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【発明の名称】 光カーテン創成装置
【発明者】 【氏名】中崎 隆夫

【氏名】下川 覚

【氏名】川池 襄

【要約】 【課題】デッドスペースが生ずることなく、対象となる警戒領域を光カーテンにより確実に監視することが可能な光カーテン創成装置を提供すること。

【解決手段】柱状ケース内に複数の投光要素を長手方向へ配列収容してなる柱状投光器と、柱状ケース内に複数の受光要素を長手方向へ配列収容してなる柱状受光器とを有し、それらの柱状投受光器を投光要素と受光要素とが対面するように適当な間隔を空けて対向させることにより、柱状投受光器間に物体検出用光カーテンが創成されるようにした光カーテン創成装置であって、物体検出用光カーテンの検出幅は柱状投受光器のケース全長に及んでいることを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 柱状ケース内に複数の投光要素を長手方向へ配列収容してなる柱状投光器と、柱状ケース内に複数の受光要素を長手方向へ配列収容してなる柱状受光器とを有し、それらの柱状投受光器を投光要素と受光要素とが対面するように適当な間隔を空けて対向させることにより、柱状投受光器間に物体検出用光カーテンが創成されるようにした光カーテン創成装置であって、物体検出用光カーテンの検出幅は柱状投受光器のケース全長に及んでいることを特徴とする光カーテン創成装置。
【請求項2】 物体検出用光カーテンの検出幅を柱状投受光器の全長に及ばせるために、柱状投受光器のケース両端面をケース内最端部に位置する投受光要素による検出範囲内に収めたことを特徴とする請求項1に記載の光カーテン創成装置。
【請求項3】 柱状投受光器の両端面をケース内最端部に位置する投受光要素による検出範囲内に収めるために、当該最端部の投受光要素とケース端面との間に介在する回路部品収容スペースを除いて、その分だけケースの長さを縮めたことを特徴とする請求項2に記載の光カーテン創成装置。
【請求項4】 当該最端部の投受光要素とケース端面との間に介在する回路部品収容スペースを除くために、動作表示灯を一連の投受光要素が収容されるケース中間部領域の側面に取り付けたことを特徴とする請求項3に記載の光カーテン創成装置。
【請求項5】 柱状投受光器の両端面をケース内最端部に位置する投受光要素による検出範囲内に収めるために、柱状ケースの端部開口とそれを塞ぐエンドキャップとの保持手段として、エンドキャップに被せて柱状ケース端部に係止されるコ字状留め金具を使用することを特徴とする請求項2に記載の光カーテン創成装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、危険領域への人体侵入検知等を目的として光カーテンを創成する光カーテン創成装置に係り、特に、実際の据え付けに際して、光カーテンの上下に検出不能なデッドスペースが生ずる問題を解消した光カーテン創成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、この種の光カーテン創成装置は、柱状ケース内に複数の投光要素を長手方向へ配列収容してなる柱状投光器と、柱状ケース内に複数の受光要素を長手方向へ配列収容してなる柱状受光器とを有し、それらの柱状投受光器を投光要素と受光要素とが対面するように適当な間隔を空けて対向させることにより、柱状投受光器間に物体検出用光カーテンが創成されるように構成されている。
【0003】従来市販の光カーテン創成装置における柱状投光又は受光器の一例(オムロン株式会社製)を示す外観図が図9に示されている。同図において、101は複数の投光又は受光要素104が収容されるは柱状ケース、102はその上端開口を塞ぐ単体キャップ、103は下端開口を塞ぐコード付キャップ、104は投光又は受光要素(内蔵位置を小円にて示す)、105は検出幅上限マーク、106は検出幅下限マーク、107は各種の動作表示灯が配置される表示灯領域、108はケーブル、109はコネクタ、110a〜110cは取付金具、DWは想定される最小検出物体(例えば、指、手の甲、腕等)を確実に検出できる領域の最大幅(以下、単に「検出幅」と言う)である。なお、この製品に表示されている検出幅の上限、下限マークは、最も端の投光又は受光要素の中心(レンズの中心)位置を示すものであって、本明細書で言う検出幅を示すものではない。
【0004】同図から明らかなように、この従来製品にあっては、検出幅DWの値は、ケース上端面101aとケース下端面101bとで規定されるケース全長の値よりもかなり小さいことが判る。換言すれば、物体検出用光カーテンの検出幅DWは柱状投受光器のケース全長に及んではいない。殊に、ケース下端部について見ると、表示灯領域107が存在すること、コード付キャップ103がかなり分厚いこと等から、検出幅下限マーク106とケース下端面101bとの間隔が大きいことが判る。
【0005】従来市販の光カーテン創成装置における柱状投光又は受光器の他の一例(SUNX Limited社製)を示す外観図が図10に示されている。同図において、210は柱状投光器、211は投光側柱状ケース、211aは上端キャップ、211bは下端キャップ、214はケーブル、215はコネクタ、216a〜216cは取付金具、220は柱状受光器、221は受光側柱状ケース、222は受光要素、223は表示灯領域、224はケーブル、225はコネクタ、226a〜226cは取付金具である。
【0006】同図から明らかなように、この従来製品にあっても、検出幅DWの値は、上端キャップ211a,221aの上面と下端キャップ211b,221bの下面とで規定されるケース全長の値よりもかなり小さいことが判る。換言すれば、物体検出用光カーテンの検出幅DWは柱状投受光器210,220のケース全長に及んではいない。殊に、ケース下端部について見ると、表示灯領域223が存在すること、下端キャップ211b,221bがかなり分厚いこと等から、検出幅下限とケース下端面との間隔が大きいことが判る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図9及び図10を参照して説明した従来製品の構成から、一般的に、次のような問題点が指摘される。
【0008】最小検出物体(円筒体に等価)の直径(φD)とレンズ間ピッチ(P)とレンズ直径(φd)との関係を示す模式図が図11に示されている。同図において、310は柱状投光器、311は柱状投光器の上端部領域、312は柱状投光器の中間部領域、313は柱状投光器の下端部領域、320は柱状受光器、321は柱状受光器の上端部領域、322は柱状受光器の中間部領域、323は柱状受光器の下端部領域、324は受光要素の内蔵レンズ、330は想定される最小検出物体、Pはレンズ間ピッチ、φDは最小検出物体の直径、φdはレンズ324のレンズ直径である。
【0009】なお、上端部領域311,321は主として上端キャップ部分(図9の単体キャップ102や図10の上端キャップ211a,221a)に相当する。中間部領域312,322は主として光学要素収容部分(図9の投光又は受光要素104や図10の受光要素222を収容する部分)に相当する。下端部領域313,323は表示灯回路(図9の表示灯領域107や図10の表示灯領域223に対応する回路部品)や電源回路の収容部分並びに下端キャップ部分に相当する。
【0010】図11から明らかなように、想定される最小検出物体330の直径をφD、レンズ324の直径をφd、レンズ間ピッチをPとすると、それらの間には【0011】φD=P+φd・・・・・・(1式)
なる関係が成立する。
【0012】従来装置における光カーテンの検出幅(DW)とケース全長(L)との関係を示す模式図が図12に示されている。図において、325は最上部の受光要素、326は最下部の受光要素、315は最上部の投光要素、316は最下部の投光要素、330aは検出上限位置に存在する最小検出物体、330bは検出下限位置に存在する最小検出物体であり、その他の構成要素のうちで図11に示されているものについては、同符号を付して説明は省略する。
【0013】図12から明らかなように、ケース全長(L)と検出幅(DW)との間には、【0014】
ケース全長(L)>検出幅(DW)・・・・(2式)
なる関係が成立する。
【0015】なお、ここで言う検出幅(DW)は次のように定義される。先ず、最上部の投受光要素315,325による検出範囲内上限に位置する最小検出物体を最小検出物体330aと表すと共に、最下部の投受光要素316,326による検出範囲内下限に位置する最小検出物体を最小検出物体330bと表す。最小検出物体330aと外接する光軸と平行な上限側接線を直線L1と表すと共に、最小検出物体330bと外接する光軸と平行な下限側接線を直線L2と表す。このとき、検出幅(DW)は、それら平行な2本の直線L1,L2の離隔距離として定義される。
【0016】従来装置の据付状態を示す模式図が図13に示されている。同図において、400はプレス機、410は上部ブロック、420は下部ブロック、430はプレス加工部であり、その他の構成要素のうちで図11及び図12に示されているものについては、同符号を付して説明は省略する。
【0017】この例では、柱状投受光器310,320は、プレス機400の前面開口に相当する危険エリアの左右両脇に直立状態で据え付けられ、それらの柱状投受光機310,320間には検出幅(DW)を有する光カーテンが張設される。これにより、上下ブロック410,420間に形成されるプレス加工部430に指や掌等が侵入するのを監視している。
【0018】しかしながら、このような従来の光カーテン創成装置を使用した物体監視にあっては、光カーテンの検出幅(DW)は柱状投受光器310,320の全長(L)よりも短かくならざるを得ないため、仮に柱状投受光器310,320の全長(L)を危険エリア幅(A)と一致させたとしても、光カーテンの上下には物体検出不能なデッドスペース(DS1,DS2)が生じてしまい、危険エリアへの人体侵入を完全には監視しきれないと言う問題点が指摘されている。
【0019】この発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、デッドスペースが生ずることなく、対象となる警戒領域を光カーテンにより確実に監視することが可能な光カーテン創成装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明の光カーテン創成装置は、柱状ケース内に複数の投光要素を長手方向へ配列収容してなる柱状投光器と、柱状ケース内に複数の受光要素を長手方向へ配列収容してなる柱状受光器とを有する。ここで、投光要素には少なくとも投光素子と投光用レンズとが含まれる。また、受光要素には少なくとも受光素子と受光用レンズとが含まれる。
【0021】そして、それらの柱状投受光器を投光要素と受光要素とが対面するように適当な間隔を空けて対向させることにより、柱状投受光器間に物体検出用の光カーテンが創成される。
【0022】かかる構成において、本発明の光カーテン創成装置にあっては、物体検出用光カーテンの検出幅を柱状投受光器のケース全長に及ばせている。すなわち、物体検出用光カーテンの検出幅(DW)とケース全長(L)との間には、【0023】ケース全長(L)≦検出幅(DW)
なる関係が成立する。
【0024】なお、検出幅(DW)とは、先に説明したように、想定される最小検出物体(直径φD)を確実に検出可能な領域の幅(光軸と直交する方向への幅)のことを意味している。
【0025】物体検出用光カーテンの検出幅(DW)を柱状投受光器のケース全長(L)に及ばせると言う要件は、より具体的には、柱状投受光器のケース両端面をケース内最端部に位置する投受光要素による検出範囲内に収めることで実現することができる。
【0026】また、柱状投受光器の両端面をケース内最端部に位置する投受光要素による検出範囲内に収めるために、当該最端部の投受光要素とケース端面との間に介在する回路部品収容スペースを除いて、その分だけケースの長さを縮めるようにしてもよい。
【0027】また、当該最端部の投受光要素とケース端面との間に介在する回路部品収容スペースを除くためには、動作表示灯を一連の投受光要素が収容されるケース中間部領域の側面に取り付けることが好ましい。
【0028】また、柱状投受光器の両端面をケース内最端部に位置する投受光要素による検出範囲内に収めるために、柱状ケースの端部開口とそれを塞ぐエンドキャップとの保持手段として、エンドキャップに被せて柱状ケース端部に係止されるコ字状留め金具を使用してもよい。
【0029】以上説明した本発明によれば、物体検出用光カーテンの検出幅が柱状投受光器のケース全長に及ぶようにしたため、仮に柱状投受光器全長(L)が危険エリア幅(A)と等しいかそれよりも長ければ、光カーテンの上下には物体検出不能なデッドスペース(DS1,DS2)が生じないことが保証され、対象となる警戒領域を光カーテンにより確実に監視することが可能となる。
【0030】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の好適な実施の一形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0031】本発明装置における光カーテンの検出幅(DW)とケース全長(L)との関係を示す模式図が図1に示されている。同図において、510は柱状投光器、511は柱状投光器の上端部領域、512は柱状投光器の中間部領域、513は柱状投光器の下端部領域、514は投光要素の内蔵レンズ、515は最上部の投光要素、516は最下部の投光要素、520は柱状受光器、521は柱状受光器の上端部領域、522は柱状受光器の中間部領域、523は柱状受光器の下端部領域、524は受光要素の内蔵レンズ、525は最上部の受光要素、526は最下部の受光要素、530は想定される最小検出物体、φDは最小検出物体の直径、L1はケース上端面レベル、L2はケース下端面レベルである。
【0032】図1から明らかなように、この実施形態の装置にあっては、光カーテンの検出幅(DW)は柱状投受光器のケース全長(L)に及んでいる。
【0033】すなわち、ケース全長(L)と検出幅(DW)との間には、【0034】
ケース全長(L)≦検出幅(DW)・・・・(3式)
なる関係が成立する。
【0035】なお、図1に記載された具体例では、【0036】ケース全長(L)=検出幅(DW)
とされているが、本発明では【0037】ケース全長(L)<検出幅(DW)
となる場合も含んでいる。
【0038】ケース全長(L)と検出幅(DW)との間にこのような関係を成立させるために、本実施形態にあっては、柱状投受光器510,520のケース上端面レベルをケース内最上部の投受光要素515,525による検出範囲内に収めると共に、柱状投受光器510,520のケース下端面レベルについても、ケース内最下部の投受光要素516,526による検出範囲内に収めるようにしている。
【0039】なお、光カーテンの検出幅(DW)については、先に説明した通りである。すなわち、先ず、最上部の投受光要素515,525による検出範囲内上限に位置する最小検出物体を最小検出物体530aと表すと共に、最下部の投受光要素516,526による検出範囲内下限に位置する最小検出物体を最小検出物体530bと表す。最小検出物体530aと外接する光軸と平行な上限側接線を直線L1と表すと共に、最小検出物体530bと外接する光軸と平行な下限側接線を直線L2と表す。このとき、検出幅(DW)は、それら平行な2本の直線L1,L2の離隔距離として定義される。
【0040】本発明装置の据付状態を示す模式図が図2に示されている。同図において、600はプレス機、610は上部ブロック、620は下部ブロック、630はプレス加工部であり、その他の構成要素のうちで図1に示されているものについては、同符号を付して説明は省略する。
【0041】この例では、柱状投受光器510,520は、プレス機600の前面開口に相当する危険エリアの左右両脇に直立状態で据え付けられ、それらの柱状投受光器510,520間には検出幅(DW)を有する光カーテンが張設される。これにより、上下ブロック610,620間に形成されるプレス加工部630に指や掌等が侵入するのを監視している。
【0042】ここで重要な点は、柱状投受光器510,520の全長(L)と、危険エリア幅(A)と、検出幅(DW)との間には、【0043】
全長(L)=危険エリア幅(A)=検出幅(DW)
の関係が成立している点である。
【0044】そのため、本実施形態によれば、危険エリア幅(A)の全長に亘って、検出幅(DW)が拡げられているため、危険エリア幅(A)内に検出不能なデッドスペースが生ずることはなくなり、危険エリア(A)の全領域を漏れなく確実に監視することができる。
【0045】ところで、本発明の特徴事項は、物体検出用光カーテンの検出幅(DW)を柱状投受光器510,520のケース全長(L)に及ばせることである。この特徴事項は、柱状投受光器510,520のケース上端面をケース内最上部に位置する投受光要素515,525による検出範囲内に収めると共に、ケース下端面をケース内最下部に位置する投受光要素516,526による検出範囲内に収めることで実現することができる。さらに、柱状投受光器510,520の全長(L)が検出幅(DW)を示しているため、一目で検出幅が確認できる。当然、検出幅を示すためのマークを別途表示する必要はない。
【0046】より具体的には、最上部の投受光要素515,525とケース上端面との距離、並びに、最下部の投受光要素516,526とケース下端面との距離がより短くなるように、その部分のケースを所望量だけ縮めることが必要となる。この柱状ケースの短縮設計は、様々な工夫により実現することができる。
【0047】柱状ケースの下端部についての具体的な短縮設計例を以下に説明する。なお、上端部の短縮設計についても、コ字状留め金具を使用して同様に実施することができる。
【0048】図3は本発明が適用された柱状受光器の下部構造の一例を示す外観図、図4は本発明が適用された柱状受光器の下部構造の一例を示す分解斜視図、図5は光学モジュールの一例を示す分解斜視図、図6は本発明が適用された柱状受光器の下部構造の利点を説明するための作用説明図、図7は柱状受光器の一般的な下部構造の一例を示す分解斜視図、図8は柱状受光器の一般的な下部構造の欠点を説明するための作用説明図である。
【0049】図3、図4、並びに、図6に示されるように、この実施例の柱状ケースの下部構造は、一連の光学モジュール4が収容される柱状ケース本体1と、その下端開口を塞ぐ下端キャップ2と、下端キャップ2と柱状ケース本体1とを結合保持するコ字状留め金具3とから概略構成されている。
【0050】柱状ケース本体1は、断面U字状ケース基体11とその前面18の開口を塞ぐ細長い検出光透過板12とから構成される。柱状ケース本体1内には、一連の光学モジュール4やそれらに信号を通ずるためのコネクタ6等が収容される。図5に示されるように、光学モジュール4は、この例では1光軸毎に分離独立した構成のものであり、ホルダ本体41とホルダ分割片42とからなるホルダ内に、レンズ部材43と電気素子(発光素子又は受光素子)44とを同軸に位置決め保持させた構造を有する。柱状ケース本体1の左右両側面13,14には、僅かな傾斜角度を有するテーパ状膨出部15,16が形成され、その後端部には係止段部15a,16aが形成されている。後述するように、これらの係止段部15a,16aは、コ字状留め金具3を固定するために使用される。
【0051】下端キャップ2は厚さtを有する比較的に底の浅い角皿状部品であり、その前面側は柱状ケース本体1側に向けて開口され、その背面側には図中円形部と水平部とを組み合わせてなる嵌合突部21が形成されている。後述するように、この嵌合突部21はコ字状留め金具3と嵌合して、キャップ2を留め金具3に一体化させる機能を有する。この下端キャップ2は、ケーブル導入部22から信号線や電源線等の電線7を導入すると共に、これらをコネクタ6へと接続する機能を有する。
【0052】コ字状留め金具3は、金属板をプレス加工して製作されたものであり、端面当接片31の両脇より左右側面当接片32,33を直角に延出してなるコ字状を有する部品である。左右側面当接片32,33は図中矢印a,bに示されるように互いに内方へとバネ付勢されており、その先端領域には係止孔35,36が開設されている。後述するように、係止孔35,36の縁部35a,36aが柱状ケース本体1側の係止段部15a,16aと係合することにより、コ字状留め金具3と柱状ケース本体1との結合が行われる。また、コ字状留め金具3の端面当接片31には、図中円形部と水平部とを組み合わせてなる嵌合孔34が開設されており、この嵌合孔34が下端キャップ2の嵌合突部21と嵌合して両者の結合がなされる。
【0053】また、従前にあっては、投受光要素と並べて前面18に配置されていた動作表示灯群17a〜17dは、図3に示されるように、柱状ケース本体1の中間部領域522の左側面13に移設されている。そのため、動作表示灯群17a〜17dの関連部品や回路基板のための収容スペースを最端部の光学モジュール4と下端キャップ2との間に設けることが不要となり、その分だけケース下端部の短縮設計が可能となる。
【0054】以上説明した構造の組み立てに際しては、図4並びに図6に示されるように、柱状ケース本体1の下端開口に下端キャップ2を当接させた状態において、その背後よりコ字状留め金具3を押し付け嵌合させれば、嵌合孔34が嵌合突部21に嵌合してキャップ2と金具3との結合がなされ、同時に、係止孔35,36の縁部35a,36aが係止段部15a,16aに係合することで、下端キャップ2は柱状ケース本体1の下端開口にしっかりと固定される。
【0055】このように、コ字状留め金具3を使用して、下端キャップ2と柱状ケース本体1との結合を行うように設計すると、従前のようにネジを使用して結合を行うように設計するときに比べて、下端キャップ2の厚さ(t)を薄くすることが可能となる。その理由は、次の通りである。
【0056】柱状受光器の一般的な下部構造を示す分解斜視図が図7に、その欠点を説明する作用説明図が図8にそれぞれ示されている。それらの図において、1aはケース本体、5aはパッキン、6aはコネクタ、7aは電線、11aは断面U字状ケース基体、12aは検出光透過板、13aはパッキン、14aはネジ穴、21aはネジ、22aは貫通孔である。
【0057】柱状ケース本体1aと下端キャップ2aとの結合にネジ21aを使用すると、図7及び図8に示されるように、ネジ穴14a,14aを設ける必要から、その部分のケース肉厚を厚くすることが必要となる。すると、図8に示されるように、ケース本体1a内の空間が狭小となることから、コネクタ6aがケース本体1a側に収容しきれずに、柱状ケース本体1aの端面開口から突き出てしまう。そのため、端面開口から突き出たコネクタを受け容れる分だけ、下端キャップ2aの厚さ(t)を増加させることが必要となり、結局、厚手のキャップとなる。
【0058】これに対して、本発明のように、柱状ケース本体1と下端キャップ2との結合にコ字状留め金具3を使用すると、ネジ穴14a,14aが不要であるから、その分だけ柱状ケース本体1の肉厚を薄くして、ケース内の空間を広くすることが可能となる。すると、図6に示されるように、コネクタ6をケース本体1内に収容可能となることから、下端キャップ側ではコネクタ6を受け入れる必要がなくなり、その分だけ下端キャップ2の厚さ(t)を薄手にすることが可能となるのである。
【0059】このように、本実施形態にあっては、図3に示されるように、動作表示灯群17a〜17dをケース前面18からケース側面13へと移設したことと、図4に示されるように、下端キャップ2と柱状ケース本体1との結合にネジを使用することなく、コ字状留め金具3を使用したことにより、最下端に位置する光学モジュール4とケース下端面との距離を縮小して、ケース下端面レベルを最下端光学モジュール4の検知範囲に収めることが可能となった。その結果、光カーテンの検出幅(DW)をケース全長(L)に及ばせることで、光カーテンの上下に検出不能なデッドスペースは生じなくなり、警戒領域の全域を満遍なく監視することが可能となった。
【0060】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明によれば、物体検出用光カーテンの検出幅が柱状投受光器のケース全長に及ぶようにしたため、仮に柱状投受光器全長を危険エリア幅と等しいかそれよりも長ければ、光カーテンの上下には物体検出不能なデッドスペースが生じないことが保証され、対象となる警戒領域を光カーテンにより確実に監視することが可能となる。
【出願人】 【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
【出願日】 平成12年8月11日(2000.8.11)
【代理人】 【識別番号】100098899
【弁理士】
【氏名又は名称】飯塚 信市
【公開番号】 特開2002−56754(P2002−56754A)
【公開日】 平成14年2月22日(2002.2.22)
【出願番号】 特願2000−245059(P2000−245059)