JPH065169A - 広指向角光電スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １台でも十分に広い且つ安定した検出エリア
が得られ、しかも省スペース及び低コストを実現できる
光電スイッチを提供することである。 【構成】 光を放射する投光器１と、投光器１からの光
を受光する受光器２とからなる光電スイッチにおいて、
投光器１の内部に、投光素子として１１個のＬＥＤ（Ｌ
１〜Ｌ１１）を光放射角度を変えて放射状に配列した。 【作用】 投光器１からの検出距離が均一になり、安定
した広指向角の検出エリアが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、指向角を広くした光電
スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今、産業界の省力化・自動化に伴い、
製品の組立のファクトリーオートメーションが一段と進
展している。例えば、自動車、工作機械等の産業機械の
生産ラインにおいては、工場内で、生産に関連する物品
（工作物、部品、半製品等）を所定の場所に無人で搬送
する無人搬送車等の無人車が使用されている。

【０００３】このような無人車には、一般的に無人車同
士の追突防止用のために光電スイッチが装備されてい
る。光電スイッチは、光を放射する投光器と、投光器か
らの光を受光する受光器とからなり、無人車では、通常
はその後部に投光器、前部に受光器が取付けられてい
る。そして、前方の無人車の投光器から発せられる光を
後方の無人車の受光器で受光し、後方車が前方車に近づ
き過ぎると、即ち前後の車両の車間距離が所定の検出エ
リア内にまで縮まると、後方車が停止するか、若しくは
減速し、追突が回避されるようになっている。

【０００４】ところで、指向角が広いとされる通常の光
電スイッチでは指向角が約９０°であり、無人車が直進
するだけなら、この程度の指向角でも追突する危険はな
い。しかし、無人車は直進の他にカーブすることもあ
り、車間距離が短い状態で前後の車両が同方向にカーブ
する場合、後方車が至近に迫っているにもかかわらず後
続車の受光器が前方車の投光器からの光を受光すること
ができず、カーブで追突してしまうことがある。このよ
うなことを防ぐために、複数台の光電スイッチを用いて
指向角を広くしている。例えば、３台の光電スイッチの
投光器及び受光器を、光放射角度を変えて並列させ、検
出可能な指向角を広くする場合がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】３台の光電スイッチを
使用した場合に得られる検出エリアを図１３に示す。こ
の場合、左右の光電スイッチの投光器９１，９２は、中
央の光電スイッチの投光器９０とは光の放射方向を変え
てあり、これでほぼ１５０°の検出エリアＣ（斜線部
分）をカバーすることができる。しかしながら、図から
分かるように、検出エリアＣの検出距離は均一にはなっ
ておらず、投光器からの角度によって一部に検出距離が
短い領域Ｘが存在するため、安定した検出ができなくな
る。そればかりか、複数台（ここでは３台）の光電スイ
ッチを使用するため、光電スイッチの取付に広いスペー
スを確保しなければならない。しかも、複数台の光電ス
イッチに加えて、これらの光電スイッチを制御するため
のメイン回路が必要になるため、コストが高くなる。

【０００６】又、検出エリアの一部（例えば前方方向の
領域）だけ検出距離を延ばすために、即ち遠近両方の検
出が可能な検出エリアを得るために、２台の光電スイッ
チを使用する場合もある。この場合の検出エリアを図１
４に示す。ここでは、近距離用と遠距離用の光電スイッ
チが用いられ、それぞれの投光器９５，９６が同一位置
に配置されている。これによる検出エリアは、図のよう
に扇状の近距離エリアＤと、前方に狭指向角で延びる遠
距離エリアＥとを合わせたものになる。しかし、この場
合も、遠近で２台の光電スイッチを使用するため、実装
スペースが大きくなり、コスト高になる。

【０００７】従って、前記従来の問題点に着目し、本発
明の第１の目的は、１台でも十分に広い且つ安定した検
出エリアが得られ、しかも省スペース及び低コストを実
現できる光電スイッチを提供することにある。本発明の
第２の目的は、１台でも遠近両方の検出エリアが得ら
れ、しかも省スペース及び低コストを実現できる光電ス
イッチを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的は本発明
の請求項１記載の広指向角光電スイッチにより、並びに
前記第２の目的は本発明の請求項２記載の広指向角光電
スイッチにより、それぞれ達成される。即ち、請求項１
記載の光電スイッチは、従来の光電スイッチにおいて、
光放射角度を変えて複数個の投光素子を放射状に配列し
て投光器を構成したことを特徴とするものである。又、
請求項２記載の光電スイッチは、請求項１記載の光電ス
イッチにおいて、更に投光器が、検出エリアの一部の検
出距離を長くするための手段を有することを特徴とする
ものである。

【０００９】

【作用】請求項１記載の光電スイッチでは、各投光素子
からの光の放射角度が異なるため、検出距離が投光器か
らの距離によらずほぼ均一になり、１台でも指向角の広
い且つ安定な検出エリアが得られる。又、請求項２記載
の光電スイッチでは、検出エリアの一部の検出距離が長
くなり、１台で遠近両方の検出エリアが得られる。

【００１０】なお、本発明において、請求項２記載の手
段は、検出エリアの一部を遠距離用にすることができる
限り特定されるものではなく、例えば検出エリアの中央
部を遠距離用にする場合には、放射状に配列された複数
個の投光素子のうち、中央部に並ぶ数個の投光素子に対
して次の態様〜のいずれかを採用すればよい。 態様：高輝度の投光素子を使用する。

【００１１】態様：指向角の狭い投光素子を使用す
る。 態様：投光電流を多くする。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の広指向角光電スイッチを実施
例に基づいて説明する。その一実施例に係る光電スイッ
チの投光器の平面図を図１に、側面図を図２に、正面図
を図３に示す。この投光器１は、外装備としては、検出
エリアの距離を例えば１．２ｍと２．０ｍに変えるため
の検出距離切換スイッチ１０と、このスイッチ１０の位
置を知らせるためのポジション表示１１とを備え、内部
の回路基板（後述）に接続されたコード１２が外部に延
びている。投光器１の内部に設けられた投光素子からの
光は、透光性の本体ケース２０の前方（図３参照）から
放射される。更に、この例では、電源表示灯１３も動作
中に点灯し、点灯は本体ケース２０を通して視認するこ
とができるようになっている。なお、投光器１は、本体
ケース２０の後部に穿孔した取付孔１４にネジ等を通し
て、無人車後部の所定位置に固定される。

【００１３】投光器１の内部を図４に、断面図を図５に
示す。図４は、本体ケース２０にネジによって着脱可能
に取付けることができる裏蓋２１（図５参照）を取り外
した状態の底面図である。投光器１の内部にて、回路基
板３０がネジ孔３１に通したネジ（図示せず）によって
本体ケース２０に取付けられ、回路基板３０の当面に
は、図示のように投光素子として１１個の発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）Ｌ１〜Ｌ１１の他に、抵抗器やＩＣ等（図
示せず）が、反対側の面には、前記電源表示灯１３及び
検出距離切換スイッチ１０やコンデンサ等が、それぞれ
実装されている。回路基板３０の前縁部には、各ＬＥＤ
の配置方向を設定するための仕切板３２が基板３０の反
対側の面からネジ（図示せず）で付設されている。

【００１４】仕切板３２の各仕切壁３２ａによって形成
される各スペースには、１１個のＬＥＤ（Ｌ１〜Ｌ１
１）が横臥状態で位置し、全体としては中央のＬＥＤ
（Ｌ６）を中心にして左右にそれぞれ５個のＬＥＤが対
称配置されている。これにより、各ＬＥＤ（Ｌ１〜Ｌ１
１）は光放射角度を変えて放射状に配列されることにな
る。ＬＥＤ（Ｌ１〜Ｌ１１）のリードフレームは、直角
に折り曲げられて回路基板３０上の直列接続の配線パタ
ーンに半田付けされている。又、コード１２も回路基板
３０に半田付けによって接続されている。

【００１５】回路基板３０の中央付近には円形孔３３が
形成され、本体ケース２０の上面から延びる円柱部２３
が円形孔３３に挿通され、この円柱部２３に開けたネジ
孔２４を利用して裏蓋２１が本体ケース２０に固定され
る。一方、受光器２の平面図を図６に、側面図を図７
に、正面図を図８に示す。この受光器２は、本体ケース
４０の前部に透光性のカバー４１が取付けられたもので
あり、カバー４１内に２個の受光素子（後述）が設けら
れている。又、本体ケース４０の上面からは本体ケース
４０の内部に設けた動作表示灯４３が透けて見え、受光
器２の動作を確認できるようになっていると共に、後部
からはコード４４が延びている。更に、本体ケース４０
の底部には、隆起状のネジ孔部４５が横断方向に延設さ
れ、このネジ孔部４５を用いて受光器２を無人車前部の
所定位置に固定する。

【００１６】受光器２の内部を図９に示す。カバー４１
の内部にはホルダ５０が配されており、ホルダ５０はそ
の先端中心から外側を向いた傾斜面５０ａ，５０ｂを有
し、この傾斜面５０ａ，５０ｂに受光素子（例えばホト
トランジスタ）６０，６１が対称的に取付けられてい
る。傾斜面５０ａ，５０ｂに受光素子６０，６１を取付
けることで、前記投光器１からの広指向角の光に対応し
て受光範囲が広くなり、広指向角の検出エリアが得られ
る。

【００１７】次に、上記投光器１及び受光器２で構成さ
れる光電スイッチの回路構成を図１０に示すブロック図
で概説する。但し、回路の基本構成は従来の光電スイッ
チと大差ない。投光器１の電源はＤＣ１２〜２４Ｖであ
り、電源回路７０に入力される。電源回路７０には電源
表示灯１３が接続されている。又、電源回路７０には発
振回路７１及び投光素子駆動回路７２が接続され、投光
素子である１１個のＬＥＤ（Ｌ１〜Ｌ１１）の発光が制
御される。更に、投光素子駆動回路７２には、検出距離
切換スイッチ１０からの信号が入力されると共に、検出
エリア切換信号に基づいて動作する検出エリア切換回路
７３が接続されている。

【００１８】一方、受光器２の電源もＤＣ１２〜２４Ｖ
であり、電源回路８０に入る。投光器１からの光は受光
素子６０，６１で受光されて電気信号に変換され、この
電気信号は増幅回路８１で増幅され、更に出力回路８２
を経て受光器２の外部に検出信号として出力される。受
光器２の動作中は動作表示灯４３が点灯する。上記のよ
うな光電スイッチで得られる検出エリアを図１１に示
す。前記のようにＬＥＤ（Ｌ１〜Ｌ１１）を放射状に配
置してあるため、検出距離は投光器１から約１５０°の
範囲にわたって均一であり、検出エリアＡは綺麗な扇状
を呈することになり、安定した検出を行うことができ
る。このため、例えば無人車の後部に投光器１を、前部
に受光器２を取付けた場合、前後の車両が接近してカー
ブする時には、前方車の投光器１からの光を後続車の受
光器２が確実に捕らえるため、カーブ中での追突を防止
することができる。

【００１９】図１１に示す検出エリアＡは近距離用であ
るが、別の実施例として遠近両用にした場合を図１２に
示す。図１２の検出エリアは、近距離用のエリアＡと、
遠距離用のエリアＢとを合わせたものであり、エリアＢ
によりエリア中央部での検出距離が長くなり、前方にか
なり離れた無人車でも感知することができる。この検出
エリアＢを得るには、前記態様〜のうち適宜選定す
ればよい。即ち、例えば図４に示す投光器において中央
部の３個のＬＥＤ（Ｌ５〜Ｌ７）に対して、態様の場
合には高輝度のＬＥＤを使用し、態様では指向角の狭
いＬＥＤを使用し、態様では投光電流を多くする処置
を採ればよい。こうすることで、中央部の３個のＬＥＤ
（Ｌ５〜Ｌ７）の光が明るくなり、これらＬＥＤの前方
のみが一層明るく照らされることになり、この領域での
検出距離が長くなる。

【００２０】なお、上記実施例は本の一例であり、種々
の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、投
光器においては１１個のＬＥＤを使用したが、１１個よ
りも多くても少なくてもよく、配列の仕方も適当に変え
ることができる。又、遠近両用にする場合、態様（投
光電流を多くする）を採用し、適当な切換スイッチを設
けることで、図１１のような近距離用のみと、図１２の
遠近両用とに検出エリアを切り換えることができる。

【００２１】更に、受光器においては２個の受光素子を
使用したが、この個数ももっと多くても構わない。例え
ば、投光器のＬＥＤと同様に複数個の受光素子を放射状
に配列してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の光
電スイッチは、光放射角度を変えて放射状に複数個の投
光素子を配列してあるので、下記の効果を有する。 （１）光の指向角が広く、しかも検出距離が投光器から
均一であり、広角の安定した検出エリアが得られる。こ
のため、例えば無人車に搭載すれば、１台の光電スイッ
チでもカーブでの追突を十分に防止することができる。 （２）１台の光電スイッチで済むため、光電スイッチの
取付スペースが小さくてよく、配線工数の低減、メイン
回路の不要等によりコストも低くなる。

【００２３】請求項２記載の光電スイッチは、更に検出
エリアの一部の検出距離を長くするための手段を有する
ため、下記の効果を有する。 （３）１台の光電スイッチで遠近両方の検出エリアが得
られるため、無人車等に装備する場合、光電スイッチの
取付スペースが小さくて済み、コストも安くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光電スイッチの投光器
の平面図である。

【図２】図１に示す投光器の側面図である。

【図３】図１に示す投光器の正面図である。

【図４】図１に示す投光器において、裏蓋を外した状態
での底面図である。

【図５】図４に示す投光器の断面図である。

【図６】光電スイッチの受光器の平面図である。

【図７】図６に示す受光器の側面図である。

【図８】図６に示す受光器の正面図である。

【図９】図６に示す受光器の断面図である。

【図１０】投光器と受光器で構成される光電スイッチの
回路構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明の光電スイッチを用いた場合に得られ
る近距離用の検出エリアを示す図である。

【図１２】本発明の光電スイッチを用いた場合に得られ
る遠近両用の検出エリアを示す図である。

【図１３】従来例に係る光電スイッチを用いた場合に得
られる近距離用の検出エリアを示す図である。

【図１４】従来例に係る光電スイッチを用いた場合に得
られる遠近両用の検出エリアを示す図である。

【符号の説明】

１ 投光器 ２ 受光器 Ｌ１〜Ｌ１１ 発光ダイオード（投光素子） ６０，６１ 受光素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光を放射する投光器と、投光器からの光を
   受光する受光器とからなる光電スイッチにおいて、 前記投光器は、複数個の投光素子が光放射角度を変えて
   放射状に配列されてなることを特徴とする広指向角光電
   スイッチ。
2. 【請求項２】前記投光器は、検出エリアの一部の検出距
   離を長くするための手段を有することを特徴とする請求
   項１記載の広指向角光電スイッチ。