(57)【要約】【課題】  投受光素子と光ファイバケーブルとの光結合効率の低下を防止することができる光ファイバセンサを提供することを目的とする。【解決手段】  投受光用光ファイバケーブル２を貫通孔４４Ａに通し、さらにファイバ挿入孔４３Ａに挿入する。そうすると、投受光用光ファイバケーブル２の被覆端面が環状段部に当接する。この状態で例えば錐体４４の貫通孔４４Ａに接着剤を流入させて、当該貫通孔４４Ａ内及びファイバ挿入孔４３Ａ内に接着剤を充填する。所定時間養生した後、ファイバ固定部４２を両半割体４１，４１で挟みこむとともに、これら半割体４１，４１を合体させることで、当該ファイバ固定部４２を半割体４１，４１内に封止する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を投光する投光素子又は検出対象物からの反射光を受光する受光素子のうち少なくともいずれか一方の光電素子を有する本体ケースと、
前記本体ケースから導出されるとともに、先端部が前記検出対象物に向けて配される光ファイバケーブルとを備える光ファイバセンサにおいて、
前記光ファイバケーブルのうち少なくとも前記本体ケースから導出されている部分は切断可能に構成されている一方、その基端部が本体ケース内に収められた形態とされており、
前記本体ケースには、前記光ファイバケーブルのうち基端部側の端面を前記光電素子と光結合可能な状態で当該本体ケースに対して着脱不能に固定する固定部が備えられていることを特徴とする光ファイバセンサ。
【請求項２】
前記光ファイバケーブルの先端部には、当該先端部を外部の取付箇所に固定するための口金が着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサ。
【請求項３】
前記光ファイバケーブルの先端部には、当該先端部側の端面を前記検出対象物に向けて配した他の光ファイバケーブルの一端面と光結合させるためのコネクタ部が着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在市場に出回っている光ファイバセンサの構成としては、本体ケース内に投受光素子を設け、ケース本体の前端面に形成されているファイバ挿入孔に光ファイバケーブルを挿入し、レバー等の操作部を操作することにより、クランプ部を動かして光ファイバケーブルを本体ケースに対して固定するとともに、その光入出射面に相当する端部を投受光素子に対して対向状態に保持している。
一方、光ファイバケーブルの他方の端面は検出領域に光を出射あるいは検出領域からの光を入射し得るように配されている。
【０００３】
このような構成により、投光素子からの光を光ファイバケーブルを介して検出領域に出射し、当該検出領域からの光を光ファイバケーブルを介して受光素子に受光させ、この受光素子から出力される受光信号に基づいて検出領域に検出対象物が存在するか否かを検出するのである。
【特許文献１】特開２００３−１４９８４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の光ファイバセンサは投受光素子と光ファイバケーブルとの光結合効率を向上させるために、両者の間に収束レンズが介在されている。これによって、投光素子からの光を光ファイバケーブルのコアに集光する一方、光ファイバケーブルからの光を受光素子の受光部に集光して光結合効率の向上を図っている。
【０００５】
しかしながら、上記構成では、光ファイバケーブルの入出射端面をクランプ部により本体ケースに対して固定しているため、光ファイバケーブルを動かした際に、その応力が入出射面に伝搬し、入出射面と投受光素子との対向状態が保持されなくなるおそれがある。そうすると、投光素子からの光が光ファイバケーブルのコアに入射しなくなったり、光ファイバケーブルからの光が受光素子にて受光されなくなるという不具合を来たし、結果として正確な検出動作を担保することができない。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、投受光素子と光ファイバケーブルとの光結合効率の低下を防止することができる光ファイバセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、光を投光する投光素子又は検出対象物からの反射光を受光する受光素子のうち少なくともいずれか一方の光電素子を有する本体ケースと、
前記本体ケースから導出されるとともに、先端部が前記検出対象物に向けて配される光ファイバケーブルとを備える光ファイバセンサにおいて、
前記光ファイバケーブルのうち少なくとも前記本体ケースから導出されている部分は切断可能に構成されている一方、その基端部が本体ケース内に収められた形態とされており、
前記本体ケースには、前記光ファイバケーブルのうち基端部側の端面を前記光電素子と光結合可能な状態で当該本体ケースに対して着脱不能に固定する固定部が備えられている光ところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記光ファイバケーブルの先端部には、当該先端部を外部の取付箇所に固定するための口金が着脱可能に設けられているところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記光ファイバケーブルの先端部には、当該先端部側の端面を前記検出対象物に向けて配した他の光ファイバケーブルの一端面と光結合させるためのコネクタ部が着脱可能に設けられているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００９】
＜請求項１の発明＞
請求項１の発明では、光ファイバケーブルの先端部を本体ケースに移動不能に固定するようにしているから、本体ケースから導出されている光ファイバケーブルを動かした際に、この入出射面がずれ動くことがないから、光結合効率の低下を防止することができる。
【００１０】
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明では、口金が光ファイバケーブルの端部に脱着可能に設けられる構成としているから、光ファイバケーブルを任意の長さにカットして口金により任意の位置に固定することができる。このような構成にすれば、使用環境に応じて光ファイバケーブルの長さを調整して、取り回しを容易たらしめることができる。
【００１１】
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明では、光ファイバケーブルの先端部にコネクタ部を着脱可能に設け、このコネクタ部により他の光ファイバケーブルと光結合させる構成としている。このようにすれば、使用環境により光ファイバケーブルを長尺化させたいときには好都合な構成とされる。
仮に、光ファイバケーブルを本体ケースに対して着脱可能な構成とし、使用環境に応じて線路長の異なる光ファイバケーブルを挿し変える構成とした場合、背景技術でも述べたように光ファイバケーブル入出射面のずれ動きの問題が生ずる。
この点、請求項３の発明では、光結合効率の低下を防止しつつ、光ファイバケーブルを延長することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜実施形態１＞
本発明の光ファイバセンサに係る実施形態１を図１ないし図４を参照して説明する。尚、図１及び図２における矢印Ａの方向を前方と規定する。
本実施形態の光ファイバセンサは、投受光素子１１，１２を備えるセンサ本体１と、センサ本体１から導出される２本の投受光用光ファイバケーブル２と、両光ファイバケーブル２の先端部２１に取りつけられる口金３とから構成されている。そして、光ファイバケーブル２の先端部２１を検出領域ＷＡに向けて配置することで、投光素子１１からの光が投光用光ファイバケーブル２を介して検出領域ＷＡに向けて出射されるとともに、検出領域ＷＡにおけるワークＷで反射した光を受光用光ファイバケーブル２を介して受光素子１２に受光させ、この受光素子１２から出力される受光信号に基づいて検出対象物の有無が判断されるようになっている（図１参照）。
【００１３】
センサ本体１は投受光素子１１，１２や回路基板等からなる電子回路部と、この電子回路部を収容する本体ケース４とから構成されている。
電子回路部の機能としては、投光素子１１から光を出射させるための駆動電流を供給するとともに、受光素子１２から出力される受光信号を受信して、当該受光信号に基づいて検出領域ＷＡ内におけるワークＷの有無を判断する機能を有している。その他には、７セグメントＬＥＤから構成される表示手段の表示制御や各種設定スイッチの操作に応じて設定変更を行なう機能も有している。
【００１４】
本体ケース４は前後方向に長い直方体形状をなしており、前後方向に延びる軸線を含む分割面で左右に分割された２つの半割体４１により構成されている。また、本体ケース４の前端面には錐体形状の凸部４１Ａが上下２つ形成されており、この凸部４１Ａに形成されている孔部４１Ｂから２本の光ファイバケーブル２が導出されている一方、後端面からは例えば制御装置に連なる信号線Ｓが導出されている。
また、上記凸部４１Ａは中空とされており、この中空領域に後述する円筒体４３Ｃ及び錐体４４が嵌り込むようになっている。
【００１５】
本体ケース４内部のうち前端面側には、ファイバ固定部４２が配されており、このファイバ固定部４２により光ファイバケーブルを本体ケース４に対して離脱不能に固定するようになっている。この固定部４２は図２に示すように、上下に並ぶ２つのファイバ挿入孔４３Ａを有する支持部４３と、この支持部４３の前方に配される２つの固定体４４とから構成されている。
【００１６】
支持部４３（固定部に相当）は長方形状の基板４３Ｂと、この基板４３Ｂの前側面から前方に向けて上下２段に突出形成される円筒体４３Ｃとから構成されている。そして、基板４３Ｂ及び円筒体４３Ｃの中心軸を貫通して形成されたファイバ挿入孔４３Ａが設けられており、その径は光ファイバケーブル２の外径と略同一径とされている。また、基板４３Ｂの後面側には環状段部４３Ｄが形成されており、その内径が光ファイバケーブル２の芯線の径と略同一径とされている。従って、光ファイバケーブル２はその被覆が環状段部４３Ｄに当接する深さまでファイバ挿入孔４３Ａに挿入されることとなる。
【００１７】
錐体４４は円錐の先端部分を切り欠いた形状とされており、その中心軸に沿って当該錐体４４を貫通して形成した貫通孔４４Ａが設けられている。この貫通孔４４Ａの径は光ファイバケーブル２の被覆の外径と略同一径とされている。
【００１８】
また、ファイバ挿入孔４３Ａ及び貫通孔４４Ａ内には接着剤が充填されるようになっており、これによって光ファイバケーブル２がファイバ固定部４２に対して離脱不能に一体化されるとともに、光ファイバケーブル２が本体ケース４に対して固定されることとなる。
【００１９】
ファイバ固定部４２の後側には、投光素子１１及び受光素子１２が上下に並んで配置されているとともに、投受光素子１１，１２と基板４３Ｂの環状段部４３Ｄとの間にはそれぞれ収束レンズ１３，１３が介在されている。これによって、投光素子１１からの光が投光用光ファイバケーブル２のコアに集光されるとともに、受光用光ファイバケーブル２からの光が受光素子１２に集光されるから、高い光結合効率を得ることができる。
【００２０】
＜口金＞
投受光用光ファイバケーブル２の先端部２１には、壁面やフランジ等に当該先端部２１を固定するための口金３が設けられている。この口金３は、光ファイバケーブル２を挿通するための挿通孔３１Ａを有する筒状本体３１と、同じく光ファイバケーブル２を挿通可能な穴部３２Ａを有し、筒状本体３１と合体することでともに先端部２１に固定される締着体３２と、筒状本体３１と締着体３２との間に介在されるＯリング３３とから構成されている。
尚、光ファイバケーブル２の先端部２１は被覆が剥ぎ取られて、芯線が剥き出しとされた状態となっている。
【００２１】
筒状本体３１には、その前後端面を連通する断面円形状の連通孔３１Ａが中心軸に沿って設けられており、その径は光ファイバケーブル２の被覆の外径と略同一径とされている。一方、筒状本体３１の外周面には、その前後方向における後側に雄螺子３１Ｂが形成されており、締着体３２に設けられた雌螺子３２Ｂに螺合するようになっている。
【００２２】
締着体３２は、前端面が全面開放されているとともに、後端面の中心部分に円形の穴部３２Ａが設けられた略円筒形状をなしており、その内周面に形成された雌螺子３２Ｂが前述した筒状本体３１の雄螺子３１Ｂと螺合するようになっている。また、穴部３２Ａの径は光ファイバケーブル２の被覆の外径と略同一径とされている。
【００２３】
Ｏリング３３は締着体３２の内周面に収められており、雌雄の両螺子３１Ｂ，３２Ｂが互いに螺合した際には、締着体３２の後端面と筒状本体３１の後端面との間に弾縮状態で挟まれて密閉性を保持する機能を有している。このＯリング３３は両螺子３１Ｂ，３２Ｂが螺合されて両者３１，３２の後端面の間に挟まれたときに、光ファイバケーブル２と締着体３２との間の隙間を塞ぐ程度の大きさのものが用いられている。
【００２４】
上記実施形態の構成は以上であり、続いてその組み立て手順について説明する。
まず、投受光用光ファイバケーブル２を貫通孔４４Ａに通し、さらにファイバ挿入孔４３Ａに挿入する。そうすると、投受光用光ファイバケーブル２の被覆端面が環状段部に当接する。この状態で例えば錐体４４の貫通孔４４Ａに接着剤を流入させて、当該貫通孔４４Ａ内及びファイバ挿入孔４３Ａ内に接着剤を充填する。所定時間養生した後、ファイバ固定部４２を両半割体４１，４１で挟みこむとともに、これら半割体４１，４１を合体させることで、当該ファイバ固定部４２を半割体４１，４１内に封止する。
【００２５】
そして、センサ本体１の設置位置と光ファイバケーブル２の先端部２１の配置位置との距離に応じて光ファイバケーブル２を適当な長さとなるように切断する。最後に、光ファイバケーブル２の先端部２１の口金３を取り付けて、この口金を壁面やフランジ等に固定することで、先端部２１を所定位置に配置する。
【００２６】
本実施形態では、光ファイバケーブル２の先端部２１を本体ケース４に移動不能に固定するようにしているから、本体ケース４から導出されている光ファイバケーブル２を動かした際に、この入出射端面がずれ動くことがないから、光結合効率の低下を防止することができる。
また、口金３が光ファイバケーブル２の先端部２１に脱着可能に設けられる構成としているから、光ファイバケーブル２を任意の長さにカットして口金３により壁面やフランジ等の任意の部位に固定することができる。このような構成にすれば、センサ本体１から検出領域ＷＡまでの距離に応じて光ファイバケーブル２の長さを調整することにより、光ファイバケーブル２の取り回しをシンプルにすることができ、例えば、光ファイバケーブル２が必要以上の長さとなって使用現場で邪魔になるようなことが無く、配索を容易たらしめることができる。
【００２７】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図５ないし図７を参照して説明する。尚、実施形態１と同一の部分には同一符号を付して重複する説明を省略するとともに、同一の作用・効果の説明についても省略することとする。
本実施形態では、投受光用光ファイバケーブル２の先端部２１に中継コネクタ６が設けられた構成とされており、この中継コネクタ６により伝送用光ファイバケーブル５と光結合可能とされているところが実施形態１と相違している。
【００２８】
伝送用ファイバケーブル５は、上記投受光用光ファイバケーブル２の芯線より太い芯線を有しており、その外周に被覆が設けられて芯線を保護している。
【００２９】
＜中継コネクタ＞
中継コネクタ６は、図６に示すように、前記投受光用光ファイバケーブル２を挿通保持する円筒状の検出側保持具６１と、伝送用光ファイバケーブル５（他の光ファイバケーブル）を挿通保持する伝送側保持具６２と、その両保持具６１，６２を両端から嵌合して、両光ファイバケーブル２，５の芯線を突き合わせ状態で結合する筒状の結合具６３とから構成される。なお、これらは例えば金属製の母材から削り出されたものである。
【００３０】
伝送側保持具６２は、互いに径の異なる柱状部６２Ａ，６２Ｂが一体形成されるとともに、伝送用光ファイバケーブル５が挿通される挿通孔が貫通形成された略円筒体である。そのうち径の小さい柱状部６２Ａ（同図において左側）の外周面には、次述する結合具６３の一端内に螺合されるネジ溝が切られて雄ネジとしての機能を有している。なお、上記貫通孔のうち、柱状部６２Ｂ内の孔は伝送用光ファイバケーブル５の被覆の外径と同一の径をなすが、柱状部６２Ａ内の孔は光ファイバケーブル２の芯線の外径と同一の径をなす。そして、伝送用光ファイバケーブル５は、その先端部分の被覆を剥いで芯線の先端が伝送側保持具６２の柱状部６２Ａ内に挿入されて接着剤で固定され、その突出端を柱状部６２Ａとともに鏡面加工することにより、光ファイバケーブル２の芯線の端面と柱状部６２Ａの端面と面一としている。
【００３１】
一方、結合具６３は、その一端側が前記検出側保持具６１を収容する検出側収容部６３Ａと、前記伝送側保持具６２の柱状部６２Ａを収容する伝送側収容部６３Ｂとからなる貫通孔を備えている。検出側収容部６３Ａには、検出側保持具６１に伝送用光ファイバケーブル５の被覆及び芯線が挿通され鏡面研磨された検出側保持具６１が嵌入されて接着剤で固着されている。また、伝送側収容部６３Ｂの内側面にはネジ溝が切られて、伝送側保持具６２の雄ネジ（柱状部６２Ａ）と螺合可能な雌ネジとしての機能を有している。これらを螺合することによって、両光ファイバケーブル２，５の芯線が突き合わせ状態で光学的に結合できると共に、着脱可能となっている。
【００３２】
本実施形態では、光ファイバケーブル２の先端部２１に中継コネクタを設け、この中継コネクタ６により伝送用光ファイバケーブル５と光結合させる構成としている。このようにすれば、使用環境により光ファイバケーブルを長尺化させたいときには好都合な構成とされる。
仮に、光ファイバケーブル２を本体ケース４に対して着脱可能な構成とし、使用環境に応じて線路長の異なる光ファイバケーブル２を挿し変える構成とした場合、背景技術でも述べたように光ファイバケーブル２の入出射面のずれ動きの問題が生ずる。この点、本実施形態では、光ファイバケーブル２のずれ動きを防止して光結合効率の低下を防止しつつ、光ファイバケーブル２を延長することが可能となる。
【００３３】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態１に係る光ファイバセンサの全体構成図
【図２】センサ本体の一部断面図
【図３】口金の分解斜視図
【図４】口金の断面図
【図５】実施形態２に係る中継コネクタの断面図
【図６】中継コネクタを分解したときの断面図
【図７】中継コネクタに光ファイバケーブルを挿入したときの断面図
【符号の説明】
【００３５】
１…センサ本体
２…投受光用光ファイバケーブル
３…口金
２１…先端部
３１…筒状本体
３２…締着体
３３…Ｏリング
４１…半割体
４２…ファイバ固定部
４３…支持部
４４…錐体
【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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【図６】
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【図７】
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