JP2010220251A - センサヘッド部の取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 センサのセンサヘッド部を、その都度現場に合わせて専用の治具を設計したり、或いはねじの取り外し作業等を伴うことなく、光軸周りの角度調整を高い自由度をもって実現することを可能としたセンサヘッドの取付構造を提供すること。
【解決手段】 センサヘッド部を構成する断面正多角形状の角筒状ケースと、この角筒状ケースと支持部材との間に介在される取付用治具とを含む。取付用治具は、中央板部と左側板部と右側板部とを合成樹脂により一体成形してなる。中央板部には、支持部材への取付けに供される取付部が設けられると共に、左右の側板部の先端部内面には係止突部が形成される。角筒状ケースの各面には、取付用治具の左右の側板部の係止突部と係合する係止溝が形成されており、かつ係止溝の配列パターンは全ての面について同一である。
【選択図】 図８

Description

この発明は、センサのセンサヘッド部を支持部材に取り付けるためのセンサヘッド部の取付構造に係り、特に、軸周りの角度調整を容易としたセンサヘッドの取付構造に関する。

従来、センサ、中でも視覚センサ（画像処理センサとも称する）におけるセンサヘッド（カメラに相当）の取付構造にあっては、センサヘッドの基部に水平方向に貫通する貫通孔を開けておき、この貫通孔を利用して支持部材の側面にセンサヘッドを取り付けるようにしたもの、或いはセンサヘッドの基部の底面にねじ穴を開けておき、これを支持部材の水平な面にカメラの三脚と同様にして取り付けるようにした構造などが知られている。

尚、カメラを三脚上に固定する際にカメラと三脚との間に介在されるアタッチメントとしては様々な従来例が知られている（例えば、特許文献１参照）。

実公平７−５４７１８号公報

しかしながら、上述した従来のセンサヘッドの取付構造にあっては、センサヘッド基部と支持部材との間をねじにより固定するものであるから、センサヘッドの光軸周りの角度調整を行うためには、センサヘッド基部と支持部材との間にその都度適切な治具を現場で製作するといった煩雑な作業が必要とされるといった問題点があった。

殊に、コンベア上を流れてくる物品を視覚センサで検査するような場合を想定すると、コンベア上を流れてくる物品の向き（頭を上にして、頭を下にして、頭を右へ向けて、頭を左へ向けて等）に拘わらず、モニタ画面上の画像を常に一定の向きで映し出すためには、それら物品の向きに合わせてセンサヘッドの光軸周りの角度調整を行う必要があり、作業上の不具合を生ずる結果となっていた。

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、センサのセンサヘッド部を、その都度現場に合わせて専用の治具を設計したり、或いはねじの取り外し作業等を伴うことなく、光軸周りの角度調整を高い自由度をもって実現することを可能としたセンサヘッドの取付構造を提供することにある。

この発明の他の目的とするところは、製造が容易で低コストに実現することが可能なセンサヘッドの取付構造を提供することにある。

この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、以下の明細書の記載を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。

この発明のセンサヘッド部の取付構造は、センサのセンサヘッド部を支持部材に取り付けるための構造である。ここで、『センサ』としては、典型的には、視覚センサ（画像処理センサ）のように、光軸周りの角度調整に重要な意義を有するセンサを含むのであるが、それ以外にも光切断法を用いて対象物までの距離を光学的に測定する変位センサ、その他磁界型の近接センサ等のように、軸周りの角度調整に意義を有するセンサに広く応用が可能である。

このセンサヘッド部の取付構造は、センサヘッド部を構成する断面正多角形状の角筒状ケースと、この角筒状ケースと支持部材との間に介在される取付用治具とを含む。つまり、センサヘッド部のケースを断面正多角形状の角筒状ケースとすることは必須の要件である。ここで、『断面正多角形状』には、四角形、五角形、六角形・・・といった様々な正多角形が含まれる。

取付用治具は、中央部と左側板部と、右側板部とを合成樹脂により一体成形してなるものである。中央板部の幅は、角筒状ケースの各面の周方向幅とほぼ同幅とされる。左右の側板部の幅は、角筒状ケースの各面の周方向幅とほぼ同幅またはそれよりも狭幅とされる。中央板部と左右の側板部とのなす角度は角筒状ケースの相隣接する面のなす角度とほぼ同一またはそれよりも狭角とされる。中央板部には、支持部材への取付けに供される取付部が設けられると共に、左右の側板部の先端部内面には係止突部が形成される。さらに、角筒状ケースの周方向の各面には、取付用治具の左右の側板部の係止突部と係合する係止溝が形成されており、かつ係止溝の配置パターンは周方向の全ての面について同一である。

このような構成によれば、取付用治具の中央板部と左側板部と右側板部とが、角筒状ケースの相隣接する３つの面に対応するようにして、取付用治具を角筒状ケースの外周に押し付ければ、取付用治具の左右の側板部の係止突部が角筒状ケースの３つの面のそれぞれに形成された係止溝に係合することによって、いわゆるスナップフィット構造によって、取付用治具は角筒状ケースのどの面にもしっかりと固定される。取り外す際にも、ねじ等の固定的な締結手段を用いていないため、スナップフィット構造を利用して、角筒状ケースから取付用治具を簡単に取り外すことができる。取付用治具の中央板部には支持部材への取付けに供される取付部が設けられているため、この取付部を利用して取付用治具を支持部材に取り付ければ、支持部材の向きは固定したまま、角筒状ケースの軸周り角度を任意に調整可能となる。

好ましい実施の形態としてはセンサとしては視覚センサが採用される。先に述べたように、視覚センサにあっては、コンベア上を流れてくる物品をその真上からカメラで撮影して画像表示するような場合が想定されるが、その場合に、コンベア上を流れてくる物品の向きに合わせて、センサヘッド部の光軸周りの角度調整が可能であれば、画像処理部側で複雑な回転操作などを行わずとも、画像表示器の画面に常に一定方向へ向けて物品の画像を表示させることができる。

好ましい実施の形態では、センサヘッド部を構成する角筒状ケースの断面形状を正方形とすることができる。このような構成によれば、中央板部と左右の側板部とのなす角度を直角またはそれよりもやや狭角とすることができ、スナップフィット構造を利用して、係止突部と係止溝とを係合する際の強度設計が容易となる他、着脱いずれの操作にも無理がないという利点がある。

好ましい実施の形態としては、取付用治具の中央板部に設けられた取付部がタップ孔とすることができる。このような構成によれば、従前の取付構造と同様にして、ねじ止め方法を利用して、取付用治具を任意の支持部材に容易に取り付けることができる。

好ましい実施の形態にあっては、タップ孔が、雌ねじ部材をインサート成形することにより形成したものとすることができる。このような構成によれば、取付用治具の合成樹脂一体成形作業において、タップ孔を同時に形成することができ、製作工数の削減により、コストダウンが可能となる。

本発明のセンサヘッドの取付構造によれば、支持部材にセンサヘッド部を取り付ける際の軸周り（例えば、光軸周り）の角度調整が容易となる。

本発明が適用された視覚センサ全体の外観斜視図である。 取付用治具が装着されたコード付センサヘッド部の正面図である。 取付用治具が装着されたコード付センサヘッド部の側面図である。 取付用治具が装着されたコード付センサヘッド部の平面図である。 取付用治具の構造を示す図である。 取付用治具のＣ−Ｃ線断面図である。 センサヘッド部と取付用治具との装着前の状態を示す分解斜視図である。 センサヘッド部に対する取付用治具の装着操作を示す説明図である。 取付用治具の装着が完了したセンサヘッド部の斜視図である。

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。

本発明が適用された視覚センサ全体の外観斜視図が図１に示されている。同図に示されるように、この視覚センサは、センサヘッド部１とアンプ部２とを備えている。後に詳細に説明するように、センサヘッド部１を構成するカメラで撮影された映像は、アンプ部２へと送られ、アンプ部２に備え付けの画像表示器の画面上に映し出される。

アンプ部２の構造について簡単に説明する。アンプ部２は矩形状のケース２０１を有する。ケース２０１の正面には、画像表示器を構成するＬＥＤ表示器２０４と操作部カバー２０５とが設けられている。先に述べたように、ＬＥＤ表示器２０４には、センサヘッド部１で撮影された映像が表示される。操作部カバー２０５は開閉自在とされ、これが開かれると、その下からは各種のファンクションキーや設定キー等が現れる。ケース２０１の左右の側面には、連接用コネクタのカバー２０６が設けられる。このカバー２０６はスライド式に開閉可能とされ、これが開かれると、その下からは連設用コネクタが現れる。ケース２０１の下部からは電気コード２０２が引き出される。この電気コード２０２は例えばＰＬＣ等に接続され、入出力信号等の送受に利用される。ケース２０１の上面にはレセプタクル２０３が設けられる。このレセプタクル２０３は、後述するように、センサヘッド部１から引き出された電気コード先端のプラグに接続される。

次に、センサヘッド部１の構造について説明する。センサヘッド部１は、断面ほぼ四角形状の角筒状ケースを有する。この角筒状ケースは、本体部ケース１０１と先端部ケース１０２とに分割されている。この角筒状ケースの軸方向先端部には撮影用窓１０４が、後端部からは電気コード１０３が引き出される。電気コード１０３の先端には、図２及び図４に示されるように、プラグ１０５が設けられており、このプラグ１０５がアンプ部２のレセプタクル２０３と結合される。これにより、センサヘッド部１とアンプ部２の間における各種データの送受が可能となる。

先端部ケース１０２内には、図示しないが、受光用レンズ等の光学系と、複数のＬＥＤ照明器が設けられる。それらのＬＥＤ表示器は、受光光学系を取りまくようにその周囲に配置される。

本体部ケース１０１は、例えば図３に示されるように、第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、第３面Ｓ３、第４面Ｓ４からなる周方向の４つの面を有する。各面Ｓ１〜Ｓ４には、それぞれ軸方向へ延びる右側係止溝１０６と左側係止溝１０７が形成されている。これら係止溝内には、図２にやや拡大して示されるように、前部溝内突部１０８と後部溝内突部１０９とが設けられている。すなわち、この例にあっては、４つの面Ｓ１〜Ｓ４のそれぞれに、右側係止溝１０６、左側係止溝１０７、前部溝内突部１０８、後部溝内突部１０９が同一の配列パターンで設けられている。図２に示されるように、前部溝内突部１０８、後部溝内突部１０９のそれぞれにおいて、前方側の側面は垂直面とされるのに対し、後方側の面はテーパ面１０８ａ，１０９ａとされている。これは、後述する取付用治具の脱着を容易とするためである。

次に、取付用治具３の構造が図５に示されている。同図に示されるように、取付用治具３は、中央板部３０１と左側板部３０２と右側板部３０３と背面側突部３０４とを合成樹脂により一体成形してなるものである。中央板部３０１の幅は、角筒状ケースの各面（Ｓ１〜Ｓ４）の周方向幅とほぼ同幅とされている。左右の側板部３０２，３０３の幅は、角筒状ケースの各面（Ｓ１〜Ｓ４）の周方向幅のほぼ半分程度の幅とされている。中央板部３０１と左右の側板部３０２，３０３とのなす角度は、角筒状ケースの相隣接する面（例えば面Ｓ１と面Ｓ２）のなす角度である９０°とされている。中央板部３０２には、支持部材への取付けに供される取付部であるところの中央部取付孔３０５と前部取付孔３０６と後部取付孔３０７とが設けられている。さらに、左右の側板部３０２，３０３の先端部内面には、係止突部であるところの、中央部係止突部３０８と前部係止突部３０９と後部係止突部３１０とが形成されている。

次に、中央部取付孔３０５と前部取付孔３０６と後部取付孔３０７との詳細について説明する。図６に示されるように、それらの取付孔３０５〜３０７は、背面側突出部３０４内に、雌ねじ部材３０５ａ，３０６ａ，３０７ａをそれぞれインサート成形により埋め込むことによって製作されている。そのため、取付用治具製作のための樹脂成形工程において、取付用治具の外径のみならず、支持部材に対する取付孔であるタップ孔についても同時に形成することができる。

次に、図７〜図９を参照して、センサヘッド部１と取付用治具３との装着方法について説明する。

先に説明したように、センサヘッド部１と取付用治具３との結合は合成樹脂の弾性を利用したスナップフィット構造を利用する。また、両者の結合は、センサヘッド部１の各面（Ｓ１〜Ｓ４）のそれぞれに設けられた右側係止溝１０６と左側係止溝１０７と、取付用治具３の左右の側板部３０２，３０３のそれぞれに設けられた中央部係止突部３０８と前部係止突部３０９と後部係止突部３１０を利用して行われる。尚、図７において、１１０は受光用のレンズ、１１１はＬＥＤで構成される照明器である。

まず最初に、図８に示されるように、左右の側板部の何れか（この例では、側板部３０３）の先端に設けられた３個の係止用突部３０８〜３１０を、角筒状ケースの第１面（Ｓ１）に設けられた右側係止溝１０６へしっかりと係合させる。その際に、先ほど説明した前部溝内突部１０８及び後部溝内突部１０９は、軸方向の両者の位置決めに利用される。しかる後、図８に矢印で示されるように、合成樹脂の弾性を利用して、取付用治具３を拡開させながら回転させ、中央板部３０１を角筒状ケースの第４面（Ｓ４）と平行となるように押し当てる。すると、他方の側板部（この例では右側板部３０２）の先端に設けられた係止突部３０８〜３１０が、角筒状ケースの第３面（Ｓ３）に設けられた左側係止溝１０７と係合することによって、両者はいわゆるスナップフィット構造によってしっかりと固定される。その後、図示しない支持部材を貫通させたねじを、中央部取付孔３０５，前部取付孔３０６，後部取付孔３０７の全てまたは選択された何れかにねじ込めば、取付用治具３は支持部材にしっかりとねじ止め固定される（図９参照）。一方、取り外しの際には、本体部ケース１０１を軸方向前方へとやや強くずらせば、テーパ面１０８ａ，１０９ａの作用によって、両者の結合は緩むから、その状態で合成樹脂の弾性を利用して、本体部ケース１０１と取付用治具３とを取り外すことができる。

以上説明したように、本発明のセンサヘッド部の取付構造は、センサヘッド部１を構成する断面正方形状の角筒状ケース１０７と、この角筒状ケースと支持部材（図示せず）との間に介在される取付用治具３とを含むものである。この取付用治具３は、中央板部３０１と左側板部３０２と右側板部３０３とを合成樹脂により一体成形してなるものである。中央板部３０１の幅は、角筒状ケース１０４の各面（Ｓ１〜Ｓ４）の周方向幅とほぼ同幅とされる。左右の側板部３０２，３０３の幅は、角筒状ケース１０１の各面（Ｓ１〜Ｓ４）の周方向幅のほぼ半分程度とされている。中央板部３０１と左右の側板部３０２，３０３とのなす角度は、角筒状ケース１０１の相隣接する面のなす角度とほぼ同一の９０°とされている。中央板部３０１には、支持部材（図示せず）への取付けに供される中央部取付孔３０５と前部取付孔３０６と後部取付孔３０７とが設けられると共に、左右の側板部３０２，３０３の先端部内面には中央部係止突部３０８，前部係止突部３０９，後部係止突部３１０が形成されている。さらに、角筒状ケース（本体部ケース１０１）の各面（Ｓ１〜Ｓ４）には、取付用治具３の左右の側板部３０２，３０３の係止突部３０８〜３１０と係合する係止溝１０６，１０７が係止されており、かつ係止溝１０６，１０７の配置パターンは全ての面（Ｓ１〜Ｓ４）について同一である。

そのため、本発明によれば、ケース側の係止溝１０６，１０７と取付用治具側の係止突部３０８〜３１０との係合を介してかつ樹脂弾性を利用したスナップフィット構造により、両者を簡単に着脱させることができる。しかも、ケースの各面（Ｓ１〜Ｓ４）には同一パターンをもって係止溝１０６，１０７が形成されているため、軸周り角度調整が９０°単位で任意に調整可能となる。さらに、取付用治具側の取付孔３０５〜３０６は金属製雌ねじ部材が埋め込まれたタップ孔とされているため、支持部材（図示せず）と取付用治具３との固定はしっかりと安定したものとなる。さらに、係止溝１０６，１０７の溝内突部１０８，１０９にはテーパ面１０８ａ，１０９ａが形成されているため、治具３を本体部ケース１０１から取り外す作業が容易となる。

尚、以上の説明では、本発明を視覚センサに適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、その他変位センサ、近接センサ、超音波センサ等々のように、軸周りの回転調整が必要な様々なセンサのセンサヘッド部に応用が可能である。

また、以上の例では、取付部をタップ孔としたが、取付用治具３を支持部材に取り付けるための構造はこれに限定されないことは言うまでもない。

１ センサヘッド部
２ アンプ部
３ 取付用治具
１０１ 本体部ケース
１０２ 先端部ケース
１０３ 電気コード
１０４ 撮影用窓
１０５ プラグ
１０６ 右側係止溝
１０７ 左側係止溝
１０８ 前部溝内突部
１０８ａ テーパ面
１０９ 後部溝内突部
１０９ａ テーパ面
１１０ レンズ
１１１ ＬＥＤ照明器
２０１ ケース
２０２ 電気コード
２０３ レセプタクル
２０４ ＬＥＤ表示器
２０５ 操作部カバー
２０６ 連接用コネクタのカバー
３０１ 中央板部
３０２ 左側板部
３０３ 右側板部
３０４ 背面側突部
３０５ 中央部取付孔
３０６ 前部取付孔
３０７ 後部取付孔
３０８ 中央部係止突部
３０９ 前部係止突部
３１０ 後部係止突部

Claims (2)

1. センサのセンサヘッド部を支持部材に取り付けるための構造であって、
   センサヘッド部を構成する断面正多角形状の角筒状ケースと、この角筒状ケースと支持部材との間に介在される取付用治具とを含み、
   取付用治具は、中央板部と左側板部と右側板部とを合成樹脂により一体成形してなるものであり、
   中央板部の幅は、角筒状ケースの各面の周方向幅とほぼ同幅であり、
   左右の側板部の幅は、角筒状ケースの各面の周方向幅とほぼ同幅又はそれよりも狭幅であり、
   中央板部と左右の側板部とのなす角度は、角筒状ケースの相隣接する面のなす角度とほぼ同一又はそれよりもやや狭角とされており、
   中央板部には、支持部材への取付に供される取付部が設けられると共に、左右の側板部の先端部内面には複数の（３０８〜３１０）係止突部が形成されており、さらに
   角筒状ケースの周方向の各面には、取付用治具の左右の側板部の係止突部と係合する係止溝が形成されており、かつ係止溝の配置パターンは周方向の全ての面について同一であり、前記係止溝内には、前部溝内突部と後部溝内突部が設けられており、前部溝内突部及び後部溝内突部のそれぞれにおいて、前方側と後方側のうちいずれか一方の面は垂直面であり、他方の面はテーパ面である、ことを特徴とするセンサヘッド部の取付構造。
2. 前記係止溝は前記角筒状ケースの周方向の各面に複数（１０６，１０７）形成されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサヘッド部の取付構造。

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