(57)【要約】【課題】筐体のバリエーションを増やした場合であっても耐環境性が高いセンサを低いコストで製造できる光電センサを提供する。【解決手段】  光電センサ１００であって、光を出射する投光部３１及び光を検出する受光部３２の少なくともいずれかを含む光学ユニット並びに光学ユニットを封止する封止部材３３を含むパッケージ３０と、パッケージ３０が収容されている筐体１０と、を備え、パッケージ３０と筐体１０の間には、隙間３４が設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する投光部及び光を検出する受光部の少なくともいずれかを含む光学ユニット並びに前記光学ユニットを封止する封止部材を含むパッケージと、
前記パッケージが収容されている筐体と、を備え、
前記パッケージと前記筐体の間には、隙間が設けられている、
光電センサ。
【請求項２】
前記筐体は、第１部材及び第２部材を組み合わせることにより形成され、
前記第１部材及び前記第２部材の少なくともいずれかは、前記パッケージを前記筐体の内部に案内するためのガイド部を有する、
請求項１に記載の光電センサ。
【請求項３】
前記パッケージと前記筐体とは、一部が接着されている、
請求項１又は２に記載の光電センサ。
【請求項４】
前記筐体は、前記光学ユニットの動作状況を表示するインジケータを保護するウィンドウが取り付けられる第１取付部を有する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の光電センサ。
【請求項５】
前記筐体は、前記光学ユニットに接続されるケーブルを保護するプロテクタが取り付けられる第２取付部を有する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の光電センサ。
【請求項６】
前記筐体は、金属で形成されている、
請求項１から５のいずれか一項に記載の光電センサ。
【請求項７】
光を出射する投光部及び光を受け付ける受光部のうち少なくともいずれかを備える光学ユニットを金型に配置し、前記金型に封止部材を圧入してパッケージを形成する工程と、
前記パッケージを筐体に収容する工程と、を含み、
前記パッケージと前記筐体の間には、隙間が設けられている、
光電センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電センサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検出領域内における物体の有無を検出するために光電センサが使用されている。（例えば、特許文献１等）。光電センサには、光を出射する投光部と光を検出する受光部とを別筐体に収容し、一方の光電センサから出射された光を他方の光電センサで受け取るよう構成された透過形センサが存在する。投光部と受光部との間に物体が存在すると、光が遮られて受光部が受け取る光の量が減少する。透過形センサは、この減少量を分析することで物体の有無を検出する。なお、光電センサには、投光部と受光部が一体の筐体に収容されており、物体に光を反射させ反射光を分析することで物体の有無等を検出する反射形センサも存在する。
【０００３】
光電センサは、屋外や機械加工を行う工場に置かれることがある。このような環境下においては、水分や粉塵等が光電センサ内部に入り込み、投光部や受光部等の内部部品に付着して、光電センサの故障を引き起こすおそれがある。そのため、内部部品を樹脂等の封止部材で封止することにより、内部部品に水分等が付着することを防止する場合がある。このような内部部品の封止は、光電センサの金属筐体に内部部品を収容した後、金属筐体内部に直接封止部材を圧入する方法で行われることがある。
【０００４】
具体的には、略直方体形状の筐体を有する光電センサを製造する場合、まず筐体のいずれかの面の部材が設けられていない状態で、筐体内部に光学素子等の内部部品を収容する。次に、部材が設けられていない面に、筐体の形状に合わせて形成された板状の封止用金型を配置する。封止用金型には、穴が開けられており、当該穴から封止部材を筐体内部へ圧入することにより封止が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１０７６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光電センサは、その種類に応じて筐体の形状が異なる場合がある。すなわち、複数の種類の光電センサを製造する場合、封止部材を筐体内部に充填するために、それぞれの筐体の形状に合わせた封止用金型を複数用意しておく必要がある。そのため、筐体のバリエーションを増やすと光電センサの製造コストが増加してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、筐体のバリエーションを増やした場合であっても耐環境性が高いセンサを低いコストで製造できる光電センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る光電センサは、光を出射する投光部及び光を検出する受光部の少なくともいずれかを含む光学ユニット並びに光学ユニットを封止する封止部材を含むパッケージと、パッケージが収容されている筐体と、を備え、パッケージと前記筐体の間には、隙間が設けられている。
【０００９】
この態様によれば、予め光学ユニットと封止部材をパッケージ化した後、パッケージを筐体内部に収容することにより光電センサが製造される。様々な種類の筐体の内部形状を特定のパッケージの形状に合わせて形成することで、一種類のパッケージを複数の種類の筐体に使用することができる。すなわち、筐体の種類ごとに異なる封止用金型を用意する必要がなく、筐体のバリエーションを増やした場合であっても低いコストで耐環境性が高い光電センサを製造することができる。
【００１０】
上記態様において、筐体は、第１部材及び第２部材を組み合わせることにより形成され、第１部材及び第２部材の少なくともいずれかは、パッケージを筐体の内部に案内するためのガイド部を有していてもよい。
【００１１】
この態様によれば、筐体を構成する第１部材又は第２部材のいずれかにガイド部が設けられており、光電センサの組み立ての際に、パッケージをガイド部に沿わせて筐体内部に容易に収容することができる。
【００１２】
上記態様において、パッケージと筐体とは、一部が接着されていてもよい。
【００１３】
この態様によれば、パッケージが筐体に固定される。そのため、筐体に対するパッケージの位置ずれを防止することができる。
【００１４】
上記態様において、筐体は、光学ユニットの動作状況を表示する表示灯を保護するウィンドウが取り付けられる第１取付部を有していてもよい。
【００１５】
この態様によれば、筐体にウィンドウが取り付けられ、衝撃や汚れからインジケータを保護することができる。また、筐体に第１取付部が設けられていることにより、筐体に対するウィンドウの位置決めが容易になる。
【００１６】
上記態様において、筐体は、光学ユニットに接続されるケーブルを保護するプロテクタが取り付けられる第２取付部を有していてもよい。
【００１７】
この態様によれば、筐体にプロテクタが取り付けられ、ケーブルを衝撃や汚れから保護することができる。また、プロテクタがケーブルの過度な折り曲げを防止し、ケーブルの破損を防ぐことができる。さらに、筐体に第２取付部が設けられていることにより、筐体に対するプロテクタの位置決めが容易になる。
【００１８】
上記態様において、筐体は、金属で形成されていてもよい。
【００１９】
この態様によれば、光電センサの内部部品が金属筐体に収容されるため、内部部品を衝撃から保護することができる。
【００２０】
本発明の他の態様に係る光電センサの製造方法は、光を出射する投光部及び光を受け付ける受光部のうち少なくともいずれかを備える光学ユニットを金型に配置し、金型に封止部材を圧入してパッケージを形成する工程と、パッケージを筐体に収容する工程と、を含み、パッケージと筐体の間には、隙間が設けられている。
【００２１】
この態様によれば、予め光学ユニットと封止部材をパッケージ化した後、パッケージを筐体内部に収容することにより光電センサが製造される。様々な形状の筐体に収容可能なパッケージを製造することで、一種類のパッケージを複数の種類の筐体に使用することができる。すなわち、筐体の形状ごとに異なる封止用金型を用意する必要がなく、筐体のバリエーションを増やした場合であっても低いコストで耐環境性が高い光電センサを製造することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、筐体のバリエーションを増やした場合であっても低いコストで製造できる光電センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る光電センサの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光電センサを前面から見た図である。
【図３】本発明の実施形態に係る光電センサの分解斜視図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る光電センサの製造工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る光電センサ１００の斜視図である。光電センサは、光を用いて検出領域内の物体の有無や物体の表面状態等を検出する。光電センサを用いた検出方法は複数存在する。例えば、光電センサを２つ用意し、一方の光電センサは光を出射する投光器として使用し、他方の光電センサは光を検出する受光器として使用する。投光器と受光器との間に物体が存在すると受光器が受け取る光の量は減少する。光電センサは、この減少量を分析し物体の有無等を検出する。当該検出方法で使用する光電センサを透過形という。
【００２６】
また、他の検出方法として、投光器及び受光器が一体となった光電センサを使用して検出を行う方法も存在する。光電センサから光を反射板や検出対象に向かって出射し、反射した光を同一の光電センサが検出する方法である。光電センサは、検出した光を分析することで物体の有無等を検出する。このような投光器及び受光器の両方の働きをする光電センサを反射形という。
【００２７】
図１及び図２を参照して、光電センサ１００の構成について説明する。図１は、上述のとおり、光電センサ１００の斜視図である。また、図２は、光電センサ１００を前面１１から見た図である。本明細書においては、反射形の光電センサ１００を例に説明するが、本発明が適用される光電センサは、透過形の光電センサであってもよい。光電センサ１００は、筐体１０、ウィンドウ２０及びケーブル２１を備える。
【００２８】
筐体１０は、光電センサ１００内部に含まれる投受光素子等の各種部品を衝撃や汚れから保護する。筐体１０は、金属又は樹脂等で形成されている。筐体１０は、前面１１、背面１２、側面１３、側面１４、頂面１５及び底面１６を有している。前面１１は、光が透過する投受光面１１ａを囲う枠である。筐体１０内部を挟んで前面１１に対向する位置に背面１２が位置している。また、側面１３及び側面１４は筐体１０内部を挟んで互いに対向するように位置している。同様に、頂面１５及び底面１６も筐体１０内部を挟んで互いに対向するように位置している。
【００２９】
前面１１は、光を透過する投受光面１１ａを囲んでいる。光電センサ１００は、光を出射する投光部を備えており、投光部から出射される光は、投受光面１１ａを通って検出対象へ到達する。また、光電センサ１００は、検出対象から反射された光を検出する受光部を備えており、検出対象から反射した光は、投受光面１１ａを通って光電センサ１００の内部に収容された受光部へ到達する。投受光面１１ａは、例えば樹脂やガラス等で形成されていてもよい。
【００３０】
ウィンドウ２０は、光電センサ１００の上部に設けられたインジケータ（不図示）を衝撃や汚れから保護する。インジケータは、光電センサ１００の動作状況を表示する。動作状況には、例えば光電センサ１００の電源状況や検出状況等が含まれる。インジケータは、例えば発光ダイオード等の発光素子で構成されていてもよい。インジケータは、光電センサ１００の電源がＯＮになっている場合や光電センサ１００がワークを検出した場合に点灯してもよい。また、インジケータは、光電センサ１００が検出したワークの種類に応じて異なった色の光を点灯してもよい。
【００３１】
ケーブル２１は、電源から供給される電力を光電センサ１００へ送電するものであり、内部に複数のコードを収容する。また、ケーブル２１は、光電センサ１００を増幅部及び制御部等を含むアンプユニットに接続し、光電センサ１００による検出の結果を伝達することができる。本例において、ケーブル２１は光電センサ１００の底面１６に接続されているが、接続位置は必ずしも底面１６でなくともよく、側面１３、側面１４又は頂面１５等に接続されてもよい。なお、電源及びアンプユニットの少なくともいずれかは、光電センサ１００に内蔵されていてもよい。
【００３２】
図２に示すように光電センサ１００は、プロテクタ２２を備える。筐体１０及び筐体１０の内部に含まれる部品等をまとめて本体１００ａとすると、プロテクタ２２は、本体１００ａとケーブル２１との接続部分に設けられている。ケーブル２１のうち、本体１００ａとの接続部分は、ケーブル２１の折り曲げにより負荷がかかりやすい。プロテクタ２２は、ケーブル２１の過度な折り曲げを防ぎ、ケーブル２１の破損を防止する。
【００３３】
図３は、本発明の実施形態に係る光電センサの分解斜視図である。光電センサ１００は、第１部材１０ａ、第２部材１０ｂ、投受光面１１ａ、ウィンドウ２０、ケーブル２１及びプロテクタ２２、パッケージ３０を備える。
【００３４】
第１部材１０ａは、第２部材１０ｂと組み合わされて筐体１０を形成する。第１部材１０ａは、図１に示す筐体１０のうち前面１１、背面１２、側面１４、頂面１５及び底面１６に該当する部分である。第１部材１０ａは内部が空洞になっており、パッケージ３０が収容できるように形成されている。
【００３５】
第２部材１０ｂは、第１部材１０ａと組み合わされて筐体１０を形成する。第２部材１０ｂは、図１に示す筐体１０のうち側面１３に該当する部分である。第１部材１０ａの内部にパッケージ３０を配置した後、第１部材１０ａに第２部材１０ｂを組み合わせることにより、パッケージ３０が収容された筐体１０を形成することができる。第１部材１０ａと第２部材１０ｂとの組み合わせは、溶接又は接着剤の使用等により行われてもよい。
【００３６】
本例において、筐体１０は、略直方体形状の第１部材１０ａと板状の第２部材１０ｂから構成されているが、筐体１０を構成する第１部材及び第２部材の形状はこれらに限定されない。例えば、図２に示すＩＶ−ＩＶ線を中心として左右に二分割したような部材同士で筐体１０が構成されていてもよい。
【００３７】
パッケージ３０は、封止部材３３と光学ユニットを備える。光学ユニットは、封止部材３３の内部に位置する。パッケージ３０は、略直方体形状の封止用金型に光学ユニットを配置した後、封止部材３３を封止用金型に充填することにより形成される。封止部材３３は、例えばホットメルトやその他の樹脂等であってよい。また、パッケージ３０の前面側には、投受光面１１ａが取り付けられている。パッケージ３０は、第１部材１０ａ及び第２部材１０ｂに収容される。
【００３８】
図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った光電センサ１００の断面図である。図４を参照して光電センサ１００の内部構成を説明する。
【００３９】
図４に示すように、筐体１０の内部にはパッケージ３０が収容され、筐体１０の上部にはウィンドウ２０が取り付けられ、筐体１０の下部にはケーブル２１及びプロテクタ２２が取り付けられている。
【００４０】
パッケージ３０は、光学ユニット及び封止部材３３を有している。光学ユニットは、投光部３１及び受光部３２から構成され、封止部材３３の内部に位置している。
【００４１】
投光部３１は、検出対象へと光を出射する部分である。投光部３１は、投光素子及び投光レンズを備える。投光素子は、例えばレーザーダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）であってよい。投光レンズは、投光素子よりも投受光面１１ａ側に位置しており、投光素子から出射された光は、投光レンズを通って検出対象に到達する。
【００４２】
受光部３２は、検出対象から反射された光を検出する部分である。受光部３２は、受光素子及び受光レンズを備える。受光素子は、例えば受光素子は、例えばフォトダイオードや位置検出素子であってよい。受光レンズは、受光素子よりも投受光面１１ａ側に位置しており、検出対象から反射した光は、受光レンズを通って受光素子へ到達する。
【００４３】
パッケージ３０が筐体１０に収容された状態で、パッケージ３０と筐体１０との間には、隙間が設けられている。この隙間は、筐体１０にパッケージ３０を収容しやすくするための隙間３４である。隙間３４が設けられていることにより、例えば、パッケージ３０を図４における紙面手前側から紙面奥側へと筐体１０の内部表面に沿ってスライドさせるように収容することができる。なお、隙間３４は、パッケージ３０の全周にわたって設けられていなくともよい。例えば、本例のようにパッケージ３０と筐体１０とは、接着部３５において互いに接着していてもよい。このように、パッケージ３０の一部が筐体１０に接着していることにより、パッケージ３０が筐体１０に固定される。そのため、筐体１０に対するパッケージ３０の位置ずれを防止することができる。パッケージ３０と筐体１０との接着は、例えば接着剤を使用して行われてもよい。また、筐体１０にパッケージ３０を収容した後、隙間３４に樹脂や接着剤等を注入してもよい。隙間３４に樹脂や接着剤等を注入することで、封止性が向上し、光電センサ１００の耐環境性をさらに高めることができる。
【００４４】
筐体１０は、内部にガイド部１７を有する。ガイド部１７とは、パッケージ３０を筐体１０の内部に案内するためのものであり、パッケージ３０の形状に合わせた凹凸形状を有している。ガイド部１７が設けられていることにより、パッケージ３０をガイド部１７に沿わせて筐体１０の内部に容易に収容することができる。
【００４５】
筐体１０は、第１取付部１８及び第２取付部１９を有する。第１取付部１８は、ウィンドウ２０を取り付ける部分である。本実施形態におけるウィンドウ２０の下部は、断面視においてＬ字型に形成されている。また、第１取付部１８は、ウィンドウ２０のＬ字型部分に合わせた凹凸形状を有している。第１取付部１８にウィンドウ２０のＬ字型部分がはまることによりウィンドウ２０が筐体１０に取り付けられる。具体的には、パッケージ３０を筐体１０へ収容する場合と同様に、ウィンドウ２０のＬ字型部分を第１取付部１８の内側表面に沿わせつつ図４における紙面手前側から紙面奥側へとウィンドウ２０をスライドすることにより取り付けられる。さらに、本実施形態におけるプロテクタ２２の上部は、断面視において図４における左右方向（中心から前面１１及び背面１２へと向かう方向）へ突き出すように形成されている。第２取付部１９は、プロテクタ２２の上部の形状に合わせて形成された凹部である。第２取付部１９にプロテクタ２２の上部がはまることによりプロテクタ２２が筐体１０に取り付けられる。具体的には、パッケージ３０を筐体１０へ収容するときと同様に、プロテクタ２２の上部を第２取付部１９に沿わせつつ図４における紙面手前側から紙面奥側へとプロテクタ２２をスライドさせることにより取り付けられる。
【００４６】
筐体１０が第１取付部１８を有することにより、筐体１０にウィンドウ２０を取り付けることができ、ウィンドウ２０内部のインジケータを衝撃や汚れから保護することができる。また、組み立ての際、筐体１０に対するウィンドウ２０の位置決めが容易になる。
【００４７】
また、筐体１０が第２取付部１９を有することにより、筐体１０にプロテクタ２２を取り付けることができ、ケーブル２１を衝撃や汚れから保護することができる。また、ケーブル２１の過度な折り曲げを防止し、ケーブル２１の破損を防ぐことができる。さらに、組み立ての際、筐体１０に対するプロテクタ２２の位置決めが容易になる。
【００４８】
図５は、光電センサ１００の製造方法を示すフローチャートである。まず、光学ユニット（投光部３１、受光部３２）を封止用金型内に配置する（Ｓ１０）。次に、封止用金型内に封止部材３３を圧入し、パッケージを形成する（Ｓ１１）。圧入される封止部材３３は、例えば高温のホットメルト等の樹脂であってもよい。冷却後、形成されたパッケージ３０の前面側に投受光面１１ａを取り付ける。
【００４９】
次に、パッケージ３０を第１部材１０ａに収容する（Ｓ１２）。このとき、図４に示すような、第１部材１０ａのガイド部１７にパッケージ３０の側面を沿わせて収容してもよい。収容されたパッケージ３０と第１部材１０ａとの間には、図４に示すような隙間３４が設けられている。隙間３４が設けられていることにより、パッケージ３０を筐体１０の内部表面に沿わせて容易に収容することができる。第１部材１０ａにパッケージ３０が収容された状態では、パッケージ３０の上部及び下部並びに片側側面が外部に露出している。
【００５０】
次に、ウィンドウ２０を第１取付部１８に取り付ける（Ｓ１３）。例えば、図４に示すように、筐体１０の上部に形成された凹凸形状を有する第１取付部１８に、ウィンドウ２０の下部を組み合わせることにより、ウィンドウ２０が筐体１０に取り付けられてもよい。さらに、プロテクタ２２を第２取付部１９に取り付ける（Ｓ１４）。ウィンドウ２０の筐体１０への取り付けと同様に、筐体１０の下部に形成された凹凸形状を有する第２取付部１９にプロテクタ２２の上部を組み合わせることにより、プロテクタ２２が筐体１０に取り付けられてもよい。
【００５１】
最後に、第１部材１０ａに第２部材１０ｂを組み合わせる（Ｓ１５）。第１部材１０ａと第２部材１０ｂの組み合わせは、溶接又は接着剤の使用等により行われてもよい。以上が、光電センサ１００の製造工程である。
【００５２】
本実施形態に係る光電センサ１００は、予め光学ユニットと封止部材３３をパッケージ化した後、パッケージ３０を筐体１０内部に収容することにより製造される。様々な種類の筐体１０の内部形状を特定のパッケージ３０の形状に合わせて形成することで、一種類のパッケージ３０を複数の種類の筐体に使用することができる。すなわち、筐体１０の種類ごとに異なる封止用金型を用意する必要がなく、筐体１０のバリエーションを増やした場合であっても低いコストで光電センサ１００を製造することができる。
【００５３】
また、筐体１０内部に直接封止部材３３を圧入する方法により封止を行うと、筐体１０の内部全体が封止部材３３により満たされてしまい、筐体１０と封止部材３３との間には隙間ができない。そのため、高温環境下において光電センサ１００を使用した場合に、封止部材３３が膨張して光電センサ１００が破損するおそれがある。しかしながら、本実施形態に係る光電センサ１００によれば、封止部材３３と筐体１０との間に隙間が設けられるため、封止部材３３の熱膨張による光電センサ１００の破損を防止することができる。
【００５４】
（附記）
光を出射する投光部３１及び光を検出する受光部３２の少なくともいずれかを含む光学ユニット並びに前記光学ユニットを封止する封止部材３３を含むパッケージ３０と、
前記パッケージ３０が収容されている筐体１０と、を備え、
前記パッケージ３０と前記筐体１０の間には、隙間３４が設けられている、
光電センサ。
【００５５】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０…筐体、１０ａ…第１部材、１０ｂ…第２部材、１１…前面、１１ａ…投受光面、１２…背面、１３…側面、１４…側面、１５…頂面、１６…底面、１７…ガイド部、１８…第１取付部、１９…第２取付部、２０…ウィンドウ、２１…ケーブル、２２…プロテクタ、３０…パッケージ、３１…投光部、３２…受光部、３３…封止部材、３４…隙間、３５…接着部、１００…光電センサ、１００ａ…本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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