(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された発光素子及び受光素子からなる一対の光学素子を内蔵し、光学素子間の対象物の有無を検出するフォトセンサにおいて、
一端が前記光学素子のいずれかに電気的に接続され、他端が同方向に延びて自由にされた複数の端子と、
前記複数の端子の自由端を露出させる第一の開口、前記光学素子間に対象物を受け入れる第二の開口を有し、前記光学素子の周囲にモールド成形されて前記光学素子を保持する本体と、
ケーブルの先端を伴って第一の開口より本体内の所定位置まで挿入可能であって、所定位置まで挿入されたときにケーブルの先端付近の外周面を前記端子の自由端に接触させるケーブルホルダーと
を備えることを特徴とするフォトセンサ。
【請求項２】
前記端子の自由端は、前記ケーブルホルダーが前記所定位置まで挿入されたときにケーブルの先端付近の線芯に刺さる程度に鋭利に加工されている請求項１に記載のフォトセンサ。
【請求項３】
前記ケーブルホルダーが、ケーブルの先端を前記端子と直交する方向に保持する保持孔と、前記端子の自由端を保持孔に案内する端子孔とを有する請求項１に記載のフォトセンサ。
【請求項４】
前記本体が、第二の開口を含み前記光学素子の周囲にモールド成形されて光学素子を保持する素子ケースと、第一の開口を含み素子ケースに連結されて前記ケーブルホルダーを挿入可能なハウジングとからなる請求項１に記載のフォトセンサ。
【請求項５】
前記ケーブルホルダーが、前記所定位置まで挿入されたときにケーブルが前記端子の自由端から受ける圧力に弾力的に抗する弾性部材を保持孔の内周面に有する請求項１に記載のフォトセンサ。
【請求項６】
前記端子が、前記光学素子のいずれかに電気的に接続された細長いピンと、一方の側に前記ピンの先端を弾力的に挟む挟持部、他方の側に幅広の圧接部を有する平板状のコンタクトブレードとからなり、
前記本体が、第二の開口を含み前記光学素子の周囲にモールド成形されて光学素子を保持する素子ケースと、第一の開口を含み素子ケースに連結されて前記ケーブルホルダーを挿入可能にするとともにコンタクトブレードの形状を保つハウジングとからなる請求項１に記載のフォトセンサ。
【請求項７】
前記各ピンの先端は平面視で互いに重なることがなく、前記各コンタクトブレードは複数の挟持部を有し、それらのいずれかの挟持部がピンを挟んでいる請求項６に記載のフォトセンサ。
【請求項８】
前記ケーブルホルダーが、対向する両側面に外向きに突き出た爪を有し、前記ハウジングが内周面に前記爪をケーブルホルダーの挿入方向に案内するレール、及びレールの後端に前記爪の後退を阻止するストッパーを有し、前記爪は弾性変形してストッパーを不可逆的に乗り越えてレールに乗るようにした請求項６に記載のフォトセンサ。
【請求項９】
前記端子が、曲げ部を有する請求項１に記載のフォトセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光素子、受光素子などの光学素子を内蔵したフォトセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学素子を外部の電源回路や検知回路と接続して電気的に機能させるためには、一般的には基板上に光学素子を実装し、外部ケーブル先端のプラグを差し込み可能なコネクタを基板に取り付け、光学素子とコネクタとの間を半田付けすることが行われている（特許文献１）。また、半田付けを不要とし、工程の削減を図るため、基板を省いて光学素子とコネクタとが一体化されたセンサも市販されている（非特許文献１）。
基板実装型にしろコネクタ一体型にしろ、回路と接続するためにはコネクタと連結するプラグを予め外部ケーブルの先端に取り付けておく必要がある。
【特許文献１】特開２００６−１２９６９２、図９及び図１９
【非特許文献１】ＳＵＮＸ  ＴＯＰ＞商品情報＞ビームセンサ（光電センサ）インデックス，[online]，２００８年４月１６日，サンクス株式会社，インターネット<URL: http://sunx.jp/japanese/products/photoelectric/pm/index.html>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、センサ製造会社と回路製造会社とは通常異なることから、従来のフォトセンサでは、回路製造会社側が各コネクタと適合するプラグを用意するか、センサ製造会社側が各プラグと適合するコネクタを取り付けておくかしなければならず、効率が悪かった。
それ故、この発明の課題は、半田付けを要せず回路製造会社側がプラグを用意する必要もないフォトセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
その課題を解決するために、この発明のフォトセンサは、
対向配置された発光素子及び受光素子からなる一対の光学素子を内蔵し、光学素子間の対象物の有無を検出するフォトセンサにおいて、
一端が前記光学素子のいずれかに電気的に接続され、他端が同方向に延びて自由にされた複数の端子と、
前記複数の端子の自由端を露出させる第一の開口、前記光学素子間に対象物を受け入れる第二の開口を有し、前記光学素子の周囲にモールド成形されて前記光学素子を保持する本体と、
ケーブルの先端を伴って第一の開口より本体内の所定位置まで挿入可能であって、所定位置まで挿入されたときにケーブルの先端付近の外周面を前記端子の自由端に接触させるケーブルホルダーと
を備えることを特徴とする。
【０００５】
このフォトセンサによれば、ケーブルの先端を第一の開口より本体内に挿入し、ケーブルホルダーをその後から挿入すると、ケーブルの先端付近の外周面が端子の自由端に接触する。その結果、電気的に接続される。ケーブルが絶縁樹脂で被覆されている場合もケーブルホルダーが前記所定位置まで挿入されたときにケーブルの先端付近の線芯に刺さる程度に端子の自由端が圧接時に被覆樹脂を破ることができる程度に鋭利に加工されていると、絶縁樹脂を剥離せずに電気的接続が可能となる。
前記ケーブルホルダーは、ケーブルの先端を前記端子と直交する方向に保持する保持孔と、前記端子の自由端を保持孔に案内する端子孔とを有すると好ましい。これにより、ケーブルホルダー挿入中にケーブルの先端が確実にケーブルホルダーに伴われ、ケーブルの先端付近の外周面が端子の自由端に確実に圧接するからである。
【０００６】
前記本体は、例えば第二の開口を含み前記光学素子の周囲にモールド成形されて光学素子を保持する素子ケースと、第一の開口を含み素子ケースに連結されて前記ケーブルホルダーを挿入可能なハウジングとからなるものである。
また、前記ケーブルホルダーが、定位置まで挿入されたときにケーブルが前記端子の自由端から受ける圧力に弾力的に抗する弾性部材を保持孔の内周面に有すると、端子の自由端がケーブルに深く刺さりすぎてケーブルが断線してしまうのを防止できる。
【０００７】
このフォトセンサは、更に好ましくは、前記端子が、前記光学素子のいずれかに電気的に接続された細長いピンと、一方の側に前記ピンの先端を弾力的に挟む挟持部、他方の側に幅広の圧接部を有する平板状のコンタクトブレードとからなる。通常、光学素子に取り付けられている端子はピンであるところ、コンタクトブレードはピンの先端を弾力的に挟むので、種々の断面積のピンに対応できる。そして、圧接部が幅広であるから、ピンが直接圧接される場合よりもケーブルとの電気的接続が確実になるからである。ここで”幅広”とは、ピンの断面が円形であるときはその直径よりも大きく、長方形であるときは光路方向の辺よりも大きいことを意味する。この場合、前記本体は、第二の開口を含み前記光学素子の周囲にモールド成形されて光学素子を保持する素子ケースと、第一の開口を含み素子ケースに連結されて前記ケーブルホルダーを挿入可能にするとともにコンタクトブレードの形状を保つハウジングとからなる。
【０００８】
ケーブルホルダーとハウジングの好ましい組み合わせは、ケーブルホルダーが、対向する両側面に外向きに突き出た爪を有し、ハウジングが内周面に前記爪をケーブルホルダーの挿入方向に案内するレール、及びレールの後端に前記爪の後退を阻止するストッパーを有し、前記爪が弾性変形してストッパーを不可逆的に乗り越えてレールに乗るようにしたものである。レールが爪を案内するので、ケーブルホルダーの外周面とハウジングの内周面とは緩み嵌合で足り、互いの摩擦を最小限にすることができるし、ストッパーが爪の後退を阻止するので、ケーブルが端子から受ける反力で後退して導通不良となるのを防ぐことができるからである。
【０００９】
前記端子は、好ましくは曲げ部を有する。ケーブルホルダーが強く押し込まれても曲げ部が圧接時に過剰な圧力を吸収し、素子の破損が防がれるからである。尚、端子が前記の如くピンとコンタクトブレードとからなるときは、曲げ部はピンに形成される。
【発明の効果】
【００１０】
半田付けを要しないので、環境を悪化させることがない上、センサ製造会社側で製造原価を低減することができる。回路製造会社側がプラグを用意する必要がないので、完成品の製造原価を低減することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
−実施形態１−
この発明を第一の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は第一の実施形態に係るフォトセンサを示す軸方向断面図である。
フォトセンサ１は、間隔を空けて互いに対向するように上下に配置された発光素子２ａ及び受光素子２ｂからなる一対の光学素子２を外部のケーブルＷと電気的に接続可能に内蔵したもので、二本以上の細長い端子３ａ、３ｂ、本体４及びケーブルホルダー８を備える。
【００１２】
端子３ａ、３ｂは、図示しない平面視で互いに重ならないようにそれぞれ一端が発光素子２ａ、受光素子２ｂに固定され、他端が互いに同方向に延びて自由にされている。本体４は、対向配置された光学素子２の周囲に光学素子２と端子３ａ、３ｂとを合わせた長さよりも長くなるように四角筒状にモールド成形されている。そして、軸方向両端に端子３ａ、３ｂの自由端を露出させる第一の開口４ａ、及び検出対象物を発光素子２ａと受光素子２ｂとの間に受け入れる第二の開口４ｂをそれぞれ有し、開口４ｂに近い内周面で光学素子２を保持している。本体４における端子３ａ、３ｂの自由端付近から第一の開口４ａまでの内周面はケーブルホルダー８がスライド可能な空間を形成している。
【００１３】
ケーブルホルダー８は、上面にいずれかの光学素子２に電気的に接続される複数のケーブルＷを軸方向に個別に案内する溝８ａ、及び先端面に軸方向断面視で９０度回転した台形をなす二つの突起８ｂを有する。各ケーブルＷを突起８ｂよりもはみ出て垂れるように溝８ａに沿わせた状態でケーブルホルダー８を開口４ａより圧入すると、各ケーブルＷがケーブルホルダー８に伴われて前進し、各ケーブルＷの垂れている部分の外周面が図示のようにそれぞれ端子３ａ、３ｂの自由端に当たる。続けて圧入すると、ケーブルＷの当該外周面が端子３ａ、３ｂの自由端に圧接され、図中の想像線で示すように端子３ａ、３ｂの自由端が各ケーブルＷの線芯に刺さってそれぞれ電気的に接続される。
【００１４】
このセンサ１は、検出対象物が発光素子２ａと受光素子２ｂの間の光路に存在しないときは素子２ｂが素子２ａから光を受け、検出対象物が開口４ｂより素子２ａ、２ｂ間に侵入して受光しないことにより、対象物の存在を検出する。
【００１５】
−実施形態２−
図２は第一の実施形態に係るフォトセンサを示す軸方向断面図である。
フォトセンサ１１は、発光素子２ａ及び受光素子２ｂの配置が図面上では実施形態１と天地逆となっている以外は実施形態１と同じく一対の光学素子２を外部のケーブルＷと電気的に接続可能に内蔵したもので、二本以上の細長い端子１３ａ、１３ｂ、本体１４及びケーブルホルダー１８を備える。
【００１６】
端子１３ａ、１３ｂは、自由端が互いに同方向に延びているが実施形態１と異なり、光学素子２から少し離れた位置に互いに錯角の関係にある二つの直角の折れ曲がり点を有し、最初の折れ曲がり点で互いに近づく方向に曲げられ、次の折れ曲がり点より光学素子２から離れる方向に長く延びている。ケーブルホルダー１８には、ケーブルＷの先端を端子１３ａ、１３ｂと直交する方向に各ケーブル毎に保持する複数の保持孔１８ａと、各保持孔１８ａの側面に形成されて端子１３ａ、１３ｂの自由端を端子毎に保持孔１８ａに案内する端子孔１８ｂとが形成されている。
【００１７】
保持孔１８ａは上端にケーブルＷの導入口、下端に底を有する。端子孔１８ｂは、各保持孔１８ｂに２つずつ上下に形成されており、発光（受光）素子側の端子が挿入される端子孔と同じ列の上（下）の端子孔には端子は挿入されず、１本のケーブルに１つの端子が対応付けられている。但し、発光素子２ａ及び受光素子２ｂが同じケーブルに接続される共通端子を有するときは、同じ列の上下の端子孔にそれぞれの共通端子が挿入される。保持孔１８ａの端子孔１８ｂと対向する内周面にはケーブルＷの外周面を素子２に向けて付勢する板バネ７が取り付けられている。
【００１８】
本体１４は、素子ケース５及びハウジング６の二体からなる。素子ケース５は、四角筒状をなして前端に検出対象物を受け入れる開口４ｂを有し、光学素子２の周囲にモールド成形されて光学素子２を保持するとともに、後半部内周面で端子１３ａ、１３ｂを包囲する。ハウジング６は、前半部外周面が素子ケース５の後半部内周面と相補する四角筒状をなし、後端にケーブルホルダー１８を挿入可能で端子１３ａ、１３ｂの自由端を露出させる開口４ａを有する。素子ケース５とハウジング６の連結は、素子ケース５の後半部にハウジング６の前半部を嵌合し、ハウジング６の外周面に形成された爪６ａを素子ケース５に形成された爪孔５ａと係り合わせることによりなされる。
【００１９】
ハウジング６の内周面は、後半部がケーブルホルダー１８の外周面と相補し、前半部がそれよりも少し、狭くなっており、両者の境界で段差６ｂが形成されている。従って、ケーブルホルダー１８を、開口４ａよりハウジング６に挿入すると段差６ｂの位置で止められる。
【００２０】
センサ１１においては、各ケーブルＷをそれぞれ所定の保持孔１８ａに先端が底に当たるまで差し込んだ状態でケーブルホルダー８を開口４ａよりハウジング６に圧入すると、各ケーブルＷがケーブルホルダー８に伴われて前進し、各ケーブルＷの外周面が端子３ａ（又は３ｂ）の自由端に圧接され、図中の想像線で示すように端子３ａ（３ｂ）の自由端が対応するケーブルＷの線芯に刺さってそれぞれ電気的に接続される。端子３ａ、３ｂが折れ曲がり点を有することから、光学素子２が破損することはない。
【００２１】
−実施形態３−
図３（ａ）は第三の実施形態に係るフォトセンサを示す正面図、図３（ｂ）は同じく右側面図、図４は鉛直方向（軸方向）断面図、図５は水平方向断面図である。図６はこのフォトセンサに用いられるハウジング及びケーブルホルダーの組み合わせ体を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は右側面図である。図７は図５の切断線の位置を示す図である。
フォトセンサ２１は、発光素子２ａ及び受光素子２ｂの配置が図面上では実施形態１と天地逆となっている以外は実施形態１と同じく一対の光学素子２を外部のケーブルＷと電気的に接続可能に内蔵したもので、複数の端子、本体２４及びケーブルホルダー２８を備える。
【００２２】
この実施形態では端子は、発光素子２ａに取り付けられた２本の細長いピン２３ａ、受光素子２ｂに取り付けられた４本の細長いピン２３ｂ、これらの６本のピンのいずれか又は両方に接続する５枚の平板状のコンタクトブレード９とからなる。ピン２３ａのうちの１本（図４の右から２番目）とピン２３ｂのうちの１本（図４の右側）だけは同じ１つのコンタクトブレード９に接続されて、発光素子２ａ及び受光素子２ｂの共通端子として機能する。ピン２３ａ、２３ｂは、鉛直方向を短辺、水平方向を長辺とする断面長方形をなし、いずれも実施形態２におけると同様に自由端が互いに同方向に延びて光学素子２から少し離れた位置で２つの折れ曲がり点を有する。
【００２３】
コンタクトブレード９は、ケーブルＷの外径及びピン２３ａ、２３ｂの長辺よりも薄く平らな金属板を打ち抜くことによって安価に成形されたもので、５枚とも互いに平行且つ並列に配置されて、一方の側にピン２３ａ、２３ｂを弾力的に挟む二対のフィンガー（挟持部）９ａ、９ｂ、他方の側の鉛直方向ほぼ中央にピン２３ａ、２３ｂの短辺よりもはるかに幅の広いブレード（圧接部）９ｃを有する。フィンガー９ａとフィンガー９ｂの間にはそれらと同方向に延びたガイド９ｄが一体的に形成されており、コンタクトブレード９をハウジング１６と組み合わせる際の案内と固定の役割を果たす。コンタクトブレード９は、前記共通端子として機能する１枚を除いて上下いずれかのフィンガー９ａ（９ｂ）だけが対応するピン２３ａ（２３ｂ）を挟んでいる。
【００２４】
ケーブルホルダー２８には、実施形態２における端子孔１８ｂに代えてブレード９ｃをケーブルＷに案内するガイド孔２８ｄが各列に１つずつ形成されている。また、ケーブルホルダー２８の両外側面（図６（ａ）の正面及び図略の背面）には、鉛直方向上下の後端に近い位置に一対ずつと、それよりもやや前方よりで鉛直方向中間位置に一対とで合計三対６つの爪が形成されている。各対の爪のうち、前の爪２８ｅは図５及び図６（ｄ）に、後の爪２８ｆは図３（ａ）、図５、図６（ａ）、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示されている。
【００２５】
本体２４は、実施形態２におけるものと同形同質の素子ケース５、及び実施形態２におけるものと外形のみ同形のハウジング１６の二体からなる。ハウジング１６は、前半部で各コンタクトブレード９をフィンガー９ａ、９ｂとブレード９ｃの中間部で個別に保持するとともに、フィンガー９ａ、９ｂを各対毎に包囲し、後端にケーブルホルダー２８を挿入可能な開口４ａを有する。素子ケース５とハウジング１６の連結方法は実施形態２と同じである。ハウジング１６の両内側面には、ケーブルホルダー２８の爪２８ｅ、２８ｆを前後方向に案内する溝状のレール１６ｃがそれぞれ上下に一体的に形成されている。レール１６ｃには開口４ａ側端面に爪２８ｅ、２８ｆと係り合うストッパー１６ｄが形成されている。ハウジング６の内周面は、後半部がケーブルホルダー２８の外周面と相補し、前半部がコンタクトブレード９の保持空間及びフィンガー９ａ、９ｂの包囲空間を除いて中実となっている。
【００２６】
従って、ケーブルホルダー２８を、開口４ａよりハウジング１６に挿入するとハウジング１６前半部の後端面で止められる。また、爪２８ｅ、２８ｆは、ケーブルホルダー２８の後退を段階的に防止する。即ち、前の爪２８ｅはケーブルＷがブレード９ｃに未だ圧接されていない状態でケーブルホルダー２８がハウジング１６から抜けるのを防止し、後の爪２８ｆは圧接された後にケーブルＷがブレード９ｃから受ける反力で後退し導通不良となるのを防止する。
【００２７】
センサ２１を使用するときは、予めケーブルホルダー２８を爪２８ｅと爪２８ｆの間の位置まで開口４ａより挿入しておく。挿入時には爪２８ｅが弾性変形してストッパー１６ｄを乗り越える。そして、各ケーブルＷをそれぞれ所定の保持孔２８ａに先端が底に当たるまで差し込む（図４）。この状態でケーブルホルダー２８を強くハウジング１６に押し込むと、爪２８ｆが弾性変形してストッパー１６ｄを乗り越える。それとともに各ケーブルＷがケーブルホルダー２８に伴われて前進し、各ケーブルＷの外周面が対応するブレード９ｃに圧接され、図８に示すようにブレード９ｃがケーブルＷの線芯に刺さってそれぞれ電気的に接続される。ピン２３ａ、２３ｂが折れ曲がり点を有することから、光学素子２が破損することはない。爪２８ｆがストッパー１６ｄと係り合っているので、圧接に伴うブレード９ｃからの反力によってケーブルＷが後退することはなく、確実に接続される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態１に係るフォトセンサを示す軸方向断面図である。
【図２】実施形態２に係るフォトセンサを示す軸方向断面図である。
【図３】（ａ）は実施形態３に係るフォトセンサを示す正面図、（ｂ）は同じく右側面図である。
【図４】同じく鉛直方向（軸方向）断面図である。
【図５】同じく水平方向断面図である。
【図６】実施形態３のフォトセンサに用いられるハウジング及びケーブルホルダーの組み合わせ体を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は右側面図である。
【図７】図５の切断線の位置を示す図である。
【図８】実施形態３のフォトセンサの使用状態を示す鉛直方向断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１、１１、２１  フォトセンサ
２  光学素子
２ａ  発光素子
２ｂ  受光素子
４、１４、２４  本体
５、１５  素子ケース
６、１６  ハウジング
７  板バネ
８、１８、２８  ケーブルホルダー
【図１】
0005241312.tif 000002
【図２】
0005241312.tif 000003
【図３】
0005241312.tif 000004
【図４】
0005241312.tif 000005
【図５】
0005241312.tif 000006
【図６】
0005241312.tif 000007
【図７】
0005241312.tif 000008
【図８】
0005241312.tif 000009