４８を、各々形成している。また主回路基板１４０の下部には、ヘッドケーブル３００を接続するためのヘッドケーブル接続端子面１４９を形成しており、この例では６芯の電気信号ラインに対応して６カ所の端子面としている。実装時においては、これらの接続端子面を直接半田付けして基板同士を電気的に接続する。リード線等を介在させず直接接続することで、部品点数及び工程を減らして低コスト化を図ることができる。
【００４２】
主回路基板１４０は、硬質基板を使用できる。硬質基板には、ガラスエポキシ基板、セラミック基板、アルミニウム基板等が利用できる。フレキシブル基板は一般に価格が高く、さらに柔軟材質のため組立性が悪く、位置決めが困難となる。これに対して硬質基板は安価で位置決め等が容易であり、組み立て時の作業性がよい。また主回路基板は、１枚の硬質基板で構成することができる。これによって実装枚数が低減できるので、さらに生産性が向上する。ただ、主回路基板をフレキシブル基板で構成することも可能である。フレキシブル基板を使用することで小型化が実現できる。図１４に示す例では、両面基板を使用して、基板表面（（図１４（ｃ）において右側）に受光回路ブロック１４２の受光部電源回路５８を、裏面の対応する側（図１４（ａ）において左側）に受光回路ブロックのアンプ回路を配置している。また投光回路ブロック１４４についても同様に、電流調整回路を表側（図１４（ｃ）において左側）を、その他の回路を裏面（図１４（ａ）において右側）に配置している。このように、物理的に投光回路１４と受光回路５４を分離することで、ノイズ耐性を改善してより安定した動作を期待できる。特に、主回路基板１４０の上面に発光素子基板１２０でシールドする構成と相まって、ノイズ耐性をさらに向上できる。また、発光素子基板１２０によるシールド効果を高めるために、受光素子ケース１５０を板金部品にて構成すると共に、これを主回路基板１４０に形成したシールド板金接続端子１４１に接続してグランドレベルとすることが好ましい。受光素子ケース１５０でＰＤと受光回路を一体でシールドする構成により、小型化を図ると共に組立時の作業性も向上する。図４に示すように、組み立て時には主回路基板１４０をセットした状態で、受光素子基板接続端子面１４６、発光素子基板接続端子面１４８、ヘッドケーブル接続端子面１４９、シールド板金接続端子１４１の４カ所を半田付けする。
（表示灯２０）
【００４３】
さらに、センサヘッドの動作状態を示すための表示灯２０を実装した表示灯基板を配置するため、主回路基板１４０の一部に切り欠き１３４を形成している。表示灯２０は、表面実装型ＬＥＤ２１を表示灯基板の両面に実装している。なお、図１４の例では表示灯２０を主回路基板１４０と一体として小型化を図っているが、表示灯２０を別基板に実装することもできる。
【００４４】
このように、反射型光電スイッチのセンサヘッドの構成部品の一体化を図ることで小型化と組み立て性を両立し、かつ光学特性のばらつきを抑制して、性能を維持できる。特に、各回路を構成する素子部材をフレキシブル基板に実装するには工数がかかる上コストも高くなるが、素子部材を実装する基板を一枚の硬質基板とし、フレキシブル基板には回路素子は実装させず、ケーブルや配線としてのみ機能させることで、最も安価に小型化できる。また投光回路、受光回路それぞれに関係する部品を独立して配置し、ノイズ耐性を高くすることで、ノイズ対策のための余計な部品を低減することができ、省スペース化が可能となった。また下ケースにすべての部品保持部を配置することで、組み立て性を容易にしている。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、工場の生産ライン等で対象物の有無を検出する光電センサ等に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る反射型光電スイッチ用センサヘッドを、コントローラに接続した光電スイッチを示すブロック図である。
【図２】センサヘッドの外観を示す斜視図である。
【図３】図２から上ケースを外した状態を示す斜視図である。
【図４】図３から発光素子基板を開いて主回路基板が見えるようにした状態を示す斜視図である。
【図５】センサヘッドを示す分解斜視図である。
【図６】下ケースに一体レンズをセットした状態を示す斜視図である。
【図７】図６の下ケースにさらに発光素子をセットした状態を示す斜視図である。
【図８】図７に発光素子基板を接続した状態を示す斜視図である。
【図９】受光素子の外観を示す図である。
【図１０】センサヘッドと検出対象との距離に応じて、反射光が受光される位置が変化する様子を示す模式図である。
【図１１】受光素子に受光素子基板を接続し受光素子ケースにセットした状態を示す斜視図
【図１２】図１１の受光素子、受光素子基板、受光素子ケースを示す分解斜視図である。
【図１３】図１１の受光素子ケースを図８の下ケースにセットした状態を示す斜視図である。
【図１４】主回路基板を示す底面図、側面図及び平面図である。
【図１５】従来の光電センサのセンサヘッドに使用されるホルダを示す斜視図である
【図１６】図１５のホルダを組み込んだセンサヘッドのケースを示す斜視図である。
【図１７】従来の他の光電センサのホルダを示す一部切り欠き斜視図である。
【図１８】図１７のホルダの分解斜視図である。
【図１９】図１７のホルダを組み込んだセンサヘッドのケース内部の配置を示す断面図である。
【図２０】従来のさらに他の光電センサのホルダを示す断面図である。
【図２１】図２０のホルダを組み込んだセンサヘッドのケース内部の配置を示す断面である。
【符号の説明】
【００４７】
１００…センサヘッド；２００…コントローラ；３００…ヘッドケーブル
１０…投光部
１２…発光素子
１４…投光回路
１６…投光ＡＰＣ回路
１８…モニタ用受光素子
２０…表示灯
２１…表面実装型ＬＥＤ
２２…投光電源制御回路
２４…ヘッド表示灯電源制御回路
２６…モニタ信号増幅回路
２８…ＬＤ発光量モニタ回路
３０…Ａ／Ｄ変換器
４０…制御部
４２…Ｉ／Ｏ回路
４４…記憶部
４６…表示回路
４８…スイッチ入力回路
５０…受光部
５２…受光素子
５３…光学フィルタ
５４…受光回路
５６…受光素子増幅回路
５８…受光部電源回路５８
６０…ヘッド電源回路
６２…ヘッド識別回路
６４、７０…Ａ／Ｄ変換器
６６…コントローラ電源回路
６８…コントローラ増幅回路
７１…ヘッドケース
７２…上ケース
７４…下ケース
７６…表示面
７８…カバー
８０…ケーブルブッシュ
８２…突出部
８４…挿入穴
８６…鍔
８８…溝
９０…位置決め用リブ
９２…ＬＤ位置決め用リブ
９３…投光スリット
９４…ＬＤ位置決め用リブ
９６…ＰＤ位置決め用リブ
９８…ＰＤ位置決め用リブ
１１０…受光スリット
１１２…一体レンズ
１１２ａ…投光用レンズ
１１２ｂ…受光用レンズ
１１４…フィルタ保持溝
１１６…ＰＤ端子
１２０…発光素子基板
１２２…折曲片
１２４…挿入口
１２６…発光素子用スペーサ
１３０…受光素子基板
１３２…端子面
１３４…切り欠き
１３６…切欠導電面
１４０…主回路基板
１４１…シールド板金接続端子
１４２…受光回路ブロック
１４４…投光回路ブロック
１４６…受光素子基板接続端子面
１４８…発光素子基板接続端子面
１４９…ヘッドケーブル接続端子面
１５０…受光素子ケース
１５２…受光素子挿入部
１５４…リブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型光電スイッチ用センサヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
光電スイッチは、非接触で検出対象を検出可能なセンサであり、工場の生産ライン等で移動する物体の有無を検出するため等に利用されている。一般には、物体の搬送経路に光を投射し、その光の反射光又は透過光を検出することにより、物体の有無を判定するものである。透過型の光電スイッチでは、投光部から投射された光が物体検出領域を通過する物体に遮られることにより受光部の受光量が変化することを利用し、この変化から物体の存在を判定することができる。透過型の光電スイッチは、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を有する投光部と、ＰＤ（フォトダイオード）等の受光素子を有する受光部を有する。投光部と受光部とを互いに対向するように配置し、これら投光部と受光部との間で光電センサを形成する。
【０００３】
この種の光電スイッチには、透過型と拡散反射型と同軸回帰反射型とがある。このうち透過型と拡散反射型では、投光部と受光部とが別体に構成されているのに対し、同軸回帰反射型の光電スイッチは、このような別体とするタイプと、投光部と受光部とを一体化したタイプとがある。一体型では、別体型に比べて配線の取り回しが簡素化されると共に、検出物体を挟んでセンサと反射板とを対向配置することにより検出距離が拡散反射型に比べて長くなるという利点がある。
【０００４】
また光電スイッチの投光部に使用する発光素子として、ＬＥＤに代わり、ＬＤ（半導体レーザ）を使用したものも開発されている。ＬＤはＬＥＤよりも光学特性に優れており、ＬＤを使用する光電センサは、ＬＥＤに比較して光量が高いためスポット径の視認性がよくなり、取付作業時の作業性を向上でき、さらに光源が小さいのでスポットが絞れる等の利点が得られる。
【０００５】
このような反射型光電センサのヘッドは小型化が要求されている。そのために光学系に工夫したものが多い。しかしながら、光学系の改良のみでは限界があり、その小型化も十分といえない状況であった。また小型化によって組み立て作業性が悪くなるため、生産性が悪くなるという問題もあった。さらに小型化によって位置決めが困難となり、光学特性のばらつきも問題となる。特に従来は、発光素子や受光素子、レンズ等を保持するホルダを設けて、ホルダによる位置決めを行い、このホルダをセンサヘッドに組み込んでいた。しかしながら、ホルダを用いるとホルダケースの厚み分だけケースが大きくなってしまう。例えば、特許文献１の光電センサでは、図１５に示すホルダを図１６に示すケースに組み込む構成であるため、センサヘッドのケース外形が大きくなってしまう。また特許文献２の光電センサの例では、図１７の斜視図、図１８の分解斜視図に示すようなホルダを採用しているため、図１９に示すようにセンサヘッドのケース内部で無駄なスペースを専有してしまう。さらに特許文献３の光電センサの例でも、図２０に示すホルダを使用しているため、同様に図２１に示すようにセンサヘッドのケース内部で無駄なスペースを専有してしまう。
【特許文献１】特開２００１−２６７５９４号公報
【特許文献２】特開２００１−２６７６２６号公報
【特許文献３】特開２００１−２６４６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものである。本発明の主な目的は、性能を維持しつつ小型化を実現できる反射型光電スイッチ用センサヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、発光素子と、受光素子とを備え、発光素子が対象物に対して光を投光し、反射光を受光素子で受光することによって対象物を検出可能な反射型の光電スイッチ用センサヘッドであって、センサヘッドを構成するヘッドケースと、ヘッドケースに内蔵される主回路基板と、発光素子と接続され、発光素子を駆動するための投光回路と、受光素子と接続され、受光素子を駆動するための受光回路と、主回路基板と電気的に接続され、コントローラと接続するための信号線及び電源供給線を含むヘッドケーブルとを備えており、主回路基板上で、投光回路の少なくとも一部を構成する投光回路ブロックと、受光回路の少なくとも一部を構成する受光回路ブロックとが、構造的に分離して配置されてなる。この構成によって、投光回路と受光回路のノイズ耐性を向上でき、動作を安定させて信頼性を高めると共にノイズ対策用の部材を軽減できる。特に主回路基板上で、ノイズを発生しやすい投光側から、ノイズの影響を受けやすい受光側へのノイズの伝播をし難くできる。
【０００８】
また、本発明の第２の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、さらに、発光素子と主回路基板上の投光回路ブロックとを接続する発光素子基板を備えており、発光素子基板は、フレキシブル基板で構成されている。この構成によって、主回路基板が物理的な外力を受けても、フレキシブル基板を介在させることで発光素子に伝搬される力を軽減でき、光軸のずれ等を抑えることができる。光軸がずれてしまうと光電スイッチの本来の性能が維持できなくなり動作に支障を来すおそれがあるが、このような事態を回避して精度よく安定した動作を実現できる。
【０００９】
さらに、本発明の第３の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、さらに、発光素子基板は、反射型光電スイッチ用センサヘッドに内蔵される電子部品のシールドを兼用している。この構成によって、さらに発光素子等、その他の様々なノイズ耐性を向上でき、またノイズ対策用の部材を低減して小型化、低コスト化に寄与できる。
【００１０】
さらにまた、本発明の第４の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、主回路基板が、硬質基板で構成されている。この構成によって回路基板の機械的強度を増し外力に対する耐性を高めることができる。またフレキシブル基板に比べて安定しているため、組み立て性を向上することができる。
【００１１】
さらにまた、本発明の第５の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、ヘッドケースが、下ケースと上ケースに分割して構成されており、下ケースに光学系部材を位置決めして保持するための位置決め用のリブを一体に形成している。従来は光学素子やレンズをホルダ等の保持部材に組み込んだ状態でケースに位置決めしていたが、この構成では部品点数が増えたり、精度のばらつきが累積して精度が悪くなり、またヘッド自体が大きくなってしまう。これに対して上記構成によって、リブによって光学系部材の配置作業を簡略化すると共に位置決めも同時に行うことができ、位置決め作業を省力化できる。さらに位置決め部材を一体に形成することでばらつきを抑制し、位置決め精度も高めることもできる。また下ケースに各部材を載置する構成とすることで、組み立て作業時に下ケースに対して各部材を載置後上ケースで閉塞することができ、組み立て性を容易にしている。
【００１２】
さらにまた、本発明の第６の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、下ケースと上ケースとが、上下方向に形成された突出部でヘッドケーブルと固定されるよう構成されている。このようにヘッドケーブルとヘッドケースを固定する方法を、上下左右に突出部を形成して固定する構造でなく、上下方向にのみ突出部を設ける構成とすることで、ケーブルヘッドとの固定強度を維持しつつ、左右からの突出部材を省略してヘッドケースの左右方向の厚みを低減して小型化を図ることができる。ここで上下方向とは、上下ケースの分割方向を意味する。
【００１３】
さらにまた、本発明の第７の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、さらに、受光素子と主回路基板上の受光回路ブロックとを接続する受光素子基板を備えており、受光素子は一対の受光素子端子を備えており、受光素子基板は、受光素子を、該一対の受光素子端子を主回路基板の主面に対して略垂直方向に配置した状態で接続し、該一対の受光素子端子と電気的に接続された端子面を、主回路基板の主面に対して略平行な面に表出させるよう構成されている。この構成によって、受光素子の受光素子端子が主回路基板の実装面に対して垂直になる向きに配置されていても、端子面を水平方向に表出させることができるので、主回路基板の実装方向と一致させることができ実装作業を容易にできる。特に、受光素子のリードフレームを折曲することなく受光素子端子の向きを実質的に変更できるので、受光素子端子破損による信頼性の低下を回避しつつ作業性を向上できる。
【００１４】
さらにまた、本発明の第８の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、受光素子基板が、該一対の受光素子端子を挿入可能な一対の切り欠きを形成し、一対の切り欠き同士を結ぶ直線と略直交する方向に沿った受光素子基板の端面に、一対の端子面を形成し、各端子面は、切り欠きに形成された導電性を有する切欠導電面と各々電気的に接続されている。この構成によって、受光素子の受光素子端子が主回路基板の実装面に対して垂直になる向きに配置されていても、端子面を水平方向に表出させることができるので、主回路基板の実装方向と一致させることができ実装作業を容易にできる。
【００１５】
さらにまた、本発明の第９の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、さらに、センサヘッドの動作状態を示すための表示灯を備えており、表示灯が、主回路基板の両面に実装された表面実装型のＬＥＤである。表示灯をディスクリート部品で形成するとセンサヘッドが大きくなってしまう。そこで表面実装部品を用いて小型化を図る。ただ、表面実装型ＬＥＤは一般に光量が小さく、視認に十分な光量を片面側でしか得られない。そこで必要な光量を維持しつつ、主回路基板の上面側、下面側のいずれからでも表示灯を確認できるようにするため、上記の構成を採用した。これにより、センサヘッドの左右もしくは上下のいずれからでも表示灯の視認性を向上でき、動作状態の確認が容易となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の反射型光電スイッチ用センサヘッドによれば、構成部品の一体化を図ることで小型化と組み立て性を両立し、かつ光学特性のばらつきを抑えることで性能を維持している。また部品点数や組み立て作業性の向上による低コスト化も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための反射型光電スイッチ用センサヘッドを例示するものであって、本発明は反射型光電スイッチ用センサヘッドを以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００１８】
図１に、本発明の一実施の形態に係る反射型光電スイッチ用センサヘッド１００を、コントローラ２００に接続した光電スイッチのブロック図を示す。この図に示す光電スイッチはセンサヘッド１００とコントローラ２００とがヘッドケーブル３００によって接続されている。センサヘッド１００は、投光部１０と受光部５０を備える反射型の光電スイッチを構成している。投光部１０は対象物に対して光を投光し、この光が対象物で反射されて戻ってくる反射光を受光部５０で受光することで対象物を検出する。コントローラ２００はセンサヘッド１００を駆動するために所定のパルスをセンサヘッド１００に出力する。発光素子１２は、制御部４０によって投光電源制御回路２２から発される発振パルスによって駆動されて、パルス光を外部の検出対象に向って発する。検出対象で反射された光は受光素子５２にて光電変換され、受光素子増幅回路５６、コントローラ増幅回路６８、Ａ／Ｄ変換器７９を経て制御部４０に送られる。これによって、パルス光に同期した検波が施され、検波信号は更に直流信号等に変換された後、Ｉ／Ｏ回路４２から、検出結果を表わすＯＮ／ＯＦＦ信号として出力される。
（投光部１０）
【００１９】
投光部１０は、投光用の発光素子１２と、発光素子１２を駆動するための投光回路１４とを備える。発光素子１２は、ＬＥＤやＬＤ等が利用できる。特にＬＤはＬＥＤに比べて光量が多く指向性が高いので、スポット径を絞って検出の精度が向上する。また、ＬＤから照射されるスポット径が視認できるので、設置時の作業性にも優れる。よって、本実施の形態では光学特性に優れるＬＤを発光素子１２として利用している。さらにＬＤを駆動する投光回路１４は、投光ＡＰＣ回路１６と、モニタＰＤ等のモニタ用受光素子１８を備える。投光ＡＰＣ回路１６は、ＬＤを駆動する駆動電力をＬＤに供給し、ＬＤの出力すなわち発光量が所定値となるよう制御する。
【００２０】
さらにセンサヘッド１００は、発光量や動作状態等を表示するための表示灯２０を備える。これら投光ＡＰＣ回路１６や表示灯２０は、投光電源ラインを介してコントローラ２００の投光電源制御回路２２、ヘッド表示灯電源制御回路２４から各々駆動電力の供給を受ける。一方モニタＰＤは、モニタ信号増幅回路２６と接続されており、ヘッドケーブル３００に含まれるモニタラインを介してコントローラ２００のＬＤ発光量モニタ回路２８に受光量を送出する。モニタ信号増幅回路２６は、モニタ用受光素子１８のばらつきを抑えるための部材であり、トリマ等により構成されている。ＬＤ発光量モニタ回路２８は、Ａ／Ｄ変換器３０でアナログ信号をデジタル信号に変換した後制御部４０に対し、モニタＰＤで検出したＬＤの発光量を出力する。これによって制御部４０は、モニタＰＤで検出した発光量に基づき、発光量が所定値となるように投光電源制御回路２２を制御し、投光ＡＰＣ回路１６の電流量を調整してＬＤを駆動するというフィードバック制御を行う。図１に示す例では、投光ＡＰＣ回路１６はＬＤ及びモニタ用受光素子１８であるモニタＰＤと接続されており、モニタＰＤはＬＤの漏れ光等を受光できる位置に隣接されている。モニタＰＤは、ＬＤパッケージに内蔵させることもできる。またモニタ信号増幅回路２６や投光ＡＰＣ回路１６を載置した主回路基板１４０を硬質基板とすることで、モニタ信号増幅回路用基板のトリマと、投光ＡＰＣ用回路のトリマを、ＬＤを接続した状態で容易に調整できる。
（受光部５０）
【００２１】
一方、受光部５０は受光用の受光素子５２と、受光素子５２を駆動するための受光回路５４とを備える。受光素子５２はＰＤ等が利用できる。この受光素子５２は受光素子増幅回路５６と接続されており、受光素子５２で受光した受光量は受光素子増幅回路５６で増幅されて、ヘッドケーブル３００に含まれる信号ラインを介してコントローラ２００側のコントローラ増幅回路６８に送出される。コントローラ増幅回路６８で増幅されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器７０を介してデジタル信号に変換され、制御部４０に入力される。これによって、受光素子５２の受光量をコントローラ２００側で検出して検出の判定を行い、最終的にＩ／Ｏ回路４２の出力から判定結果を出力する。このＩ／Ｏ回路４２は、２系統の出力１、２と１系統の入力１を備えている。またセンサヘッド１００は、センサヘッド１００の駆動電力を供給するための受光部電源回路５８を備えており、ヘッドケーブル３００の電源ラインを介してコントローラ２００のヘッド電源回路６０に接続される。ヘッド電源回路６０は、コントローラ２００の制御部４０によって制御される。
【００２２】
なお、複数種のセンサヘッドをコントローラに接続可能とする場合、各センサヘッドを識別する識別機能を備えることができる。図１の例では、コントローラ２００にヘッド識別回路６２を設け、ヘッド識別回路６２を信号ラインに接続してセンサヘッド１００の識別信号を検出し、Ａ／Ｄ変換器６４を介して制御部４０に送出することで、制御部４０で各センサヘッド１００を識別している。また、制御部が各センサヘッドとデータ通信を行い、識別番号を割り当てることもできる。
【００２３】
コントローラ２００は、上述のように制御部４０に、投光電源制御回路２２、ヘッド表示灯電源制御回路２４、ＬＤ発光量モニタ回路２８、コントローラ増幅回路６８、ヘッド識別回路６２、ヘッド電源回路６０等を接続している。さらに制御部４０は、各種設定値等を記憶するための記憶部４４、コントローラ２００側の情報を表示するための表示回路４６、設定値調整を受け付けるためのユーザインタフェースである操作部を接続したスイッチ入力回路４８、加えて外部との入出力を行うＩ／Ｏ回路４２等を接続している。またコントローラ２００は、これらの回路を駆動するためのコントローラ電源回路６６も備えている。以上の構成のコントローラ２００にヘッドケーブル３００を介してセンサヘッド１００を一又は複数接続して、発光素子１２で投光した光を受光素子５２で受光し、対象物を検出してその結果を出力する。
【００２４】
次に、センサヘッドについて図２〜図１４に基づいて詳述する。図２はセンサヘッドの外観（ヘッドケース７１）を示す斜視図、図３は上ケース７２を外した状態を示す斜視図、図４はさらに発光素子基板１２０を開いて主回路基板１４０が見えるようにした状態を示す斜視図をそれぞれ示している。また図５は、センサヘッドの分解斜視図であり、図６は、下ケース７４に一体レンズ１１２をセットした状態を示す斜視図、図７はさらに発光素子１２や光学フィルタ５３をセットした状態を示す斜視図、図８はさらに発光素子基板１２０を接続した状態を示す斜視図、図９は受光素子５２の外観を示す図、図１１は受光素子５２に受光素子基板１３０を接続し受光素子ケース１５０にセットした状態を示す斜視図、図１２は図１１の分解斜視図、図１３は図１１の受光素子ケース１５０を図８の下ケース７４にセットした状態を示す斜視図、さらに図１４は主回路基板１４０の平面図を、それぞれ示している。
（ヘッドケース７１）
【００２５】
センサヘッドの外形を構成するヘッドケース７１は、図２に示すように直方体状の箱形としており、ヘッドケース７１の長手方向の一面（図２において右側）に発光面と受光面を形成し、対向する他面からヘッドケーブル３００を延長している。また、ヘッドケーブル３００を設けた側の隅部に段差を設け、ここにセンサヘッドの動作状態を示す表示面７６を設けている。表示面７６は、透光性を有するカバー７８の内部に設けられた表示灯２０を点灯あるいは点滅させることで、発光素子の動作モードや点灯状態等をユーザに通知する。動作状態の区別には、例えば表示灯２０の点滅の間隔変化や発光強度、あるいは色変化といった発光状態の変化を予め設定しておくことで実現できる。また後述するように、本実施の形態ではセンサヘッドの左右（図２、図５において上面と下面）に面するように、２つの表面実装型ＬＥＤ２１を配置している。このように複数のＬＥＤを表示灯２０に使用することで、光量を増すと共にセンサヘッドの後方で後面、上面からのみならず、左右いずれの側からも表示灯を視認しやすくできる。またカバー７８は、透明とする他、表示灯の光を散乱させるために散乱部材を含有させた乳白色等の半透明とすることもできる。さらに表示灯は、投光ヘッド、受光ヘッドのいずれに設ける場合においても、センサヘッドの後端側に配置することが好ましい。センサヘッドを設置して光軸合わせ等を行う際には、センサヘッドの後端側から確認することが多い。この際に正しく投受光が行われていることを表示灯で確認できるよう、表示灯はセンサヘッドの後部側、又はケーブルに近い側に設けることが好ましい。
（ヘッドケーブル３００とヘッドケース７１の固定）
【００２６】
ヘッドケース７１は、図５に示すように上下に二分割するよう、上ケース７２と下ケース７４で構成される。また、ヘッドケーブル３００を固定するために、上ケース７２と下ケース７４で上下方向から狭着するようにヘッドケーブル３００を嵌合している。ヘッドケーブル３００は、ケーブルの端部を固定したケーブルブッシュ８０を形成している。後述するように、ヘッドケーブル３００に含まれる各種電源ライン、信号ライン等は主回路基板１４０に半田付け等により固定される。このため、ケーブルブッシュをセンサヘッドに十分に固定しないと、ヘッドケーブルを引っ張ったときに主回路基板も引っ張られ、主回路基板に接続された発光素子や受光素子等の光学系に位置ずれを引き起こすおそれがある。光電スイッチにおいては高精度の検出を図るために厳密な位置決めが求められており、光学系の位置ずれは検出精度や信頼性の低下に繋がる。このため、従来よりヘッドケーブルの固定はケーブルブッシュの上下左右の４面から行われていた。固定構造は、突起とこれを挿入する挿入穴等が利用されていた。しかしながら、この構成ではケーブルブッシュの周囲すべてに固定構造が必要になり、ヘッドケースの端面全体を大きくしてしまうという問題があった。そこで本実施の形態では、センサヘッドの小型化を図りつつヘッドケーブルとの接続強度を維持するために、上下方向からケーブルブッシュを狭持すると共に、固定構造を形成している。固定構造は、突出部８２とこれを挿入する挿入穴８４で構成される。図５の例では、ケーブルブッシュ８０側に上下方向に各々突出する一対の突出部８２を形成し、上下ケース７２，７４の該当する位置に突出部８２の挿入穴８４を形成しており、突出部８２を挿入穴８４に挿入して嵌合する。ただ、上下ケース側に突出部を、ケーブルブッシュ側に挿入穴を形成することもでき、また突出部や挿入穴は上下面に各々１又は３以上形成することもできることはいうまでもない。なおここで上下方向とは、上下ケース７２，７４の分割方向を意味している。これによって、上下ケース７２，７４を嵌合する際に、ヘッドケーブル３００の固定構造も同時に嵌合でき、作業性が向上する。
【００２７】
さらに、上下ケース７２，７４のヘッドケーブル３００を接続する開口端に、ケーブルブッシュ８０側に突出させた鍔８６を形成し、一方ケーブルブッシュ８０にはこの鍔８６を挿入する溝８８を形成しており、この狭持構造によってさらにケーブルブッシュ８０とヘッドケース７１との固定を強固にできる。さらにこのような狭持構造は、上下辺のみならず左右辺にも設けることができる。なお図５の例では、ヘッドケーブル３００を接続するヘッドケース７１の後端面の隅部に表示面７６を形成しているため、この部分では鍔部を形成していない。代わりに、この部分に形成された溝部にはカバー７８を端縁を鍔状に形成して挿入させることで、カバー７８の固定に利用できる。
（光学系部材の位置決め）
【００２８】
下ケース７４には、光学系部材を位置決めして保持するための位置決め用のリブ９０を一体に形成してしている。上述の通り、光電スイッチにおいては高精度の検出を行うために発光素子や受光素子等の光学系部材の位置決めが極めて重要となる。しかしながら、従来各光学系部材は素子ホルダやインナーケース等にセットする等、ユニット状に構成された後ヘッドケースに固定される方式のため、素子ホルダの寸法誤差等に起因する光学特性のばらつきが生じる。また素子ホルダを別部材とすることで、組み付けの誤差を招く要因ともなる上、部品点数の増大による組み立て工数の増加やコストアップの要因ともなる。そこで、本実施の形態においては、素子ホルダ等の別部材を使用することなく、予め光学系部材が位置決めされた所定位置に固定されるよう、下ケース７４に位置決め用のリブ９０を一体に形成するという、ケース自体で素子ホルダを兼用するような構成としている。これによって、光学系部材をリブ９０で区画された位置に配置することで同時に位置決めも行えるので、面倒な位置決め作業を省力化できる。なお位置決め用リブ９０は、光学系部材の内で最も位置決め精度を要求される発光素子について設けることが好ましい。図６、図７の例においては、発光素子１２であるＬＤを配置するようにＬＤ位置決め用リブ９２を形成している。またこれ以外の方法として、より厳密な位置決めをしたい場合には、ＬＤをＸＹＺ軸方向の位置を調整した後、ＵＶ接着剤等を用いてＬＤを固定させても良い。ＬＤ位置決め用リブ９２は、砲弾型ＬＤの円筒状側面及びＬＤ底面の鍔状部分を各々狭持するように、水平断面を段差状に形成している。さらに、ＬＤ位置決め用リブ９２で投光スリット９３と一体レンズ１１２の位置決めを行なっている。このように発光素子１２の外形に一致するようにＬＤ位置決め用リブ９２を形成することで、発光素子１２の確実な保持と正確な位置決めが実現される。またＬＤの発光面に面するＬＤ位置決め用リブ９４には、発光を通過させるための開口を形成している。
【００２９】
また受光素子５２であるＰＤをセットした受光素子ケース１５０をセットする位置にもＰＤ位置決め用リブ９６を形成している。このようなＰＤ位置決め用リブ９６によって受光素子５２を正確な位置に配置し、光学特性のばらつきを抑制できる。ＰＤの受光面が面するＰＤ位置決め用リブ９８には、受光のスポットを決定するための受光スリット１１０を形成している。このように受光スポットを決定する受光スリット１１０も別部材とすることなく、一体で形成することにより、位置決め作業を省力化し更に個体毎のばらつきを少なくして高品質なセンサヘッドを実現できる。また、これら発光素子用、受光素子用のレンズも、位置決め用リブ９０によって位置決めして固定される。この例では、投受光間の相互位置のばらつきを抑えるため、投光用レンズ１１２ａ、受光用レンズ１１２ｂを一体に成形した一体レンズ１１２を使用しているが、個別の部材を利用することもできることはいうまでもない。
【００３０】
レンズのみならず、スリットは投受光系の視野を決める光学要素である。本実施の形態では下ケース７４に一体レンズ１１２をはめ込むことで、投光スリット９３、受光スリット１１０と投光用レンズ１１２ａ、受光用レンズ１１２ｂ等の光学部材の位置決めができるよう構成されている。具体的には、投光用レンズ１１２ａと受光用レンズ１１２ｂの配置は、一体レンズ１１２とすることでばらつきを抑制している。また投光スリット９３と受光スリット１１０の配置は、下ケース７４にてこれらを一体成形することでばらつきを抑制している。さらに投光用レンズ１１２ａと投光スリット９３は、下ケース７４にて位置決めしている。さらにまた、受光用レンズ１１２ｂと受光スリット１１０も、下ケース７４にて位置決めしている。なお発光素子１２は、発光位置でばらつきが大きいため、位置決め部材等により一律に位置決めすることが困難であるため、個別に調整して接着等により固定している。一方受光素子５２は、検出対象とセンサヘッドとの距離に応じて変動する受光位置に広く対応するよう、より大きな受光面を持たせているため、位置決め精度はそれほど厳格に要求されない。
【００３１】
以上のように、下ケース７４に位置決めリブ９０や仕切等を形成しており、ヘッドケース７１の側壁は、図５に示すように上ケース７２側に形成している。下ケース７４に側壁を設けないことで、載置空間を開放して作業性を高め、作業終了後に上ケース７２を閉塞して側壁を同時に構成する。上ケース７２は、下ケース７４と嵌合する下方向を開口した断面コ字状に形成されている。
（発光素子基板１２０）
【００３２】
発光素子１２は、発光素子基板１２０を介して主回路基板１４０と接続される。発光素子基板１２０は、投光回路１４を構成する電子部材等を実装した基板である。この例では、ＬＤと主回路基板を繋ぐケーブルとしての機能のみを持たせているが、ＬＤの電源回路等を印刷により実装することもできる。発光素子基板１２０は、フレキシブル基板で構成することが望ましい。また発光素子基板を２枚以上のフレキシブル基板で構成してもよい。上述の通り、発光素子とレンズとの位置決めは厳格に行う必要があるため、硬質基板の場合には、使用中に発光素子が位置ずれしないよう外力の影響を抑える必要がある。発光素子が主回路基板に半田付け等で直接固定されていると、ヘッドケーブルを引っ張る等して主回路基板に物理的な外力が働いた際に、発光素子の位置がずれるおそれがある。発光素子の位置ずれはわずかであっても光学センサの検出精度に影響を及ぼし、光軸が狂うので性能が維持できない。そこで、発光素子と主回路基板との間にフレキシブル基板を介在させることで、クッション性を持たせて耐衝撃性を高め、仮に外力が働いても発光素子に力が伝搬されることを防止でき、光学的な位置ずれを回避して信頼性を高められる。図８の例では、発光素子基板１２０は一端にほぼ垂直に折曲する折曲片１２２を突出させ、折曲片１２２にＬＤのＬＤ端子群を挿入する挿入口１２４を形成している。また、好ましくは発光素子１２と折曲片１２２と間に発光素子用スペーサ１２６を介在させる。発光素子用スペーサ１２６は、発光素子１２の端子を折曲片１２と接合しやすいように折曲する目的等に利用される。発光素子スペーサ１２６は、ＬＤ半田付け時の熱保護を目的としている。
（シールド）
【００３３】
さらにこの発光素子基板１２０を、反射型光電スイッチ用センサヘッドに内蔵される電子部品のシールドを兼用することもできる。シールドは、一体で構成しても、別体で構成しても良い。反射型光電スイッチ用センサヘッドには、動作の安定を図るために、発光素子１２や受光素子５２を駆動する電子部品がノイズ等外部からの外乱の影響を遮断する何らかのノイズ対策を施すことが望まれる。しかしながら、シールド部材等を別途用意するとコストがかかる上、センサヘッドのサイズ肥大にも繋がる。そこで本実施の形態では、発光素子基板を電子回路のシールドに兼用している。発光素子基板１２０を、主回路基板１４０上に折り重なるように配置することで、主回路基板１４０を外乱から保護できる。特に、発光素子基板１２０をフレキシブル基板とすることで、このような折り重ねる配置を容易にできる利点が得られる。本実施の形態では、このようなシールドを実現するために図３及び図４に示す構成を採用している。図４は、発光素子１２及び受光素子５２を、それぞれ発光素子基板１２０、受光素子基板１３０を介して主回路基板１４０に接続した状態を示しており、図３は図４から主回路基板１４０の上面に発光素子基板１２０を折曲して重ねた状態を示している。これらの図に示すように、発光素子基板１２０は２カ所を折曲して、発光素子１２との接続と主回路基板１４０上への折り重なりを実現している。
【００３４】
この発光素子基板１２０は、発光素子１２との接続を得る折曲片１２２を一端から突出させたＬ字状に形成されている。折曲片１２２は、発光素子１２の発光素子端子群を挿入できる大きさに形成される。また、全体に電子部品のＧＮＤパターンを形成し、シールド面として兼用している。本実施の形態では、図４、図１３等に示すように、折曲片１２２をほぼ垂直に折曲して発光素子１２を接続する。なお、本明細書において折曲とは湾曲させた状態を包含する意味で使用しており、特にフレキシブル基板を使用する場合は湾曲させることが好ましい。これによって、湾曲部分が緩衝機能を果たし、主回路基板１４０の位置ずれと発光素子１２とを分断している。
【００３５】
発光素子基板１２０は、ヘッドケース７１内部の電子部品をシールドするためには、ヘッドケース７１の内壁に沿わせるように配置することが好ましい。このため本実施の形態では、発光素子基板１２０は、図４に示すように上ケース７２の一方の側面から上面に連続するように折曲される。これによって、側面から上面にかけてヘッドケース７１内部をシールドできる。このため、発光素子基板１２０は、図８等に示すようにＬＤが配置される側の下ケース７４の側面にほぼ垂直に直立させた状態から、折曲片１２２を折曲して発光素子底面の発光素子端子群と接続させ、かつ図４に示すように主回路基板１４０を発光素子基板１２０、受光素子基板１３０と接続した状態で、側面の一部で折曲してシールド面を折曲する。折曲位置は、折曲片１２２を設けた位置、すなわちＬ字状のコーナー位置とすることで、折曲を容易に行える。このため折曲片１２２の大きさ及び位置は、発光素子１２の発光素子端子の形状等に加えて、シールド面を形成する位置に応じて設計される。
（受光素子５２）
【００３６】
受光素子５２は、ＰＤ等で構成できる。またＰＤの前面には、必要に応じて光学フィルタ５３等を配置できる。図７の例では、受光スリット１１０を形成したリブ９０の前面に光学フィルタ５３を保持するフィルタ保持溝１１４を形成している。図９に、本実施の形態で使用したＰＤの外観を示す。図９において、図９（ａ）はＰＤの平面図、図９（ｂ）は斜視図、図９（ｃ）は正面図、図９（ｄ）は側面図をそれぞれ示している。また図１０は、発光素子１２と受光素子５２を並べたセンサヘッドを上面から見た状態で、センサヘッドと検出対象との距離に応じて、発光素子１２から発した光の反射光が受光素子５２で受光される位置が変化する様子を示した模式図である。図１０に示すように、検出対象がセンサヘッドから離れた位置にある程、反射光は発光素子１２に近付き、図１０において受光素子５２の上部で受光される。逆に検出対象がセンサヘッドと近い程、反射光は発光素子１２から遠い位置で受光されるようになり、図１０において受光素子５２の下部で受光される。したがって、光電センサで検出対象を近距離から長距離まで広い範囲で検出するためには、受光素子５２の受光範囲に幅を持たせ、かつこの幅が受光素子５２と発光素子１２との離間方向、すなわちヘッドケース７１に対して水平方向となるように、図１０においては縦長になるように配置する必要がある。
【００３７】
一方、光電センサの小型化を図る観点からは、受光素子５２も小さくすることが望ましい。受光素子５２の一形態であるＰＤは、図９に示すように、リードフレーム等の一対の受光素子端子（ＰＤ端子１１６）が突出するよう設けられる。一般にＰＤは、ＰＤの受光面を構成する受光チップを、ＰＤ端子１１６とワイヤボンディング等により接続し、受光チップをキャスティングモールドやトランスファモールド等により樹脂封止して形成される。このようなＰＤにおいて、図９（ｃ）の正面図に示すように、受光面を一方向に広く取りつつ小型化を実現するためには、受光面を構成する受光チップの上下にＰＤ端子１１６を配置することが望ましい。この結果、受光素子の光学特性上、図１０に示すように受光面を横長にしてヘッドケース７１に配置すると、一対のＰＤ端子１１６がヘッドケース７１内で縦置きに配置される。縦置きのＰＤ端子群では、主回路基板１４０との実装作業が面倒になるという問題がある。実装し易くするためにリードフレームを折曲して方向を変えたり引き出すことも考えられるが、折曲によってＰＤが破損して信頼性を低下するおそれもある。そこで本実施の形態では、受光素子基板１３０を利用してＰＤ端子１１６が垂直であっても、下ケース７４上で水平となるように、具体的にはＰＤ端子１１６と電気的に接続された端子面１３２が主回路基板１４０上に表出させるように変更している。これによって、ＰＤ端子１１６を折曲することなくその向きを変更し、かつ実装し易い位置まで引き出すことができ、汎用の受光素子を光学特性上優位な姿勢で使用しつつ、実装時の作業性を向上できる。
【００３８】
また、キャスティングモールドでＰＤの樹脂モールドを形成したＰＤを利用できるので、ＰＤのコストを安価にできるという利点も得られる。キャスティングモールドはトランスファモールドに比べて安価な金型を利用できるので、コスト面で有利となる。またセンサヘッドを小型化するためには、図９（ｃ）のように受光面を広く取りつつＰＤの正面図での面積を極力小さくする必要があるが、汎用のトランスファモールドタイプのＰＤでは、正面図において上下もしくは左右にリードフレームが突出して大きくなる。トランスファモールドタイプをカスタマイズすることも可能であるが、この場合は高価な金型が必要となる。したがって、キャスティングモールドのＰＤを使用することでコスト的に安価にできるという利点が得られる。
（受光素子基板１３０）
【００３９】
受光素子基板１３０は、ガラスエポキシ基板等の硬質基板で形成される。また、必要に応じて電子部品等を実装することもできる。図１１に、受光素子５２及び受光素子基板１３０を受光素子ケース１５０にセットした状態を示す外観斜視図を、図１２に、受光素子基板１３０及び受光素子５２、受光素子ケース１５０を示す分解斜視図を、それぞれ示す。これらの図に示すように受光素子基板１３０は、ＰＤ端子１１６を挿入可能な一対の切り欠き１３４を形成している。図１２の例では、切り欠き１３４は受光素子基板１３０の対向する側面をＵ字状に形成して設けられており、切り欠き１３４の内面もしくは受光素子基板１３０上面で切り欠き１３４に沿った端縁に導電性を有する導電メッキ等の切欠導電面１３６が形成される。さらに、切り欠き１３４で電気的に接続されたＰＤ端子１１６を主回路基板１４０と接続するための一対の端子面１３２を形成している。端子面１３２の対は、切り欠き１３４の対とほぼ直交するように形成される。図１２の例では、一方の切り欠き１３４を形成した側面に、切り欠き１３４を挟むように端子面１３２を形成している。端子面１３２は受光素子基板１３０の端縁から延長される矩形状に導電メッキ等の導電面を形成している。各端子面１３２は、切り欠き１３４に形成された導電性を有する切欠導電面１３６と各々電気的に接続されている。この結果、ＰＤ端子１１６は受光素子基板１３０の一側面から取り出すことができ、この面を上向きにすることで主回路基板１４０との接続作業を容易に行うことができる。なお図１２の例では、切り欠き１３４は受光素子基板１３０の中央に設けているが、端部に設けてもよい。
（受光素子ケース１５０）
【００４０】
図１２の例では、受光素子５２及び受光素子基板１３０を保持する受光素子ケース１５０を使用している。受光素子ケース１５０は、ＰＤと受光回路５４をシールドするものであり、また図１２の例では主回路基板１４０の支持部材も兼用している。この図に示す受光素子ケース１５０は、先端に受光素子５２を挿入する受光素子挿入部１５２を形成し、さらに後方には主回路基板１４０を支持するためのリブ１５４を形成している。この受光素子ケース１５０は、受光素子５２であるＰＤに受光素子基板１３０を接続した状態で受光素子ケース１５０に挿入し、さらに受光素子ケース１５０を図１３に示すように下ケース７４にセットする。受光素子ケース１５０は、図１１に示すように受光素子５２及び受光素子基板１３０を保持すると共に、受光素子５２及び／又は受光回路５４をノイズ等の外乱から保護する。受光素子ケース１５０は、好ましくはアルミニウム等の金属製で構成される。また金属製とすることで、ケースの肉厚を薄くしても十分な強度で主回路基板１４０を保持できるので、センサヘッドの小型化にも寄与し得、さらにそれ自体でシールド効果を得ると共に放熱性を高める効果も得られる。特に受光素子挿入部１５２は開口部に挿入された受光素子５２の周囲を被覆することにより、受光素子５２の位置決めのみならずシールドとしても効果的に機能する。
（主回路基板１４０）
【００４１】
主回路基板１４０は、投光回路１４と受光回路５４を実装しており、発光素子基板１２０を介して発光素子１２と、受光素子基板１３０を介して受光素子５２と電気的に接続されている。主回路基板１４０は投光回路ブロックと受光回路ブロックとを構造的に分離して配置することで、相互の回路の干渉を低減して安定させて動作できる。図１４に示す例では、右側に受光回路ブロック１４２、左側に投光回路ブロック１４４を配置し、受光回路ブロック１４２に受光素子基板１３０との接続のための受光素子基板接続端子面１４６、投光回路ブロック１４４に発光素子基板１２０を接続するための発光素子基板接続端子面１４８を、各々形成している。また主回路基板１４０の下部には、ヘッドケーブル３００を接続するためのヘッドケーブル接続端子面１４９を形成しており、この例では６芯の電気信号ラインに対応して６カ所の端子面としている。実装時においては、これらの接続端子面を直接半田付けして基板同士を電気的に接続する。リード線等を介在させず直接接続することで、部品点数及び工程を減らして低コスト化を図ることができる。
【００４２】
主回路基板１４０は、硬質基板を使用できる。硬質基板には、ガラスエポキシ基板、セラミック基板、アルミニウム基板等が利用できる。フレキシブル基板は一般に価格が高く、さらに柔軟材質のため組立性が悪く、位置決めが困難となる。これに対して硬質基板は安価で位置決め等が容易であり、組み立て時の作業性がよい。また主回路基板は、１枚の硬質基板で構成することができる。これによって実装枚数が低減できるので、さらに生産性が向上する。ただ、主回路基板をフレキシブル基板で構成することも可能である。フレキシブル基板を使用することで小型化が実現できる。図１４に示す例では、両面基板を使用して、基板表面（（図１４（ｃ）において右側）に受光回路ブロック１４２の受光部電源回路５８を、裏面の対応する側（図１４（ａ）において左側）に受光回路ブロックのアンプ回路を配置している。また投光回路ブロック１４４についても同様に、電流調整回路を表側（図１４（ｃ）において左側）を、その他の回路を裏面（図１４（ａ）において右側）に配置している。このように、物理的に投光回路１４と受光回路５４を分離することで、ノイズ耐性を改善してより安定した動作を期待できる。特に、主回路基板１４０の上面に発光素子基板１２０でシールドする構成と相まって、ノイズ耐性をさらに向上できる。また、発光素子基板１２０によるシールド効果を高めるために、受光素子ケース１５０を板金部品にて構成すると共に、これを主回路基板１４０に形成したシールド板金接続端子１４１に接続してグランドレベルとすることが好ましい。受光素子ケース１５０でＰＤと受光回路を一体でシールドする構成により、小型化を図ると共に組立時の作業性も向上する。図４に示すように、組み立て時には主回路基板１４０をセットした状態で、受光素子基板接続端子面１４６、発光素子基板接続端子面１４８、ヘッドケーブル接続端子面１４９、シールド板金接続端子１４１の４カ所を半田付けする。
（表示灯２０）
【００４３】
さらに、センサヘッドの動作状態を示すための表示灯２０を実装した表示灯基板を配置するため、主回路基板１４０の一部に切り欠き１３４を形成している。表示灯２０は、表面実装型ＬＥＤ２１を表示灯基板の両面に実装している。なお、図１４の例では表示灯２０を主回路基板１４０と一体として小型化を図っているが、表示灯２０を別基板に実装することもできる。
【００４４】
このように、反射型光電スイッチのセンサヘッドの構成部品の一体化を図ることで小型化と組み立て性を両立し、かつ光学特性のばらつきを抑制して、性能を維持できる。特に、各回路を構成する素子部材をフレキシブル基板に実装するには工数がかかる上コストも高くなるが、素子部材を実装する基板を一枚の硬質基板とし、フレキシブル基板には回路素子は実装させず、ケーブルや配線としてのみ機能させることで、最も安価に小型化できる。また投光回路、受光回路それぞれに関係する部品を独立して配置し、ノイズ耐性を高くすることで、ノイズ対策のための余計な部品を低減することができ、省スペース化が可能となった。また下ケースにすべての部品保持部を配置することで、組み立て性を容易にしている。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の反射型光電スイッチ用センサヘッドは、工場の生産ライン等で対象物の有無を検出する光電センサ等に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る反射型光電スイッチ用センサヘッドを、コントローラに接続した光電スイッチを示すブロック図である。
【図２】センサヘッドの外観を示す斜視図である。
【図３】図２から上ケースを外した状態を示す斜視図である。
【図４】図３から発光素子基板を開いて主回路基板が見えるようにした状態を示す斜視図である。
【図５】センサヘッドを示す分解斜視図である。
【図６】下ケースに一体レンズをセットした状態を示す斜視図である。
【図７】図６の下ケースにさらに発光素子をセットした状態を示す斜視図である。
【図８】図７に発光素子基板を接続した状態を示す斜視図である。
【図９】受光素子の外観を示す図である。
【図１０】センサヘッドと検出対象との距離に応じて、反射光が受光される位置が変化する様子を示す模式図である。
【図１１】受光素子に受光素子基板を接続し受光素子ケースにセットした状態を示す斜視図
【図１２】図１１の受光素子、受光素子基板、受光素子ケースを示す分解斜視図である。
【図１３】図１１の受光素子ケースを図８の下ケースにセットした状態を示す斜視図である。
【図１４】主回路基板を示す底面図、側面図及び平面図である。
【図１５】従来の光電センサのセンサヘッドに使用されるホルダを示す斜視図である
【図１６】図１５のホルダを組み込んだセンサヘッドのケースを示す斜視図である。
【図１７】従来の他の光電センサのホルダを示す一部切り欠き斜視図である。
【図１８】図１７のホルダの分解斜視図である。
【図１９】図１７のホルダを組み込んだセンサヘッドのケース内部の配置を示す断面図である。
【図２０】従来のさらに他の光電センサのホルダを示す断面図である。
【図２１】図２０のホルダを組み込んだセンサヘッドのケース内部の配置を示す断面である。
【符号の説明】
【００４７】
１００…センサヘッド；２００…コントローラ；３００…ヘッドケーブル
１０…投光部
１２…発光素子
１４…投光回路
１６…投光ＡＰＣ回路
１８…モニタ用受光素子
２０…表示灯
２１…表面実装型ＬＥＤ
２２…投光電源制御回路
２４…ヘッド表示灯電源制御回路
２６…モニタ信号増幅回路
２８…ＬＤ発光量モニタ回路
３０…Ａ／Ｄ変換器
４０…制御部
４２…Ｉ／Ｏ回路
４４…記憶部
４６…表示回路
４８…スイッチ入力回路
５０…受光部
５２…受光素子
５３…光学フィルタ
５４…受光回路
５６…受光素子増幅回路
５８…受光部電源回路５８
６０…ヘッド電源回路
６２…ヘッド識別回路
６４、７０…Ａ／Ｄ変換器
６６…コントローラ電源回路
６８…コントローラ増幅回路
７１…ヘッドケース
７２…上ケース
７４…下ケース
７６…表示面
７８…カバー
８０…ケーブルブッシュ
８２…突出部
８４…挿入穴
８６…鍔
８８…溝
９０…位置決め用リブ
９２…ＬＤ位置決め用リブ
９３…投光スリット
９４…ＬＤ位置決め用リブ
９６…ＰＤ位置決め用リブ
９８…ＰＤ位置決め用リブ
１１０…受光スリット
１１２…一体レンズ
１１２ａ…投光用レンズ
１１２ｂ…受光用レンズ
１１４…フィルタ保持溝
１１６…ＰＤ端子
１２０…発光素子基板
１２２…折曲片
１２４…挿入口
１２６…発光素子用スペーサ
１３０…受光素子基板
１３２…端子面
１３４…切り欠き
１３６…切欠導電面
１４０…主回路基板
１４１…シールド板金接続端子
１４２…受光回路ブロック
１４４…投光回路ブロック
１４６…受光素子基板接続端子面
１４８…発光素子基板接続端子面
１４９…ヘッドケーブル接続端子面
１５０…受光素子ケース
１５２…受光素子挿入部
１５４…リブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、受光素子とを備え、前記発光素子が対象物に対して光を投光し、反射光を受光素子で受光することによって対象物を検出可能な反射型の光電スイッチ用センサヘッドであって、
センサヘッドを構成するヘッドケースと、
前記ヘッドケースに内蔵される主回路基板と、
前記発光素子と接続され、前記発光素子を駆動するための投光回路と、
前記受光素子と接続され、前記受光素子を駆動するための受光回路と、
前記主回路基板と電気的に接続され、コントローラと接続するための信号線及び電源供給線を含むヘッドケーブルと、
を備えており、
前記主回路基板上で、前記投光回路の少なくとも一部を構成する投光回路ブロックと、前記受光回路の少なくとも一部を構成する受光回路ブロックとが、構造的に分離して配置されてなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、さらに、
前記発光素子と前記主回路基板上の投光回路ブロックとを接続する発光素子基板を備えており、
前記発光素子基板は、フレキシブル基板で構成されてなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、さらに、
前記発光素子基板は、反射型光電スイッチ用センサヘッドに内蔵される電子部品のシールドを兼用してなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、
前記主回路基板は、硬質基板で構成されてなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、
前記ヘッドケースが、下ケースと上ケースに分割して構成されており、
前記下ケースに光学系部材を位置決めして保持するための位置決め用のリブを一体に形成してなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、
前記下ケースと上ケースとが、上下方向に形成された突出部で前記ヘッドケーブルと固定されるよう構成されてなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、さらに、
前記受光素子と前記主回路基板上の受光回路ブロックとを接続する受光素子基板を備えており、
前記受光素子は一対の受光素子端子を備えており、
前記受光素子基板は、前記受光素子を、該一対の受光素子端子を前記主回路基板の主面に対して略垂直方向に配置した状態で接続し、該一対の受光素子端子と電気的に接続された端子面を、前記主回路基板の主面に対して略平行な面に表出させるよう構成されてなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項８】
請求項７に記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、
前記受光素子基板が、該一対の受光素子端子を挿入可能な一対の切り欠きを形成し、
前記一対の切り欠き同士を結ぶ直線と略直交する方向に沿った前記受光素子基板の端面に、一対の端子面を形成し、
各端子面は、前記切り欠きに形成された導電性を有する切欠導電面と各々電気的に接続されてなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、さらに、
センサヘッドの動作状態を示すための表示灯を備えており、
前記表示灯が、前記主回路基板の両面に実装された表面実装型のＬＥＤであることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項１】
発光素子と、受光素子とを備え、前記発光素子が対象物に対して光を投光し、反射光を受光素子で受光することによって対象物を検出可能な反射型の光電スイッチ用センサヘッドであって、
センサヘッドを構成するヘッドケースと、
前記ヘッドケースに内蔵される主回路基板と、
前記発光素子と接続され、前記発光素子を駆動するための投光回路と、
前記受光素子と接続され、前記受光素子を駆動するための受光回路と、
前記主回路基板と電気的に接続され、コントローラと接続するための信号線及び電源供給線を含むヘッドケーブルと、
を備えており、
前記主回路基板上で、前記投光回路の少なくとも一部を構成する投光回路ブロックと、前記受光回路の少なくとも一部を構成する受光回路ブロックとが、構造的に分離して配置されてなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、さらに、
前記発光素子と前記主回路基板上の投光回路ブロックとを接続する発光素子基板を備えており、
前記発光素子基板は、フレキシブル基板で構成されてなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、さらに、
前記発光素子基板は、反射型光電スイッチ用センサヘッドに内蔵される電子部品のシールドを兼用してなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、
前記主回路基板は、硬質基板で構成されてなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、
前記ヘッドケースが、下ケースと上ケースに分割して構成されており、
前記下ケースに光学系部材を位置決めして保持するための位置決め用のリブを一体に形成してなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、
前記下ケースと上ケースとが、上下方向に形成された突出部で前記ヘッドケーブルと固定されるよう構成されてなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、さらに、
前記受光素子と前記主回路基板上の受光回路ブロックとを接続する受光素子基板を備えており、
前記受光素子は一対の受光素子端子を備えており、
前記受光素子基板は、前記受光素子を、該一対の受光素子端子を前記主回路基板の主面に対して略垂直方向に配置した状態で接続し、該一対の受光素子端子と電気的に接続された端子面を、前記主回路基板の主面に対して略平行な面に表出させるよう構成されてなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項８】
請求項７に記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、
前記受光素子基板が、該一対の受光素子端子を挿入可能な一対の切り欠きを形成し、
前記一対の切り欠き同士を結ぶ直線と略直交する方向に沿った前記受光素子基板の端面に、一対の端子面を形成し、
各端子面は、前記切り欠きに形成された導電性を有する切欠導電面と各々電気的に接続されてなることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の反射型光電スイッチ用センサヘッドであって、さらに、
センサヘッドの動作状態を示すための表示灯を備えており、
前記表示灯が、前記主回路基板の両面に実装された表面実装型のＬＥＤであることを特徴とする反射型光電スイッチ用センサヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００６−２３６８４８（Ｐ２００６−２３６８４８Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１４４９（Ｐ２００５−５１４４９）
【出願日】平成１７年２月２５日（２００５．２．２５）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２５日（２００５．２．２５）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
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