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技術 同軸型光ファイバヘッド、光ファイバセンサ、同軸型光ファイバヘッドの製造方法

出願人 パナソニックデバイスSUNX株式会社
発明者 大塚数博湯ノ口真孝
出願日 2013年1月17日 (6年9ヶ月経過) 出願番号 2013-006286
公開日 2014年7月28日 (5年2ヶ月経過) 公開番号 2014-137294
状態 特許登録済
技術分野 光学的変換 地球物理、対象物の検知 ライトガイド一般及び応用 孔内観察装置 光ファイバ束 ライトガイドの光学的結合
主要キーワード 同軸配列 光ファイバヘッド 素線先端 ファイバヘッド 先端金具 同軸タイプ 硬化性樹脂材 一括挿入
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

光ファイバ素線同軸配列精度を向上させる。

解決手段

同軸型光ファイバヘッド30であって、前方に開口する軸孔66を有する筒状部65を備える先端金具60と、前記筒状部65の軸孔66に取り付けられる筒型インナ部品70と、前記インナ部品70に内挿された状態で前記先端金具60に対して取り付けられる同軸型光ファイバ素線40であって、投光用又は受光用の光ファイバ素線のうちいずれか一方側の光ファイバ素線41を中心として、他方側の光ファイバ素線43を同心円上に複数本配列した同軸型光ファイバ素線40と、前記インナ部品70内に形成され、前記インナ部品70に内挿された前記同軸型光ファイバ素線40を変位不能な状態に固着する固着層77とを備え、前記インナ部品70の内周壁には、前記他方側の光ファイバ素線43を位置規制する位置規制部75が周方向に等間隔で形成され、かつ前記位置規制部75は、前記インナ部品70の軸方向に沿った直線形状である。

概要

背景

光ファイバセンサは、光ファイバ素線からなる光ファイバヘッドを利用して、検出光検出エリアに向けて照射し、その反射光受光することにより、検出エリア内における物体の有無を検出するものである。この種の光ファイバセンサに利用される光ファイバヘッドには、下記特許文献1や下記特許文献2のように、投光用の光ファイバ素線を中心とした同心円上に、受光用の光ファイバ素線を複数本配置した同軸タイプの光ファイバヘッドがある。

概要

光ファイバ素線の同軸配列精度を向上させる。同軸型光ファイバヘッド30であって、前方に開口する軸孔66を有する筒状部65を備える先端金具60と、前記筒状部65の軸孔66に取り付けられる筒型インナ部品70と、前記インナ部品70に内挿された状態で前記先端金具60に対して取り付けられる同軸型光ファイバ素線40であって、投光用又は受光用の光ファイバ素線のうちいずれか一方側の光ファイバ素線41を中心として、他方側の光ファイバ素線43を同心円上に複数本配列した同軸型光ファイバ素線40と、前記インナ部品70内に形成され、前記インナ部品70に内挿された前記同軸型光ファイバ素線40を変位不能な状態に固着する固着層77とを備え、前記インナ部品70の内周壁には、前記他方側の光ファイバ素線43を位置規制する位置規制部75が周方向に等間隔で形成され、かつ前記位置規制部75は、前記インナ部品70の軸方向に沿った直線形状である。

目的

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、光ファイバ素線の同軸配列精度を向上させることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

同軸型光ファイバヘッドであって、前方に開口する軸孔を有する筒状部を備える先端金具と、前記筒状部の前記軸孔に取り付けられる筒型インナ部品と、前記インナ部品に内挿された状態で前記先端金具に対して取り付けられる同軸型光ファイバ素線であって、投光用又は受光用の光ファイバ素線のうちいずれか一方側の光ファイバ素線を中心として、他方側の光ファイバ素線を同心円上に複数本配列した同軸型光ファイバ素線と、前記インナ部品内に形成され、前記インナ部品に内挿された前記同軸型光ファイバ素線を変位不能な状態に固着する固着層とを備え、前記インナ部品の内周壁には、前記他方側の光ファイバ素線を位置規制する位置規制部が周方向に等間隔で形成され、かつ前記位置規制部は、前記インナ部品の軸方向に沿った直線形状である同軸型光ファイバヘッド。

請求項2

前記位置規制部は、断面円形状をなす請求項1に記載の同軸型光ファイバヘッド。

請求項3

前記インナ部品の外周面には、前記筒状部に形成された軸孔の孔壁に当接することにより、前記インナ部品の中心が前記筒状部の中心に一致するように前記筒状部に対して前記インナ部品を位置決めする突条が設けられている請求項1又は請求項2に記載の同軸型光ファイバヘッド。

請求項4

前記インナ部品の先端には、前記筒状部に形成された前記軸孔の孔縁に当接することにより、前記インナ部品の中心が前記筒状部の中心に一致するように前記筒状部に対して前記インナ部品を位置決めする位置決め面を有する頭部が設けられている請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の同軸型光ファイバヘッド。

請求項5

センサ本体部と、前記センサ本体部に対して、前記同軸型光ファイバ素線の末端に固定されたコネクタ部を介して取り付けられる請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の同軸型光ファイバヘッドと、を有する光ファイバセンサ

請求項6

投光用又は受光用の光ファイバ素線のうちいずれか一方側の光ファイバ素線を中心として、他方側の光ファイバ素線を同心円上に複数本配列した同軸型光ファイバ素線の先端部に、先端金具に取り付けた同軸型光ファイバヘッドの製造方法であって、前記他方側の光ファイバ素線を位置規制する機能を果たすと共に、軸方向に沿って直線的に延びる形状の位置規制部を、周方向に等間隔で形成した筒型のインナ部品を前記先端金具の筒状部に形成された軸孔に対して取り付けるステップと、前記他方側の光ファイバ素線が前記位置規制部間に収まるように位置を合わせつつ、先端部が前記インナ部品の筒状部を貫通するように投光用及び受光用の光ファイバ素線を前記先端金具に組み付けるステップと、前記筒状部を貫通した投光用及び受光用の前記光ファイバ素線の先端部に対して接着剤を塗布するステップと、先端部に接着剤を塗布した前記光ファイバ素線を前記インナ部品側に引き戻すステップと、引き戻し後に前記筒状部の前端面から突出する部分を除去して前記光ファイバ素線の先端を前記筒状部の前端面と面一にするステップとを備える同軸型光ファイバヘッドの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、光ファイバ素線同軸配列精度を向上させる技術に関する。

背景技術

0002

光ファイバセンサは、光ファイバ素線からなる光ファイバヘッドを利用して、検出光検出エリアに向けて照射し、その反射光受光することにより、検出エリア内における物体の有無を検出するものである。この種の光ファイバセンサに利用される光ファイバヘッドには、下記特許文献1や下記特許文献2のように、投光用の光ファイバ素線を中心とした同心円上に、受光用の光ファイバ素線を複数本配置した同軸タイプの光ファイバヘッドがある。

先行技術

0003

特開平7−234319号公報
特開2002−82228号公報

発明が解決しようとする課題

0004

光ファイバセンサの検出精度を高めるには、図23に示すように、投光用の光ファイバ素線F1を中心とした同心円上に受光用の光ファイバ素線F3を等間隔で配置し、光ファイバ素線F1、F3の同軸配列精度を高くすることが好ましい。しかしながら、従来は、光ファイバ素線F1、F3を取り付けるための金具M側の孔径D1と、光ファイバ素線F1、F3のファイバ径素線の直径)の相関で、光ファイバ素線F1、F3の同軸配列精度を出す構造であった。一方、金具M側の孔径D1や光ファイバ素線F1、F3のファイバ径には、加工ばらつき(いわゆる公差)があることから、孔径D1側が公差最大で、ファイバ径が公差最小となった場合には、図24に示すように、投光用の光ファイバ素線F1や受光用の光ファイバ素線F3の位置に片寄りが起きて、同軸配列精度が低下するという問題があった。
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、光ファイバ素線の同軸配列精度を向上させることを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

本明細書により開示される同軸型光ファイバヘッドは、前方に開口する軸孔を有する筒状部を備える先端金具と、前記筒状部の前記軸孔に取り付けられる筒型インナ部品と、前記インナ部品に内挿された状態で前記先端金具に対して取り付けられる同軸型光ファイバ素線であって、投光用又は受光用の光ファイバ素線のうちいずれか一方側の光ファイバ素線を中心として、他方側の光ファイバ素線を同心円上に複数本配列した同軸型光ファイバ素線と、前記インナ部品内に形成され、前記インナ部品に内挿された前記同軸型光ファイバ素線を変位不能な状態に固着する固着層とを備え、前記インナ部品の内周壁には、前記他方側の光ファイバ素線を位置規制する位置規制部が周方向に等間隔で形成され、かつ前記位置規制部は、前記インナ部品の軸方向に沿った直線形状である。

0006

この構成では、インナ部品に設けた位置規制部が、光ファイバ素線の位置を規制するので、光ファイバ素線の片寄り(偏心)が起き難くなる。そのため、光ファイバ素線の同軸配列精度を向上させることが可能となる。しかも、各光ファイバ素線は固着層により同軸配列された状態で固定されているので、使用時に、光ファイバ素線の位置関係が変化して同軸配列が崩れることがない。また、位置規制部は、インナ部品の軸方向に沿った直線形状をしているので、インナ部品に挿入された他方側の光ファイバ素線が位置規制部に倣って直線形状となる。そのため、他方側の光ファイバ素線がインナ部品の内部で曲がり難くなることから、同軸配置精度が高くなる。また、位置規制部を直線形状にしておけば、インナ部品に対する挿入時に、位置規制部が光ファイバ素線を軸方向前側に案内するガイドとしても機能することから、光ファイバ素線をインナ部品に挿入し易くなるというメリットがある。

0007

上記同軸型ファイバヘッドの実施態様として次の構成が好ましい。
位置規制部を断面円形状とする。このようにすれば、先端金具(インナ部品)に光ファイバ素線を挿入する際に、光ファイバ素線が位置規制部に接触しても、光ファイバ素線に対して傷が付き難く、また変形等も起き難い。

0008

筒状部の軸孔の孔壁に当接することにより、インナ部品の中心が筒状部の中心に一致するように筒状部に対してインナ部品を位置決めする突条を、インナ部品の外周面に対して設ける構成とする。このようにすれば、インナ部品及び光ファイバ素線を、先端金具に対して位置決め(中心が一致するように位置決め)出来る。そのため、光ファイバセンサの検出精度を高めることが可能となる。

0009

インナ部品の先端に、筒状部に形成された軸孔の孔縁に当接することにより、インナ部品の中心が筒状部の中心に一致するように筒状部に対してインナ部品を位置決めする位置決め面を有する頭部を設ける構成とする。このようにすれば、インナ部品及び光ファイバ素線を、先端金具に対して位置決め(中心が一致するように位置決め)出来る。そのため、光ファイバセンサの検出精度を高めることが可能となる。

0010

本明細書により開示される同軸型光ファイバヘッドの製造方法は、投光用又は受光用の光ファイバ素線のうちいずれか一方側の光ファイバ素線を中心として、他方側の光ファイバ素線を同心円上に複数本配列した同軸型光ファイバ素線の先端部に、先端金具に取り付けた同軸型光ファイバヘッドの製造方法であって、前記他方側の光ファイバ素線を位置規制する機能を果たすと共に、軸方向に沿って直線的に延びる形状の位置規制部を、周方向に等間隔で形成した筒型のインナ部品を前記先端金具の前記筒状部に対して取り付けるステップと、前記他方側の光ファイバ素線が前記位置規制部間に収まるように位置を合わせつつ、先端部が前記インナ部品の筒状部を貫通するように投光用及び受光用の光ファイバ素線を前記先端金具に組み付けるステップと、前記筒状部を貫通した投光用及び受光用の前記光ファイバ素線の先端部に対して接着剤を塗布するステップと、先端部に接着剤を塗布した前記光ファイバ素線を前記インナ部品側に引き戻すステップと、引き戻し後に前記筒状部の前端面から突出する部分を除去して前記光ファイバ素線の先端を前記筒状部の前端面と面一にするステップとを備える。

0011

インナ部品に対する接着剤の充填作業は、例えば、光ファイバ素線をインナ部品に挿入する前に行うことが考えられる。しかし、接着剤を予め充填しておくと、インナ部品に光ファイバ素線を挿入する際の挿入抵抗がどうしても大きくなり、組み付け作業性が悪い。この点、本明細書により開示する同軸型光ファイバヘッドの製造方法では、先端金具(インナ部品)に対して光ファイバ素線をまず貫通挿入し、その後、先端部に接着剤を塗布した光ファイバ素線をインナ部品の内方に引き戻すことにより、接着剤をインナ部品に充填する。このようにすれば、光ファイバ素線をインナ部品に挿入する際の挿入抵抗が小さくなることから、組み付け性に優れ、製造効率が高い。しかも、位置規制部は、インナ部品の軸方向に沿った直線形状をしているので、先端金具(インナ部品)に光ファイバ素線を挿入又は引き戻す際にガイドとして作用する。そのため、一層、組み付け性がよく、製造効率が高い。

発明の効果

0012

本発明によれば、光ファイバ素線の同軸配列精度を向上させることが出来る。また、光ファイバヘッドの組み付け作業性を向上させることが出来る。

図面の簡単な説明

0013

実施形態に適用された光ファイバセンサのブロック図
同軸型光ファイバヘッドの斜視図
先端金具の垂直断面図
図3中のA−A線断面図
先端金具を後方から見た斜視図(蓋部材未装着状態を示す)
インナ部品を後方から見た斜視図
インナ部品を前方から見た斜視図
図4の拡大図
インナ部品の垂直断面図
インナ部品の正面図
インナ部品の右側面図
インナ部品の左側面図
インナ部品の底面図
インナ部品の背面図
インナ部品の平面図
プラグの構造を示す斜視図
同軸型光ファイバヘッドの製造工程を示す図(第1ステップを示す)
同軸型光ファイバヘッドの製造工程を示す図(第2ステップを示す)
同軸型光ファイバヘッドの製造工程を示す図(第3ステップを示す)
同軸型光ファイバヘッドの製造工程を示す図(第4ステップを示す)
同軸型光ファイバヘッドの製造工程を示す図(第5ステップを示す)
同軸型光ファイバヘッドの製造工程を示す図(第6ステップを示す)
同軸型光ファイバヘッドの断面図(素線の片寄りがない状態を示す)
同軸型光ファイバヘッドの断面図(素線に片寄りが生じた状態を示す)

実施例

0014

<実施形態>
本発明の一実施形態を図1ないし図22によって説明する。

0015

1.光ファイバセンサ10の構造
図1は、光ファイバセンサ10の構成を示すブロック図である。光ファイバセンサ10は、センサ本体部20と、センサ本体部20に対してプラグ80を介して取り付けられる同軸型光ファイバヘッド30とを備える。尚、プラグ80が本発明の「コネクタ部」の一例である。

0016

センサ本体部20は、概ね箱型をしたケーシング20Aを備える。ケーシング20Aの内部には、投光部21、投光回路22、受光部23、受光回路24、制御回路27が設けられている。投光部21は例えば、LEDやレーザダイオード等の投光素子から構成され、投光用の光ファイバ素線41を通じて所定の検出領域に光を照射する機能を果たす。投光回路22は、制御回路27からの指令応答して、投光部21を駆動する駆動回路である。

0017

受光部23は例えば、フォトトランジスタなどの受光素子から構成され、検出領域からの反射光を受光用の光ファイバ素線43を通じて受光する機能を果たす。受光回路24は、受光部23の受光量の応じたレベル受光信号を出力する機能を果たす。制御回路27は、受光回路24から出力される受光信号のレベルを所定の閾値と比較することで、検出領域における物体の位置や有無を判定する機能を果たす。

0018

図2は、同軸型光ファイバヘッド30の斜視図である。同軸型光ファイバヘッド30は、同軸型光ファイバ素線40と、同軸型光ファイバ素線40の外側に外挿される保護チューブ50と、同軸型光ファイバ素線40の先端に取り付けられた先端金具60と、インナ部品70と、同軸型光ファイバ素線40の末端に取り付けられたプラグ80とを備える。尚、図2に示す符号90は、製品型式番号等を記載するための型式チューブである。

0019

図3は先端金具60の垂直断面、図4図3のA−A線断面図である。同軸型光ファイバ素線40は投光用の光ファイバ素線41と、複数本(この例では、9本)の受光用の光ファイバ素線43とを含む。受光用の光ファイバ素線43の線径は、投光用の光ファイバ素線41の線径よりも小さく、この例では、受光用の光ファィバ素線43の線径は、投光用の光ファイバ素線41の線径の約1/2の大きさとなっている。図4図8に示すように、受光用の光ファイバ素線43は、投光用の光ファイバ素線41に対する同心円(光ファイバ素線41の中心点を中心とする円)L上に等間隔で配列されている。本明細書では、光ファイバ素線41を中心とする同心円L上に光ファイバ素線43を等間隔で配列することを、同軸配列と呼ぶ。

0020

先端金具60は、同軸型光ファイバ素線40を所定の取付箇所に取り付けるための金具(金属製の金具)であり、概ねブロック型をなす金具本体61の前側(図3では左側)に筒状部65を形成している。金具本体61の内部には、同軸型光ファイバ素線40を収容する収容部63が設けられている。収容部63は、金具本体61を下方に貫通しており、保護チューブ50を被覆した同軸型光ファイバ素線40を下方に引き出せる構成となっている。また、金具本体61の後面は、蓋部材67が設けられている。蓋部材67が未装着な状態では、図5に示すように、金具本体61の収容部63の後面側が開いた状態になることから、後面側から同軸型光ファイバ素線40の先端を、筒状部65に挿入できる構成となっている。

0021

図2図3に示すように、筒状部65は金具本体61の前面側の中央やや上部寄りの位置に設けられており、水平に真っ直ぐ延びる形状をしている。筒状部65は、同軸型光ファイバ素線40を挿入して固定する軸孔66を有している。軸孔66の後端側は金具本体61の収容部63に連通し、前端側は前方に開口している。

0022

筒状部65に形成された軸孔66のうち、前端寄りの部位にはインナ部品70が収容されている。図6図7はインナ部品70の斜視図、図10から図15はインナ部品70の6面図である。インナ部品70は、合成樹脂製であり、前後方向に貫通する貫通孔73を軸方向に沿って形成した筒型をなす。図6に示すようにインナ部品70の外周壁には、突条71が軸方向に沿って3条形成されている。この突条71は、筒状部65の中心にインナ部品70の中心(より詳しくは、筒状部65に形成された軸孔66の中心に対してインナ部品70に形成された貫通孔73の中心)が一致するように、筒状部65に対してインナ部品70を位置決めする機能を果たしている。すなわち、インナ部品70に形成された3本の突条71が、筒状部65に形成された軸孔66の孔壁に3点当たりすることで、筒状部65に形成された軸孔66の中心に対して、インナ部品70に形成された貫通孔73の中心が一致する状態にセンタリングされる構成となっている。尚、突条71は周方向に等間隔で形成されており、概ね三角形状をなす(図6参照)。

0023

また、インナ部品70の先端には、大径の頭部72が設けられている。大径の頭部72は、後方に向かって、径が細くなる円錐形状をしている。この頭部72は、突条71と同様に、筒状部65の中心にインナ部品70の中心を一致させる機能を果たしている。

0024

すなわち、頭部72の円錐面72Aが、軸孔66の孔縁に当接することにより、インナ部品70を筒状部65の中心に向かってセンタリングするため、筒状部65の中心にインナ部品70の中心を一致させるように位置決め出来る。尚、軸孔66の孔縁も円錐面にしておくと、筒状部65に対してインナ部品70を高精度にセンタリングすることが可能となり、好ましい。尚、円錐面72Aが、本発明の「位置決め面」の一例である。

0025

そして、筒状部65に差し込まれた同軸型光ファイバ素線40の先端部は、インナ部品70の貫通孔73を貫通し、素線先端を筒状部65の前端面65Aから前方に臨ませた状態で、後記する固着層77により固定される構成となっている。

0026

また図7図8に示すように、インナ部品70に形成された貫通孔73の孔壁には、孔中心である内方に向かって突出する位置規制部75が形成されている。位置規制部75は、投光用の光ファイバ素線41を中心とする同心円L上に配置される受光用の光ファイバ素線43に対応して周方向に等間隔で形成されている。

0027

この位置規制部75は、図8に示すように、同心円L上に配置された各光ファイバ素線43の間に位置して、各光ファイバ素線43を周方向に位置決めする機能を果たす。このようにすることで、位置規制部75が設けられていない場合に比べて、受光用の光ファイバ素線43の片寄りを防止することが可能となるため、同軸型光ファイバ素線40の同軸配列精度を高めることが可能となっている。尚、同軸配列精度が高いとは、筒状部65の中心に対して、光ファイバ素線41の中心が一致し、かつ光ファイバ素線41を中心とする同心円L上に受光用の各光ファイバ素線43が等間隔で配置されている状態を指す。

0028

また、位置規制部75は断面円形状(概ね半円形状)をなす。断面を円形状にしておくことで、光ファイバ素線41、43をインナ部品70に対して挿入する際に、光ファイバ素線41、43が位置規制部75に接触しても、光ファイバ素線41、43に対して傷が付き難く、また変形等も起き難い。

0029

また、図8に示すように、インナ部品70の貫通孔73内には樹脂系(一例としてエポキシ樹脂等)の硬化性接着剤Uが充填されている。硬化性接着剤Uは、位置がずれないように各光ファイバ素線41、43を固着する固着層77を形成する。仮に、固着層77が設けられていない場合は、インナ部品70の内部で各光ファイバ素線41、43が動いて同軸配列精度を低下させることが起こり得るが、本実施形態のように固着層77を設けることで、各光ファイバ素線41、43の位置が固定されることから、同軸配列精度を高めることが可能となっている。

0030

また、各光ファイバ素線41、43は、固着層77により、他の光ファイバ素線41、43やインナ部品70から離間した状態に保持される。もし仮に、各光ファイバ素線41、43が、インナ部品70や他の光ファイバ素線41、43に接触していると、何らかの拍子外力が加わった時に、光ファイバ素線41、43が、インナ部品70や他の光ファイバ素線41、43と強く干渉して傷ついたり、変形を起こす恐れがある。

0031

この点、本実施形態のように、各光ファイバ素線41、43を、固着層77により、他の光ファイバ素線41、43やインナ部品70から離間した状態に保持するようにしておけば、各光ファイバ素線41、43を保護することが可能となり、何らかの拍子で外力が加わったとしても、各光ファイバ素線41、43が変形を起こしたり、傷つくことを未然に防止することが可能となる。

0032

また、図9に示すように、位置規制部75は、インナ部品70の軸方向(前後方向)に沿った直線形状をなし、貫通孔73の前端寄りの位置から中央部までの範囲に形成されている。位置規制部75を直線形状にしておくことで、インナ部品70に挿入された光ファイバ素線43が位置規制部75に倣って直線形状となる。そのため、光ファイバ素線43がインナ部品70の内部で曲がり難くなることから、同軸配置精度が高くなる。また、位置規制部75を直線形状にしておけば、貫通孔73に対する挿入時に、位置規制部75が光ファイバ素線43を軸方向前側に案内するガイドとしても機能することから、光ファイバ素線43をインナ部品70に挿入し易くなるというメリットがある。

0033

図1図2に戻って説明を続けると、プラグ80は、同軸型光ファイバ素線40の終端部に取り付けられている。プラグ80の下端部には、左右一対差込部81、83が設けられている。各差込部81、83には、それぞれ投光用の光ファイバ素線41と、受光用の光ファイバ素線43が挿通される構成となっている(図16参照)。センサ本体部20の前面壁には、プラグ80を固定する受け部(図略)が形成されていて、プラグ80を受け部に差し込んでロックできる構成となっている。

0034

そして、プラグ80をセンサ本体部20に差し込んだ状態では、図1に示すように、差込部81に差し込まれた投光用の光ファイバ素線41が投光部21の正面に位置し、差込部83に差し込まれた受光用の光ファイバ素線43が受光部23の正面に位置する。そのため、投光部21から光を出射すると、その光を、投光用の光ファイバ素線41を通じて所定の検出領域に照射出来る。また、検出領域に照射された光の反射光を、受光用の光ファイバ素線43を通じて受光部23に導入して受光させることが出来る。

0035

本実施形態では、図2に示すように、先端金具60に設けられた筒状部65の外周面に螺子が切られていることから、同軸型光ファイバヘッド30を所定の取付箇所(この例では、パネル100)に固定する場合には、パネル100に形成された取付孔110に筒状部65を挿入した後、ボルト締めすることにより、パネル100に対して先端金具60を固定することが出来る。

0036

先端金具60の固定後、投光部21を駆動して投光用の光ファイバ素線41を通じて検出領域に光を照射すると、検出領域内に物体が存在していれば、物体表面で光が反射する。そして、物体表面で反射した反射光の一部は、受光用の光ファイバ素線43を通じて受光部23に入光し、受光回路24の出力する受光信号のレベルが所定の閾値を上回る状態となる。

0037

一方、検出領域内に物体が存在していない場合、光の反射がなく、受光部23にて受光される光はほとんどないため、受光回路24の出力する受光信号のレベルが所定の閾値を下回る状態となる。そのため、制御回路27にて、受光信号のレベルを所定の閾値と比較することで、検出領域における物体の位置や有無を判定することが出来る。

0038

2.同軸型光ファイバヘッド30の製造方法
同軸型光ファイバヘッド30は、下記の7つのステップにより製造される。まず、1番目のステップでは、先端金具60の筒状部65に対して、インナ部品70を取り付ける作業が行われる。インナ部品70は、外周面に接着剤Cを塗布した後、先端金具60の筒状部65に形成された軸孔66に対して前側(図17の左側)より挿入される。

0039

筒状部65内にインナ部品70を挿入してゆくと、インナ部品70の全体が概ね差し込まれた時点で、先端に形成された大径の頭部72が筒状部65の前端面65Aに突き当たってそれ以上挿入できない状態になり、インナ部品70の取り付けは完了する。取り付けが完了した状態では、インナ部品70は図17に示すように、先端の頭部72を除くほぼ全体が筒状部65内に収まり、前端面65Aから頭部72の先端が前側に少し突出した状態となる。

0040

尚、筒状部65に収容されたインナ部品70は、頭部72に形成された円錐面72Aの作用、及び外周壁に形成された突条71の作用により、貫通孔73の中心が筒状部65に形成された軸孔66の中心に一致するように位置決めされる。そして、更に、外周面に塗布した接着剤Cにより、位置決めされた状態を保ちつつ、軸孔66の孔壁に固着される。

0041

続く、2番目のステップでは、1本の投光用の光ファイバ素線41と、9本の受光用の光ファイバ素線43を、先端金具60に対して組み付ける作業が行われる。具体的には、各光ファイバ素線41、43は、先端金具60に後方から挿入され、金具本体61の収容部63、筒状部65、筒状部65の先端側に収容されたインナ部品70を順に貫通し、素線先端が筒状部65の先端面から前方に所定長さ(図18に示す寸法H)だけ、突出するように差し込まれる。

0042

また、光ファイバ素線41、43を挿入する際には、投光用の光ファイバ素線41がインナ部品70の貫通孔73の中心に位置し、残る9本の受光用の光ファイバ素線43が位置規制部75の間に収まるように、光ファイバ素線43の位置が、組み付け作業者により調整される。そのようにすることで、投光用の光ファイバ素線41を中心とする同心円L上に受光用の光ファイバ素線43を等間隔で配列することが出来る。

0043

尚、光ファイバ素線41、43の挿入方法は、最初に投光用の光ファイバ素線41をインナ部品70の貫通孔73に挿入した後、位置規制部75の間に収まるように位置を調整しながら、受光用の各光ファイバ素線43を貫通孔73に事後挿入する方法や、投光用の光ファイバ素線41の外側に9本の光ファイバ素線43を予め等間隔に配置し、光ファイバ素線43が位置規制部75の間に収まるように位置を調整しながら、投光用と受光用の光ファイバ素線41、43をインナ部品70の貫通孔73に一括挿入する方法を用いることが出来る。

0044

また、インナ部品70の後端にはすり型のテーパ部76が形成されており、光ファイバ素線41、43をインナ部品70に挿入する際に、光ファイバ素線41、43を貫通孔73の中心側に案内する構成となっている。

0045

続く、3番目のステップでは、図19に示すように、筒状部65の前端面65Aから前方に突出した、光ファイバ素線41、43の先端部に対して硬化性接着剤Uを塗布する作業が行われる。硬化性接着剤Uを塗布する作業は、注射器等を使用して、各光ファイバ素線41、43の外周を包むように行われる。

0046

そして、4番目のステップでは、図20に示すように、光ファイバ素線41、43を後方に引いて、素線の先端部(硬化性接着剤Uを塗布した部分)を、インナ部品70の貫通孔73内に引き戻す作業が行われる。光ファイバ素線41、43の先端部を引き戻すと、先端部と共に塗布された硬化性接着剤Uが貫通孔73の内部に引き込まれることから、貫通孔73の内部に硬化性接着剤Uを充填することが出来る。

0047

そのため、充填された硬化性接着剤Uが硬化すると、受光側の光ファイバ素線43は、図8に示すように、光ファイバ素線41を中心とする同心円L上に等間隔に配列された状態に位置が固定される。また、貫通孔73の内部に充填された硬化性接着剤Uは、引き戻しの際に、インナ部品70と各光ファイバ素線41、43の間の隙間や各光ファイバ素線41、43間の隙間に入り込むことから、各光ファイバ素線41、43を、他の光ファイバ素線41、43やインナ部品70から離間させた状態に保つことが出来る。

0048

尚、光ファイバ素線41、43の引き戻し量は、引き戻し後、光ファイバ素線41、43の先端が、筒状部65の前端面65Aから少しだけ前方に飛び出した状態になるように、前端面65Aからの突出長より、幾らか少なくすることが好ましい。このようにすることで、光ファイバ素線41、43のうち、前端面65Aから飛び出した部分を最終的に除去することで、光ファイバ素線41、43の先端位置を筒状部65の前端面65Aに合わせることが出来る。

0049

その後、5番目のステップでは、図21に示すように、光ファイバ素線41、43に対して保護チューブ50、プラグ80、型式チューブ90を組み付ける作業が行われる。そして、6番目のステップでは、図22に示すように、光ファイバ素線41、43のうち、金具本体61の後方に引き出された部分を、保護チューブと共に下方に折り曲げて金具本体61の収容部63に収容する作業が行われる。その後、裏面に接着剤を塗布した蓋部材67を、金具本体61に対して取り付ける。これにより、金具本体61の後面が蓋部材67により閉止された状態となる。

0050

そして、3番目のステップで塗布した硬化性樹脂材Uが硬化した後、7番目のステップが行われる。7番目のステップでは、グラインダーサンダー等の工具を使用して、筒状部65の先端部分を研磨する作業が行われる。研磨作業により、筒状部65の前端面65Aから飛び出した部分(図22に示すB部であって、インナ部品70の先端や光ファイバ素線41、43の先端)は除去され、図3に示すように、インナ部品70の先端、光ファイバ素線41、43の先端は、筒状部65の前端面65Aと面一に加工される。以上により、同軸型光ファイバヘッド30を製造することが出来る。

0051

3.効果説明
同軸型光ファイバヘッド30では、インナ部品70に設けた位置規制部75が、光ファイバ素線43の位置を規制するので、光ファイバ素線41、43の片寄り(偏心)が起き難くなる。そのため、光ファイバ素線41、43の同軸配列精度を向上させることが可能となる。しかも、各光ファイバ素線41、43は固着層77により同軸配列された状態で固定されているので、使用時に、光ファイバ素線41、43の位置関係が変化して同軸配列が崩れることがない。また、位置規制部75は、インナ部品70の軸方向に沿った直線形状をしているので、インナ部品70に挿入された光ファイバ素線43が位置規制部75に倣って直線形状となる。そのため、光ファイバ素線43がインナ部品70の内部で曲がり難くなることから、同軸配置精度が高くなる。また、位置規制部75を直線形状にしておけば、貫通孔73に対する挿入時に、位置規制部75が光ファイバ素線43を軸方向前側に案内するガイドとしても機能することから、光ファイバ素線43をインナ部品70に挿入し易くなるというメリットがある。

0052

また、硬化性接着剤Uの充填作業は、例えば、光ファイバ素線41、43をインナ部品70の貫通孔73に挿入する前に行うことが考えられる。しかし、硬化性接着剤Uを先に塗布しておくと、貫通孔73に光ファイバ素線41、43を挿入する際の挿入抵抗がどうしても大きくなり、組み付け作業性が悪い。この点、本実施形態に開示する同軸型光ファイバヘッド30の製造方法では、インナ部品70に対して光ファイバ素線41、43をまず貫通挿入し、その後、先端部に硬化性接着剤Uを塗布した光ファイバ素線41、43をインナ部品70の内方に引き戻すことにより、硬化性接着剤Uをインナ部品70の貫通孔73内に充填する。このようにすれば、光ファイバ素線41、43をインナ部品70に挿入する際の挿入抵抗が小さくなることから、組み付け性に優れ、製造効率が高い。

0053

また、本実施形態では、筒状部65の前端面65Aから少しだけ先端が飛び出した状態になるように光ファイバ素線41、43を引き戻し、飛び出した先端を最終的に除去することによって、光ファイバ素線41、43の先端を筒状部65の前端面65Aと面一に加工する。このようにすることで、素線先端位置のばらつきを小さくすることが可能となる結果、検出対象となる物体から素線先端までの距離を保つことが可能となり、光ファイバセンサ10の検出精度を高めることが出来る。

0054

<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る。
(1)本実施形態では、同軸型光ファイバ素線40の構成例として、投光用の光ファイバ素線41を中心とする同心円L上に、受光用の光ファイバ素線43を等間隔で配列した例を示した。光ファイバ素線41、43の配置は、実施形態に開示した配置に限定されるものではなく、例えば、投光用と受光用の配列を反転させて、受光用の光ファイバ素線43を中心側に配置し、光ファイバ素線43を中心とする同心円上に投光用の光ファイバ素線41を等間隔で配列するようにしてもよい。

0055

(2)本実施形態では、位置規制部75を、インナ部品70の前半分に形成した例を示したが、インナ部品の全長に亘って形成するようにしてもよい。また、実施形態では、位置規制部75の断面円形状にしたが、光ファイバ素線43の位置ずれを防止できるものであればよく、例えば、断面台形状等にしてもよい。

0056

10...光ファイバセンサ
20...センサ本体部
30...同軸型光ファイバヘッド
40...同軸型光ファイバ素線
41...投光用の光ファイバ素線
43...受光用の光ファイバ素線
60...先端金具
65...筒状部
70...インナ部品
71...突条
72...頭部
75...位置規制部
77...固着層
80...プラグ(本発明の「コネクタ部」の一例)
U...硬化性接着剤

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