透過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し得る透過型光電スイッチ用センサヘッドを提供する。
【解決手段】透過型光電スイッチ用センサヘッドは、発光素子12又は受光素子52である光学素子と、光学素子を内部に収納するヘッドケースと、光学素子の前方に配置されるようヘッドケースに保持される光学レンズと、光学素子に接続され、光学素子を駆動する電子回路を実装した硬質性の光学素子基板とを備える透過型光電スイッチ用センサヘッドであって、ヘッドケースの外形を、角形部分と、角形部分から延長された円筒部分とを有し、角形部分に光学素子基板を配置するように構成している。この構成によって、ヘッドケースの小型化を図りつつ内部に光学素子基板を収納するスペースを確保し、かつ角形部分によってセンサヘッドの位置合わせを容易に行うことができる。
【解決手段】透過型光電スイッチ用センサヘッドは、発光素子12又は受光素子52である光学素子と、光学素子を内部に収納するヘッドケースと、光学素子の前方に配置されるようヘッドケースに保持される光学レンズと、光学素子に接続され、光学素子を駆動する電子回路を実装した硬質性の光学素子基板とを備える透過型光電スイッチ用センサヘッドであって、ヘッドケースの外形を、角形部分と、角形部分から延長された円筒部分とを有し、角形部分に光学素子基板を配置するように構成している。この構成によって、ヘッドケースの小型化を図りつつ内部に光学素子基板を収納するスペースを確保し、かつ角形部分によってセンサヘッドの位置合わせを容易に行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、透過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ヘッドと、PD(フォトダイオード)等の受光素子を有する受光ヘッドを有する。投光ヘッドと受光ヘッドとを互いに対向するように配置し、これら投光ヘッドと受光ヘッドとの間で光電センサを形成する。
【0003】
近年はこのような透過型光電センサのセンサヘッドは一層の小型化が求められており、小型化を実現するために光学系や回路素子の改良が試みられている(例えば特許文献1参照)。しかしながら、光学系や回路素子の改良では小型化に限界がある。
【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、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させる等の利点が得られる。
【0005】
しかしながら、スポット径が小さくなる程、受光部と投光部の光軸合わせも高精度が要求され、その作業が面倒になるという問題があった。
【特許文献1】特開平10−341033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し得る透過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の透過型光電スイッチ用センサヘッドは、発光素子又は受光素子である光学素子と、光学素子を内部に収納するヘッドケースと、光学素子の前方に配置されるようヘッドケースに保持される光学レンズと、光学素子に接続され、光学素子を駆動する電子回路を実装した光学素子基板とを備える透過型光電スイッチ用センサヘッドであって、ヘッドケースの外形を、角形部分と、角形部分から延長された円筒部分とを有し、角形部分に光学素子基板を配置するように構成している。この構成によって、ヘッドケースの小型化を図りつつ内部に光学素子基板を収納するスペースを確保し、かつ角形部分によってセンサヘッドの位置合わせを容易に行うことができる。
【0008】
また、本発明の第2の透過型光電スイッチ用センサヘッドは、光学素子が底面から突出する複数の端子を有しており、複数の端子の内少なくとも一本を部分的に折曲しており、折曲した端子とその他の端子とで光学素子基板の面を挟むように配置した状態で光学素子と光学素子基板とを接続している。この構成によって、光学素子と光学素子基板とを中心を略一致させて接続でき、これらをヘッドケースの中心に配置して固定できる。
【0009】
さらに、本発明の第3の透過型光電スイッチ用センサヘッドは、光学素子として発光素子を備える投光ヘッドと、光学素子として受光素子を備える受光ヘッドとを備えており、投光ヘッド及び/又は受光ヘッドは、動作状態を示す表示灯を備えている。この構成によって、光電スイッチの設置時において投光ヘッドの位置合わせ作業を容易に行える。
【0010】
さらにまた、本発明の第4の透過型光電スイッチ用センサヘッドは、ヘッドケースが、角形部分を構成する角形ケースと、円筒部分を構成する円筒ケースとで構成され、円筒ケースは角形ケースとの接合面に、角形ケースの四隅を覆う突起を形成し、角形ケースは、突起に係合するように四隅に各々段差を形成している。この構成によって、円形部材と角形部材とを接合する際のデッドスペースとなる隅部に、円筒ケースと角形ケースとの接続部材を配置してセンサヘッドの小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の透過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、性能を維持しつつ小型化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
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透過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、本発明は透過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。
【0013】
透過型光電スイッチ用センサヘッドは、上述の通り、投光ヘッドと受光ヘッドとを備えており、これらをコントローラに接続し、投光ヘッドの発光素子から放出される光を受光ヘッドで受光して検出し、その受光量の変化で対象物の通過等を検出できる。図1に、本発明の一実施の形態に係る透過型光電スイッチ用センサヘッドとして、投光ヘッド400と受光ヘッド500とを、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投光ヘッド400と受光ヘッド500とがヘッドケーブル300によって接続されている。投光ヘッド400は投光部10を、受光ヘッド500は受光部50をそれぞれ備える。投光部10は対象物に対して光を投光し、この光が対象物で遮光されることなく受光部50で受光するか、あるいは遮光されて受光量が低下するかを検出することで対象物の有無を判定する。コントローラ200は投光部10を駆動するために所定のパルスを投光ヘッド400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。受光された光は受光素子にて光電変換され、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70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。
【0014】
また透過型光電スイッチ用センサヘッドは、光学素子を保持する素子ホルダを備えてもよい。さらに透過型光電スイッチ用センサヘッドは、円筒部分の外部にネジ山を形成することで、ネジ山を用いてセンサヘッドの固定を容易にできる。さらにまた透過型光電スイッチ用センサヘッドは、光学素子の複数の端子をスペーサに挿入するよう構成することで、光学素子の端子をスペーサに挿入した状態で折曲でき、端子が光学素子の底面から破断するおそれを低減できる。
(投光部10)
【0015】
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が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。
【0016】
さらに投光ヘッド400は、発光量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。発光素子12の発光量は、投光APC回路16により制御される。投光APC回路16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。
【0017】
一方モニタ用受光素子18の一形態であるモニタ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に受光量をモニタ電流として送出する。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で検出したモニタ電流を出力する。このようにモニタ信号増幅回路26は、発光素子12の発光量をモニタ用受光素子18でモニタするモニタ回路を構成しており、制御部40はモニタ回路を介してモニタ電流を監視することで、投光ヘッドの異常を検出できる。モニタ電流が所定の閾値を越える等の異常が検出されると、制御部40は投光電源制御回路22を制限、遮断する等により投光ヘッド400への電流供給を停止でき、これによって発光素子の障害等に対応できる。このように、投光ヘッド400により投光量のフィードバック制御を行う一方で、コントローラ200側では投光ヘッド400の異常検出を行うという二重のフィードバックを実現している。
(受光部50)
【0018】
一方、受光ヘッド500に含まれる受光部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。受光回路54は受光素子増幅回路56、受光部電源回路58等を備える。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。また受光部電源回路58は、受光ヘッド500の駆動電力を供給するため部材であり、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。
【0019】
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に投光ヘッド400を識別するための投光ヘッド識別回路63、受光ヘッド500を識別するための受光ヘッド識別回路62をそれぞれ設けている。これらヘッド識別回路を各々信号ラインに接続して投光ヘッド400、受光ヘッド500の識別信号を検出し、A/D変換器64、65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。
【0020】
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を介して投光ヘッド400と受光ヘッド500の組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。
(投光ヘッド400)
【0021】
次に、投光ヘッド400の構成について、図2の分解斜視図に基づいて説明する。図2に示す投光ヘッド400は、ケーシングを構成する円筒ケース160及び角形ケース170と、発光素子12と、発光素子12の発光面に配置される投光レンズ180と、発光の一部を遮光する遮光シート182と、発光素子12を保持する発光素子ホルダ184と、発光素子12を駆動する電子部品を実装する発光素子基板140と、発光素子12と発光素子基板140との間に介在される発光素子用スペーサ126と、ヘッドケーブル300と接続するためのケーブルブッシュ80とを備える。この投光ヘッド400は、図3の組立工程図及び図4の断面図に示すように、(a)発光素子12の端子に発光素子用スペーサ126を挿入して端子を折曲した状態とし、(b)発光素子基板140と接続する。発光素子基板140の周囲にはシールド板が捲回される。一方(c)発光素子ホルダ184の内面に遮光シート182を貼付した状態とし、発光素子ホルダ184に発光素子基板140の一方の端縁である発光素子12側から挿入して固定する。また(d)発光素子基板140の他方の端縁にケーブルブッシュ80を固定して、(e)角形ケース170に挿入する。さらに(f)発光素子ホルダ184の先端面に投光レンズ180を固定した後、(g)円筒ケース160を装着する。円筒ケース160と角形ケース170は突起166と段差部176によって連結され、接着材等で固定される。以下、各部材について詳述する。
(円筒ケース160)
【0022】
投光ヘッド400の円筒ケース160を図5に示す。図5において、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は底面図、(d)は正面図、(e)は断面図を、それぞれ示している。この図に示す円筒ケース160は、全体を中空の円筒形とし、円筒の一方の底面に光出射用の開口窓162を形成している。また他方の面には、角形ケース170と連結するため、断面を円形から四角状の四角部164とし、かつこの四角部164の四隅から長手方向に延長して突出される突起166を形成している。突起166は、角形ケース170の四隅に嵌合するように、各々等しい形状でほぼ等間隔に設けられる。突起166が角形ケース170の四隅に嵌合するように、四角部164は角形ケース170の断面とほぼ等しい大きさとし、かつ四角部164は円筒ケース160断面の円形が内接する大きさに設計される。このように、円形部材と角形部材とを接合する際のデッドスペースとなる隅部に、円筒ケース160と角形ケース170との接続部材を配置することで、ヘッドケースの外形が接続部材が原因で肥大化することを回避し、センサヘッドの小型化に寄与できる。突起166は、四角部164の隅部から突出するように一体的に成形される。円筒ケース160はステンレス等の金属製としている。また円筒の側面にはネジ山を形成しており、ナットやネジ溝等を利用して固定を容易にできる。
【0023】
角形ケース170には各突起166を各々嵌合するための段差部176を形成している。突起166及び段差部176の形状は、突起166を角形ケース170と嵌合した後、角形ケース170の外形と同一平面となるように設計される。円筒ケース160は四角部164で角形ケース170の上部を構成する。なお、突起や段差部等の嵌合部材は、ケースの四隅に設ける構成に限られず、例えば各辺の中点近傍に形成することもできる。また均等に四カ所に配置する構成に限られず、対向する部位に配置する構成等も適宜採用できる。
(角形ケース170)
【0024】
次に、角形ケース170の斜視図を図6に示す。図6において、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は底面図、(d)は正面図、(e)は断面図を、それぞれ示している。角形ケース170は、全体を中空の箱形とし、断面をほぼ正方形とする。好ましくは、四隅を面取りした8角形状として取り扱いを容易にできる。また上面には円筒ケース160と連結するために円筒状の筒部172を一体的に形成している。筒部172の外径は円筒ケース160とほぼ同じ径となるように、筒部断面の円形が角形ケース断面の四角部174に正接する大きさに設計される。さらに筒部172と角形ケース四角部174の接合部に形成されるスペースを、円筒ケース160の突起166を嵌合する段差部176とする。段差部176は、筒部172と角形ケース四角部174との間に形成される略三角柱状の空間を利用して、この部分に突起166を載置した状態で突起166が角形ケース170側面と同一平面となる大きさ及び形状に形成される。角形ケース170は、プラスチック等で構成できる。又後述するように、好ましくは透光性を有する部材で構成する。
(表示灯20)
【0025】
さらにこの投光ヘッド400は、センサヘッドの動作状態をユーザに告知するための表示灯20を備える。表示灯20は、図2に示すように発光素子基板140上に実装された表面実装型LED21等が利用できる。表示灯20を点灯あるいは点滅させることで、発光素子12の動作モードや点灯状態等をユーザに通知できる。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。
【0026】
また角形ケース170を透光性部材で構成することにより、角形ケース170内部に表示灯20を配置しても点灯状態を外部から視認できる。表示灯の点灯状態を示すために、ヘッドケースの一部を透光性部材で構成する等して表示灯の表示窓を設けることもできるが、別部材が必要となって部品点数及び取付の工数の増加となり、コストアップに繋がる。そこで角形ケース170の少なくとも一部を透光性部材とすることで、このような部材を設けることなく表示灯の点灯状態をヘッドケース外部から視認できる。本実施の形態では、ヘッドケースを半透明のスモーク状とし、内部が黒っぽく見えて電子部品を視認しづらくする一方で、表示灯の点灯は視認できるようにしている。またヘッドケースは、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。
【0027】
表示灯20として、表面実装型LED21を複数実装することで、光量を増しさらに視認性をよくすることができる。また発光素子基板140の片面のみならず、両面に実装してもよい。これによって、センサヘッドの片面からのみならず両面から視認できるので、表示灯をさらに見易くできる。また、この例では表示灯を発光素子基板上に設けているが、別基板に設けることも可能である。なお、図1では表示灯20を投光ヘッド400にのみ設けた例を示しているが、表示灯は受光ヘッド側に設けてもよく、また両方のヘッドに設けることもできる。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。図2の例では、表示灯20をケーブルブッシュ80に近接する側に設けている。
(発光素子基板140)
【0028】
発光素子基板140は、光学素子を駆動する各種電子部品を実装した基板である。図2に示す発光素子基板140は、全体を細長い板状とし、角形ケース170に収納できる大きさとする一方、先端を円筒ケース160に挿入するため幅を狭くしている。また後端部も、図2に示すようにケーブルブッシュ80の内面に挿入するように幅を狭く形成している。発光素子基板140は、ガラスエポキシ基板等の硬質基板を使用できる。発光素子12と発光素子基板140とは、中心軸がほぼ一致するように、すなわち発光素子底面のほぼ中心に、発光素子基板140の端面が対向するように固定する。これによって、ヘッドケースの中心に発光素子基板140と発光素子12を配置でき、発光素子12の光学特性を損なわず、また発光素子基板140がヘッドケースの中心に配置されて物理的な安定が図られる。なお図9の断面図に示す例では、発光素子基板140の端面が発光素子用スペーサ126に当接せず、離間させている。またこの例では、角形ケース170の側面と平行になるように発光素子基板140を配置しているが、角形ケースの断面対角線上に基板を配置することもでき、これによってさらに角形ケースの小型化を図ることが可能となる。また発光素子基板140に実装される電子部品の耐ノイズ性を向上させるため、好ましくは発光素子基板140の周囲をシールド板で被覆する。
(発光素子用スペーサ126)
【0029】
発光素子12と発光素子基板140との接続は、発光素子用スペーサ126を介して発光素子12の端子を折曲した状態で行われる。図7に、発光素子用スペーサ126の外観を示す。図7において、(a)は斜め下方から見た斜視図、(b)は正面図、(c)は平面図をそれぞれ示している。また図8は、この発光素子用スペーサ126を発光素子12の端子群に挿入した状態の斜視図を示す。これらの図に示すように、発光素子用スペーサ126は円盤状の一部(図7(b)において下面)を切除したフラット面127を形成すると共に、このフラット面127に沿って光学素子の端子を挿入するスペーサ穴128を開口し、さらにフラット面127に対向する位置にU字状のスペーサ切り欠き129を形成している。発光素子用スペーサ126は樹脂等絶縁性の部材が使用できる。図7の例では、3本の端子を備えるLDの端子群に挿入可能な大きさ及び位置にスペーサ穴128及びスペーサ切り欠き129を形成している。さらにスペーサ穴128は、図7(a)の斜視図に示すようにフラット面127に連なる溝128bを形成している。これによって、スペーサ穴128に挿入した端子を溝128bに沿うように折曲することで、確実に端子を所望の位置で折曲できる。折曲角は、発光素子基板140の端子面と半田付け等により接続が容易に行える程度とすれば足り、例えば10°〜90°程度とする。溝128bは、発光素子用スペーサ126の両面に形成することで、発光素子用スペーサ126をいずれの面から発光素子12の端子群に挿入しても使用できるようになり、組み立て作業性が向上する。
【0030】
発光素子用スペーサ126の大きさは、好ましくは発光素子底面の鍔状部分12bと同じか、又はこれよりも小さい大きさとし、また厚さは発光素子12の端子よりも短く、かつ端子を折曲したい端子位置までの長さとする。またスペーサ穴128及びスペーサ切り欠き129の大きさは、発光素子12の端子を挿入できるよう、これらの断面よりも大きく形成する。このスペーサ穴128及びスペーサ切り欠き129に発光素子12の端子群を挿入し、一部の端子を折曲する。図9に、発光素子用スペーサ126を装着した発光素子12を発光素子基板140の端面と固定する様子の断面図を示す。この図の例では、2本の端子を下方に向けて折曲している。その結果、発光素子12の端子群の中心が解放されるので、ここに発光素子基板140の端縁を位置させて、両者の中心をほぼ一致させる状態でこれら発光素子12と発光素子基板140とを接続できる。接続は半田付け等で行われ、電気的かつ機械的に接続できる。
【0031】
このように、発光素子用スペーサ126を介して端子を折曲することで、発光素子12の破損を防ぎ確実に折曲することができる。スペーサ等を介することなく発光素子の端子を直接折曲しようとすると、端子の根本で折曲してリードフレームが破断するおそれがあり、信頼性が著しく損なわれる。そこで、上述のように発光素子用スペーサを介在させることで、端子の所望の位置で容易に折曲でき、組み立て時の作業性と動作時の信頼性を向上できる。折曲する端子の選定や本数等は、使用する発光素子の仕様に依存する。本実施の形態では、発光素子12と発光素子基板140とが、中心軸がほぼ一致する状態で接続できるように、発光素子12の端子を折曲する条件を決定する。
(発光素子ホルダ184)
【0032】
発光素子12を発光素子用スペーサ126を介して発光素子基板140に接続した状態で、発光素子ホルダ184に挿入される。発光素子ホルダ184は、LDとレンズとの位置の規定し、また円筒ケース160とLDとを絶縁する。発光素子ホルダ184の斜視図を図10に、正面図及び断面図、底面図を図11に、発光穴の拡大断面図を図12に、それぞれ示す。これらの図に示すように、中空の円筒状とし、底面側に内径の小さい小筒部分186を形成し、さらに小筒部分186の底面に発光素子12の発光が通過する発光穴188が形成されている。発光穴188は、図12の拡大断面図に示すように、外部に向かって末広がりに開口する傾斜状に形成され、この開口面積によって投光ヘッド400から照射される発光のスポット径が決定される。さらに、図11(b)の断面図に示すように、発光素子ホルダ184の内部に段差部分190を形成し、この部分に図4(g)等に示すように、発光素子基板140の鍔部分140bを当接させて固定できる。さらに、小筒部分186との界面における段差部分190には、遮光シート182を貼付する。遮光シート182は、中心に円形の穴を開口したドーナツ状に構成される。なお発光素子ホルダを使用しないで、直接円筒ケースに発光素子及び発光素子基板を挿入する構成とすることもできる。
(投光レンズ180)
【0033】
さらに発光素子ホルダ184の先端には、光学レンズとして投光レンズ180が接続される。投光レンズ180の一例を図13に示す。図13において、(a)は斜め上方から見た斜視図、(b)は斜め下方から見た斜視図、(c)は断面図を、それぞれ示している。この図に示すように投光レンズ180は断面を凸状に形成して、さらに発光素子12の光を直進成分に集光する。また投光レンズ180は底面を開口しており、ここに発光素子ホルダ184の小筒部分186を挿入できる大きさに設計される。また図13の投光レンズ180の側面の一部を平坦面としている。
(ケーブルブッシュ80)
【0034】
センサヘッドは、ヘッドケーブル300と接続するためのケーブルブッシュ80を固定している。ケーブルブッシュ80は、角形ケース170の底面に固定される。また角形ケース170の内部で発光素子基板140の一端と電気的に接続され、ヘッドケーブル300を介してコントローラと電気的に接続される。
(受光ヘッド500)
【0035】
次に、受光ヘッド500の詳細について、図14の分解斜視図及び図15の組み立て工程を示す斜視図並びに図16の組立工程を示す断面図に基づいて説明する。この図に示す受光ヘッド500は、ケーシングを構成する受光用円筒ケース160B及び受光用角形ケース170Bと、受光素子52と、受光素子52の受光面に配置される受光レンズ210と、特定波長の光を通過するショートパスフィルタ53と、受光素子52を保持する受光素子ホルダ220と、受光素子ホルダ220と受光素子52の間に配置されるノイズ対策用のシールドパイプ230と、受光素子52を駆動する電子部品を実装する受光素子基板130と、ヘッドケーブル300と接続するためのケーブルブッシュ80Bとを備える。図14の例では、受光用円筒ケース160Bと受光用角形ケース170Bを連結した投光ヘッド400とほぼ同様の外形とし、また受光素子基板130も発光素子基板140と同様のものを利用している。この受光ヘッド500は、図15及び図16に示すようにして組み立てられる。まず、受光素子52を端子折曲治具にセットして、受光素子52の端子が受光素子基板130の端子面と合致するように受光素子端子52bを折曲する。受光素子52は、PD(フォトダイオード)等で構成される。そして半田付け治具等により、図15(a)及び図16(a)に示すように受光素子端子52bと受光素子基板130とを半田付けにより固定する。その後、受光素子基板130の周囲を、電子回路の耐ノイズ性を向上させるために金属箔等のシールド板で捲回して被覆する。次に、図15(b)及び図16(b)に示すように受光素子52側からシールドパイプ230に挿入して、先端を押し当てて半田付けにより固定する。シールドパイプ230は、図17に示すような外観で、有底筒状に一体成型され、底部の中心に受光穴232を形成している。受光穴232は図18の拡大断面図に示すように、発光素子ホルダ184の発光穴188と同様の外部に向かって末広がりに開口する傾斜状に形成され、この開口面積によって受光ヘッド500の受光可能範囲が決定される。またシールドパイプ230の開口端は鍔状234に形成している。また鍔状に代わって、Oリングを使用することもできる。
(シールドパイプ230)
【0036】
次に、シールドパイプ230を受光素子ホルダ220に挿入して固定する。図16(c)の断面図に示すようにシールドパイプ230の外周に接着材を塗布し、受光素子ホルダ220に挿入して押し当てる。受光素子ホルダ220は、図19の斜視図に示すように中空の筒状に形成され、一端を凹凸状222に形成している。
(ケーブルブッシュ80B)
【0037】
その後、受光素子基板130にケーブルブッシュ80Bを固定する。ケーブルブッシュ80Bは投光ヘッド400と同様の構成のものが利用できる。図15(d)及び図16(d)に示す例では、ケーブルブッシュ80Bの中央に受光素子基板130の後端を挿入する基板挿入溝80bが形成されており、ここに受光素子基板130を挿入して固定する。さらに図15(e)及び図16(e)に示すように受光用角形ケース170Bの開口端から受光素子ホルダ220を挿入して接着材等により固定する。受光用角形ケース170Bは、図6等に示したものと同様の構造が利用でき、受光用円筒ケース160Bとの接合部分に段差部176Bを形成している。
(受光レンズ210)
【0038】
そして図15(f)及び図16(f)に示すように受光素子ホルダ220の先端にショートパスフィルタ53を介して受光レンズ210を装着する。受光レンズ210の外形を図20に示す。この図に示すように、受光レンズ210は受光素子ホルダ220の端縁に形成された凹凸状222に嵌合するレンズ嵌合部212を形成している。受光レンズ210は薄く形成して受光面を広くすると共に、受光面を凸状に形成し、反対面を平坦面とした光学レンズであって、受光面に受光した光を平坦面に面したショートパスフィルタ53側に送出する。ショートパスフィルタ53はガウス光学フィルタであり、所定の波長の光のみを透過する。これらの光学部材は、レンズ接着治具にセットし、光軸が合致するように調整して紫外線硬化型樹脂等の接着材で固定される。
(受光用円筒ケース160B)
【0039】
最後に、図15(g)及び図16(g)に示すように受光用円筒ケース160Bを受光用角形ケース170Bに固定する。図21に、受光ヘッド500の受光用円筒ケース160Bの斜視図を示す。この受光用円筒ケース160Bは図5とほぼ同様の形状で、受光用角形ケース170Bと接合するための突起166Bを後端から複数突出させている。また、受光面を広くとるために、円筒の一方の底面に開口した光受光用の開口窓162Bは、光出射用の開口窓162よりも大きくしている。
【0040】
以上のようにして受光ヘッドが構成され、上述した投光ヘッドと組となって使用され、発光素子の光を受光素子で受光し、その光量変化によって検出対象を検出できる。図22に、投光ヘッド及び受光ヘッドを設置する一例の斜視図を示す。この図に示すように、透過型光電センサは、投光ヘッドと受光ヘッドの光軸を一致させるように、投光面及び受光面を対向させて配置する。このため各ヘッドを保持する取付金具等の台座には、光軸を微調整可能な調整機構を備えることが好ましい。各ヘッドを固定する取付金具の一例を図23の斜視図及び図24の三面図に示す。図23(a)は投光ヘッド400を装着した取付金具510の上部外観を斜め前方から見た斜視図を、(b)は取付金具510の下部外観を斜め後方から見た斜視図を、(c)は同じく下部外観を斜め前方から見た斜視図を、それぞれ示している。また図24(a)は投光ヘッド400を装着した取付金具510の平面図、(b)は側面図、(c)は正面図をそれぞれ示している。これらの図に示す取付金具510はL字状に折曲したステンレス等の金属片で構成されている。図の例において垂直方向の折曲片512には、円筒ケースのネジ山を挿入する挿入口を形成しており、ナット等を使用して投光ヘッド400を固定できる。また水平方向の折曲片514には、取付金具510をネジ等で固定するためのネジ穴516を形成している。ネジ穴516は、水平折曲片514の両端近傍に2カ所に形成される。図24(a)等に示す例では、ネジ穴516を長穴とし、一方をヘッドの長手方向に沿うように、他方を長手方向と直交するように形成することで、ヘッドを取付金具510の水平面内で揺動させるように微調整できる。水平折曲片514を狭持するような取付具を使用すれば、この平面を用いて正確な光軸調整が可能となる。
【0041】
さらに水平折曲片514は、水平折曲片514から直立させた直立片518を備えている。直立片518は、垂直折曲片512と離間してほぼ平行に直立させている。図23(a)等の例では、直立片518は水平折曲片514の一部を垂直に折曲させるようにして一体に成形されている。直立片518には、調整ネジ520を挿通するネジ穴が形成されている。調整ネジ520は、ネジを進行させることで先端を垂直折曲片512に当接させて、垂直折曲片512の角度を調整できるよう構成される。このため垂直折曲片512は、水平折曲片514となす角を垂直よりも多少小さく形成され、また弾性的に角度を大きくすることができる。さらに調整ネジ520の先端にナット522等を固定することで、垂直折曲片512と当接する面積を大きくして応力を分散させ、角度調整をスムーズに行うことができる。また角度調整後に固定させるのみでもよい。この構成によって、調整ネジ520のネジ頭を回転させることで垂直折曲片512の角度を調整でき、ヘッドのピッチ方向の傾きを調整できる。以上のように、調整機構を備える取付金具を使用することでヘッドの揺方向、ピッチ方向への正確な光軸調整が可能となり、投光ヘッドと受光ヘッドの光軸を合わせた状態に各ヘッドを固定できる。
【産業上の利用可能性】
【0042】
本発明の透過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】
【0043】
【図1】本発明の一実施の形態に係る透過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】投光ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図3】投光ヘッドの組立工程を示す斜視図である。
【図4】投光ヘッドの組立工程を示す断面図である。
【図5】投光ヘッドの円筒ケースを示す(a)斜視図、(b)平面図、(c)底面図、(d)正面図、(e)断面図である。
【図6】角形ケースを示す(a)斜視図、(b)平面図、(c)底面図、(d)正面図、(e)断面図である。
【図7】発光素子用スペーサの外観を示す(a)斜め下方から見た斜視図、(b)正面図、(c)平面図である。
【図8】図7の発光素子用スペーサを発光素子の端子群に挿入した状態を示す斜視図である。
【図9】図5の発光素子を発光素子基板の端面と固定する状態を示す断面図である。
【図10】発光素子ホルダを示す(a)斜め上方から見た斜視図及び(b)斜め下方から見た斜視図である。
【図11】図10に示す発光素子ホルダの(a)正面図、(b)断面図、(c)底面図である。
【図12】図10に示す発光素子ホルダの発光穴の拡大断面図である。
【図13】投光レンズを示す(a)斜め上方から見た斜視図、(b)斜め下方から見た斜視図、(c)断面図である。
【図14】受光ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図15】受光ヘッドの組立工程を示す斜視図である。
【図16】受光ヘッドの組立工程を示す断面図である。
【図17】シールドパイプを示す(a)斜め上方から見た斜視図、(b)斜め下方から見た斜視図である。
【図18】図17に示すシールドパイプの受光穴の拡大断面図である。
【図19】受光素子ホルダを示す(a)斜め上方から見た斜視図、(b)斜め下方から見た斜視図である。
【図20】受光レンズを示す(a)斜め上方から見た斜視図、(b)斜め下方から見た斜視図である。
【図21】受光ヘッドの円筒ケースを示す斜視図である。
【図22】投光ヘッド及び受光ヘッドを設置する一例を示す斜視図である。
【図23】図22のヘッドを装着した取付金具を示す斜視図である。
【図24】図22のヘッドを装着した取付金具を示す三面図である。
【符号の説明】
【0044】
200…コントローラ
300…ヘッドケーブル
400…投光ヘッド
500…受光ヘッド
10…投光部
12…発光素子;12b…鍔状部分
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;52b…受光素子端子
53…ショートパスフィルタ
54…受光回路
56…受光素子増幅回路
58…受光部電源回路
60…ヘッド電源回路
62…受光ヘッド識別回路
63…投光ヘッド識別回路
64、65、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
80、80B…ケーブルブッシュ;80b…基板挿入溝
140…発光素子基板;140b…鍔部分
126…発光素子用スペーサ;127…フラット面
128…スペーサ穴;128b…溝;129…スペーサ切り欠き
130…受光素子基板
160…円筒ケース;160B…受光用円筒ケース
162、162B…開口窓
164…四角部
166、166B…突起
170…角形ケース;170B…受光用角形ケース
172…筒部;174…角形ケース四角部
176、176B…段差部
180…投光レンズ
182…遮光シート
184…発光素子ホルダ
186…小筒部分
188…発光穴
190…段差部分
210…受光レンズ;212…レンズ嵌合部
220…受光素子ホルダ;222…凹凸状
230…シールドパイプ;232…受光穴;234…鍔状
510…取付金具;512…垂直折曲片;514…水平折曲片
516…長穴;518…直立片
520…調整ネジ;522…ナット
【技術分野】
【0001】
本発明は、透過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ヘッドと、PD(フォトダイオード)等の受光素子を有する受光ヘッドを有する。投光ヘッドと受光ヘッドとを互いに対向するように配置し、これら投光ヘッドと受光ヘッドとの間で光電センサを形成する。
【0003】
近年はこのような透過型光電センサのセンサヘッドは一層の小型化が求められており、小型化を実現するために光学系や回路素子の改良が試みられている(例えば特許文献1参照)。しかしながら、光学系や回路素子の改良では小型化に限界がある。
【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、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させる等の利点が得られる。
【0005】
しかしながら、スポット径が小さくなる程、受光部と投光部の光軸合わせも高精度が要求され、その作業が面倒になるという問題があった。
【特許文献1】特開平10−341033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し得る透過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の透過型光電スイッチ用センサヘッドは、発光素子又は受光素子である光学素子と、光学素子を内部に収納するヘッドケースと、光学素子の前方に配置されるようヘッドケースに保持される光学レンズと、光学素子に接続され、光学素子を駆動する電子回路を実装した光学素子基板とを備える透過型光電スイッチ用センサヘッドであって、ヘッドケースの外形を、角形部分と、角形部分から延長された円筒部分とを有し、角形部分に光学素子基板を配置するように構成している。この構成によって、ヘッドケースの小型化を図りつつ内部に光学素子基板を収納するスペースを確保し、かつ角形部分によってセンサヘッドの位置合わせを容易に行うことができる。
【0008】
また、本発明の第2の透過型光電スイッチ用センサヘッドは、光学素子が底面から突出する複数の端子を有しており、複数の端子の内少なくとも一本を部分的に折曲しており、折曲した端子とその他の端子とで光学素子基板の面を挟むように配置した状態で光学素子と光学素子基板とを接続している。この構成によって、光学素子と光学素子基板とを中心を略一致させて接続でき、これらをヘッドケースの中心に配置して固定できる。
【0009】
さらに、本発明の第3の透過型光電スイッチ用センサヘッドは、光学素子として発光素子を備える投光ヘッドと、光学素子として受光素子を備える受光ヘッドとを備えており、投光ヘッド及び/又は受光ヘッドは、動作状態を示す表示灯を備えている。この構成によって、光電スイッチの設置時において投光ヘッドの位置合わせ作業を容易に行える。
【0010】
さらにまた、本発明の第4の透過型光電スイッチ用センサヘッドは、ヘッドケースが、角形部分を構成する角形ケースと、円筒部分を構成する円筒ケースとで構成され、円筒ケースは角形ケースとの接合面に、角形ケースの四隅を覆う突起を形成し、角形ケースは、突起に係合するように四隅に各々段差を形成している。この構成によって、円形部材と角形部材とを接合する際のデッドスペースとなる隅部に、円筒ケースと角形ケースとの接続部材を配置してセンサヘッドの小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の透過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、性能を維持しつつ小型化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
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透過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、本発明は透過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。
【0013】
透過型光電スイッチ用センサヘッドは、上述の通り、投光ヘッドと受光ヘッドとを備えており、これらをコントローラに接続し、投光ヘッドの発光素子から放出される光を受光ヘッドで受光して検出し、その受光量の変化で対象物の通過等を検出できる。図1に、本発明の一実施の形態に係る透過型光電スイッチ用センサヘッドとして、投光ヘッド400と受光ヘッド500とを、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投光ヘッド400と受光ヘッド500とがヘッドケーブル300によって接続されている。投光ヘッド400は投光部10を、受光ヘッド500は受光部50をそれぞれ備える。投光部10は対象物に対して光を投光し、この光が対象物で遮光されることなく受光部50で受光するか、あるいは遮光されて受光量が低下するかを検出することで対象物の有無を判定する。コントローラ200は投光部10を駆動するために所定のパルスを投光ヘッド400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。受光された光は受光素子にて光電変換され、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70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。
【0014】
また透過型光電スイッチ用センサヘッドは、光学素子を保持する素子ホルダを備えてもよい。さらに透過型光電スイッチ用センサヘッドは、円筒部分の外部にネジ山を形成することで、ネジ山を用いてセンサヘッドの固定を容易にできる。さらにまた透過型光電スイッチ用センサヘッドは、光学素子の複数の端子をスペーサに挿入するよう構成することで、光学素子の端子をスペーサに挿入した状態で折曲でき、端子が光学素子の底面から破断するおそれを低減できる。
(投光部10)
【0015】
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が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。
【0016】
さらに投光ヘッド400は、発光量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。発光素子12の発光量は、投光APC回路16により制御される。投光APC回路16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。
【0017】
一方モニタ用受光素子18の一形態であるモニタ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に受光量をモニタ電流として送出する。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で検出したモニタ電流を出力する。このようにモニタ信号増幅回路26は、発光素子12の発光量をモニタ用受光素子18でモニタするモニタ回路を構成しており、制御部40はモニタ回路を介してモニタ電流を監視することで、投光ヘッドの異常を検出できる。モニタ電流が所定の閾値を越える等の異常が検出されると、制御部40は投光電源制御回路22を制限、遮断する等により投光ヘッド400への電流供給を停止でき、これによって発光素子の障害等に対応できる。このように、投光ヘッド400により投光量のフィードバック制御を行う一方で、コントローラ200側では投光ヘッド400の異常検出を行うという二重のフィードバックを実現している。
(受光部50)
【0018】
一方、受光ヘッド500に含まれる受光部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。受光回路54は受光素子増幅回路56、受光部電源回路58等を備える。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。また受光部電源回路58は、受光ヘッド500の駆動電力を供給するため部材であり、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。
【0019】
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に投光ヘッド400を識別するための投光ヘッド識別回路63、受光ヘッド500を識別するための受光ヘッド識別回路62をそれぞれ設けている。これらヘッド識別回路を各々信号ラインに接続して投光ヘッド400、受光ヘッド500の識別信号を検出し、A/D変換器64、65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。
【0020】
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を介して投光ヘッド400と受光ヘッド500の組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。
(投光ヘッド400)
【0021】
次に、投光ヘッド400の構成について、図2の分解斜視図に基づいて説明する。図2に示す投光ヘッド400は、ケーシングを構成する円筒ケース160及び角形ケース170と、発光素子12と、発光素子12の発光面に配置される投光レンズ180と、発光の一部を遮光する遮光シート182と、発光素子12を保持する発光素子ホルダ184と、発光素子12を駆動する電子部品を実装する発光素子基板140と、発光素子12と発光素子基板140との間に介在される発光素子用スペーサ126と、ヘッドケーブル300と接続するためのケーブルブッシュ80とを備える。この投光ヘッド400は、図3の組立工程図及び図4の断面図に示すように、(a)発光素子12の端子に発光素子用スペーサ126を挿入して端子を折曲した状態とし、(b)発光素子基板140と接続する。発光素子基板140の周囲にはシールド板が捲回される。一方(c)発光素子ホルダ184の内面に遮光シート182を貼付した状態とし、発光素子ホルダ184に発光素子基板140の一方の端縁である発光素子12側から挿入して固定する。また(d)発光素子基板140の他方の端縁にケーブルブッシュ80を固定して、(e)角形ケース170に挿入する。さらに(f)発光素子ホルダ184の先端面に投光レンズ180を固定した後、(g)円筒ケース160を装着する。円筒ケース160と角形ケース170は突起166と段差部176によって連結され、接着材等で固定される。以下、各部材について詳述する。
(円筒ケース160)
【0022】
投光ヘッド400の円筒ケース160を図5に示す。図5において、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は底面図、(d)は正面図、(e)は断面図を、それぞれ示している。この図に示す円筒ケース160は、全体を中空の円筒形とし、円筒の一方の底面に光出射用の開口窓162を形成している。また他方の面には、角形ケース170と連結するため、断面を円形から四角状の四角部164とし、かつこの四角部164の四隅から長手方向に延長して突出される突起166を形成している。突起166は、角形ケース170の四隅に嵌合するように、各々等しい形状でほぼ等間隔に設けられる。突起166が角形ケース170の四隅に嵌合するように、四角部164は角形ケース170の断面とほぼ等しい大きさとし、かつ四角部164は円筒ケース160断面の円形が内接する大きさに設計される。このように、円形部材と角形部材とを接合する際のデッドスペースとなる隅部に、円筒ケース160と角形ケース170との接続部材を配置することで、ヘッドケースの外形が接続部材が原因で肥大化することを回避し、センサヘッドの小型化に寄与できる。突起166は、四角部164の隅部から突出するように一体的に成形される。円筒ケース160はステンレス等の金属製としている。また円筒の側面にはネジ山を形成しており、ナットやネジ溝等を利用して固定を容易にできる。
【0023】
角形ケース170には各突起166を各々嵌合するための段差部176を形成している。突起166及び段差部176の形状は、突起166を角形ケース170と嵌合した後、角形ケース170の外形と同一平面となるように設計される。円筒ケース160は四角部164で角形ケース170の上部を構成する。なお、突起や段差部等の嵌合部材は、ケースの四隅に設ける構成に限られず、例えば各辺の中点近傍に形成することもできる。また均等に四カ所に配置する構成に限られず、対向する部位に配置する構成等も適宜採用できる。
(角形ケース170)
【0024】
次に、角形ケース170の斜視図を図6に示す。図6において、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は底面図、(d)は正面図、(e)は断面図を、それぞれ示している。角形ケース170は、全体を中空の箱形とし、断面をほぼ正方形とする。好ましくは、四隅を面取りした8角形状として取り扱いを容易にできる。また上面には円筒ケース160と連結するために円筒状の筒部172を一体的に形成している。筒部172の外径は円筒ケース160とほぼ同じ径となるように、筒部断面の円形が角形ケース断面の四角部174に正接する大きさに設計される。さらに筒部172と角形ケース四角部174の接合部に形成されるスペースを、円筒ケース160の突起166を嵌合する段差部176とする。段差部176は、筒部172と角形ケース四角部174との間に形成される略三角柱状の空間を利用して、この部分に突起166を載置した状態で突起166が角形ケース170側面と同一平面となる大きさ及び形状に形成される。角形ケース170は、プラスチック等で構成できる。又後述するように、好ましくは透光性を有する部材で構成する。
(表示灯20)
【0025】
さらにこの投光ヘッド400は、センサヘッドの動作状態をユーザに告知するための表示灯20を備える。表示灯20は、図2に示すように発光素子基板140上に実装された表面実装型LED21等が利用できる。表示灯20を点灯あるいは点滅させることで、発光素子12の動作モードや点灯状態等をユーザに通知できる。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。
【0026】
また角形ケース170を透光性部材で構成することにより、角形ケース170内部に表示灯20を配置しても点灯状態を外部から視認できる。表示灯の点灯状態を示すために、ヘッドケースの一部を透光性部材で構成する等して表示灯の表示窓を設けることもできるが、別部材が必要となって部品点数及び取付の工数の増加となり、コストアップに繋がる。そこで角形ケース170の少なくとも一部を透光性部材とすることで、このような部材を設けることなく表示灯の点灯状態をヘッドケース外部から視認できる。本実施の形態では、ヘッドケースを半透明のスモーク状とし、内部が黒っぽく見えて電子部品を視認しづらくする一方で、表示灯の点灯は視認できるようにしている。またヘッドケースは、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。
【0027】
表示灯20として、表面実装型LED21を複数実装することで、光量を増しさらに視認性をよくすることができる。また発光素子基板140の片面のみならず、両面に実装してもよい。これによって、センサヘッドの片面からのみならず両面から視認できるので、表示灯をさらに見易くできる。また、この例では表示灯を発光素子基板上に設けているが、別基板に設けることも可能である。なお、図1では表示灯20を投光ヘッド400にのみ設けた例を示しているが、表示灯は受光ヘッド側に設けてもよく、また両方のヘッドに設けることもできる。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。図2の例では、表示灯20をケーブルブッシュ80に近接する側に設けている。
(発光素子基板140)
【0028】
発光素子基板140は、光学素子を駆動する各種電子部品を実装した基板である。図2に示す発光素子基板140は、全体を細長い板状とし、角形ケース170に収納できる大きさとする一方、先端を円筒ケース160に挿入するため幅を狭くしている。また後端部も、図2に示すようにケーブルブッシュ80の内面に挿入するように幅を狭く形成している。発光素子基板140は、ガラスエポキシ基板等の硬質基板を使用できる。発光素子12と発光素子基板140とは、中心軸がほぼ一致するように、すなわち発光素子底面のほぼ中心に、発光素子基板140の端面が対向するように固定する。これによって、ヘッドケースの中心に発光素子基板140と発光素子12を配置でき、発光素子12の光学特性を損なわず、また発光素子基板140がヘッドケースの中心に配置されて物理的な安定が図られる。なお図9の断面図に示す例では、発光素子基板140の端面が発光素子用スペーサ126に当接せず、離間させている。またこの例では、角形ケース170の側面と平行になるように発光素子基板140を配置しているが、角形ケースの断面対角線上に基板を配置することもでき、これによってさらに角形ケースの小型化を図ることが可能となる。また発光素子基板140に実装される電子部品の耐ノイズ性を向上させるため、好ましくは発光素子基板140の周囲をシールド板で被覆する。
(発光素子用スペーサ126)
【0029】
発光素子12と発光素子基板140との接続は、発光素子用スペーサ126を介して発光素子12の端子を折曲した状態で行われる。図7に、発光素子用スペーサ126の外観を示す。図7において、(a)は斜め下方から見た斜視図、(b)は正面図、(c)は平面図をそれぞれ示している。また図8は、この発光素子用スペーサ126を発光素子12の端子群に挿入した状態の斜視図を示す。これらの図に示すように、発光素子用スペーサ126は円盤状の一部(図7(b)において下面)を切除したフラット面127を形成すると共に、このフラット面127に沿って光学素子の端子を挿入するスペーサ穴128を開口し、さらにフラット面127に対向する位置にU字状のスペーサ切り欠き129を形成している。発光素子用スペーサ126は樹脂等絶縁性の部材が使用できる。図7の例では、3本の端子を備えるLDの端子群に挿入可能な大きさ及び位置にスペーサ穴128及びスペーサ切り欠き129を形成している。さらにスペーサ穴128は、図7(a)の斜視図に示すようにフラット面127に連なる溝128bを形成している。これによって、スペーサ穴128に挿入した端子を溝128bに沿うように折曲することで、確実に端子を所望の位置で折曲できる。折曲角は、発光素子基板140の端子面と半田付け等により接続が容易に行える程度とすれば足り、例えば10°〜90°程度とする。溝128bは、発光素子用スペーサ126の両面に形成することで、発光素子用スペーサ126をいずれの面から発光素子12の端子群に挿入しても使用できるようになり、組み立て作業性が向上する。
【0030】
発光素子用スペーサ126の大きさは、好ましくは発光素子底面の鍔状部分12bと同じか、又はこれよりも小さい大きさとし、また厚さは発光素子12の端子よりも短く、かつ端子を折曲したい端子位置までの長さとする。またスペーサ穴128及びスペーサ切り欠き129の大きさは、発光素子12の端子を挿入できるよう、これらの断面よりも大きく形成する。このスペーサ穴128及びスペーサ切り欠き129に発光素子12の端子群を挿入し、一部の端子を折曲する。図9に、発光素子用スペーサ126を装着した発光素子12を発光素子基板140の端面と固定する様子の断面図を示す。この図の例では、2本の端子を下方に向けて折曲している。その結果、発光素子12の端子群の中心が解放されるので、ここに発光素子基板140の端縁を位置させて、両者の中心をほぼ一致させる状態でこれら発光素子12と発光素子基板140とを接続できる。接続は半田付け等で行われ、電気的かつ機械的に接続できる。
【0031】
このように、発光素子用スペーサ126を介して端子を折曲することで、発光素子12の破損を防ぎ確実に折曲することができる。スペーサ等を介することなく発光素子の端子を直接折曲しようとすると、端子の根本で折曲してリードフレームが破断するおそれがあり、信頼性が著しく損なわれる。そこで、上述のように発光素子用スペーサを介在させることで、端子の所望の位置で容易に折曲でき、組み立て時の作業性と動作時の信頼性を向上できる。折曲する端子の選定や本数等は、使用する発光素子の仕様に依存する。本実施の形態では、発光素子12と発光素子基板140とが、中心軸がほぼ一致する状態で接続できるように、発光素子12の端子を折曲する条件を決定する。
(発光素子ホルダ184)
【0032】
発光素子12を発光素子用スペーサ126を介して発光素子基板140に接続した状態で、発光素子ホルダ184に挿入される。発光素子ホルダ184は、LDとレンズとの位置の規定し、また円筒ケース160とLDとを絶縁する。発光素子ホルダ184の斜視図を図10に、正面図及び断面図、底面図を図11に、発光穴の拡大断面図を図12に、それぞれ示す。これらの図に示すように、中空の円筒状とし、底面側に内径の小さい小筒部分186を形成し、さらに小筒部分186の底面に発光素子12の発光が通過する発光穴188が形成されている。発光穴188は、図12の拡大断面図に示すように、外部に向かって末広がりに開口する傾斜状に形成され、この開口面積によって投光ヘッド400から照射される発光のスポット径が決定される。さらに、図11(b)の断面図に示すように、発光素子ホルダ184の内部に段差部分190を形成し、この部分に図4(g)等に示すように、発光素子基板140の鍔部分140bを当接させて固定できる。さらに、小筒部分186との界面における段差部分190には、遮光シート182を貼付する。遮光シート182は、中心に円形の穴を開口したドーナツ状に構成される。なお発光素子ホルダを使用しないで、直接円筒ケースに発光素子及び発光素子基板を挿入する構成とすることもできる。
(投光レンズ180)
【0033】
さらに発光素子ホルダ184の先端には、光学レンズとして投光レンズ180が接続される。投光レンズ180の一例を図13に示す。図13において、(a)は斜め上方から見た斜視図、(b)は斜め下方から見た斜視図、(c)は断面図を、それぞれ示している。この図に示すように投光レンズ180は断面を凸状に形成して、さらに発光素子12の光を直進成分に集光する。また投光レンズ180は底面を開口しており、ここに発光素子ホルダ184の小筒部分186を挿入できる大きさに設計される。また図13の投光レンズ180の側面の一部を平坦面としている。
(ケーブルブッシュ80)
【0034】
センサヘッドは、ヘッドケーブル300と接続するためのケーブルブッシュ80を固定している。ケーブルブッシュ80は、角形ケース170の底面に固定される。また角形ケース170の内部で発光素子基板140の一端と電気的に接続され、ヘッドケーブル300を介してコントローラと電気的に接続される。
(受光ヘッド500)
【0035】
次に、受光ヘッド500の詳細について、図14の分解斜視図及び図15の組み立て工程を示す斜視図並びに図16の組立工程を示す断面図に基づいて説明する。この図に示す受光ヘッド500は、ケーシングを構成する受光用円筒ケース160B及び受光用角形ケース170Bと、受光素子52と、受光素子52の受光面に配置される受光レンズ210と、特定波長の光を通過するショートパスフィルタ53と、受光素子52を保持する受光素子ホルダ220と、受光素子ホルダ220と受光素子52の間に配置されるノイズ対策用のシールドパイプ230と、受光素子52を駆動する電子部品を実装する受光素子基板130と、ヘッドケーブル300と接続するためのケーブルブッシュ80Bとを備える。図14の例では、受光用円筒ケース160Bと受光用角形ケース170Bを連結した投光ヘッド400とほぼ同様の外形とし、また受光素子基板130も発光素子基板140と同様のものを利用している。この受光ヘッド500は、図15及び図16に示すようにして組み立てられる。まず、受光素子52を端子折曲治具にセットして、受光素子52の端子が受光素子基板130の端子面と合致するように受光素子端子52bを折曲する。受光素子52は、PD(フォトダイオード)等で構成される。そして半田付け治具等により、図15(a)及び図16(a)に示すように受光素子端子52bと受光素子基板130とを半田付けにより固定する。その後、受光素子基板130の周囲を、電子回路の耐ノイズ性を向上させるために金属箔等のシールド板で捲回して被覆する。次に、図15(b)及び図16(b)に示すように受光素子52側からシールドパイプ230に挿入して、先端を押し当てて半田付けにより固定する。シールドパイプ230は、図17に示すような外観で、有底筒状に一体成型され、底部の中心に受光穴232を形成している。受光穴232は図18の拡大断面図に示すように、発光素子ホルダ184の発光穴188と同様の外部に向かって末広がりに開口する傾斜状に形成され、この開口面積によって受光ヘッド500の受光可能範囲が決定される。またシールドパイプ230の開口端は鍔状234に形成している。また鍔状に代わって、Oリングを使用することもできる。
(シールドパイプ230)
【0036】
次に、シールドパイプ230を受光素子ホルダ220に挿入して固定する。図16(c)の断面図に示すようにシールドパイプ230の外周に接着材を塗布し、受光素子ホルダ220に挿入して押し当てる。受光素子ホルダ220は、図19の斜視図に示すように中空の筒状に形成され、一端を凹凸状222に形成している。
(ケーブルブッシュ80B)
【0037】
その後、受光素子基板130にケーブルブッシュ80Bを固定する。ケーブルブッシュ80Bは投光ヘッド400と同様の構成のものが利用できる。図15(d)及び図16(d)に示す例では、ケーブルブッシュ80Bの中央に受光素子基板130の後端を挿入する基板挿入溝80bが形成されており、ここに受光素子基板130を挿入して固定する。さらに図15(e)及び図16(e)に示すように受光用角形ケース170Bの開口端から受光素子ホルダ220を挿入して接着材等により固定する。受光用角形ケース170Bは、図6等に示したものと同様の構造が利用でき、受光用円筒ケース160Bとの接合部分に段差部176Bを形成している。
(受光レンズ210)
【0038】
そして図15(f)及び図16(f)に示すように受光素子ホルダ220の先端にショートパスフィルタ53を介して受光レンズ210を装着する。受光レンズ210の外形を図20に示す。この図に示すように、受光レンズ210は受光素子ホルダ220の端縁に形成された凹凸状222に嵌合するレンズ嵌合部212を形成している。受光レンズ210は薄く形成して受光面を広くすると共に、受光面を凸状に形成し、反対面を平坦面とした光学レンズであって、受光面に受光した光を平坦面に面したショートパスフィルタ53側に送出する。ショートパスフィルタ53はガウス光学フィルタであり、所定の波長の光のみを透過する。これらの光学部材は、レンズ接着治具にセットし、光軸が合致するように調整して紫外線硬化型樹脂等の接着材で固定される。
(受光用円筒ケース160B)
【0039】
最後に、図15(g)及び図16(g)に示すように受光用円筒ケース160Bを受光用角形ケース170Bに固定する。図21に、受光ヘッド500の受光用円筒ケース160Bの斜視図を示す。この受光用円筒ケース160Bは図5とほぼ同様の形状で、受光用角形ケース170Bと接合するための突起166Bを後端から複数突出させている。また、受光面を広くとるために、円筒の一方の底面に開口した光受光用の開口窓162Bは、光出射用の開口窓162よりも大きくしている。
【0040】
以上のようにして受光ヘッドが構成され、上述した投光ヘッドと組となって使用され、発光素子の光を受光素子で受光し、その光量変化によって検出対象を検出できる。図22に、投光ヘッド及び受光ヘッドを設置する一例の斜視図を示す。この図に示すように、透過型光電センサは、投光ヘッドと受光ヘッドの光軸を一致させるように、投光面及び受光面を対向させて配置する。このため各ヘッドを保持する取付金具等の台座には、光軸を微調整可能な調整機構を備えることが好ましい。各ヘッドを固定する取付金具の一例を図23の斜視図及び図24の三面図に示す。図23(a)は投光ヘッド400を装着した取付金具510の上部外観を斜め前方から見た斜視図を、(b)は取付金具510の下部外観を斜め後方から見た斜視図を、(c)は同じく下部外観を斜め前方から見た斜視図を、それぞれ示している。また図24(a)は投光ヘッド400を装着した取付金具510の平面図、(b)は側面図、(c)は正面図をそれぞれ示している。これらの図に示す取付金具510はL字状に折曲したステンレス等の金属片で構成されている。図の例において垂直方向の折曲片512には、円筒ケースのネジ山を挿入する挿入口を形成しており、ナット等を使用して投光ヘッド400を固定できる。また水平方向の折曲片514には、取付金具510をネジ等で固定するためのネジ穴516を形成している。ネジ穴516は、水平折曲片514の両端近傍に2カ所に形成される。図24(a)等に示す例では、ネジ穴516を長穴とし、一方をヘッドの長手方向に沿うように、他方を長手方向と直交するように形成することで、ヘッドを取付金具510の水平面内で揺動させるように微調整できる。水平折曲片514を狭持するような取付具を使用すれば、この平面を用いて正確な光軸調整が可能となる。
【0041】
さらに水平折曲片514は、水平折曲片514から直立させた直立片518を備えている。直立片518は、垂直折曲片512と離間してほぼ平行に直立させている。図23(a)等の例では、直立片518は水平折曲片514の一部を垂直に折曲させるようにして一体に成形されている。直立片518には、調整ネジ520を挿通するネジ穴が形成されている。調整ネジ520は、ネジを進行させることで先端を垂直折曲片512に当接させて、垂直折曲片512の角度を調整できるよう構成される。このため垂直折曲片512は、水平折曲片514となす角を垂直よりも多少小さく形成され、また弾性的に角度を大きくすることができる。さらに調整ネジ520の先端にナット522等を固定することで、垂直折曲片512と当接する面積を大きくして応力を分散させ、角度調整をスムーズに行うことができる。また角度調整後に固定させるのみでもよい。この構成によって、調整ネジ520のネジ頭を回転させることで垂直折曲片512の角度を調整でき、ヘッドのピッチ方向の傾きを調整できる。以上のように、調整機構を備える取付金具を使用することでヘッドの揺方向、ピッチ方向への正確な光軸調整が可能となり、投光ヘッドと受光ヘッドの光軸を合わせた状態に各ヘッドを固定できる。
【産業上の利用可能性】
【0042】
本発明の透過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】
【0043】
【図1】本発明の一実施の形態に係る透過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】投光ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図3】投光ヘッドの組立工程を示す斜視図である。
【図4】投光ヘッドの組立工程を示す断面図である。
【図5】投光ヘッドの円筒ケースを示す(a)斜視図、(b)平面図、(c)底面図、(d)正面図、(e)断面図である。
【図6】角形ケースを示す(a)斜視図、(b)平面図、(c)底面図、(d)正面図、(e)断面図である。
【図7】発光素子用スペーサの外観を示す(a)斜め下方から見た斜視図、(b)正面図、(c)平面図である。
【図8】図7の発光素子用スペーサを発光素子の端子群に挿入した状態を示す斜視図である。
【図9】図5の発光素子を発光素子基板の端面と固定する状態を示す断面図である。
【図10】発光素子ホルダを示す(a)斜め上方から見た斜視図及び(b)斜め下方から見た斜視図である。
【図11】図10に示す発光素子ホルダの(a)正面図、(b)断面図、(c)底面図である。
【図12】図10に示す発光素子ホルダの発光穴の拡大断面図である。
【図13】投光レンズを示す(a)斜め上方から見た斜視図、(b)斜め下方から見た斜視図、(c)断面図である。
【図14】受光ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図15】受光ヘッドの組立工程を示す斜視図である。
【図16】受光ヘッドの組立工程を示す断面図である。
【図17】シールドパイプを示す(a)斜め上方から見た斜視図、(b)斜め下方から見た斜視図である。
【図18】図17に示すシールドパイプの受光穴の拡大断面図である。
【図19】受光素子ホルダを示す(a)斜め上方から見た斜視図、(b)斜め下方から見た斜視図である。
【図20】受光レンズを示す(a)斜め上方から見た斜視図、(b)斜め下方から見た斜視図である。
【図21】受光ヘッドの円筒ケースを示す斜視図である。
【図22】投光ヘッド及び受光ヘッドを設置する一例を示す斜視図である。
【図23】図22のヘッドを装着した取付金具を示す斜視図である。
【図24】図22のヘッドを装着した取付金具を示す三面図である。
【符号の説明】
【0044】
200…コントローラ
300…ヘッドケーブル
400…投光ヘッド
500…受光ヘッド
10…投光部
12…発光素子;12b…鍔状部分
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;52b…受光素子端子
53…ショートパスフィルタ
54…受光回路
56…受光素子増幅回路
58…受光部電源回路
60…ヘッド電源回路
62…受光ヘッド識別回路
63…投光ヘッド識別回路
64、65、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
80、80B…ケーブルブッシュ;80b…基板挿入溝
140…発光素子基板;140b…鍔部分
126…発光素子用スペーサ;127…フラット面
128…スペーサ穴;128b…溝;129…スペーサ切り欠き
130…受光素子基板
160…円筒ケース;160B…受光用円筒ケース
162、162B…開口窓
164…四角部
166、166B…突起
170…角形ケース;170B…受光用角形ケース
172…筒部;174…角形ケース四角部
176、176B…段差部
180…投光レンズ
182…遮光シート
184…発光素子ホルダ
186…小筒部分
188…発光穴
190…段差部分
210…受光レンズ;212…レンズ嵌合部
220…受光素子ホルダ;222…凹凸状
230…シールドパイプ;232…受光穴;234…鍔状
510…取付金具;512…垂直折曲片;514…水平折曲片
516…長穴;518…直立片
520…調整ネジ;522…ナット
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光素子又は受光素子である光学素子と、
前記光学素子を内部に収納するヘッドケースと、
前記光学素子の前方に配置されるようヘッドケースに保持される光学レンズと、
前記光学素子に接続され、前記光学素子を駆動する電子回路を実装した光学素子基板と、
を備える透過型光電スイッチ用センサヘッドであって、
前記ヘッドケースの外形を、角形部分と、前記角形部分から延長された円筒部分とを有し、
前記角形部分に前記光学素子基板を配置するように構成してなることを特徴とする透過型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項2】
請求項1に記載の透過型光電スイッチ用センサヘッドであって、
前記光学素子が底面から突出する複数の端子を有しており、
複数の端子の内少なくとも一本を部分的に折曲しており、折曲した端子とその他の端子とで前記光学素子基板の面を挟むように配置した状態で前記光学素子と前記光学素子基板とを接続してなることを特徴とする透過型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項3】
請求項1に記載の透過型光電スイッチ用センサヘッドであって、
光学素子として発光素子を備える投光ヘッドと、
光学素子として受光素子を備える受光ヘッドと、
を備えており、
前記投光ヘッド及び/又は受光ヘッドは、動作状態を示す表示灯を備えてなることを特徴とする透過型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項4】
請求項1に記載の透過型光電スイッチ用センサヘッドであって、
前記ヘッドケースは、
前記角形部分を構成する角形ケースと、
前記円筒部分を構成する円筒ケースと、
で構成され、
前記円筒ケースは前記角形ケースとの接合面に、角形ケースの四隅を覆う突起を形成し、
前記角形ケースは、前記突起に係合するように四隅に各々段差を形成してなることを特徴とする透過型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項1】
発光素子又は受光素子である光学素子と、
前記光学素子を内部に収納するヘッドケースと、
前記光学素子の前方に配置されるようヘッドケースに保持される光学レンズと、
前記光学素子に接続され、前記光学素子を駆動する電子回路を実装した光学素子基板と、
を備える透過型光電スイッチ用センサヘッドであって、
前記ヘッドケースの外形を、角形部分と、前記角形部分から延長された円筒部分とを有し、
前記角形部分に前記光学素子基板を配置するように構成してなることを特徴とする透過型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項2】
請求項1に記載の透過型光電スイッチ用センサヘッドであって、
前記光学素子が底面から突出する複数の端子を有しており、
複数の端子の内少なくとも一本を部分的に折曲しており、折曲した端子とその他の端子とで前記光学素子基板の面を挟むように配置した状態で前記光学素子と前記光学素子基板とを接続してなることを特徴とする透過型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項3】
請求項1に記載の透過型光電スイッチ用センサヘッドであって、
光学素子として発光素子を備える投光ヘッドと、
光学素子として受光素子を備える受光ヘッドと、
を備えており、
前記投光ヘッド及び/又は受光ヘッドは、動作状態を示す表示灯を備えてなることを特徴とする透過型光電スイッチ用センサヘッド。
【請求項4】
請求項1に記載の透過型光電スイッチ用センサヘッドであって、
前記ヘッドケースは、
前記角形部分を構成する角形ケースと、
前記円筒部分を構成する円筒ケースと、
で構成され、
前記円筒ケースは前記角形ケースとの接合面に、角形ケースの四隅を覆う突起を形成し、
前記角形ケースは、前記突起に係合するように四隅に各々段差を形成してなることを特徴とする透過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22】
【図23】
【図24】
【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22】
【図23】
【図24】
【公開番号】特開2006−236849(P2006−236849A)
【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2005−51451(P2005−51451)
【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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